Процесс инженерного проектирования

Процесс инженерного проектирования , также известный как инженерный метод , представляет собой общую серию шагов, которые инженеры используют при создании функциональных продуктов и процессов. Процесс очень итеративный - части процесса часто нужно повторять много раз, прежде чем другой может быть введен - хотя деталь, которые получают итерацию, и количество таких циклов в любом данном проекте может варьироваться.

Это процесс принятия решений (часто итеративный), в котором инженерные науки, базовые науки и математика применяются для оптимального преобразования ресурсов для достижения заявленной цели. Среди фундаментальных элементов процесса проектирования - создание целей и критериев, синтез, анализ, строительство, тестирование и оценка. ^{[ 1 ]}

Общие этапы процесса проектирования инженерного проектирования

Важно понимать, что существуют различные фреймы/артикуляции процесса инженерного проектирования. Различная используемая терминология может иметь различные степени совпадения, что влияет на то, что шаги явно или считаются «высоким уровнем» по сравнению с подчиненными в любой данной модели. Это, конечно, применяется столько же к каким -либо конкретным примерам шагов/последовательностей, приведенных здесь.

Одним из примеров создания процесса инженерного проектирования определяет следующие этапы: исследования, концептуализация, оценка осуществимости, создание требований к проектированию, предварительный дизайн, подробный дизайн, планирование производства и дизайн инструментов и производство . ^{[ 2 ]} Другие, отмечая, что «разные авторы (как в исследовательской литературе, так и в учебниках) определяют различные этапы процесса проектирования с различными действиями, происходящими в них», предложили более упрощенные/обобщенные модели, такие как определение проблем, концептуальный дизайн , предварительный дизайн, проект, Подробный дизайн и дизайн общения . ^{[ 3 ]} Еще одно краткое изложение процесса из европейской литературы по проектированию инженерного дизайна включает разъяснение задачи, концептуального дизайна, дизайн вариантов осуществления, дизайн детализации . ^{[ 4 ]} (Примечание. В этих примерах другие ключевые аспекты, такие как оценка концепции и прототипирование, являются подмножествами и/или расширениями одного или нескольких из перечисленных шагов.)

Исследовать

Различные этапы процесса проектирования (и даже раньше) могут включать значительное количество времени, потраченных на поиск информации и исследований . ^{[ 5 ]} Следует рассмотреть существующую применимую литературу, проблемы и успехи, связанные с существующими решениями, затратами и потребностями на рынке. ^{[ 5 ]}

Источник информации должен быть актуальным. Обратная инженерия может быть эффективной техникой, если на рынке доступны другие решения. ^{[ 5 ]} Другие источники информации включают Интернет, местные библиотеки , доступные государственные документы, личные организации, торговые журналы , каталоги поставщиков и доступные отдельные эксперты . ^{[ 5 ]}

Проектные требования

Установление требований к проектированию и анализ требований проведения , иногда называемые определением проблем (или считается связанной деятельностью), является одним из наиболее важных элементов в процессе проектирования ^{[ 6 ]} В определенных отраслях, и эта задача часто выполняется одновременно с технико -экономическим обоснованием. Требования к проектированию контролируют проектирование разработанного продукта или процесса в процессе инженерного проектирования. К ним относятся основные вещи, такие как функции, атрибуты и спецификации , определяемые после оценки потребностей пользователей. Некоторые требования к дизайну включают аппаратные и программные параметры, обслуживание , доступность и тестируемость . ^{[ 2 ]}

Выполнимость

В некоторых случаях технико -экономическое обоснование, разрабатываются после чего разрабатываются графики, планы ресурсов и оценки для следующего этапа. Технико -экономическое обоснование - это оценка и анализ потенциала предлагаемого проекта для поддержки процесса принятия решений . В нем описываются и анализируют альтернативы или методы достижения желаемого результата. Технико -экономическое обоснование помогает сузить объем проекта, чтобы определить лучший сценарий. Производительный отчет генерируется после того, как проводится проверка POST.

Целью осуществимости оценки является определение того, может ли проект инженера перейти на этап проектирования . Это основано на двух критериях: проект должен основываться на достижимой идее, и он должен быть в пределах ограничений затрат . Важно, чтобы инженеры с опытом и здравым смыслом участвовали в этой части технико -экономического обоснования. ^{[ 2 ]}

Концепция поколения

Концептуальное исследование ( концептуализация , концептуальный дизайн ) часто является фазой планирования проекта, которая включает в себя создание идей и учитывает плюсы и минусы реализации этих идей. Этот этап проекта выполняется для минимизации вероятности ошибок, управления затратами, оценить риски и оценить потенциальный успех предполагаемого проекта. В любом случае, после определения инженерной проблемы или проблемы необходимо определить потенциальные решения. Эти решения можно найти с помощью идеи , умственного процесса, с помощью которого создаются идеи. На самом деле, этот шаг часто называют идеей или «поколением концепции». Ниже приведены широко используемые методы: ^{[ 2 ]}

Триггерное слово - слово или фраза, связанную с поставленной проблемой, и возникают последующие слова и фразы.
Морфологический анализ - Независимые характеристики проектирования перечислены на диаграмме, и для каждого решения предлагаются различные инженерные решения. Обычно предварительный набросок и короткий отчет сопровождают морфологическую карту.
СинЕКЕКА - Инженер воспринимает себя как предмет и спрашивает: «Что бы я сделал, если бы я был в системе?» Этот нетрадиционный метод мышления может найти решение проблемы. Жизненно важными аспектами стадии концептуализации является синтез. Синтез - это процесс принятия элемента концепции и правильного расположения их. Синтез творческий процесс присутствует в каждом дизайне.
Мозговой штурм - этот популярный метод включает в себя размышления о разных идеях, как правило, как часть небольшой группы, и принятие этих идей в той или иной форме в качестве решения проблемы

Различные сгенерированные идеи должны затем пройти шаг оценки концепции , который использует различные инструменты для сравнения и сопоставления относительных сильных сторон и слабости возможных альтернатив.

Предварительный дизайн

Предварительный дизайн, или конструкция высокого уровня включает (также называемый корм или базовый дизайн), часто подключает разрыв между концепцией дизайна и подробным дизайном, особенно в тех случаях, когда уровень концептуализации, достигнутый во время идеи, недостаточно для полной оценки. Таким образом, в этой задаче определяется общая конфигурация системы, а схема , диаграммы и макеты проекта могут обеспечить раннюю конфигурацию проекта. (Это особенно варьируется в зависимости от полевой, промышленности и продукта.) Во время подробного проектирования и оптимизации параметры созданной детали изменится, но предварительный дизайн фокусируется на создании общей структуры для создания проекта. ^{[ 2 ]}

С. Бланшар и Дж. Фабрички описывают это как: «Инициирующий концептуальный дизайн« Whats »производит« Как »из концептуальных усилий по оценке дизайна, применяемых к осуществимым концепциям концептуального дизайна. Далее, «Как» рассматриваются в предварительный дизайн с помощью средств выделенных требований. Там они становятся «что» и управляют предварительным дизайном для решения «Как» на этом более низком уровне ».

Подробный дизайн

Следующая подача - подробная фаза дизайна (подробный инженер), который может состоять из закупок также материалов. Этот этап дополнительно разработает каждый аспект проекта/продукта путем полного описания посредством твердого моделирования , чертежей , а также спецификаций .

Программы по компьютерному дизайну (CAD) сделали подробный этап проектирования более эффективной. Например, программа САПР может обеспечить оптимизацию , чтобы уменьшить объем, не препятствуя качеству части. Он также может рассчитать напряжение и смещение, используя метод конечных элементов для определения напряжений по всей части. ^{[ 7 ]}

Планирование производства

Планирование производства и проектирование инструментов состоит в том, чтобы планировать, как массово производить продукт и какие инструменты следует использовать в производственном процессе. Задачи, которые должны выполнить на этом этапе, включают в себя выбор материалов, выбор производственных процессов, определение последовательности операций и выбор инструментов, таких как джиг, приспособления, резка металла и инструменты формирования металлов или пластмассы. Эта задача также включает в себя дополнительные итерации тестирования прототипов , чтобы гарантировать, что массовая версия соответствует стандартам квалификационного тестирования . ^{[ 2 ]}

Сравнение с научным методом

Инжиниринг формулирует проблему, которая может быть решена с помощью дизайна. Наука формулирует вопрос, который можно решить посредством расследования. Процесс инженерного проектирования имеет некоторое сходство с научным методом . ^{[ 8 ]} Оба процесса начинаются с существующих знаний и постепенно становятся более конкретными в поиске знаний (в случае «чистой» или базовой 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 , креативности и инновациях, в то время как научный процесс подчеркивает объяснение, прогноз и открытие (наблюдение) .

Программы получения степени

Методы преподаются и разрабатываются в университетах, включая:

Инженерный дизайн, ^{[ 9 ]} Инженерный факультет Бристольского университета
Dyson School of Design Engineering , Имперский колледж Лондон
Ту Делфт, Промышленное проектирование.
Университет Ватерлоо, Производство системного проектирования

Смотрите также

Ссылки

^ «Критерии для аккредитования инженерных программ, 2019 - 2020» . Подстрекаться Получено 15 сентября 2019 года .
^ Jump up to: ^а ^{беременный} ^в ^{дюймовый} ^и ^фон Ertas, A. & Jones, J. (1996). Процесс инженерного проектирования. 2 -е изд. Нью -Йорк, Нью -Йорк, John Wiley & Sons, Inc.
^ Dym, Cl & Little, P. (2009). Инженерный дизайн. 3 -е изд. Нью -Йорк, Нью -Йорк, John Wiley & Sons, Inc.
^ Pahl, G. & Beitz, W. (1988). Инженерный дизайн: систематический подход. Лондон, Великобритания, Совет по дизайну.
^ Jump up to: ^а ^{беременный} ^в ^{дюймовый} A.eide, R.Jenison, L.Mashaw, L.Northup. Инжиниринг: Основы и решение проблем. Нью-Йорк: McGraw-Hill Companies Inc., 2002
^ Ralph, P. и Wand, Y. Предложение о формальном определении концепции дизайна. In, Lyytinen, K., Loucopoulos, P., Mylopoulos, J. , и Robinson, W., (Eds.), Инженерные требования к дизайну: десятилетняя перспектива: Springer-Verlag, 2009, стр. 103–136.
^ Widas, P. (1997, 9 апреля). Введение в анализ конечных элементов. Получено из «Введение в анализ конечных элементов» . Архивировано из оригинала 2011-05-14 . Получено 2010-11-23 .
^ Дитер, Джордж; Шмидт, Линда (2007). Инженерный дизайн . МакГроу-Хилл. п. 9. ISBN 978-0-07-283703-2 .
^ Бристоль, Университет. «Инженерный дизайн | Управление в Бристоле | Университет Бристоля» . www.bristol.ac.uk . Получено 2021-06-07 .

Внешние ссылки

«Критерии для аккредитования инженерных программ, Комиссия по аккредитованию инженерного аккредитации» (PDF) . Подстрекаться
Уллман, Дэвид Г. (2009) Процесс механического проектирования, MC Graw Hill, 4 -е издание, ISBN 978-0072975741
Eggert, Rudolph J. (2010) Инженерный дизайн, второе издание, High Peak Press, Meridian, Adaho, ISBN 978-0131433588

[1] «Критерии для аккредитования инженерных программ, 2019 - 2020» . Подстрекаться Получено 15 сентября 2019 года .

[refB-2] Jump up to: ^а ^{беременный} ^в ^{дюймовый} ^и ^фон Ertas, A. & Jones, J. (1996). Процесс инженерного проектирования. 2 -е изд. Нью -Йорк, Нью -Йорк, John Wiley & Sons, Inc.

[3] Dym, Cl & Little, P. (2009). Инженерный дизайн. 3 -е изд. Нью -Йорк, Нью -Йорк, John Wiley & Sons, Inc.

[4] Pahl, G. & Beitz, W. (1988). Инженерный дизайн: систематический подход. Лондон, Великобритания, Совет по дизайну.

[ReferenceA-5] Jump up to: ^а ^{беременный} ^в ^{дюймовый} A.eide, R.Jenison, L.Mashaw, L.Northup. Инжиниринг: Основы и решение проблем. Нью-Йорк: McGraw-Hill Companies Inc., 2002

[6] Ralph, P. и Wand, Y. Предложение о формальном определении концепции дизайна. In, Lyytinen, K., Loucopoulos, P., Mylopoulos, J. , и Robinson, W., (Eds.), Инженерные требования к дизайну: десятилетняя перспектива: Springer-Verlag, 2009, стр. 103–136.

[refC-7] Widas, P. (1997, 9 апреля). Введение в анализ конечных элементов. Получено из «Введение в анализ конечных элементов» . Архивировано из оригинала 2011-05-14 . Получено 2010-11-23 .

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

[9] Бристоль, Университет. «Инженерный дизайн | Управление в Бристоле | Университет Бристоля» . www.bristol.ac.uk . Получено 2021-06-07 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]