以塑胶件设计为例,这涉及到塑胶材料、塑胶件DFM设计、塑胶件DFC设计、注塑模具、注塑成型、注塑机台等。 单单是塑胶材料就包括几十种性能,物理性能、机械性能、热性能、电性能、化学性能等。 而每一种性能还包括多种测试方法、多种标准、多个单位。 塑胶材料又包括几十上百种,每一种塑胶材料的性能参数、成本及适用环境等又各不相同。 看到这里,可能很多工程师都慌了,那么多的知识我都要记住,怎么可能啊?都要记住、都要去学会,成为大师得猴年马月了。 不用慌,本文将通过六个知识的认知过程维度,介绍如何去有效学习产品结构设计的知识。
三位工程师,在同事的推荐下,购买了《面向制造和装配的产品设计指南》和《面向成本的产品设计:降本设计之道》两本书,然后开始学习。 工程师1翻了一下目录,觉得书中内容与工作内容很接近,正是自己所需;同时也觉得书中内容简单易懂,一边看书一边刷短视频,学习娱乐两不误,快速翻一遍之后就觉得学会了,然后就把书扔在一旁。 然而,在后续的实际工作中,他并没有想起来去应用书中知识,即使是一模一样的使用情景。 只有当产品在开模、试生产或量产过程出现质量问题时,他才猛然意识到他似乎在哪本书中曾经看到过这个知识点。 如果当初在设计时能够按照书中所说,去设计产品,那么就不会出现现在的质量问题了。 这是一个非常糟糕的学习情形。工程师1既没有掌握、也不能运用相关知识。 在学习时,工程师1没有足够专心地学习和消化知识,他学习方式在本质上可以称为零学习,或者称为无效学习。 工程师2拿到这两本书之后,若获至宝,觉得这两本书非常实用。 过一段时间之后,他会重新温习书籍,并且记住书中的关键知识点,书中的绝大多数细节都能熟记于心。 在后续产品开发中,当遇到与书中相同的情景时,他能够想起书中的细节,并马上应用到产品设计中。 然而,当实际情景与书中情景不一致时或者存在变化时,他就一脸茫然,不知道该如何做。 这一情形表明,工程师2掌握了相关知识,但不能灵活应用这些知识去解决实际问题,他不能把自己的知识迁移到新的情景中。 工程师2学习知识的方式,非常类似于我们读书时的死记硬背。 工程师2专心地学习了相关知识,但他并没有理解这些知识,因此不能够灵活应用,他的学习方式可以称为机械式学习,又称为死记硬背式学习。 1.3 有意义学习(Meaningful Learning) 他在学习的时候,总是结合自己的思考去理解,当有些知识点难以理解时,他会去查阅相关资料,或者在微 信群里与工程师交流沟通,直到彻底搞明白;同时,为了更好的理解,他一直在寻求书中知识与自己现有知识之间的连接。 在实际产品开发中,他能够随时想起书中的关键知识点,并灵活应用,即使是情景已经发生了大幅变化。当需要用书中相关知识解决问题时,他能够提出许多可能的解决方案。 这一情形表明,工程师3不仅掌握了相关知识,而且还能够运用掌握的知识去解决问题和理解新的概念。他能够把知识迁移到新的问题和新的情景之中。 他专心地学习相关知识,并且能够理解和灵活应用这些知识,他的学习方式可以称为有意义学习。 哪一种都不是,因为我根本上就不通过看书学习,我一直都是从实践中学习。 如果要做到有意义的学习,我们就必须理解认知过程的六个维度。 《布卢姆教育目标分类学》一书中,把认知过程维度分为从低级到高级、由简单到复杂的六个维度,分别是记忆、理解、应用、分析、评价和创造。 以上六个维度从另外一个角度来看,就是学习知识的思维能力,可以分为两大类:低级思维能力(Low-order thinking skills简称“Lots”)和高级思维能力(High-order thinking skills简称“Hots”) 。 低级思维能力属于“Gathering Information”,属于知识的基础能力,难度较小,所以对学习的要求较低。
高级思维能力属于“Processing Information”,属于知识的拓展能力,难度较大,所以对学习的要求较高。
当然,并不是高级思维能力一定比低级思维能力好,他们都很重要,需要结合起来使用。
工程师的学习,过去过于注重低级思维能力的培养,而缺乏高级思维能力的培养。所以我们应该是在培养低级思维能力的基础上适度地培养高级思维能力,这样我们才有机会从小白-->资深-->大师。
记忆是指对先前学习过的知识材料的记忆,包括具体事实、方法、过程、理论等的记忆,例如记忆名词、事实、基本观念和原则等。 记忆是认知过程的第一层次,仅仅是死记硬背和回忆事实,并没有太多的理解。 例如,如果我们想了解柠檬,我们需要记住柠檬的名称、形状、颜色、大小,以及柠檬是酸的事实。 我们在读书时,为了应付考试(大多数是闭卷),我们的学习方式大多数不得不通过死记硬背。 然而,在工作中,对于绝大多数的知识,我们都不需要死记硬背。我们只需要在应用时,记住在哪本书书里或者哪个文件夹里,可以查询到这个知识点。 可以通过三种形式来表明对知识材料的领会,一是转换,即用自己的话或用与原先不同的方式表达所学的内容。二是解释,即对一项信息(如图表、数据等)加以说明或概述。三是推断,即预测发展的趋势。 一旦我们记住了柠檬本质上毫无意义的事实,我们就会转向第二个层次,即理解。 第二步,我们学会理解并开始解码信息,并了解到柠檬在成熟时会变黄,如果我们尝一口,那真的很酸。 我们也知道柠檬很爱阳光,它们还有大量的维生素C,这是一种天然的抗氧化剂,使我们变得更健康。 应用是指把学到的知识应用于新的情境、解决实际问题的能力。包括概念、原理、方法和理论的应用。运用的能力以知道和领会为基础,是较高水平的理解。 当我们真正了解柠檬之后,我们就可以去应用(使用或者运用)柠檬。 第三步,我们应用我们所了解的,我们已经知道尽管柠檬很酸,它们也是维生素C的重要来源。 在有意义的方法下应用这些知识,我们可以将柠檬煮入热水中,并添加一些蜂蜜,然后把热柠檬水给需要治疗的人喝。 分析是指把复杂知识整体分解为组成部分并理解各部分之间联系的能力。包括部分的鉴别、部分之间关系的分析和对其中的组织结构的认识,因为既要理解知识材料的内容,又要理解其中的结构。 这包含检查信息,并将信息拆解成部件,从而确定各部分之间的关系,并找到支撑“概括总结”的证据。 我们研究了解柠檬果肉,检查果皮,并查看维生素水平,我们得出结论:我们可以吃里面的所有东西,果皮尝起来有些苦,并含有微量的有毒的杀虫剂,那些不应该被使用。 评价是指对材料做出价值判断的能力,包括对材料的鉴别、讨论、判断、总结、证明等。 我们分析,评价并进行比较,以评估柠檬是维生素的良好来源,我们将其与其它来源进行比较,例如橘子和苹果等,我们评估以下属性:维生素水平、味道、成本和包装浪费等。 如果我们认真评估我们的想法,在没有偏见的情况下,我们了解到柠檬在哪些地方得分高,其它的在哪里得分更高, 创造是指对知识材料进行综合运用,设计、组建新的工作,或者对知识材料进行深度加工,发展出新的知识材料或者推导出新的公式等。这是最高水平的认知学习结果。 在记忆、理解、应用、分析和评估之后,我们就可以创造。 因为我们现在真正了解了柠檬,也与其它类似事物进行了比较,我们可以制定计划来制作天然柠檬汽水。我们可以很容易相处一个可爱的店铺设计,一个好名字,一个好的宣传标语:自然、健康、好吃。
那么,工程师在学习该知识点时,六个认知过程维度如下: 第一层次的认知过程维度是通过死记硬背记住一些事实,例如: 可能大家会注意到一个问题,绝大多数的产品结构设计知识,如果要靠记忆、要靠死记硬背,其实是非常困难。 另一方面,我们只需要知道在什么地方可以查询到什么知识即可。 而熟记于心的手段,不是通过死记硬背,而是通过更高维度的认知过程,例如理解、应用和分析等。 否则,通过死记硬背的知识,即使短时间记住,过段时间也会遗忘。 零件尺寸精度与塑胶材料的收缩率存在关系;收缩率大的材料,尺寸不容易控制,公差大; 在进行塑胶件二维图纸标注时,工程师可以根据所选材料、零件尺寸大小,进行准确的公差标注。 当供应商加工成型的零件尺寸超出公差标注范围之后,我们可以要求供应商修改模具或者调整成型参数,把公差调整到标注范围之内。 或者,当供应商告诉我们说图纸提供的公差太精密了,他们做不到,此时我们可以拿出公差标准告诉供应商绝大多数模具厂商都能做到。从而避免被少数供应商忽悠。 我们认识到,塑料在注塑成型时所能达到的公差大小,与以下各个方面有关系: 不同材料的收缩率不同;
2)注塑模具方面:
模具零部件本身的加工公差、零部件直接的组装误差、模具磨损等;
3)注塑成型方面:
注塑时的各项工艺参数的精度误差、工艺条件例如环境温度和湿度等的影响;
4)注塑内应力:
内应力会造成零件在后期存放时发生变形,造成误差。
通过对于影响注塑成型的原因进行拆解、分析,从而真正理解和明白,为什么注塑成型的公差是如表中所示。
注塑成型的公差标准有很多,有国家标准、有ISO标准、甚至还有很多公司有自己的标准。 在对塑胶件工程师的评价认知维度上,工程师针对实际应用情景,会明白使用哪一种标准是最为接近事实真相。 同时,也有可能对现有的企业标准,提出一些优化和改良的意见。
在基于以上对塑胶件公差的记忆、理解、应用、分析和评估之后,我们可以创造出一个全新的塑料公差选用表。 例如,可以通过Excel,输入塑胶材料以及尺寸长度之后,就可以自动输出该尺寸的公差,这样可以免去查表的麻烦。 或者,我们可以开发出一个软件,可以根据塑料、尺寸大小,可以预测出CPK和不良率。