Процесс инженерного проектирования

Процесс инженерного проектирования , также известный как инженерный метод , представляет собой обычную серию шагов, которые инженеры используют при создании функциональных продуктов и процессов. Этот процесс является высокоитеративным – части процесса часто приходится повторять много раз, прежде чем можно будет ввести другую – хотя части, которые подвергаются итерации, и количество таких циклов в любом конкретном проекте могут различаться.

Это процесс принятия решений (часто итеративный), в котором фундаментальные науки, математика и инженерные науки применяются для оптимального преобразования ресурсов для достижения поставленной цели. Среди фундаментальных элементов процесса проектирования — установление целей и критериев, синтез, анализ, построение, тестирование и оценка. ^[1]

процесса инженерного проектирования Общие этапы

Важно понимать, что существуют различные рамки/сочленения процесса инженерного проектирования. Различная используемая терминология может иметь разную степень совпадения, что влияет на то, какие шаги излагаются явно или считаются «высокоуровневыми», а не подчиненными в любой конкретной модели. Это, конечно же, применимо и к любому конкретному примеру шагов/последовательностей, приведенных здесь.

В одном из примеров процесса инженерного проектирования очерчены следующие этапы: исследование, концептуализация, технико-экономическое обоснование, установление требований к проектированию, предварительное проектирование, детальное проектирование, планирование производства и проектирование инструментов, а также производство . ^[2] Другие, отмечая, что «разные авторы (как в исследовательской литературе, так и в учебниках) определяют разные фазы процесса проектирования с различными действиями, происходящими в них», предложили более упрощенные/обобщенные модели – такие как определение проблемы, концептуальное проектирование , предварительное проектирование, детальное проектирование и дизайнерская коммуникация . ^[3] Другое краткое изложение процесса, взятое из европейской литературы по инженерному проектированию, включает разъяснение задачи, концептуальное проектирование, проектирование варианта реализации, детальное проектирование . ^[4] (ПРИМЕЧАНИЕ. В этих примерах другие ключевые аспекты, такие как оценка концепции и создание прототипов, являются подмножествами и/или расширениями одного или нескольких перечисленных шагов.)

Исследования [ править ]

Различные этапы процесса проектирования (и даже более ранние) могут потребовать значительного количества времени, затрачиваемого на поиск информации и исследования . ^[5] Следует учитывать существующую применимую литературу, проблемы и успехи, связанные с существующими решениями, затратами и потребностями рынка. ^[5]

Источник информации должен быть актуальным. Обратное проектирование может быть эффективным методом, если на рынке доступны другие решения. ^[5] Другие источники информации включают Интернет, местные библиотеки , доступные правительственные документы, частные организации, отраслевые журналы , каталоги поставщиков и отдельных экспертов . ^[5]

Требования к дизайну [ править ]

Установление требований к проектированию и проведение анализа требований , иногда называемое определением проблемы (или связанное с этим действие), является одним из наиболее важных элементов процесса проектирования. ^[6]и эта задача часто выполняется одновременно с анализом осуществимости. Требования к проектированию контролируют проектирование разрабатываемого продукта или процесса на протяжении всего процесса инженерного проектирования. К ним относятся базовые вещи, такие как функции, атрибуты и спецификации , определяемые после оценки потребностей пользователя. Некоторые требования к проектированию включают параметры аппаратного и программного обеспечения, ремонтопригодность , доступность и тестируемость . ^[2]

Осуществимость [ править ]

В некоторых случаях технико-экономическое обоснование проводится , после которого разрабатываются графики, ресурсные планы и сметы следующего этапа. Технико-экономическое обоснование представляет собой оценку и анализ потенциала предлагаемого проекта для поддержки процесса принятия решений . В нем излагаются и анализируются альтернативы или методы достижения желаемого результата. Технико-экономическое обоснование помогает сузить рамки проекта и определить лучший сценарий. Создается технико-экономическое обоснование, после которого проводится пост-технико-экономическое обоснование.

Целью технико-экономического обоснования является определение того, может ли инженерный проект перейти на стадию проектирования . Это основано на двух критериях: проект должен основываться на достижимой идее и соответствовать ограничениям по стоимости . Важно, чтобы в этой части технико-экономического обоснования участвовали инженеры с опытом и здравым смыслом. ^[2]

Генерация концепции [ править ]

Исследование концепции ( концептуализация , концептуальное проектирование ) часто является этапом планирования проекта, который включает в себя выработку идей и учет плюсов и минусов реализации этих идей. Этот этап проекта проводится для минимизации вероятности ошибки, управления затратами, оценки рисков и потенциального успеха намеченного проекта. В любом случае, как только инженерная проблема или проблема определена, необходимо определить потенциальные решения. Эти решения можно найти с помощью мышления — умственного процесса, посредством которого генерируются идеи. Фактически, этот шаг часто называют « генерацией идей» или «генерацией концепции». Широко используются следующие методы: ^[2]

Триггерное слово – произносится слово или фраза, связанная с рассматриваемой проблемой, и вызываются последующие слова и фразы.
морфологический анализ – независимые проектные характеристики перечислены в таблице, и для каждого решения предлагаются различные инженерные решения. Обычно морфологическая карта сопровождается предварительным эскизом и кратким отчетом.
синектика – инженер представляет себя как предмет и спрашивает: «Что бы я сделал, если бы я был системой?» Этот нетрадиционный метод мышления может найти решение существующей проблемы. Важнейшим аспектом этапа концептуализации является синтез. Синтез – это процесс взятия элементов понятия и их правильной организации. Синтезный творческий процесс присутствует в каждом дизайне.
мозговой штурм – этот популярный метод предполагает обдумывание различных идей, обычно в небольшой группе, и принятие этих идей в той или иной форме для решения проблемы.

Различные сгенерированные идеи затем должны пройти этап оценки концепции , на котором используются различные инструменты для сравнения и сопоставления относительных сильных и слабых сторон возможных альтернатив.

Предварительный проект [ править ]

Предварительный проект, или проект высокого уровня, включает в себя (также называемый FEED или базовый проект), часто устраняет разрыв между концепцией проекта и детальным проектированием, особенно в тех случаях, когда уровень концептуализации, достигнутый во время формирования идеи, недостаточен для полной оценки. Таким образом, в этой задаче определяется общая конфигурация системы, а схемы , диаграммы и макеты проекта могут обеспечить раннюю конфигурацию проекта. (Это заметно зависит от области, отрасли и продукта.) Во время детального проектирования и оптимизации параметры создаваемой детали будут меняться, но предварительное проектирование фокусируется на создании общей структуры для построения проекта. ^[2]

С. Бланшар и Ж. Фабрики описывают это так: «Что?», инициирующее концептуальное проектирование, порождает «как» на основе усилий по оценке концептуального проекта, применяемых к осуществимым концепциям концептуального проектирования. Затем «как» учитываются при предварительном проектировании с помощью установленных требований. Там они становятся «что» и разрабатывают предварительный проект для решения «как» на этом более низком уровне».

Детальный проект [ править ]

может включать закупку После FEED следует этап детального проектирования (детального проектирования), который также материалов. На этом этапе дополнительно разрабатывается каждый аспект проекта/продукта путем полного описания посредством твердотельного моделирования , чертежей и спецификаций .

Программы компьютерного проектирования (САПР) сделали этап детального проектирования более эффективным. Например, программа САПР может обеспечить оптимизацию для уменьшения объема без ущерба для качества детали. Он также может рассчитывать напряжение и смещение, используя метод конечных элементов для определения напряжений во всей детали. ^[7]

Планирование производства [ править ]

и Планирование производства проектирование инструментов состоит из планирования того, как массово производить продукт и какие инструменты следует использовать в производственном процессе. Задачи, которые необходимо выполнить на этом этапе, включают выбор материалов, выбор производственных процессов, определение последовательности операций и выбор инструментов, таких как приспособления, приспособления, инструменты для резки металла и инструменты для формовки металла или пластмассы. Эта задача также включает в себя дополнительные итерации тестирования прототипа , чтобы гарантировать, что серийная версия соответствует стандартам квалификационного тестирования . ^[2]

Сравнение с научным методом [ править ]

Инженерное дело формулирует проблему, которую можно решить посредством проектирования. Наука формулирует вопрос, который может быть решен путем исследования. Процесс инженерного проектирования имеет некоторое сходство с научным методом . ^[8]Оба процесса начинаются с уже существующих знаний и постепенно становятся более конкретными в поисках знаний (в случае «чистой» или фундаментальной науки) или решения (в случае «прикладной» науки, такой как инженерия). Ключевое различие между инженерным процессом и научным процессом заключается в том, что инженерный процесс фокусируется на дизайне , творчестве и инновациях , тогда как научный процесс делает упор на открытиях (наблюдениях) .

Дипломные программы [ править ]

В университетах преподаются и разрабатываются методы, в том числе:

Инженерный дизайн, ^[9] Инженерный факультет Бристольского университета
Школа инженерного дизайна Дайсона , Имперский колледж Лондона
Делфтский технический университет, инженер промышленного дизайна.
Университет Ватерлоо, системное проектирование

См. также [ править ]

Ссылки [ править ]

^ «Критерии аккредитации инженерных программ на 2019 – 2020 годы» . АБЕТ . Проверено 15 сентября 2019 г.
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^Это ^ж Эртас А. и Джонс Дж. (1996). Процесс инженерного проектирования. 2-е изд. Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, John Wiley & Sons, Inc.
^ Дим, CL и Литтл, П. (2009). Инженерный дизайн. 3-е изд. Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, John Wiley & Sons, Inc.
^ Пал, Г. и Бейтц, В. (1988). Инженерное проектирование: системный подход. Лондон, Великобритания, Совет по дизайну.
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д А.Эйде, Р.Дженисон, Л.Машоу, Л.Нортап. Инженерное дело: основы и решение проблем. Нью-Йорк: McGraw-Hill Companies Inc., 2002 г.
^ Ральф П. и Ванд Ю. Предложение по формальному определению концепции дизайна. В: Лютинен К., Лукопулос П., Милопулос Дж . и Робинсон В. (ред.), Разработка требований к проектированию: десятилетняя перспектива: Springer-Verlag, 2009, стр. 103–136.
^ Видас, П. (1997, 9 апреля). Введение в анализ методом конечных элементов. Извлекаются из «Введение в анализ методом конечных элементов» . Архивировано из оригинала 14 мая 2011 г. Проверено 23 ноября 2010 г.
^ Дитер, Джордж; Шмидт, Линда (2007). Инженерный дизайн . МакГроу-Хилл. п. 9. ISBN 978-0-07-283703-2 .
^ Бристоль, Университет. «Инженерный дизайн | Обучение в Бристоле | Бристольский университет» . www.bristol.ac.uk . Проверено 7 июня 2021 г.

Внешние ссылки [ править ]

«Критерии аккредитации инженерных программ, Комиссия по инженерной аккредитации» (PDF) . АБЕТ.
Уллман, Дэвид Г. (2009) Процесс механического проектирования, Mc Graw Hill, 4-е издание, ISBN 978-0072975741
Эггерт, Рудольф Дж. (2010) Инженерное проектирование, второе издание, High Peak Press, Меридиан, Айдахо, ISBN 978-0131433588

[1] «Критерии аккредитации инженерных программ на 2019 – 2020 годы» . АБЕТ . Проверено 15 сентября 2019 г.

[refB-2] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^Это ^ж Эртас А. и Джонс Дж. (1996). Процесс инженерного проектирования. 2-е изд. Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, John Wiley & Sons, Inc.

[3] Дим, CL и Литтл, П. (2009). Инженерный дизайн. 3-е изд. Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, John Wiley & Sons, Inc.

[4] Пал, Г. и Бейтц, В. (1988). Инженерное проектирование: системный подход. Лондон, Великобритания, Совет по дизайну.

[ReferenceA-5] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д А.Эйде, Р.Дженисон, Л.Машоу, Л.Нортап. Инженерное дело: основы и решение проблем. Нью-Йорк: McGraw-Hill Companies Inc., 2002 г.

[6] Ральф П. и Ванд Ю. Предложение по формальному определению концепции дизайна. В: Лютинен К., Лукопулос П., Милопулос Дж . и Робинсон В. (ред.), Разработка требований к проектированию: десятилетняя перспектива: Springer-Verlag, 2009, стр. 103–136.

[refC-7] Видас, П. (1997, 9 апреля). Введение в анализ методом конечных элементов. Извлекаются из «Введение в анализ методом конечных элементов» . Архивировано из оригинала 14 мая 2011 г. Проверено 23 ноября 2010 г.

[8] Дитер, Джордж; Шмидт, Линда (2007). Инженерный дизайн . МакГроу-Хилл. п. 9. ISBN 978-0-07-283703-2 .

[9] Бристоль, Университет. «Инженерный дизайн | Обучение в Бристоле | Бристольский университет» . www.bristol.ac.uk . Проверено 7 июня 2021 г.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]