Disiplinlerarası Mühendislik Araştırması ve İnovasyon için bir Laboratuvar Tasarlamak
Modern mühendislik zorlukları - kişisel tıp için iklim direncinden - geleneksel disiplin sınırlarını aşacak tüm çözümlerdir. Disiplinlerarası araştırma için yapılan bir laboratuvar amacı, dijital bağlantı ve insan merkezli tasarım, mekanik, elektrik, kimyasal, sivil, biyomedikal ve yazılım mühendisleri arasında işbirliğini sağlamak için temel tasarım; bu tür bir alan oluşturmak, ekipman kurmak için gerekli olan stratejik bir vizyon gerektirir; açık inovasyon kültürünü teşvik etmek ve bir inovasyon kültürünü teşvik etmek gerekir.
Disiplinler arası Lab Design Matters
Konvansiyonel tek disiplinli laboratuvarlar genellikle araştırmacılar, sınırlı çapraz-pollinasyon fikirleri ile izole edilir. Disiplinlerarası laboratuvarlar bu siloları paylaşılan alanları yaratarak bu tür ortak alanları bölmek, çeşitli ekiplerin ortak ihtiyaçlarını ve karmaşık problemleri ele almak zorundadır. Araştırma, işbirliği gösteriyor [FONTFLT:0).
[FONT:0) En iyi disiplinler arası araştırma, inşa edilmiş çevre disiplinler arasında sürtünmeyi ortadan kaldırırken gerçekleşir; mekanik bir mühendis bir malzeme bilim insanına danışabilmek için iki adım atabilir ve bir bilgisayar mühendisi, bir kimyager tezgaha hemen simülasyon yapabilir. ”-AhFLT:1).
Temel Tasarım İlkeleri
Her başarılı disiplin laboratuvarı, beş birbirine bağlı tasarım ilkelerinin temeli üzerine geri dönüyor. Her ilke, projedeki başlangıç ve bütçe, site kısıtlamaları ve kurumsal kültür ile dengelenmelidir.
1. Flexability and Adaptability
Araştırma yolları hızla gelişti; bugünkü projeler için inşa edilmiş bir laboratuvar beş yıl içinde eskilenebilir. modüler mobilya, taşınır bölümler ve gerekirse açık-baytlar ve ekipmanlar dahil olmak üzere, büyük ekipman ve oyun hizmetleri (gaz, vakum, veri, güç) tavan ızgaraları veya zemin sütunları kullanarak takımları yeniden ayarlamaya izin verir.
2. İşbirliği Bölgesi ve Ortak Uzay
Günlük karşılaşmalar genellikle atılım fikirlerine yol açıyor.Sessiz işbirliğine toplam laboratuvar alanının% 20-30'unu ayırın: Boş duvarların, veri panolarının, koridor “kırık bölgeleri” ile oturma ve paylaşılan enstrüman odaları ile formel işbirliği alanları.Proje odaları gibi, video konferans ve akıllı tahtalar, uzaktan ortakların katılmak için uzak ortakların olanak sağlar.Bu bölgeleri en üst düzey güvenlik duvarı ve kahve istasyonlarına en üst düzey bir trafik göz önüne alın.
3. Gelişmiş Ekipman ve Alet
Disiplinlerarası çalışma talepleri paylaşılan, yüksek maliyetli araçlama. Analitik ekipman için tasarım temel tesisleri (örneğin, lazer kesiciler, NMR, kütle spektrometreleri) vibrasyon izolasyonu, özel HVAC ve özel elektrik beslemeleri.Bu temelleri bakım için merkezi yerlerde, yüksek erişim kontrolleri ve hizmet koridorları içerir. Ayrıca, 3D yazıcılar, lazer kesiciler ve tüm mühendislik departmanlarına erişilebilir olan CNC değirmenler.
4. Güvenlik ve İnsan Sağlığı
Bir alanda birden çok disiplinle, güvenlik protokolleri kimyasal, biyolojik, mekanik ve elektrik tehlikelerini kapsamalıdır. Tasarım hava hacmi ile enerji korumak ve NFPA kodlarıyla karşı karşıya olan kimyasal depolama odaları kurmak için, ergonomik çalışma istasyonları ve akustik tedavileri, farklı tehlike seviyelerinden gürültüyü azaltmak için.In installed Emergency showers, göz yıkama istasyonları ve NFPA kodlarıyla karşılayan yangın baskı sistemleri.
5. Sürdürülebilirlik ve Kaynak Verimliliği
Laboratuvarlar genellikle ofis uzaylarından 5-10 kat daha fazla enerji tüketiyor. Başlangıçtan sürdürülebilir tasarım: ısı kurtarma ile yüksek verimli hava kirliliği, ccupancy sensörleri ile LED aydınlatma ve düşük akış tesisatı.3.Labs21) ve yeşil çatılar fırtına su yönetimi için.
Altyapı ve Teknoloji Entegrasyonu
HVAC ve Çevre Kontrol
Disiplinli laboratuvarlar, çoklu sıcaklık, nem ve hava değişikliği gerekliliklerini aynı anda etkileyebilecek bölgeli HVAC sistemleri gerektirir.Laboratuvarlar, ekal soğutma (chilled kirişler, raf-toplamalar) Temiz hava alımına olanak sağlayan bir tabaka sistemi kullanın.
Güç, Veri ve Ağ
Modern araştırma, veri yoğundur. Laboratuar çekirdeğine yakın bir sunucu odası, kritik ekipman ve bilişim için UPS yedekleme ile beslenir. Ayrıca, gelecekteki kablo kullanımı için yüksek seviyeli zeminler (fiber optik, Cat6a) sağlar.
Dijital Twin ve Akıllı Lab Yönetimi
Gelişen laboratuvarlar, IoT sensörlerini ekipman kullanımını, çevresel koşulları ve güvenlik uyumunu izlemek için kullanır. Dijital ikiz teknoloji - laboratuvarın gerçek zamanlı sanal replikasyonlarını kullanarak - onları fiziksel olarak uygulamadan önce yeniden yapılandırılabilir bir paniğe sahip olun.Occupancy, bakım programları ve bakım programları ekleyin.
Uygulama Stratejileri
Aşama 1: Değerlendirmeye ve Stakeholder Katılımına ihtiyaç duyuyor
Mevcut ve projelendirilmiş araştırma alanlarının kapsamlı bir araştırma ile başlayın. Her mühendislik disiplininden fakülte, lisansüstü öğrenciler, endüstri danışmanları, güvenlik görevlileri ve tesisleri personeli dahil olmak üzere bir direksiyon komitesi oluşturun.Mevcut alanlarda ağrı puanlarını tanımlamak için tasarım karretleri tutun, istenen yetenekler ve gerekli ekipman.
2. Aşama 2: Konsept Geliştirme
Laboratuvar tasarım deneyimi ile bir mimarlık firmasına giriş yapın.Yerel tasarım, zoning ve faydalı altyapı için seçenekler geliştirin. Trafik akışlarını, görüşlerini ve ekipman yerleştirmesini görselleştirmek için 3D modelleme kullanın. Bu aşamada, ortaklarla plan oluşturmak için bir operasyon planı yaz.
3. Aşama: Detaylı Tasarım ve Bütçeleme
Mimari, yapısal, MEP (mekanik, elektrik, tesisat) planlarını sonlandırır. Tüm laboratuvar davasını, fume hoods ve özel zeminleri (kondüktör, kimyasal bazlı elde edilen maliyet tahminleri ve harita finansman kaynakları - bolorlar, endows, kurumsal sermaye fonları ve kamu-özel ortaklıklar oluşturun. Bütçe kısıtlanırsa bir uygulama süresi oluşturun.
Aşama 4: İnşaat ve Komisyoning
İnşaat sırasında, müteahhit ve kullanıcı grubu arasında yakın koordinasyonu sürdürüyor. İnşaattan sonra her sistem: hava akışı, kalibre sensörleri test edin, elektrik yüklerini doğrulayın ve acil tatbikatları çalıştırmadan önce tüm kullanıcılara el-on eğitimi sağlayın.
Aşama 5: Değerlendirme ve Sürekli İyileştirme
Açılıştan bir yıl sonra, anketler, enerji verileri ve araştırma çıktı ölçümleri kullanılarak bir post-occupancy değerlendirme yapın.Gelişme alanlarının kullanılması veya bazı faydalanıcıların daha fazla güç çıkışına ihtiyacı vardır.Bu geri bildirimi, modüler mobilya ve teknoloji için 5 yıllık yeni bir yenileme döngüsü için kullanın.
Vaka Çalışmaları ve En İyi Uygulamaları
Birkaç kurum disiplinler arası mühendislik laboratuarları başarıyla inşa etti. Örneğin, Stanford'un 03. ) Biyomühendislik ve malzemeler bilimi için kullanılan portatif laboratuvar faydalanıcıları kullanarak, saatlerce yeniden yapılandırılabilir. MITENFLT:2).Erkekler et Manus).
Lab Design'daki Future Trends
İleriye bakıldığında, laboratuvarlar daha hibrit hale gelecek, fiziksel ve sanal deneyi harmanlayacak. Uzaktan kontrollü cihazlar, bulut tabanlı veri analizi ve ekipman eğitimi için artırılmış gerçeklik, gelecekteki otomasyon hücreleri için ekstra fayda kapasitesi ve zemin alanı azaltacaktır. Otomasyon ve robotikler, yaratıcı iş için tekrarlayan görevleri üstleneceklerdir.
Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç
Disiplinlerarası mühendislik araştırmaları için bir laboratuvar tasarlamak karmaşık, ödüllendirici bir çabadır.Sekizliğe sahip olmak, işbirliğini teşvik etmek, gelişmiş araçlarla donatmak, güvenlike öncelik vermek ve sürdürülebilirliğe hazırlamak, kurumlar bir sonraki mühendisler nesli hızlandıracak ortamlar yaratabilir. anahtar, baştan tüm paydaşları içerecek şekilde açık kalır ve kendi başına hızlı bir şekilde gelişebilecek bir tesis inşa etmek.