早期設(shè)計(jì)決策具有重大影響，尤其是那些涉及布局、材料選擇、制造或購買、初始子系統(tǒng)定義和生產(chǎn)方法的決策。這些選擇構(gòu)成了項(xiàng)目其余部分的框架，因此對(duì)成本、成功和潛在問題有直接影響。支持更好的早期設(shè)計(jì)決策的軟件工具提供了巨大的投資回報(bào)潛力。

大件物品可以產(chǎn)生巨大的影響，例如新的汽車模型、飛機(jī)、船舶和石油化工廠。幾十年來，這些項(xiàng)目都有早期設(shè)計(jì)工作的特定階段，例如初步設(shè)計(jì)、概念開發(fā)、前端工程和初始設(shè)計(jì)。通常，所涉及的團(tuán)隊(duì)都有專門的軟件來幫助指導(dǎo)關(guān)鍵參數(shù)的選擇。

除了大型項(xiàng)目，指導(dǎo)早期設(shè)計(jì)的軟件已經(jīng)不那么引人注目了。許多團(tuán)隊(duì)使用詳細(xì)設(shè)計(jì)工具以及電子表格。組件和材料供應(yīng)商通常會(huì)在此階段投資參與；如果他們能夠在早期設(shè)計(jì)階段選擇他們的產(chǎn)品，他們幾乎肯定會(huì)獲得比以后贏得銷售戰(zhàn)所需的更高的利潤(rùn)。因此，這些公司想方設(shè)法讓工程師在項(xiàng)目早期輕松選擇他們的產(chǎn)品。

【圖1 | 從概念到批量生產(chǎn)。］

現(xiàn)在，系統(tǒng)工程和新的模擬和分析能力的發(fā)展正在推動(dòng)更多的能力進(jìn)入早期開發(fā)人員手中。廣泛的原則在整個(gè)范圍內(nèi)都是相同的，從建筑物、船舶和加工廠等高成本一次性產(chǎn)品，一直到一次性剃須刀甚至牙簽（木材或塑料）等低成本、大批量產(chǎn)品？ 單獨(dú)包裝或多件包裝？50 或 60 毫米？）。從項(xiàng)目背景來看，早期決策往往是重大決策。這些決定為未來的工作建立了框架，而且改變成本很高。然而，在大多數(shù)情況下，總項(xiàng)目開發(fā)資源中分配給這些決策的比例相對(duì)較低。

這就是為什么從平流層來看，產(chǎn)品開發(fā)仍然傾向于看起來像一個(gè)單向過程，其中使用多個(gè)設(shè)計(jì)研究來指導(dǎo)備選方案之間的選擇，其中一個(gè)被選擇用于開發(fā)，如圖所示。

這不是一條單行道

從平流層進(jìn)入，當(dāng)然這個(gè)過程遠(yuǎn)非單向。敏捷方法使整個(gè)生命周期的開發(fā)工程師能夠在每個(gè) sprint 中嘗試相關(guān)的想法。此外，系統(tǒng)工程正在幫助多技術(shù)產(chǎn)品開發(fā)團(tuán)隊(duì)將任務(wù)劃分為機(jī)械、電氣、流體和軟件。這種分區(qū)可以在多個(gè)子系統(tǒng)上同時(shí)工作。

早期工作有什么不同？存在不確定性，設(shè)置新設(shè)計(jì)所需的上下文和環(huán)境可能會(huì)很耗時(shí)，而且感覺像是開銷。當(dāng)前所有設(shè)計(jì)理念的可用定義非常有限，因此很難評(píng)估這些理念。有些想法可能會(huì)變成需求，早期的設(shè)計(jì)師必須找出所有的含義。

基于有限輸入執(zhí)行分析和模擬的能力過去僅限于大型項(xiàng)目和有人構(gòu)建有用電子表格的特殊情況。現(xiàn)在，有與每個(gè)產(chǎn)品開發(fā)團(tuán)隊(duì)相關(guān)的工具。一些有助于將粗略的筆刷轉(zhuǎn)換為更多細(xì)節(jié)。有些可以對(duì)粗略定義進(jìn)行更多評(píng)估。

工具，什么工具？

工具的種類很多；有些適用于廣泛的產(chǎn)品類型，而有些則更側(cè)重于行業(yè)或技術(shù)。為了了解可用的工具，我列出了八種工具類型，每種工具類型都有一個(gè)示例。這些范圍從工程計(jì)算到草圖功能再到拓?fù)鋬?yōu)化。

工程計(jì)算 （ PTC Mathcad ）

施工項(xiàng)目定義 （ Autodesk Infraworks 360 ）

素描（西門子通訊錄）

材料（Granta MI）

系統(tǒng)工程（西門子 LMS Imagine.Lab 嵌入式軟件設(shè)計(jì)師）

系統(tǒng)配置（Vention 工業(yè)設(shè)計(jì)）

拓?fù)鋬?yōu)化（達(dá)索系統(tǒng)）

生成式設(shè)計(jì)。（歐特克）

這是一種趨勢(shì)嗎？

市場(chǎng)上的幾種趨勢(shì)正在融合，以幫助更好地服務(wù)于早期設(shè)計(jì)。很難說市場(chǎng)對(duì)早期設(shè)計(jì)工具的需求是推動(dòng)這些趨勢(shì)的因素，其中包括：

民主化。軟件供應(yīng)商總是在尋找新用戶。早期設(shè)計(jì)師包括具有一系列職責(zé)的高級(jí)人員，因此他們永遠(yuǎn)不會(huì)成為任何系統(tǒng)的全職用戶。簡(jiǎn)單、可發(fā)現(xiàn)、直觀的 UI 使這些人可以使用工具。

新的模擬/分析。模擬和分析最初是在下游發(fā)生的事實(shí)一直是一個(gè)障礙。更簡(jiǎn)單的建模和集成分析的結(jié)合使早期設(shè)計(jì)人員可以在項(xiàng)目的早期運(yùn)行模擬，嘗試和測(cè)試想法，使用敏捷方法來細(xì)化需求，然后嘗試新的想法。

系統(tǒng)工程的發(fā)展。五十年前，SE 出現(xiàn)在大多數(shù)航空航天項(xiàng)目、許多軍事項(xiàng)目和一些汽車項(xiàng)目中。它以文件繁重、官僚作風(fēng)而聞名。即使在 20 年前，工具主要是需求管理，除了軟件開發(fā)，結(jié)構(gòu)化分析和建模已經(jīng)很好地建立，工具可以與代碼生成和測(cè)試相關(guān)聯(lián)?，F(xiàn)在，系統(tǒng)工程工具與大多數(shù)行業(yè)的多技術(shù)產(chǎn)品相關(guān)，并且可以成為管理復(fù)雜性的關(guān)鍵。

下一步是什么？

在早期設(shè)計(jì)中大量使用工具將使設(shè)計(jì)工程師難以招募到?jīng)]有這些工具的環(huán)境中。這些難以招聘的工程師將習(xí)慣于早期決策幾乎總是好的決策的項(xiàng)目。對(duì)他們來說，在項(xiàng)目后期發(fā)現(xiàn)大問題并不罕見的環(huán)境會(huì)讓人感覺像是職業(yè)生涯的倒退。

組件和材料供應(yīng)商的作用似乎也將增加。每個(gè)潛在的供應(yīng)商都希望在場(chǎng)并影響早期設(shè)計(jì)期間所做的選擇。在線目錄和銷售配置器是起點(diǎn)，但現(xiàn)在供應(yīng)商提供的設(shè)計(jì)工具通常成本低廉甚至免費(fèi)，提供的功能更多。當(dāng)然，設(shè)計(jì)人員必須接受最佳功能只有在應(yīng)用于基于該供應(yīng)商產(chǎn)品的設(shè)計(jì)部分時(shí)才能發(fā)揮作用。

審核編輯：郭婷