엔지니어링 설계 프로세스

Engineering design process

엔지니어링 설계 프로세스는 엔지니어가 기능성 제품과 프로세스를 만들 때 사용하는 일련의 일반적인 단계입니다.이 프로세스는 매우 반복적입니다.반복되는 부품과 프로젝트의 사이클 수는 다를 수 있지만, 다른 부품을 입력하기 전에 프로세스의 일부를 여러 번 반복해야 하는 경우가 많습니다.

기초과학, 수학 및 공학과학이 적용된 의사결정 프로세스(종종 반복)로, 지정된 목표를 달성하기 위해 자원을 최적으로 변환합니다.설계 프로세스의 기본 요소로는 목적과 기준의 확립, 합성, 분석, 시공, 테스트 및 [1]평가가 있습니다.

엔지니어링 설계 프로세스의 공통 단계

엔지니어링 설계 프로세스에는 다양한 프레임/개념이 있다는 것을 이해하는 것이 중요합니다.사용되는 용어마다 중복되는 정도가 다를 수 있으며, 이는 특정 모델에서 명시적으로 언급되거나 "높은 수준"으로 간주되는 단계와 종속되는 단계에 영향을 미칩니다.이는 물론 여기에 제시된 특정 단계/순서 예에도 동일하게 적용됩니다.

엔지니어링 설계 프로세스의 한 예에서는 연구, 개념화, 실현 가능성 평가, 설계 요건 확립, 예비 설계, 상세 설계, 생산 계획 및 도구 설계 및 [2]생산 단계를 설명합니다.다른 이들은 "(연구 문헌과 교과서 모두에서) 다른 저자들이 다양한 활동을 하면서 설계 과정의 다른 단계를 정의한다"고 언급하면서 문제 정의, 개념 설계, 예비 설계, 상세 설계 [3]및 설계 커뮤니케이션과 같은 보다 단순화된/일반화된 모델을 제안했다.유럽 엔지니어링 설계 문헌에서 나온 프로세스의 또 다른 요약에는 태스크의 명확화, 개념 설계, 실시 형태 설계, 상세 [4]설계 등이 포함된다(주: 이 예에서 개념 평가 및 프로토타이핑과 같은 다른 주요 측면은 열거된 단계 중 하나 이상의 하위 집합 및/또는 확장).

조사.

설계 프로세스의 다양한 단계(그리고 그 이전 단계)에는 정보 및 [5]연구에 상당한 시간이 소요될 수 있습니다.기존 솔루션, 비용 및 시장 [5]요구와 관련된 기존의 해당 문헌, 문제 및 성공을 고려해야 한다.

정보의 출처는 관련성이 있어야 한다.리버스 엔지니어링은 시장에서 [5]다른 솔루션을 사용할 수 있는 경우 효과적인 기술이 될 수 있습니다.기타 정보 출처로는 인터넷, 지역 도서관, 이용 가능한 정부 문서, 개인 조직, 업계 저널, 벤더 카탈로그 및 개인 전문가가 있습니다.[5]

설계 요건

설계요건의 확립과 요건분석의 실시, 때로는 문제정의([6]또는 관련활동으로 간주)는 설계과정의 가장 중요한 요소 중 하나이며, 이 작업은 실현가능성 분석과 동시에 수행되는 경우가 많다.설계 요건은 엔지니어링 설계 프로세스 전체에서 개발 중인 제품 또는 프로세스의 설계를 제어합니다.여기에는 사용자의 요구를 평가한 후 결정되는 기능, 속성, 사양 등의 기본적인 내용이 포함됩니다.일부 설계 요건에는 하드웨어 및 소프트웨어 파라미터, 유지보수성,[2] 가용성 및 테스트성이 포함됩니다.

실현 가능성

경우에 따라서는 타당성 조사를 실시하고 그 후 다음 단계의 일정, 자원 계획 및 견적을 작성합니다.타당성 조사는 의사결정 과정을 지원하기 위해 제안된 프로젝트의 가능성을 평가하고 분석하는 것입니다.원하는 결과를 달성하기 위한 대안 또는 방법을 요약하고 분석합니다.타당성 조사는 프로젝트의 범위를 좁혀 최적의 시나리오를 특정하는 데 도움이 됩니다.타당성 보고서가 생성된 후 타당성 검토가 수행됩니다.

타당성 평가의 목적은 엔지니어의 프로젝트가 설계 단계로 진행될 수 있는지 여부를 결정하는 것입니다.이는 두 가지 기준을 기반으로 합니다. 프로젝트는 달성 가능한 아이디어에 기초해야 하며 비용 제약 범위 내에 있어야 합니다.타당성 [2]조사의 이 부분에 경험과 판단력을 갖춘 엔지니어가 참여하는 것이 중요합니다.

개념 생성

개념 연구(개념화, 개념 설계)는 종종 아이디어를 만들고 이러한 아이디어를 구현하는 장단점을 고려하는 프로젝트 계획의 단계입니다.프로젝트의 이 단계는 오류 발생 가능성을 최소화하고, 비용을 관리하고, 리스크를 평가하며, 의도된 프로젝트의 잠재적인 성공을 평가하기 위해 수행됩니다.어떤 경우에도 엔지니어링 문제 또는 문제가 정의되면 잠재적인 해결책을 식별해야 합니다.이 해결책들은 아이디어가 만들어지는 정신적 과정인 이데올로기를 사용함으로써 찾을 수 있다.실제로 이 단계를 Ideation 또는 Concept Generation이라고 부릅니다.다음은 널리 사용되는 [2]기술입니다.

  • 트리거 단어 - 당면한 문제와 관련된 단어 또는 구를 기술하고 후속 단어 및 구를 호출합니다.
  • 형태학적 분석 - 독립적인 설계 특성이 차트에 나열되고 각 솔루션에 대해 서로 다른 엔지니어링 솔루션이 제안됩니다.일반적으로 형태학적 차트에는 예비 스케치와 짧은 보고서가 함께 제공됩니다.
  • Synectics - 엔지니어는 자신을 아이템으로 상상하고 "내가 시스템이라면 어떻게 할 것인가?"라고 묻습니다.이 비상식적인 사고방식은 당면한 문제에 대한 해결책을 찾을지도 모른다.개념화 단계의 중요한 측면은 합성이다.합성은 개념의 요소를 취하여 적절한 방법으로 배치하는 과정입니다.모든 디자인에는 합성 창조 과정이 존재합니다.
  • 브레인스토밍 - 이 인기 있는 방법은 보통 작은 그룹의 일부로서 다른 아이디어를 생각하고 그 문제에 대한 해결책으로 어떤 형태로든 이러한 아이디어를 채택하는 것을 포함한다.

생성된 다양한 아이디어는 개념 평가 단계를 거쳐야 하며, 이 단계는 가능한 대안의 상대적 강점과 약점을 비교 및 대조하기 위해 다양한 도구를 사용합니다.

예비 설계

예비 설계 또는 고급 설계는 다음을 포함합니다(FEED 또는 Basic 설계라고도 함). 특히 아이디어화 중에 달성된 개념화 수준이 전체 평가에 충분하지 않은 경우 설계 개념과 상세 설계 사이의 갭을 메웁니다.따라서 이 작업에서는 전체 시스템 구성이 정의되며 프로젝트의 설계도, 다이어그램 및 레이아웃을 통해 초기 프로젝트 구성을 제공할 수 있습니다.(이는 분야, 업종 및 제품에 따라 크게 다릅니다.)상세설계 및 최적화 중에 작성되는 부품의 파라미터가 변경되지만 예비설계는 프로젝트의 기반이 [2]되는 일반적인 프레임워크를 작성하는 데 초점을 맞추고 있습니다.

S. Blanchard와 J. Fabrycky는 다음과 같이 설명합니다. "Whats"의 시작 개념 설계는 실현 가능한 개념 설계 개념에 적용된 개념 설계 평가 노력으로부터 "어떻게"를 생산합니다.다음으로, '방법'은 할당된 요건을 통해 예비 설계에 반영된다.거기서 그들은 '무엇'이 되어, 이 낮은 레벨의 '어떻게'에 대처하기 위한 예비 설계를 추진합니다."

상세 설계

다음 FEED는 상세 설계(상세 엔지니어링) 단계입니다.이 단계는 재료 조달로도 구성됩니다.이 단계에서는 솔리드 모델링, 도면 및 사양을 통한 완전한 설명을 통해 프로젝트/제품의 각 측면을 더욱 상세하게 설명합니다.

CAD(Computer-Aided Design) 프로그램은 상세 설계 단계를 더욱 효율적으로 만들었습니다.예를 들어 CAD 프로그램은 부품의 품질을 저해하지 않고 볼륨을 줄이기 위한 최적화를 제공할 수 있습니다.또한 유한 요소 방법을 사용하여 응력과 변위를 계산하여 [7]부품 전체의 응력을 결정할 수 있습니다.

생산 계획

생산계획과 공구설계는 제품을 대량생산하는 방법과 제조공정에서 사용해야 하는 공구를 계획하는 것으로 구성됩니다.이 단계에서 완료해야 할 작업에는 재료 선택, 생산 공정 선택, 작업 순서 결정, 지그, 고정 장치, 금속 절단 및 금속 또는 플라스틱 성형 공구 선택 등이 포함됩니다.또한 이 작업에는 양산된 버전이 자격 시험 [2]표준을 충족하는지 확인하기 위한 추가 프로토타입 시험 반복 작업이 포함됩니다.

과학적 방법과의 비교

엔지니어링은 디자인을 통해 해결할 수 있는 문제를 공식화하고 있다.과학은 조사를 통해 풀 수 있는 문제를 만들고 있다.엔지니어링 설계 프로세스는 과학적 방법과 [8]어느 정도 유사합니다.두 과정 모두 기존의 지식에서 시작하여 점차 지식('순수' 또는 기초과학의 경우) 또는 해결책(공학과 같은 '응용' 과학의 경우)을 찾는 데 있어 구체화된다.엔지니어링 프로세스와 과학적 프로세스의 주요 차이점은 엔지니어링 프로세스는 설계, 창의성 및 혁신에 초점을 맞추고 과학적 프로세스는 발견(관찰)을 강조한다는 것입니다.

학위 프로그램

다음과 같은 방법이 대학에서 교육 및 개발되고 있습니다.


「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ "Criteria for Accrediting Engineering Programs, 2019 – 2020". ABET. Retrieved 15 September 2019.
  2. ^ a b c d e f Eertas, A. & Jones, J. (1996)엔지니어링 설계 프로세스.제2판뉴욕, 뉴욕, John Wiley & Sons, Inc.
  3. ^ Dym, C.L. & Little, P. (2009)엔지니어링 설계제3판뉴욕, 뉴욕, John Wiley & Sons, Inc.
  4. ^ 팔, G. & Beitz, W. (1988)엔지니어링 설계: 체계적인 접근법.런던, 영국 디자인 위원회.
  5. ^ a b c d A.Eide, R.제니슨, 엘마쇼, 엘.노스업엔지니어링:기초와 문제 해결.뉴욕시: McGraw-Hill Companies Inc, 2002
  6. ^ Ralph, P. 및 Wand, Y. 디자인 컨셉의 정식 정의를 위한 제안.Lytinen, K., Loucopoulos, P., Mylopoulos, J. 및 Robinson, (에드), 디자인 요건 엔지니어링: 10년 전망: Springer-Verlag, 2009 페이지 103-136.
  7. ^ Widas, P. (1997년, 4월 9일)유한 요소 분석 입문취득원: CS1 maint: 타이틀로서의 아카이브 카피(링크)
  8. ^ Dieter, George; Schmidt, Linda (2007). Engineering Design. McGraw-Hill. p. 9. ISBN 978-0-07-283703-2.
  9. ^ Bristol, University of. "Engineering Design Study at Bristol University of Bristol". www.bristol.ac.uk. Retrieved 2021-06-07.

외부 링크