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제 2 장 설계 프로세스

제 2 장 설계 프로세스. 설계 프로세스의 전개 설계 프로세스의 기술 및 규범 설계 프로세스의 전략 , 방법 및 수단 설계 프로세스 관리 사례연구와 예제. 2.1 설계 프로세스의 전개. “ 안전한 사다리 ” 프로젝트에 관한 질문 이 사다리의 용도는 무엇인가 ? 과연 “ 안전 ” 이라는 단어의 의미는 무엇인가 ? 비용을 얼마나 들여야 하는가 ? 이 사다리가 팔릴 수 있는 시장은 어디인가 ? 사다리에 몇 개의 계단이 있어야 하는가 ? 이 설계가 경제적으로 가능한가 ? 실제로 설계된 데로 안전한가 ?.

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제 2 장 설계 프로세스

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Presentation Transcript

  1. 제2장설계 프로세스 설계 프로세스의 전개 설계 프로세스의 기술 및 규범 설계 프로세스의 전략, 방법 및 수단 설계 프로세스 관리 사례연구와 예제

  2. 2.1 설계 프로세스의 전개 • “안전한 사다리” 프로젝트에 관한 질문 • 이 사다리의 용도는 무엇인가? • 과연 “안전”이라는 단어의 의미는 무엇인가? • 비용을 얼마나 들여야 하는가? • 이 사다리가 팔릴 수 있는 시장은 어디인가? • 사다리에 몇 개의 계단이 있어야 하는가? • 이 설계가 경제적으로 가능한가? • 실제로 설계된 데로 안전한가?

  3. “안전한 사다리” 프로젝트 • 설계 프로세스 분해 (Q&A) • 설계의 목적 명시 • 그 사다리의 용도는 무엇인가? • 비용을 얼마나 들여야 하는가? • 사용자의 요구사항 확립 • 그 사다리는 휴대용이어야 하는가? • 비용이 얼마나 드는가? • 설계 제약 확인 • 안전성을 어떻게 정의할 것인가? • 고객이 원하는 최적의 구입비는 얼마인가?

  4. “안전한 사다리” 프로젝트 • 기능 설정 • 사다리가 지지 표면에 기댈 수 있을까? • 물건을 갖고 올라가는 사람을 지탱해야만 하는가? • 설계명세 설정 • 안전한 사다리가 어느 정도의 무게를 지탱해야 하는가? • 계단 위에서 “허용할 수 있는 무게”는 얼마인가? • 사다리 위에서 어느 정도 높이까지 닿아야만 하는가?

  5. “안전한 사다리” 프로젝트 • 설계 대안 생성 • 발판 사다리 혹은 신축식 사다리 중 무엇인가? • 사다리의 재질은 나무, 알루미늄, 섬유유리 중 무엇인가? • 설계 모형화 및 분석 • 설계상 계단이 지탱할 수 있는 최대 스트레스는 얼마인가? • 계단 재질에 따라 휨 정도는 어떻게 달라지는가?

  6. “안전한 사다리” 프로젝트 • 설계 시험 및 평가 • 사람이 사다리 위에서 특정 높이에 닿을 수 있을까? • 직업안정위생관리국(OSHA)의 명세에 부합하는가? • 설계 정제 및 최적화 • 더 경제적인 설계는 없는가? • 좀더 효율적인 설계는 없는가(예, 원자재의 절약)? • 완성된 설계와 설계 프로세스 기록 • 설계를 제조하기 위해서 고객이 필요로 하는 정보는 무엇인가? • 이미 설계된 의사결정에 대한 정당성은 무엇인가?

  7. “안전한 사다리” 프로젝트 • 설계 프로젝트 구두 기술문 (고객의 요구를 명확하게 하기 위한 단계) • 기능(function) • 형태(form) • 의도(intent) • 법적 요구사항(legal requirement)

  8. “안전한 사다리” 프로젝트 • 사용자 요구사항 • 설계된 목적의 바람직한 기능성 및 속성 • 설계된 가공물 성능의 측정기준 • 설계명세 • 규범명세(prescriptive specification) • 절차명세(procedural specification) • 성능명세(performance specification)

  9. “안전한 사다리” 프로젝트 • 사다리 설계 프로젝트에서 중요한 두 가지 교훈 • 가장 중요한 것은 바로 고객의 목적을 명확히 이해하는 것이다. • 그 다음의 과업은 고객의 목적을 설계될 대상과 그 특성을 설명하고 규정할 수 있는 단어, 그림, 숫자, 규칙, 특성 등으로 변환하는 것이다.

  10. 2.2 설계 프로세스의 기술 및 규범 • 설계 프로세스 모형 • 기술적 모형: 설계 프로세스의 요소를 기술 • 규범적 모형: 수행되어야 할 것을 규정 • 기술적 설계 프로세스 모형 • Generation • Evaluation • Communication

  11. 2.2.1 기술적 설계 프로세스 • 다섯 단계의 기술적 설계 프로세스 모형 • 시작점: 고객 기술문 • 단계 1: 문제 정의 (problem definition) • 단계 2: 개념설계(conceptual design) • 단계 3: 예비설계(preliminary design) • 단계 4: 상세설계(detailed design) • 단계 5: 설계 의사소통 (communication) • 종점: 최종설계 혹은 제조명세

  12. 2.2.2 규범적 설계 프로세스 • 문제 정의 • 목적의 명료화 • 사용자 요구사항 설정 • 제약식 확인 • 기능 설정 고객 기술문 (요구사항) 5. 설계명세 설정 6. 대안 생성 개념설계 7. 설계모형화 및 분석 8. 설계 시험 및 평가 예비설계 9. 설계 정제 및 최적화 상세설계 최종설계 (제조명세) 설계 의사소통 10. 설계 기록

  13. 2.2.2 규범적 설계 프로세스 • 문제 정의 : 정보 수집, 목적 명시

  14. 2.2.2 규범적 설계 프로세스 • 개념설계 : 후보 대안 설계 개념 / 기획 생성

  15. 2.2.2 규범적 설계 프로세스 • 예비설계 : 설계개념 및 기획의 주요 속성 인지

  16. 2.2.2 규범적 설계 프로세스 • 상세설계 : 최종설계 정제 및 구체화

  17. 2.2.2 규범적 설계 프로세스 • 설계 의사소통 : 제조명세 및 정당성 기록

  18. 2.2.3 설계 프로세스의 피드백 • 피드백(feedback): 결과물에 대한 정보 • 내적인 피드백 순환: 과업의 시험과 평가에 대한 결과를 예비설계 단계로부터 • 외적인 순환: 최종제품에 대한 사용자 피드백 • 반복(iteration): 공통적인 방법이나 기법

  19. 2.2.3 설계 프로세스의 피드백 고객 기술문 (요구사항) 문제 정의 과업 1-4 설계 검증 개념설계 과업 5-6 예비설계 과업 7-8 상세설계 과업 9 최종설계 (제조명세) 설계 의사소통 과업 10 제품(설계된 목표) 설계 확인

  20. 2.3 설계 프로세스의 전략/방법/수단 2.3.1 설계 프로세스의 전략적 사고 • 최소 공약(least commitment) • 하나의 특별한 개념이나 형태 구성만을 실행하지 않음. • 분해(decomposition) • 아이디어 전체를 포함해서 크기가 큰 문제들을 크기가 작은 하위문제 혹은 소항목이나 하위 아이디어로 분류하거나, 세분하거나 분해하는 것

  21. 2.3.2 설계 프로세스의 공식적인 방법 • 목적나무(objectives tree) • 고객 프로젝트 기술문을 명확하게 이해 • 나무 형태의 구조로 확장되는 계층적 목록 • 설계의 목적을 하위목적에 의해 군집화, 정돈 • 쌍대비교도표(pairwise comparison chart) • 초기설계 프로세스에서 목적들의 순위 결정 • 목적들을 쌍대 기준으로 비교 • 경쟁력 있는 속성이나 요구사항 중에서 선택

  22. 2.3.2 설계 프로세스의 공식적인 방법 • 기능 분석(functional analysis): • 설계가 무엇을 해야 되는가를 확인 • 제안된 device의 기능성 분석 • 전반적인 기능을 하위기능으로 분해 • 필요한 원자재, 흐름 추적 • 성능명세 방법(performance-specification method) • 설계자의 목표인 설계명세를 상세화 • 설계 개념에 요구되고 바람직한 특성에 맞는 성능명세와 독립적 해결방안 속성의 목록을 나열

  23. 2.3.2 설계 프로세스의 공식적인 방법 • 형태도표(morphological chart): • 요구되는 기능을 발휘하게 만드는 방법이나 수단 확인 • 설계공간(design space)의 시각화를 위한 틀 제공 • 설계공간 : 잠재적인 설계 대안의 생성, 수집, 식별, 저장 및 탐구를 위해 사용할 수 있는 상상의 “평면”, “공간” • 품질기능전개(quality function deployment; QFD) • 고품질 제품을 성취하기 위한 성능명세 방법 작성 • 제품 제조에 널리 사용 • 고객과 사용자의 요구사항 및 공학적 속성을 행렬로 도표화, 하나씩 비교하면서 연관성과 가중치 평가 • 공학적 명세의 상호작용(+,-)을 나타내는 품질의 집 수립 • 성능간의 상충을 예측하고 필요 없는 부분 제거

  24. 2.3.3 설계 지식의 획득과 처리를 위한 방법 • 정보 획득을 위한 방법 1. 문헌 참조(literature review) • 개념설계 단계 : 잠재적 사용자, 고객 및 설계 문제 그 자체의 성격 이해 • 예비설계 단계 : 가능한 해법의 물리적인 특성에 관한 기술적 문헌에 대해 면밀히 조사 • 상세설계 단계 : 핸드북, 원자재 특성 개론, 설계 및 법률 코드 등 참조

  25. 2.3.3 설계 지식의 획득과 처리를 위한 방법 2. 사용자의 의견조사(user survey) 및 질문서(questionnaires) • 시장조사에서 사용 • 문제 공간에 대한 사용자 이해와 가능한 해법에 관한 사용자 반응 확인 • 초기 단계에서의 문제를 명확하게 하고 잘 이해할 수 있도록, 개방형 질문 요함

  26. 2.3.3 설계 지식의 획득과 처리를 위한 방법 3. 초점그룹(focus group) • 설계팀이 잠재적인 설계에 대한 사용자의 반응을 관찰하는 방법, 전문적, 고비용 4. 비공식적 면담(informal interview) • 접근방법의 계획을 위해 문제를 충분히 정의하고자 하는 설계 프로젝트 초기에 수행 • 상대적으로 수행하기에 단순한 반면, 피면담자의 시간과 다른 제약에 매우 민감

  27. 2.3.3 설계 지식의 획득과 처리를 위한 방법 5. 구조적 면담(structured interview) • 설문양식 요소와 비공식적 면담의 유연성을 조합해서 정보 도출 • 피면담자에게 미리 정의된 질문 사용 6. 브레인스토밍(brainstorming) • 모두 참여하는 아이디어 생성을 위한 활동

  28. 2.3.3 설계 지식의 획득과 처리를 위한 방법 6. 벤치마킹(benchmarking) • 기존의 유사한 제품들이 얼마나 잘 어떤 기능을 수행하거나 어떤 특징을 보여주는가 평가 7. 역공학(reverse engineering), 해부(dissection) • 경쟁력이 있고 유사한 기존의 제품들을 해부 • 주어진 제품이나 고안의 설계 원리 파악 • 동일하거나 유사한 하위기능을 수행하기에 더 좋은 방법 탐색

  29. 2.3.3.2 정보 분석 및 결과 시험을 위한 방법 • 측정기준(metrics) 정의 • 원형 개발(prototype development) • 개념검증시험(proof-of-concept testing) • 모의실험(simulation) • 컴퓨터 분석(computer analysis)

  30. 2.3.3.3 피드백을 얻기 위한 방법 • 정기적인 회의 • 공식적 설계 검토 • 공청회 • 베타시험(beta testing)

  31. 2.4 설계 프로세스 관리 프로젝트 정의 고객 가능성 연구, 오리엔테이션, 범위/예산/일정 프로젝트 구상(framework) 작업 분해, 프로젝트 팀 프로젝트 일정 과업 할당, 자원 및 과업 일정계획, 비용 일정계획 프로젝트 추적/평가/통제 작업/시간/비용 추적, 작업 계획 비교, 추세 분석, 계획 변경

  32. 2.4 설계 프로세스 관리 • 설계 프로젝트 관리 방향의 로드맵 • 프로젝트 정의: 설계 문제와 그와 연관된 프로젝트의 초기 이해 개발 • 프로젝트 구상: 설계 프로젝트를 수행하기 위한 계획 개발 및 응용 • 프로젝트 일정: 시간과 그 밖의 다른 자원 제약을 반영한 계획 결성 • 프로젝트 추적: 평가 및 통제; 시간, 작업 및 비용의 추적

  33. 2.4.1 설계팀 조직 • 그룹 구성(formation) 단계 • 형성(forming) 단계 • 훈련(storming) 단계 • 명명(norming) 단계 • 수행(performing) 단계 • 휴회(adjourning) 단계

  34. 2.4.1.1 그룹 구성 단계 • 형성(forming) 단계 • 설계 과업 소개 • 친밀감 조성 • 공통적 관심과 가치 결정 • 리더, 규칙 • 훈련(training) 단계 • 저항, 의견대립, 논쟁, 경쟁의식 등 해소

  35. 2.4.1.1 그룹 구성 단계 • 명명(norming) 단계 • 역할 명시, 리더십 발휘 • 그룹 행위, 기준(norm), 활동, 목적 등에 대한 합의 • 수행(performing) 단계 • 역할과 과업의 명확한 이해 • 프로젝트 목표를 지원하는 잘 정의된 기준 • 과업 수행을 위한 충분한 관심과 에너지 • 해결방안과 결과 도출

  36. 2.4.2 건설적 의견대립 • 아이디어나 가치에 기초함 • 의견대립을 해결하기 위한 전략 • 회피: 의견대립을 무시하고 사라지길 바람 • 유연: 의견대립을 피하기 위해 상대방의 승리를 허용함 • 강요: 해결을 상대방에게 강요함 • 타협: 상대방의 의견을 어느 정도 인정하려고 시도함 • 건설적 의견조합: 모든 이의 욕구를 결정하고 그것을 현실화하는 방법을 추구함

  37. 2.5 사례연구 • 극소후두 외과 안정장비 설계 • 문제 기술 : 손 떨림(tremor) 방지 • 목적 • 시야장벽 최소화 • 제조비용 최소화 • 제약 • 중독성, 부식성이 없는 원자재, 살균 가능 • 제조비용 5000 달러 이내 • 끝이 날카롭지 않아야 함 • 환자를 괴롭히거나 도려내지 않아야 함 • 외과 수술 중 부서지지 않아야 함

  38. 2.5 사례연구 • 목적 나무 후두 수술 중 안정된 도구 조작 방법 현실적 제조 안전성 사용 용이성 간단한 설계 최소 비용 장비의 최소 변경 신뢰성 환자의 최소 장애 단순 메커니즘 수술기법 최소변경 견고한 구조 내구성 수술절차 최소변경 장비 최소변경

  39. 2.5 사례연구 • 쌍대비교도표

  40. 2.5 사례연구 • 형태도표 (설계대안 생성 단계)

  41. 2.5 사례연구 (설계 대안) 기구 지지대 지레 철사 교차

  42. 2.5 사례연구 (의사결정 행렬)

  43. 2.5 사례연구 (의사결정 행렬)

  44. 연습문제 • 2.1 그림 2.1∼2.4에서 나타난 네 가지 설계 프로세스 모형 간의 유사성과 차이점을 각자의 말로 설명하라. • 2.3 그림 2.5의 관리 프로세스를 그림 2.4의 설계 프로세스에 매핑하라. • 2.5 만일 작은 공학설계회사인 HMCI에서 일한다고 가정하고, 네 사람이 포함된 설계 프로젝트의 지도자로 임명되었다고 하고, 이 팀의 누구와도 이전에 함께 작업한 적이 없다고 할 때, 팀을 빠른 시간 내 그룹 형성 단계로 만들고자 할 여러 전략을 서술하라. • 2.6 HMCI의 공학주임이라고 가정하고, 팀 리더와 고객 간의 일정계획에 대해 서로 의견 일치가 안 된다고 할 때, 이 문제를 건설적으로 해결하기 위해 팀 리더에게 어떻게 충고를 할 것인가?

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