早期设计决策是帮助指导关键参数的选择

早期设计决策具有重大影响，尤其是那些涉及布局、材料选择、制造或购买、初始子系统定义和生产方法的决策。这些选择构成了项目其余部分的框架，因此对成本、成功和潜在问题有直接影响。支持更好的早期设计决策的软件工具提供了巨大的投资回报潜力。

大件物品可以产生巨大的影响，例如新的汽车模型、飞机、船舶和石油化工厂。几十年来，这些项目都有早期设计工作的特定阶段，例如初步设计、概念开发、前端工程和初始设计。通常，所涉及的团队都有专门的软件来帮助指导关键参数的选择。

除了大型项目，指导早期设计的软件已经不那么引人注目了。许多团队使用详细设计工具以及电子表格。组件和材料供应商通常会在此阶段投资参与；如果他们能够在早期设计阶段选择他们的产品，他们几乎肯定会获得比以后赢得销售战所需的更高的利润。因此，这些公司想方设法让工程师在项目早期轻松选择他们的产品。

【图1 | 从概念到批量生产。］

现在，系统工程和新的模拟和分析能力的发展正在推动更多的能力进入早期开发人员手中。广泛的原则在整个范围内都是相同的，从建筑物、船舶和加工厂等高成本一次性产品，一直到一次性剃须刀甚至牙签（木材或塑料）等低成本、大批量产品？ 单独包装或多件包装？50 或 60 毫米？）。从项目背景来看，早期决策往往是重大决策。这些决定为未来的工作建立了框架，而且改变成本很高。然而，在大多数情况下，总项目开发资源中分配给这些决策的比例相对较低。

这就是为什么从平流层来看，产品开发仍然倾向于看起来像一个单向过程，其中使用多个设计研究来指导备选方案之间的选择，其中一个被选择用于开发，如图所示。

这不是一条单行道

从平流层进入，当然这个过程远非单向。敏捷方法使整个生命周期的开发工程师能够在每个 sprint 中尝试相关的想法。此外，系统工程正在帮助多技术产品开发团队将任务划分为机械、电气、流体和软件。这种分区可以在多个子系统上同时工作。

早期工作有什么不同？存在不确定性，设置新设计所需的上下文和环境可能会很耗时，而且感觉像是开销。当前所有设计理念的可用定义非常有限，因此很难评估这些理念。有些想法可能会变成需求，早期的设计师必须找出所有的含义。

基于有限输入执行分析和模拟的能力过去仅限于大型项目和有人构建有用电子表格的特殊情况。现在，有与每个产品开发团队相关的工具。一些有助于将粗略的笔刷转换为更多细节。有些可以对粗略定义进行更多评估。

工具，什么工具？

工具的种类很多；有些适用于广泛的产品类型，而有些则更侧重于行业或技术。为了了解可用的工具，我列出了八种工具类型，每种工具类型都有一个示例。这些范围从工程计算到草图功能再到拓扑优化。

工程计算 （ PTC Mathcad ）

施工项目定义 （ Autodesk Infraworks 360 ）

素描（西门子通讯录）

材料（Granta MI）

系统工程（西门子 LMS Imagine.Lab 嵌入式软件设计师）

系统配置（Vention 工业设计）

拓扑优化（达索系统）

生成式设计。（欧特克）

这是一种趋势吗？

市场上的几种趋势正在融合，以帮助更好地服务于早期设计。很难说市场对早期设计工具的需求是推动这些趋势的因素，其中包括：

民主化。软件供应商总是在寻找新用户。早期设计师包括具有一系列职责的高级人员，因此他们永远不会成为任何系统的全职用户。简单、可发现、直观的 UI 使这些人可以使用工具。

新的模拟/分析。模拟和分析最初是在下游发生的事实一直是一个障碍。更简单的建模和集成分析的结合使早期设计人员可以在项目的早期运行模拟，尝试和测试想法，使用敏捷方法来细化需求，然后尝试新的想法。

系统工程的发展。五十年前，SE 出现在大多数航空航天项目、许多军事项目和一些汽车项目中。它以文件繁重、官僚作风而闻名。即使在 20 年前，工具主要是需求管理，除了软件开发，结构化分析和建模已经很好地建立，工具可以与代码生成和测试相关联。现在，系统工程工具与大多数行业的多技术产品相关，并且可以成为管理复杂性的关键。

下一步是什么？

在早期设计中大量使用工具将使设计工程师难以招募到没有这些工具的环境中。这些难以招聘的工程师将习惯于早期决策几乎总是好的决策的项目。对他们来说，在项目后期发现大问题并不罕见的环境会让人感觉像是职业生涯的倒退。

组件和材料供应商的作用似乎也将增加。每个潜在的供应商都希望在场并影响早期设计期间所做的选择。在线目录和销售配置器是起点，但现在供应商提供的设计工具通常成本低廉甚至免费，提供的功能更多。当然，设计人员必须接受最佳功能只有在应用于基于该供应商产品的设计部分时才能发挥作用。

审核编辑：郭婷