通用工程介绍/设计
工程设计与建筑、工业或环境设计完全不同（参见 工程艺术。）
初学者知道如何玩。玩耍是关于先做事情。目标是添加设计。这是通过放慢速度来实现的。先思考。计划。在做任何事情之前先写下来。思考、计划和写作被称为工程设计。没有工程设计，就没有纪律。大一实验室变成了混乱的烂摊子，所有东西都被拆开，工具散落得到处都是，锋利的边缘变得迟钝，同质物质混合在一起，新零件与坏零件混合在一起，捐赠的物品与垃圾混合在一起。
工程设计创造了让问题显现的机会，也让学生过渡到解决问题。
工程设计可以分为三个领域
- 1. 限制范围内的艺术，例如利润、形式、功能、复杂性、寿命和时间。
- 2. 一个科学过程，通过计算、使用手册和实践规范准确地预测成功。
- 3. 一个商业流程，产生可交付成果，例如：问题陈述、甘特图、图纸、测试程序、演示文稿、原型、进度报告、操作理论、说明手册、软件、文档。
这些主题在论文 工程艺术、工程科学 和 工程企业家 中进行了介绍。以下是您在工程课程中可以期待的内容、灵感的来源以及关于不要被复杂性吓倒的鼓励。
世界上每一个物体都不是按照一个既定的、成熟的过程设计的。设计规则的发现不是工程的起点。但对于已知物体，已经出现了一些设计概念。象棋棋手会学习命名开局和防御，但没有已知设计规则来解释 1043 种可能的象棋位置。相反，工程师首先学习象棋棋子或人工制品是什么。然后，工程师将它们组织成不同的命名开局和防御或游戏（制造的物体）。
工程师将一个复杂的问题（赢得象棋比赛）分解成更小的部分（人工制品），然后创建制造的物体（命名游戏）。工程师在学校学习的是与不同、古老、已经制造的物体相关联的人工制品。这些包括
这个过程让工程师能够使用标准人工制品来制造独特物体，并发现新的人工制品。
工程教育的一个重大问题是观看教授在白板或黑板上乱涂乱画。复杂性令人望而生畏。教授脑海中是未言明、未命名、简单的人工制品。目标是自己使用它们。肢体语言会提供关于这些人工制品到底是什么的情感线索。正是这些人工制品使观看别人写作比阅读教科书好得多。如果你能说出人工制品的名称，就写另一本工程设计书籍并成名。试着认识到它们在你心中是如何演变的。一周后看看你的作业题。对你自己作品的复杂性感到惊讶。
看看汽车的引擎盖下面。检查电路板。参观一家制造工厂。让复杂性的全部重量激发敬畏。非工程师会感受到这种敬畏，然后他们会感到害怕，然后自卑，然后沮丧，然后他们会躲避工程师。相反，寻找模式、边缘和连接。将其分成更小的部分。对每个部分做一个假设，假设以“如果我是设计工程师，我会 _____________。”开头。
大多数工程项目的首要任务是弄清楚大型问题的哪一部分将得到解决。这就是与客户、主要研究人员或导师协商的内容。创建人工制品的方式完全相同。只看汽车引擎的一个部件，只看电路板上的一个走线或元件，只看一段经过测试的代码。不要一次查看所有内容。任何人都可能被复杂性或问题所淹没。
创建人工制品涉及隐藏问题/复杂性。拍摄你想要理解的复杂性的照片。绘制一个从未创建过的完整复杂物体的图片。在脑海中围绕整个物体绘制圆圈或球体。什么东西穿过圆圈？
从解决方案或复杂性中切掉部分。你切掉了什么？切开的 横截面 中有什么？什么东西穿过由切割创建的圆圈/球体的边界？穿过自由体图边界的物体是力。穿过控制体积边界的物体是热量和功。穿过节点边界的物体是电流。穿过云或算法边界的物体是信息。
创建人工制品的目的是隐藏内部和外部的复杂性。剩下的只是穿过圆圈或球体边界的东西。这就是工程设计的起点。
1495 年，法国用 40 门轻便机动大炮占领了那不勒斯王国。炮弹穿过了圆圈。必须设计一种新型的堡垒。如今它们被称为 “星形堡垒”。200 多年来，深奥的堡垒设计艺术吞噬了各国。最终，“理想堡垒”的概念引发了辩论。是否存在一个理想的麦当劳，可以在任何地方建造而无需修改？或者场地需要它自己的理想？
当找到理想时，设计就会停止。理想的餐具已经设计出来了吗？一旦某样东西开始销售，工程通常局限于增量式变化。这并不意味着它很理想。但尽管如此，大多数工程都处理沃尔玛没有的东西。大多数工程都处理独特的、一次性的设备，这些设备出售给其他工程师。例如，世界上大约有 55 个 长壁采煤。这个数字正在减少。每建造一个新的长壁采煤都是对独特性和大量工程的庆祝。
如果能找到理想，工程师就会让自己失业。理想是在创造独特之后出现的。在热力学（热力学第零定律）的理想概念被确定之前，存在着不同类型的固体、液体和气体的不同温标。存在着微不足道的理想和伟大的理想。大多数工程师发现微不足道的效率，微不足道的理想。然后，这些会创造技术工作，工程师必须继续设计其他东西。
文物与希腊的形式理论有关。希腊人认为存在着理想的形式。这最初帮助希腊文明发展。但理想形式的概念扼杀了希腊的STEM。分数很丑陋。无穷大是邪恶的。开放式项目无法存在。
理想的形式并不像元素周期表那样，以有限的、可知的集合形式存在于基本构建块中。各种形状和大小的文物需要不断地被创造出来。
人们可以描述软件的期望，但这并不能决定软件算法的形式。将两件事连接在一起似乎很简单。为什么会有关于紧固件的完整课程呢？因为形式并不遵循功能。功能可以从形式推断出来，但形式不能从功能推断出来。当期望的功能是轻质屋顶（除了茅草屋顶）时，就必须创造新的形式（例如静体）。
原型
[edit | edit source]人类的集体恐惧/意见/偏好体现在文化、艺术和梦境中。卡尔·荣格在集体中发现了形式。他称这些文物为原型。它们似乎是具有未知功能的形式。什么跨越了界限？什么定义了界限？这就是工程科学！
原型出现在梦境中。梦境有两种类型：一种是重复白天活动，另一种是截然不同。目标是能够区分它们并引导它们。从早上记录梦境开始，晚上为梦境做准备。研究涌现。这将从两个方面改善工程
- 首先，它有助于创意的涌现。
- 其次（假设），它有助于创造比那些从白天逻辑中涌现出来的解决方案更普遍接受的解决方案。
设计作业解决方案
[edit | edit source]大多数工程课程从简单的科学开始。然后你被要求设计一座桥。你努力寻找捷径（文物）来简化桥梁设计。然后在下一章中，大多数工程师使用的知名文物（静体）被揭示。一旦学生发现了这种工程教育模式，他们就会喊：“为什么一开始你不告诉我捷径呢？工程仅仅是折磨吗？”讲师回答：“如果你的目标是成为技术人员，如果你的目标是成为遵守设计规则的专家，那么……是的。工程是折磨。”每个工程学生和每个工作工程师的目标都是找到模式、形式、原型、棋子或圆圈。（提示：在准备考试时，阅读下一章。）
目标不是为每个人设计一套规则。你的讲师不会将每个问题都分解成步骤来消除挫折。管理者希望工程师以不同的方式解决问题。管理者希望工程师得出不同的解决方案并协调一致。管理者希望工程师以完全不同的方式得出相同的解决方案。当每个人都同意，每一步都一致时，就没有管理者/讲师/客户/PI信心。
讲师会像管理者一样给未来的作业打分。如果每个学生的解决方案完全相同，那么教学方式就存在问题。这很快就会变成一个伦理问题。
在你的笔记本上画图
[edit | edit source]画简笔画。画得不好。从列表开始，然后将它们变成图表。尝试。上一些艺术课。在社区大学上第一门CAD课程，那里会教授手工绘图的基础知识。这些草图的目标是提醒自己足够的细节，以便能够将它们变成电子文档。目标不是像过去那样与他人交流。现在工程师通过电子文档进行交流。
设计历史
[edit | edit source]在 Google 图书中搜索“工程设计”。大多数书籍的目标是描述特定技术的
组织设计是一个有竞争力的商业秘密。有一整组“效率”或“团队管理”工程师致力于企业内部的设计流程。本课程的目标是强调涉及少数工程师的小型设计步骤，而不是涉及整个班级或工程师群体的那些大型设计步骤。最佳实践不会被公开发布或在本课程中教授……如果它确实存在。看来，每项技术、每个地方、每个时间，甚至参与的人员都会创建和重新创建设计流程。
设计的第一步包括区分工程与管理和技术专长。大多数工程师可以轻松地滑入管理职位或专家技术人员职位。虽然这些工作是需要的，而且很有意义，但它们不是工程职位。因此，非常有必要明确建立管理人员和技术专长之间的界限。工程师通常不会变成科学家，除非他们攻读工程博士学位。因此，这里的重点是工程师和技术，以及工程师和管理之间的界限。
艺术与实践
[edit | edit source]工程存在于管理者和技术专家之间的裂缝中。工程学院在“车间”中花费多少时间让工程师获得实践经验方面各不相同。技术人员可以花两年时间使用铣床，然后花两年时间使用数控机床。经过总共四年的时间，技术人员就可以在一家公司工作了。大约十年后，他们将成为专家。一般工程入门课程的目标是体验技术专长，了解技术人员需要的工作细节和程序，并将“实践”热情转化为“设计”。技术人员不设计。
专业知识的生命周期从工程师开始，以技术人员结束。工程师首先进行，并建立了新专业知识的种子。技术人员在经济繁荣时期，当需求量很大时接管。例如，看看CSI 节目。法医专家是科学家、工程师还是技术人员？在大多数情况下，法医角色似乎精通许多事物；对于技术人员来说太多了。然而，模式不断发展……运行软件，或操作机器。社区学院/技术学院开始培训一批新的专家：犯罪现场解释、质谱仪操作员、计算机取证信息恢复、照片/视频增强等。最终，对特定专业知识的需求减弱。需求开始平衡供应。替代技术人员的培训转移到企业内部的“在职培训”。
软件起源于专有企业，手工艺在其中占主导地位。（手工艺是指只有一人参与项目从始至终。）没有工程师。没有技术人员。“开源软件”和“极限编程”运动将这种丑陋暴露在阳光下。大学和高校试图找到软件工程的起点和文物，已经有好几代人了。寻找能够完成整个软件包的终极天才人物的搜索正在消失。然而，大一工程师仍然觉得从头开始一个程序比重用别人的代码更容易。
现代的“艺术与实践”问题是“大一工程师必须获得多少经验才能要求、利用和欣赏技术专长？”在一些国家，工程专业的学生要花一整年时间接受技术人员培训。在工程、科学、农业或技术人员家庭中长大的大一新生不需要这样做。本课程的目的是为学生提供选择。如果学生想用铁块铣出锤子或斯特林发动机，那就让他们做吧。许多大一新生不明白技术人员和工程工作之间的区别，因此走进课堂说：“我喜欢动手工作。”大一工程体验的“艺术与实践”目标应该是将他们过渡到工程或技术人员项目中。
在美国，“艺术与实践”这个词带有负面含义。在美国1950年之前，大多数工程师的目标都是成为专家。但是，谁来制定最佳实践步骤？科学家吗？哪个科学家会想要弄清楚如何在自然条件下计算雨水/暴雨径流，并在场地被建筑物覆盖时模拟相同的条件？谁来设计一个用于独特、特定应用的电动机？老式（1950年之前）的“艺术与实践”工程理念的问题在于，工程师学习了这些步骤，遵循了这些步骤，但没有以一种持续的、不断发展的方式改进这些步骤。现有的设计步骤应该被遵循。一半的人是为了成为管理者而学习这些步骤。另一半则转向技术专长。改进是一个罕见的事件。在二战期间，在美国，瓦内瓦尔·布什（美国国家科学基金会的创始人）报告说，军队更喜欢与科学家合作，而不是与工程师合作。工程和技术工作变得模糊不清。
较好的工程书籍通常会以类似的道歉开头：“设计不像某些教科书所说那样，是一个可以通过流程图概括的正式、顺序的过程。” 工程师能够适应商业设计模型很重要。本课程教授的模型是CDIO，它正在成为工程院校的标准。CDIO不是一个正式的、顺序的过程。CDIO是一个工程师特征列表。它列出了工程师所做的事情。它是一个“从列表中选择最适合项目/问题的选项”的列表。它是一个列出所有本科工程学生在毕业前应该具备的经验的列表。
了解工程师在公司内部互相传递信息的边界很重要。一些工程师喜欢研究大型项目管理设计。他们通常希望成为管理者，并在获得本科工程学位后获得工商管理硕士学位 (MBA)。获得此类工作的最容易途径是通过军事学院的工程学位或ROTC类型的项目。
工程师可以成为技术人员和管理者。他们可以比任何其他专业更容易地过渡到其他任何职业。他们甚至可以成为有效的医生、律师或历史学家。其他学科无法像工程那样轻松地过渡到工程。例外包括“应用数学”或“应用科学”专业。也许有一天所有人都会主修工程，然后进入研究生院成为医生、律师、历史学家、传教士、理疗师或宇航员。