本書(shū)介紹了產(chǎn)品與項(xiàng)目設(shè)計(jì)的基本概念與原則及其在工程中的應(yīng)用。本書(shū)面向所有工程專(zhuān)業(yè)背景的讀者,解釋產(chǎn)品和項(xiàng)目設(shè)計(jì)的過(guò)程而不是技術(shù)細(xì)節(jié)。主要內(nèi)容包括工程概述、什么是設(shè)計(jì)、項(xiàng)目管理和團(tuán)隊(duì)合作技巧、工程管理工具、人機(jī)交互界面、工程師與真實(shí)世界、溝通、寫(xiě)作與展示,這些對(duì)工程師的實(shí)際工作非常有幫助。
本書(shū)以工程思維和工程設(shè)計(jì)為生線,從各工程學(xué)科及主要專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域的介紹開(kāi)始,逐 步深入地介紹衛(wèi)程師的技能、工程和設(shè)計(jì)的概念、常用的工程工具、項(xiàng)目管理、用戶體驗(yàn)、工程師的人際交往等內(nèi)容,幫助讀者盡快融入工程師的角色。 作為全美靜電協(xié)會(huì)前生席,本書(shū)作者有扎實(shí)的工程項(xiàng)自基礎(chǔ)和富的經(jīng)驗(yàn),整個(gè)工程思維的脈絡(luò)在他的筆下被剖析得細(xì)致入微,書(shū)中各種類(lèi)型的工程案例及分析,使全書(shū)內(nèi)容飽滿、引人入勝,并引發(fā)讀者的思考。 突出強(qiáng)調(diào)工程中的關(guān)鍵理念、常用工作方法和良好的工作習(xí)慣,并通過(guò)一系列的 實(shí)例和練習(xí)來(lái)提升讀者的工程素養(yǎng),將工程思維的培養(yǎng)融入工作的方方面面。
前 言本書(shū)是一本介紹工程的入門(mén)教材,但也可用于高級(jí)課程,例如高級(jí)工程設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)等。雖然在本書(shū)的編寫(xiě)中注重工程設(shè)計(jì)的連續(xù)性,但每章都是作為獨(dú)立模塊來(lái)編寫(xiě)的。沒(méi)有一個(gè)章節(jié)依賴或需要閱讀任何其他章節(jié)。相反,如果教師愿意的話,本書(shū)也易于整體使用。本書(shū)從基礎(chǔ)層面講授工程設(shè)計(jì)原理并討論設(shè)計(jì)工具,同時(shí)借鑒了許多工程學(xué)科的示例。本書(shū)中的內(nèi)容并不能完全代表所有學(xué)科,但是討論的內(nèi)容和例子是完全通用的,任何工程學(xué)科的學(xué)生都會(huì)發(fā)現(xiàn)本書(shū)具有啟發(fā)性和實(shí)用性。某些主題中提供了與特定工程技術(shù)有關(guān)的技術(shù)細(xì)節(jié),以幫助學(xué)生掌握示例和案例研究中的關(guān)鍵問(wèn)題。盡管在幾個(gè)地方使用了數(shù)學(xué)運(yùn)算,但是學(xué)習(xí)本書(shū)只要求學(xué)生具備基本的代數(shù)知識(shí)。關(guān)于文檔的重要性和計(jì)算機(jī)的使用也是本書(shū)頻繁討論的主題。讀者不需要具備任何一種編程語(yǔ)言的知識(shí)。在示例中,沒(méi)有特定使用某一種編程語(yǔ)言的特殊之處,也不強(qiáng)調(diào)對(duì)某種編程語(yǔ)言的使用。書(shū)中首先使用流程圖方法來(lái)解釋編程邏輯,接著給出MATLAB、C或C++中的示例代碼。本書(shū)附帶了“教師資源手冊(cè)”,指導(dǎo)教師布置各種章節(jié)末尾的練習(xí)。設(shè)計(jì)是一個(gè)開(kāi)放式過(guò)程,一個(gè)問(wèn)題可以有多種解決方案。因此,為一本設(shè)計(jì)類(lèi)的教材編寫(xiě)參考答案是一個(gè)難題。對(duì)于分析或封閉式的問(wèn)題,手冊(cè)中提供了具體的答案和詳細(xì)的解決方案。對(duì)于沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)答案的開(kāi)放式設(shè)計(jì)問(wèn)題,手冊(cè)中為教師提供指導(dǎo)原則,而不是具體答案。這些準(zhǔn)則用于幫助教師引導(dǎo)學(xué)生完成某個(gè)問(wèn)題的設(shè)計(jì)過(guò)程中的各個(gè)階段工作。 關(guān)于教輔資源,僅提供給采用本書(shū)作為教材的教師用作課堂教學(xué)、布置作業(yè)、發(fā)布考試等。如有需要的教師,請(qǐng)直接聯(lián)系Pearson北京辦公室查詢并填表申請(qǐng)。聯(lián)系郵箱:Copub.Hed@pearson.com!庉嬜”景姹镜男略鰞(nèi)容:●更新了正文、示例、練習(xí)和問(wèn)題中的技術(shù),以反映現(xiàn)代設(shè)計(jì)實(shí)踐!裾闲鲁霈F(xiàn)的創(chuàng)新性事物,如智能手機(jī)、社交媒體、因特網(wǎng)搜索和無(wú)線設(shè)備。●更多地強(qiáng)調(diào)了可再生能源、環(huán)境問(wèn)題、倫理和社會(huì)影響!裼懻摿耸袌(chǎng)全球化對(duì)工程設(shè)計(jì)的影響!裥碌脑O(shè)計(jì)案例研究!裨黾恿艘恍┯绊懼卮蟮氖〉墓こ淌纠!裨黾恿巳藱C(jī)界面的案例研究。以下是本書(shū)中每章內(nèi)容的簡(jiǎn)要總結(jié)。第1章簡(jiǎn)要介紹了工程各學(xué)科以及該學(xué)科的主要專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域。學(xué)科清單是全面的,但不是詳盡的。關(guān)于工程師在公司中作用的討論側(cè)重于工程師對(duì)項(xiàng)目管理的中心性,以及工程師可以輕易地與來(lái)自不同專(zhuān)業(yè)背景的人溝通。在本章結(jié)尾,解釋了工程師的三個(gè)最重要的技能:知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)和直覺(jué)。第2章從“設(shè)計(jì)”一詞的多個(gè)定義開(kāi)始,介紹了一種設(shè)計(jì)周期版本,同時(shí)強(qiáng)調(diào)其他版本可能適用于不同的設(shè)計(jì)任務(wù)或不同的專(zhuān)業(yè)設(shè)置。本章討論了分析、設(shè)計(jì)與復(fù)制之間的差異,比較了優(yōu)秀的設(shè)計(jì)與糟糕的設(shè)計(jì)。使用頭腦風(fēng)暴的例子說(shuō)明了產(chǎn)生創(chuàng)造性想法的技巧。本章總結(jié)了一些具體的設(shè)計(jì)實(shí)例,說(shuō)明了形成產(chǎn)品可采取的多種方法。本章使用的“產(chǎn)品”一詞是指設(shè)計(jì)過(guò)程的目標(biāo),而不一定是用來(lái)銷(xiāo)售的實(shí)物。第3章重點(diǎn)介紹項(xiàng)目管理。本章的中心主題包括團(tuán)隊(duì)合作、組織、時(shí)間管理以及文檔撰寫(xiě)等所有重要任務(wù)。本章結(jié)尾是與知識(shí)產(chǎn)權(quán)有關(guān)的法律問(wèn)題的簡(jiǎn)要討論。第4章介紹了許多工程工具。雖然有些工具對(duì)于個(gè)別學(xué)生來(lái)說(shuō)可能比其他工具更重要,但這些部分的通用性足以使本章對(duì)大多數(shù)專(zhuān)業(yè)都有用。單位的概念、尺寸、公差、圖形、原型、逆向工程、故障排除和計(jì)算機(jī)分析以及電子表格和實(shí)體建模都是本章涵蓋的主題。第5章介紹人機(jī)界面。本章討論了人與機(jī)器的相互作用,涉及人體工程學(xué)以及認(rèn)知的概念。本章的后半部分是關(guān)于人機(jī)界面利弊的案例研究。第6章概述了經(jīng)典工程災(zāi)難以及廣受關(guān)注的工程事故。本章重點(diǎn)介紹工程師如何從錯(cuò)誤中學(xué)習(xí),而不是簡(jiǎn)單地記錄工程事故。第7章介紹了人際交往的主題。本章詳細(xì)討論了演講、寫(xiě)作和口頭表達(dá)的技巧,并在每個(gè)類(lèi)別中提供了幾個(gè)很好的例子。我喜歡為工程師編寫(xiě)最新的設(shè)計(jì)原則,希望你和你的學(xué)生也喜歡這本書(shū)。致謝本書(shū)的許多插圖都是由阿比蓋爾·艾達(dá)·?怂梗ˋbigail Ida Erkes)制作的。她還做了大量的研究,找到并記錄了許多用作插圖的照片。非常感謝她在書(shū)稿的準(zhǔn)備階段所做出的努力。我還要感謝許多學(xué)生參與討論,這讓我在設(shè)計(jì)實(shí)例的選擇上深受啟發(fā)。MNHBoston, MA
馬克·N. 霍倫斯坦(Mark N.Horenstein)美國(guó)波士頓大學(xué)電氣與計(jì)算機(jī)工程系榮休教授,IEEE會(huì)士,美國(guó)靜電協(xié)會(huì)前主席。曾擔(dān)任《靜電學(xué)雜志》名譽(yù)主編。他擁有麻省理工學(xué)院和加州大學(xué)伯克利分校電氣工程博士和碩士學(xué)位,并常年為大學(xué)新生教授工程設(shè)計(jì)課程。他設(shè)計(jì)并開(kāi)發(fā)了一套高級(jí)工程設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)課程,使學(xué)生可以體驗(yàn)實(shí)際的工程項(xiàng)目過(guò)程,將所學(xué)工程知識(shí)學(xué)以致用。
目 錄譯者序前言第1章 工程是什么1 1.1 工程有許多領(lǐng)域2 1.1.1 航空工程3 1.1.2 農(nóng)業(yè)工程4 1.1.3 生物醫(yī)學(xué)工程4 1.1.4 化學(xué)工程5 1.1.5 土木工程5 1.1.6 計(jì)算機(jī)工程6 1.1.7 電氣工程7 1.1.8 環(huán)境工程8 1.1.9 工業(yè)工程8 1.1.10 材料工程9 1.1.11 機(jī)械工程10 1.1.12 機(jī)電工程10 1.1.13 造船工程11 1.1.14 核工程11 1.1.15 石油工程12 1.1.16 系統(tǒng)工程12 1.2 一些工程專(zhuān)業(yè)組織13 1.3 成為一個(gè)注冊(cè)專(zhuān)業(yè)工程師14 1.4 工程師:項(xiàng)目管理的核心15 1.5 工程:一組技能18 1.5.1 知識(shí)18 1.5.2 經(jīng)驗(yàn)19 1.5.3 直覺(jué)19 關(guān)鍵術(shù)語(yǔ)21第2章 設(shè)計(jì)是什么22 2.1 “設(shè)計(jì)”一詞的使用22 2.2 分析、設(shè)計(jì)和復(fù)制之間的不同23 2.2.1 分析25 2.2.2 設(shè)計(jì)26 2.2.3 復(fù)制27 2.3 優(yōu)秀的設(shè)計(jì)與糟糕的設(shè)計(jì)31 2.4 設(shè)計(jì)周期35 2.4.1 定義總體目標(biāo)35 2.4.2 收集信息36 2.4.3 確認(rèn)和評(píng)估可能的設(shè)計(jì)策略36 2.4.4 設(shè)計(jì)初試37 2.4.5 模型與分析38 2.4.6 構(gòu)建原型、記錄文檔和測(cè)試38 2.4.7 修改和再次修改40 2.4.8 徹底測(cè)試產(chǎn)品41 2.5 生成想法44 2.5.1 頭腦風(fēng)暴的基本規(guī)則44 2.5.2 正式的頭腦風(fēng)暴45 2.5.3 非正式的頭腦風(fēng)暴會(huì)議50 2.6 設(shè)計(jì)實(shí)例56 2.6.1 機(jī)器人設(shè)計(jì)大賽56 2.6.2 面罩生產(chǎn)設(shè)備64 2.6.3 自動(dòng)移液器67 2.6.4 帆船自動(dòng)駕駛儀72 2.6.5 海洋能量采集機(jī)75 總結(jié)79 關(guān)鍵術(shù)語(yǔ)79 問(wèn)題80第3章 項(xiàng)目管理與團(tuán)隊(duì)合作技能88 3.1 在團(tuán)隊(duì)中工作88 3.1.1 建立一個(gè)有效的團(tuán)隊(duì)89 3.1.2 組織結(jié)構(gòu)圖92 3.1.3 職位描述93 3.1.4 團(tuán)隊(duì)聯(lián)系人列表93 3.1.5 團(tuán)隊(duì)會(huì)議93 3.1.6 與組織中其他團(tuán)隊(duì)合作94 3.2 管理任務(wù):保持項(xiàng)目正常進(jìn)行97 3.2.1 清單97 3.2.2 時(shí)間表98 3.2.3 甘特圖98 3.2.4 PERT圖99 3.3 文檔:項(xiàng)目成功的關(guān)鍵103 3.3.1 紙質(zhì)文檔與電子文檔104 3.3.2 工程師的日志(筆記本)104 3.3.3 日志格式105 3.3.4 使用你的工程日志105 3.3.5 技術(shù)報(bào)告107 3.3.6 軟件文檔與工程日志的作用108 3.3.7 日志的重要性:案例研究1109 3.3.8 日志的重要性:案例研究2111 3.4 法律問(wèn)題:知識(shí)產(chǎn)權(quán)、專(zhuān)利和商業(yè)機(jī)密112 3.4.1 專(zhuān)利112 3.4.2 專(zhuān)利術(shù)語(yǔ)113 關(guān)鍵術(shù)語(yǔ)113 問(wèn)題113第4章 工程工具118 4.1 估計(jì)118 4.2 數(shù)字處理125 4.2.1 國(guó)際單位制125 4.2.2 單位一致126 4.2.3 有效數(shù)字127 4.2.4 尺寸和公差127 4.3 圖的類(lèi)型130 4.3.1 半對(duì)數(shù)圖130 4.3.2 雙對(duì)數(shù)圖132 4.3.3 極坐標(biāo)圖133 4.3.4 三維圖形134 4.4 原型設(shè)計(jì)137 4.5 逆向工程143 4.6 計(jì)算機(jī)分析144 4.7 規(guī)格說(shuō)明表155 4.8 因特網(wǎng)156 4.9 電子表格在工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用159 4.10 實(shí)體模型與計(jì)算機(jī)輔助制圖167 4.10.1 為什么要畫(huà)工程圖167 4.10.2 圖紙的類(lèi)型168 4.11 系統(tǒng)仿真173 4.12 電子電路仿真175 4.13 圖形化編程177 4.14 微處理器:另一種形式的計(jì)算機(jī)178 關(guān)鍵術(shù)語(yǔ)180 問(wèn)題180第5章 人機(jī)界面190 5.1 人類(lèi)如何與機(jī)器交互190 5.2 人體工程學(xué)191 5.3 認(rèn)知194 5.4 人機(jī)界面:案例研究195 關(guān)鍵術(shù)語(yǔ)206 問(wèn)題206第6章 工程師與現(xiàn)實(shí)世界210 6.1 社會(huì)對(duì)工程師的看法210 6.2 工程師如何吸取教訓(xùn)213 6.3 失敗在工程設(shè)計(jì)中的影響:案例研究215 6.3.1 案例1:塔科馬海峽大橋215 6.3.2 案例2:哈特福德市民中心216 6.3.3 案例3:挑戰(zhàn)者號(hào)航天飛機(jī)217 6.3.4 案例4:堪薩斯市凱悅酒店218 6.3.5 案例5:三里島220 6.3.6 案例6:美國(guó)巡洋艦溫森斯號(hào)221 6.3.7 案例7:哈勃望遠(yuǎn)鏡222 6.3.8 案例8:哈維蘭彗星型客機(jī)223 6.3.9 案例9:坍塌的天花板224 6.3.10 案例10:花旗集團(tuán)中心226 6.3.11 案例11:福特Pinto227 6.4 在設(shè)計(jì)中做好失敗的準(zhǔn)備228 關(guān)鍵術(shù)語(yǔ)229 推薦閱讀229 問(wèn)題229第7章 學(xué)會(huì)表達(dá)、書(shū)寫(xiě)及演講232 7.1 良好溝通技巧的重要性233 7.2 準(zhǔn)備會(huì)談、演講和會(huì)議233 7.3 準(zhǔn)備正式演講234 7.4 撰寫(xiě)電子郵件、信件及備忘錄240 7.4.1 撰寫(xiě)電子郵件240 7.4.2 正式電子郵件的頭240 7.4.3 郵件內(nèi)容的第一句241 7.4.4 正文242 7.4.5 書(shū)寫(xiě)正式的備忘錄和信件244 7.5 撰寫(xiě)技術(shù)報(bào)告、提案和期刊文章248 7.5.1 技術(shù)報(bào)告248 7.5.2 期刊論文249 7.5.3 提案249 7.6 撰寫(xiě)說(shuō)明手冊(cè)249 7.6.1 簡(jiǎn)介249 7.6.2 安裝249 7.6.3 操作250 7.6.4 安全性250 7.6.5 故障排除250 7.6.6 附錄251 7.6.7 內(nèi)容的重復(fù)251 7.7 技術(shù)文檔撰寫(xiě)策略255 7.7.1 對(duì)撰寫(xiě)的文檔做好規(guī)劃255 7.7.2 選擇合適的地點(diǎn)撰寫(xiě)文檔255 7.7.3 確定讀者255 7.7.4 做筆記255 7.7.5 創(chuàng)建主題標(biāo)題256 7.7.6 短暫休息256 7.7.7 寫(xiě)第一稿256 7.7.8 閱讀草稿256 7.7.9 修改草稿256 7.7.10 修改、修改、再修改257 7.7.11 審查最后的草稿257 7.7.12 常見(jiàn)的撰寫(xiě)錯(cuò)誤257 關(guān)鍵術(shù)語(yǔ)258 問(wèn)題258 索引262