Engineering designproces - Engineering design process

Den tekniske designproces er en fælles række trin, som ingeniører bruger til at skabe funktionelle produkter og processer. Processen er meget iterativ - dele af processen skal ofte gentages mange gange, før en anden kan indtastes - selvom den eller de dele, der gentages, og antallet af sådanne cyklusser i et givet projekt kan variere.

Det er en beslutningsproces (ofte iterativ), hvor de grundlæggende videnskaber, matematik og ingeniørvidenskab anvendes til at konvertere ressourcer optimalt til at opfylde et angivet mål. Blandt de grundlæggende elementer i designprocessen er fastlæggelse af mål og kriterier, syntese, analyse, konstruktion, test og evaluering.

Fælles faser af den tekniske designproces

Det er vigtigt at forstå, at der er forskellige indramninger/artikulationer af den tekniske designproces. Forskellig anvendt terminologi kan have forskellige grader af overlapning, hvilket påvirker hvilke trin, der eksplicit bliver opgivet eller betragtes som "højt niveau" versus underordnet i en given model. Dette gælder naturligvis lige så meget for alle bestemte eksempel trin/sekvenser givet her.

Et eksempel på indramning af den tekniske designproces afgrænser følgende faser: forskning, konceptualisering, gennemførlighedsvurdering, etablering af designkrav, foreløbigt design, detaljeret design, produktionsplanlægning og værktøjsdesign og produktion . Andre, der bemærkede, at "forskellige forfattere (i både forskningslitteratur og i lærebøger) definerer forskellige faser af designprocessen med forskellige aktiviteter inden for dem", har foreslået mere forenklede/generaliserede modeller - såsom problemdefinition, konceptuelt design , foreløbigt design, detaljeret design og designkommunikation . Et andet resumé af processen fra europæisk ingeniørdesignlitteratur omfatter afklaring af opgaven, konceptuelt design, udførelsesdesign, detaljdesign . (BEMÆRK: I disse eksempler er andre centrale aspekter - såsom konceptevaluering og prototyper - delsæt og/eller udvidelser af et eller flere af de anførte trin.)

Forskning

Forskellige faser af designprocessen (og endnu tidligere) kan indebære en betydelig mængde tid brugt på at finde information og forskning . Den eksisterende litteratur, problemer og succeser i forbindelse med eksisterende løsninger, omkostninger og markedsbehov bør overvejes.

Informationskilden skal være relevant. Reverse engineering kan være en effektiv teknik, hvis der findes andre løsninger på markedet. Andre informationskilder omfatter Internettet, lokale biblioteker , tilgængelige regeringsdokumenter, personlige organisationer, fagblade , leverandørkataloger og tilgængelige individuelle eksperter .

Designkrav

Etablering design krav og gennemføre behovsanalyse , undertiden betegnes problemformulering (eller anses en relateret aktivitet), er en af de vigtigste elementer i designprocessen, og denne opgave udføres ofte på samme tid som en feasibility analyse. Designkravene styrer designet af det produkt eller den proces, der udvikles under hele konstruktionsprocessen. Disse omfatter grundlæggende ting som funktioner, attributter og specifikationer - bestemt efter vurdering af brugerbehov. Nogle designkrav omfatter hardware- og softwareparametre, vedligeholdelse , tilgængelighed og testbarhed .

Gennemførlighed

I nogle tilfælde udføres en forundersøgelse , hvorefter tidsplaner, ressourceplaner og skøn for den næste fase udvikles. Forundersøgelsen er en evaluering og analyse af et foreslået projekts potentiale til at understøtte beslutningsprocessen . Den skitserer og analyserer alternativer eller metoder til at opnå det ønskede resultat. Forundersøgelsen hjælper med at indsnævre projektets omfang for at identificere det bedste scenario. Der genereres en forundersøgelsesrapport, hvorefter Post Feasibility Review udføres.

Formålet med en gennemførlighedsvurdering er at afgøre, om ingeniørens projekt kan fortsætte ind i designfasen . Dette er baseret på to kriterier: projektet skal være baseret på en opnåelig idé, og det skal være inden for omkostningsbegrænsninger . Det er vigtigt at have ingeniører med erfaring og god dømmekraft til at være involveret i denne del af forundersøgelsen.

Konceptgenerering

Et konceptstudie ( konceptualisering , konceptuelt design ) er ofte en fase af projektplanlægning, der omfatter fremstilling af ideer og under hensyntagen til fordele og ulemper ved at implementere disse ideer. Denne fase af et projekt udføres for at minimere sandsynligheden for fejl, styre omkostninger, vurdere risici og evaluere den påtænkte projekts potentielle succes. Under alle omstændigheder skal potentielle løsninger identificeres, når et teknisk problem eller problem er defineret. Disse løsninger kan findes ved at bruge idé , den mentale proces, som ideer genereres ved. Faktisk betegnes dette trin ofte som idé eller " konceptgenerering ". Følgende er meget udbredte teknikker:

  • udløserord - et ord eller en sætning, der er forbundet med det aktuelle problem, angives, og efterfølgende ord og sætninger fremkaldes.
  • morfologisk analyse - uafhængige designegenskaber er angivet i et diagram, og der foreslås forskellige tekniske løsninger for hver løsning. Normalt ledsager en foreløbig skitse og en kort rapport det morfologiske diagram.
  • synectics - ingeniøren forestiller sig sig selv som elementet og spørger: "Hvad ville jeg gøre, hvis jeg var systemet?" Denne utraditionelle tankemetode kan finde en løsning på det aktuelle problem. De vitale aspekter af konceptualiseringstrinnet er syntese. Syntese er processen med at tage elementet i konceptet og arrangere dem på den rigtige måde. Syntesekreativ proces er til stede i ethvert design.
  • brainstorming - denne populære metode indebærer at tænke på forskellige ideer, typisk som en del af en lille gruppe, og vedtage disse ideer i en eller anden form som en løsning på problemet

Forskellige genererede ideer skal derefter gennemgå et konceptevalueringstrin , som anvender forskellige værktøjer til at sammenligne og kontrastere de relative styrker og svagheder ved mulige alternativer.

Foreløbigt design

Det foreløbige design eller design på højt plan inkluderer (også kaldet FEED eller Basic design), ofte bygger bro mellem designopfattelse og detaljeret design, især i tilfælde, hvor konceptualiseringsniveauet, der opnås under ideer, ikke er tilstrækkeligt til fuld evaluering. Så i denne opgave er den overordnede systemkonfiguration defineret, og skemaer , diagrammer og layout af projektet kan give tidlig projektkonfiguration. (Dette varierer især meget efter område, branche og produkt.) Under detaljeret design og optimering ændres parametrene for den del, der oprettes, men det foreløbige design fokuserer på at skabe de generelle rammer at bygge projektet på.

S. Blanchard og J. Fabrycky beskriver det som: “Det” hvad ”, der starter konceptdesign, producerer” hows ”fra den konceptuelle designevalueringsindsats, der anvendes på gennemførlige konceptuelle designkoncepter. Derefter tages 'hows' i foreløbigt design ved hjælp af tildelte krav. Der bliver de 'hvad' og driver det foreløbige design til at tage fat på 'hvordan' på dette lavere niveau. ”

Detaljeret design

Følgende FEED er fasen for detaljeret design (detaljeret teknik), som også kan bestå af indkøb af materialer. Denne fase uddyber yderligere hvert aspekt af projektet/produktet ved komplet beskrivelse gennem solid modellering , tegninger samt specifikationer .

Computer-aided design (CAD) -programmer har gjort den detaljerede designfase mere effektiv. For eksempel kan et CAD -program give optimering til at reducere lydstyrken uden at hindre en parts kvalitet. Det kan også beregne spænding og forskydning ved hjælp af den endelige elementmetode til at bestemme spændinger i hele delen.

Produktions planlægning

Den produktionsplanlægning og værktøj design består af planlægning, hvordan man masseproducere produktet, og som redskaber bør anvendes i fremstillingen processen. Opgaver, der skal udføres i dette trin, omfatter udvælgelse af materialer, valg af produktionsprocesser, bestemmelse af driftssekvensen og valg af værktøjer, såsom jigs, armaturer, metalskæring og værktøjer til formning af metal eller plast. Denne opgave indebærer også yderligere prototypetest- iterationer for at sikre, at den masseproducerede version opfylder kvalifikationsteststandarder .

Sammenligning med den videnskabelige metode

Engineering formulerer et problem, der kan løses gennem design. Videnskaben formulerer et spørgsmål, der kan løses gennem undersøgelse. Den tekniske designproces ligner en vis lighed med den videnskabelige metode . Begge processer begynder med eksisterende viden og bliver gradvist mere specifikke i søgen efter viden (i tilfælde af "ren" eller grundvidenskab) eller en løsning (i tilfælde af "anvendt" videnskab, såsom teknik). Den vigtigste forskel mellem ingeniørprocessen og den videnskabelige proces er, at ingeniørprocessen fokuserer på design , kreativitet og innovation, mens den videnskabelige proces understreger Discovery (observation) .

Uddannelsesprogrammer

Metoder undervises og udvikles på universiteter, herunder:


Se også

Referencer