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、初始子系統定義和生產方法的決策。這些選擇構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、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的選擇。

除了大型項目，指導早期設計的軟件已經不那么引人注目了。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品，他們幾乎肯定會獲得比以后贏得銷售戰所需的更高的利潤。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品。

【圖1 | 從概念到批量生產。］

現在，系統工程和新的模擬和分析能力的發展正在推動更多的能力進入早期開發人員手中。廣泛的原則在整個范圍內都是相同的，從建筑物、船舶和加工廠等高成本一次性產品，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，在大多數情況下，總項目開發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，產品開發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，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工程師能夠在每個 sprint 中嘗試相關的想法。此外，系統工程正在幫助多技術產品開發團隊將任務劃分為機械、電氣、流體和軟件。這種分區可以在多個子系統上同時工作。

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。

基于有限輸入執行分析和模擬的能力過去僅限于大型項目和有人構建有用電子表格的特殊情況。現在，有與每個產品開發團隊相關的工具。一些有助于將粗略的筆刷轉換為更多細節。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品類型，而有些則更側重于行業或技術。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）

系統工程（西門子 LMS Imagine.Lab 嵌入式軟件設計師）

系統配置（Vention 工業設計）

拓撲優化（達索系統）

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的全職用戶。簡單、可發現、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生的事實一直是一個障礙。更簡單的建模和集成分析的結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。

系統工程的發展。五十年前，SE 出現在大多數航空航天項目、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，結構化分析和建模已經很好地建立，工具可以與代碼生成和測試相關聯。現在，系統工程工具與大多數行業的多技術產品相關，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沒有這些工具的環境中。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，在項目后期發現大問題并不罕見的環境會讓人感覺像是職業生涯的倒退。

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品的設計部分時才能發揮作用。

審核編輯：郭婷