Engineering design process

Das Engineering Design Process ist eine gemeinsame Reihe von Schritten, die Ingenieure Verwendung bei der Erstellung funktionaler Produkte und Prozesse. Der Prozess ist hoch iterativ - Teile des Prozesses müssen häufig viele Male wiederholt werden, bevor ein anderer eingetragen werden kann - obwohl die Teil (en), die iteriert werden und die Anzahl solcher Zyklen in einem bestimmten Projekt variieren können.

Es ist ein Entscheidung fällen Prozess (oft iterativ), in dem die grundlegenden Wissenschaften, Mathematik und Ingenieurwissenschaften angewendet werden, um Ressourcen optimal zu konvertieren, um ein angegebenes Ziel zu erreichen. Unter den grundlegenden Elementen der Designprozess sind die Festlegung von Zielen und Kriterien, Synthese, Analyse, Konstruktion, Test und Bewertung.[1]

Gemeinsame Phasen des Engineering -Designprozesses

Es ist wichtig zu verstehen, dass es verschiedene Framings/Artikulationen des Engineering -Designprozesses gibt. Unterschiedliche Terminologie können unterschiedliche Überlappungsgrade aufweisen, was sich auswirkt, welche Schritte explizit oder als "hohes Niveau" im Vergleich zu einem bestimmten Modell untergeordnet werden. Dies gilt natürlich für bestimmte Beispielschritte/-sequenzen, die hier angegeben sind.

Ein Beispiel für die Rahmung des Engineering -Designprozesses beschreibt die folgenden Phasen: Forschung, Konzeptualisierung, Machbarkeitsbewertung, Feststellung von Entwurfsanforderungen, vorläufiger Design, detailliertes Design, Produktionsplanung und Werkzeugdesign sowie Produktion.[2] Andere, die feststellen, dass "verschiedene Autoren (sowohl in der Forschungsliteratur als auch in Lehrbüchern) verschiedene Phasen des Entwurfsprozesses mit unterschiedlichen Aktivitäten definieren", haben vereinfachte/generalisierte Modelle vorgeschlagen, wie z. B. Problem Definition, konzeptionelles Design, vorläufiges Design, detailliertes Design und Designkommunikation.[3] Eine weitere Zusammenfassung des Prozesses aus der europäischen Literatur zur Designliteratur von Europa Engineering umfasst Klärung der Aufgabe, konzeptionelles Design, Verkörperungdesign, Detaildesign.[4] (Hinweis: In diesen Beispielen sind andere Schlüsselaspekte - wie die Bewertung von Konzept und Prototyping - Untergruppen und/oder Erweiterungen eines oder mehrerer der aufgelisteten Schritte.)

Forschung

Verschiedene Phasen des Entwurfsprozesses (und noch früher) können eine erhebliche Zeit für die Aufdeckung von Informationen und für die Suche nach Informationen beinhalten und Forschung.[5] Die vorhandenen anwendbaren Literatur, Probleme und Erfolge im Zusammenhang mit bestehenden Lösungen, Kosten und Marktbedürfnissen sollten berücksichtigt werden.[5]

Die Informationsquelle sollte relevant sein. Reverse engineering Kann eine effektive Technik sein, wenn andere Lösungen auf dem Markt verfügbar sind.[5] Weitere Informationsquellen sind das Internet, lokal Bibliotheken, verfügbare Regierungsdokumente, persönliche Organisationen, Handelszeitschrift, Verkäuferkataloge und Individuum Experten verfügbar.[5]

Entwurfsanforderungen

Entwurfsdesign Bedarf und leiten Anforderungsanalyse, manchmal bezeichnet Problem Definition (oder als verwandte Aktivität angesehen), ist eines der wichtigsten Elemente im Entwurfsprozess.[6] Und diese Aufgabe wird häufig zur gleichen Zeit wie eine Machbarkeitsanalyse ausgeführt. Die Entwurfsanforderungen steuern das Design des zu entwickelnden Produkts oder des zu entwickelnden Prozesses im gesamten technischen Entwurfsprozess. Dazu gehören grundlegende Dinge wie die Funktionen, Attribute und Spezifikationen - Ermittelt nach der Bewertung der Benutzerbedürfnisse. Einige Entwurfsanforderungen umfassen Hardware- und Softwareparameter. Wartbarkeit, Verfügbarkeit, und Testbarkeit.[2]

Durchführbarkeit

In einigen Fällen a Machbarkeitsstudie wird durchgeführt, wonach Zeitpläne, Ressourcenpläne und Schätzungen für die nächste Phase entwickelt werden. Die Machbarkeitsstudie ist eine Bewertung und Analyse des Potenzials eines vorgeschlagenen Projekts zur Unterstützung des Prozesses von Entscheidung fällen. Es skizziert und analysiert Alternativen oder Methoden zum Erreichen des gewünschten Ergebnisses. Die Machbarkeitsstudie hilft, den Umfang des Projekts einzugrenzen, um das beste Szenario zu identifizieren. Ein Machbarkeitsbericht wird erstellt, nach dem die Überprüfung der Machbarkeit nach der Durchführbarkeit durchgeführt wird.

Der Zweck einer Machbarkeitsbewertung besteht darin, festzustellen, ob das Projekt des Ingenieurs in die Entwurfsphase fortfahren kann. Dies basiert auf zwei Kriterien: Das Projekt muss auf einer erreichbaren Idee basieren und es muss innerhalb sein Kostenbeschränkungen. Es ist wichtig, Ingenieure mit Erfahrung und gutem Urteilsvermögen an diesem Teil der Machbarkeitsstudie zu beteiligen.[2]

Konzeptgenerierung

Eine Konzeptstudie (Konzeptualisierung, konzeptionelles Design) ist oft eine Phase der Projektplanung, die das Erstellen von Ideen und die Berücksichtigung der Vor- und Nachteile der Implementierung dieser Ideen umfasst. Diese Phase eines Projekts wird durchgeführt, um die Wahrscheinlichkeit eines Fehlers zu minimieren, die Kosten zu verwalten, Risiken bewertenund bewerten Sie den potenziellen Erfolg des beabsichtigten Projekts. Sobald ein technisches Problem oder ein Problem definiert ist, müssen potenzielle Lösungen in jedem Fall identifiziert werden. Diese Lösungen können durch Verwendung gefunden werden Vorstellung, der mentale Prozess, durch den Ideen erzeugt werden. Tatsächlich wird dieser Schritt oft bezeichnet Vorstellung oder "Konzeptgenerierung". Das Folgende sind weit verbreitete Techniken:[2]

  • Trigger -Wort - Ein Wort oder eine Phrase, die dem vorliegenden Problem zugeordnet ist, wird angegeben, und nachfolgende Wörter und Phrasen werden evoziert.
  • Morphologische Analyse - Unabhängige Entwurfsmerkmale werden in einer Tabelle aufgeführt, und für jede Lösung werden verschiedene technische Lösungen vorgeschlagen. Normalerweise begleitet eine vorläufige Skizze und ein kurzer Bericht das morphologische Diagramm.
  • Synektik - Der Ingenieur stellt sich vor, sich selbst als Gegenstand und fragt: "Was würde ich tun, wenn ich das System wäre?" Diese unkonventionelle Denkmethode kann eine Lösung für das vorliegende Problem finden. Die wichtigsten Aspekte des Konzeptualisierungsschritts sind die Synthese. Die Synthese ist der Prozess, in dem das Element des Konzepts angenommen und sie richtig angeordnet werden. Der kreative Prozess der Synthese ist in jedem Design vorhanden.
  • Brainstorming - Diese beliebte Methode beinhaltet das Denken verschiedener Ideen, typischerweise als Teil einer kleinen Gruppe, und die Übernahme dieser Ideen in irgendeiner Form als Lösung für das Problem

Verschiedene erzeugte Ideen müssen dann a erfahren Konzeptbewertung Schritt, bei dem verschiedene Werkzeuge verwendet werden, um die relativen Stärken und Schwächen möglicher Alternativen zu vergleichen und zu kontrastieren.

Vorläufiges Design

Das vorläufige Design oder das hochrangige Design umfasst (auch genannt EINSPEISUNG oder grundlegendes Design), häufig eine Lücke zwischen Designkonzeption und detailliertem Design, insbesondere in Fällen, in denen die Konzeptualisierung, die während der Idee erreicht wird, für die vollständige Bewertung nicht ausreicht. In dieser Aufgabe wird die Gesamtsystemkonfiguration definiert und Schema, Diagrammeund Layouts des Projekts können eine frühzeitige Projektkonfiguration bereitstellen. (Dies variiert insbesondere von Feld, Industrie und Produkt sehr.) Während des detaillierten Designs und der Optimierung werden sich die Parameter des erstellten Teils ändern, aber das vorläufige Design konzentriert sich auf die Erstellung des allgemeinen Rahmens zum Aufbau des Projekts.[2]

S. Blanchard und J. Fabrycky beschreiben es als: „Das" Was "initiierende konzeptionelle Design produziert" Hows "aus dem Konzept -Design -Bewertungsaufwand, der auf mögliche Konzepte des konzeptionellen Designs angewendet wird. Als nächstes werden die „Hows“ durch die Mittel der zugewiesenen Anforderungen in ein vorläufiges Design aufgenommen. Dort werden sie zu „Was“ und vorläuft vorläufiges Design, um „wie“ auf dieser niedrigeren Ebene anzugehen. “

Detailliertes Design

Das folgende Feed ist die detaillierte Phase des Designs (detaillierter technischer), die bestehen kann, aus denen bestehen kann Beschaffung von Materialien auch. Diese Phase erläutert weiter jeden Aspekt des Projekts/Produkts durch vollständige Beschreibung durch solide Modellierung, Zeichnungen ebenso gut wie Spezifikationen.

Computergestütztes Design (CAD) Programme haben die detaillierte Designphase effizienter gestellt. Zum Beispiel kann ein CAD -Programm liefern Optimierung Volumen reduzieren, ohne die Qualität eines Teils zu behindern. Es kann auch berechnen betonen und Verschiebung Verwendung der Finite -Elemente -Methode Spannungen während des gesamten Teils bestimmen.[7]

Produktionsplanung

Das Produktionsplanung und Werkzeugdesign besteht darin, zu planen, wie es geht Massenproduktion das Produkt und welche Werkzeuge sollten in der verwendet werden Herstellung Prozess. Zu den Aufgaben, die in diesem Schritt ausgeführt werden sollen, gehören die Auswahl von Materialien, die Auswahl der Produktionsprozesse, die Bestimmung der Abfolge der Operationen und die Auswahl von Werkzeugen wie Schablonen, Armaturen, Metallschneiden und Metall- oder Kunststoffformwerkzeugen. Diese Aufgabe beinhaltet auch zusätzliche Prototyp-Test-Iterationen, um sicherzustellen, dass sich die Massenproduktion erfüllt Qualifikationstest Standards.[2]

Vergleich mit der wissenschaftlichen Methode

Das Engineering formuliert ein Problem, das durch Design gelöst werden kann. Die Wissenschaft formuliert eine Frage, die durch Untersuchung gelöst werden kann. Der technische Designprozess hat eine gewisse Ähnlichkeit wie die wissenschaftliche Methode.[8] Beide Prozesse beginnen mit vorhandenem Wissen und werden bei der Suche nach allmählich genauer Wissen (im Fall von "reiner" oder Grundlagenwissenschaften) oder a Lösung (Bei "angewandten" Wissenschaft wie Ingenieurwesen). Der Hauptunterschied zwischen dem Engineering -Prozess und dem wissenschaftlichen Prozess besteht darin, dass sich der Engineering -Prozess konzentriert Entwurf, Kreativität und Innovation während der wissenschaftliche Prozess hervorhebt Entdeckung (Beobachtung).

Studiengänge

Methoden werden an Universitäten unterrichtet und entwickelt, darunter:


Siehe auch

Verweise

  1. ^ "Kriterien für Akkreditierungstechnikprogramme, 2019 - 2020". Abet. Abgerufen 15. September 2019.
  2. ^ a b c d e f Ertas, A. & Jones, J. (1996). Der technische Designprozess. 2. Aufl. New York, N.Y., John Wiley & Sons, Inc.
  3. ^ Dym, C.L. & Little, P. (2009). Ingenieur-Design. 3. Aufl. New York, N.Y., John Wiley & Sons, Inc.
  4. ^ Pahl, G. & Beitz, W. (1988). Engineering Design: Ein systematischer Ansatz. London, Großbritannien, The Design Council.
  5. ^ a b c d A.Eide, R.Jenison, L. Mashaw, L.Northup. Ingenieurwesen: Grundlagen und Problemlösung. New York City: McGraw-Hill Companies Inc., 2002
  6. ^ Ralph, P. und Wand, Y. Ein Vorschlag für eine formale Definition des Designkonzepts. IN, Lyytinen, K., Loucopoulos, P.,, Mylopoulos, J.und Robinson, W., (Hrsg.), Design Requirlent Engineering: Eine zehnjährige Perspektive: Springer-Verlag, 2009, S. 103-136.
  7. ^ Widas, P. (1997, 9. April). Einführung in die endliche Elementanalyse. Abgerufen von "Archivierte Kopie". Archiviert von das Original Am 2011-05-14. Abgerufen 2010-11-23.{{}}: CS1 Wartung: Archiviertes Kopie als Titel (Link)
  8. ^ Dieter, George; Schmidt, Linda (2007). Ingenieur-Design. McGraw-Hill. p. 9. ISBN 978-0-07-283703-2.
  9. ^ Bristol, Universität. "Ingenieurdesign | Studie an der Bristol | Universität Bristol". www.bristol.ac.uk. Abgerufen 2021-06-07.

Externe Links