China 高一 General Technology
अध्याय: 8
1. Design 1 Ch.1 Technology and its nature
Modern technology; history · Properties of technology · Technology, nature and society
- आधुनिक प्रौद्योगिकी और उसका इतिहास – प्रौद्योगिकी वह सब है जो लोग समस्याएँ हल करने के लिए बनाते हैं, और उसे चलाने का ज्ञान भी। हर प्रौद्योगिकी के चार भाग होते हैं: उद्देश्य, ज्ञान, सामग्री और औज़ार, और लोग। प्रौद्योगिकी चरणों में बढ़ी: हाथ के औज़ार, फिर मशीनें और शक्ति, फिर डिजिटल औज़ार। हर नया आविष्कार पुराने पर बनता है।
- प्रौद्योगिकी के गुण – प्रौद्योगिकी के चार मुख्य गुण हैं। उसका एक उद्देश्य होता है (वह लक्ष्य जिसे वह पूरा करती है)। वह नवाचारी होती है (नई या बेहतर होती रहती है)। वह व्यावहारिक होनी चाहिए (सस्ती, सुरक्षित, चलाने और सुधारने में आसान)। और उसकी दोहरी प्रकृति है: वह प्रकृति के नियम मानती है और समाज में रहती है, और लाभ व हानि दोनों ला सकती है।
- विज्ञान, प्रौद्योगिकी और समाज – विज्ञान प्रश्न पूछकर और विचारों को परखकर यह पता लगाने का तरीका है कि प्रकृति कैसे काम करती है। प्रौद्योगिकी उस ज्ञान से औज़ार, मशीनें और व्यवस्थाएँ बनाना है जो समस्याएँ हल करें। दोनों मिलकर समाज बदलते हैं: भोजन, स्वास्थ्य, यातायात और संचार। हर प्रौद्योगिकी के लोगों और पर्यावरण के लिए लाभ और हानि हैं, इसलिए फ़ैसले से पहले उन्हें तौलते हैं। डिज़ाइन चक्र से स्थानीय समस्याएँ हल हो सकती हैं, और विचार इतिहास में कई समुदायों से आए हैं।
2. Design 1 Ch.2 Design and expression
General design process · Principles, analysis, optimisation · Sketches, three views, CAD
- डिज़ाइन प्रक्रिया: समस्या से उत्पाद तक – डिज़ाइन प्रक्रिया कदमों का एक चक्र है जिससे डिज़ाइनर असली लोगों की असली समस्या हल करते हैं: ज़रूरत की खोजबीन, उसे ब्रीफ़ और नापने लायक विनिर्देश में लिखना, कई विचार बनाना, प्रोटोटाइप बनाना, और विनिर्देश पर परीक्षण व मूल्यांकन। जो फ़ेल हो, वह आपको चक्र में वापस भेजता है। इस दोहराव को पुनरावृत्ति (iteration) कहते हैं, और लगभग हर उत्पाद, ऐप, इमारत और कलाकृति ऐसे ही बेहतर बनती है।
- तकनीकी ड्राइंग: डिज़ाइन के विचार बताना – तकनीकी ड्राइंग एक साझा चित्र-भाषा है जो किसी वस्तु का सही आकार और माप दिखाती है। डिज़ाइनर हाथ से स्केच से शुरू करते हैं, फिर आइसोमेट्रिक या तिर्यक (ऑब्लीक) दृश्य से वस्तु को 3D में दिखाते हैं, और ऑर्थोग्राफ़िक प्रक्षेप (सामने, ऊपर, बगल के दृश्य) में मानक रेखाएँ, मिलीमीटर में माप और स्केल लगाते हैं ताकि कोई भी उसे बना सके। आज ज़्यादातर ड्राइंग CAD सॉफ़्टवेयर से बनती हैं।
3. Design 1 Ch.3 Processes and making
Materials and joining · Metal, wood, electronics, digital fabrication · Assembly and testing
- सामग्री और उनके गुण (Materials) – हम जो कुछ बनाते हैं वह सामग्री से बनता है: लकड़ी, धातु, प्लास्टिक, काँच, सिरेमिक, कपड़ा और कंपोज़िट. हर सामग्री के गुण होते हैं: मज़बूती, कड़ापन, कठोरता, लचीलापन, घनत्व, ऊष्मा और विद्युत चालन, पारदर्शिता, जलरोधिता और लागत. डिज़ाइनर काम के हिसाब से सामग्री चुनते हैं, सोचते हैं कि उसे कैसे आकार दें और जोड़ें (पेंच, कील, गोंद, वेल्डिंग, सोल्डरिंग, सिलाई), और सुरक्षा, लागत व पर्यावरण का ध्यान रखते हैं. कपड़े प्राकृतिक रेशों (सूती, ऊन, रेशम) और कृत्रिम रेशों (पॉलिएस्टर, नायलॉन) से बनते हैं.
- चीज़ें कैसे बनती हैं: धातु, लकड़ी, इलेक्ट्रॉनिक्स और डिजिटल फ़ैब्रिकेशन – डिज़ाइन को असली वस्तु बनाने के लिए बनाने की प्रक्रिया चाहिए। धातु के काम में निशान, कटाई, रेती और छेद होते हैं। लकड़ी के काम में रेशे (ग्रेन) का ध्यान रखा जाता है। इलेक्ट्रॉनिक्स में पुर्ज़े बोर्ड पर सोल्डर से जुड़ते हैं। लेज़र कटिंग कंप्यूटर चित्र के साथ पदार्थ हटाती है और 3D प्रिंटिंग परत-दर-परत पदार्थ जोड़ती है।
- असेंबली और परीक्षण: पुर्ज़े जोड़ना और खराबी (डीबगिंग) ढूँढना – असेंबली में बने हुए पुर्ज़ों को योजना के क्रम में जोड़कर एक उत्पाद बनाते हैं, और पक्का करने से पहले फ़िट जाँचते हैं। जोड़ने के बाद पूरा उत्पाद टेस्ट होता है। न चले तो डीबगिंग से खराबी ढूँढकर ठीक करते हैं। तेज़ तरीका है आधा-आधा करना: बीच में जाँचो, फिर खराबी वाले आधे को और आधा करते जाओ।
4. Design 1 Ch.4 Communication and evaluation
Technical communication · Standards and testing · Evaluation; intellectual property
- तकनीकी ड्राइंग: डिज़ाइन के विचार बताना – तकनीकी ड्राइंग एक साझा चित्र-भाषा है जो किसी वस्तु का सही आकार और माप दिखाती है। डिज़ाइनर हाथ से स्केच से शुरू करते हैं, फिर आइसोमेट्रिक या तिर्यक (ऑब्लीक) दृश्य से वस्तु को 3D में दिखाते हैं, और ऑर्थोग्राफ़िक प्रक्षेप (सामने, ऊपर, बगल के दृश्य) में मानक रेखाएँ, मिलीमीटर में माप और स्केल लगाते हैं ताकि कोई भी उसे बना सके। आज ज़्यादातर ड्राइंग CAD सॉफ़्टवेयर से बनती हैं।
- मानक, तकनीकी परीक्षण और टेस्ट रिपोर्ट – मानक एक सहमत नियम है जिसे नापा जा सके। तकनीकी परीक्षण उत्पाद को उस नियम से मिलाकर जाँचता है: मज़बूती, टिकाऊपन, सुरक्षा या कार्यक्षमता। निष्पक्ष परीक्षण में सिर्फ़ एक चीज़ बदली जाती है। टेस्ट रिपोर्ट में उद्देश्य, विधि, इकाइयों के साथ नतीजे और पास या फ़ेल का निष्कर्ष लिखा जाता है।
- डेटा सुरक्षा और बौद्धिक संपदा अधिकार – बौद्धिक संपदा (IP) मन की रचना है, जैसे कहानी, गीत, प्रोग्राम, आविष्कार या लोगो। बौद्धिक संपदा अधिकार (IPR) निर्माता को उसके उपयोग पर नियंत्रण देते हैं। कॉपीराइट रचनात्मक कार्य (लेख, संगीत, कला, सॉफ़्टवेयर कोड) को बनते ही अपने-आप बचाता है; पेटेंट नए, उपयोगी आविष्कार को लगभग 20 साल बचाता है और इसके लिए आवेदन करना पड़ता है; ट्रेडमार्क ब्रांड नाम, लोगो और नारे बचाता है। साहित्यिक चोरी दूसरे का काम बिना श्रेय अपना बताना है। उल्लंघन सुरक्षित IP को बिना अनुमति इस्तेमाल करना है। सार्वजनिक लाइसेंस से निर्माता अपनी शर्तों पर साझा करते हैं: रचनात्मक कार्यों के लिए क्रिएटिव कॉमन्स (BY, SA, NC, ND), और सॉफ़्टवेयर के लिए GPL (कॉपीलेफ़्ट: बदला संस्करण खुला रहे) और Apache (उदार: नोटिस रखकर बंद उत्पाद में भी)।
5. Design 2 Ch.1 Structures
Structures and forces; stability; strength · Structural design; appreciation
- संरचना और बल – संरचना (structure) वह चीज़ है जो अपना आकार बनाए रखे और भार उठाए: पुल, कुर्सी, हड्डी, अंडा। इसके तीन मुख्य प्रकार हैं: ठोस (एक भारी पिंड), ढाँचा या फ्रेम (जुड़ी हुई छड़ें) और कोश या शेल (पतली मुड़ी हुई परत)। भार से भागों के अंदर बल बनते हैं: संपीडन दबाता है, तनाव खींचता है, बंकन (bending) दोनों करता है, अपरूपण (shear) सरकाता है, ऐंठन (torsion) मरोड़ता है। त्रिभुज फ्रेम को दृढ़ रखते हैं। जब गुरुत्व केंद्र से नीचे की रेखा आधार के अंदर रहे, संरचना स्थिर है। जब उसका पदार्थ, आकार और जोड़ भार सह लें, वह मज़बूत है।
- ढाँचे का डिज़ाइन: कारक, चरण और ढाँचों की परख – डिज़ाइनर छह कारकों में संतुलन रखता है: काम, मज़बूती, स्थिरता, लागत, सुंदरता और पर्यावरण। चरण हैं: ज़रूरत, रेखाचित्र, मॉडल, जाँच, सुधार। प्रकृति अच्छे उदाहरण देती है (छत्ता, अंडा, पेड़), और निर्माता मेहराब, गुंबद और ट्रस इस्तेमाल करते हैं। ढाँचे को परखने के लिए पूछो: वह कौन-सा काम करता है, कैसे खड़ा है, किससे बना है और अपनी जगह पर जँचता है या नहीं।
6. Design 2 Ch.2 Processes (flow)
Flow charts; design and optimisation
- फ़्लो चार्ट: प्रक्रिया का प्रवाह, समय और सुधार – प्रक्रिया तय क्रम में किए गए चरणों का समूह है और हर चरण में समय लगता है। फ़्लो चार्ट प्रक्रिया को मानक आकारों से दिखाता है: शुरू और अंत के लिए अंडाकार, काम के लिए आयत, हाँ/ना निर्णय के लिए हीरा और दिशा के लिए तीर। समय-पट्टियाँ पूरे काम का समय दिखाती हैं। सुधार (ऑप्टिमाइज़) का मतलब है कि जो चरण एक-दूसरे पर निर्भर नहीं हैं उन्हें साथ-साथ करके कुल समय घटाना। एक-दूसरे पर निर्भर चरणों की सबसे लंबी कड़ी क्रांतिक पथ है।
7. Design 2 Ch.3 Systems
System concepts; analysis; optimisation
- तंत्र चिंतन: सिर्फ़ हिस्से नहीं, पूरा चित्र देखना – तंत्र (system) ऐसे हिस्सों का समूह है जो आपस में जुड़े हैं और किसी उद्देश्य के लिए मिलकर काम करते हैं। इसकी एक सीमा होती है, यह पर्यावरण से इनपुट लेता है और आउटपुट देता है। पूरा तंत्र वह कर सकता है जो कोई अकेला हिस्सा नहीं कर सकता। एक हिस्सा बदले तो बाकी भी बदलते हैं, अक्सर फ़ीडबैक लूप से। जीवन तंत्रों के अंदर तंत्रों की तरह संगठित है, कोशिका से जीवमंडल तक। तंत्र चिंतन से हम तंत्रों का विश्लेषण, डिज़ाइन और इष्टतमीकरण करते हैं और सतत विकास की योजना बनाते हैं।
8. Design 2 Ch.4 Control
Open- and closed-loop control; feedback; design
- नियंत्रण प्रणाली और फ़ीडबैक (Control Systems) – नियंत्रण प्रणाली किसी मशीन या प्रक्रम को हमारी इच्छा के अनुसार चलाती है। हर प्रणाली में इनपुट → प्रक्रम (नियंत्रक) → आउटपुट होता है। खुले लूप (open loop) में नियंत्रक परिणाम नहीं जाँचता (टाइमर वाला टोस्टर)। बंद लूप (closed loop) में सेंसर आउटपुट मापकर वापस भेजता है; नियंत्रक उसकी तुलना निर्धारित मान (set point) से करता है और त्रुटि ठीक करता है (थर्मोस्टैट, क्रूज़ कंट्रोल)। असली प्रणालियाँ सेंसर, नियंत्रक (इलेक्ट्रॉनिक परिपथ, माइक्रोकंट्रोलर या PLC) और एक्चुएटर (मोटर, हीटर, वाल्व, हवा वाले सिलिंडर) से बनती हैं। कई अब नेटवर्क से जुड़ी हैं (IoT, SCADA), ताकि दूर से देखी और चलाई जा सकें।