制造出真正有效的产品的能力是工程师的标志。

本书面向所有工程专业背景的读者，以工程思维培养为核心，价绍了产品与项目设计的基本概念与原则及其在工程中的应用，解释产品和项目设计的过程而不是技术细节。

2024.07 摄于北京东三环

工程是什么

一个好的工程师通常非常熟悉其他学科和专业。工程师成功的关键就在于接受广泛的多学科的教育。

工程的领域

  1. 航空航天
  2. 农业
  3. 生物医药
  4. 化学工程
  5. 土木工程
  6. 电气工程
  7. 计算机工程
  8. 系统工程
  9. ……

工程师的组织

  1. 美国航空航天协会 www.aiaa.org
  2. 美国计算机协会 www.acm.org
  3. 美国计算机工程协会 www.ieee.org
  4. 美国机械工程师协会 www.asme.org

工程的项目管理

工程技能

  1. 知识
  2. 经验
  3. 直觉

设计是什么

设计：创建、时尚、实施或者根据计划去构建

分析、设计和复制之间的不同

设计是一个开放的过程，并且可行的解决方案有可能存在多个。设计的目的是收敛到最佳可能的解决方案。在这种背景下，“最佳”包括许多的因素，例如成本、准确性、鲁棒性、安全性和可行性。最佳情况是适合当前问题而未必适合其他问题。如果答案是要通过类似拼凑碎片组成拼图来获得，那么这项活动便是分析。如果有多个解决方案，并且如果决定一个合适的路径需要创造、选择、测试、迭代、评估和重新测试，那么这项活动就是设计。

复制是指一个重建已经完成设计的过程。复制是工程重要的组成部分，是制造业的核心。

优秀的设计与糟糕的设计

  1. 产品满足技术需求吗？
  2. 产品能运行吗？
  3. 产品满足成本需求么？
  4. 产品需要大量的维护工作么？
  5. 产品安全吗？
  6. 该产品自造了道德困境吗？

设计周期

  1. 定义总体目标

  2. 收集信息

  3. 确认和评估可能的设计策略

  4. 设计初试

  5. 模型与分析

  6. 构建原型、记录文档和测试

    一个优秀的工程师从始至终都会意识到文档对于设计过程中的每一步都是至关重要的，因此从项目设计过程启动时就应该做好撰写文档的规划，从最初的可行性研究到最终产品的制造规格。

    无论何时，这些信息的记录原则应该是，其他具有相同技术背景的工程师都可以轻轻松松地通过阅读你的文档来继续深入工作。

    文档撰写是工程师职责的重要部分，任何一个优秀的工程设计都不可忽视其重要性。

  7. 修改和再次修改

    测试和故障是正常设计过程中的一部分。在取得成功前修改周期可能需要多次的迭代。

  8. 彻底测试产品

    没有什么能比故障更快地阻止消费者去购买产品了。

头脑风暴

  1. 基本规则
    1. 不要犹豫
    2. 没有界限
    3. 不要批评
    4. 不要退缩
    5. 没有限制
    6. 没有拘束
    7. 不要害羞
  2. 正式的头脑风暴
    1. 想法触发方法
      1. 想法生成阶段
      2. 想法出发阶段
      3. 编辑汇总阶段
  3. 非正式的头脑风暴

项目管理与团队合作技能

一个好的工程师必须知道如何在团队中工作，保持项目进度，保持良好的文档，处理法律问题，并在一个完善的管理计划中工作。

在团队中工作

建立一个有效的团队

  1. 明确领导角色
  2. 达成一致的目标
  3. 定义明确的角色
  4. 定义流程
  5. 培养良好的人际关系

组织结构图

一个用于指定团队的管理结构的工具称为组织结构图。它明确了项目每个方面的责任人，还描述了团队的分层结构和工作报告结构。组织结构图至关重要，因为从高层管理人员开始，每个员工必须理解整个责任链。

职位描述

  1. 职位名称
  2. 职位等级
  3. 直属上司
  4. 职责清单

团队联系人列表

团队会议

与组织中其他团队合作

  1. 复杂设计涉及多个团队
    1. 研究团队
    2. 开发团队
    3. 制造团队
    4. 营销团队
  2. 组织结构图之间各个组成部分持续交互的重要性

管理任务

时间管理对于任何工程项目的成功都是至关重要的。即使是最简单的设计项目也需要时间管理。

  1. 清单
  2. 时间表
  3. 甘特图
  4. PERT图(关键路径法)

文档：成功的关键

工程设计绝不是孤立进行的，即使是最简单的项目也涉及设计师和最终用户。只有当设计团队中的每个人都在设计工作的每个阶段与其他人沟通时，复杂的工程项目才会成功。

  1. 文档跟踪是团队其他成员重视或验证你的工作时重要的信息传递工具

  2. 文档也是与自己沟通的好方法。专业工程师的标志之一是保持有组织、整洁、最新的专业文档记录。

  3. 文档编制不应该时候 执行，文档应该是始终存在的状态。

  4. 工程师的日志

    日志使用的技术不同于大多数科学和一些介绍工程类中使用的技术。对于工程设计项目来说，一个重建的、打磨过的笔记本不是特别有用。设计是一个过程而不是一个最终的结果。当想法出现时把它们记录下来，而不是在草稿上写东西，而后再整齐的誊写到笔记本上。

    此外，记录没有成功的工作与记录成功的工作同样重要。

  5. 日志格式

    工程日志应该作为一个设计工具，把一切写入日志，写下想到的想法，即便没有计划去执行它们。

    保持关于成功和失败的持续记录。记录每个计算和测试的结果。停下来，记录它们。

    不要随手写在纸上、不要使用活页本、不要使用任何零散的纸。

  6. 使用日志

    1. 每个团队成员应保留一份单独的日志
    2. 每个图纸都应记录在日志中
    3. 日志条目应当概述所解决的问题、所执行的测试，但应当避免主管结论，记录的内容应该只是陈述事实
    4. 可以使用第一人称，但他是对另一个人所写
    5. 涉及知识产权内容，应当标注日期并签字
    6. 日志页不应当留空
    7. 一定要记录所有重要的事情

  7. 技术报告

    1. 技术报告是构成公司技术数据库的支柱
    2. 撰写正式的期刊文章
    3. 同行评审

  8. 软件文档与工程日志的作用

法律问题

工程工具

估算

数字

图的类型

原型设计

逆向工程

计算机分析

规格说明书

英特网

电子表格

实体模型与CAD

系统仿真

电子电路仿真

图形化编程

CPU

人机界面

人类如何与机器交互

人体工程学

认知

工程师与现实世界

社会对工程师的看法

工程师如何吸取教训

失败在工程设计中的影响

在设计中做好失败的准备

学会表达

良好的沟通能力对工程的各个方面都是非常重要的。

准备会谈、演讲和会议

  1. 项目状态的审查：准备一页文档，列出自上次会议以来的所完成工作
  2. 最近测试情况的报告：准备一页或者两页的表格或者图形来展示测试结果
  3. 讨论用户市场潜力：编辑一个列表，列出过去5年来10个最重要的用户
  4. 产品设计的审查：为正在开发的产品撰写一页文档，列出设计理念的关键特点及优势
  5. 公司程序的更改：列出针对组织变化的提议大纲

准备正式演讲

  1. 了解受众的知识背景，及时调整报告内容
  2. 假设参会人员第一次接触报告内容
  3. 会议开始前检查视听设备
  4. 穿着得体
  5. 在一开始引出报告的目的
  6. 告诉参会人员为什么由你来做报告
  7. 简单易懂，不执著于介绍技术细节，保持简短
  8. 自问自答
  9. 不要介绍公式
  10. 以“谢谢，还有其他问题吗？”结束报告
  11. 回答与会者提问时，要重复其问题。

撰写电子邮件、信件及备忘录

  1. 标题要简短、简洁、醒目
  2. 邮件主体应当包含传递信息的关键点
  3. 邮件头应该包括收件人、发件人、主题、日期和群发接收人
  4. 好的邮件在第一句或者第二句就应当将内容目的陈述清楚，且简明扼要，目的是帮助读者了解写这封邮件的原因。
  5. 正文要遵循风格和语法方面的基本准则。每个想法或观点都应该独立成段，每个段落都应具有逻辑联系，所表达的信息应当具有结构性和逻辑性。

撰写技术报告、提案和期刊文章

撰写说明手册

一份好的产品说明手册应当包括产品的安装、操作和使用，还应当包括安全信息、故障排除、维修和操作理论部分。

  1. 简介
  2. 安装
  3. 操作
  4. 安全性
  5. 故障排除
  6. 附录

技术文档撰写策略

  1. 做好规划

    应当尽可能收集所有信息，包括参考引文、数据、图形、工程日志等等。

  2. 确定读者

    1. 了解读者技术水平以便确定文档的内容基调。
    2. 确定读者对该主题需要了解的细节程度。
    3. 明确读者使用文档的目的。

  3. 做笔记

  4. 创建主题标题

    1. 列出主题项目，形成文档结构
    2. 确定顺序结构，形成文档主要结构

  5. 休息

  6. 写第一稿，把零散的句子组织成一个文档

  7. 阅读草稿，并进行思考

  8. 修改草稿

  9. 修改、修改、再修改

  10. 审查最后的草稿

  11. 常见撰写错误

    1. 语法错误
    2. 写错错误
    3. 好的写作方法和技巧