Wat is top-down design?

Voordat men een product, machine of werktuig gaat ontwerpen bepaald men meestal eerst de ontwerpmethodes. Er kunnen in de praktijk verschillende ontwerpmethodes worden toegepast. Top-down design is een ontwerpmethode die in de praktijk veel wordt toegepast. Bij deze ontwerpmethode start men met het bepalen van algemene principes en kaders met betrekking tot de functionaliteit en vormgeving van het product.

Met top-down bedoelt men in dit geval dat er wordt begonnen met een algemeen idee. Dit algemene idee bevat algemene principes waaraan het product moet voldoen. Men kan hierbij omschrijven welke functies het product moet hebben en welke bewerking deze moet kunnen uitvoeren. Ook algemene esthetische aspecten kunnen aan de orde komen evenals de beoogde doelgroep. Vanuit deze abstracte omschrijving werkt men gedurende het top-down ontwerpproces steeds meer naar concrete aspecten van het ontwerpproces. Het ontwerp wordt steeds technischer en de componenten worden uiteindelijk duidelijk beschreven. Hierdoor ontstaat een overzicht van de technische details en kunnen aan het einde van het top-down ontwerpproces stuklijsten worden gemaakt van de onderdelen die benodigd zijn voor de fabricage of assemblage van het product of de machine.

De fases van het top-down designproces
Het top-down design heeft een aantal verschillende fasen. Deze zijn als volgt:

  • De eerste fase van top-down designproces start met een algemeen principe. Er wordt benoemd wat er ongeveer gemaakt moet worden. Deze fase is nog erg abstract.
  • De tweede fase bestaat uit het maken van een eenvoudige schets van het beoogde product of machine. Deze schets is de basis voor het lay-outmodel.
  • Het lay-outmodel is de basis voor het verder ontwerpproces. Hieruit worden deelproducten ontworpen via logische referentievlakken.
  • Er kunnen meerdere deelsamenstellingen worden gemaakt vanuit het lay-outmodel. Daarnaast kan men ook gebruik maken van één model dat verband houdt met andere modellen. Dit hoofdmodel wordt ook wel het “skeleton”-model genoemd. Het woord “skeleton” is Engels en kan in het Nederlands worden vertaald met “skelet”. Dit skeletonmodel is het raamwerk van het ontwerp.
  • Aan het einde van het proces worden technische details duidelijk. De verschillende onderdelen worden benoemd en er kunnen stuklijsten worden opgesteld. Ook de verrichtingen die dienen te worden gedaan worden in het eindstadium van het top-down proces.

Top-down design en bottom-up design
Het top-down proces begint algemeen en eindigt concreet. Dit is het grote verschil met bottom-up design. Het bottum-up designproces start met concrete technische gegevens en specificaties en eindigt juist abstracter. Door dit grote verschil kunnen deze twee ontwerpvarianten niet met elkaar worden gecombineerd. Tijdens het top-down design kan echter wel een bottom-up designfase intreden. Deze fase treed in werking wanneer individuele componenten worden samengesteld tot één product.

Wat is een ingenieursbureau en welke werkzaamheden doet dit bureau?

De naam ingenieursbureau is afgeleid van de titel ingenieur. Dit heeft te maken met het feit dat bij ingenieursbureaus over het algemeen ingenieurs werkzaam zijn. Het ingenieursbureau levert diensten aan ander bedrijven met betrekking tot de begeleiding van technische projecten. De diensten die door een ingenieursbureau worden geleverd zijn zeer divers. Het kunnen adviezen zijn op het gebied van bouwkunde, watermanagement, infrastructuur en stedenbouwkunde. Daarnaast leveren ingenieursbureaus ook diensten aan de industrie.

Personeel van een ingenieursbureau
Bij een ingenieursbureau werken medewerkers met een gedegen technische opleiding. Over het algemeen is het opleidingsniveau Hbo of hoger. Door het behalen van een Hbo-opleiding mag de afgestudeerde de titel ingenieur gebruiken. Afgestudeerden van een technische opleiding op universitair niveau mogen deze titel met een hoofdletter schrijven.

Een ingenieur is een specialist. Deze medewerker heeft specifieke kennis van een bepaald technisch vakgebied zoals bijvoorbeeld bouwkunde. Daarnaast zijn er nog vele andere technische vakgebieden waarin ingenieurs werkzaam zijn. Hierbij kan gedacht worden aan de werktuigbouwkunde, infra en watermanagement.

Werkzaamheden van een ingenieur
Ingenieurs zijn specialisten die over het algemeen ervaren zijn in het maken van technische tekeningen. In het verleden werden technische tekeningen vooral 2D gemaakt. Tegenwoordig worden steeds meer tekeningen doormiddel van 3D computerprogramma’s gemaakt waardoor zeer duidelijke modellen ontstaan van de objecten die gemaakt moeten worden. Een ingenieur kan doormiddel van deze tekeningen technische concepten visualiseren. Daarnaast kan een ingenieur ook sterkte  berekeningen maken en is hij of zij goed op de hoogte van de constructieprincipes. Deze past de ingenieur toe in de concepten en plannen die worden uitgewerkt. Kennis is het belangrijkste aspect van de werkzaamheden die een engineer uitvoert. Hoe beter de engineer is opgeleid hoe hoogwaardiger zijn of haar ontwerpen en adviezen over het algemeen zullen zijn. Uiteraard speelt werkervaring ook een zeer grote rol bij de werkzaamheden van een ingenieur.

Diensten van ingenieursbureaus
Ingenieursbureaus hebben veel kennis van technische aspecten die aan de orde kunnen komen bij nieuwbouwprojecten. Door deze kennis zijn ingenieursbureaus ideale dienstverleners voor bedrijven die grote projecten in de techniek willen uitvoeren. Daarom worden ingenieursbureaus ingeschakeld door projectontwikkelaars en aannemers. Ook nutsbedrijven en de overheid maken regelmatig gebruik van de diensten die door ingenieursbureaus worden aangeboden. Deze bureaus leveren adviezen over de haalbaarheid van projecten en maken daarnaast constructieberekeningen. Ook kunnen ze tekeningen aanleveren of tekeningen controleren en indien nodig wijzigen. Verder bieden ingenieursbureaus adviezen over installaties en de veiligheidsaspecten van constructies.

Ingenieursbureaus zijn over het algemeen gespecialiseerd in bepaalde technische sectoren. Zo zijn er ingenieursbureaus die gericht zijn op stedenbouwkunde of ruimtelijke ordening. Daarnaast zijn er ingenieursbureaus die gespecialiseerd zijn in architectuur en vastgoed. In de werktuigbouwkunde zijn ook ingenieursbureaus actief die berekeningen maken voor constructies die vervaardigd zijn uit metalen. Hierbij kan ook gedacht worden aan machines en industriële installaties voor de procesindustrie.

Nederlandse ingenieursbureaus
Ingenieursbureaus leveren in Nederland een belangrijke bijdrage aan de kenniseconomie. In verhouding tot andere landen zijn er in Nederland veel ingenieursbureaus gevestigd. Dit komt doordat Nederland laag gelegen is ten opzichte van de zeespiegel. In de strijd tegen het water hebben ingenieursbureaus bij de ontwikkeling van de deltawerken een belangrijke bijdrage geleverd. Daarnaast zorgt de drassige Nederlandse bodem er voor dat er extra aandacht moet worden besteed aan de fundering van gebouwen, bruggen en constructies. Door de eigenschappen van de Nederlandse bodem en het voortdurende gevecht tegen water hebben Nederlandse ingenieursbureaus veel kennis vergaard. Deze kennis is een belangrijk voordeel in de kenniseconomie. Ingenieursbureaus leveren in Nederland een bijdrage van bijna anderhalf procent aan de nationale economie. Daarmee levert de ingenieursbranche in Nederland in verhouding tot andere landen in de wereld een zeer hoge bijdrage aan de economie van het land.

Wat is een perpetuum mobile en bestaan perpetuum mobile’s?

De Latijnse term perpetuum mobile wordt in het Nederlands vertaald met ‘voortdurend bewegend’ of ‘voortdurend in beweging’. Het wordt uitgesproken als [pɛrˈpeːtuum ˈmobile]. In het meervoud wordt het uitgesproken als perpetuum mobile’s of soms als perpetua mobilia. Tot zover de taalkundige kant van perpetuum mobile. Met de term perpetuum mobile wordt een apparaat of machine bedoelt die voortdurend in beweging blijft nadat dit apparaat is aangezet of in beweging is gebracht. Voor deze voortdurende beweging moet een apparaat beschikken over energie die continue aanwezig is. Daarom moet een perpetuum mobile is staat zijn om zelf energie op te wekken zonder dat daarvoor extern brandstof wordt toegevoegd.

Twee soorten perpetuum mobile’s
Een perpetuum mobile wordt in twee verschillende soorten ingedeeld. De eerste soort van perpetuum mobile’s vormen de apparaten die eeuwig blijven voortbewegen wanneer ze eenmaal in beweging zijn gebracht. Deze vorm van perpetuum mobile is echter onmogelijk in de praktijk te ontwerpen. Onderdelen van apparaten hebben altijd een bepaalde mate van wrijving. Deze wrijving zorgt er voor dat er energie verloren zal gaan. Uiteindelijk zal de wrijving van het apparaat er voor zorgen dat de energie opraakt die het apparaat in beweging moet houden. Het opraken van de energie zorgt er vervolgens weer voor dat het perpetuum mobile stil komt de staan. Een perpetuum mobile moet echter voortdurend in beweging blijven en daarom is de machine die stil is komen te staan feitelijk geen perpetuum mobile. De eerste wet van de van de thermodynamica geeft aan dat dat energie niet verloren kan gaan en daarnaast dat energie ook niet uit niets kan ontstaan. Met name het tweede deel van deze Eerste Hoofdwet geeft aan dat een perpetuum mobile onmogelijk kan bestaan.

De tweede soort waarin perpetuum mobile’s toe kunnen behoren is de variant waarbij een apparaat warmte volledig omzet in mechanische arbeid. In de praktijk is gebleken dat een apparaat niet in staat is om warmte volledig om te zetten in mechanische arbeid. Daardoor is ook deze variant technisch niet haalbaar. De tweede wet van de thermodynamica geeft aan dat perpetuum mobile’s van de tweede soort niet kunnen bestaan. Warmte kan niet volledig worden omgezet in mechanische energie in een gesloten systeem. Extern zal altijd een warme energiebron moeten worden toegevoegd en daarnaast zal er ook een koude- warmte- afvoer nodig zijn.

Perpetuum mobile is fictie
Een perpetuum mobile is op dit moment nog geen realiteit. De eerste twee Hoofdwetten van de thermodynamica maken duidelijk dat het bestaan van een perpetuum mobile in de praktijk niet haalbaar is. Door de eeuwen heen hebben verschillende ingenieurs geprobeerd om een perpetuum mobile te bouwen. Ondanks de vele technische systemen die zijn toegepast is een perpetuum mobile technisch niet haalbaar. In de testopstellingen die door de ingenieurs werden ontworpen bleken er feitelijk twee mogelijkheden: er werd toch een al dan niet verborgen energiebron toegepast of het apparaat functioneerde niet (voor eeuwig). Perpetuum mobile’s zijn fictie tot het tegendeel bewezen is.