Инженерлік жобалау процесі - бұл инженерлер мәселені шешуге және бір нәрсенің шешімін жобалауға тырысқанда орындайтын қадамдар тізбегі; бұл мәселені шешудің әдістемелік тәсілі. Бірде-бір жалпы қабылданған жобалау процесі жоқ, және инженерлердің көпшілігінде процестің қалай жұмыс істейтіні туралы өзіндік бұрым бар. Процесс әдетте мәселеден басталып, шешіммен аяқталады, бірақ ортаңғы қадамдар әртүрлі болуы мүмкін.
Көптеген жобалау процестерінің жалпы сипаттамасының бірі олардың итеративті болуы және дизайнерлерге процестің алдыңғы қадамдарына оралуға және/немесе олар ең аз өміршең шешімге жеткенше бүкіл процесті қайта-қайта қайталауға тура келуі мүмкін.
Осы мақалада сипатталған инженерлік жобалау процесі процестің жалғыз дұрыс нұсқасы емес, бұл бір ғана мысал. Ол студенттерге инженерлік процесті зерттеу үшін жақсы бастау нүктесін қамтамасыз етуі керек.
Өте қарапайым дизайн процесі төменде көрсетілгендей тек 3 қадамды қамтуы мүмкін: Анықтау, Шешімдерді әзірлеу және Оңтайландыру (бұл иллюстрация толық өлшемді постер ретінде posters.vex.com мекенжайында қолжетімді, егер сіз сыныпқа қажет болса!).
Басқа жобалау процесінің мысалы Жоба жетекшісі The Way's Gateway жобалау процесі.
Инженерлік жобалау процесінің қадамдары
Бұл мақалада біз REC Foundation жарыстарында командалардан сұхбат алу және олардың инженерлік дәптерлерін қарау кезінде төрешілер не іздейтініне сәйкес келетін дизайн процесін қарастырамыз.
Қиындықты анықтаңыз & Мақсат қойыңыз
Бұл кейде «Сұрау» немесе «Анықтау» деп аталады. Қиындықты анықтау әрқашан жобалау процесінде шешілетін бірінші қадам болуы керек.
Жобалау процесінің бірінші итерациясы үшін команданың жазу кітапшасы жалпы ойын тапсырмасының өте қысқаша сипаттамасын қамтуы және оны сәттілікке жету үшін орындалуы керек кішігірім тапсырмаларға бөлуі керек. Ең жақсы тәжірибе зерттеу немесе тестілеу арқылы жауап беруді қажет ететін сұрақтарды тізімдеу болып табылады, мысалы:
- Ойын ойнаудың ең тиімді стратегиясы қандай?
- Ұпай жинаудың қандай жолдары бар?
- Робот қаншалықты жылдам қозғалуы керек?
- Робот баллдық объектілерді қалай ала алады?
- Робот қанша баллдық нысанды ұстауы керек?
Осы процесс арқылы командалар өздерінің роботында қалауы мүмкін мүмкіндіктер тізімін және ойын талаптары мен шектеулерінің тізімін жасауы керек. Мысалы, егер тапсырма роботтан объектілерді мүмкіндігінше жоғары қоюды талап етсе, команда роботының биік болуын қалайтыны туралы шешім қабылдауы мүмкін. Дегенмен, ойын нұсқаулығында роботтың кез келген уақытта қаншалықты биік болуы мүмкін екендігі туралы шектеулер болуы мүмкін. Миға шабуыл кезеңіне көшпес бұрын осы критерийлердің барлығын зерттеп, түсіну керек.
Жобалау процесінің кейінгі циклдері үшін бұл қадам роботта күтілгендей жұмыс істемейтін немесе қажетті нәрсені анықтау және жақсы шешім нені қамтитынын сипаттау болуы мүмкін. Мысалы, мәселе «допты соғу үшін робот қолы жоғарырақ жетуі керек» және тапсырманы орындау мақсаты «тырнақтың түбі 16-ға дейін жетуі керек» болуы мүмкін. «допты ұстағанда». Бұл тапсырмаға арналған шектеулер ойынның үлкен шектеулерімен, мысалы, өлшем және тік кеңейту шектеулерімен қабаттасуы мүмкін.
«Миға шабуыл» & диаграммасы
Жақсы миға шабуыл барлық талаптар мен шектеулерді қоса алғанда, мәселені ортақ түсінуден басталады. Мәселені түсінбестен, негізгі мәселені қанағаттандырмайтын маңызды емес идеяларға уақыт жоғалуы мүмкін. Миға шабуыл кезінде бір-бірінің идеяларынабаға беруден аулақ болу да маңызды. Бұл шығармашылық процесті тұншықтырып, топ мүшелерін қатысудан бас тартуы мүмкін.
Егер топ мүшелері мәселені толық түсінбейтіні белгілі болса, команда процестің бірінші қадамынан (яғни, «Мәселені анықтау» немесе «Сұрау») басынан бастау керек.
Миға шабуыл кезінде студенттер ойыннан туындағанға ұқсас шынайы әлемнен қиындықтарды да зерттегісі келуі мүмкін. Олар сондай-ақ робототехника бойынша кез келген басқа жарыстар бұрын осындай қиындықтарды пайдаланғанын көре алады. Миға шабуыл студенттерге сәтті шешім жасауға көмектесу үшін басқа көздерден деректерді жинауды қамтиды.
Келешегі бар шешімдер топтың жазу кітапшасында, оның ішінде таңбаланған сызбалар немесе суреттер құжатталуы керек. Егер топ идеяларды басқа көздерден алса, ол дереккөздер дәптерде анық көрсетілуі керек.
Шешімді таңдаңыз & Жоспар жасаңыз
Миға шабуыл аяқталып, бірнеше идея жасалғаннан кейін топтар әрбір идеяны объективті түрде бағалауы керек. Мақсат - қай көзге қарамастан, команда үшін ең жақсы шешімді табу. Кесте командаларға әр идеяның артықшылықтарын нақты дизайн тілектері мен шектеулеріне қатысты қарастыруға және салыстыруға көмектесуі мүмкін. Төмендегі мысалда әрбір критерий 0-5 балдық шкала бойынша бағаланады, мұнда 0 сәйкес келмейтін және 5 күткеннен асып түседі. «Идея 4» ең жоғары жалпы ұпайға ие болғандықтан, бұл объективті таңдау болар еді.
|
Идея |
Критерийлер 1 |
Критерийлер 2 |
Критерийлер 3 |
Критерийлер 4 |
Жалпы ұпай |
|
Идея 1 |
3 |
3 |
2 |
1 |
9 |
|
Идея 2 |
5 |
5 |
0 |
0 |
10 |
|
Идея 3 |
1 |
1 |
5 |
5 |
12 |
|
Идея 4 |
4 |
4 |
4 |
4 |
16 |
Команда бұл процесті дәптерге құжаттап, шешімді қалай және не үшін таңдағанын түсіндіруі керек. Олар сондай-ақ инженерлік жазу кітапшасында шешімді, оның ішінде оны қалай құрастыратыны туралы жоспарды толық сипаттауы керек. Жетілдірілген командалар үшін бұл жоспар CAD үлгілерін немесе егжей-тегжейлі құрастыру сызбаларын жасауды қамтуы мүмкін.
Құру & бағдарламасы
Мұнда командалар уақытының көп бөлігін өткізеді және прототиптер мен соңғы роботтар мен бағдарламалар жасалады. Құрылымдар — код үшін де, роботтар үшін де — әдетте негізгі дизайн ретінде басталады және дизайн процесінің кейінгі циклдерінде мәліметтер қосылған сайын дамиды. Студенттер & бағдарламалауды құрастыру, көргендерін жазу, кейбір нәрселердің неге басқаларға қарағанда жақсы жұмыс істейтінін анықтауға тырысу, содан кейін жаңа идеяларды тексеру үшін қосымша прототиптер немесе бағдарламалар жасау кезінде дәптерлеріне егжей-тегжейлі жазбалар алуы керек. Деректерді жинау және оны жазу кітапшасына жазу құрылыс пен бағдарламалаудың маңызды бөлігі болып табылады.
Шешімді сынау
Бұл қадамда студенттер ненің жұмыс істейтінін, ненің жұмыс істемейтінін және нені жақсартуға болатынын көру үшін не құрастырғанын немесе бағдарламалағанын тексереді. Тестілеу процедуралары дәптерде жақсы құжатталған және барлық өлшенетін нәтижелерді қамтуы керек. Бұл қадамның негізгі мақсаты құрастыру немесе код қиындыққа сәйкес келетінін және күтілген және қажет болғандай орындайтынын шешу болып табылады.
Дизайн процесін қайталаңыз
Тестілеу кезінде бірдеңе жұмыс істемесе не болады? Студенттер проблеманы талдап, оның ұсынатын жаңа міндетін анықтайды және олар жобалау процесінің жаңа циклін бастайды!
Барлық жобалау процесінің циклдері барлық қадамдарды қажет етпейді, ал кейбіреулері келесіге өту алдында қадамнан қадамға секіруі немесе бірнеше рет қайталауы мүмкін. Дизайн топтары дизайн процесінде кері кетуден қорықпауы керек. Түпкі мақсат - оны қайта-қайта жақсарту арқылы ең жақсы дизайнды жасау. Дизайн циклдері, әсіресе роботтың ішкі жүйелері мен код арасында, бір-біріне сәйкес келуі мүмкін. Командалар жазу кітапшасына жазбалар енгізген кезде қандай жобалау процесінің қадамдарында жұмыс істеп жатқанын анықтау үшін бар күшін салуы керек.
Сонымен, роботтың қашан жасалатынын команда қалай шешеді? Қарапайым: команда кестені белгілеп, содан кейін оны ұстануы керек. Бұл кесте олардың жағдайларына байланысты командадан командаға айтарлықтай өзгереді. Егер команданың бірінші жарысқа дейін роботын жобалауға және жасауға алты апта уақыты болса, олар осы уақыт кезеңіне қандай да бір кестені жасауы керек. Кейбір командалар құрылыс процесіндегі әрбір қадамды жоспарлайды, ал басқалары жай шолу жасайды.
Кесте әрқашан таспен белгіленбейді; Сайып келгенде, жалғыз бекітілген күндер жобаның басталу күні және роботты аяқтаудың соңғы мерзімі (әдетте конкурс күні). Қалғанының бәрі процеске қарай ауысуы мүмкін.