Proces de proiectare inginerie - Engineering design process

Procesul de proiectare a ingineriei este o serie obișnuită de pași pe care inginerii îi folosesc în crearea de produse și procese funcționale. Procesul este foarte iterativ - părți ale procesului trebuie adesea repetate de multe ori înainte de a putea fi introduse altele - deși părțile care sunt iterate și numărul de astfel de cicluri într-un proiect dat pot varia.

Este un proces de luare a deciziilor (adesea iterativ) în care științele de bază, matematica și științele ingineriei sunt aplicate pentru a converti resursele în mod optim pentru a îndeplini un obiectiv declarat. Printre elementele fundamentale ale procesului de proiectare se numără stabilirea obiectivelor și criteriilor, sinteza, analiza, construcția, testarea și evaluarea.

Etape comune ale procesului de proiectare inginerească

Este important să înțelegem că există diverse încadrări / articulații ale procesului de proiectare inginerească. Terminologia diferită utilizată poate avea diferite grade de suprapunere, ceea ce afectează etapele care sunt declarate în mod explicit sau considerate „de nivel înalt” versus subordonate în orice model dat. Aceasta, desigur, se aplică la fel de mult la orice exemplu particular de pași / secvențe date aici.

Un exemplu de încadrare a procesului de proiectare inginerească delimitează următoarele etape: cercetare, conceptualizare, evaluare a fezabilității, stabilirea cerințelor de proiectare, proiectare preliminară, proiectare detaliată, planificare a producției și proiectarea sculelor și producție . Alții, menționând că „diferiți autori (atât în ​​literatura de cercetare, cât și în manuale) definesc diferite faze ale procesului de proiectare cu diferite activități care se desfășoară în cadrul lor”, au sugerat modele mai simplificate / generalizate - precum definiția problemelor, proiectarea conceptuală , proiectarea preliminară, proiectare detaliată și comunicare de proiectare . Un alt rezumat al procesului, din literatura europeană de proiectare inginerească, include clarificarea sarcinii, proiectarea conceptuală, proiectarea întruchipării, proiectarea detaliilor . (NOTĂ: În aceste exemple, alte aspecte cheie - cum ar fi evaluarea conceptului și prototiparea - sunt subseturi și / sau extensii ale unuia sau mai multor pași enumerați.)

Cercetare

Diferitele etape ale procesului de proiectare (și chiar mai devreme) pot implica o cantitate semnificativă de timp petrecut în localizarea informațiilor și a cercetării . Ar trebui să se ia în considerare literatura existentă aplicabilă, problemele și succesele asociate cu soluțiile existente, costurile și nevoile pieței.

Sursa informațiilor ar trebui să fie relevantă. Ingineria inversă poate fi o tehnică eficientă dacă sunt disponibile alte soluții pe piață. Alte surse de informații includ Internetul, bibliotecile locale , documentele guvernamentale disponibile, organizațiile personale, jurnalele comerciale , cataloagele furnizorilor și experții individuali disponibili.

Cerințe de design

Stabilirea cerințelor de proiectare și efectuarea analizei cerințelor , uneori denumită definiție a problemei (sau considerată o activitate conexă), este unul dintre cele mai importante elemente în procesul de proiectare, iar această sarcină este adesea efectuată în același timp cu o analiză de fezabilitate. Cerințele de proiectare controlează proiectarea produsului sau procesului dezvoltat, pe tot parcursul procesului de proiectare inginerească. Acestea includ lucruri de bază, cum ar fi funcțiile, atributele și specificațiile - determinate după evaluarea nevoilor utilizatorilor. Unele cerințe de proiectare includ parametrii hardware și software, mentenabilitatea , disponibilitatea și testabilitatea .

Fezabilitate

În unele cazuri, se efectuează un studiu de fezabilitate după care sunt elaborate planificări, planuri de resurse și estimări pentru faza următoare. Studiul de fezabilitate este o evaluare și analiză a potențialului unui proiect propus pentru a sprijini procesul de luare a deciziilor . Acesta prezintă și analizează alternativele sau metodele de realizare a rezultatului dorit. Studiul de fezabilitate ajută la restrângerea scopului proiectului pentru a identifica cel mai bun scenariu. Se generează un raport de fezabilitate în urma căruia se efectuează Revizuirea post-fezabilitate.

Scopul unei evaluări de fezabilitate este de a determina dacă proiectul inginerului poate trece la faza de proiectare . Aceasta se bazează pe două criterii: proiectul trebuie să se bazeze pe o idee realizabilă și trebuie să fie în limitele costurilor . Este important să aveți ingineri cu experiență și bună judecată pentru a fi implicați în această parte a studiului de fezabilitate.

Generarea conceptului

Un studiu conceptual ( conceptualizare , proiectare conceptuală ) este adesea o fază a planificării proiectului care include producerea de idei și luarea în considerare a argumentelor pro și contra implementării acelor idei. Această etapă a unui proiect se face pentru a minimiza probabilitatea de eroare, pentru a gestiona costurile, pentru a evalua riscurile și pentru a evalua succesul potențial al proiectului intenționat. În orice caz, odată definită o problemă sau o problemă de inginerie, trebuie identificate soluțiile potențiale. Aceste soluții pot fi găsite utilizând ideea , procesul mental prin care sunt generate ideile. De fapt, acest pas este deseori denumit Ideație sau „Generare de concepte”. Următoarele sunt tehnici utilizate pe scară largă:

  • cuvânt declanșator - este menționat un cuvânt sau o frază asociată cu problema în cauză, iar cuvintele și expresiile ulterioare sunt evocate.
  • analiza morfologică - caracteristicile de proiectare independente sunt enumerate într-o diagramă și sunt propuse diferite soluții de inginerie pentru fiecare soluție. În mod normal, o schiță preliminară și un raport scurt însoțesc diagrama morfologică.
  • sinectică - inginerul se imaginează pe sine sau pe sine ca pe obiect și întreabă: „Ce aș face dacă aș fi sistemul?” Această metodă neconvențională de gândire poate găsi o soluție la problema la îndemână. Aspectele vitale ale etapei de conceptualizare sunt sinteza. Sinteza este procesul de a lua elementul conceptului și de a le aranja în mod corespunzător. Procesul creativ de sinteză este prezent în fiecare proiectare.
  • brainstorming - această metodă populară implică gândirea la idei diferite, de obicei ca parte a unui grup mic și adoptarea acestor idei într-o anumită formă ca soluție la problemă

Diversele idei generate trebuie apoi să treacă printr-o etapă de evaluare a conceptului , care utilizează diverse instrumente pentru a compara și a contrasta punctele tari relative și slăbiciunea posibilelor alternative.

Proiect preliminar

Proiectarea preliminară sau designul la nivel înalt include (denumit și FEED sau designul de bază), adesea acoperă un decalaj între concepția proiectării și proiectarea detaliată, în special în cazurile în care nivelul de conceptualizare atins în timpul ideii nu este suficient pentru o evaluare completă. Deci, în această sarcină, este definită configurația generală a sistemului, iar schemele , diagramele și aspectele proiectului pot furniza o configurație timpurie a proiectului. (Acest lucru variază în mod semnificativ în funcție de domeniu, industrie și produs.) În timpul proiectării și optimizării detaliate, parametrii piesei care se creează se vor schimba, dar proiectarea preliminară se concentrează pe crearea cadrului general pe care se va construi proiectul.

S. Blanchard și J. Fabrycky o descriu astfel: „Ce este” inițierea proiectării conceptuale produce „cum” din efortul de evaluare a proiectării conceptuale aplicat conceptelor de proiectare conceptuală fezabile. Apoi, „cum” sunt luate în proiectare preliminară prin intermediul cerințelor alocate. Acolo ei devin „ce” și conduc la proiectarea preliminară pentru a aborda „cum” la acest nivel inferior. ”

Design detaliat

Următorul FEED este faza Proiectare detaliată (Inginerie detaliată), care poate consta și în achiziționarea de materiale. Această fază elaborează în continuare fiecare aspect al proiectului / produsului prin descrierea completă prin modelare solidă , desene , precum și specificații .

Programele de proiectare asistată de computer (CAD) au făcut ca faza de proiectare detaliată să fie mai eficientă. De exemplu, un program CAD poate oferi optimizare pentru a reduce volumul fără a împiedica calitatea unei piese. De asemenea, poate calcula efortul și deplasarea folosind metoda elementelor finite pentru a determina eforturile de-a lungul piesei.

Planificarea productiei

Planificarea producției și instrument de proiectare constă în planificarea modului în care mass- a produce produsul și care instrumente ar trebui să fie utilizate în fabricarea procesului. Sarcinile de finalizat în acest pas includ selectarea materialelor, selectarea proceselor de producție, determinarea succesiunii operațiunilor și selectarea uneltelor, cum ar fi jigurile, corpurile de iluminat, tăierea metalelor și instrumentele de formare a metalelor sau a materialelor plastice. Această sarcină implică, de asemenea , iterații suplimentare de testare a prototipului pentru a se asigura că versiunea produsă în serie îndeplinește standardele de testare a calificării .

Comparație cu metoda științifică

Ingineria formulează o problemă care poate fi rezolvată prin proiectare. Știința formulează o întrebare care poate fi rezolvată prin investigație. Procesul de proiectare a ingineriei prezintă o oarecare similitudine cu metoda științifică . Ambele procese încep cu cunoștințele existente și devin treptat mai specifice în căutarea cunoștințelor (în cazul științei „pure” sau de bază) sau a unei soluții (în cazul științei „aplicate”, cum ar fi ingineria). Diferența cheie între procesul de inginerie și procesul științific este că procesul de inginerie se concentrează pe proiectare , creativitate și inovație, în timp ce procesul științific pune accentul pe Descoperire (observare) .

Programe de studii universitare

Metode sunt predate și dezvoltate în universități, inclusiv:


Vezi si

Referințe