Engineering design prosess - Engineering design process

Den tekniske designprosessen er en vanlig serie trinn som ingeniører bruker for å lage funksjonelle produkter og prosesser. Prosessen er svært iterativ - deler av prosessen må ofte gjentas mange ganger før en annen kan skrives inn - selv om delen (e) som blir iterert og antall slike sykluser i et gitt prosjekt kan variere.

Det er en beslutningsprosess (ofte iterativ) der grunnvitenskap, matematikk og ingeniørvitenskap brukes for å konvertere ressurser optimalt for å nå et angitt mål. Blant de grunnleggende elementene i designprosessen er etablering av mål og kriterier, syntese, analyse, konstruksjon, testing og evaluering.

Vanlige stadier av prosjekteringsprosessen

Det er viktig å forstå at det er forskjellige rammer/artikulasjoner av prosjekteringsprosessen. Ulike terminologier som brukes kan ha varierende grad av overlapping, noe som påvirker hvilke trinn som eksplisitt blir oppgitt eller anses som "høyt nivå" kontra underordnet i en gitt modell. Dette gjelder selvfølgelig like mye for alle spesifikke eksempelstrinn/sekvenser gitt her.

Ett eksempel på innramming av prosjekteringsprosessen avgrenser følgende stadier: forskning, konseptualisering, gjennomførbarhetsvurdering, etablering av designkrav, foreløpig design, detaljprosjektering, produksjonsplanlegging og verktøydesign og produksjon . Andre som bemerket at "forskjellige forfattere (i både forskningslitteratur og i lærebøker) definerer forskjellige faser av designprosessen med varierende aktiviteter som foregår i dem", har foreslått mer forenklede/generaliserte modeller - som problemdefinisjon, konseptuell design , foreløpig design, detaljert design og designkommunikasjon . Et annet sammendrag av prosessen, fra europeisk ingeniørdesignlitteratur, inkluderer avklaring av oppgaven, konseptuell design, utførelsesdesign, detaljdesign . (MERK: I disse eksemplene er andre viktige aspekter - som konseptevaluering og prototyping - delsett og/eller utvidelser av ett eller flere av trinnene.)

Forskning

Ulike stadier av designprosessen (og enda tidligere) kan innebære en betydelig mengde tid brukt på å finne informasjon og forskning . Det bør tas hensyn til eksisterende litteratur, problemer og suksesser knyttet til eksisterende løsninger, kostnader og markedsbehov.

Informasjonskilden skal være relevant. Omvendt konstruksjon kan være en effektiv teknikk hvis andre løsninger er tilgjengelige på markedet. Andre informasjonskilder inkluderer Internett, lokale biblioteker , tilgjengelige regjeringsdokumenter, personlige organisasjoner, fagblader , leverandørkataloger og individuelle eksperter tilgjengelig.

Designkrav

Etablering av konstruksjonskrav og gjennomføre krav analyse , noen ganger kalt problem definisjon (eller anses en beslektet aktivitet), er en av de mest viktige elementer i designprosessen, og denne oppgave blir ofte utført på samme tid som en mulighetsstudie analyse. Designkravene styrer utformingen av produktet eller prosessen som utvikles under hele den designprosessen. Disse inkluderer grunnleggende ting som funksjoner, attributter og spesifikasjoner - bestemt etter vurdering av brukerbehov. Noen designkrav inkluderer maskinvare- og programvareparametere, vedlikehold , tilgjengelighet og testbarhet .

Gjennomførbarhet

I noen tilfeller utføres en mulighetsstudie hvoretter tidsplaner, ressursplaner og estimater for neste fase utarbeides. Gjennomførbarhetsstudien er en evaluering og analyse av potensialet til et foreslått prosjekt for å støtte beslutningsprosessen . Den skisserer og analyserer alternativer eller metoder for å oppnå ønsket resultat. Mulighetsstudien bidrar til å begrense omfanget av prosjektet for å identifisere det beste scenariet. En mulighetsrapport genereres, og deretter utføres Post Feasibility Review.

Formålet med en gjennomførbarhetsvurdering er å avgjøre om ingeniørprosjektet kan fortsette inn i designfasen . Dette er basert på to kriterier: prosjektet må være basert på en ide som kan oppnås, og det må være innenfor kostnadsrammer . Det er viktig å ha ingeniører med erfaring og godt skjønn for å være involvert i denne delen av mulighetsstudien.

Konseptgenerering

En konseptstudie ( konseptualisering , konseptuell design ) er ofte en fase av prosjektplanlegging som inkluderer å produsere ideer og ta hensyn til fordeler og ulemper ved å implementere disse ideene. Denne fasen av et prosjekt er gjort for å minimere sannsynligheten for feil, styre kostnader, vurdere risiko og evaluere den potensielle suksessen til det tiltenkte prosjektet. Under alle omstendigheter må potensielle løsninger identifiseres når et ingeniørproblem eller problem er definert. Disse løsningene kan bli funnet ved å bruke ideer , den mentale prosessen som ideer genereres gjennom. Faktisk kalles dette trinnet ofte Ideation eller "Concept Generation." Følgende er mye brukte teknikker:

  • utløserord - et ord eller en setning knyttet til det aktuelle problemet er oppgitt, og påfølgende ord og fraser fremkalles.
  • morfologisk analyse - uavhengige designegenskaper er oppført i et diagram, og forskjellige tekniske løsninger er foreslått for hver løsning. Normalt følger en foreløpig skisse og en kort rapport med det morfologiske diagrammet.
  • synektikk - ingeniøren forestiller seg selv som elementet og spør: "Hva ville jeg gjort hvis jeg var systemet?" Denne ukonvensjonelle tankemåten kan finne en løsning på problemet. De vitale aspektene ved konseptualiseringstrinnet er syntese. Syntese er prosessen med å ta elementet i konseptet og arrangere dem på riktig måte. Syntesekreativ prosess er tilstede i alle design.
  • idémyldring - denne populære metoden innebærer å tenke på forskjellige ideer, vanligvis som en del av en liten gruppe, og vedta disse ideene i en eller annen form som en løsning på problemet

Ulike genererte ideer må deretter gjennomgå et konseptevalueringstrinn , som bruker forskjellige verktøy for å sammenligne og kontrastere de relative styrker og svakheter ved mulige alternativer.

Foreløpige design

Den foreløpige designen eller design på høyt nivå inkluderer (også kalt FEED eller Basic design), som ofte bygger bro mellom designoppfatning og detaljdesign, spesielt i tilfeller der konseptualiseringsnivået oppnådd under ideer ikke er tilstrekkelig for full evaluering. Så i denne oppgaven er den generelle systemkonfigurasjonen definert, og skjemaer , diagrammer og oppsett av prosjektet kan gi tidlig prosjektkonfigurasjon. (Dette varierer spesielt mye etter felt, bransje og produkt.) Under detaljprosjektering og optimalisering vil parametrene til delen som opprettes endres, men den foreløpige designen fokuserer på å lage det generelle rammeverket for å bygge prosjektet videre.

S. Blanchard og J. Fabrycky beskriver det som: “Det” initierende ”konseptuelle designet produserer” hows ”fra det konseptuelle designevalueringsarbeidet som brukes på gjennomførbare konseptuelle designkonsepter. Deretter tas 'hvordan' i foreløpig design ved hjelp av tildelte krav. Der blir de 'hva' og driver foreløpig design for å ta opp 'hvordan' på dette lavere nivået. "

Detaljert design

Følgende FEED er fasen for detaljert design (detaljert konstruksjon), som også kan bestå av anskaffelse av materialer. Denne fasen utdyper hvert aspekt av prosjektet/produktet ytterligere ved fullstendig beskrivelse gjennom solid modellering , tegninger samt spesifikasjoner .

Datastøttet design (CAD) -programmer har gjort den detaljerte designfasen mer effektiv. For eksempel kan et CAD -program gi optimalisering for å redusere volumet uten å forringe delens kvalitet. Det kan også beregne spenning og forskyvning ved hjelp av den endelige elementmetoden for å bestemme spenninger i hele delen.

Produksjonsplanlegging

Den produksjonsplanlegging og verktøykonstruksjon består av planlegging hvordan å masseprodusere produktet og som verktøy skal benyttes i produksjonsprosessen. Oppgaver som skal fullføres i dette trinnet inkluderer valg av materialer, valg av produksjonsprosesser, bestemmelse av operasjonssekvensen og valg av verktøy som jigger, inventar, metallskjæring og metall- eller plastformingsverktøy. Denne oppgaven innebærer også ytterligere prototypetesting- iterasjoner for å sikre at den masseproduserte versjonen oppfyller kvalifiseringsteststandarder .

Sammenligning med den vitenskapelige metoden

Engineering er å formulere et problem som kan løses gjennom design. Vitenskapen formulerer et spørsmål som kan løses gjennom undersøkelser. Den prosjekterende designprosessen har en viss likhet med den vitenskapelige metoden . Begge prosessene begynner med eksisterende kunnskap, og blir gradvis mer spesifikke i søket etter kunnskap (når det gjelder "ren" eller grunnleggende vitenskap) eller en løsning (når det gjelder "anvendt" vitenskap, for eksempel ingeniørfag). Hovedforskjellen mellom ingeniørprosessen og den vitenskapelige prosessen er at ingeniørprosessen fokuserer på design , kreativitet og innovasjon mens den vitenskapelige prosessen vektlegger Discovery (observasjon) .

Utdanningsprogrammer

Metoder blir undervist og utviklet i universiteter, inkludert:


Se også

Referanser