本書介紹了產(chǎn)品與項目設計的基本概念與原則及其在工程中的應用。本書面向所有工程專業(yè)背景的讀者，解釋產(chǎn)品和項目設計的過程而不是技術細節(jié)。主要內(nèi)容包括工程概述、什么是設計、項目管理和團隊合作技巧、工程管理工具、人機交互界面、工程師與真實世界、溝通、寫作與展示，這些對工程師的實際工作非常有幫助。
本書以工程思維和工程設計為生線，從各工程學科及主要專業(yè)領域的介紹開始，逐 步深入地介紹衛(wèi)程師的技能、工程和設計的概念、常用的工程工具、項目管理、用戶體驗、工程師的人際交往等內(nèi)容，幫助讀者盡快融入工程師的角色。 作為全美靜電協(xié)會前生席，本書作者有扎實的工程項自基礎和富的經(jīng)驗，整個工程思維的脈絡在他的筆下被剖析得細致入微，書中各種類型的工程案例及分析，使全書內(nèi)容飽滿、引人入勝，并引發(fā)讀者的思考。 突出強調(diào)工程中的關鍵理念、常用工作方法和良好的工作習慣，并通過一系列的 實例和練習來提升讀者的工程素養(yǎng)，將工程思維的培養(yǎng)融入工作的方方面面。
前 言本書是一本介紹工程的入門教材，但也可用于高級課程，例如高級工程設計實訓等。雖然在本書的編寫中注重工程設計的連續(xù)性，但每章都是作為獨立模塊來編寫的。沒有一個章節(jié)依賴或需要閱讀任何其他章節(jié)。相反，如果教師愿意的話，本書也易于整體使用。本書從基礎層面講授工程設計原理并討論設計工具，同時借鑒了許多工程學科的示例。本書中的內(nèi)容并不能完全代表所有學科，但是討論的內(nèi)容和例子是完全通用的，任何工程學科的學生都會發(fā)現(xiàn)本書具有啟發(fā)性和實用性。某些主題中提供了與特定工程技術有關的技術細節(jié)，以幫助學生掌握示例和案例研究中的關鍵問題。盡管在幾個地方使用了數(shù)學運算，但是學習本書只要求學生具備基本的代數(shù)知識。關于文檔的重要性和計算機的使用也是本書頻繁討論的主題。讀者不需要具備任何一種編程語言的知識。在示例中，沒有特定使用某一種編程語言的特殊之處，也不強調(diào)對某種編程語言的使用。書中首先使用流程圖方法來解釋編程邏輯，接著給出MATLAB、C或C++中的示例代碼。本書附帶了“教師資源手冊”，指導教師布置各種章節(jié)末尾的練習。設計是一個開放式過程，一個問題可以有多種解決方案。因此，為一本設計類的教材編寫參考答案是一個難題。對于分析或封閉式的問題，手冊中提供了具體的答案和詳細的解決方案。對于沒有標準答案的開放式設計問題，手冊中為教師提供指導原則，而不是具體答案。這些準則用于幫助教師引導學生完成某個問題的設計過程中的各個階段工作。 關于教輔資源，僅提供給采用本書作為教材的教師用作課堂教學、布置作業(yè)、發(fā)布考試等。如有需要的教師，請直接聯(lián)系Pearson北京辦公室查詢并填表申請。聯(lián)系郵箱：Copub.Hed@pearson.com�！庉嬜”景姹镜男略鰞�(nèi)容：●更新了正文、示例、練習和問題中的技術，以反映現(xiàn)代設計實踐�！裾闲鲁霈F(xiàn)的創(chuàng)新性事物，如智能手機、社交媒體、因特網(wǎng)搜索和無線設備�！窀嗟貜娬{(diào)了可再生能源、環(huán)境問題、倫理和社會影響�！裼懻摿耸袌鋈蚧瘜こ淘O計的影響。●新的設計案例研究。●增加了一些影響重大的失敗的工程示例�！裨黾恿巳藱C界面的案例研究。以下是本書中每章內(nèi)容的簡要總結。第1章簡要介紹了工程各學科以及該學科的主要專業(yè)領域。學科清單是全面的，但不是詳盡的。關于工程師在公司中作用的討論側重于工程師對項目管理的中心性，以及工程師可以輕易地與來自不同專業(yè)背景的人溝通。在本章結尾，解釋了工程師的三個最重要的技能：知識、經(jīng)驗和直覺。第2章從“設計”一詞的多個定義開始，介紹了一種設計周期版本，同時強調(diào)其他版本可能適用于不同的設計任務或不同的專業(yè)設置。本章討論了分析、設計與復制之間的差異，比較了優(yōu)秀的設計與糟糕的設計。使用頭腦風暴的例子說明了產(chǎn)生創(chuàng)造性想法的技巧。本章總結了一些具體的設計實例，說明了形成產(chǎn)品可采取的多種方法。本章使用的“產(chǎn)品”一詞是指設計過程的目標，而不一定是用來銷售的實物。第3章重點介紹項目管理。本章的中心主題包括團隊合作、組織、時間管理以及文檔撰寫等所有重要任務。本章結尾是與知識產(chǎn)權有關的法律問題的簡要討論。第4章介紹了許多工程工具。雖然有些工具對于個別學生來說可能比其他工具更重要，但這些部分的通用性足以使本章對大多數(shù)專業(yè)都有用。單位的概念、尺寸、公差、圖形、原型、逆向工程、故障排除和計算機分析以及電子表格和實體建模都是本章涵蓋的主題。第5章介紹人機界面。本章討論了人與機器的相互作用，涉及人體工程學以及認知的概念。本章的后半部分是關于人機界面利弊的案例研究。第6章概述了經(jīng)典工程災難以及廣受關注的工程事故。本章重點介紹工程師如何從錯誤中學習，而不是簡單地記錄工程事故。第7章介紹了人際交往的主題。本章詳細討論了演講、寫作和口頭表達的技巧，并在每個類別中提供了幾個很好的例子。我喜歡為工程師編寫最新的設計原則，希望你和你的學生也喜歡這本書。致謝本書的許多插圖都是由阿比蓋爾·艾達·埃克斯（Abigail Ida Erkes）制作的。她還做了大量的研究，找到并記錄了許多用作插圖的照片。非常感謝她在書稿的準備階段所做出的努力。我還要感謝許多學生參與討論，這讓我在設計實例的選擇上深受啟發(fā)。MNHBoston, MA
馬克·N. 霍倫斯坦（Mark N.Horenstein）美國波士頓大學電氣與計算機工程系榮休教授，IEEE會士，美國靜電協(xié)會前主席。曾擔任《靜電學雜志》名譽主編。他擁有麻省理工學院和加州大學伯克利分校電氣工程博士和碩士學位，并常年為大學新生教授工程設計課程。他設計并開發(fā)了一套高級工程設計實訓課程，使學生可以體驗實際的工程項目過程，將所學工程知識學以致用。
目 錄譯者序前言第1章 工程是什么1 1.1 工程有許多領域2 1.1.1 航空工程3 1.1.2 農(nóng)業(yè)工程4 1.1.3 生物醫(yī)學工程4 1.1.4 化學工程5 1.1.5 土木工程5 1.1.6 計算機工程6 1.1.7 電氣工程7 1.1.8 環(huán)境工程8 1.1.9 工業(yè)工程8 1.1.10 材料工程9 1.1.11 機械工程10 1.1.12 機電工程10 1.1.13 造船工程11 1.1.14 核工程11 1.1.15 石油工程12 1.1.16 系統(tǒng)工程12 1.2 一些工程專業(yè)組織13 1.3 成為一個注冊專業(yè)工程師14 1.4 工程師：項目管理的核心15 1.5 工程：一組技能18 1.5.1 知識18 1.5.2 經(jīng)驗19 1.5.3 直覺19 關鍵術語21第2章 設計是什么22 2.1 “設計”一詞的使用22 2.2 分析、設計和復制之間的不同23 2.2.1 分析25 2.2.2 設計26 2.2.3 復制27 2.3 優(yōu)秀的設計與糟糕的設計31 2.4 設計周期35 2.4.1 定義總體目標35 2.4.2 收集信息36 2.4.3 確認和評估可能的設計策略36 2.4.4 設計初試37 2.4.5 模型與分析38 2.4.6 構建原型、記錄文檔和測試38 2.4.7 修改和再次修改40 2.4.8 徹底測試產(chǎn)品41 2.5 生成想法44 2.5.1 頭腦風暴的基本規(guī)則44 2.5.2 正式的頭腦風暴45 2.5.3 非正式的頭腦風暴會議50 2.6 設計實例56 2.6.1 機器人設計大賽56 2.6.2 面罩生產(chǎn)設備64 2.6.3 自動移液器67 2.6.4 帆船自動駕駛儀72 2.6.5 海洋能量采集機75 總結79 關鍵術語79 問題80第3章 項目管理與團隊合作技能88 3.1 在團隊中工作88 3.1.1 建立一個有效的團隊89 3.1.2 組織結構圖92 3.1.3 職位描述93 3.1.4 團隊聯(lián)系人列表93 3.1.5 團隊會議93 3.1.6 與組織中其他團隊合作94 3.2 管理任務：保持項目正常進行97 3.2.1 清單97 3.2.2 時間表98 3.2.3 甘特圖98 3.2.4 PERT圖99 3.3 文檔：項目成功的關鍵103 3.3.1 紙質(zhì)文檔與電子文檔104 3.3.2 工程師的日志（筆記本）104 3.3.3 日志格式105 3.3.4 使用你的工程日志105 3.3.5 技術報告107 3.3.6 軟件文檔與工程日志的作用108 3.3.7 日志的重要性：案例研究1109 3.3.8 日志的重要性：案例研究2111 3.4 法律問題：知識產(chǎn)權、專利和商業(yè)機密112 3.4.1 專利112 3.4.2 專利術語113 關鍵術語113 問題113第4章 工程工具118 4.1 估計118 4.2 數(shù)字處理125 4.2.1 國際單位制125 4.2.2 單位一致126 4.2.3 有效數(shù)字127 4.2.4 尺寸和公差127 4.3 圖的類型130 4.3.1 半對數(shù)圖130 4.3.2 雙對數(shù)圖132 4.3.3 極坐標圖133 4.3.4 三維圖形134 4.4 原型設計137 4.5 逆向工程143 4.6 計算機分析144 4.7 規(guī)格說明表155 4.8 因特網(wǎng)156 4.9 電子表格在工程設計中的應用159 4.10 實體模型與計算機輔助制圖167 4.10.1 為什么要畫工程圖167 4.10.2 圖紙的類型168 4.11 系統(tǒng)仿真173 4.12 電子電路仿真175 4.13 圖形化編程177 4.14 微處理器：另一種形式的計算機178 關鍵術語180 問題180第5章 人機界面190 5.1 人類如何與機器交互190 5.2 人體工程學191 5.3 認知194 5.4 人機界面：案例研究195 關鍵術語206 問題206第6章 工程師與現(xiàn)實世界210 6.1 社會對工程師的看法210 6.2 工程師如何吸取教訓213 6.3 失敗在工程設計中的影響：案例研究215 6.3.1 案例1：塔科馬海峽大橋215 6.3.2 案例2：哈特福德市民中心216 6.3.3 案例3：挑戰(zhàn)者號航天飛機217 6.3.4 案例4：堪薩斯市凱悅酒店218 6.3.5 案例5：三里島220 6.3.6 案例6：美國巡洋艦溫森斯號221 6.3.7 案例7：哈勃望遠鏡222 6.3.8 案例8：哈維蘭彗星型客機223 6.3.9 案例9：坍塌的天花板224 6.3.10 案例10：花旗集團中心226 6.3.11 案例11：福特Pinto227 6.4 在設計中做好失敗的準備228 關鍵術語229 推薦閱讀229 問題229第7章 學會表達、書寫及演講232 7.1 良好溝通技巧的重要性233 7.2 準備會談、演講和會議233 7.3 準備正式演講234 7.4 撰寫電子郵件、信件及備忘錄240 7.4.1 撰寫電子郵件240 7.4.2 正式電子郵件的頭240 7.4.3 郵件內(nèi)容的第一句241 7.4.4 正文242 7.4.5 書寫正式的備忘錄和信件244 7.5 撰寫技術報告、提案和期刊文章248 7.5.1 技術報告248 7.5.2 期刊論文249 7.5.3 提案249 7.6 撰寫說明手冊249 7.6.1 簡介249 7.6.2 安裝249 7.6.3 操作250 7.6.4 安全性250 7.6.5 故障排除250 7.6.6 附錄251 7.6.7 內(nèi)容的重復251 7.7 技術文檔撰寫策略255 7.7.1 對撰寫的文檔做好規(guī)劃255 7.7.2 選擇合適的地點撰寫文檔255 7.7.3 確定讀者255 7.7.4 做筆記255 7.7.5 創(chuàng)建主題標題256 7.7.6 短暫休息256 7.7.7 寫第一稿256 7.7.8 閱讀草稿256 7.7.9 修改草稿256 7.7.10 修改、修改、再修改257 7.7.11 審查最后的草稿257 7.7.12 常見的撰寫錯誤257 關鍵術語258 問題258 索引262
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