창의적 공학설계 입문

토목안전환경공학과

옥승용

Week01: Introduction to Class

2

Class Outline

Problem-Based Learning & Design Thinking

Empathize Define Ideate Prototype Test

Introduction to Class I

4

• 이름:

• 연구실:

• 연락처:

• E-mail:

• Homepage:

– http://cyber.hankyong.ac.kr

• 공지사항: 수업 관련 모든 공지 사항

• 강의자료

– http://is.hknu.ac.kr → 공학인증(ABEEK) 사이트

• 전반 설문: 오늘~3월

• 후반 설문: 6월~종강

• 성적에 반영

Instructor

5

• Report: 10%

• Project & Presentation: 80%

• Contribution(Attitude, Attendance, etc.): 10%

• Final grades are final. Absolutely no chance to change them by

any excuse except for my mistakes.

• 강의 예절을 지켜주시기 바랍니다.

– Cellular Phone, Text Message, Restroom

– Nodding

Evaluation

6

• Class Materials

– will be posted, when necessary, at website http://cyber.hankyong.ac.kr

• Textbooks

– 부교재

• 창의성의 또 다른 이름 트리즈(TRIZ), 김효준, 인피니티북스

• 창의설계 실용트리즈, 김호종 등, 진샘미디어

• TRIZ 창의성 공학의 길잡이, Victor Fey and Eugene Rivin, GS인터비전

• 창의공학설계입문, 홍현필 등, GS인터비전

• 스탠퍼드 대학의 디자인 씽킹 강의노트, 송은진 옮김, 인서트

• 인터넷 및 신문기사 등

Preparations for Class

7

강의노트 준비

3공파일

배포강의노트

개별필기노트

8

Class Schedule

Week Topics Remarks

01 Introduction to Class: 설계구성요소 & 현실적 제한조건

02 Team Building based on Brain Model Short Contest

03 Problem-Based Learning & Design Thinking PBL Practice

04 Principles of Technology Evolution Individual Report

05 Obstacles to Impede Creative Thinking TP1: Problem Proposal(Empathize-Define)

06 Creative Thinking(1): Brain Storming Method Brain Storming Practice

07 Creative Thinking(2): SCAMPER SCAMPER Practice

08 Creative Thinking(3): Attributes-Listing Technique, Morphological

Analysis, Forced Relationship, etc. Selected Techniques Practice

09 Team Presentation: Ideation TP2: Interim Report

10 Creative Thinking(4): TRIZ(1)-Introduction TRIZ Practice

11 Creative Thinking(4): TRIZ(2) -Contradictions Matrix and 40 Principles TRIZ Practice

12 Creative Thinking(4): TRIZ(3)-Practical TRIZ TRIZ Practice

13 Solution Realization: Ideation Improvement & Prototype PBL & Design Thinking

14 Solution Realization: Test & Improvement PBL & Design Thinking

15 Team Presentation: Final Product TP3: Final Presentation

N.B. 강의진행일정은 상황에 따라 변경될 수 있음

9

Individual Report: 창의 관련 도서 리뷰

• Review on a book related with creativity

• 각자 서로 다른 도서 선택

– 사이버강의실 게시판에 각자 선택한 도서명과 주간/야간, 이름 등 기록

– 상호 참조

– 도서

• 교양서적

• 교재 제외

• Due

– 9월말 수업시간 전까지

– 4 weeks

• 제출

– Upload on Cyber Class

• 1-min Talk

– 어떻게 하면 창의성을 기를 수 있을지에 대한 선택 도서에서 제안하는

방법과 이에 대한 본인의 소회를 발표

• TP01: Problem Proposal

– 해결과제 제시

– Design Thinking

• Empathize

• Define

• TP02: Interim Report

– 해결과제 중간보고

– 창의적 사고기법 적용 과정

– 아이디어 도출 및 문제점 개선사항

– Design Thinking

• Ideation

• TP03: Final Presentation

– 최종 해결방안 제시

– Design Thinking

• Prototype & Test

– Final Product 제시

– 제안방안의 제품화∙실현가능성 등 논의

• Final Product 구현 방법

– 각 조별 선택 사항

• 모형 완구

• 스파게티 면

• Sketch and 문구류 구현

• 교육용 자재 등

– 각 조별 소요 재료에 대한 견적 등 제안

• 공학교육혁신센터 PBL 수업 지원 프로그램 선정

• 조별 10만원 내외: 전체 조 개수에 따라

10

Team Projects & Presentation

11

• 강의노트 정독

– 반드시 수업 전 강의노트를 최소 1회 이상 정독해올 것

– 수업 시간에 강의 노트에 대한 간단한 개인별/조별 테스트 시행

• 질문은 매 시간 random하게 5~10명 또는 조별로 물어볼 예정

– 성적 평가 결과에 반영

• 예시

– PBL이란?

– Design Thinking이란?

• 질문의 수준

– 강의노트를 읽어봤는지 여부에 대한 간단한 테스트

– 질문에 따라 개인의 대답 여부가 조별 성적에도 영향을 미침

수업 전 필수 준비 사항

설계교과목 II

안전공학 심화프로그램 교과목 이수체계도

1-1 1-2 2-1 2-2 3-1 3-2

전공세미나

종합설계 3

산업위생학 건설시공및안전 안전진단및실험

인간공학및설계 1

창의적구조설계 1

건설구조

해석및설계 1

선후수관계 설계과목(학점) 1

전문교양 인증선택 인증필수 MSC 대학필수

전공의 이해

대학수학1 대학수학2

일반화학및실험1

창의적공학

설계입문 2

글쓰기 영어

일반물리학

및실험1 공업수학

공학윤리 과학기술문서

작성및발표 인간관계론

내진안전및실험 건설특수구조 전기안전공학

및실험

작업생리학

및생체역학

기계안전공학

및실험

화공안전공학

및실험

건설장비공학 건설기초안전 산업안전관련법규 콘크리트

구조안전2 건설재료및시험 건설관리학

작업방법공학

및설계 1

대학생활과

진로설정 기술경영

Matlab입문,

MOS1,MOS2 택1

선형대수학,

확률과통계 택1

전산통계학

CAD

안전관리실무 실험계획및분석 콘크리트

구조안전1 시스템안전공학 정역학 탄성체역학

소방설비학 안전교육론 건설안전역학 건설가설공학 안전관리학 산업심리학

기본 트랙

심화 트랙

일반물리학및실험2

일반화학및실험2

중 택1

14

설계 교과목의 3대 요소

15

설계 교과목 : 설계 구성 요소

설계목표 설정법

분석

합성

평가

시험

“설계 구성 요소”

제작

16

설계 교과목 : 설계 구성 요소

프로젝트 계획서, 시스템 설계서, 블록 설계서

시험 절차서 및 결과서, 최종 보고서 및 발표자료

17

• 안전공학 사례

설계 구성 요소 : 설계목표 설정법

Cost Risk

Design Variables

Desig

n O

bje

ctives

18

설계 교과목 : 현실적 제한조건

산업표준

경제성

윤리성∙ 사회에의 영향

미학

신뢰성

“현실적 제한조건”

안정성

19

설계 교과목 : 현실적 제한조건

프로젝트 계획서, 시스템 설계서, 블록 설계서

시험 절차서 및 결과서, 최종 보고서 및 발표자료

Introduction to Creative Engineering Design

III

21

• The discipline, art, skill and profession of acquiring and applying

scientific, mathematical, economic, social and practical knowledge,

in order to design and build structures, machines, devices, systems,

materials and processes that safely realize improvements to the

lives of people. (*extracted from wikipedia)

What is Engineering?

*discipline: 훈련, 연습, 수업, 학습, 학문 art: 기술, 학문

profession: 직업 acquire: 획득하다. 노력하여 자기 것으로 만들다. 습득하다.

22

• Engineering design process is a formulation of a plan or

scheme to assist an engineer in creating a product.

• Engineering design is defined as

– ∙∙∙ component, or process to meet desired needs. It is a decision making

process (often iterative) in which the basic sciences, mathematics, and

engineering sciences are applied to convert resources optimally to meet

a stated objective. Among the fundamental elements of the design

process are the establishment of objectives and criteria, synthesis,

analysis, construction, testing and evaluation.

• Engineering design process is a multi-step process including

conceptualization, feasibility assessment, establishing design

requirements, preliminary design, detailed design, production,

…

What is Engineering Design?

Engineering Design Process

23

• 좋은 기능을 가진 제품을 값 싸게 그리고 보기 좋게 만드는 일:

- 경제성 + 안전 + 성능 + 미관 + 환경

타당성 조사 설계 시공 유지관리

• 경제적·공학적 측면 • 구조형식 및 재료 조사

• 구조형식 및 재료 결정

• 구조계산 - 안전성능 검토 • 예비설계 • 실시설계

• 가시설물 설계 및 시공

- 가시설물 안전 • 시공관리 - 작업자 안전관리 • 설계 변경

• 구조물의 유지 및 관리

안전관리자(안전공학)

What is Creative Engineering Design & Why?

24

• Open-Ended Problem

– 주어진 문제의 답이 정해져 있는 것이 아니라 다양한 답이 나올 수 있는 문제

– 정답이 없는 문제

• Creative & Innovative

• 패러다임의 변환과 미래 예측

– 스위스 Quartz 시계(1970년대) → 일본 세이코 전자시계(1980년대)

– 스마트폰: 삼성과 애플의 특허 전쟁

– 의상 패션의 유행

• 패러다임의 변환과 미래 예측

– 스위스 Quartz 시계(1970년대) → 일본 세이코 전자시계(1980년대)

What is Creative Engineering Design & Why?

사례 1

1974년 스위스의 기계식 시계 제조회사들은 세계 수출 시장의 약 40%를 점하고 있었다. 그 시기에 전자시계가 소개되었다. (기계식 시계에서 전자시계로의 전이는 조만간 일어나도록 되어 있었다. 왜냐하면 미시수준으로

전이와 유연성 증가의 법칙이 기계 시스템에서 전기 현상을 기초로 한 시스템으로의 이동을 처방해 놓았기 때문이다.) 스위스 시계산업 리더들은

이 급격한 새로운 시계 장치의 생존능력을 의심하였다. 10년 후에 세계시장에서 스위스 기계식 시계의 시장 점유율은 일본 시계 제조회사들이 개척한 전자시계의 출현으로 인하여 10%까지 가파르게 떨어졌다.

• 1970~1982년 사이 스위스 시계산업 종업원 64,000명 → 15,000명

• 시장의 65%, 이윤의 80% 이상 점유 → 시장의 10% 미만의 점유

25

26

• Everything that can be invented has been invented.

– Charles H. Duell, Commissioner, U.S. Office of Patents,1899

• Heavier-than-air flying machines are impossible.

– Lord Kelvin, president, Royal Society,1885

• No flying machine will ever fly from New York to Paris.

– Orville Wright.

• Airplanes are interesting toys but of no military value.

– Marshal Ferdinand Foch, Professor of Strategy, Ecole Superieure de Guerre

기술진화 예측을 잘못한 사례(1)

27

• This ‘telephone’ has too many shortcomings to be seriously considered as a means

of communication. The device is inherently of no value to us.

– Western Union internal memo, 1876

• The wireless music box has no imaginable commercial value. Who would pay for a

message sent to nobody in particular?

– David Sarnoff’s associates in response to his urgings for investment in the radio in the

1920s

• Who the hell wants to hear actors talk?

– Harry M. Warner, Warner Brothers, 1927

• I'm just glad it'll be Clark Gable who's falling flat on his nose and not Gary Cooper.

– Gary Cooper on his decision not to take the leading role in "Gone With The Wind.“

• We don't like their sound, and guitar music is on the way out.

– Decca Recording Co. rejecting the Beatles, 1962.

기술진화 예측을 잘못한 사례(2)

http://blog.naver.com/PostView.nhn?blogId=dkyoon&logNo=110004164595

28

• I think there is a world market for maybe five computers.

– Thomas Watson, Chairman of IBM, 1943

• Computers in the future may weigh no more than 1.5tons.

– Popular Mechanics, forecasting the relentless march of science, 1949

• But what… is it good for?

– Engineer at the advanced computing systems division of IBM, 1968, commenting on the

microchip

• There is no reason anyone would want a computer in their home.

– Ken Olson, president, chairman and founder of Digital Equipment Corp., 1977

• 640K ought to be enough for anybody.

– Bill Gates, 1981

• So we went to Atari and said, “Hey, we've got this amazing thing, even built with

some of your parts, and what do you think about funding us? Or we'll give it to you.

We just want to do it. Pay our salary, we'll come work for you.” And they said,

“No.” So then we went to Hewlett-Packard, and they said, “Hey, we don't need you.

You haven't got through college yet.”

– Apple Computer Inc. founder Steve Jobs on attempts to get Atari and H-P interested in his

and Steve Wozniak's personal computer

기술진화 예측을 잘못한 사례(3)

http://web.mit.edu/randy/www/words.html

29

• The concept is interesting and well-formed, but in order to earn better than a ‘C’,

the idea must be feasible.

– A Yale University management professor in response to Fred Smith’s paper proposing

reliable overnight delivery service. (Smith went on to found Federal Express Corp.)

• If I had thought about it, I wouldn't have done the experiment. The literature was

full of examples that said you can't do this.

– Spencer Silver on the work that led to the unique adhesives for 3-M "Post-It" Notepads

• Louis Pasteur's theory of germs is ridiculous fiction.

– Pierre Pachet, Professor of Physiology at Toulouse, 1872

• The abdomen, the chest, and the brain will forever be shut from the intrusion of the

wise and humane surgeon.

– Sir John Eric Ericksen, British surgeon, appointed as Surgeon-Extraordinary to Queen

Victoria, 1873

기술진화 예측을 잘못한 사례(4)

http://blog.naver.com/PostView.nhn?blogId=dkyoon&logNo=110004164595

Creative Problem Solving

IV

• 문제란?

– 기술 영역의 문제

– 모순으로 표현되는 난이도가 높은 문제

• 문제해결 과정

– 모순 장벽과 기술 장벽을 극복

• 문제해결이란?

– 모순의 극복 = 혁신적 해결책

창의적 문제해결이란?

문제해결 과정 해결책

모순 장벽 (해결 불가능)

기술 장벽 절충 선택

31

• 어려움의 원인

– 문제 해결 능력의 부족

• 문제에 대한 경험이나 지식의 부족

– 문제 인식 능력의 부족

► 심리적 장벽에 의한 고정관념

왜 문제해결이 어려운가?

문제해결 과정 해결책

모순 장벽 (해결 불가능)

기술 장벽 절충 선택

창의성 전문가

전문 소프트웨어

고정관념 탈피 전문지식

32

당신이라면?

가로등 아래에서 잃어버린 열쇠를 찾고 있는 사람이 있다. 지나가던

사람이 그 사람에게 왜 계속 같은 장소에서만 열쇠를 찾고 있습니까?

라고 물었다. 그는 이렇게 대답했다.

“여기가 가장 밝으니까요.”

기존의 문제해결 방법이 이와 다르지 않다. 자신의 지금까지의 지식과 경험으로 문제를 해결하고자 한다. 자신의 경험과 지식으로 해결

될 수 있는 것은 문제가 아니다. 왜냐하면 문제는 지식과 경험으로 해결되지 않는 것을 말하기 때문이다.

33

어떤 사람이 창의적인가?

창의적인 일을 어떻게 합니까?

문제를 다르게 이해하는 것이다

창의적인 문제 해결은 무엇입니까?

모순을 해결하는 것이다

1. 지식/경험이 많은 사람: ?

2. 고정 관념이 적은 사람: ?

34

35

How can we be creative in eng. design?

36

창의적 문제해결 사례: 소리의 방향성

소리의 방향성 스마트

전기 콘센트

타타그룹 차세대

디지털 책