早期設計決策具有重大影響，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)成了項目其余部分的框架，因此對成本、成功和潛在問題有直接影響。支持更好的早期設計決策的軟件工具提供了巨大的投資回報潛力。

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

除了大型項目，指導早期設計的軟件已經(jīng)不那么引人注目了。許多團隊使用詳細設計工具以及電子表格。組件和材料供應商通常會在此階段投資參與；如果他們能夠在早期設計階段選擇他們的產(chǎn)品，他們幾乎肯定會獲得比以后贏得銷售戰(zhàn)所需的更高的利潤。因此，這些公司想方設法讓工程師在項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)展正在推動更多的能力進入早期開發(fā)人員手中。廣泛的原則在整個范圍內(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？ 單獨包裝或多件包裝？50 或 60 毫米？）。從項目背景來看，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，總項目開發(fā)資源中分配給這些決策的比例相對較低。

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單向過程，其中使用多個設計研究來指導備選方案之間的選擇，其中一個被選擇用于開發(fā)，如圖所示。

這不是一條單行道

從平流層進入，當然這個過程遠非單向。敏捷方法使整個生命周期的開發(fā)工程師能夠在每個 sprint 中嘗試相關的想法。此外，系統(tǒng)工程正在幫助多技術(shù)產(chǎn)品開發(fā)團隊將任務劃分為機械、電氣、流體和軟件。這種分區(qū)可以在多個子系統(tǒng)上同時工作。

早期工作有什么不同？存在不確定性，設置新設計所需的上下文和環(huán)境可能會很耗時，而且感覺像是開銷。當前所有設計理念的可用定義非常有限，因此很難評估這些理念。有些想法可能會變成需求，早期的設計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目和有人構(gòu)建有用電子表格的特殊情況?，F(xiàn)在，有與每個產(chǎn)品開發(fā)團隊相關的工具。一些有助于將粗略的筆刷轉(zhuǎn)換為更多細節(jié)。有些可以對粗略定義進行更多評估。

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示例。這些范圍從工程計算到草圖功能再到拓撲優(yōu)化。

工程計算 （ PTC Mathcad ）

施工項目定義 （ 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 嵌入式軟件設計師）

系統(tǒng)配置（Vention 工業(yè)設計）

拓撲優(yōu)化（達索系統(tǒng)）

生成式設計。（歐特克）

這是一種趨勢嗎？

市場上的幾種趨勢正在融合，以幫助更好地服務于早期設計。很難說市場對早期設計工具的需求是推動這些趨勢的因素，其中包括：

民主化。軟件供應商總是在尋找新用戶。早期設計師包括具有一系列職責的高級人員，因此他們永遠不會成為任何系統(tǒng)的全職用戶。簡單、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)生的事實一直是一個障礙。更簡單的建模和集成分析的結(jié)合使早期設計人員可以在項目的早期運行模擬，嘗試和測試想法，使用敏捷方法來細化需求，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)航空航天項目、許多軍事項目和一些汽車項目中。它以文件繁重、官僚作風而聞名。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試相關聯(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，并且可以成為管理復雜性的關鍵。

下一步是什么？

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

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

審核編輯：郭婷