عملية التصميم الهندسي

تتكون عملية التصميم الهندسي من مجموعة من الخطوات الممنهجة، التي يستخدمها المهندسون في تصميم المنتجات و العمليات الهندسية. و هي عبارة عن عمليات تكرارية، حيث أنه في بعض الأجزاء يتم التكرار كثيراً قبل الدخول في العملية التي تليها.
... هي عملية صنع قرار (تكرارية غالباً) يدخل في تطبيقها العلوم الأساسية، الرياضيات، و العلوم الهندسية لتحويل المصادر الأولية بكفاءة إلي الأهداف المرغوبة. من ضمن العناصر الأساسية لعملية التصميم؛ تحديد الأهداف و المعايير، و الجمع، و التحليل، و البناء، و الاختبار، ثم التقييم.
__[[ABET]]

المراحل الأساسية لعملية التصميم الهندسي

أحد أُطر عملية التصميم الهندسي تتحدد في المراحل التالية: البحث، ثُم التصوّر، و دراسة الجدوي، و تعيين متطلبات التصميم، و من ثَم تصميم مبدئي، ثُم التصميم المفصّل كامل التوصيف، ثم خطة العمل و أدوات التصميم وصولاً للتصنيع. 
آخرون (بعض الؤلفين في مجالات البحث و الكتب العلمية) يعرّفون المراحل المختلفة لعملية التصميم باختلاف الأنشطة المصاحبة خلال العملية، حيث يقترحون نماذج أكثر بساطة و عموميةً؛ كتعريف المشكلة، و التصميم التصوّري، ثم التصميم المبدئي، ثم التصميم المفصّل، ثم عملية التصميم و التواصل.
خلاصة القول في عملية التصميم حسب الأدبيات الهندسية الأوربية، أنها توضيح المهمات، و التصميم التصوري، ثم تجسيد التصميم، ثم التصميم كامل التوصيف.
في هذه الأمثلة، بعض النقاط الأخري مثل تقييم التصوّر و النمذجة يندرجوا ضمن أو يعتبروا امتداداً لواحدة أو أكثر من الخطوات المذكورة. من المهم جداً فهم هذا بالإضافة إلي بعض المفاصل الأخري لعملية التصميم، كما أنه قد يكون للمصطلحات المختلفة المستخدمة درجات متفاوتة من التداخل، قد يؤثر علي الخطوات علي مستوي عالي في أي نموذج.

البحث

يمكن أن تتضمن مراحل مختلفة من عملية التصميم (أو قبلها) مقداراً كبيراً من الوقت المنصرم في البحث و العثور علي المعلومات. أخذاً بالاعتبار الأدبيات المعمول بها فعلياً و المشاكل و النجاحات المرتبطة بالحلول و التكلفة و احتياجات السوق. 
و مصدر المعلومات ينبغي أن يكون ملائماً و متضمناً للحلول الحالية. و في حالة توافر حلول أخري في السوق تكون الهندسة العكسية وسيلة فعالة. مصادر أخري للمعلومات مثل الإنترنت، المكتبات المحلية، الوثائق الحكومية المتاحة، المؤسسات الخاصة، الجرائد التجارية، الكتالوجات، و الخبرات الشخصية المتاحة.

متطلبات التصميم

يعتبر وضع متطلبات التصميم و إجراء تحليل المتطلبات، و الذي يطلق عليه أحيانًا تعريف المشكلة (أو باعتباره نشاطًا ذي صلة)، أحد أهم العناصر في عملية التصميم، و غالبًا ما يتم تنفيذه في نفس الوقت الذي يتم فيه دراسة الجدوى. و تتحكم متطلبات التصميم في تصميم المنتج أو العملية التي يتم تطويرها ، طوال عملية التصميم الهندسي. و التي تتضمن الأشياء الأساسية مثل الوظائف والسمات والمواصفات - و التي يتم تحديدها بعد تقييم احتياجات المستخدم. تشمل بعض متطلبات التصميم مثل أجهزة و برامج ، والقابلية للصيانة، التوافر، و القابلية للاختبار.

الجدوي

في بعض الحالات ، يتم إجراء دراسة جدوى بعد وضع الجداول الزمنية وخطط الموارد والتقديرات للمرحلة التالية.و تعتبر دراسة الجدوى تقييم و تحليل إمكانات مشروع مقترح لدعم عملية صنع القرار. حيث تحدد و تحلل البدائل أو الطرق لتحقيق النتيجة المرجوة. و تساعد دراسة الجدوى على تضييق نطاق المشروع لتحديد أفضل سيناريو. و يتم إنشاء تقرير الجدوى بعد الانتهاء من مراجعة الجدوي.
الغرض من تقييم الجدوى هو تحديد ما إذا كان مشروع الهندسي يمكنه المضي قدمًا في مرحلة التصميم. و يعتمد هذا على معيارين: يجب أن يستند المشروع إلى فكرة قابلة للتحقيق، ويجب أن يكون ضمن حدود التكلفة. من المهم جداً أن يكون لديك مهندسين لديهم الخبرة والحكم الجيدين للمشاركة في هذا الجزء من دراسة الجدوى.

التصميم الأولي

إن التصميم الأولي، أو التصميم عالي المستوى (يسمى أيضًا FEED) يشتمل غالباً علي ما يسد فجوة بين تصميم التصور و التصميم التفصيلي، خاصة في الحالات التي لا يكون فيها مستوى المفاهيم الذي تحقق أثناء التفكير في التصور كافياً للتقييم الكامل. لذلك في هذه المهمة، يتم تعريف النظام الكلي، و قد يتوفر مبكراً التخطيط و الرسومات التخطيطية و تخطيطات المشروع. (يختلف هذا بشكل كبير من حيث المجال، الصناعة، و المنتج). فأثناء التصميم التفصيلي و التحسين، تتغير معالم الجزء الذي يتم إنشاؤه، لكن التصميم الأولي يركز على إنشاء الإطار العام لبناء المشروع.
يصف كل من S. Blanchard و J. Fabrycky ذلك على النحو التالي: "إن الماهيات تكون في بداية الشروع في التصور، و الكيفيات من تقييم عملية التصور تُطبق في الجدوي. بعد ذلك تُؤخذ الكيفيات في التصميم الأولي من خلال وسائل المتطلبات المخصصة. و انطلاقاً من الماهيات وصولاً للكيفيات علي هذا المستوي فقط. "

التصميم المفصّل

بعد الـ FEED (إدارة كامل التصميم الهندسي من الواجهة حتي الخلفية) تأتي مرحلة التصميم كامل التوصيف (التوصيف الهندسي) و التي من الممكن أن تتضمن شراء المواد كذلك. و توضح هذه المرحلة بالتفصيل كل جانب من جوانب المشروع / المنتج من خلال الوصف الكامل بالنمذجة والرسومات والمواصفات.

خطة التصنيع

تتكون خطة الإنتاج و أدوات التصميم من التخطيط لكيفية إنتاج المنتج على نطاق واسع و الأدوات التي ينبغي استخدامها في عملية التصنيع.  و المهام التي يجب استكمالها في هذه الخطوة تشمل اختيار المواد و اختيار عمليات الإنتاج و تحديد تسلسل العمليات و اختيار الأدوات مثل أدوات التشطيب و التركيبات و قطع المعادن و أدوات تشكيل المعادن و اللدائن. و تتضمن هذه المهمة أيضاً إجراء اختبارات إضافية لنموذج أولي لضمان توافق الإصدار مع معايير اختبار التأهيل.

مقارنةً مع الطريقة العلمية

تحمل عملية التصميم الهندسي بعض التشابه مع المنهج العلمي.  تبدأ كلتا العمليتين بالمعرفة الحالية ، و تدريجياً تصبح أكثر تحديداً في البحث عن المعرفة (في حالة العلم "النظري" أو الأساسي) أو البحث عن الحل (في حالة العلم "التطبيقي" ، مثل الهندسة). يتمثل الفرق الرئيسي بين العملية الهندسية و العملية العلمية في أن العملية الهندسية تركز على التصميم والإبداع والابتكار بينما تهتم العملية العلمية بالاكتشاف (المراقبة).

انظر أيضاً

علوم تطبيقية.
مهندس تصميم.