इंजीनियरिंग डिजाइन प्रक्रिया

अभियांत्रिकी (इंजीनियरिंग) अभिकल्पना प्रक्रिया चरणों की सामान्य श्रृंखला है जो इंजीनियर कार्यात्मक उत्पादों और प्रक्रियाओं को बनाने में उपयोग करते हैं। प्रक्रिया अत्यधिक पुनरावृत्त है - प्रक्रिया के कुछ हिस्सों को अक्सर दूसरे में प्रवेश करने से पहले कई बार दोहराया जाना चाहिए - हालांकि भाग (ओं) जो पुनरावृत्त हो जाते हैं और किसी भी परियोजना में ऐसे चक्रों की संख्या भिन्न हो सकती है।

यह निर्णय लेने की एक प्रक्रिया है (अक्सर पुनरावृत्त) जिसमें बुनियादी विज्ञान, गणित और अभियांत्रिकी विज्ञान को एक निर्दिष्ट उद्देश्य को पूरा करने के लिए संसाधनों को इष्टतम रूप से परिवर्तित करने के लिए लागू किया जाता है। अभिकल्पना प्रक्रिया के मूलभूत तत्वों में उद्देश्यों और मानदंडों की स्थापना, संश्लेषण, विश्लेषण, निर्माण, परीक्षण और मूल्यांकन शामिल हैं।

अभियांत्रिकी अभिकल्पना प्रक्रिया के सामान्य चरण
यह समझना महत्वपूर्ण है कि अभियांत्रिकी अभिकल्पना प्रक्रिया के विभिन्न फ्रेमिंग/आर्टिक्यूलेशन हैं। नियोजित विभिन्न शब्दावली में ओवरलैप की अलग-अलग डिग्री हो सकती है, जो प्रभावित करती है कि किसी दिए गए मॉडल में कौन से चरण स्पष्ट रूप से बताए गए हैं या उच्च स्तर बनाम अधीनस्थ माने जाते हैं। यह, निश्चित रूप से, यहां दिए गए किसी विशेष उदाहरण के चरणों/अनुक्रमों पर उतना ही लागू होता है।

अभियांत्रिकी अभिकल्पना प्रक्रिया का एक उदाहरण निम्नलिखित चरणों को चित्रित करता है: अनुसंधान, अवधारणा, व्यवहार्यता मूल्यांकन, अभिकल्पना आवश्यकताओं की स्थापना, प्रारंभिक अभिकल्पना, विस्तृत अभिकल्पना, उत्पादन योजना और उपकरण अभिकल्पना, और उत्पादन। अन्य, यह देखते हुए कि अलग-अलग लेखक (अनुसंधान साहित्य और पाठ्यपुस्तकों दोनों में) अभिकल्पना प्रक्रिया के विभिन्न चरणों को उनके भीतर होने वाली अलग-अलग गतिविधियों के साथ परिभाषित करते हैं, ने अधिक सरलीकृत/सामान्यीकृत मॉडल का सुझाव दिया है - जैसे समस्या की परिभाषा, वैचारिक अभिकल्पना, प्रारंभिक अभिकल्पना, विस्तृत अभिकल्पना, और अभिकल्पना संचार। यूरोपीय अभियांत्रिकी अभिकल्पना साहित्य से प्रक्रिया का एक अन्य सारांश, कार्य का स्पष्टीकरण, वैचारिक अभिकल्पना, अवतार अभिकल्पना, विस्तार अभिकल्पना शामिल है। (नोट: इन उदाहरणों में, अन्य प्रमुख पहलू - जैसे कि अवधारणा मूल्यांकन और प्रोटोटाइप - सूचीबद्ध चरणों में से एक या अधिक के सबसेट और/या एक्सटेंशन हैं।)

अनुसंधान
अभिकल्पना प्रक्रिया के विभिन्न चरणों (और पहले भी) में सूचना और अनुसंधान का पता लगाने में काफी समय लग सकता है। मौजूदा लागू साहित्य, मौजूदा समाधानों, लागतों और बाज़ार की ज़रूरतों से जुड़ी समस्याओं और सफलताओं पर विचार किया जाना चाहिए।

सूचना का स्रोत प्रासंगिक होना चाहिए। यदि बाजार में अन्य समाधान उपलब्ध हैं तो रिवर्स अभियांत्रिकी एक प्रभावी तकनीक हो सकती है। सूचना के अन्य स्रोतों में इंटरनेट, स्थानीय पुस्तकालय, उपलब्ध सरकारी दस्तावेज, व्यक्तिगत संगठन, व्यापार पत्रिकाएं, विक्रेता सूची और उपलब्ध व्यक्तिगत विशेषज्ञ शामिल हैं।

अभिकल्पना आवश्यकताएँ
अभिकल्पना आवश्यकताओं की स्थापना और आवश्यकता विश्लेषण आयोजित करना, जिसे कभी-कभी समस्या परिभाषा (या संबंधित गतिविधि माना जाता है) कहा जाता है, अभिकल्पना प्रक्रिया में सबसे महत्वपूर्ण तत्वों में से एक है, और यह कार्य अक्सर व्यवहार्यता विश्लेषण के साथ ही किया जाता है। डिज़ाइन आवश्यकताएँ अभियांत्रिकी डिज़ाइन प्रक्रिया के दौरान विकसित होने वाले उत्पाद या प्रक्रिया के डिज़ाइन को नियंत्रित करती हैं। इनमें बुनियादी चीजें जैसे कार्य, गुण और विशिष्टताएं शामिल हैं - जो उपयोगकर्ता की जरूरतों का आकलन करने के बाद निर्धारित की जाती हैं। कुछ डिज़ाइन आवश्यकताओं में हार्डवेयर और सॉफ़्टवेयर पैरामीटर, रख-रखाव, उपलब्धता और परीक्षण क्षमता शामिल हैं।

व्यवहार्यता
कुछ मामलों में, एक व्यवहार्यता अध्ययन किया जाता है जिसके बाद अगले चरण के लिए कार्यक्रम, संसाधन योजनाएँ और अनुमान विकसित किए जाते हैं। व्यवहार्यता अध्ययन निर्णय लेने की प्रक्रिया का समर्थन करने के लिए प्रस्तावित परियोजना की क्षमता का मूल्यांकन और विश्लेषण है। यह वांछित परिणाम प्राप्त करने के विकल्पों या विधियों की रूपरेखा और विश्लेषण करता है। व्यवहार्यता अध्ययन सर्वोत्तम परिदृश्य की पहचान करने के लिए परियोजना के दायरे को कम करने में मदद करता है। एक व्यवहार्यता रिपोर्ट तैयार की जाती है जिसके बाद व्यवहार्यता समीक्षा की जाती है।

व्यवहार्यता मूल्यांकन का उद्देश्य यह निर्धारित करना है कि इंजीनियर की परियोजना अभिकल्पना चरण में आगे बढ़ सकती है या नहीं। यह दो मानदंडों पर आधारित है: परियोजना को प्राप्त करने योग्य विचार पर आधारित होना चाहिए, और इसे लागत लेखांकन के भीतर होना चाहिए। व्यवहार्यता अध्ययन के इस हिस्से में शामिल होने के लिए अनुभव और अच्छे निर्णय वाले इंजीनियरों का होना महत्वपूर्ण है।

अवधारणा निर्माण
अवधारणा अध्ययन (अवधारणा, वैचारिक अभिकल्पना) अक्सर परियोजना नियोजन का चरण होता है जिसमें विचारों का निर्माण और उन विचारों को लागू करने के पक्ष-विपक्ष को ध्यान में रखना शामिल होता है। किसी परियोजना का यह चरण त्रुटि की संभावना को कम करने, लागत प्रबंधन, जोखिम मूल्यांकन और इच्छित परियोजना की संभावित सफलता का मूल्यांकन करने के लिए किया जाता है। किसी भी घटना में, अभियांत्रिकी समस्या या समस्या परिभाषित होने के बाद, संभावित समाधानों की पहचान की जानी चाहिए। ये समाधान विचार, मानसिक प्रक्रिया जिसके द्वारा विचार उत्पन्न होते हैं, का उपयोग करके पाया जा सकता है। वास्तव में, इस कदम को अक्सर विचार या "संकल्पना निर्माण" कहा जाता है। निम्नलिखित व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली तकनीकें हैं:


 * प्रेरक शब्द - हाथ में समस्या से जुड़ा एक शब्द या वाक्यांश कहा गया है, और बाद के शब्दों और वाक्यांशों का आह्वान किया जाता है।
 * रूपात्मक विश्लेषण (समस्या-समाधान) - स्वतंत्र अभिकल्पना विशेषताओं को लेखाचित्र में सूचीबद्ध किया गया है, और प्रत्येक समाधान के लिए विभिन्न अभियांत्रिकी समाधान प्रस्तावित हैं। आम तौर पर, प्रारंभिक रेखाचित्र और लघु प्रतिवेदन रूपात्मक लेखाचित्र के साथ होती है।
 * संश्लेषण - इंजीनियर खुद को वस्तु के रूप में कल्पना करता है और पूछता है, "अगर मैं सिस्टम होता तो मैं क्या करता?" सोचने का यह अपरंपरागत तरीका समस्या का समाधान ढूंढ सकता है। संकल्पनात्मक कदम का महत्वपूर्ण पहलू संश्लेषण है। संश्लेषण अवधारणा के तत्व को लेने और उन्हें उचित तरीके से व्यवस्थित करने की प्रक्रिया है। संश्लेषण रचनात्मक प्रक्रिया हर अभिकल्पना में मौजूद है।
 * विचार-मंथन - इस लोकप्रिय विधि में विभिन्न विचारों के बारे में सोचना शामिल है, आमतौर पर एक छोटे समूह के हिस्से के रूप में, और इन विचारों को किसी न किसी रूप में समस्या के समाधान के रूप में अपनाना।

विभिन्न उत्पन्न विचारों को एक अवधारणा मूल्यांकन कदम से गुजरना चाहिए, जो संभावित विकल्पों की सापेक्ष शक्तियों और कमजोरियों की तुलना और विभेद करने के लिए विभिन्न उपकरणों का उपयोग करता है।

प्रारंभिक अभिकल्पना
प्रारंभिक अभिकल्पना, या उच्च-स्तरीय अभिकल्पना में शामिल है (जिसे FEED (फ्रंट-एंड अभियांत्रिकी) या मूल अभिकल्पना भी कहा जाता है), अक्सर अभिकल्पना अवधारणा और विस्तृत अभिकल्पना के बीच की खाई को पाटता है, विशेष रूप से ऐसे मामलों में जहाँ विचार के दौरान प्राप्त अवधारणा का स्तर पूर्ण मूल्यांकन के लिए पर्याप्त नहीं होता है। तो इस कार्य में, समस्त तंत्र विन्यास परिभाषित किया गया है, और प्रोजेक्ट के योजनाबद्ध, आरेख और अभिन्यास प्रारंभिक परियोजना समाकृतिकता प्रदान कर सकते हैं। (यह विशेष रूप से क्षेत्र, उद्योग और उत्पाद द्वारा बहुत भिन्न होता है।) विस्तृत अभिकल्पना और अनुकूलन के दौरान, बनाए जा रहे हिस्से के मापदंड बदल जाएंगे, लेकिन प्रारंभिक अभिकल्पना परियोजना के निर्माण के लिए सामान्य रूपरेखा तैयार करने पर केंद्रित है।

एस. ब्लैंचर्ड और जे. फैब्रीकी ने इसका वर्णन इस प्रकार किया है: "वैचारिक अभिकल्पना की शुरुआत करने वाला 'क्या' अवधारणात्मक अभिकल्पना मूल्यांकन प्रयास से 'कैसे' उत्पन्न करता है जो व्यवहार्य वैचारिक अभिकल्पना अवधारणाओं पर लागू होता है। अगला, आवंटित आवश्यकताओं के माध्यम से 'कैसे' को प्रारंभिक अभिकल्पना में लिया जाता है। वहां वे 'क्या' बन जाते हैं और इस निचले स्तर पर 'कैसे' को संबोधित करने के लिए प्रारंभिक अभिकल्पना चलाते हैं।

विस्तृत अभिकल्पना
निम्नलिखित फीड (FEED) विस्तृत अभिकल्पना (विस्तृत अभियांत्रिकी) चरण है, जिसमें सामग्री की उपलब्धि भी शामिल हो सकती है। यह चरण ठोस प्रतिरूपण, रेखाचित्रों के साथ-साथ विनिर्देशों के माध्यम से पूर्ण विवरण द्वारा परियोजना/ उत्पाद के प्रत्येक पहलू को विस्तृत करता है।

अभिकलित्र सहाय अभिकल्पना (CAD) प्रोग्राम ने विस्तृत डिज़ाइन चरण को और अधिक कुशल बना दिया है। उदाहरण के लिए, CAD प्रोग्राम किसी भाग की गुणवत्ता में बाधा डाले बिना आयतन कम करने के लिए अनुकूलन प्रदान कर सकता है। यह पूरे भाग में प्रबलता निर्धारित करने के लिए परिमित तत्व विधि का उपयोग करके प्रतिबल (यांत्रिकी) और विस्थापन (वेक्टर) की गणना भी कर सकता है।

उत्पादन योजना
उत्पादन योजना और उपकरण अभिकल्पना में यह योजना शामिल है कि उत्पाद का बड़े पैमाने पर उत्पादन कैसे किया जाए और निर्माण प्रक्रिया में किन उपकरणों का उपयोग किया जाए। इस चरण में पूरा किए जाने वाले कार्यों में सामग्री का चयन, उत्पादन प्रक्रियाओं का चयन, संचालन के अनुक्रम का निर्धारण, और उपकरण जैसे जिग्स, जुड़नार, धातु काटने और धातु या प्लास्टिक बनाने के उपकरण का चयन शामिल है। इस कार्य में अतिरिक्त प्रतिमान परीक्षण पुनरावृत्तियों को भी शामिल किया गया है ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि बड़े पैमाने पर उत्पादित संस्करण योग्यता परीक्षण मानकों को पूरा करता है।

वैज्ञानिक पद्धति से तुलना
अभियांत्रिकी एक ऐसी समस्या तैयार कर रही है जिसे अभिकल्पना के माध्यम से हल किया जा सकता है। विज्ञान एक ऐसा प्रश्न तैयार कर रहा है जिसे जांच के माध्यम से हल किया जा सकता है। अभियांत्रिकी अभिकल्पना प्रक्रिया वैज्ञानिक पद्धति से कुछ समानता रखती है। दोनों प्रक्रियाएं मौजूदा ज्ञान से शुरू होती हैं, और धीरे-धीरे ज्ञान की खोज (शुद्ध या बुनियादी विज्ञान के मामले में) या समाधान ("अनुप्रयुक्त" विज्ञान के मामले में, जैसे अभियांत्रिकी) में अधिक विशिष्ट हो जाती हैं। अभियांत्रिकी प्रक्रिया और वैज्ञानिक प्रक्रिया के बीच मुख्य अंतर यह है कि अभियांत्रिकी प्रक्रिया अभिकल्पना, रचनात्मकता और नवाचार पर केंद्रित है जबकि वैज्ञानिक प्रक्रिया आविष्कार(अवलोकन) पर जोर देती है।

उपाधि कार्यक्रम
विश्वविद्यालयों में विधियों को सिखाया और विकसित किया जा रहा है जिनमें निम्न शामिल हैं:
 * अभियांत्रिकी अभिकल्पना, ब्रिस्टल विश्वविद्यालय अभियांत्रिकी संकाय
 * डायसन स्कूल ऑफ डिज़ाइन इंजीनियरिंग, इंपीरियल कॉलेज लंदन
 * टीयू डेल्फ़्ट, औद्योगिक डिज़ाइन इंजीनियरिंग।
 * वाटरलू विश्वविद्यालय, सिस्टम डिज़ाइन इंजीनियरिंग विश्वविद्यालय

यह भी देखें

 * व्यावहारिक विज्ञान
 * कंप्यूटर-स्वचालित अभिकल्पना
 * अभिकल्पना अभियन्ता
 * अभियांत्रिकी विश्लेषण
 * अभियांत्रिकी अनुकूलन
 * नया उत्पाद विकास
 * प्रणाली अभियांत्रिकी प्रक्रिया
 * प्रतिनिधि प्रतिमा
 * पारंपरिक अभियांत्रिकी

बाहरी संबंध

 * Ullman, David G. (2009) The Mechanical Design Process, Mc Graw Hill, 4th edition, ISBN 978-0072975741
 * Eggert, Rudolph J. (2010) Engineering Design, Second Edition, High Peak Press, Meridian, Idaho, ISBN 978-0131433588
 * Eggert, Rudolph J. (2010) Engineering Design, Second Edition, High Peak Press, Meridian, Idaho, ISBN 978-0131433588