definition of the engineering method

8/18/2019 Definition of the Engineering Method

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E D 2 7 6 5 7 2

A U T H O RT I T L EI N S T I T U T I O N

R E P O R T - N OP U B - D A T EN O T EA V A I L A B L E F R O M

P U B T Y P E

E D R S - P R I C E -D E S C R I P T O R S

A B S T R A C T

D O C U M E N T = s u m

S E 0 4 7 5 4 7

K o e n , B i l l y V a u g h nD e f i n i t i o n o f t h e E n g i n e e r i n g M e t h o d .A m e r i c a n S o c i e t y f o r E n g i n e e r i n g E d u c aW a s h i n g t o n , D . C .

I S B N - 0 - t i 7 8 2 3 - 1 0 1 - 38 57 9 p .A S E E P u b l i c a t i o n s , S u i t e 2 0 0 , 1 1 D u p o nW a s h i n g t o n , D C 2 0 0 3 6 1 6 7 . 0 0 ) .V i e w p o i n t s ( 1 2 0 ) - - R e p o r t s - D e s c r i p t i

M F 0 1 P l u s P o s t a g e . P C N o t A v a i l a b l e f r* D e f i n i t i o n s ; E n g i a e e r i n g - E d u c a t i o n ; ET e c h n o l o g y ; * E n g i n e e r s ; * H e u r i s t i c s ; HE d u c a t i o n ; P e r f o r m a n c e F a c t o r s ; * P r o b lR i s k ; S a f e t y ; * S c i e n c e _ a n d S o c i e t y ; T eA d v a n c e m e n t ; * T e c h n o l o g i c a l L i t e r a c y ;T r a n s f e r ; W o r k A t t i t u d e s

I n a n e f f o r t t o w o r e c l e a r l y d e f i n e t h em e t h o d , t h i s d o c u m e n t a t t e m p t s t o d r a w d i s t i n c t i oe n g i n e e r i n g a n d s c i e n c e . P a r t I , S o m e T h o u g h t s od i s c u s s e s s t r a t e g i e s t h a t _ e n g i n e e r s e m p l o y _ t o s o lc h a r a c t e r i s t i c s o f t h e t y p e s o f e n g i n e e r i n g _ p r o b I eP r i n c i p a l R u l e o f t h e E n g i n e e r i n g M e t h o d , g i v e s e n g i n e e r i n g m e t h o d a n d p r o v i d e s e x a m p l e s w h i c h : i n d i v i d u a l e n g i n e e r s ; ( 2 ) e s t a b l i s h a r u l e f o r j u d gp e r f o r m a n c e o f a n e n g i n e e r ; ( 3 ) c o m p a r e t h e t e c h nd e v e l o p m e n t s o f v a r i o u s n a t i o n s ; ( 4 ) a n a l y z e s e v es t r a t e g i e s o f e n g i n e e r i n g e d u c a t i o n ; a n d ( 5 ) d e f i nb e t w e e n t h e e n g i n e e r a n d s o c i e t y . P a r t I I I , S o m e t h e E n g i n e e r i n g M e t L o d , i n c l u d e s s o m e s i m p l e r ua b o u t s a f e t y , h e u r i s t i c s t h a t a f f e c t t h e e n g i n e e r ' sh i s / h e r w o r k , h e u r i s t i c s t h a t e n g i n e e r s u s e t o k e ea c c e p t a b l e b o u n d s , a n d f a c t o r s d e a l i n g w i t h r e s o u r( T W )

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * ** R e p r o d u c t i o n s s u p p l i e d b y E D R S a r e t h e b e s t t** f r o m t h e o r i g i n a l d o c u m e n t . ** * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *


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D E F I N I T I O NO F T H E

I N E E R I N G

B yB i l l y V a u g h n K o e n

C C )

A m e r i c a n & o c i e t y f o r E n g i n e e r i n g E d uW a s h i n g t o n , D . C .

3


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D E F I N I T I O N O F T H E E N G I N E E R I N G - M E T H O D 0 1 9 8 5 b y r i g h t s r e s e r v e d . P r i n t e d i n t h e _ U n i t e d S t a t e s o f A m e r i c a - . N o p a rb e u s e d o r r e p r o d u c e d i n a n y m a n . n e r w h a t s o e v e r w i t h o u t we x c e p t i n t h e c a s e o f b r i e f q u o t a t i o n s e m b O d i e d i n c r i t i c a l r e v i ei n f o r m a t i o n , w r i t e t o t h e A m e r i c a n S o c i e t y f o r E n g i n e e r i n g E d u1 1 D u p o n t C i r c l e , V r a S h i n g t o n , D . C . 2 0 0 3 6 .

L i b r a r y o f C o n g r e s s C a t a l o g C a r d N o . 8 5 - 7 1 y 2 7I S B N 0 - 8 7 8 2 3 - 1 0 1 - 3


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C o n t e n t s

I n t r o d u c t i o n 1

P a r t IS o m e T h o u g h t s o n E n g i n e e r i n g

P a r t I I T h e P r i n c i p a l R u l e o f t h ° E n g i n e e rM e t h o d 1 5

P a r t I I I S o m e H e u r i s t i c s U s t t d b y t h e E n g i nM e t h o d 4 5

A b o u t t h e A u t h o r 7 5


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N e v e r t h e l e s s , l i k e a m a n w h o w a l k s a l o n e i n t h ed a r % n e s s , I r e s o l v e d t o g o s o s l o w l y a n dc i r c u m s p e c t l y t h a t i f I d i d n o t g e t a h e a d v e r y r a p iI w a s a t l e a s t s a f e f r o m f a l l i n g .

R e n e D e s c a r t e si n D i s c o u r s e o n t h e M e t h o d


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I n t r o d u c t i o n / 1

I N T R O D U C T I O N

T h e s t u d y o f t h e e n g i n e e r i n g m e t h o d i s i m p o r t a n t tw o r l d w e h a v e . T h e e n v i r o n m e n t o f m a n i s a c o l l ap r o b l e m s o l u t i o n s . P o l i t i c a l a l l i a n c e s a n d e c o n o m ic h a n g e d d r a m a t i c a l l y a s a r e s u l t o f t h e t e l e p h o n e , ta t o m i c 1 : : k i m b a n d s p a c e e x p l o r a t i o v a l l u n d e n i a b le n g i n e e r i n g m e t h o d . L o o k a r o u n d t h e r o o m i n w hs i t t i n g . W h a t d o y o u f i n d t h a t w a s n o t d e v e l o p e d , p re r e d b y t h e e n g i n e e r ? W h a t c o u l d b e m o r e i m p o r t as t a n d t h e s t r a t e g y f o r c h a n g e w h o s e r e s u l t s s u r r o u n d ut h i n k , t h r e a t e n t o s u f f b c a t e , t o p o l l u t e a n d t o 1 : o mt e n c e ?

Y e t , i a l t h o u g h w e s p e a k f r e e l y o f t e c h n o l o g y , i t i s h a v e t h e v a g u e s t n o t i o n p h i l o s o p h i c a l l y o f w h a t i t i s i n g u s a s i t s o a k s d e e p e r i n t o o u r l i v e s ; W e r e w e a s ks c i e n t g c m e t h o d ? " w e w o u l d u n d o u b t e d l y a n s w e r wW e m i g h t p r o p o s e , " S c i e n c e i s t h e o r y c o r r e c t e d b yt h e o t h e r w a y a r o u n d . W i t h a b i t m o r e p r o b i n g , w e s c i e n t i f i c m e t h o d b y d e v e l o p i n g P O p p e r ' s t h e o r y oK u h n ' s t h e o r y o f p a r a d i g m s h i f t s . B u t w h e n a s k e d , wf o r t h a t m a t t e r , w h e t h e r l a y p e r s o n , s c i e n t i s t o r s p e c i ao f s c i e n c e , w o u l d f e e l q u a l i f i e d t o g i v e a c o g e n t r e s ps i t i m m e r s e d i n t h e p r o d u c t s o f t h e e n g i n e e r ' s l a bW h a t i s t h e e n g i n e e r i n g m e t h o d ?

T h e l a c k o f a r e a d y a n s w e r i s n o t s u r p r i s i n g . U n l i ka n a l y s i s o f t h e s c i e n t i f i c m e t h o d , l i t t l e s i g n i f i c a n t r es o u g h t t h e p h i l o s o p h i c a l f o u n d a t i o n s o f e n g i n e e r i n g

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2 / D E F I N I T I O N O F M E E N O I N E E R I N G M E M O D

g r o a n u n d e r t h e w e i g h t o f b o o k s b y t h e m o s t s c h o l a rp e o p l e o f h i s t o r y a n a l y z i n g _ t h e h u m a n a c t i v i t y c ae q u i v a l e n t r e a d i n g l i s t t r e a t s t h e e n g i n e e r i n g m e t h o

T o i d e n t i f y a s e c o n d r e a s o n f o r t h e l a c k o f u n d ee n g i n e e r i n g m e t h o d ; c o n s i d e r t h e p r o f e s s i o n s t h al i v e s , s u c h a s l a w , e c o n o m i c s , m e d i c i n e , n o l i t i c s , r e lF o r e a c h w e c a n e a s i l y n a m e a t l e a s t o n e p e r s o n w h ot h e g e n e r a l p u b l i c a s a w i s e , w e l l - r e a d s c h o l a r a p ec a n t u r n t o p u t a p r o f e s s i o n i n p e r s p e c t i v e . N o w n a ms u t e s m a n w i t h s i m i l a r q u a l i f i c a t i o n s . T h e c h a l l e ne n g i n e e r w h o i s w i s e , w e l l - k n o w n , w e l l - r e a d a n de n g i n e e r . T h a t i s t o s a y , i n t h e e v e n t o f a s e r i o u s n u

f a i l u r e o f t h e p y l o n s o n a l a r g e a i r p l a n e ; t h e p o l l u t i ob y c h e m i c a l w . - - A e s o r t h e f a i l u r e o f a w a l k a r a y i n aw h o m c a n w e o r t h e n e w s m e d i a t u r n t o p u t t h e s i t ut i v e a n d s e t t l e o u r f e a r s ? T h e i n e v i t a b l e a n s w e r : T o ns i o n a f f e c t i n g t h e w o r l d t o t h e e x t e n t e n g i n e e r i n g d oi s o l a t i o n :

U n f o r t u n a t e l y , t h e s i t u a t i o n i s f a r w o r s e t h a n j ue n g i n e e r i n g s p o k e s m a n . R e m e m b e r i n g t h a t : _ _ 1 ) h i gd o n o t t a k e c o u r s e s i n e n g i n e e r i n g ; 2 ) t h e s t u d y o f r e q u i r e d f o r a l i b e r a l a r t s d e g r e e ; a n d 3 ) s o c i o l o g i sh i s t o r i a n s a n d r e l i g i o u s p r o p o n e n t s ; n o t e n g i n e e r s ;p r o - a n d a n t i - t e c h n o l o g y l i t e r a t u r ec a n w e b e s u r e , a s t h e e n g i n e e

S p e a l c S o f o p t i m i z a t i o n , f a c t o r s o f s a f e t y a n d f e e dp e r s o n w o u l d u n d e r s t a n d a n e n g i n e e r i n g s p o k e s m aN o t o n l y i s t h e r e l i t t l e r e s e a r c h i n t o t h e t h e o r y or e c o g n i z e d s p o k e s m a n a n d n o g e n e r a l e d u c a t i o n r ef i e l d , b u t e n g i n e e r s t h e m s e l v e s a r e c h r o n i c a l l y a v e r st h e i r w o r l d . T h a t p e o p l e d o n o t u n d e r s t a n d t h e e n ga n d a r e a b i t f r i g h t e n e d b y t e c h n o l o g y i s n o t r e a l l y t o

" A m o n g m a n y , m a n y o t h e r s w e f i n d - t h e w o r k - o f t h e - I( T h a l e s ; A n a x i m a n d e r a n d A r r a x i m e n e s ) ; w h e r e m a n y fs c i e n t i f i c m e t h o d w a s f i r s t p l a n t e d i n t h e 6 t h c e n t u r y B . CO r g a n - u m ; - o f B a c o n - i n t h e N o v u n t - O r g a n u m ; O f - D e s c a r t mM i l b o d e ; o f _ P o p p e r i n T h e L o g i c o f S c i e n t O c D i s c o v e r y ;S t r u c t u r e O f S c i e n t i f i C R e v o l u t i o n s .

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i n t r o d u c t i o n / 3

T h i s d i s c u s s i o n s e e k s t o r e d r e s s t h i s s i t u a t i o n . I t i s if o l l o w s :

P a r t I S o m e T h o u g h t s o n E n g i n e e r i n g T h i s p a rp r o b l e m s i t u a t i o n t h a t c a l l s f o r t h e t a l e n t s o f t h e e n g i

P a r t I I T h e P r i n c i p a l R u l e o f t h e E n g i n e e r i n g M ee n g i n e e r i n g m e t h o d i s d e f i n e d .

P a r t I I I S o m e H e u r i s t i c s U s e d b y t h e I i n : n e e n n gs e c t i o n l i s t s t e c h n i q u e s e n g i n e e r s u s e t o i m p l e m e n t t

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S o m e T h o u g h t i o n E n g i n e e r i n g

P A R T I

S O M E T H O U G H T S O N E N G I N E E R

T h e u s e o f t h e e n g i n e e r i n g m e t h o d r a t h e r t h a n t hm a n k i n d ' s m o s t e q u i t a b l y d i v i d e d e n d o w m e n t . Bm e t h o d 1 m e a n t h e s t r a t e g y f o r c a u s i n g t h e b e s t u n d e r s t o o d o r u n c e r t a i n s i t u a t i o n W i t h i n t h e a v a ir e a s o n ; I m e a n t h e " a b i l i t y t o d i s t i n g u i s h b e t w e ef a l s e " o r w h a t D e s c a r t e s h a s c a l l e d " g o o d s e n s e . " Wt o a w a i t e a r l y G r e e k p h i l o s o p h y f o r i t s d e v e l o p m ed e n i e d i n s o m e c u l t u r e s a n d i n r e t r e a t i n i o t h es t r a t e g y t h a t d e f i n e s t h e e n g i n e e r i n g m e t h o d h a st h e b i r t h o f m a n .

T h e f i r s t o b j e c t i v e o f t h i s c h a p t e r i s t o p r e p a r e t h e -e r a t i o n o f t h e s t r a t e g y t h e e n g i n e e r u s e s t o s o l v e _ R rg i v e n i n P a r t I L T h e n a t t e n t i o n s h i f i s t o t h e c h a r a cl e m t h a t r e q u i r e s t h e t a l e n t s o f t h i s n e w a c q u a i n t A n

T h e E n g i n e e r

M o s t p e o p l e t h i n k o f e n g i n e e r s i n t e r m s o f t h e i r at h e i r a n . A s a r e s u l t t h e y s e e d i v e r s i t y w h e r e t h e y s h oq u e s t i o n , " W h a t i s a n e n g i n e e r r i s u s u a l l y a n s w e rm e n t a s " a p e r s o n w h o m a k e S C h e m i c a l s , a i r p l g r i e sF r o m t h e c h e m i c a l s , t h e l a y p e r s o n i n f e r s t h e c h e mt h e a i r p l a n e s , t h e a e r o n a u t i c a l e n g i n e e r ; a n d f r o

1 0


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6 / D E F I N I T I O N O F M E E N G I N E E R I N G M E T H O D

r o a d s ; t h e c i v i l e n g i n e e r . R o t O n l y t h e l a yp e r s o n , b u t a l s o t h e e n g i n e e rm a k e t t h i s m i s t a k e . B e c a u s e t h e p a i r i n g o f e n g i n e e rw i t h t h e i r c o m :p l e t e d d e s i g n i s s o e n d u r i n g a n d t h e p a i r i n g w i t h t h eu s e O f m e t h o ds o f l e e t i n g , p e o p l e i n s i s t t h e y i r e e n g i n e e r s b a s eo n w h a t t h e yp r O d u c e , r e g a r d l e s s o f h o w t h e y g o a b o u t i t , i n s t e a di n s i s t i n g t h e ya r e e n g i n e e r s b a s e d o n h o w t h e y g o a b b U t i t , r e g a r dp r o d u c e . B u t b e h i n d e a c h c h e m i c a l , e a c h _ r o a d ; e a cp o t , h i d e s , t h ec o m m o n a c t i v i t y t h a t b r o u g h t i t i n t o : b e i n g . I t i s t o t h iw e m u s t l o o k t o l e g i t i m i z e t h e w o r d e n g i n e e r .

C h a r a c t e r i s t i c s o f a n E n g i n e e r i n g P r o b l e mL e t u s l o o k i n d e t a i l a t t h e k e y w o r d s c h a n g e , i t s bb e s t a n d

u n c e r t a i n t y t h a t h a v e a p p e a r e d i n t h e d e f i n i t i o n o fa n e n g i n e e r i n gp r O b l e i n S i t u a t i o n . _ O f t h e s e f o u r , t h er e a s o n f o r i n c l u d i n g t h e f i r s t t W oi s r e l a t i v e l y e a s y t o e x p l a i m T h e n e X t o n e i S l e S t ' W e l lu n d e r s t o o d a n dm u s t o c c u p y m o r e o f o u r t i m e . T h r o u g h o u t t h e d i s c ut h r e e k e y w o r d s w e w i l l s e n s e t h e f o u r t h , t h e l a c k Oi n f o r p h a t t o n o ru n c e r t a i n t y t h a t a l w a y s p e r v a d e s a n e n g i n e e r i n g _ p r om e n a c i n gi n t h e w i n g S . A f t e r t h e s t a g e i s s e t , t h e e n g i n e e r i n gs t r a t e g y i t s e l f w i l lm a k e a n a p p e a r a n c e i n A c t I I .

C h a n g e

E n g i n e e r s c a u s e c h a n g e . T h e e n g i n e e r W i n t St o c h a n g e , t o m o d i f yO r t O n V e r t t h e w o r l d r e p r e s e n t e d b y o n e s t a t e i n t o a wb y a d i f f e r e n t o n e . , T h e i n i t i a l s t a t e m i g h t b e S a n F r a r i tt h eG o l d e n G a t e B r i d g e ; t h e f i n a l s t a t e , S a n F r a n c i s c o wT h e i n i t i a l s t a t e m i g h t b e t h e N i l e w i t h o u ta d a m ; t h e f i n a l O n e , t h eN i l e w i t h a n e w d a m i n p l a c e . O r t h e i n i t i a l s t a t e k n i ga N e a n d e r -t h a l c O n t e i t i p l a t i n g t h e d e a t h o f a l o v e do n e ; t h e f i n a l o n e , t h e w o r l da f t e r t h e c o n s t r u c t i o n o f a s e p u l c h e r G r a p h i c a l l y , e a c ho f t h e S e e x a m -p l e s i s r e p r e s - e n t e d i n F i g u r e 1 , w h e r e t i m e i s g i v e no n t h e h o r i z o n t a l

l i n e O r a r i S , a n d s o m e m e a s u r e o f c h a n g e i n t h e w o r l do n t h e v e r t i c a l .T h e e n g i n e e r _ i s t o c a u s e t h e t r a n s i t i o n f r o m Ac o B . T O i d e n t i f y as i t u a t i o n r e q u i r i n g a n e n g i n e e r , s e e k f i r s ta s i t u a t i o n c a l l i n g f o rc h a n s e .

W e i m m e d i a t e l y r u n i n t o t h r e e p r a c t i c a l d i f f i c u l t i e sw h e n w e c o n -? .

1 1 '


12/79

S o m e T h o u g h t s o n E n g i n e e r i n g / 7

M e a s u r eo f

C h a n g e

B

T i m e a x i s

F i g u r e

s i d e r t h e e n g i n e e r ' s c h a n g e : t h e e n g i n e e r d o e s n ' t k ng o i n g , h o w h eg o i n g t o g e t t h e r e _ o r i f a n y o n e w i l l c a r e wd o e s . I n i t i a l l y , t h e e n g i n e e r i s l o c a t e d a t p o i n t A i n Ff i n a l s t a t e ; p o i n t B , i s n o t k n o w n a t t h e b e g i n n i n g o f te x a m p l e w i l l m a k e t h i s p o i n t c l e a r . T h e A s w a n H i g h Di n c r e a s e d t h e s a l i n i t y o f t h e N i l e b y l O p e r c e n t , h a s l eo f t h e s a r d i n e i n d u s t r y i n t h e D e l t a , h a s c a u s e d c o a s t a lf o r c e d t h e 1 0 0 , 0 0 0 N u b i a n s d i S p l a c e c l b y t h e r e s e r v o i r l i f e a s f a r m e r s o n t h e n e w l y c r e a t e d a r a b l e l a n d ; T h e sb e e n b a l a n c e d s o m e w o u l d s a y m o r e t h a n o f f s e t bs u c h _ a s d i e g e n e r a t i o n o f e n o u g h h y d r o e l e c t r i c p o w eo f E g y p t ' s e l e c t r i c a l n e e d s . O u r i n t e r e s t , h o w e v e r , _ it h i s s p e c t a c u l a r e n g i n e e r i n g p r o j e c t o r t o r e c o n c i l e ci o n s a s t o i t s n e t w o r t h ; b u t t o e m p h a s i z e t h a t b e f o r es t a t e A , t h e e n g i n e e r c o u l d n o t p r e d i c t t h e e x a c t c h a n ge r o s i o n o r t h e e x a c t h u m a n c o s t s t o t h e _ s a r d i n e f i sN u b i a n s . T h e f i n a l s t a t e a l w a y s h a s a r e a l i t y t h e _ i nS i m i l a r l y , t h e o r d e r t o " p u t a m a n o n t h e m o o n b yd e 6 a d e " J a c k s t h e s P e c i f i c i t y o f t h e l a d d e r N e i l A r m s tt o l e a v e h i s f o o t p r i n t o n t h e m o o n . T h e e n g i n e e r i s w

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8 / D E F I N I T I O N O F T H E E N G I N E E R I N G M E T H O D

a t r a n s i t i o n s t r a t e g y b u t r a r e l y i s g i v e n a s p e c i f i c ; w e lt o s o l v e . I n s t e a d h e m u s t d e t e r m i n e f o r h i m s e l f w hl e m i s o n t h e b a s i s o f s o c i e t y ' s d i f f u s e d e s i r e f oA t t h eb e g i n n i n g o f a n e n g i n e e r i n g p r o j e c t , t h e e n g i n e e r r aw h e r e h e i s g o i n g .

T h e n e x t d i f f i c u l t y i s w i t h t h e c h a n g e i t s e l f F i g ue a s e i n d e c i d i n g w h i c h p a t h t o t a k e f r o m A _ t o B b y sU s u a l l y a n u m b e r o f a l t e r n a t i v e s e x i s t , e a c h l i m i t e dc o n -s t r a i n t s . E y d e f i n i t i o n , p o v e r t y c o u l d b e e a s i l y e l i m i nS t a t e s b y s u p p l e m e n t i n g t h e i n c o m e o f e a c h p e r s o n p o v e r t yl i n e . B u t d e d i c a t i n g t h e e n t i r e g r o s s n a t i o n a l p r o dt o t h i s e f f o r t

w o u l d b e a n u n a c c e p t a b l e t r a n s i t i o n s t r a t e g y T h ee n g i n e e r i s n o tr e s p o n s i b l e f o r i m p l e m e n t i n g a s i n g l e g i v e n c h a n g ec h o o s i n gt h e m o s t a p p r o p r i a t e o n e . I n o t h e r w o r d s ; a t s t a t e Ah o w h e i s g o i n g t o g e t t o s t a t e B .

T h e f i n a l d i f f i c u l t y i n c a u s i n g c h a n g e i s t h a t a n e n ga w a y o f c h a n g i n g t h r o u g h o u t a d e s i g n . F r o m t h e sc o m p l e t i o n i s o f t e n a l o n g t i m e . A t p r e s e n t , f o r e xy e a r s t o c o n s t r u c t a n u c l e a r r e a c t o r i n A m e r i c a . D u r io f a n e n g i n e e r i n g p r o j e c t , c h a n g e s i n t h e f i n a l go c c u r ,r e q u i r i n g a r e o r i e n t a t i o n o f t h e p r o j e c t i n m i d s t r e a ma u t o r n o Tb i l e i n d u s t r y t h e p u b l i c ' s d e i n a n d h a s f l i t t e d _ f r o m _ d e sa p o w e r f u la u t o m o b i l e , t o a s a f e a u t o m o b i l e , t o a s m a l l , f u e l - eS o r a p i d t h a t a n e w a u t o m o b i l e d e s i g n i s o f t e n o b s o l et h e d r a w i n g b o a r d . W i t h t h e l a c k o f i n f o r m a t i o n a b od e S i r e d t r a n s i t i o n p a t h b e t w e e n A a n d B , c o m b i n ep o i n t B t h r o u g h o u t t h e p r o j e c t ; h o w c a n t h e e n g i ne v e r h o p e t oc a u s e t h e c h a n g e h e d e s i r e s ? C h a n g e i s r e c o g n i z e d ao f a n e n g i n e e r i n g p r o b l e m , b u t w i t h a l l t h e a t t e n d a n ts t r a t e g y d o e s t h e e n g i n e e r u s e t o a c h i e v e i t ?

R e s o u r c e s

T h e s e c o n d c h a r a c t e r i s t i c o f a s i t u a t i o n t h a t r e q u i r ea n e n g i n e e r i s t h a t t h e d e s i r e d s o l u t i o n m u s t b e c oa v a i t a b l e r e s o u r c e s . U n f o r t u n a t e l y , t h e e n g i n e e r c a n np a t h f r o m a l l c o n c e i v a b l e t r a n s i t i o n s f r o m t h e i n i t i a lt o t h e f i n a lo n e . P h y s i c a L e c o n o m i c a n d p o l i t i c a l c o n s t r a i n t s a l w aO f i t s f a v o r a b l e c o r r o s i o n p r o p e r t i e s ; n o c o n s i d e r a tw a s g i v e n t ob u i l d i n g t h e G o l d e n G a t e B r i d g e o f a n a l l o y o f p u r e

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r e a s o n s . ) I n t h e s e c o n d p l a c e , t h e n , t h e e n g i n e e r a l w ac h a n g e w i t h i n t h e a v a i l a b l e r e s o u r c e &

T h e s e r e s o u r c e s a r e a n i n t e g r a l p a r t o f t h e p r o b l e mb o t h d e f i n e a n d c o n s t r a i n i t s s o l u t i o n . D i f f e r e n t r e s o ue n t p r o b l e m s . T o m a k e t h i s p o i n t o n e o f m y f o r m e r b e g i n e a c h c l a s s w i t h a s i m p l e p r o b l e m t o b e a n s w e r eb y w h a t a n e n g i n e e r w o u l d c a l l a b a c k o f t h e e n v eO n c e , f o r e x a m p l e , w e w e r e a s k e d t o e s t i m a t e t h e p o n g b a l l s t h a t w o u l d f i t i n t h e c l a s s r o o m . I n a d d i t it h e a b i l i t y t o m a n i p u l a t e l a r g e n u m b e r s i n o u r h e a dt a u g h t t h e i m p o r t a n c e o f r e s o u r c e s i n t h e d e f i n i t i o

f i f t y s e c o n d s w e w e r e t o p r o v i d e a n a n s w e r a c o ra n s w e r . H a d w e b e e n g i v e n t w o d a y s t o r e s p o n d , w ee x p e c t e d t o m e a s u r e t h e r o o m a n d c a l c u l a t e t h e ne n t i r e l y c o r r e c t e n g i n e e r i n g r e s p o n s e . I s u p p o s e i f we v e n m o r e t i m e , w e c o u l d h a v e f i l l e d t h e r o o m w i t ha n d c o u n t e d t h e m . T h o u g h o b v i o u s l y s i m i l a r , e a c h ow a s f u n d a m e n t a l l y d i f f e r e n t , a s e v i d e n c e d b y i t s n es o l u t i o n m e t h o d . T h e a n s w e r t o e a c h w a s a b s o l u t e le n g i n e e r i n g p o i n t o f v i e w w h e n b o t h p r o b l e m a n dw e r e c o n s i d e r e d t o g e t h e r .

C o n t r a s t a n e n g i n e e r i n g p r o b l e m t o a s c i e n t i f i c o ne a c h p r o b l e m ' s d e p e n d e n c e o n r e s o u r c e s . A l t h o u g h i t e d i n t h e a m o u n t o f t i m t h e h a d t o d e v e l o p h i s t h e oa n d a m o d e r n c a n c e r r t a . a r c h e r i s c o n s t r a i n e d _ b y a vu s u a l l y t h i n k o f e a c h a s t r y i n g t o r e a d t h e a l r e a d yn a t u r e i n s t e a d o f c r e a t i n g a n e w b e s t - s e l l e r b a s e d r e s o u r c e s . W e q u i b b l e , b y m e n d i n g t h e a n a l o g y b e yw e a s s e r t t h a t n a t u r e , a n d b y i m p l i c a t i o n , s c i e n c e , h ar o t h e p i n g - p o n g b a l l p r o b l e m a n d t h a t t h e e n g i n e e r a v a i l a b l e r e s o u r c e s i n a p p r o x i m a t i n g t h i s n u m b e r . Ac o n v e r g e n c e t o t r u t h d o e s n o t u s u a l l y e x i s t i n a n a cp r o b l e m . F o r e x a m p l e , i f w e t r y t o a r g u e t h a t n a t u r e c o r r e c t a n s w e r a s t o w h e t h e r t h e A s w a n H i g h D a m sb u i l t a n d t h a t t h e e n g i n e e r w i l l f i n d i t w i t h a d d i t i o nq u i c k l y b e c o m e i n u n d a t e d i n p r o f o u n d p h i l o s o p h i c a ll o o k i n g f o r t h e a n s w e r t o a p r o b l e m ; a s d o e s t h e s c i es e e k s a n a n s w e r t o a p r o b l e m c o n s i s t e n t w i t h t h e r et o h i m . T h i s d i s t i n c t i o n w i l l b e c o m e c l e a r e r w h e n t h e e n g i n e e r ' s n o t i o n o f b e s t

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1 0 / D E F I N I T I O N O F ' M E E N G I N E E R I N G M E T H O D

T h e I I e tT h e n e x t c h a r a c t e r i s t i c o f a p r o b l e ms i t u a t i o n r e q u i r i n g t h e e n g i n e e r

i s t h a t t h e s o l u t i o n s h o u l d b e t h e b e s to r w h a t i s t e c h n i c a l l y c a l l e d t h eo p t i m u m s o l u t i o n . F r o m a n e n g i n e e r i n g p o i n t o fv i e w n o t a l l c h a n g e so r a l l f i n a l g a t e s a r e e q u a l l y d e s i r a b l e ; ' W a y f ew o u l d s u g g e s tr e p l a c i n g t h e G o l d e n G a t e B r i d g ea s a m e a n s o f t r O S s i n g S a n F r a n c i sB a y w i t h o n e o f t h e w o c i d e f t c c i v e r e d b r i d g e s t h aw e r e o n c e c o m -m o n l y s e e n i n M a i n e . T o i d e n t i f ya s i t u a t i o n c a l l i n g f o r t h e e n g i n e ew e m u s t l o o k f o r o n e i n w h i c h r i o t j u S t a n y c h at h e b e s tc h a n g e , i s d e s i r e d .

B e s t i s a n a d j e c t i v e a p p l i e d r e d u n d a n t l yt o A n O c i k i t i g e n g i n e e r i n gd e s i g n : T h a t a s p e c i f i c a u t o m o b i l e e k i s t sp r o v e s t h a t i t i s _ s o m e e n g i -n e e r ' 8 s u b j e c t i v e _ n o t i o n o f t h e b e s t s o l u t i o nt o t h e p r o b l e m h e w a sg i v e n t o s o l v e ; S a y i n g t h a t a m e r e e d e 8 i 8a b e t t e r a u t o m o b i l e t h a n aM u s t a n g i s i n c o r r e c t i f b e t t e r i S b e i n g u s e di n a n e n g i n e e r i n g s e n s e .T h e y a r e b o t h o p t i m u m s o l u t i o n st o d i f f e r e n t s p e c i f i c d e s i g n p r o j e c tL i k e w i s e ; t h e c o m p l a i n t _ t h a t " A t h e r i c a r ie n g i n e e r s c a n n o t b u i l d a na u t o m o b i l e t h a t w i l l l a s t f o r f i f t y y e a r s "c a n o n l y b e v o i c e d b y a p e r s o nW i t h l i t t l e u n d e r s t a n d i n g o f e n g i n e e r i n g .T O t o n S t r u c t s u c h a n a u t o m o -b i l e i s w e l l w i t h i n t h e a b i l i t y O f m o d e ma u t o m o t i v e e n g i n e e r s , b u t t od O S o i s a d i f f e r e n t d e s i g n p r o b l e m f r o m t h eo n e c u r r e n t l y g i v e n t o t h eA m e r i c a n e n g i n e e r . I t d o e s m a k e s e n S e t b P r e f e ro n e d e s i g n p r o j e c to v e r t h e o t h e r . A h e n g i n e e r c o u l d c o n c e i v a b l ya r g u e t h a t d e s i g n i n g a n

a u t o m o b i l e s i m i l a r t o t h e M e r c e d e s i sa b e t t e t g o a l t h a n d e s i g n i n g o n es i m i l a r t o t h e M u s t a n g , b e c a u s e i t w O u l dl a s t l o n g e r c o n s e r v e n a t u r a lr e 8 o u r c e s , p r o m o t e n a t i o n a l p r i d e ;o r w h a t e v e r A n d , o f c o u r s e , _ as e c o n d e n g i n e e r m a y f e e l t h a t h e - C o u l dh a V e p r o d u c e d a b e t t e r f i n a lp r o d u c t t h a n t h e f i r s t e n g i n e e r g i v e n t h es a m e p r o b l e m s t a t e m e n t . B u tf b r t h e e n g i n e e r w h o d e s i g n e d t h eM u s t a n g , t h e a u t O M O b i l e y o u s e eb e f o r e y o u i s h i s b e s t s o l u t i o nt o t h e p r o b l e m h e w a s g i v e n t o s o lT o e x i s t i S t o b e s o m e e n g i n e e r ' s n o t i o n o fb e s t .

U n l i k e s c i e n c e ; e n g i n e e r i n g d o e sn o t S e e k t b m o d e l r e a l i t y b u ts o c i e r y s p e r c e p t i o n o f r e a l i t y , i n c l u d i n g i t s m y t h sa n d p r e j u d i c e s . I f an a t i o n f e e l s t h a t a f u n e r a l p y r e s h o u l d b e a l i g n e di n a n o r t h - s o u t hd i r e c t i o n t o a i d t h e d e a d p e r s o n ' s j o h r n e Yt o h e a v e n , t h e m o d e l t o b eo p t i m i 2 e d w i l l i n c o r p o r a t e t h i s c o n s i d e r a t i o na s a d e s i g n c r i t e r i o n ,r e g a r d l e s s o f t h e t r u t h o f t h e c l a i m . S i m i l a r l y ,t h e e n g i n e e r i n g m o d e l i sn o t b a s e d o n a n e t e r n a l o r a b i b l u t e v a l u es y s t e m , b u t o n t h e o n et h b t i g h t t o r e p r e s e n t a s p e c i f i c s o c i e t y I na s o c i e t y o f C a n n i b a l s , t h ee n g i n e e r w i l l t r y t o d e s i g n t h e M b s t e f f i c i e n t k e t t l eA s a r e s u l t , t h e

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S o m e T h o u g h t s o n E n g i n e e r i n g /

o p t i m u m o b t a i n e d f r o m t h i s m O d e l d o e s n o t p r e t e nl u t e b e s t ; b u t o n l y t h e b e s t r e l a t i v e t o t h e s o c i e t y t oC o n t r a s t t h i s w i t h a s c i e n t i f i c m o d e l . S p e a l d n g o f E it h e b e s t a v a i l a b l e a n a l y s i s o f t i m e a n d s p a c e i m p lc l o s e s t t o d e s c r i b i n g r e a l i t y I t i s b e t t e r t h a n t h e f o r m ub e c a u s e i t e x p l a i n s m o r e a c c u r a t e l y o r m o r e s i m p l yo f n a t u r e . B e s t f o r t h e s c i e n t i s t i m p l i e s c o n g r u e n c ee x t e r n a l n a t u r e ; b e s t f o r t h e e n g i n e e r i m p l i e s c o ns p e c i f i c v i e w o f n a t u r e .

T h e a p p r o p n a t e v i e w o f n a t u r e f o r o p t i m i z a t i o n i s nt i v e , f a i t h f u l m o d e l o f s o c i e t y ' s v i e w , b u t i n c l u d e s c rt o t h e e n g i n e e r . O n e i m p o r t a n t c o n s i d e r a t i o n i n l o wa n a u t o m o b i l e , f o r i n s t a n c e ; i s i t s e a s e o f m a n u f a cp a c t s c a n b e u s e d o r i f t h e a u t o m o b i l e c a n b e c oa s s e m b l y l i n e i n s t e a d o f b y h a n d , t h e c o s t o f _ e a c hE a s e o f m a n u f a c t u r e i s a c r i t e r i o n s e l d o m c o n s i d e r e do n e t h a t i s e s s e n t i a l t o a n a c c u r a t e m o d e l f o r d e t e r m i nb i l e d e s i g n : B e m u s e o f t h e s e a d d i t i o n a l v a r i a b l e s ;o p t i m i z a t i o n m o d e l i s n o t j u s t a s u r r o g a t e f o r s o c is u b j e c t i v e c o n s i d e r a t i o n s o f t h e e n g i n e e r w h o m a k e s

I n g e n e r a l , _ t h e o p t i m u m s h i f t s w h e n a n o p t i m i z a tr e d u c e d n u m b e r o f c r i t e r i a i s u s e d . T h e b e s t a u t o m oa x i s s y s t e m o f t h e p u b l i c a n d t h a t o f t h e e n g i n e e r w i l lT h e p e r s o n w h o c r i t i c i z e d t h e e n g i n e e r f o r n o t p r o vb i l e t o l a s t f i f t y y e a r s w a s M a k i n g t h e e r r o r o f n o t u s i ns y s t e m . H e w a s a l m o s t c e r t a i n l y n o t c o n s i d e r i n g t h es u c h a n a u t o m o b i l e c o u l d b e m a n u f a c t u r e d . A s m e n td e s i g n o f a l o n g - l a s t i n g a u t o m o b i l e i s p o s s i b l e ae x c i t i n g a c h a l l e n s e t o t h e e n g i n e e r a s t h e p r e s e n tB u t t h e d e m a n d f o r i t i n t h e U n i t e d S t a t e s i s s o l o wp r o d u c i n g i t s o h i g h , t h a t t h e c o s t p e r v e h i c l e w o u l d ba s e c o n d e x a m p l e o f a d e f i c i e n t s y s t e m o f a x e s b e im e m b e r s o f t h e p u b l i c , c o n s i d e r t h e c o m p l a i n t c o mn e e r s o c c a s i o n a l l y h e a r : " T h i s h o l i d a y s e a s o n a l lw e r e b u s y a n d I c o u l d n ' t g e t t h r o u g h . Y o u w o u l d t h

t h e p h o n e c o m p a n y c o u l d a n t i c i p a t e t h e r u s h . " A gd i f f e r e n t a x i s s y s t e m s b e i n g u s e d o n e b y t h e l a y p ee n g i n e e r .

T h e e n g i n e e r c o u l d e a s i l y d e s i g n a t e l e p h o n e s y s t e mp e r i o d o f t h e y e a r , b u t t h e e x t r a e q u i p m e n t t h a t w


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1 2 / D E F I N I T I O N O F T H E E N G I N E E R I N G M E T H O D

w o u l d r e m a i n i d l e t h e r e s t o f t h e y e a r a n d w o u l d h a vt o b e s t o r e d a n dm a i n t a i n e d . T h e e n g i n e e r u s e s a n a x i s a l o n g w h i cc o s t o f t h ee x t r a ; s e l d o m - u s e d e q u i p m e n t i s t r a d e d o f f a g a i n s t tT h e p u b l i c h a s a r i g h t ( I w o u l d s a y , o b l i g a t i o n )t o h e l p s e l e c t t h ep r o b l e m s f o r s o l u t i o n , t h e m a j o r d e s i g n c r i t e r i a , t hr e t u r n f u n c t i o n sa n d t h e r e l a t i v e w e i g h t s , b u t _ s i n c e _ t h e o p t i m u m s h i fa n o p t i m i -z a t i o n s p a c e w i t h a r e d u c e d n u m b e r o f c r i t e r i a _ i s ut oc r i t i c i z e a n e n g i n e e r ' s o p t i m u m s o l u t i o n b a s e d o ns e t o fc r i t e r i a w i t h o u t j u s t i f y i n g t h e r e d u c t i o n .

T h e o r e t i c a l l y , t h e n , b e s t f o r a n e n g i n e e r i s t h e r e s u l ta m o d e l o f s o c i e t y ' s p e r c e i v e d , r e a l i t y , i n c l u d i n g a d dc o n s i d e r a t i o n s k n o w n o n l y t o t h e e n g i n e e r c o n s t r u c tI n

e s s e n c e , t h e e n g i n e e r c r e a z e s w h a t h e t h i n k s a n s h o u l d w a n t b a s e d o n h i s k n o w l e d g e o f w h a ta n u n i n f o r m e d s o c i e t yt h i n k s i , w a n t s .

I n s o m e c o m p l e t e d e n g i n e e r i n g p r o j e c t s v e h a ve v i d e n c e t h a t t h e a x i s s y s t e m u l t i m a t e l y c h o s e na s r e p r e s e n t a t i v e o fs o d e t y w a s d e f i c i e n t . T h e S a n F r a n c i s c o E m b a r c ab e c o m e a c l a s s i c e x a m p l e o f t h e p r a c t i c a l p r o b l e m o ft o e v a l u a t es o c i e t y ' s o p t i m u m . I t w a s d e s i g n e d a s t h e b e s t w am o v e t r a f f i ca b o u t t h e c i t y , m o n e y w a s a p p r o p r i a t e d a n d c o n s t r uE m b a n 7 a d e r o , n o w k n o w n a s t h e f r e e w a y t o n o w h e r ew a s a b a n d o n e di n m i d - c o n s t r u c t i o n b e c a u s e t h e d e s i g n f a i l e d t o ia t i o n s t h a t u l t i m a t e l y p r o v e d i m p o r t a n t . C r i t e r i a s u c hm y v i e w o f t h e b a y " " D o n ' t r a i s e t h e n o i s e l e v e l o r i n m y n e i g h b o r h o o d , " a n d " D o n ' t l o w e r t h e o v e r a lw e r e i m p o r t a n t r o t h e c i t i z e n s o f S a n F r a n c i s c o . T o o d o w n , t h e E m b a r c a d e r o n o w s t a n d s a s a m o n u m e n tt o t h e d i f f e r e n c eb e t w e e n e n g i n e e r i n g t h e o r y a n d e n g i n e e r i n g p r a c t i c e .r e t i c a l l y t h e b e s t d e s i g n i s d e t e r m i n e do n c e t h e o p t i m i z a t i o n s p a c e i sk n o w n , p r a c t i c a l l y i t i s h a r d t o b e s u r e t h a t w e h a v ea ni m p o r t a n t a x i s i n c o n s t r u c t i n g t h i s s p a c e . I n t h e e x at h e o p t i m i z a t i o n s p a c e o f t h e e n g i n e e r p r o v e d i n a p o o rr e p r e s e n t a t i o n o f s o c i e t y: A : f u n d a m e n t a l c h a r a c t e r i s t i c o f a n e n g i n e e r i n g s o

t h e b e s t a v a i l a b l e f r o m t h e p o i n t o f v i e w o fa s p e c i f i c e n g i n e e r . I f t h i se n g i n e e r k n e w t h e a b s o l u t e g o o d , h e w o u l d d o t h a t s oh e c a l c u l a t e s h i s b e s t b a s e d o n h i s s u b j e c t i v e e s t i m a ta n i n f o r m e ds o c i e t y ' s p e r c e p t i o n o f t h e s o o d . W i t h d o u b t : a b o u t t ha r ei m p o r t a n t t o s o c i e t y , w i t h d o u b t a h o u t t h e r e l a t i v e i m

1 7


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c r i t e r i a a n d w i t h d o u b t a s t o w h e t h e r s o c i e t y ' s b e s t r eu a l ' s b e s t ; h o w c a n t h e e n g i n e e r d e s i g n t h e o p t i m u ms t r a t e g y d o e s h e u s e ?

B e s t , c h a n g e , u n c e r t a i n t y a n d r e s o u r c e s a l t h o u g h wk n o w w h a t t h e e n g i n e e e s s t r a t e g y i s , i t s h o u l d n o t br e c o g n i z e a s i t u a t i o n c a l l i n g f o r i t s u s e . U n f o r n m a t e lP r e s i d e n t o f t h e U n i t e d S t a t e s p r o m o t e s a n e w g ew e a p o n s t o c r e a t e a d e f e n s i v e u m b r e l l a a n d t h e n c at O c c o m m u n i t y " t o s i v e u s a w a y o f d e v e l o p i n g i ts c i e n c e a n d e n g i n e e r i n g . R e l a t i v e l y s p e a k i n g ; l i t ti n v o l v e d . N e w t o n ' s L a w o f G r a v i t a t i o n , t h e e q u a t i ot h e t h e o r y o f e n e r g y e m i s s i o n b y l a s e r s o r p a r t i c

. r e a s o n a b l y w e l l u n d e r s t o o d b y t h e s c i e n t i s t I f s u c hd e v e l o p e d , t h e P r e s i d e n t w o u l d b e b e t t e r a d v i se n g i n e e r i n g c o m m u n i t y . J o u r n a l i s t s s h a r e t h i s c o n fc o n s t i t u t e s a s c i e n t i f i c p r o b l e m a n d w h a t a n i e n g i n er e p o r t e r s s e e k i n g i n f o r m a t i o n a b o u t t h e a b o v e - mw e n t t o " s c i e n t i f i c e x p e r t s " t o e v a l u a t e t h e " f e a s i b ia s e m i s s i l e d e f e n s e s y s t e m , " t h e y w e n t t o t h e w r o n g i t y i s c e r t a i n l y m o r e i n d o u b t b e c a u s e o f t h e d i f fm a t e r i a l s a b l e t o s u r v i v e t h e t e n s i l e s t r e s s e s , r a d i aa l i e n t e m p e r a t u r e s t h a n b e c a u s e o f s o m e t h i n g t h a t v il a w s o f n a t u r e . I f f e a s i b i l i t y i s _ t h e q u e s t i o n ; j o u r n a l it h e d e a n o f a n e n g i n e e r i n g c o l l e g e , n o t t h e i r r e s i d e n

S i n c e c o n f u s i o n e v i d e n t l y e x i s t s i n t h e m i n d o f t h e t o w h a t c o n s t i t u t e s a n e n g i n e e r i n g p r o b l e m , l e t u se x a m p l e s w i t h t h e d e f i n i n g c h a r a c t e r i s t i c s o f o n e i nm e n t o f a n e n g i n e e r i n g p r o b l e m m i g h t w e l l b e :

I b e l i e v e t h a t t h i s n a t i o n s h o u l d c o m m i t i t s e l f i o at h e g o a l , b e f o r e t h i s d e c a d e i s o u t , o f l a n d i n g a mm o o n a n d r e t u r n i n g h i m S a f e l y t o t h e e a r t h . N o s i np r o j e c t i n t h i s p e r i o d w i l l b e m o r e i m p r e s s i v e t o o r m o r e i m p o r t a n t f o r t h e l o n g - r a n g e e x p l o r a t i o n a n d n o n e s o d i f f i c u l t o r e x p e n s i v e t o a c c o m p l i s hc o s t w o u l d b e ] $ 5 3 1 m i l l i o n i n 1 9 6 2 a n d a n e s t i mb i l l i o n o v e r t h e n e x t f i v e y e a r s .

P r e s i d e n t K e n n e d y ' s s t a t e m e n t f i r e d t h e g u n t h a t i s oo n e o f A m e r i c a ' s m o s t s p e c t a c u l a r e n g i n e e r i n g a d v e n

8


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1 4 7 D E F I N I T I O N O F M E E N G I N E E R I N G M E T H O D

E n g i n e e r i n g c h a n g e i s n o t _ l i m i t e d t o t h e c r e a t i o n o fs u c h a s s p a c e s h i p s o r h i g h w a y s . O t h e r p o l i t i c a l , e c o nl o g i c a l e x a m p l e s t h a t r e q u i r e t h e e n g i n e e r a r e e a s y 2 r ea l t h o S t t r i v i a l , o t h e r s m o r e c o m p l e x b u t a l l h a v e t h ea n e n g i n e e r i n g p r o b l e m . _ P e r h a p s a p o l i t i c i a n w a n t st o w i n S u p p d r t i n C o n g r e s s f o r t h e c o n s t r u c t i o n o f ad i s t r i c t ; p e r h a p , a n e c o n o m i s t w o u l d l i k e t o : i n c r e a s ep r o d u c t o r f i n d a w a y t o r e d u c e t h e n a t i o n a l d e b t ; p e rg i s t W d u l d l i k e t o s t o p c h i l d r e n f r o m b i t i n g t h e i r nr a c e t o c r e a t e a u t o p i a n s t a t e u s i n g " b e h a v i o r a l ec h a n g e s i m p l i e d b y t h e s e e x a m p l e s a r e u s u a l l y n o t a se n g i n e e r , b u t c a r e f u l s t u d y o f t h e c h a r a c t e r i s t i c s t h

o b v i o u s e n g i n e e r i n g p r o j e c t s o f d e s i g n i n g a n y l o n p l ab r i d g e a c r o S S t h e M i s s i s s i p p i a n d b u i l d i n g a n e l e c t rf o r N e w Y o r k C i t y s h o w s a d e f i n i t e p a t t e r n . F o r e a ca n e n g i n e e r i sn e e d e d .

I f y o u , a S w i t h a l l h u m a n s s i n c e t h e b i r t h o f m a n ;t h e s y s t e m y o u w a n t t o c h a n g e i s c o m p l e x a n d p o ot h e c h a n g e y o u w i l l a c c e p t m u s t b e t h e b e s t a v a ic o n s t r a i n e d b y l i m i t e d r e s o u r c e s ; t h e n y o u a r e i n t he n g i n e e r i n g p r o b l e m . I f y o u c a u s e t h i s c h a n g e u s i n g g i v e n i n t h e f o l l o w i n g p a g e s , t h e n y o u a r e a n e n g i n e


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T h e P r i n c i p a l R u l e o f t h e E n g i n e e r i n g M e t

P A R T H

T H E P R I N C I P A L R U L E O F T H EE N G I N E E R I N G M E T H O D

C h e s s : i s a c o m p l i c a t e d g a m e . A l t h o u g h i n t h e o r y at r e e c a n b e c o n s t r u c t e d b y e i c h a u s t i v e e n u m e r a t i o n o fm o v e s f o r t h e w h i t e s i d e , t h e n a l l p o s s i b l e r e s p o n s e st h e n w h i t e a g a i n a n d s o f o r t h u n t i l e v e r y p o s s i b l e g a mt r e e , i n p r a c t i c e t h i s p r o c e d u r e i s i m p o s s i b l e b e c a u s en u m b e r o f d i f f e r e n t m o v e s a n d t h e l i m i t e d r e s o ul a r g e s t c o m p u t e r . C h e s s , t h e r e f o r e , d e f i e s a n a l y t i c a l a n

T o l e a r n c h e s s ; a d i f f e r e n t s t r a t e g y i s u s u a l l y nd e s i r a b l e c h a n g e i n o u r p o o r u n d e r s t a n d i n g o f t h ew i t h t h e a v a i l a b l e r r . : s o u r c e s . T h i s s t r a t e g y c o n s i s t s t i o n s , h i n t s a n d r u l e s o f t h u m b f o r s o u n d p l a y . F o r e x

1 ) O p e n w i t h a c e n t e r p a w n ,2 ) M o v e a p i e c e o n l y o n c e i n t h e o p e n i n g ,3 ) D e v e l o p t h e p i e c e s q u i c k l y ,4 ) C a s t l e o n t h e k i n g ' s s i d e a s s o o n a s p o s s i b l e , a5 ) D e v e l o p t h e q u e e n l a t e .

A s w e g e t b e n e r , w e b e g i n t o h e a r :

6 ) C o n t r o l _ t h e c e n t e r ,_7 ) E s t a b l i s h : o u t p o s t s f o r t h e k n i g h t s ,:8 ) K e e p b i s h o p s o n o p e n d i a g o n a l s ; a n d9 ) I n c r e a s e y o u r m o b i l i t y

A l t h o u g h t h e s e h i n t s d o n o t g u a r a n t e e t h a t w e w i l l wo f t e n o f f e r c o n f l i c t i n g a d v i c e , a l t h o u g h t h e y d e p e n

2 0


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A l t h o u g h _ t h e s e h i n t s d o n o t g u a r a n t e e t h a t w e w i l l wo f t e n o f f e r t b n f l i c t i n g a d v i c e , a l t h o u g h t h e y d e p e no n c o n t e x t a n dc h a n g e i n t i m e , t h e y a r e o b v i o u s l y b e t t e r t h a n t r y i nc o n s t r u c t t h eg a m e t r e e , a n d W e d o l e a r n t o p l a y b e t t e r c h e s s . Wt h i s s t r a t e g y ?

O n e o f t h e t o p i c s s t u d i e d i n a c o u r s e i n a r t i f i c i a l ia nu n u s u a l w a y o f p r o g r a m m i n g a c o m p u t e r t o s o l v e p rg i v i n g i t a p r o g r a m w i t h a f i x e d , s e q u e n c e o f d e t ef o l l o w a n a l g o r i t h m , a s i t i s c a l l e d t h e c o m p u t e r ir a n d d i n s u g g e s t i o n s ; h i n t s o r r u l e s o f t h u m b t ou s e i n s e e k i n g t h es o l u t i o n t o a p r o b l e m . T h e h i n t s a r e c a l l e d b e u n s t i t

h e u r i s t i c s , h e u r i s t i c p r o g r a m m i n g . S u r p r i s i n g l y , t h in o n - a n a -l y t i c t e c h n i q u e w o r k s : I t h a s b e e n u s e d i n c o m p u t ec h a m p i o n s h i p c h e c k e r s , i d e n t i f y h u r r i c a n e c l o u d f o rc o n -& d i M i t l e a r r e a c t o r s . L i k e t h e i c o m p u t e r ; _ b o t h t h e mi t s p r o b l e m ( l e a r n i n g t o p l a y c h e s s ) a n d t h a t o f t h e e nh i s p r o b l e m s ( b u i l d i n g b r i d g e s a n d s o f o r t h ) d e po n _ t h e s a m eS t r a t e g y f o r c a u s i n g c h a n g e . T h i s c o m m o n s t r a tu s e o fh e u r i s t i c s . I n t h e c a s e o f t h e e n g i n e e r , i t i s g i v e n t hi n g d e s i g n .

T o a n a l y z e t h e i m p o r t a n t r e l a t i o n s h i p b e t w e e n e n ga n d t h e h e u r i s t i t , f o u r m a j o r o b j e c t i v e s a r e s e t f oo u rd i s c b S s i o n . T h e y a r e t o u n d e r s t a n d t h e t e c h n i c a l tt od e v e l o p t h e e n g i n e e r ' s s t r a t e g y f o r c h a n g e ; t o d e f i nn i t a l t e r i n , s t a t e o f t h e a r t ; a n d f i n a l l y , t o s t a t e t h e i m p l e m e n t i n g t h e e n g i n e e r i n g m e t h o d . T h e h e u r i s t ie r e d b y d e f i n i t i o n , b y e x a m i n i n g i t s c h a r a c t e r i s t i c so r s i g n a t u r e s , a n dt h r o u g h i t s s y n o n y m s . S p e c i f i c e x a m p l e s o f e n g i n e e r ib e 1 c o n s i d e r e d i n P a r t I I I . T h e s t a t e - o f - t h e - a r t w i ld e f i n i t i o n a n d b y l o o k i n g a t i t s e v o l u t i o n a n d t r a n s mo n eg e n e r a t i o n o f e n g i n e e r s t o t h e n e x t . F i v e e x a m p l e s p rn e s s o f t h i s i m p o r t a n t e n g i n e e r i n g c o n c e p t w i l l b e s e c t i o n .

T h e H e u r i s t i c

A D e f i n i t i o n

A h e u r i s t i c i s a n y t h i n g t h a t p r o v i d e s a p l a u s i b l e a i do r d i r e c t i o n i nt h e S o l u t i o n o f a p r o b l e m b u t i s _ i n , t h e f i n a l a n a li n c a p a b l e o f j u s t i f i c a t i o n , a n d f a l l i b l e . I t i g u s e dt o g u i d e , t o d i s c o v e r

2 1


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7 7 k P i i f l d p & R u t e o f t h e E n g i n e e r i n g M e t h

a n d t o r e v e a l : T h i s s t a t e m e n t i s a f i r s t a p p r o x i m a t i on e e r w o u l d s a y , a f i r s t c u t , a t d e f i n i n g t h e h e u r i s t i c .

S i g n a t u r e s o f t h e H e u r i s t i c

A l t h o u g h d i f f i c u l t t o d e f i n e ; a h e u r i s t k h a s f o u r s i g n ai t e a s y t o T e c o g n i z e :

A h e u r i s t i c d o e s n o t g u a r a n t e e a s o l u t i o n ;I t m a y c o n t r a d k t o t h e r h e u r i s t i c s ;I t r e d u c e s t h e s e a r c h t i m e i n s o l v i n g a p r o b l e m ; a nI t s a c c e p t a n c e d e p e n d S o n t h e i m m e d i a t e c o n t e x t i n

a b s o l u t e s t a n d a r d :L e t u s c o m p a r e t h e p r e s u m a b l y k n o w n c o n c e p t o f a s ct h e l e s s - w e l l - k n o w n c o n c e p t o f t h e h e u r i s t i c w i t h r e s p

F i g u r e 2


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s i g n a t u r e s . I n d o i n g s o w w i l l c o m e t o a p p r e c i a t eu s i n g i r r a t i o n a l m e t h O d S t o s o l v e p r o b l e m s .T h i s c o m p a r i s o n m a y b e e a s i e r i f w e u s e t h e s i m p

c o n c e p t o f a s e t . T h e i n t e r i o r o f F i g u r e 2 r e p r e s ep r o b l e m s _ t h a t c a n a l t i m a t e l y b e s o l v e d : I t w i l l b e g in a m e U . Ui s n o t l i m i t e d t o t h o s e p r o b l e m s s o l v a b l e o n t h ep r e s e n tk n o w l e d g e , b u t i n c l u d e s a l l p r o b l e m s t h a t w o u l db es o l v a b l e g i v e n p e r f e c t k n o w l e d g e a n d a n i n f i n i t e a mt i m e . T h ep o i n t s l a b e l e d a , b , c , d , g a n d b a r e e l e m e n t s o f U as o m eo f t h e s e p r o b l e m s . I f y o u p r e f e r ; i t i s s u f f i c i e n t f o ro u r p r e s e n t p u r -p o s e s t o t h i n k o f U a s a s i m p l e l i s t o f q u e s t i o n s h u m a n i t y w i l l s o m e d a y b e a b l e t o a n s w e r . O n t h i s _m o s t p e o p l eb o r n i n t o t h e W e s t e r n t r a d i t i o n w o u l d i n c l u d e : Ws u n r i s et o m o r r o w ? D o e s b r e a d n o u r i s h ? I f I r e l e a s e t h i s b a l ls h o u l d t h e A S W a n H i g h D a m h a v e b e e n b u i l t ? O ua r e a i se v e r y t h i n g e l s e q u e s t i o n s t h a t h u m a n i t y c a n n o ta n s w e r , q u e s t i o n st h a t h u m a n i t y c a n n o t e v e n a s k , a n d p s e u d o q u e s t i o nM a n y s c i e n t i s t sb e l i e v e t h a t n o p o i n t s ; s u c h a s e a n d f ; e x i s t i n t h i s o up i c t u r e a d m i t t e d l y l e a v e s u n i d e n t i f i e d a n d c e r t a i n l ym a n yi m p o r t a n t i s s u e s .

F i g u r e 3 i s i d e n t i c a l t o t h e p r e v i o u s o n e , e x c e p t t hl e m s a r e n o w e n c i r c l e d b y c l o s e d c u r v e s l a b e l e d A t1 : S i m i l a rt o t h e d o t t e d r e c t a n g l e ; t h e a r e a i n s i d e e a c h c u r v ea s e t .T h o s e t h a t i h a v e b e e n c r o s s h a t c h e d , 4 B , B C , D a r e s e t s o fp r o b l e m s t h a t m a y b e s o l v e d 1 s i n g a s p e c i f i c s c i e n t io r m a t h e m a t i -c a l t h e o r y ; p r i n c i p l e o r l a w . S e t A , w i t h p r o b l e ma a s a r e p r e s e n t a t i v ee l e m e n t , m i g h t b e t h e c o l l e c t i o n o f a l l p r o b l e m s s ou s i n g t h el a w o f c o n s e r v a t i o n o f m a s s - e n e r g y , a n d s e t B , t h ot h ea s s o c i a t i v e l a w o f m a t h e m a t i c s . I f t h e a r e a i n s i d e a cn o t c r o s s -h a t c h e d , s u c h a s E ,G a n d H i i t r e p r e s e n t s t h e s e t o f a l l p r o b l em a y b e a t t a c k e d u s i n g a s p e c i f i c h e u r i s t i c . T h i s f i g ut h e d i f f e r e n c e b e t w e e n a s c i e n t i f i c l a w a n d a h e u r io n t h ef o u r s i g n a t u r e s O v e n e a r l i e r_ F i r s t , h e u r i s t i c s d o n o t g u a r a n t e e a s o l u t i o n . T o t h i sc h a r a c t e r i s t i c , t h e s e t s r e f e r r i n g t o s c i e n t i f i c l a w sr e s t c o m p l e t e l y

w i t h i n s e t U , w h i l e t h o s e r e f e r r i n g t o h e u r i s t i c s i n c l ua r e a b o t hi n s i d e a n d o u t s i d e o f U . W h e n h e u r i s t i c E i s a p p l i e dt o p r o b l e m d , as a t i s f a c t o r y s o l u t i o n r e s u l t s . T h i s i s n o t t h e c a s e w h e ns a m e h e u r i s -t i c i s a p p l i e d t o p r o b l e m e , l b a s c i e n t i s t ; a m b i g u i t y a na n s w e r t o a q u e s t i o n h a s b e e n f o u n d i s a f a t a l w e a

2 3


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T b e P i n c 4 i ã l R u l e O f t b e E n g i n e e t i n g M e t b

p r o c e d u r e s , s t r a t e g i e s a n d a l g o r i t h m s t h a t g i v e p r eI m o w n t o b e t r u e . U n c e r t a i n t y a b b t i t A s o l u t i o n ' s v a l i do f : t h e u s e o f a h e u r i s t i c .

U n l i k e s c i e n t i f i c t h e o r i e s , t w o h e u r i s t i c s m a y c o n td i f f e r e n t a n s w e r S t O t h e S a r i * q U e S t f o n a n d s t i l l b e u sd i s r e g a r d f o r t h e c l a s s i c a l l a w o f c o n t r a d i c t i o n i s s i g n a t u r e o f t h e h e u r i s t i c . I h F i g u r e 3 t h e o v e r l a p o f ts e t s ; C a n d D - , i n d i c a t e s t h a t a p r o b l e m i n t h e c o m m ow o u l d r e q u i r e t w o t h e o r i e s f o r i t s s o l u t i o n : T h e n e e do f g r a v i t a t i o n a n d t h e l a w O f l i g h t p r b p a g a t i o n t o p r e dg o o d i l l u s t r a t i o n : S i n c e c o m b i n a t i o n s o f t w o ; t h r e e

L _

0 1 1 1 , N I I M E M

F i g u r e 3

2 4


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2 0 / D E F I N I T I O N O F M E E N G I N E E R I N G M E T H O D

s c i e n t i f i c a n d m a t h e m a t i c a l t h e o r i e s m u s t w o r k t o g ep r o b l e m s , I I i s o v e r l a i d w i t h a c o m p l e x a r r a y o f s c i e n

T h i S i S r i d t t r t e i n t h e c a s e o f t h e h e u r i s t i c . H e r ea n d G r e p r e s e n t s t h e c o n f l i c t i n g a n s w e r g i v e n t o o u t s i d e o f U . A l t h o u g h a t t i m e s t w o h e u r i s t i c s m it oa r r i v e a t a n a n s w e r a n d , h e n c e ; t o o v e r l a p _ w i t h i n Uc a n t c h a r a c t e r i s t i c o f a h e u r i s t i c i s i t s r u g g e d i n d i vd e n c y t o C l a s h w i t h i t s n e i g h b o r s . W e h a v e a l r e a d y t h a t a t l e a s t t h r e e d i f f e r e n t h e u r i s t i c s t r a t e g i e s a r e a vt h e n u m b e r o f p i n g - p o n g b a l l s i n a r o o m a n d t h at o ad i f f e r e n t , b u t c o m p l e t e l y a c c e p t a b l e ; e n g i n e e r i n g a ne m a t i c i a n ; c o n t r a d i c t i o n i s w o r s e t h a n a m b i g u i t y

m i g h t t b l e r a t e a h e u r i s t i c s t r a t e g y t h a t i n d i c a t e s tas o l u t i o n i f i n d e p e n d e n t c o n f i r m a t i o n , e x i s t s , t h a t tf o u n d , _ r e p r e s e n t s t h e t r u t h . A c o n t r a d i c t i o n , h o w e v eu n a c -t e p t a b l e , f o r i t i m p l i e s a c o m p l e t e b r e a k d o w n i n t h e f r o m a n y t w o _ p r o p o s i t i o n s t h a t c o n t r a d i c t ,p r o p o s i t i o n a t a l l m a yb e p r o v e d t o b e t r u e c e r t a i n l y a b o t h e r s o m e s i t u a t im a t h e m a t i c s . U n l i k e s c i e n t i f i c l a w s ; h e u r i s t i c s h a v e nt o t h e h a r n e s s o f c o n v e n t i o n a l l o g i c s y s t e m s a n d mw h e n t h e y b r i d l e .

S o m e p r o b l e m s a r e s o s e r i o u s a n d t h e a p p r o p r i a t en i q u e s t o s o l v e t h e m e i t h e r n o n e x i s t e n t o r s o t i m e -ah e U r i s t i c S O l u t i o n i s p r e f e r a b l e t o n o n e a t a l l : P r o b l e m

n o t a m e m b e r o f a n y c r o s s h a t c h e d _ s e t , b u t i s ah e u r i s t i c s e t H . I f g i s l e t h a l t o t h e h u m a n s p e c i e sa t i m e s c a l es h o r t e r t h a n s c i e n t i f i c t h e o r y c a n b e d e v e l o p e d t o r a t i o n a l c o u r s e i s t o u s e t h e i r r a t i o n a l h e u r i s t i c m er e p r e s e n t S a v a r i a n t o f t h i s s i t u a t i o n . I t i s a m e m b e rb u t n o w l e t u s a s s u m e t h a t t h e t i m e n e e d e d t o i m p l er i g o r o u s s o l u t i o n i s l o n g e r t h a n t h e l i f e t i m e o f t h e b e t t e r f i r s t - a i d i n t h e f i e l d t h a n a p a t i e n t d e a do n a r r i v a l a t t h eh o s p i t a l .

U n f o r t u n a t e l y , m o s t s e r i o u s p r o b l e m s f a c i n g m a n k ia r e s i m i l a r t og a n d b S u f f i c i e n t a n a l y t i c a l t h e o r y o r, e n o u g h _ t i m e t o i m p l e m e n tk n o w n t h e o r v d o e s n o t e x i s t t o s o l v e t h e p r o b l e mw a r , e n e r g yh u n g e r a n d p o l l u t i o n . B u t i n e a c h c a s e f i r s t - a ih e u r i s t i c s i s s u r e l y a v a i l a b l e i f o n l y w e k n o w h o w tu s e i t .

E v e n t h o u g h h e u r i s t i c s a r e n o n a n a l y t i c , o f t e n f a l s ec o n t r a d i c t o r y , t h e y a r e p r o p e r l y u s d t o s o l v e p r o b ls o c o m p l e x


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T h e P r i n c g i a l k i t e o f t h e E n g i n e e r i n g M e t

a n d p o o r l y u n d e r s t o o d t h a t c o n v e n t i o n a l a n a l y t i c a l tb e e i t h e r i n a d e q u a t e o r t o o t i m e - c o n s u m i n g . T h i s U n S b l V a b l e p r o b l e m s o r t o r e d u c e t h e , s e a r c h t i m e s o l u t i o n i s t h e t h i r d c h a r a c t e r i s t i c b y w h i c h a h e u r i s tn i z e d .

T h e f i n a l s i g n a t u : - e o f a h e u r i s t i c i s t h a t i t s a c c e p t a nb a s e d o n t h e p r a g m a t i c s t a n d a r d A t w o r k s o r i s u sc o n t e x t i n s t e a d o f o n t h e s c i e n t i f i c s t a n d a r d i t i s t rw i t h a n a s s u m e d , a b s o l u t e r e a l i t y , F o r a s c i e n t i f i c l as t a n d a r d o f a c c e p t a n c e r e m a i n s y a l i d , b u t t h e l a w i t s eb e c o m e b l i S b l e t e i f o r a h e u r i s t i c t h e c o n t e x t s o r 5 t at a n c e m a y c h a n g e o r b e c o m e o b s o l e t e , b u t t h e h em a i n s v a l i d . F i g u r e 3 h e l p s m a k e t h i s d i s t i n c t i o n .

S c i e n c e i s b a s e d o n c o n f l i c t , c r i t i c i s m o r c r i t i c a l t hh a s b e e n c a l l e d t h e G r e e k w a y o f t h i n k i n g . A n e w S a y B c k e p l a c e s a n o l d o n e , B , a f t e r a s e r i e s o f c o n f r oi t i s a b l e t o s h o w t h a t a s a n a p p r o x i m a t i o n t o r eb r o a d e r i n s c o p e o r s i m p l e r i n f o r m : l f t w o s c i e n t i f iE ' , p r e d i c t d i f f e r e n t a n s w e r s t o a q u e s t i o n p o S e d bo n e o f t h e m m u s t b e w r o n g : I n e v e r y s c i e n t i f i c c o n f l ib eA W i n n e r . T h e v i c t o r i s d e c l a r e d t h e _ b e s t r e p r e s e n tt h i n g s r e a l l y a r e " a n d t h e v a n q u i s h e d d i s c a r d e d a S an o l o n g e r i v a l i d , s c i e n t i f i c r e l i c y o n i c a l l y , t h e l o s e r

t o t h e r a n k O f a h e u r i s t i c a n d s t i l l u s e d i n c a s e s o f eE i n s t e i n ' s t h e o r y r e p l a c e d N e w t o n ' s a s s c i e n t i f i c dt b r i ' S L a w o f G r a v i t a t i o n i s n o w u s e d , i n i t h e j a r g o nw h e n a q u i c k a n d d i r t y a n s w e r i s n e e d e d . T h e s c i e nt h e _ s e t , U , e x i s t s , t h a t i t d o e s n o t c h a n g e i n t i m e ; O n l y t h e S e t O f t U r r e n t l y a c c e p t e d s c i e n t i f i c l a w s c h,

O n t h e o t h e r h a n d ; t h e a b s o l u t e v a l u e o f a h e u r i s tf i s h e d b y c o n f l i c t _ b u t d e p e n d s e x c l u s i v e l y o n i ts p e c i f i c c o n t e x t . I f t h i s c o n t e x t c h a n g e s , t h e h e u r iu n i n t e r e s t i n g a n d d i s a p p e a r i f r o m v i e w a w a i t i n g ; pt b a l C h a n g e _ o f f o r t u n e . U n l i k e a s c i e n t i f i c t h e o r y ,d i e s ; _ i t j u s t f a d e s f r o m u s e . A d i Y e r e n t i n t e r p r e t a t i

t h e r e f o r e m o r e a p p r o p r i a t e i n t h e c a s e o f a h e u r i s t i cF o r t h e e n g i n e e r t h e s e t U r e p r e s e n t s a l l p r o b l e r

a n s w e r t o a t a g i v e n m o m e n t i n s t e a d o f a l l p r o b l e& l a t e l y a n S W e r a b l e . A s a r e s u l t , i t i s n o t a c o n s t a n t bT h e e n g i n e e r ' s s e t U e b b s a s t h e o b s o l e s c e n c e o f t h

2 6


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2 2 / D E F I N I T I O N O F M E E N G I N E E R I N G M E M O D

t h e h e u r i S t i c S f o r b u g g y w h i p d e s i g n h i g h a n dd r y o n t h e s h e l f i n t h eb l a c k s m i t h ' s w o r k s h o p , a n d i t f l o W S a sr e n e w e d i n t e r e s t i n s e l f -s u f f i c i e n c y h a g S e n t y o u n g p e o p l e i n s e a r c ho f t h e w i s d o m o f t h ep i o n e e r s . O n e h e u r i s t i c d o e s n o t r e p l a c ea n d t h e r b y c o n f r o n t a t i o nb u t b y d o i n g a b e t t e r j o b i n a g i v e nc o n t e x t . B o t h t h e e n g i n e e r aM i t h e l a n g e l b " c r i t i c i z e b y c r e a t i o n ;n o t b y f i n d i n g f a u l t . "

T h e d e p e n d e n c y o n i m m e d i a t e c o n t e k t i n s t e a do f a b s o l u t e t r u t h a sa s t a n d a r d o f v a l i d i t y i S t h e f i n a l h a l l m a r k o fa h e u r i s t i c . I t a n d t h eo t h e r t h r e e s i g n a t u r e s a r e n o t t h e o n l yi t h p o r t a n t d i s t i n c t i o n s b et w e e n t h e s c i e n t i f i c _ l a w a n d t h e h e u r i s t i c , b u t ta r e s u f f i c i e n t , It h i n k , t O i n d i c a t e a c l e a r d i f f e r e n c e b e t w e e nt h e t w o .

S y n o n y m s f o r t h e H e u r i s t i c

M o s t e n g i n e e r s h a v e n e v e r c o n s c i o u s l y t h o u g h to f t h e f o r m a l c o n ,c e p t o f t h e h e u r i s t i c , b u t a l l e n g i n e e r t r e c o g n i z e n e e d f o r a w o r dt o f i t t h e f o u r c h a r a c t e r i S t i c s j u s t g i v e n . T h e yf r e q u e n t l y u s e t h es y n o n y m s r u l e o f t h u m b ; i n t u i t i o n , t e c h n i q u e ,h i n t ; r u l e o f c r a f t ,e n g i n e e r i n g j u d g m e n t , w o r k i n g b a s i s ,o r , i f i n F r a n c e ; l e p i f ( t hn o s e ) t o d e S t r i b e t h i s p l a u s i b l e ; i ff a l l i b l e , b a s i s o f t h e e n g i n e es t r a t e g y f o r s o l v i n g p r o b l e m s . _ E a c h O f t h e S et e r m s c a p t u r e s t h e f e e l -i n g o f d o u b t t h a r a c t e r i S t i c o f t h e h e u r i s t i c .

T h i S c o m p l e t e s c o n s i d e r a t i o n o f t h et e c h n i c a l w o r d h e u r i s t i cn e e d e d f o r a d e f i n i t i o n o f t h e e n g i n e e r i n gm e t h o d u n t i l P a r t I I I ,w h e r e a n e k t e n S i v e l i s t o f e x a m p l e s w i l lb e g i v e n . W e h a v e a n a l y z e dt h i s i m p o r t a n t c o n c e p t b y a n a l o g y w i t ht h e h i n t s a n d s u g g e s t i o n sg i v e n t o l e a r n c h e s s - , b y d e f i n i t i o n , b y l o o k i n ga t f o u r s i g n a t u r e s t h a td i s t i n g u i s h i t f r o m a s c i e n t i f i c l a w a n d b yr e V i e t v i n g a l i s t o f i t ss y n o n y m s :

I h a s t e n t o a d d t h a t n e i t h e r t h e w o r d h e u r i s t i cn o r i t s a p p l i c a t i o n t os o l v i n g p a r t i c u l a r l y i n t r a c t a b l e p r o b l e m si S o r i g i n a l w i t h m e . S o m eh i s t o r i a n s a t t r i b u t e t h e e a r l i e S t m e n t i o n o f t h ec o n c e p t t o S o c r a t e sa b o u t 4 6 9 B . C . , a n d o t h e r s i d e n t i f y i t w i t h t h em a t h e m a t i c i a n , _ P a p p u s ,a r o u n d 3 0 0 A . D . P r i n c i p a l a m o n g i t S l a t e r_ a d h e r e n t s h a v e b e e n D e s -c a r t e s , L e i b n i t t , B o l i a n o , M a c h , H a d a m a r d , _ W e r t hJ a m e S , a n dK i e h l e r . I n m o r e r e c e n t t i m e s , P o l y a h a gb e e n r e s p o n s i b l e f o r i t sc o n t i n u e d , d e v e l o p m e n t . * W i t h d i n a d o u b t ,t h e s t u d y o f t h e h e u r i s t i ci s v e r y O l d . B u t a s o l d a s i t i s ; t h eu s e o f h e u t i s t i c S t o s o l v e d i f f i c

P o l y a , G . ; H o w t o S o l v e I t , P r i n t e t o nU n i v e r s i t y P r e s s ; 1 9 4 5 , 1 9 7 3 .


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T h e Y r i n c i p a l R a t e o f t b e E n g i n e e r i n g M

p r o b t e m s i s o l d e r s t i l l . H e u r i s t i c m e t h o d s w e r ed i s c o v e r a n d t o r e v e a l a p l a u s i b l e d i r e c t i o n f o r t hd a m s , b r i d g e s a n d i r r i g a t i o n c a n a l s l o n g b e f o r e t h e

D e f i n i t i o n o f t h e E n g i n e e r i n g M e t h o d

W h a t i s o r i g i n a l i n o u r d i s c u s s i o n i s t h e d e f i n i t i oi n g m e t h o d a s t h e u s e o f e n g i n e e r i n g h e u r i s t i c sc h a n g e i n a p o o r l y u n d e r s t o o d s i t u a t i o n w i t h i ns o u r c e s . T h i s d e f i n i t i o n i s n o t m e a n t t o i m p l y t h au s e s h e u r i s t i c s f r o m t i m e t o t i m e t o a i d i n h i s w o r ko f t h e m a t h e m a t i c i a n . I n s t e a d m y t h e s i s i s t h r is t r a t e g y f o r c a u s i n g d e s i r a b l e c h a n g e i n a n u nw i t h i n t h e a v a i l a b l e r e s o u r c e s a n d t h e u s e o f h e u r i si d e n t i t y I n o t h e r w o r d s , e v e r y t h i n g t h e e n g i n e e r e n g i n e e r i s u n d e r t h e c o n t r o l o f a h e u r i s t i c . E n g i no f t h e a b s o l u t e , t h e d e t e r m i n i s t i c , t h e g u a r a n t e e d , f a i r l y r e e k s o f t h e u n c e r t a i n , t h e p r o v i s i o n a l a n d e n g i n e e r i n s t i n c t i v e l y r e c o g n i z e s t h i s a n d c a l l s h" d o i n g t h e b e s t y o u c a n w i t h w h a t y o u ' v e g o t , " " f i np a n t s s o l u t i o n , " o r j u s t " m u d d l i n g t h r o u g h . " '

S t a t e - o f - t h e - A r t

I n s t e a d o f a s i n g l e h e u r i s t i c u s e d i n i s o l a t i o n , a g ri s u s u a l l y r e q u i r e d t o s o l v e m o s t e n g i n e e r i n g d e s ii n t r o d u c e s t h e s e c o n d i m p o r t a n t t e c h n i c a l t e r m s t ao n e i n t h e p r e s e n c e o f a n e n g i n e e r f o r a n y l e n g t hh e a r d h i m _ s l i p t h i s t e r m i n t o t h e c o n v e r s a t i o n .a n n o u n c e t h a t h i s s t e r e o h a s a s t a t e - o f - t h e - a r t s p e a kt h e s t a t e - o f - t h e - a r t o f c o m p u t e r d e s i g n i n h i s h o ma d v a n c e d t h a n e l s e w h e r e . S i n c e t h i s c o n c e p t i s f u n do f e n g i n e e r i n g , a t t e n t i o n n o w s h i f t s t o t h e d e f i n i tt r a n s m i s s i o n o f t h e s t a t e - o f - t h e - a r t ; a l o n g w i t h e x a m

T h i s d e f i n i t i o n O f r h e e n g i n e e n n g m e t h o d w a s f i r s t pe n t i t l e d ; " T h e T e a c h i n g o f t h e M e t h o d o l o g y o f E n g i n e e ro f N o n - E n g i n e e r i n g S t u d e n t s , " G u l f : S o u t h w e s t S e c t i o n , AE n g i n e e r i n g E d u c a t i o n , M a r c h 2 6 , 1 9 7 1 .


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2 4 / D E F I N I T I O N O F M E E N G I N E E R I N G M E M O D

A D e f i n i t i o nS t a t e - o f - t h e - a r t , a s a n o u n o r a n a d j e c t i v e , a l w a y

h e u r i s t i c s . S i n c e m a n y d i f f e r e n t S e t S O f h e u r i s t i c sd i f f e r e n t s t a t e s - o f - t h e - a r t e x i s t ; a n d : t o a v o i d c o nc a r r y a l a b e l t o i n d i c a t e w h i c h o n e i s u n d e r d i s c uM i l k i n t h e g r o c e r y s t o r e , s h o u l d a l s o b e d a t e d wi n d i c a t e w h e n i t i s s a f e f o r u s e . T o o o f t e n , t h e n e g li t s t i m e s t a m p h a s c a u s e d m i s c h i e f . W i t h t h e s e r e s t r i c t i o n s a p p l y t o a s e t o f h e u r i s t i c s f o r i t t o q u a l i f

I n t h e s i m p l e s t , b u t l e s s f a m i l i a r , s e n s e , s t a t e Oa s an o u n r e f e r r i n g t o t h e s e t o f h e u r i s t i c s u s e d b y a ss o l v e a s p e c i f i c p r o b l e m a t a s p e c i f i c t i m e . T h e i mu s o f t h e e n g i n e e r a n d t h e p r o b l e m , a n d t h e t i m e t h e d e s i g n w a s m a d e . F o r e x a m p l e ; i f a n e n g i n e et o , d e s i g n ab o o k c a s e f o r a n A m e r i c a n s t u d e n t , h e c a l l s O h t h et h e s i z e a n d w e i g h t o f t h e t y p i c a l A m e r i c a n t e x t b oo n e n g i n e e r i n ge x p e r i e n c e f o r t h e c h o i c e o f c o n s t r u c t i o n m a t e r i a l sp r o p e r t i e s , a n d o n s t a n d a r d a n a t o m i c i l a s s u m p t i ot h e a v e r a g e A m e r i c a n s t u d e n t c a n r e a c h a n d s o f o ra n u s e d b y t h i s e n g i n e e r t o s o l v e t h i s p r o b l e m a t S e t o f t h e s e h e u r i s t i c s . I f t h e S a M e e n g i n e e r w e rb o o k c a s e f o r a F r e n c h s t u d e n t ; h e w o u l d u s e ah e u r i s t i c s a n d h e n c e a d i f f e r e n t s t a t e - O f - t h e : a r t . ( B

n o t t h e s a m e i n t h e U n i t e d S t a t e s a n d F r a n c e . ) t w oe n g i n e e r s w h o h a v e b e e n g i v e n t h e s a m e p r o bb o o k c a s e f o r a n A m e r i c a n s t u d e n t . E a c h * i l l p rd i f f e r e n t , d e s i g n s . S i n c e a p r o d u c t i s r i e c e s s a r i l y s p e c i f i c s e t o f h e u r i s t i c s u s e d _ t o p r o d u c e i t , a n d n o t w o e n g i -n e e r s h a v e e x a c t l y t h e s a m e e d u c a t i o n a n d p a s t e xh a v e a c c e s s t o s i m i l a r , b u t d i s t i n c t l y d i f f e r e n t , s eh e n c e w i l l c r e a t e a d i f f e r e n t S O l U t i o n t o t h e s a m et h e - a r t a s a n o u n r e f e r s t o t h e a c t u a l s e t o f h e u r i s tt h e s e e n g i n e e r s .

I n a c o m p l i c a t e d , b u t m o r e c o n v e n t i o n a l ; s e n sa l s o r e f e r s t o t h e s e t o f h e u r i s t i c s j u d g e d t o r e p r e s

i n g p r a c t i c e . " W h e n a p e r s o n s a y s t h a t h i S S t e r e o ha s t a t e - o f - t h e - a ns p e a k e r s y s t e m o r t h a t h e h a s a s t a t e - o f t h e - a r t b o on o tj u s t m e a n t h a t t h e y a r e c o n s i s t e n t w i t h t h e h e u r i

2 9


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T h e P r i n c O a l R u l e o f t h e E n g i n e e r i n g M e

d e s i g n . T h a t m u c h h e t a k e S f O r g r a n t e d . I n s t e a d hs t r o n g e r v i e w t h a t a r e p r e s e n t a t i v e p a n e l o f q u a l i fj u d g e h i s s p e a k e r S y s t e m o r h i s b o o k c a s e t o b e cb e s t s e t o f h e u r i s t i c s a v a i l a b l e . O n c e a g a i n , s t a t e - o f ti d e n t i f i a b l e s e t o f h e u r i s t i c s .

B e c a u s e t h e d e s i g n O f a b b O k t a s e r e q u i r e s o n l y h e u r i s t i c s ; i t m i s r e p r e s e n t s t h e c o m p l e x i t y o f t h e o f : t h e : a r t n e e d e d t o s o l v e a n a c t u a l p r o b l e m : Ms t a t e - o f - t h e - a r t i s a n i n t e r r e l a t e d n e t w o r k o f h e u r ii n h i b i t a n d r e i n f o r c e e a c h o t h e r F o r e x a m p l e ; t h eo f a l a r g e o r g a n i t n i d e - d i l e c a l l e d t h e e n t h a l p y me i t h e r i n t h e l a b o r a t o r y ( o n e h e u r i s t i c ) o r b y e s t i m

O f t A t b - O P a n d h y d r o g e n a t o m s t h e = m a c r o m o l e c u la p p l y i n g a _ k n o w n f o r m u l a ( a t i V a l h e u r i s t i c ) . I n n e e r u s e s s o m e t i m e s o n e m e t h o d ; s o m e t i m e s t h eh e h a s a n o t h e r h e U r i s t i t p e r h a p s s o m e t h i n g l i k e t o r y i f y o u n e e d 1 0 p e r c e n t _ a c c u r a c y a n d i h a v e $ 5g U i d e h i Ss e l e c t i o n b e t w e e n t h e t w o . B o o k c a s e d e s i g n a n d e vt i o n o f t h e e n t h a l p y o f a l a r g e d r s a n i c m o l e c u l ee x a m p l e s t h a t t h e y h a r d l y s u g g e s t i t h e c o m p l e x i t y _ oI t i s t o y o u r i m a g i n a t i o n I m u s t f i n a l l y t u r n : t o v im o r e c o m p l i c a t e d _ t h e s t a t e : O f : t h e - a r t u s e d i n _ t h ed e s i g n o f a n a i r -p l a n e m u s t b e a s t h e h e u r i s t i c s o f h e a t t r a n s f e r : e co f m a t e r i a l s a n d s o f o r t h i n f l U e n c e , c o n t r o l a n d m

W h e t h e r i ti s t h e s e t t h a t w a s a c t u a l l y _ u s e d _ i n a s p ep r o b l e m o r t h e s e t t h a t s o m e o n e f e e l s w o u l d b e t h ea r t a l w a y s r e f e r s t o a C 0 1 1 e C t i b h O f h e u r i s t i c sc o m p l i c a t e d c o l l e c t i o n o f h e u r i s t i c s a t : t h a t : I t s i ml e t u s k n o w W h i t h - e h g i t i - e - e r , w h i c h p r o b l e m , a n d wc o n s i d e r a t i o n :

T h e s t a t e = o f - t h e - a r t _ i s a f u n c t i o n o f t i m e : : I th e u r i s t i c s _ b e c o m e u S e f t i l a n d a r e A d d e d t o i t a n d ao b s o l e t e a n d a r e d e l e t e d : T h e b o o k ( m s e d e s i g n e d m o n k t o d a y S d i f f e r e n t f r o t h t h e o n e d e s i g n e d f o r SA . D . W h e n w e d i s c u s s e d t h e d e s i g n : o f a b o o k C a s eh O t e m p h a s i z e t h e t i m e s t a m p t h a t m u s t _ b e a s s os t a t e - o f - t h e - a r t . N o w i s t h e t i M e t b r _ o r r e c t t h i s o m it h e e v o l u t i o n o f a s e t o f h e u r i s t i c s i n d e t a i l , b e g i nd o c u m e n t e d e x a m p l e .


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2 6 / D E F I N I T I O N O F M E E N G I N E E R I N G M E ' . 1 1 0 D

E v o l u t i o n, I n o v e r a l l , o u t l i n e , s c h o l a r s f e e l t h a t t h e e v o l u

d a y c a d t o o k p l a c e i n a s e r i e s o f s t a g e s . S i n c e e v o l v e d f r o m t h e r o l l e r , i ti s a s s u m e d t h a t t h e e a r l i e s t c a rw h e e l s r i g i d l y m o u n t e d t o t h e i r a x l e s , w h e e l s a nr o t a t i n g a s au n i t . T h i s a s s e m b l y h a s t h e d i s a d v a n t a g e t h a t o ng o i n g a r o u n d a c o r n e r . A s a n i m p r o v e m e n t , t hs t a g e w a sp r o b a b l y a c a r t w i t h t h e a x l e p e r m a n e n t l y f i x e dt o t h e b o d y a n d w i t he a c h w h e e l r o t a t i n g i n d e p e n d e n t l y I n t h i s d e s i g nn o r t h e a x l e w e r e c a p a b l e o f p i v o t i n g . I t h a s t h e dc a r t c a n n o t g o a r o u n d c o r n e r s u n l e s s f o r c e d i n t o

T h i s s a m e d i f f i c u l t y s t i l l b o t h e r s p a r e n t s w h oo w n t h e o l d - f a s h i o n e db a b y s t r o l l e r w i t h f i x e d w h e e l s .A f t e r 2 0 o r 3 0 c e n t u r i e s ; t h e e n g i n e e r l e a r n e d ht o c o r r e c t t h i s

p r o b l e m b y a l l o w i n g t h e f r o n t a x l e t o p i v o to n a k i n g b o l t a s s t a g et h r e e i n t h e e v o l u t i o n o f c a r t d e s i g n . S i n c e t h e f r ow e r e l a r g e a n d t h e s a m e s i z e , t h i s c a r t c o u l d n o r tt h e f r o n t w h e e l s s c r a p i n g a g a i n s t i t s b o d y I n t h e fw h e e l s w e r e r e d u c e d i n s i z e a n d a l l o w e d t o p a s s uw a g o n a s t h e f r o n t a x l e p i v o t e d . T h i s p r o c e s s o f e vu e d i n t o t h e p r e s e n t d a y o f c o u r s e , a s t h e c aa u t o m o b i l e . B u t a s w e a r e s h o r t o n t i m e a n d t h i s a r t i s i m o r e c o m p l i c a t e d t h a n y o u m i g h t t h i n k , y

y o u r l o c a l r a c i n g e n t h u s i a s t o r m e c h a n i c a l e n g i np i n i o n s t e e r i n g i s a n d h o w i t w o r k s .

T r a n s m i s s i o n

D o w n t h r o u g h t h e a g e s t h e s t a t e - o f - t h e - a r t h am o d i f i e d a n d t r a n s m i t t e d f r o m o n e i n d i v i d u a l t o aa v a r i e t yo f w a y s . T h e e a r l i e s t m e t h o d w a s s u r e l ya s i m p l e a p p r e n t i c e s y s t e mi n w h i c h a r t i s a n s c a r e f u l l y t a u g h t r u l e s o f t h u m bc h i p p i n g f l i n t t o t h e i r a s s i s t a n t s w h o w o u l d s o mW i t h h i e r o g l y p h i c s , c a v e p a i n t i n g s a n d ; l a t e r , bp r o c e s sb e c a m e m o r e e f f i c i e n t a n d w a s n o l o n g e r d e p e n do n a d i r e c t l i n kb e t w e e n t e a c h e r a n d t a u g h t . F i n a l l y , i n m o r e rs c h o o l s a n d c o l l e g e s b e g a n t o s p e c i a l i z e , i n t e a cI ns p i t e o f t h e i m p o r t a n c e o f a p p r e n t i c e , b o o k a n d s cm o d i f y i n g a n d t r a n s m i t t i n g a c c u m u l a t e d e n g i n


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M e P r i n t i k d R a t e o f t h e E n g i n e e r i n g M e t

t h e y n e e d n o t d e t a i n u s l o n g e r b e c a u s e o f t h e i r f a mA n a d d i t i o n a l m e t h o d i s l e s s w e l l - k n o w n a n d wd e l a y , I f a n e n g i n e e r w e r e a s k e d t o d e s i g n a c a r t t o da n a r t i c u l a t e d f r o n t a x l e a n d w h e e l s t h a t w e r e s m au n d e r t h e b e d o f t h e c a r t n o t b e c a u s e h e i s f ae v o l u t i o n o f c a r t d e s i g n ; b u t b e c a u s e t h e c a r t s h e a c th i m t o d a y a r e c o n s t r u c t e d t h i s w a y . A l l t r a c e s o f t ht h a t d i c t a t e d a x l e a n d w h e e l s t u r n i n g a s a u n i t h a v ee n g i n e e r d o e s n o t n e e d t o k n o w t h e h i s t o r y o f c a ri t s e l f p r e s e r v e s a l a r g e p o r t i o n o f t h e s t a t e - o f - t h e 7 a ri t s c o n s t r u c t i o n . I n o t h e r w o r d s , m o d e m d e s i g n d o et h e h i s t o r y o f a n c i e n t d e s i g n .

S i n c e t h e h e u r i s t i c s o f t o m o r r o w a r e e m b o d i e do b j e c t s o f t o d a y , t h e e n g i n e e r i s u n u s u a l l y s e n s i t i vw o r l d a r o u n d h i m a n d u s e s t h i s k n o w l e d g e i n ha s k e d a n a r c h i t e c t u r a l e n g i n e e r t o e s t i m a t e t h e s i zw h i c h w e h a d b e e n s i t t i n g d u r i n g a n e a r l i e r m e e t i n ga n a n s w e r b y r e m e m b e r i n g _ t h a t t h e r o o m h a d t hu m n s a l o n g i t h e s i d e w a l l a n d _ t w o a l o n g t h e f r o n t . St h e r u l e o f t h u m b f o r s t a n d a r d c o l u m n s p a c i n g t h a t s u c h a s w e h a d b e e n i n , h e c o u l d c a l c u l a t e i t s s i z e T h i s a w a r e n e s s o f t h e p r e s e n t w o r l d t r a n s l a t e s h e u r i s t i c s u s e d t o c r e a t e a n e w o n e . I f a p r o p o s e dr e a c t o r o r b r i d g e d e v i a t e s t o o f a r f r o m w h a t h e h a st h e e n g i n e e r w i l l q u e s t i o n , r e c a l c u l a t e a n d c h a l l em a y b e u n a w a r e t h a t h e i s w e a r i n g g l a s s e s , t h e c r e a t e s a n d s e e s h i s w o r i i t h r o u g h l e n s e s g r o u n d t oo f h i s s t a t e - o i t h e - a r t .

T o r e v i e w : t h e s t a t e - o f - t h e - a r t i s a s p e c i f i c s e t o fn a t e d b y a l a b e l a n d t i m e s t a m p . I t c h a n g e s i n t if r o m e n g i n e e r t o e n g i n e e r e i t h e r d i r e c t l y , b y t h e t eo r i n 2 c o m p l e t e d d e s i g n . T y p i c a l l y i t i n c l u d e s hd i r e c t l y i n d e s i g n , t h o s e t h a t g u i d e t h e u s e o f o t h e r w e w i l l s e e l a t e r , t h o s e t h a t d e t e r m i n e a n e n g i nb e h a v i o r i n s o l v i n g p r o b l e m s . T h e s t a t e - o f - t h e - a

t r a d i t i o n o r e n v i r o n m e n t ( i n i t s b r o a d e s t s e n s e ) i n e x i s t s a n d b a s e d u p o n w h i c h a s p e c i f i c h e u r i s t i c i sW e m i g h t a l s o c h a r a c t e r i z e t h e s t a t e - o f - t h e - a r t o f t hp r i v i l e g e d p o i n t o f N ' i e w .

S t a t e - o f - t h e - a r t , n o m a t t e r h o w i t i s w r i t t e n , i s b o t

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a n d i n e l e g a n t t e r m . A f t e r o n l y a f e w p a g e s o f db e c o m e t i r e d o f s e e i n g i t i n p r i n t . T h e r e f o r e , f r o mp r o p o s et o r e p l a c e i t b y i t s a c r o n y m s o t a . C o i n i n g a n e wf i r s t l e t t e r s i n a n e x p r e s s i o n ' s c o n s t i t u e n t w o r d s p r o c e -d u r e t o t h e e n g i n e e r , w h o s p e a k s f r e e l y o f r a d a r ( rr a n g i n g ) a n d t h e l e m ( l u n a r e x c u r s i o n m o d u l e ) . Ip r o j e c t s s u c h a s t h e m a

definition of the engineering method

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