高级设计会议的评委们将从原型测试中寻找定性结果的一个更重要的原因是，工程师总是有责任确保他们设计的安全性和有效性。虽然评委不一定会从你的团队中寻找行业级别的分析或性能规格，但他们会看看你的团队为支持你的设计主张所做的努力，以及你的团队从对照实验中收集到的相关数据。然而，在原型阶段和高级设计会议之间的时间，通常会让团队很难找到足够的时间对他们的原型进行验证测试。

工程设计的核心是为人民服务，旨在提供安全有效的技术解决方案，以帮助人们解决现实世界中的问题。您和您的团队选择的设计项目不排除这一点，这要求您的团队能够产生定性和定量的理由，说明为什么您的项目能够满足安全性和性能的期望。根据我自己的经验，我在高级设计会议上完成了一个可测试的原型，以供审查，我发现两者都权利而且公平正义方法是最有帮助的。通过在测试中使用科学方法进行设计验证是尊重工程道德道德的重要组成部分，要求工程师采用权利方法来尊重客户对安全有效产品的权利。

原型测试与权利或美德有什么关系?

在《美国机械工程师协会道德准则》的开头，第一条基本准则规定:“工程师在履行其专业职责时，应将公众的安全、健康和福利置于首位。(美国机械工程师学会，1976)[3]．ASME, ASCE, IEEE，以及许多其他国家和国际的ASME, ASCE, IEEE和许多其他国家和国际的工程师协会都有类似的道德规范，总的来说，所有工程师的核心美德应该是尊重生命和公众的安全。因此，坚持这一美德，就意味着要确保工程设计的安全性和有效性。

但是，工程师如何在使用他们的设计时保证合理的安全水平呢?好的和安全的产品总是在部署之前的设计过程中进行尽可能彻底的测试。即使在非常昂贵的产品中，这些产品可能过于昂贵或无法测试整个结构，也会努力在颗粒级上验证设计，通过应力计算、有限元分析(FEA)和失效理论的其他应用来确定单个设计组件的安全性。

由于需要用严格的科学方法和统计的可信度来评估工程设计的安全性，所有的道德规范都包含这样的声明:“工程师应如实解释他们的工作和功绩，并应避免任何倾向于以牺牲他们的职业或其他个人的诚信和荣誉为代价来促进自己的利益。””[3]。原型验证不仅要求工程师坚持正直和可靠的美德，还满足了消费者对工程师的“合理要求”，以满足他们对安全有效产品的权利。这种尊重消费者的要求将“帮助维持那些需要帮助的人的福利的责任”强加给所有工程师，这在工程道德规范中得到了明确的规定(Velasquez et. al, 1990)。[4]．

作为希望毕业并进入工程专业的学生，在高级设计项目期间，你不能免除这些期望。你和你的团队在高级设计项目中所做的设计选择远远超过了完成本科要求的问题。它们将直接反映你和你的队友在成为专业工程师之前正在培养的职业美德。在原型和概念设计测试和验证中尤其如此，你的团队是唯一负责仔细和诚实的数据收集、分析和报告的团队。

实验设计、数据收集和分析将设计验证的责任置于您的手中。你和你的团队有一个固有的责任来确保你的测试方法和关于原型的数据展示符合诚实、可靠和公平的美德，这是工程师所期望的。

实验设计、数据分析和结果报告的完整性

确保工程设计的最高质量和安全水平要求工程师诚实地报告他们的数据，并进行精心设计的反复测试。“正确的测试”的构成因项目而异，但测试的目标应该是确保尽可能安全有效地满足产品设计规范。

然而，为了让测试具有真正的价值，实验必须设计成可重复的，并具有科学上适当的指标。测试应与合理质量的数据或控制进行比较，以确保公平地获得设计数据。最后，应该使用产生尽可能接近准确结果的仪器和测试环境来报告数据，从而以合理的质量验证设计。总而言之，应用良好的科学方法和明确诚实地报告收集到的数据是标志工程师正直的基本实践。

一些有用的伦理考虑可以确保您验证设计的努力与工程期望的完整性一致，包括:

• 可重复性:
• 有些项目，如卫星任务或火箭发射，可能无法进行多次测试。您希望进行的测试可以重复吗?如果有，是多少次?这些次数是否足够报告具有统计学意义和可信度的数据?
• 统计上的显著性是工程学宣称的安全性和有效性的依据。如果不能对足够数量的数据重复测试，这些测试是否仍然产生可行且重要的结果来验证您的设计?
• 数据和控制:
• 您正在进行的测试是否与特定的数据或对照进行比较?如果是这样，在整个实验过程中，基准和控制是否保持不变?
• 与您的设备相比，数据/控制是否处于合理的水平?例如，如果您正在测试碳纤维自行车框架，您是否将您的设计与合理质量的数据或控制测试样本进行比较?
• 测试条件:
• 您的产品可能被设计为在特定的环境中运行，而该环境与SCU目前的环境不相似。如果是这样，是否可以合理地复制这种环境来测试你的原型?如果不是，在此环境之外的测试是否仍然产生可行且重要的结果来验证您的设计?
• 测试设备:
• 许多项目在测量和制造方面都要求很高的精度。你用来测试原型的设备是否有能力在合理的精度水平上进行测量?如果不能，什么是可接受的误差范围，仍然可以用来产生可行的和重要的结果，以验证您的设计?
• 有机受试者/人体受试者方案:
• 是否存在生物和/或人类，以进行验证您的设计所需的测试?你的团队是否有一个实验方案，可以合理确定所涉及的受试者的安全性?如果不是，您的团队将如何调整实验以使有机受试者更安全?

一些有用的伦理考虑可以确保您和您的团队准确而诚实地传达来自测试的数据，包括:

• 统计学意义:
• 你的数字是多少?你的数据是否建立了足够清晰的趋势，让你的团队能够积极地报告你的原型的安全性和有效性?
• 由于这样或那样的原因，您的测试可能不会产生与您对设计的期望一致的数据。如果你们的数据不能证实你们的设计是安全的，或者不符合产品设计规范，你们的团队将如何报告这些数据?
• 如果没有足够的时间来生成具有统计意义的大量数据，是否符合您的团队的标准来满怀信心地得出结果?如果不是，你的团队可以报告什么结果，你的团队将如何报告?
• 假设:
• 对于大量的工程计算，可以做一些合理的假设来简化数学计算，或者更容易地对组件建模。在您的团队的数据分析中，有哪些假设或事情被认为是可以忽略不计的?这些假设是否合理，并仍然产生可行和重要的结果来验证您的设计?
• 你的团队在你的设计计算中所做的假设被考虑了吗?如果是，你的团队在分析和讨论中是如何陈述这些假设的?
• 给客户的翻译:
• 您的客户极有可能不具备与您的团队相同的技术知识和理解能力，并且极有可能对您的设计是否符合预期以及使用是否安全做出反应。你的团队如何最准确、最清楚地向客户表达你的发现?如果他们不是工程师，没有技术头脑，或者没有接受过与您的项目相关的材料教育，那么如何报告您的数据来解决客户对您设计的安全性和有效性的担忧?

验证结果、部署和客户对安全产品的权利

准确而诚实地报告你的实验结果是作为一名实践工程师坚持诚信的一部分。然而，工程师们如何利用这些结果为客户继续迭代和改进他们的设计，也关乎客户的权利。因为工程是人民的服务，客户对工程师有“合理的要求”，只部署能够确保“维持那些需要帮助的人的福利”的产品(Velasquez et al, 1990)。[4]．简而言之，您的客户有权拥有与您的团队生产的成品尽可能接近的产品。这意味着您的设计已经进行了原型化和迭代，足够有信心地确认您的设计可以安全有效地运行，以满足客户的需求。

你的团队在高级设计项目中可能会发现的一件事是，你的原型的完成并不意味着你的团队已经制作了一个最小可行产品(MVP)已经准备好部署了。与行业工程项目相比，高级设计项目是如此的短，以至于您的团队可能无法有一个工作原型准备部署。即使这样，也很难有一个原型在不给客户和/或公众带来重大风险的情况下实现其规格。

你的团队应该收集关于你的设计的反馈，但只有在合理的确定你的设计不会给他们带来任何重大风险的情况下。作为工程师，首先要收集适当数量的数据来验证设计的安全性和有效性。然后，使用您最好的判断，决定您的设计是否已经准备好测试并部署到您的目标客户或社区以实现。

一些有用的考虑因素可以帮助你的团队确定你的原型是否准备好部署给你的客户或社区，包括:

• 实验方案及安全隐患分析:
• 操作/测试您的设备最安全的方法是什么?您的团队将如何最好地传达实验协议或操作手册，以指导客户如何安全使用设备?
• 你的设计在施工/装配/操作/测试过程中存在哪些风险?您的团队如何将风险最小化?客户如何意识到这些风险?
• 你的原型是否存在任何直接的安全隐患，如暴露的齿轮，夹点，高压降/电流，尖锐的边缘等?在部署之前，可以使用哪些工程标准来最好地解决这些安全隐患(例如齿轮、皮带、链条的OSHA、ASME锅炉规范、ESFI规范)?
• 数据结果及不确定性:
• 从实验中收集结果，并将数据与产品设计规范进行比较。你们的数据是否证实了你们的设计在施工/装配/运行/测试中的安全性和有效性?如果不是，这将如何影响原型的迭代和部署计划?如何将这些信息传达给客户，以最大限度地尊重他们了解设计进展的权利?
• 你们的测试可能无法就设计的安全性或有效性提供明确的答案。您的团队将如何继续改进设计?如何将这些信息传达给客户，以最大限度地尊重他们了解设计进展的权利?

个人链接:

尽管在高级设计的春季学期开始时，我和我的团队将无法在夏天回到尼加拉瓜部署我们的手动粘土压样机，但我们继续努力完成我们设计的常设原型。这对我们的团队很重要，主要有两个原因。首先，我们的团队希望能够收集数据来完成我们的毕业论文和未来的设计迭代。我们的测试确定，虽然原型能够压缩粘土并生产更坚固的砖，但在组装过程中有几个机械相互作用过于紧密。例如，我们的压缩室能够滑进和滑出我们的基础夹具进行压缩操作，但必须手动沿钢轨重新定位压缩室。我们的压缩板，它下降到压缩室来实现压缩，也容易倾斜，如果它以一个奇怪的角度进入，这有时会导致压缩室内粘土的不平等压缩。对这些交互作用的观察不仅有助于完成我们的论文，还允许我们在实现之前标记出需要对设计进行的几个更改。此外，我们的测试使我们能够获得结果，以便与尼加拉瓜目标社区的制砖联盟的所有者进行沟通。我们理解，作为我们的客户，他有权利期望我们的团队已经做出了重大努力，以产生一个安全可靠的设计，他也有权利了解为什么原型不会在2018年夏天部署。

图3:在2018年5月10日的高级设计会议上测试和演示的尼加拉瓜节俭粘土印刷机的站立原型。

最后，我们的团队收集了关于原型的数据，为未来的设计团队提供了足够的数据来有效地迭代我们的设计。我们做了大量的工作来记录原型的性能，并列出了需要重大重新设计的组装中的关键交互。在高级设计会议结束后，我的团队就我们的项目联系了SCU机械工程系的教师以及机械工程专业的升学高年级学生。我们将我们的设计项目作为一个遗留项目，由另一个高级设计团队进行和完成。这对我的设计团队的每个成员来说都很重要，无论是个人层面还是专业层面。我们不希望我们的设计项目没有完成就结束了，在这样做的时候，我们忽视了客户对他们承诺的有效设计解决方案的权利。通过为尼加拉瓜遗留项目建立节俭粘土印刷机，我们的团队为未来的团队完成我们的设计奠定了基础，并最终确保为尼加拉瓜的客户提供更有效的产品。

引用:

[3]“道德准则。”ASME科罗拉多分会，美国机械工程师学会，1976年3月7日，https://community.asme.org/colorado_section/w/wiki/8080.code-of-ethics.aspx．

[4]贝拉斯克斯，曼努埃尔，等人，“权利。”马库拉应用伦理学中心马库拉应用伦理学中心，2014年8月8日。