Tiểu luận thiết kế ngược phục vụ trong đào tạo và dự đoán độ nhám bề mặt trong sản xuất

BÁO CÁO
ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

ĐỀ TÀI
THIẾT KẾ NGƯỢC, TÁI THIẾT KẾ PHỤC VỤ TRONG ĐÀO TẠO
VÀ DỰ ĐOÁN ĐỘ NHÁM BỀ MẶT TRONG SẢN XUẤT PHỤ GIA

HÀ NỘI – 2020


Học phần: Kỹ thuật ngược và tạo mẫu nhanh


Học phần: Kỹ thuật ngược và tạo mẫu nhanh

MỤC LỤC
Trang
LỤC

MỤC
………………………………………………………………………….2
DANH MỤC HÌNH………………………………………………………………...4
DANH
MỤC
BẢNG…………………………………………………………..........5
DANH
MỤC
CÁC
KÝ
HIỆU,
CÁC

CHỮ
VIẾT
TẮT…………………………….6
MỞ
ĐẦU.
…………………………………………………………………………..8
1.
Tính
cấp
thiết
của
đề
tài…………………………………………………...............8
1.1. Thiết kế ngược, tái thiết kế

phục

vụ

trong

sản

trong

đào

xuất

phụ

tạo…………………….......8
1.2.

Dự

đốn

độ

nhám

bề

mạt

gia ........................................8
2.

Muc

tiêu

nghiên

cứu

của

đề

tài................................................................................9
3. Phương pháp nghiên cứu.........................................................................................9
4. Những đóng góp chính của đề tài............................................................................9
5. Cấu trúc của đề tài nghiên cứu..............................................................................10
PHẦN 1: KỸ THUẬT NGƯỢC VÀ TÁI THIẾT KẾ: CÁC KHÓA HỌC ĐỂ NÂNG
CAO

VÀ

GIẢNG

DẠY

THIẾT

KẾ

CÓ

HỆ

THỐNG…………………………………………11

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT NGƯỢC ........................................11
1.1.Giới thiệu về thiết kế ngược................................................................................11


Học phần: Kỹ thuật ngược và tạo mẫu nhanh
1.2.Các thí nghiệm liên quan.....................................................................................12

Kết

luận

chương

1......................................................................................................16

CHƯƠNG II:CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ THỰC TẾ CỦA KỸ THUẬT NGƯỢC
TRONG CÁC KHĨA HỌC………………………………………………………16
2.1. Những thiếu sót thường gặp trong chương trình giảng dạy thiết kế…………..18
2.2. Cấu trúc khóa học mới………………………………………………………...20
2.3. Khóa học về thực hiên thiết kế đảo ngược……………………………….........21
2.3.1. ME 366J: Dự án đầu tiên – Phần thứ nhất………………………………21
2.3.2. ME 366J: Dự án đầu tiên – Phần thứ hai………………………………..25
2.3.3. ME 366J: Dự án thứ hai…………………………………………………27
2.3.4. ME 366J: Dự án thứ ba……………………………………………….....28

CHƯƠNG

III:

ĐÁNH

GIÁ

KHĨA

HỌC………………………………………....28
Kết

luận

chương

3…………………………………………………………………..30

PHẦN 2: DỰ ĐỐN ĐỘ NHÁM BỀ MẶT TRONG SẢN XUẤT PHỤ GIA SƯ
DỤNG MÁY HOC
CHƯƠNG IV: TỔNG QUAN VỀ DỰ ĐOÁN ĐỘ NHÁM BỀ MẶT TRONG
SẢN

XUẤT

PHỤ

GIA………………………………………………………………..... 31
4.1. Giới thiêu về sản xuất phụ gia…………………………………………………31
4.2. Các thí nghiệm liên quan………………………………………………………32
4.2.1 Giám sát và kiểm sốt chât lượng trong FDM……………………………
32
4.2.2 Dự đoán độ nhám bề mặt…………………………………………………
34


Học phần: Kỹ thuật ngược và tạo mẫu nhanh
Kết luận chương 4………………………………………………………………….
35

CHƯƠNG V: NGHIÊN CỨU VÀ THỬ NGHIỆM MƠ HÌNH DỰ ĐỐN BỀ

MẶT..……………………………………………………………………………..
35
5.1.

Dự

đốn

độ

nhám

bề

mặt……………………………………………………....35
5.2.

Cài

đặt

thử

nghiệm……………………………………………………………..39
5.3. Kết quả và thảo luận……………………………………………………………
41
Kết

luận

chương

5…………………………………………………………………..43

KẾT
LUẬN………………………………………………………………………..44
TÀI LIỆU THAM KHẢO………………………………………………………….

DANH MỤC HÌNH
Hình
1:
Ngun
FDM…………………………………………………………...33

lý


Học phần: Kỹ thuật ngược và tạo mẫu nhanh
Hình

2:

Mơ

hình

dự

báo

dựa

trên

dữ

liệu…………………………………………..36
Hình

3:

Cài

đặt

thử

nghiệm

.

……………………………………………………….39
Hình 4: Mặt bích nạp động cơ…………………………………………………...…
41
Hình

5:

Mặt

bích

nạp

FDM………………………………….42

động

cơ

được

in

bởi


Học phần: Kỹ thuật ngược và tạo mẫu nhanh

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1. Mã giả của thuật toán rừng ngẫu nhiên Rừng ngẫu nhiên (Thuật toán
Breiman
và
thuật
toán
Culter)
……………………………………………………..37
Bảng 2. Các cảm biến được sử dụng để theo dõi tình trạng………………………40
Bảng 3. Thơng số kỹ thuật của Arduino MEGA2560…………………………….40
Bảng

4.
Thiết
kế
thí
nghiệm……………………………………………………….41
Bảng
5.
Lỗi
xác
thực
chéo
10
lần
(lỗi
tương
đối)
………………………………….43


Học phần: Kỹ thuật ngược và tạo mẫu nhanh

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
STT

Viết tắt

Giải thích

1

FDM

Fused Deposition Modeling ( Phương pháp đùn ép vật liệu
nóng chảy tạo lớp vật liệu)

2

RF

3

ABET

Accreditation Board for Engineering and Technology - tổ
chức phi chính phủ chuyên về đánh giá tiêu chuẩn của
một số chương trình giáo dục

4

MIT

Massachusetts Institute of Technology – Viện Cơng nghệ
Massachusetts

5

USMA

United States Military Academy – Học viện quân sự Hoa
Kỳ

6

QFD

Quality function deployment - Triển khai chức năng
chất lượng

7

DFM

Design for manufacturing – Thiết kế cho sản xuất

8

DFA

Design for assembly – Thiết kế cho lắp ráp

9

UT-Austin

10

USAFA

United States Air Force Academy – Học viện không quân
Hoa Kỳ

11

MBTI

Myers-Briggs Type Indication - Chỉ số phân loại MyersBriggs 

12

BOM

Bill of Materials - Hóa đơn nguyên vật liệu

13

ASTM

American Society for Testing and Materials - Hiệp hội

Random Forest – Thuật toán rừng ngâu nhiên

University of Texas at Austin – Đại học Texas tai Austin


Học phần: Kỹ thuật ngược và tạo mẫu nhanh
Thử nghiệm và Vật liệu Hoa Kỳ
14

SVM

Support Vector Machine – Máy Vector hỗ trợ

15

ANN

Artificial neural networks - Mạng lưới thần kinh nhân tạo

16

BNN

Bayesian neural network - Mạng lưới thần kinh Bayes

17

SLM

Selective Laser Melting – Laser nóng chảy chọn lọc

18

PLA

Polylasticacid - nhựa PLA

19

IR

20

CNC

Infrared rays – Tia Hồng ngoại
Computer Numerical Control - Điều khiển số trợ giúp máy
tính


Học phần: Kỹ thuật ngược và tạo mẫu nhanh

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
1.1.

Thiết kế ngược, tái thiết kế phục vụ trong đào tạo
Một loạt các khóa học về thiết kế quy trình và phương pháp thiết kế tồn tại trong

giáo dục kỹ thuật. Bằng cách đó, sinh viên có được cơng cụ họ có thể sử dụng trong
quá trình giáo dục, kinh nghiệm thiết kế để hiểu được bức tranh lớn về kỹ thuật, và các
phương pháp đã được chứng minh để tìm hiểu các vấn đề mở.
Mặc dù các kỹ năng này rất đáng giá, đặc biệt là khi các khóa
học thiết kế được chuyển sớm hơn trong chương trình giảng dạy,
nhiều người sinh viên báo cáo rằng phương pháp thiết kế thường
được dạy tại một mức độ cao và trong một hành trang ngăn nắp.
Mô tả một cách tiếp cận mới cho phương pháp thiết kế giảng dạy
để giải quyết những vấn đề này. Cách tiếp cận này kết hợp kinh
nghiệm thực hành thông qua việc sử dụng dự án "kỹ thuật đảo
ngược". Khi các nguyên tắc cơ bản của kỹ thuật thiết kế được trình
bày, sinh viên ngay lập tức áp dụng các phương pháp vào thực tế,

sản phẩm hiện có. Họ có thể giữ những sản phẩm này vật lý trong
tay họ, mổ xẻ chúng, thực hiện các thí nghiệm trên các thành phần
của chúng và phát triển chúng thành mới sáng tạo thành cơng. Dựa
trên kỹ thuật đảo ngược này.
1.2.

Dự đốn độ nhám bề mạt trong sản xuất phụ gia
Trong các nghiên cứu trước đây đã chứng minh tính hiệu quả của chẩn đốn và

tiên lượng dựa trên mơ hình và vật lý cho sản xuất phụ gia, rất ít nghiên cứu đã được
báo cáo về giám sát thời gian thực và dự đốn độ nhám bề mặt trong mơ hình lắng
đọng hợp nhất (FDM).
Dựa trên dữ liệu mới để dự đoán độ nhám bề mặt trong FDM. Một hệ thống giám
sát thời gian thực được phát triển để theo dõi tình trạng hoạt động của máy in 3D và
các quy trình FDM sử dụng nhiều cảm biến. Một mơ hình dự đoán được xây dựng bởi


Học phần: Kỹ thuật ngược và tạo mẫu nhanh
các khu rừng ngẫu nhiên (Random Forest-RF). Kết quả thí nghiệm đã chỉ ra rằng mơ
hình dự đốn có khả năng dự đoán độ nhám bề mặt của một phần được in với độ
chính xác rất cao.

2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
Mục tiêu chính của các khóa học như vậy là để dạy các nguyên tắc thiết kế kỹ
thuật cơ bản sử dụng các kỹ thuật thiết kế lặp lại. Thường các khóa học của sinh viên
khơng bao gồm các cơ hội để có được kinh nghiệm cụ thể gia tăng với các phương pháp.
Các khóa học như vậy cũng không cho phép quan sát phù hợp và phản ánh như các
phương thức được thực thi.
Mục tiêu của dự đoán độ nhám bề mặt trong sản xuất phụ gia là để nhận ra chất lượng
cao, các bộ phận được sản xuất phụ gia, giám sát quy trình thời gian thực và các cơng cụ

mơ hình dự đốn tiên tiến rất quan trọng để tăng tốc đảm bảo chất lượng và kiểm soát
chất lượng trong sản xuất phụ gia.

3. Phương pháp nghiên cứu
Kết hợp nghiên cứu giữa lý thuyết và thực tiễn
+ Nghiên cứu về Kỹ thuật ngược và tái thiết kế ứng dụng vào các khóa học;
+ Nghiên cứu về nguyên lý cấu tạo và công nghệ tạo mẫu nhanh theo công nghệ FDM;
+ Điều tra, khảo sát thực trạng về các thiết bị giảng dạy các học phần liên quan đến thiết
kế ngược;
+ Trên cơ sở mục tiêu và kỹ năng các học phần liên quan thiết kế các bài thực hành/thí
nghiệm đáp ứng yêu cầu đặt ra với thực trạng giảng dạy.

4. Những đóng góp chính của đề tài
* Về lý luận:
- Đề tài đã tổng hợp lý luận nghiên cứu về công nghệ tạo mẫu nhanh theo công
nghệ FDM.
- Lý luận về dạy và học ứng dụng máy tạo mẫu nhanh theo công nghệ FDM trong
công tác đào tạo tại Khoa Cơ Khí –Trường Đại học Cơng nghiệp Hà Nội.
* Về thực tiễn:
- Chế tạo máy tạo mẫu nhanh theo công nghệ FDM.


Học phần: Kỹ thuật ngược và tạo mẫu nhanh
- Xây dựng hệ thống bài thực hành/thí nghiệm;

5. Cấu trúc của đề tài nghiên cứu
Ngoài phần mở đầu, tính cấp thiết của đề tài, mục đích nghiên cứu, phương pháp, tài liệu
tham khảo, phụ lục,... đề tái gồm n chương:
PHẦN 1: KỸ THUẬT ĐẢO NGƯỢC VÀ TÁI THIẾT KẾ: Các khóa học để nâng cao và
giảng Dạy thiết kế có hệ thống

Chương 1: Tổng quan về Kỹ thuật ngược
Chương 2: Cơ sở lý thuyết và thực tế của kỹ thuật ngược trong các khóa học.
Chương 3: Đánh giá khóa học
PHẦN 2: DỰ ĐOÁN ĐỘ NHÁM BỀ MẶT TRONG SẢN XUẤT PHỤ GIA SƯ

DỤNG MÁY HOC
Chương 4: Tổng quan về công nghệ dự đoán độ nhám bề mặt trong sản xuất phụ gia
Chương 5: Nghiên cứu và thử nghiệm mơ hình dự đoán độ nhám bề mặt.
Chương 6: Thiết kế bài thực hành/thí nghiệm tạo mẫu nhanh theo cơng nghệ FDM
phục vụ đào tạo.


Học phần: Kỹ thuật ngược và tạo mẫu nhanh

PHẦN 1: KỸ THUẬT NGƯỢC VÀ TÁI THIẾT KẾ:
CÁC KHÓA HỌC ĐỂ NÂNG CAO VÀ GIẢNG DẠY
THIẾT KẾ CÓ HỆ THỐNG
CHƯƠNG I:
TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT NGƯỢC
1.1.

Giới thiệu về thiết kế ngược
Kỹ thuật ngược là q trình thiết kế lại trong đó một sản phẩm được dự đoán,
quan sát, tháo rời, phân tích, đã thử nghiệm, có kinh nghiệm, có kinh nghiệm, và
được ghi lại về chức năng của nó, hình thức, nguyên tắc vật lý, khả năng sản xuất
và lắp ráp.
Xem xét phương sai trong chính định nghĩa của nó, khơng
ngạc nhiên khi có ít thỏa thuận về cách dạy thiết kế cho sinh viên
kỹ thuật đại học. Một cách tiếp cận đã chứng minh thành công là
dạy cho sinh viên một phương pháp giải quyết vấn đề có cấu trúc

mà họ có thể sử dụng để giải quyết thiết kế kết thúc mở các vấn
đề. Trong số các phương pháp này, bốn trong số các phương pháp
phổ biến nhất là của Otto và Wood, Pahl và Beitz, Ullman, và
Ulrich / Eppinger. Thật vậy, nhiều bài báo được xem xét ở đây
phương pháp giảng dạy của họ trên một trong ba. Ngay cả khi
phương pháp tổng thể là như nhau, các chi tiết cụ thể của các
cách khác nhau thiết kế kỹ thuật được dạy khác nhau đáng kể.
Với sự đa dạng này, có câu hỏi được phát sinh, đó là: Những thiếu
sót cơ bản nào tồn tại trong giáo dục thiết kế hiện tại và những
cách tiếp cận mới nào chúng tơi có thể đề xuất giải quyết những
thiếu sót này và hồn thành vai trị của chúng tơi là thiết kế kỹ
thuật nhà giáo dục?
Để trả lời những câu hỏi này dựa trên cách tiếp cận mới để
dạy phương pháp thiết kế kỹ thuật, phương pháp tiến hóa sản
phẩm hoặc thiết kế lại. Như với bất kỳ vấn đề thiết kế, thiết kế lại


Học phần: Kỹ thuật ngược và tạo mẫu nhanh
bao gồm các bước quy trình để hiểu nhu cầu của khách hàng, lập
kế hoạch và phát triển đặc điểm kỹ thuật, điểm chuẩn, tạo khái
niệm, phương án sản phẩm, thiết kế cho sản xuất, nguyên mẫu
xây dựng và thử nghiệm, và sản xuất. Tuy nhiên, thiết kế lại cũng
tập trung trên một bước bổ sung và quan trọng.
Bằng cách cung cấp ngược lại dự án kỹ thuật và các kỹ thuật
mới để hỗ trợ các dự án, chúng tơi có thể cung cấp kinh nghiệm
cụ thể cho sinh viên khi họ học thiết kế phương pháp. Sinh viên sẽ
khơng cịn phải đối mặt với một bảng vẽ trống như họ gặp với
kinh nghiệm thiết kế đầu tiên của họ, nhưng họ sẽ có phơi để họ
có thể đúc, kiểm tra và tinh chỉnh. Sinh viên không chỉ được yêu
cầu chỉ trải nghiệm một thiết kế capstone duy nhất khơng có cơ

hội quan sát và phản chiếu, mà thay vào đó có thể tăng dần trải
nghiệm một thiết kế xử lý và quan sát và phản ánh trên từng bước
(với một sản phẩm hiện có trước đó) để so sánh kết quả của họ.
1.2. Các thí nghiệm liên quan
Một loạt các phương pháp để dạy thiết kế kỹ thuật được áp
dụng trong hiện tại. Đánh giá các bài báo từ một số trường đại
học, cả trong nước và quốc tế, tiết lộ một số kỹ thuật thú vị, tóm
tắt trong đó theo.
Theo đề xuất của ABET - là một tổ chức phi chính phủ chuyên về
đánh giá tiêu chuẩn của một số chương trình giáo dục như "khoa
học ứng dụng, máy tính, kỹ sư, công nghệ“, đưa ra rằng việc thực
hành thiết kế phải được tích hợp vào trong tất cả các phần của
chương trình giảng dạy, một số trường đại học đã bắt đầu giới
thiệu nhiều vấn đề giống như thiết kế của người Viking vào các
khóa học phân tích đại học được dạy cho sinh viên năm nhất và


Học phần: Kỹ thuật ngược và tạo mẫu nhanh
năm hai sinh viên. Một ví dụ cụ thể là cơng việc của Miller tại Viện
Công nghệ Massachusetts (MIT). Miller đã phát triển khoảng một
tá các bài tập nhỏ, kéo dài hàng giờ, thực hành, giống như thiết
kế nhằm mục đích cung cấp cho kỹ thuật thứ hai sinh viên cảm
thấy một số khái niệm kỹ thuật họ có học về lý thuyết.. Trong khi
vật liệu được thử nghiệm tốt trong phát triển, thì việc triển khai
thực tế trong các khóa học phân tích tại MIT đã bị hạn chế. Các
cách tiếp cận khác để sử dụng thiết kế sớm trong chương trình
giảng dạy bao gồm dự án Tip-A-Can được mơ tả bởi Freckleton
của Viện cơng nghệ Rochester, và khóa học 2.70 nổi tiếng tại MIT
được phát triển bởi Flowers và West. Các khóa học này thể hiện
triết lý về kỹ thuật độc nhất là “Cách tốt nhất để học thiết kế là

thực hiện thiết kế” do Flowers, Ullman và những người khác.
Một số nhà nghiên cứu đề xuất các dự án thiết kế khác nhau
từ các dự án thiết kế sản phẩm công nghiệp thông thường được
thấy trong học tập các khóa học Furman của Đại học bang San
Jose khuyến khích sinh viên của mình để chọn vấn đề thiết kế của
riêng họ. Ông lưu ý rằng Học sinh học được nhiều nhất và tạo ra
kết quả tốt nhất bằng cách làm việc về một cái gì đó mà họ quan
tâm đến cá nhân. thưởng cho anh ta với nhiều dự án, từ đầu gối
giả tham gia và triển lãm thực hành cho Bảo tàng Khám phá Trẻ
em San Jose. Puett tại Học viện quân sự Hoa Kỳ (USMA) đã giải
quyết vấn đề về nguồn lực giảng dạy hạn chế thiết kế một khóa
học với các LEGO ngay tại trung tâm. Làm việc với văn bản thiết


Học phần: Kỹ thuật ngược và tạo mẫu nhanh
kế của Ullman, yêu cầu học viên Puett phải tiến bộ thông qua ba
giai đoạn: lập kế hoạch và phát triển đặc điểm kỹ thuật, thiết kế
khái niệm, và thiết kế sản phẩm. Mỗi đội thiết kế có một ngân
sách giả định phải được sử dụng để mua hàng LEGO các mảnh và
mỗi loại mảnh có một chi phí thiết lập liên quan đến nó. Hơn nữa,
các đội chỉ có thể mua các bộ phận LEGO của họ tại ba điểm được
chỉ định thời gian trong học kỳ. Puett lưu ý rằng điều này buộc các
đội để làm việc trong một môi trường thiết kế hạn chế trong đó
chi phí là một xem xét thực tế quan trọng. Sau khi kết thúc học
kỳ, các thiết bị LEGO cạnh tranh trong một cuộc cạnh tranh của
các loại. Dọc cách này, họ sử dụng các phương pháp như triển
khai chức năng chất lượng (Quality function deployment-QFD), thiết kế
cho sản xuất (Design for manufacturing-DFM), thiết kế để lắp ráp
(Design for assembly-DFA), thiết kế đồng thời và lý thuyết về bánh
răng. Các lợi ích của việc sử dụng LEGO để dạy thiết kế được tóm

tắt tốt nhất trong Lời nói riêng của Puett: Họ cho phép sinh viên
thiết kế đánh giá đầy đủ, trải nghiệm và nội tâm hóa tất cả các
giai đoạn của thiết kế. thơng qua việc xây dựng, thử nghiệm và
hồn thiện một thực tế sản phẩm. Giúp đỡ họ để dạy thiết kế
bằng cách thiết kế. Mặt khác, LEGO là sản phẩm nhân tạo, thương
mại mà chúng tôi phấn đấu để làm cho sinh viên của chúng tôi
giỏi thiết kế không được làm LEGO, và do đó, vẫn cịn một khoảng
cách học sinh phải đi qua. Một kỹ thuật phổ biến với các nhà giáo
dục là kết hợp Những dự án thực hành trên nền tảng của người


Học phần: Kỹ thuật ngược và tạo mẫu nhanh
Viking vào các khóa học kỹ thuật

phương pháp hiệu quả là sử

dụng phương pháp bóc tách cơ học. triết lý cơ bản được giải thích
trong bài báo cơ khí giấy Mổ xẻ: Một kinh nghiệm trong cách mọi
thứ hoạt động, bởi Sheppard của Đại học Stanford. Cơ sở của triết
lý là cung cấp một kinh nghiệm thú vị cho các sinh viên, để họ
thăm dị cơng việc ngun tắc của một hệ thống cơ học, để hiểu
nó thực hành và để thúc đẩy họ ở lại với kỹ thuật như một khóa
học. Các khóa học về tin học cơ bản như vậy cho các sinh viên kỹ
thuật bắt đầu tiếp xúc với các sản phẩm cơng nghiệp. Sheppard
sau đó đã mở rộng cơng việc của mình để bao gồm các cơng cụ
hỗ trợ đa phương tiện để giúp học sinh của mình khi mổ xẻ một
chiếc xe đạp, và cô cũng đã phát triển cơ khí lớp học mổ xẻ cho
sinh viên dự bị đại học.
Việc sử dụng mổ xẻ cơ học, tuy nhiên, nó khơng ngừng được
khoa khọc kỹ thuật giới thiệu. Garrett tại bang Grand Valley Đại

học đã phát triển một khóa học dành chongười cao niên sử dụng
việc mổ xẻ các thiết bị cơ khí để dạy Thiết kế cho việc tháo gỡ và
Thiết kế cho các kỹ thuật tái chế. Sinh viên của ơng mổ xẻ và sau
đó đề nghị thay đổi thiết kế thành máy trộn bằng điện câm tay và
máy nướng bánh mì. Học viện bách khoa Rensselaer cũng đã
thành lập một khóa học kỹ thuật đảo ngược của người Hồi giáo
định nghĩa kỹ thuật đảo ngược là một nghiên cứu chuyên sâu và
phân tích một sản phẩm hiện có để tạo lại các quyết định thiết kế
và thơng tin được phát triển bởi nhóm thiết kế ban đầu. Trong


Học phần: Kỹ thuật ngược và tạo mẫu nhanh
suốt nửa đầu của học kỳ, các nhóm sinh viên mổ xẻ một sản
phẩm cơng nghiệp, tìm hiểu cách thức hoạt động, chứng minh các
quyết định của nhóm thiết kế ban đầu thơng qua phân tích, và
sau đó trình bày những phát hiện của họ tại điểm giữa của học kỳ.
Trong phần cịn lại của khóa học, các đội dự kiến sẽ thiết kế lại
sản phẩm để đạt được mục tiêu nhất định. Gabriele lưu ý rằng
khóa học giúp sinh viên nhận ra rằng đáng kể nỗ lực và sự khéo
léo đi vào thiết kế của mọi hệ thống kỹ thuật. Thay vì tập trung
vào phân tích và phân tích thiết kế, tuy nhiên, chúng tôi cảm thấy
cũng rất quan trọng để nhấn mạnh thiết kế lại và cải tiến sản
phẩm. Điều này cũng nhất thiết phải có phân tích khách hàng và
chức năng, và sau đó áp dụng điều này vào mới thế hệ thiết kế.
Tuy nhiên, những cảm nhận này ám chỉ những gì chúng ta
cảm thấy là một sự thật lợi ích của kỹ thuật ngược của một sản
phẩm: nó cho phép kỹ thuật sinh viên chứng kiến một sáng tạo
vật lý là kết quả của một thiết kế quá trình họ đang được yêu cầu
học hỏi. Cũng như nhiều lần học sinh có thể học bằng cách đọc
giải pháp cho một vấn đề bài tập về nhà và làm việc ngược trở lại,

thơng qua giải pháp, nó có thể có lợi cho cho học sinh thấy đỉnh
cao của quá trình thiết kế và cho phép họ làm việc ngược lại
thông qua các bước để đạt được lớn hơn hiểu biết. Hơn nữa, cho
phép sinh viên làm việc với sản phẩm vật lý trong khi học thiết kế
giúp giảm bớt sự chuyển đổi từ các khóa học phân tích mà họ đã
thực hiện trước đây với bản chất mở của các khóa học thiết kế mà


Học phần: Kỹ thuật ngược và tạo mẫu nhanh
họ hiện đang tham gia. Kỹ thuật nhà giáo dục nên nhạy cảm với
những khó khăn mà nhiều sinh viên có thể có trong q trình
chuyển đổi đó. Họ cũng nên nhạy cảm đến các phong cách học
tập khác nhau của học sinh. Có thể cho rằng, việc tự khám phá
thu được khi vượt qua một vấn đề thiết kế lớn có lợi ích giáo dục.
Tuy nhiên, chi tiêu rất lớn của thời gian thường làm học sinh nản
chí. Các sinh viên khơng xem thiết kế như một kết quả phân tích
tự nhiên, nhưng là một kỹ thuật mới hoàn toàn độc lập với các vấn
đề phân tích chuẩn bị của họ.
Kết luận chương 1: Các đánh giá này cung cấp một số cái
nhìn sâu sắc về tình trạng giáo dục thiết kế hiện nay. Con lắc của
giáo dục kỹ thuật đã vung lên tất cả các cách từ thực tiễn cực
đoan của các chương trình học nghề phổ biến vào đầu thế kỷ này
đến lý thuyết cực đoan được dạy trong những thập kỷ sau đó cho
các kỹ sư được khuyến khích áp dụng Tuy nhiên, hiện nay, đặc
biệt là trong giáo dục thiết kế, Các nhà giáo dục dường như đang
đặt câu hỏi liệu việc thiếu kinh nghiệm thực hành có thể gây hại
cho sinh viên của họ về kinh nghiệm giáo dục hay không. Nhiều
trường đang cố gắng bao gồm nhiều kinh nghiệm cụ thể hơn
trong cả khóa học lý thuyết và thiết kế của họ. Tuy nhiên, một
nguyên nhân gây lo ngại là liệu việc bao gồm các dự án thực hành

sẽ giải quyết đầy đủ vấn đề. Ngày nay, hệ thống giáo dục khác xa
với hệ thống thợ thủ công / học việc cũ. Sinh viên ngày nay không
thể đơn giản là đưa ra một sản phẩm để mổ xẻ và dự kiến sẽ học


Học phần: Kỹ thuật ngược và tạo mẫu nhanh
hỏi. Nếu các dự án mổ xẻ như vậy được sử dụng để dạy thiết kế,
chúng nên được kết hợp với phương pháp cấu trúc phục vụ để tập
trung các sinh viên nỗ lực. Lý tưởng nhất, một sự cân bằng có thể
được đánh vào giữa kinh nghiệm cụ thể và lý thuyết mà cuối cùng
sẽ phục vụ lợi ích tốt nhất của sinh viên.

CHƯƠNG II:
CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ THỰC TẾ CỦA KỸ THUẬT
NGƯỢC TRONG CÁC KHĨA HỌC
Đối với mục đích của bối cảnh, người ta phải xem xét lịch sử
của cấu trúc trình tự khóa học của các khóa học phương pháp
thiết kế trước đây tại MIT, UT-Austin và USAFA. Trong nhiều
trường hợp, cấu trúc liên quan đến việc tạo ban đầu của khóa học
trong chương trình giảng dạy kỹ thuật, thường là trong vòng một
hoặc hai thập kỷ qua. Chúng tơi tin rằng tóm tắt này bối cảnh gợi
nhớ đến kinh nghiệm tại nhiều tổ chức khác. Mặc dù mơ tả đầy đủ
về lịch sử khóa học này là mong muốn, giới hạn khơng gian chỉ
cho phép lộ trình khung xương cấp cao.
Bắt đầu với MIT, khơng có kinh nghiệm thiết kế cho sinh viên
năm nhất giáo trình ME. Thay vào đó, trọng tâm là ở cấp độ thứ
hai khóa học giới thiệu (nhấn mạnh việc chế tạo Động cơ Stirling
thu nhỏ, được phát triển bởi Hart và Otto), tiếp theo là
số lượng các khóa học cung cấp kinh nghiệm thiết kế. Những cái
sau các khóa học bao gồm một khóa học cạnh tranh thiết kế năm