Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлено из отдела инженерного проектирования )
Перейти к навигации Перейти к поиску

Процесс инженерного проектирования - это обычная серия шагов, которые инженеры используют при создании функциональных продуктов и процессов. Процесс в высшей степени итеративен - части процесса часто необходимо повторять много раз, прежде чем можно будет ввести другую, хотя части, которые повторяются, и количество таких циклов в любом данном проекте могут различаться.

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

Общие этапы процесса инженерного проектирования [ править ]

Важно понимать, что существуют различные обрамления / артикуляции процесса инженерного проектирования. Различная используемая терминология может иметь разную степень перекрытия, что влияет на то, какие шаги будут указаны явно или считаются «высокоуровневыми» по сравнению с подчиненными в любой данной модели. Это, конечно же, применимо к любым конкретным примерным шагам / последовательностям, приведенным здесь.

В одном из примеров построения процесса инженерного проектирования выделяются следующие этапы: исследование, концептуализация, оценка осуществимости, установление требований к проекту, предварительный дизайн, рабочий проект, планирование производства и проектирование инструмента, 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 внутри них», - предложили более упрощенные / обобщенные модели, такие как определение проблемы, концептуальный дизайн , предварительный проект, рабочий проект и коммуникация по проекту . [3] Другое краткое изложение процесса из европейской литературы по инженерному проектированию включает:уточнение задачи, эскизный проект, воплощение проекта, рабочий проект . [4] (ПРИМЕЧАНИЕ: в этих примерах другие ключевые аспекты, такие как оценка концепции и прототипирование, являются подмножествами и / или расширениями одного или нескольких перечисленных шагов.)

Исследование [ править ]

На различных этапах процесса проектирования (и даже раньше) может потребоваться значительное количество 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. Обратный инжиниринг может быть эффективным методом, если на рынке доступны другие решения. [5] Другие источники информации включают Интернет, местные библиотеки , доступные правительственные документы, личные организации, отраслевые журналы , каталоги поставщиков и отдельных экспертов . [5]

Требования к дизайну [ править ]

Установление требований к проектированию и проведение анализа требований , иногда называемого определением проблемы (или считающимся связанным с ним действием), является одним из наиболее важных элементов в процессе проектирования [6], и эта задача часто выполняется одновременно с анализом осуществимости. Требования к дизайну управляют дизайном продукта или процесса, разрабатываемого на протяжении всего процесса инженерного проектирования. Сюда входят базовые вещи, такие как функции, атрибуты и спецификации, которые определяются после оценки потребностей пользователя. Некоторые проектные требования включают параметры аппаратного и программного обеспечения, ремонтопригодность , доступность и тестируемость.. [2]

Осуществимость [ править ]

В некоторых случаях проводится технико-экономическое обоснование , после которого 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 излагаются и анализируются альтернативы или методы достижения желаемого результата. Технико-экономическое обоснование помогает сузить масштаб проекта, чтобы определить лучший сценарий. Отчет о целесообразности создается, после чего выполняется пост-анализ осуществимости.

Цель технико-экономического обоснования - определить, может ли проект инженера перейти на этап проектирования . Это основано на двух критериях: проект должен основываться на достижимой идее и не выходить за рамки затрат . Для участия в этой части технико-экономического обоснования важно иметь инженеров с опытом и здравым смыслом. [2]

Создание концепта [ править ]

Изучение концепции ( концептуализация , концептуальный дизайн ) часто является этапом планирования проекта, который включает в себя выработку идей и учет плюсов и минусов реализации этих идей. Этот этап проекта выполняется для минимизации вероятности ошибки, управления затратами, оценки рисков и оценки потенциального успеха намеченного проекта. В любом случае, как только инженерная проблема или проблема определена, необходимо определить потенциальные решения. Эти решения могут быть найдены с помощью идеи , ментального процесса, посредством которого возникают идеи. Фактически, этот шаг часто называют идеей или «генерацией концепции». Ниже перечислены широко используемые методы: [2]

  • триггерное слово - произносится слово или фраза, связанные с рассматриваемой проблемой, и вызываются последующие слова и фразы.
  • морфологический анализ - независимые проектные характеристики занесены в таблицу, и для каждого решения предлагаются разные инженерные решения. Обычно к морфологической карте прилагается предварительный набросок и краткий отчет.
  • синектика - инженер представляет себя как предмет и спрашивает: «Что бы я сделал, если бы был системой?» Этот нетрадиционный метод мышления может найти решение возникшей проблемы. Важнейшим аспектом этапа концептуализации является синтез. Синтез - это процесс взятия элементов концепции и их правильной компоновки. Творческий процесс синтеза присутствует в каждом дизайне.
  • мозговой штурм - этот популярный метод предполагает обдумывание различных идей, как правило, в составе небольшой группы, и принятие этих идей в той или иной форме в качестве решения проблемы.

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

Эскизный проект [ править ]

Предварительный дизайн или высокоуровневый дизайн (также называемый FEED или базовый дизайн) часто устраняет разрыв между концепцией дизайна и детальным дизайном, особенно в тех случаях, когда уровень концептуализации, достигнутый во время создания идеи, недостаточен для полной оценки. Таким образом, в этой задаче определяется общая конфигурация системы, а схемы , схемы и макеты проекта могут обеспечивать раннюю конфигурацию проекта. (Это заметно варьируется в зависимости от области, отрасли и продукта.) Во время детального проектирования и оптимизации параметры создаваемой детали изменяются, но предварительный дизайн фокусируется на создании общей основы для построения проекта. [2]

С. Бланшар и Дж. Фабрики описывают это так: «То, что инициирует концептуальный дизайн, порождает« как »из усилий по оценке концептуального дизайна, применяемых к выполнимым концептуальным концепциям дизайна. Затем «как» вводятся в предварительный проект с помощью выделенных требований. Там они становятся «что» и направляют предварительный дизайн для решения «как» на этом более низком уровне ».

Детальный дизайн [ править ]

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

Программы автоматизированного проектирования (САПР) сделали этап рабочего проектирования более эффективным. Например, программа САПР может обеспечить оптимизацию для уменьшения объема без снижения качества детали. Он также может рассчитывать напряжение и смещение с помощью метода конечных элементов для определения напряжений по всей детали. [7]

Планирование производства [ править ]

Планирование производства и разработка инструментов состоит из планирования серийного производства продукта и инструментов, которые 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 зажимные приспособления, приспособления, резка металла и инструменты для формования металла или пластмассы. Эта задача также включает дополнительные итерации тестирования прототипа, чтобы убедиться, что серийная версия соответствует стандартам квалификационных испытаний . [2]

Сравнение с научным методом [ править ]

Инженерное дело формулирует проблему, которую можно решить с помощью дизайна. Наука формулирует вопрос, который можно решить путем исследования. Процесс инженерного проектирования в некоторой степени похож на научный метод . [8] [9] [10] Оба процесса начинаются с существующих знаний и постепенно становятся более конкретными в поисках знаний (в случае «чистой» или фундаментальной науки) или решения (в случае «прикладной» науки , например инженерная). Ключевое различие между инженерным процессом и научным процессом заключается в том, что инженерный процесс фокусируется на дизайне , творчестве и инновациях.в то время как научный процесс делает упор на открытие (наблюдение) .

Программы на получение степени [ править ]

Методы преподаются и развиваются в университетах, в том числе

  • Школа дизайна Дайсона , Имперский колледж Лондона
  • TU Delft, Промышленный дизайн.

См. Также [ править ]

  • Прикладная наука
  • Инженер-проектировщик
  • Инженерный анализ
  • Инженерная оптимизация
  • Разработка нового продукта
  • Процесс системного проектирования
  • Суррогатная модель
  • Традиционная инженерия

Ссылки [ править ]

  1. ^ «Критерии аккредитации инженерных программ, 2019-2020» . ABET . Проверено 15 сентября 2019 .
  2. ^ Б с д е е Ертасами, A. & Jones, J. (1996). Процесс инженерного проектирования. 2-е изд. Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, John Wiley & Sons, Inc.
  3. ^ Дим, CL & Little, P. (2009). Инженерный дизайн. 3-е изд. Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, John Wiley & Sons, Inc.
  4. ^ Пал, G. & Beitz, W. (1988). Инженерное проектирование: системный подход. Лондон, Великобритания, Совет по дизайну.
  5. ^ a b c d А. Эйде, Р. Дженисон, Л. Машоу, Л. Нортап. Инженерия: основы и решение проблем. Нью-Йорк: McGraw-Hill Companies Inc., 2002.
  6. ^ Ральф, П., и Ванд, Ю. Предложение по формальному определению концепции дизайна. In, Lyytinen, K., Loucopoulos, P., Mylopoulos, J. , and Robinson, W., (eds.), Design Requirements Engineering: A 10-Year Perspective: Springer-Verlag, 2009, pp. 103-136.
  7. ^ Widas, P. (1997, 9 апреля). Введение в анализ методом конечных элементов. Получено из «Архивной копии» . Архивировано из оригинала на 2011-05-14 . Проверено 23 ноября 2010 .CS1 maint: заархивированная копия как заголовок ( ссылка )
  8. ^ Браха, Дан; Маймон, Одед (1997). Процесс проектирования: свойства, парадигмы и структура . IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics-Part A: Systems and Humans, 27 (2), 146-166.
  9. ^ Браха, Дан; Маймон, Одед (1998). Математическая теория дизайна: основы, алгоритмы и приложения. Springer. Глава 2 .
  10. ^ Дитер, Джордж; Шмидт, Линда (2007). Инженерное проектирование . Макгроу-Хилл. п. 9. ISBN 978-0-07-283703-2.
  • «Критерии аккредитации инженерных программ, Инженерная аккредитационная комиссия» (PDF) . ABET.
  • Ульман, Дэвид Г. (2009) Процесс механического проектирования, Mc Graw Hill, 4-е издание, ISBN 978-0072975741 
  • Эггерт, Рудольф Дж. (2010) Технический дизайн, второе издание, High Peak Press, Меридиан, Айдахо, ISBN 978-0131433588