תיכון (הנדסה)

תִּכּוּן (או: תֶּכֶן) הוא תהליך הנדסי לפיתוח מוצר. תהליך התיכון והפיתוח של מוצר כולל סדרת צעדים:
 זיהוי צורך
 קביעת המטרה והדרישות מהמוצר – שלב ה-SRR – System Requirement Review
 העלאת אפשרויות התכן של המוצר ובחירה באחד מהם – שלב ה-SDR – System Design Review
 תכנון המוצר, פיתוחו ובניית אב טיפוס (רעיונות ליישום, בחירת החומרים שישמשו בייצורו, קביעת צורתו של המוצר וקביעת תהליכי העיבוד והייצור) – שלבי ה-PDR – Preliminary Design Review וה-CDR – Critical Design Review
 הערכת המוצר הקיים ביחס לדרישות שהיו ממנו בשלב התכנון. לפעמים נדרש שיפור המוצר, כלומר מתחיל סבב חדש של מחזור חיים של המוצר.

הצלחת תיכון נמדדת במידת שביעות רצונו של הלקוח, או ביכולת למכור את המוצר ברווח.

זיהוי הצורך או הבעיה
תהליך התיכון מתחיל מרגע זיהוי צורך שאינו בר-פתרון באמצעים הקיימים או שפיתרונו אינו יעיל באופן מספק. הצורך יכול לבוא לידי ביטוי בתהליכים שבוצעו עד כה על ידי האדם או מערכת חיצונית אחרת, על מנת לשפר ביצועים והוא גם יכול לבוא לידי ביטוי בתהליך שלא היה קיים קודם לכן.

דוגמאות לצורך:
 צורך לחצות נהר שמימיו קרים מאד
 צורך לשוחח עם אדם שאינו בטווח העין או הקול
 צורך לחסוך כוח עבודה גדול בשימוש של מערכת אחת

שלב זיהוי הצורך כולל את הבנת הבעיה, זיהוי הנתונים, המגבלות והאילוצים, ניסוח דרישות מפורטות ומדויקות מהפתרון, זיהוי אילוצים המכתיבים את דרך הפתרון לבעיה וזיהוי פלח השוק הרלוונטי למוצר, בין הדרישות ישנן דרישות הכרחיות עליהן חייב הפתרון לענות ואי אפשר להתפשר עליהן. לעומת זאת ישנן דרישות רצויות שאותן מדרגים לפי דרגת חשיבות, עליהן אפשר להתפשר במהלך בחירת הפתרון המתאים.

דוגמאות למגבלות שיש להתחשב בהן:
 מגבלות תקציב – עלות פיתוח אב טיפוס, עלות ייצור המוני, הוצאות האחזקה של המוצר, אורך החיים של המוצר.
 מגבלות זמן – זמן הנדרש להשלמת תהליך הפתרון לעומת הזמן המצוי.
 מגבלות של מידות (אורך, קוטר, נפח וכו'), משקל או צורה.
 ארגונומיה – קשר בין צורתו של מוצר, גודלו ומשקלו, לבין נוחיות השימוש בו, בטיחותו והשפעתו על בריאות המשתמש לטווח הארוך.
 מגבלות אסתטיקה.
 מגבלות הנוגעות לזמינות חומרים נדרשים.
 מגבלות הנובעות מטכניקות של הרכבה ועיבוד חומרים.
 מגבלות של תפעול או של מימוש הפתרון: נצילות, אמינות, בטיחות – בתהליך הייצור של המוצר ובשימוש בו, מגבלות אקולוגיות – זיהום סביבה.
 אילוצים סוציאליים ופוליטיים: התחשבות בקבוצות מיעוט, דרישה לרכישת מוצר כחול-לבן וכדומה.

הגדרת דרישות המוצר
בתהליך התיכון נהוג להבחין בין אילוצים לדרישות המוצר. אילוץ הוא מגבלה אשר אינה מאפשרת פתרון אחר (לדוגמה, מידות מוצר שתפקידו לנקות צינור בקוטר 1 מטר). דרישה מתחלקת בין דרישה הכרחית, עליה חייב הפתרון לענות (לדוגמה, ניקוי הצינור), לבין דרישה רצויה (לדוגמה, עלות המערכת), עליה אפשר להתפשר בהתאם לדרגת החשיבות.

תוצר שלב זה הוא מפרט, הכולל תיאור מפורט של הדרישות מהפתרון והתוצאות הרצויות כולל המגבלות והאילוצים הכרוכים בפתרון הבעיה.

תוצרי שלב זה מוצגים לבעלי העניין בפרויקט (פורום הפרויקט) ומקובעים להמשך הפרויקט בסקר תיכון הנקרא בשפה המקצועית סקר דרישות מערכת (System Requirement Review, SRR). בהשאלה, כל הפעילויות לקראת ה-SRR נקראות שלב ה-SRR.

בחירת פתרון
בשלב זה מתבצע איסוף המידע מהיבטים שונים היכולים לסייע לפתרון הבעיה. המידע נאסף ממקורות שונים: ספרים, אנציקלופדיות, אנשים באמצעות סקרים, ראיונות, מומחים, חנויות, סרטים, עיתונות, מאגרי מידע, רשת האינטרנט ועוד.

לאחר איסוף המידע, נהוג להעלות את כל הרעיונות האפשריים לפתרון הבעיה, בהתחשב באילוצים ובדרישות שהועלו. שיטה הנהוגה בשלב זה היא שיטת סיעור מוחות, במהלכו משתפים אחד את השני ברעיונות ומרכזים אותם על דף אחד. שיטה נוספת הנהוגה בשלב הזה היא תיאור כל הפתרונות באמצעות טבלה מורפולוגית, אשר מכילה את כל הצירופים האפשריים לפתרון, בהתחשב באילוצים ובדרישות שהוגדרו קודם לכן. פתרון נוצר על ידי חיבור אמצעים שונים בכל הפונקציות. דירוג הפתרונות מגלה את הפתרון הטוב ביותר.

בסופו של השלב, בוחרים את הרעיון המתאים ביותר.

תוצרי שלב זה מוצגים לבעלי העניין בפרויקט ומקובעים להמשך הפרויקט בסקר תיכון הנקרא בשפה המקצועית סקר תיכון מערכת (System Design Review, SDR). בהשאלה, כל הפעילויות לקראת ה-SDR נקראות שלב ה-SDR.

בדיקת והערכת הפתרון
האם הוא נוח, יעיל, עונה על דרישות המפרט, עומד במגבלות ובאילוצים הכרוכים בפתרון הבעיה, עומד בתקציב הייצור ובתקציב התפעול, מהי השפעתו על הסביבה, מהו אורך חייו ומהי התדירות בה יש להחליף חלקים.

מימוש הפתרון – תכנון מפורט
הכנת תיק שרטוטים – בשלב זה מכינים תיק שרטוטים מפורט של הדגם על כל חלקיו, בחירת החומרים שמהם יהיה עשוי הדגם, הכלים שבעזרתם יבוצע הדגם והמנגנונים בהם יעשה שימוש. תיק השרטוטים, בעידן המודרני, מתבצע בעיקר באמצעות תוכנות CAD שונות המגדירות את כל הפרמטרים למוצר.

תוצרי שלב זה מוצגים לבעלי העניין בפרויקט ומקובעים להמשך הפרויקט בסקר תיכון הנקרא בשפה המקצועית סקר תיכון ראשוני (Preliminary Design Review, PDR). בהשאלה, כל הפעילויות לקראת ה-PDR נקראות שלב ה-PDR.
ייצור דגם המוצר: אם כל השלבים עד כה עברו בהצלחה, יש לסיים את תהליך התיכון ולגשת לייצור המוצר, לרוב, יפותח אב טיפוס המשמש כדגם של המוצר קודם לייצורו.

תוצרי שלב זה מוצגים לבעלי העניין בפרויקט ומקובעים להמשך הפרויקט בסקר תיכון הנקרא בשפה המקצועית סקר תיכון קריטי (Critical Design Review, CDR). בהשאלה, כל הפעילויות לקראת ה-CDR נקראות שלב ה-CDR.

אבן דרך
בשלב זה מתבצעת הערכה מחודשת של כל הפרויקט על כל הבטיו. נבדקת היעילות המעשית של אב הטיפוס לצורך, בהתאם לדרישות והאילוצים. אם המוצר עובר את תהליך זה הוא יעבור לשלב היצור הסדרתי והשיווק. השלב הבא (שלב היצור הסדרתי והשיווק) הוא שלב שנמצא כבר מחוץ לשלב התיכון ומגדיר, למעשה, את סיומו של התהליך.

ראו גם
עיצוב תעשייתי
ערוץ הפצה
הנדסת מכונות

קישורים חיצוניים
קורס בבית הספר הווירטואלי אביב
תהליך התיכון, קורס וירטואלי ברשת אורט (אקספלורר בלבד)
קצין ודוקטור, Nrg מעריב
יורם רייך, הרצאה בנושא, באתר יוטיוב

התהליך ההנדסי
טכנולוגיה
ניהול
הנדסת מכונות