Mühendislik Tasarımı

Mühendislik Tasarımı Nedir? Tasarım belirli bir ihtiyacı karşılamaya yönelik olarak sistematik bir plan dahilinde yürütülen teorik ve uygulamalı çalışmalar bütünü olarak tanımlanır. Bununla birlikte mühendislik tasarımı kavramı yalnızca çözüm üretmekten ibaret değildir. Örneğin bir problem tespit etmiş ve bunu kağıt üzerinde tasarıma dönüştürmüş olabilirsiniz. Hatta oldukça yenilikçi olan buluşunuz etkileyici bir sunum ile geniş kitleleri kendine hayran bırakır.

Ancak mühendislik yaklaşımıyla tasarımınız değerlendirilir ise; elde edilen ürünün işlevselliği, güvenilirliği, üretilebilirliği, rekabet gücü, kullanılabilirliği, toplam maliyeti ve pazarlanabilirliği de dikkate alınır. Üretilmesi mümkün olmayan ya da seri üretim maliyetlerini ticari olarak karşılayamayan tasarımlar fikir aşamasında kalır ve bu tasarımlar hayata geçirilemez. Ayrıca güvenilirlik testlerinden ve uluslar arası standartlardan bağımsız gerçekleştirilen tasarımlar endüstride karşılığını bulamaz.

Tasarım Süreci Nasıl İşler?

Tasarım süreci özü itibariyle yenilikçi ve ilerlemesi sırasında bir çok karar alınması gereken bir süreçtir. Kimi zaman tıkanma noktasına gelmemek için eldeki yetersiz veriler ile karar almak da gerekebilir. Geliştirme ve karar alma süreçlerinde görsel, yazınsal ve işitsel her türlü iletişim yoğun olarak gerçekleştirilir. Bir mühendislik tasarımının başlatılması ve sürdürülmesi; farklı disiplinlerin bu iletişim yöntemlerini etkin şekilde kullanması ve koordineli çalışmasıyla sağlanır. Temel olarak yürütülen çalışmalar; araştırma, tasarım-analiz, geliştirme, prototip üretimi ve kalite testleridir. Peki bir sorunun tespitinden nihai tasarıma ulaşana kadar nasıl bir yol izlenir? Bu yolu izlerken aldığımız kararları hangi faktörler etkiler?

• İhtiyacın Tanımlanması: Tasarımı başlatan faktör ortada bir kullanıcı ihtiyacının olmasıdır. İhtiyaç tanımlanırken genel ifadeler kullanılır. Problemin açıklaması ise ihtiyacın tanımlanmasıyla karıştırılmamalıdır. Problemin açıklaması; ihtiyacın daha detaylandırılmış halidir. Bu açıklamaya tasarımın hedefleri, tasarım kısıtları, tasarımın girdi ve çıktıları dahildir. Sorunun doğru ele alınması ve yeterli verilerle desteklenmesi çözüm arayışında avantaja dönüşür.
• Konsept Tasarım: Çözüm odaklı araştırmalar sonrasında; taslak fikirlerin ortaya atılmasıyla ilk tasarım oluşmaya başlar. Tek bir tasarımdansa farklı seçenekleri ortaya çıkarıp aralarından seçim yapmak tercih edilir.
• Gerçekçi Tahminler: Tasarımcı çalışmasını özgürce sürdürmesine rağmen, ihtiyaç kalemleri arasında teknik verilerin yanı sıra örneğin “rekabetçi maliyet” varsa mühendislik tasarımı devreye girer ve tasarımcı sınırlarını çizer. Sayısal değerleri ve teknik verileri eyleme geçirmek mühendis açısından daha kolaydır, fakat “rekabetçi maliyet” ya da “düşük bakım masrafları” gibi genel ifadeleri tasarımın içinde yönetmek tasarım ekibinin yeteneğine ve insiyatifine bırakılır. Ekibin yapacağı tahminler tasarımın gereklerini karşılamalı ve son ürün üzerindeki etkilerini gözeterek gerçekçi olmalı. Ancak daha önce bahsettiğimiz gibi tasarımcı az ve kesin olmayan bilgiler ile karar almak zorunda kalabilir.
• Matematiksel Modelleme: Üretilebilirliği de hesaba katarak çözümler değerlendirilir ve en uygun çözüm belirlenir. Fiziksel ürüne geçmeden önce analiz ve optimizasyon çalışmaları matematiksel modelleme ile gerçekleştirilir.
• Prototip Tasarım: Son aşamada matematiksel modelleme üzerinden tasarım gerekleri değerlendirilir. Değerlendirme, sürecin işleyişi açısından çok önemlidir ve genellikle prototip üretimini içerir. Prototip ile tasarımın laboratuvar ve saha testleri de uygulanır.

Sonuçta elde edilen prototip üzerinde sorgulamalar yapılır;

• Problemin çözümünü ne ölçüde sağladı?
• Test sonuçları tasarımın güvenilir olduğunu gösteriyor mu?
• Benzer çözümlere göre rekabet edecek düzeyde mi?
• Üretim maliyetleri yeterince düşük mü?
• Seri üretime geçtiğinde satışı veya kullanımı kar getirebilir mi?
• Kullanıcı geri beslemesi ile farkedilebilecek arızalar geri çağırmalara neden olur mu?

Görüldüğü gibi mühendislik tasarımını sadece parlak bir fikirden ibaret görmek hata olacaktır. Bir tasarımın şekillenirken karşılaştığı maddi ve fiziki sınırlamalar, belirlenemeyen sorunlar, rekabet koşulları ve ticari kaygılar sonuca etki etmektedir. Bunlara ek olarak kullanıcıların kalite fiyat algısı dahi bir tasarıma harcanan emek ve yatırımı belirlemede önemli rol oynar. Yatırımcıları ve kullanıcıları bir tasarımın ilgili konuda en iyi çözüm olduğuna inandırmak da bütün bu süreci etkili bir sunum ile anlatabilmekten geçer.

Kaynak: Shigley’s Mechanical Engineering Design, Richard G. Budynas, Keith J. Nisbett