شما در حال خواندن درس طراحی مهندسی چیست؟ (آشنایی با مفاهیم اولیه) از بخش مقدمات طراحی و از  مجموعه‌ی طراحی مهندسی هستید.

طراحی مهندسی یا Engineering Design چیست

اگر بخواهید طراحی را یاد بگیرید با عناوین متعدد اما مشابهی روبه‌رو می‌شوید که مطالب متفاوتی را آموزش می‌دهند؛ موارد زیر مثال‌هایی از این دست هستند:


طراحی محصول (Product Design)

توسعه‌ی محصول (Product Development)

طراحی صنعتی (Industrial Design)

مهندسی محصول (Product Engineering)

طراحی برای ساخت و مونتاژ (DFMA)

طراحی مفهومی (Conceptual Design)

اما چگونه باید تشخیص دهید که کدام شاخه‌ی طراحی برای شما مناسب است؟

در ویکی‌تولید پس از بررسی‌های بسیار به این نتیجه رسیدیم که چون اکثر مخاطبان‌مان از قشر مهندسان هستند احتمالاً مجموعه‌ی طراحی مهندسی (Engineering Design) با نیازشان هم‌خوانی بیشتری دارد، مخصوصاً که این دانش تنها برای طراحی محصول استفاده نمی‌شود و می‌تواند برای طیف وسیعی از مسائل مهندسی به کار گرفته شود. با این حال تصمیم یک‌جانبه‌ی ما نمی‌تواند مبنای محکمی برای یادگیری طراحی مهندسی باشد و لازم است خودتان با ویژگی‌ها و کارآیی آن آشنا شوید، به این منظور در این درس تلاش می‌کنیم که طراحی مهندسی را از جنبه‌های مختلف بررسی کنیم تا با شناخت کامل در مورد یادگیری یا کنار گذاشتن آن تصمیم بگیرید؛ امیدواریم از مطالعه‌ی این درس لذت ببرید.

مروری بر مفهوم مهندسی

“طراحی مهندسی” برای مهندسان است و به همین علت پیش از پرداختن به آن لازم است مفهوم “مهندسی” را بررسی کنیم، البته از آن‌جایی که اکثرمان فارغ‌التحصیلان رشته‌های مهندسی هستیم یا به فعالیت‌های مهندسی اشتغال داریم، مطالب این بخش فراتر از یک مرور اجمالی و خلاصه‌وار نخواهد بود.

مهندسی چیست؟

در فرهنگ لغات مریام-وبستر، مهندسی (Engineering) به‌کارگیری ریاضیات و علم برای بهره‌برداری عام‌المنفعه از مواد و انرژی‌های موجود در طبیعت تعریف شده است (با کمی تغییر) و ویکی‌پدیای انگلیسی آن را استفاده از اصول علمی برای ساخت ماشین‌آلات و سازه‌ها و اشیای دیگر مثل پل‌ها و تونل‌ها و جاده‌ها و تجهیزات و ساختمان‌ها تعریف می‌کند. همچنین ABET در تعریفی مشابه اما کامل‌تر از مریام-وبستر، مهندسی را تخصصی عام‌المنفعه می‌داند که در آن از ریاضیات و علوم طبیعی (حاصل از مطالعه و تجربه و تمرین) برای توسعه‌ی راهکارهای اقتصادی در جهت بهره‌برداری از مواد و نیروهای طبیعت استفاده می‌شود.

ABET سازمانی غیردولتی است که مسئولیت تأیید برنامه‌های تحصیلات تکمیلی در حوزه‌های علوم طبیعی و کاربردی، محاسبات، مهندسی و فناوری را به عهده دارد؛ در بسیاری از منابع به تعاریفی اشاره می‌شود که توسط این سازمان ارائه شده‌اند.

از تجمیع تعاریفی که گفتیم به نکات زیر می‌رسیم:

۱- مهندسی فعالیتی خدماتی است که با هدف منفعت‌رسانی انجام می‌شود و اگر کاری در راستای ارزش‌آفرینی نباشد، مثل ساختن بمب اتم، نمی‌توانیم آن را فعالیت مهندسی بدانیم؛ همچنین فعالیت مهندسی از همان ابتدا باید هدفمند باشد و اگر یک فعالیت عام‌المنفعه (با فرض داشتن سایر معیارهای که می‌گوییم) به‌صورت اتفاقی انجام شود از نوع مهندسی محسوب نمی‌شود.

۲. مطابق تعاریف، فعالیت‌های مهندسی بر پایه‌ی علوم و دانش ریاضیات انجام می‌شوند، لذا کارهایی که انجام‌شان وابسته به محاسبات و اصول علمی نباشد از نوع مهندسی نیستند، مثلا تعمیر تجربی لوازم الکترونیکی یا سفال‌گری یا فروشندگی در زمره‌ی فعالیت مهندسی به حساب نمی‌آیند چون به محاسبات وابسته نیستند.

۳. موضوع فعالیت مهندسی باید حتما به‌کارگیری منابع موجود در طبیعت مثل مواد و انرژی‌ها و نیروها (باد و گرانش و امثالهم) باشد و بر این اساس فعالیت‌های یک ریاضی‌دان یا فیزیک‌دان یا شیمی‌دان مهندسی نیست چون با این‌که ارزش‌آفرین هستند و از ریاضیات استفاده می‌کنند اما به‌صورت مستقیم نقشی در بهره‌برداری از منابع ندارد، در حالی که یک مهندس مکانیک مسائلی را حل می‌کند که مستقیما در ارتباط با بهره‌برداری از مواد و نیروها هستند یا یک مهندس عمران از مواد و نیروهای موجود در طبیعت برای ساختن سازه‌ها استفاده می‌کند یا یک مهندس صنایع تلاش می‌کند تا بهره‌برداری از منابع تسهیل شود.

۴. امروزه گستره‌ی علم و دانش ریاضی به حدی است که احتمالاً هیچ انسانی نمی‌تواند به تمام آن مسلط شود، به همین علت مهندسی را به شاخه‌های مختلفی تقسیم می‌کنند که هر کدام‌ روی حوزه‌ی خاصی از دانش تمرکز دارند اما نکته اینجاست که مهندسان تمام حوزه‌ها با مسائلی دست‌وپنجه نرم می‌کنند که از جنس مهندسی هستند و به همین علت همه‌ی آن‌ها می‌توانند از مزایای فرایند طراحی مهندسی برخوردار شوند.

در پایان لازم است مجدداً به نکته‌ی ابتدایی این قسمت از درس اشاره کنیم که طراحی مهندسی برای حل مسائل مهندسی است و یادگیری آن زمانی به کار می‌آید که اولاً به علوم مهندسی در یک یا چند شاخه‌ی آن مسلط باشید (آکادمیک یا تجربی) و دوماً نوع فعالیت‌تان از جنس مهندسی باشد.


میلاد اسمعیلی در نوشته‌ی بیست‌ویکم مجموعه‌ی نبض تولید به‌صورت غیررسمی در مورد بارزترین ویژگی‌های مهندسان واقعی نوشته است که با کلیک روی این قسمت می‌توانید آن را مطالعه کنید.

درک مفاهیم طراحی و طراحی مهندسی

طراحی مهندسی روشی برای طراحی کردن است و بر این اساس باید نکات زیر را هنگام مطالعه‌ی این بخش در نظر داشته باشید:

۱٫ بدون درک مفهوم “طراحی” نمی‌توانیم مفهوم “طراحی مهندسی” را درک کنیم.

۲. هر آن‌چه از “طراحی” گفته می‌شود در مورد “طراحی مهندسی” هم صادق است.

تعریف طراحی چیست؟

از تصاویری که انسان‌های اولیه روی دیوارها رسم می‌کردند تا دکوراسیون منازل، شکل صفحات مجله، نرم‌افزارها، وسایل نقلیه، لوازم تحریر، رایانه، خطوط تولید و چیدمان کارخانجات همگی نتایج طراحی هستند و این گستردگی باعث شده است که متخصصان حوزه‌های مختلف، نگاه متفاوتی به مقوله‌ی طراحی داشته باشند و نتوانیم تعریف دقیق و جامعی برای آن ارائه کنیم؛ همچنین تفاوت‌های زبانی به پیچیده‌تر شدن مفهوم طراحی دامن زده‌اند، مثلاً در فارسی برای ترجمه‌ی بسیاری از کلمات مانند Sketch یا Plan یا Plot یا حتی گاهی Organize و Arrange از کلمه‌ی طراحی (در کاربرد فعل) یا طرح (در کاربرد اسم) استفاده می‌کنیم در حالی که اگر انگلیسی‌‌زبان بودیم برای درک مفهوم طراحی فقط روی کلمه‌ی Design تمرکز می‌کردیم.

درک معنای طراحی کردن (Design)


تمرین اول. مقایسه‌ی کلمه‌ی Design با واژگان مشابه کمک می‌کند تا درک عمیق‌تری از مفهوم طراحی داشته باشید، با این حال در این درس فرصت انجام این مقایسه را نداریم و این کار را به خودتان می‌سپاریم؛ برای اولین تمرین در مورد تفاوت کلمات Design و Sketch و Plan و Plot تحقیق کنید.

اگر اصرار داشته باشیم که تعریف عام و نسبتاً جامعی برای طراحی (Design) پیدا کنیم، مراجعه به فرهنگ لغات گزینه‌ی مناسبی به نظر می‌رسد اما باید توجه کنیم که کلمه‌ی Design هم به‌صورت اسم (با ترجمه‌ی طرح) و هم به‌صورت فعل (با ترجمه‌ی طراحی یا طراحی کردن) استعمال می‌شود که در کاربرد فعل، گاهی از کلمه‌ی Designing به جای Design استفاده می‌کنند اما معنا و مفهوم‌شان یکسان است.

ما به نیابت از شما به چند فرهنگ‌‌لغت معتبر مراجعه کردیم و متوجه شدیم که هیچ‌کدام تعریف جامع و مشترکی برای طراحی مشخص نکرده‌اند بلکه با ارائه‌ی چند تعریف جداگانه تلاش می‌کنند تا معنای طراحی در حوزه‌های مختلف را تحت پوشش قرار دهند؛ مثلا در فرهنگ لغات مریام-وبستر چندین تعریف ارائه شده است که این تعریف به ذهنیت مهندسان از طراحی نزدیک‌تر است: “طراحی (در کاربرد فعل) یعنی ایجاد، عمل‌آوری، اجرا یا ساخت مطابق برنامه”. همچنین در فرهنگ لغات آکسفورد طراحی (در کاربرد فعل) را تصمیم‌گیری در مورد ظاهر یا عملکرد چیزهایی مثل ساختمان و پوشاک و اشیای دیگر از طریق ترسیم جزئیات‌شان (مثل نقشه‌های فنی) تعریف کرده و طرح (در کاربرد اسم) را برنامه یا نقشه‌ای تعریف می‌کند که نمایان‌گر ظاهر یا عملکرد یک شیء قبل از ساخته شدن است.

فارغ از تعاریف بالا به‌صورت کلی طراحی را می‌توانیم فعالیتی برای ایجاد با بهبود بدانیم، طوری که اگر چیزی (مثل یک مفهوم یا وسیله یا تصویر) به واسطه‌ی بشر (نه طبیعت) و مطابق یک فعالیت هدفمند (نه اتفاقی) ایجاد شود یا وضعیت متفاوتی به خود بگیرد حتما به واسطه‌ی طراحی بوده است.

طراحی (Design)

همان‌طور که گفتیم تعاریفی که در فرهنگ لغات اشاره شده است هیچ‌کدام به تنهایی جامع نیستند و حق مطلب را ادا نمی‌کنند، بلکه باید آن‌ها را کنار هم بگذاریم تا بعضی از صفات “طراحی” مشخص شود؛ در ادامه تلاش می‌کنیم تا نگاه دقیق‌تری به تعاریف ارائه شده داشته باشیم.

اولین نکته‌ای که در تعریف مریام-وبستر جلب توجه می‌کند، اهداف طراحی است که بنا به تعریف می‌تواند برای ایجاد، عمل‌آوری، اجرا کردن یا ساختن باشد و دومین نکته این است که اگر اهداف طراحی چنین مواردی باشند یعنی پیش از انجام‌شان کار طراحی به پایان می‌رسد؛ چنین وضعیتی در غالب فعالیت‌های تولیدی دیده می‌شود طوری که برای ساختن یک خودرو ابتدا طراحی انجام می‌شود و بر اساس آن شرایط تولید را فراهم می‌کنند اما این یک قاعده‌ی دقیق و همیشگی نیست، مثلاً یک سفال‌گر ممکن است برای پیاده کردن ایده‌‌ی اولیه‌اش از همان ابتدا کار را با شکل دادن خاک رس آغاز کند و به موازات در مورد جزئیات و شکل آن تصمیم بگیرد و در این حالت طراحی و ساخت در هم ادغام شده‌اند.

در تعریفی که از آکسفورد برای طراحی نوشتیم به ارائه‌ی جزئیات و مستندات و تصمیم‌گیری در مورد عملکرد و  ظاهر موضوع طراحی (مثل ساختمان یا ماشین) اشاره شده است که از نظر هدف و نتیجه‌ی نهایی طراحی با تعریف مریام-وبستر هم‌خوانی دارد، طوری که مطایق تعریف آکسفورد نهایتاً طراحی به جزئیات و مستنداتی منتهی می‌شود که ویژگی‌های محصول را توصیف می‌کنند و می‌توان از آن‌ها برای اجرای طرح استفاده کرد؛ در حقیقت مطابق این تعریف یک طراح روی مشخصات و ویژگی‌های موضوع طراحی (محصول یا هر چیز دیگری) کار می‌کند و بدون این‌که الزاماً نقشی در اجرای طرح داشته باشد با ارائه‌ی مستنداتی مثل نقشه‌های فنی یا مدل‌های سه‌بعدی یا تشریح کتبی (وحتی شفاهی) نتیجه‌ی تصمیمات و احتمالاً محاسباتش را به کارفرما و مجریان اعلام می‌کند.

طراحی مهندسی چیست؟

با این‌که تعاریف متفاوتی در مورد طراحی وجود دارد اما خوشبختانه با تخصصی‌تر شدن موضوع بحث، تعاریف دقیق‌تر و مشابه‌تری برای طراحی مهندسی ارائه شده است؛ در ادامه تعریف ABET از طراحی مهندسی را بخوانید:

“طراحی مهندسی فرایند ابداع یک سیستم یا وسیله یا فرایند برای برطرف کردن نیازها است و نوعی فرایند تصمیم‌گیری غالباً تکراری به حساب می‌آید که با کمک آن از علوم پایه، ریاضیات و علوم مهندسی برای بهره‌برداری از منابع در جهت اهداف معین استفاده می‌شود.”

مطابق تعریف فوق، طراحی مهندسی یک فرایند (Process) است، یعنی شامل اقداماتی است که به ترتیب انجام می‌شوند تا نتیجه‌ی مطلوب حاصل شود؛ در درس‌های بعدی با این فرایند بیشتر آشنا می‌شوید اما پیشاپیش ذکر این نکته ضروری‌ است که مسائل مهندسی و به تبع آن فرایند طراحی مهندسی انتهایی باز (Open-Ended) دارند، یعنی تنها یک جواب نهایی و قطعی وجود ندارد و پاسخ‌های دیگری هم می‌تواند وجود داشته باشد.

همچنین مطابق تعریف، طراحی مهندسی می‌تواند برای ایجاد یک وسیله (مثل تلفن همراه، میز، فرش، کولر، یخچال، هواپیما) یا یک سیستم (مثل سیستم تهویه‌ی تونل، نیروگاه برق، سایت پتروشیمی، سیستم انبارداری) یا یک فرایند (مثل انواع فرایند تولید یا فرایند بازرسی) و به‌صورت کلّی‌تر برای حل انواع مسائل مهندسی کارایی داشته باشد؛ در این خصوص باید این نکته را هم اضافه کنیم که مسائل مهندسی معمولاً ساختاری معیوب (ill structured) دارند و نمی‌توانند صرفاً با روش‌های ریاضی یا الگوریتم‌های ساختاریافته به جواب برسند و به همین علت است که دانش مهندسی برای حل آن‌ها کافی نیست و باید در کنار آن با روش‌های حلّ مسأله، مثل فرایند طراحی مهندسی، آشنا باشیم.

احتمالاً به ذهن گروه وسیعی از مخاطبان این درس خطور می‌کند که مگر می‌شود یک مسأله‌ی مهندسی با روابط ریاضی و اصول علمی به پاسخ نرسد؟ در پاسخ باید گفت که مسائل مهندسی که در فضای صنعت با آن‌ها روبه‌رو می‌شویم با مسائل آموزشی و دانشگاهی متفاوت هستند، چون در فضای دانشگاه مسائلی در یک چهارچوب و موضوع مشخص طرح می‌شوند و پارامترهای مسأله در اختیار دانشجو قرار می‌گیرد اما در فضای واقعی با مسائلی سر و کار داریم که ترکیبی از حوزه‌های مختلف هستند و بسیاری از پارامترهای مساله قابل شناسایی نیستند و چه بسا اگر شناسایی شوند، میزان تأثیر و مقدارشان را نمی‌توان با دقت پیش‌بینی کرد و در کنار این جزئیات فنی، احتمالاً محدودیت‌های مثل هزینه‌ یا زمان یا قوانین روی حل مسأله اثر می‌گذارند و ترکیب این عوامل باعث می‌شود که جواب واحدی برای مساله وجود نداشته باشد.


با این‌که فرایند طراحی مهندسی برای حل طیف وسیعی از مسائل مختلف کارایی دارد اما در ویکی‌تولید روی مسأله‌ی “طراحی محصول” تمرکز داریم، چون اولاً بیشتر کاربران همین هدف را دنبال می‌کنند و دوماً درک مثال‌های طراحی محصول ساده‌تر است و نیازی به درک مبانی سیستم‌ها و فرایندها ندارد.

انواع طراحی مهندسی تطبیقی و انتخابی و توسعه‌ای و جدید

در بسیاری از منابع مثل ۱٫ کتاب‌ طراحی مهندسی (جورج دیتر و لیندا اسمیدت) یا ۲٫ کتاب پیشتاز طراحی مهندسی (کیت ریچاردز) یا ۳٫ کتاب فرایند طراحی مهندسی (یوسف هایک و تامر شاهین) به انواع طراحی‌های تطبیقی و توسعه‌ای و جدید اشاره شده است که اگر مطالب‌شان را بخوانید مبهم هستند و به نظر می‌رسد نویسندگان صرفاً دنبال بهانه‌ای برای شرح این موارد بوده‌اند.

واقعیت این است که آشنایی با انواع طراحی تطبیقی و انتخابی و توسعه‌ای و جدید می‌تواند به شکل‌گیری ذهنیت عمیق‌تر از طراحی مهندسی کمک کند و به همین علت ما هم آن‌ها را بررسی می‌کنیم، اما پیش از آن بهتر است ببینیم که هر کدام از نویسندگان مزبور به چه بهانه‌ای در موردشان نوشته‌اند.

در ویراست پانزدهم کتاب شماره‌ی ۱ اشاره شده است که طراحی مهندسی به دلایل مختلفی انجام می‌شود و می‌تواند شکل‌های متفاوتی داشته باشد و با همین توضیح مختصر در مورد چهار روش طراحی خلاقانه (Innovative)، تطبیقی (Adaptive)، بازطراحی (Redesign) و انتخابی (Selection) می‌نویسد که معلوم نیست جنبه‌ی تمثیلی دارند یا نویسنده، طراحی مهندسی را به این چهار نوع تقسیم کرده است.

ریچاردز در کتاب شماره‌ی ۲ نوشته است که طراحی مهندسی می‌تواند به چند حوزه تقسیم شود و ذیل آن به انواع طراحی تطبیقی، جدید، منطقی، تجربی، صنعتی، محصول، بهینه، سیستم و ابزارآلات اشاره می‌کند که نشان از بی‌سلیقگی یا شاید ناتوانی نویسنده در طبقه‌بندی انواع طراحی دارد، چون به‌صورت کلّی می‌دانیم که طراحی مهندسی برای حلّ بسیاری از مسائل مهندسی کارایی دارد و شامل بعضی مسائل طراحی صنعتی یا طراحی ابزار هم می‌شود اما از این موضوع نمی‌توانیم نتیجه بگیریم که تمام این شاخه‌ها زیرمجموعه‌ی طراحی مهندسی هستند بلکه طراحی مهندسی کمک می‌کند تا از دانش‌مان و حتی مهارت‌مان در دانش مهندسی و شاخه‌های دیگر طراحی برای حلّ چنین مسائلی استفاده کنیم؛ به عبارت دیگر برای یادگیری طراحی مهندسی قرار نیست تمام شاخه‌های مهندسی و تمام انواع طراحی را یاد بگیریم بلکه باید قبلاً با بعضی از علوم مهندسی یا مهارت‌های طراخی آشنا شده باشیم و بعداً با کمک طراحی مهندسی از آن‌ها استفاده کنیم.

نویسندگان کتاب شماره‌ی ۳ ادعا می‌کنند که طراحی از نظر میزان پیچیدگی به سه دسته‌ی تطبیقی و توسعه‌ای و جدید تقسیم می‌شود که طراحی جدید را دشوارترین و طراحی تطبیقی را ساده‌ترین نوع طراحی به حساب آورده‌اند، اما این مبنا منطقی نیست چون مثلاً توسعه‌ی یک فضانورد جدید یا یک نیروگاه نفتی (به‌عنوان طراحی توسعه) به مراتب دشوارتر از طراحی اولین مدادتراش تاریخ (طراحی جدید) به نظر می‌رسد؛ لازم به ذکر است که مشابه همین طبقه‌بندی در کتاب رابرت ماتوسک هم دیده می‌شود اما چون این کتاب در سال ۱۹۷۲ منتشر شده است و قدیمی محسوب می‌شود، ترجیح دادیم به آن استناد نکنیم.

در ادامه انواع طراحی تطبیقی و توسعه‌ای و جدید را بررسی می‌کنیم، با این فرض که احتمالاً تمام مسائل طراحی مهندسی در قالب یکی از این دسته‌ها قرار می‌گیرند.

۱- طراحی تطبیقی

در طراحی تطبیقی تلاش می‌شود تا با اعمال بعضی تغییرات در یک طرح از پیش تهیه شده، آن را با شرایط و خواسته‌های جدید مطابقت دهند،‌ مثلاً شاید یک کارخانه‌ی تولید نوشابه از طراح خود بخواهد که بطری‌های ۳۲۰‌ سی‌سی را به ۴۰۰ سی‌سی تبدیل کند و به این منظور، طراح تمام ابعاد قبلی را ۲۵% افزایش می‌دهد که طراحی تطبیقی محسوب می‌شود، یا یک شرکت آسانسورسازی ممکن است یک یا چند طرح اولیه برای آسانسورهای خود داشته باشد و برای اجرای آن‌ها در ساختمان‌ها و برج‌ها و شرکت‌ها، تغییراتی را اعمال کند تا با شرایط پروژه (مثل تعداد طبقات و حجم جابه‌جایی‌ها و فضای موجود) هماهنگ شود.

معمولاً انجام طراحی تطبیقی از انواع دیگر طراحی ساده‌تر است، چون بسیاری از نکات فنی و جزئیات مهم و ملاحظات و محدودیت‌های احتمالی قبلاً در طرح اعمال شده‌اند و حالا طراح با تغییر بعضی از پارامترها تلاش می‌کند تا از همان راهکار قبلی دوباره استفاده کند، در حالی که شاید در جریان بسیاری از مبانی طرح اولیه یا محاسبات آن نباشد.

۲- طراحی توسعه

طراحی توسعه هم مشابه طراحی تطبیقی با کار روی یک طرح از پیش تهیه شده آغاز می‌شود با این تفاوت که هدف آن تنها مطابقت دادن طرح اولیه با شرایط جدید نیست بلکه بهبود و ارتقای آن در اولویت قرار دارد و نهایتاً طرح جدیدی ایجاد می‌شود که با طرح اولیه متفاوت است.

بیشتر طراحی‌های دنیای امروز از نوع توسعه هستند و به همین علت نمونه‌های بسیار متعددی از آن را می‌توان مثال زد، مثلاً طراحی خودروها یا هواپیماها یا کامپیوترها یا فضاپیماهای جدید همگی با توسعه‌ی نسل قبلی آن‌ها انجام شده است یا گیربکس اتوماتیک حاصل طراحی توسعه‌ برای گیربکس‌های دستی است یا صفحات لمسی (Touch Screens) نتیجه‌ی توسعه‌ی نمایشگرهای معمولی هستند.

۳- طراحی جدید

طراحی جدید یعنی از قبل طرحی در اختیاران طراحان نباشد (حتی یک طرح ذهنی اولیه) و همه‌ی مفاهیم را از همان ابتدا خودشان پایه‌ریزی کنند؛ طبیعتاً طراحی جدید به خلاقیت و بینش و آینده‌نگری زیادی نیاز دارد چون طراحان به اطلاعاتی مثل میزان دقیق تقاضا یا بازخورد کارفرمایان و کاربران (در مورد طرح‌های قبلی) یا چالش‌های احتمالی، دسترسی ندارند و پای در مسیری می‌گذارند که قبلاً تجربه‌ی آن را نداشته‌اند.

طراحی جدید به ندرت انجام می‌شود و طراحی اولین اتوموبیل یا اولین هواپیما یا اولین تلفن همراه یا اولین موتور بخار را می‌توانیم نمونه‌هایی از آن بدانیم.

به جز سه گروهی که گفتیم در کتاب طراحی مهندسی دیتر به گروه چهارمی هم اشاره می‌شود که مرور آن خالی از لطف نیست:

۴- طراحی انتخابی

گاهی طراحی با انتخاب قطعات استاندارد مثل موتورهای الکتریکی، پمپ‌‌ها، بلبرینگ‌ها، فنرها و امثالهم انجام می‌شود طوری که قطعات از نظر عملکرد و کیفیت و هزینه شرایط مطلوبی داشته باشند و به واسطه‌ی هماهنگ بودن بتوانند در کنار هم بخشی از اهداف طراحی را محقق کنند، مثلاً ترکیب مونتاژی یک کامپیوتر Gaming از نوع انتخابی است و طراح با توجه به خواسته‌های موجود و بودجه و برندهای موجود در ایران و هماهنگ بودن قطعات برای چیدمان اجزای رایانه مثل حافظه، کارت‌ گرافیک، بورد اصلی و خنک‌کننده‌ و امثالهم تصمیم‌گیری می‌کند یا بسیاری از مدارهای هیدرولیک یا سیستم‌های شبکه یا سیستم‌های امنیتی به همین ترتیب طراحی می‌شوند.

فراموش نکنید که گفتیم طراحی می‌تواند در قالب یکی از چهار نوع باشد اما مبانی دیگری هم وجود دارد که بر اساس آن‌ها به گروه‌های بسیار متفاوتی می‌رسیم.


در کتاب شماره‌ی ۱ به جای طراحی توسعه‌ای و طراحی جدید از عناوین بازطراحی و طراحی خلاقانه (یا طراحی اصلی) استفاده شده است.


تمرین دوم. برای یادگیری طراحی مهندسی باید نگاه کاوشگرانه‌ای به محیط اطرافتان داشته باشید و برای تک‌تک مفاهیم به دنبال مصداق باشید؛ به این منظور برای هر کدام از انواع طراحی (تطبیقی، توسعه‌ای، انتخابی و نو) حدأقل سه محصول ایرانی نام ببرید.

مقایسه‌ی طراحی مهندسی با مفاهیم مشابه

اگر در منابع جست‌وجو کنید، شاخه‌های دیگری هم برای طراحی وجود دارد که عناوین آن‌ها در ظاهر شباهت زیادی با طراحی مهندسی دارد و لازم است تفاوت‌شان را بدانید اما قیاسی که در این بخش انجام می‌دهیم چندان اصولی و دقیق نیست چون همانطور که برای طراحی مهندسی به مقدمه‌چینی زیادی نیاز داشتیم، درک شاخه‌های دیگر طراحی هم به بررسی نسبتا عمیقی نیاز دارد که در چهارچوب این مجموعه نیست؛ به همین علت در ادامه صرفا بعضی کلیات گفته می‌شود و به جزئیات نمی‌پردازیم.

تفاوت طراحی مهندسی (Engineering Design) و طراحی محصول (Product Design)

طراحی مهندسی فرایندی است که برای مسائل مختلف کارایی دارد اما طراحی محصول صرفاً نوع خاصی از مسأله که همان طراحی کردن محصول است را مبنا قرار می‌دهد، همچنین رویه‌ی کلّی منابع آموزشی طراحی محصول این است که تمرکز بیشتری روی مباحث بازاریابی دارند در حالی‌که در طراحی مهندسی چون هدف اصلی الزاماً طراحی محصول نیست، موضوعات بازاریابی کمتر مورد توجه قرار می‌گیرند.

طراحی مهندسی (Engineering Design) و توسعه‌ی محصول (Product Development)

توسعه‌ی محصول به تمام اقداماتی گفته می‌شود که برای تبدیل یک ایده‌ی اولیه به محصولی موفق در بازار انجام می‌شوند و شامل موضوعاتی مثل بازاریابی، مدیریت پروژه و طراحی و ساخت محصول می‌شود، با این حال منابع آموزشی توسعه‌ی محصول هیچ‌کدام نگاه جامعی به تمام این فعالیت‌ها ندارند و معمولاً روی جنبه‌ی خاصی از آن مثل مدیریت یا بازاریابی یا برنامه‌ریزی متمرکز می‌شوند؛ این در حالی است که اولاً طراحی مهندسی محدود به ایجاد محصول نیست و دوماً برای مسائلی از جنس مهندسی طراحی شده است و سوماً معمولا به مباحث مدیریتی و سازمانی و امثالهم نمی‌پردازد.

تفاوت طراحی مهندسی (Engineering Design) و طراحی صنعتی (Industrial Design)

به‌صورت کلّی تمرکز طراحی صنعتی بیشتر روی شکل و فرم مواد و محصولات از جنبه‌‌های هنری و فنی است تا برای مصرف‌کنندگان جذاب باشند اما در طراحی مهندسی اولاً مسائل متنوع‌تری مطرح می‌شود که الزاماً از جنس ایجاد مصنوعات نیستند و دوماً‌ روی ویژگی‌های عملکردی (Functional) تمرکز بیشتری می‌شود.

تفاوت طراح مهندسی (Engineering Designer) و مهندس طراح (ٍDesign Engineer)

استفاده از عنوان “طراح مهندسی” در فارسی چندان رایج نیست اما به صورت کلی به کسانی اطلاق می‌شود که به فعالیت “طراحی مهندسی” اشتغال دارند، اما “مهندس طراح” عنوان مشترکی است که برای متخصصان حوزه‌های مختلف مهندسی مثل صنایع، مکانیک، برق، کشاورزی، عمران یا شیمی استفاده می‌شود؛ این مهندسان می‌توانند در حوزه‌ی تخصصی خودشان با اصول و محاسباتی که آموخته‌اند در مورد مسائل تخصصی تصمیم‌گیری کنند و به ارائه‌ی طرح بپردازند.


تمرین سوم. در طراحی مهندسی هم از ترکیب (Synthesis) و هم از تحلیل (Analysis) استفاده می‌شود که این موضوع را در درس‌های بعدی بررسی می‌کنیم، اما به‌عنوان تمرین سوم تحقیق کنید که اصولاً طراحی و تحلیل چه تفاوتی دارند؟ از کجا متوجه می‌شوید که یک فعالیت از نوع تحلیل است یا طراحی؟ 

اهمیت طراحی مهندسی در تولید محصول

مجدداً تأکید می‌کنیم که طراحی مهندسی برای طیف وسیعی از مسائل قابل استفاده است اما از آن‌جایی که تمرکز دوره‌ی طراحی مهندسی ویکی‌تولید روی طراحی محصول است، قصد داریم که اهمیت آن را به‌صورت اختصاصی در مورد تولید محصول (به‌عنوان نتیجه‌ی طراحی) و با ارائه‌ی سه نکته بررسی کنیم؛ ضمناً مطالب این قسمت اقتباسی آزاد از کتاب Engineering Design (نوشته‌ی جورج دیتر و لیندا اسکمیدت) هستند.

۱٫ هزینه‌ی طراحی به نسبت کلّ هزینه‌ای که برای تولید محصول صرف می‌شود بسیار ناچیز است و اعم هزینه‌های تولید به تأمین مواد اولیه و هزینه‌های سرمایه‌گذاری (مثل خرید زمین و احداث ساختمان‌ها و تأمین ماشین‌آلات) و دستمزد کارگران و انرژی مصرفی اختصاص دارد اما نکته اینجاست که تمام این هزینه‌ها تحت تأثیر نتایج طراحی قرار می‌گیرند، مثلاً در یک طرح نامناسب ممکن است از مواد گران‌قیمت یا کم‌یاب استفاده شود یا شکل و دقت قطعات و نحوه‌ی مونتاژ با نیاز موجود هم‌خوانی نداشته باشد و باعث افزایش زمان تولید و هزینه‌های تأمین و نگهداری ماشین‌آلات و دستمزد کارگران شود یا به‌واسطه‌ی ضریب اطمینان بیش از حد (Over Design) مقدار ماده‌ی مصرفی و هزینه‌های تأمین و انبارداری آن‌ها افزایش باید، لذا یکی از مهم‌ترین ویژگی‌های طراحی این است که انجام آن هزینه‌‌ی زیادی ندارد اما به شدت روی هزینه‌های دیگر اثر می‌گذارد.

۲٫ زمانی که فاز طراحی به پایان می‌رسد و فاز تولید آغاز می‌شود، اصلاح تصمیم‌های طراحی، بسیار زمان‌بر و پرهزینه است چون معمولاً به آموزش مجدد کارگران و اعمال تغییراتی در فرایندها و ماشین‌آلات و انبارها نیاز دارد و این موضوع، مهر تأییدی بر اهمیت و حساسیت مرحله‌ی طراحی است.

۳٫ هر چقدر هم یک کسب‌وکار از روش‌های ایده‌آلی برای تولید و بازاریابی و مدیریت منابع انسانی استفاده کند تا زمانی که عملکرد و ویژگی‌های محصول با انتظارات مشتریان هم‌خوانی نداشته باشد، شانسی برای موفقیت وجود ندارد و به همین علت معمولاً در گزارش‌های سالیانه، طراحی ضعیف را یکی از اصلی‌ترین عوامل شکست محصول معرفی می‌کنند.

۴٫ در فضای رقابتی امروز، عنصر زمان اهمیت قابل توجهی دارد و کسب‌وکارها تلاش می‌کنند تا برای استفاده از فرصت‌های موجود، محصولات‌شان را در کوتاه‌ترین زمان با کیفیت و قیمت مناسب عرضه کنند و به همین علت مهندسان امروز فرصتی برای طراحی بی‌برنامه و غیرمنسجم ندارند و باید از فرایندهایی مثل طراحی مهندسی استفاده کنند تا چرخه‌ی تولید محصول به حدأقل زمان ممکن کاهش یابد.

دلایل شکست طرح‌های مهندسی

سریال چرنوبیل بسیاری از افراد را با تبعات یکی از فاجعه‌بارترین اشتباهات مهندسی آشنا کرد؛ اشتباهی که باعث مهاجرت ۳۳۶۰۰۰ نفر شد، ۵۶ کشته‌‌ی مستقیم بر جای گذاشت، چهار هزار نفر را به سرطان مبتلا کرد و ۶٫۶ میلیون نفر را در معرض امواج رادیویی قرار داد.

نمونه‌های بسیار متعددی از شکست طرح‌های مهندسی وجود دارد که شاید به اندازه‌ی چرنوبیل مشهور نباشند اما همگی نشان از تلاش بی‌نتیجه‌ی مهندسان و سرمایه‌گذارانی دارند که امیدوارانه آغاز کردند و آن‌چه می‌خواستند (حدأقل در آن پروژه) محقق نشد، مثلاً شاتل فضایی Challenger در سال ۱۹۸۶ پس از ۷۳ ثانیه منفجر شد که دلیل آن طراحی غلط O-ring بود یا تایتانیک با تمام عظمتی که داشت به واسطه‌ی طراحی نامناسب از بین رفت یا پل تاکوما به علت محاسبات اشتباه فرو ریخت اما به جز این فروپاشی‌ها، گاهی هم طرح‌ها شکست می‌خورند چون مورد پذیرش کارفرمایان یا مصرف‌کنندگان قرار نمی‌گیرند یا آن‌طور که باید برای برطرف کردن نیازها کارایی ندارند و از آن‌ها استقبال نمی‌شود.

با توجه به این‌که هنوز در ابتدایی‌ترین مرحله‌ی یادگیری طراحی مهندسی هستید، تصمیم گرفتیم که فهرست مشهور والتون با عنوان “اصلی‌ترین دلایل شکست طرح‌های مهندسی” را به درس اضافه کنیم تا بدانید که بی‌توجهی به مباحث ظاهراً ساده‌ای مثل درک مسأله یا جمع‌آوری اطلاعات یا مستندسازی می‌تواند اصلی‌ترین دلیل شکست طرحتان باشد.


فرضیات اشتباه یا بیش از حد

درک ضعیف مسأله‌

طراحی مفهومی اشتباه

تولید و مونتاژ اشتباه

خطا در محاسبات طراحی

انجام ناقص آزمایشات و جمع‌آوری ناقص اطلاعات

خطا در مستندسازی

نتیجه‌گیری اشتباه از فرضیات درست

لطفاً در تمام درس‌های مجموعه‌ی طراحی مهندسی به این موضوع توجه کنید که تیم نویسندگان ویکی‌تولید علاقه‌ای به زیاده‌گویی و توصیف بیش از حد و پرداختن به جزئیات غیرکاربردی ندارند و اگر مبحث یا تمرینی را طرح می‌کنیم قطعاً جزء ضروریات یادگیری طراحی است، لذا از هیچ سرفصلی عبور نکنید مگر آن‌که کاملاً روی آن تسلط داشته باشید.

درس‌های "مقدمات طراحی" به ترتیب زیر هستند. برای ورود به درس مورد نظر روی عنوان آن کلیک کنید.
1- طراحی مهندسی چیست؟
2- فرایند طراحی و انواع آن
3- چرخه عمر محصول
4- تصمیم گیری، حل مساله و جایگاهشان در طراحی
5- فرایند حل مسأله
6- مروری بر روش‌ها و ابزارهای حل مسئله در طراحی
7- جمع‌آوری اطلاعات طراحی
8- مفاهیم و اصطلاحات مهم در تصمیم گیری
9- رایج‌ترین روش‌ها و ابزارهای ارزیابی در طراحی مهندسی
10- درخت اهداف
11- نمودار PUGH
12- فرایند تحلیل سلسله ‌مراتبی (AHP)

ورود به مجموعه‌ی طراحی مهندسی

ورود به برگه‌ی مقدمات طراحی