Mühendislik tek bir cümle ile tanımlaması zor olan bir kavramdır. Mühendislik; bilginin uygulanması, tasarım ve üretim, kullanım gibi üç kavram ile birlikte düşünülmelidir. Ekonomik kuram, toplumsal ilişkiler ve endüstriyel ilişkiler de göz ardı edilmemelidir. Mühendisliği sistemler olarak düşünen bir yaklaşımda aşağıdaki üç sistem düşünülmüştür:

(a) Hammadde ve işlenmiş malzemenin korunması ve dönüşümünü içeren malzeme yönetimi

(b) Enerjinin dönüşümünü, aktarımını ve kontrolünü içerecek şekilde yönetimi

(c) Bilgi üzerine verinin toplanmasını, aktarımını ve işlenmesini içerecek şekilde yönetimi

Bir mühendis için problem çözmek genellikle bir şeyler tasarlamak anlamına gelir. Bu; genel olarak insan yararına bir alet, bir yapı, bir makine parçası gibi çok küçük bir bileşen olabileceği gibi, büyük bir yapı ya da köprü için bir tasarım ya da bir ürünün imalatı için bir işlem/süreç olabilir yada atmosferin tehlikeli ışınlarından korunmak için bir yaşam sistemi geliştirmek gibi büyük ve kompleks bir sistem olabilir.

Tasarım süreci, deneyime dayalı olarak gelişen ustalığın bazı kavramlarını kendi bünyesinde toplamıştır. Bundan dolayı tasarım süreci bir bilimden daha çok sanatı gerektirir. İnsanlığın bugün karşı karşıya problemlerin teknik boyutu çok gelişmiş ve çeşitlilik sergilemektedir. Gökdelenler depreme dayanıklı olarak, uçaklar atmosferde uçmak için, yapay organlar canlı organların yerini almak için tasarlanmaktadır. Bugün tasarım süreci, yüksek derecede birçok konunun anlaşılmasını gerektiren mühendislik ilkelerini ve yöntemlerini kapsamaktadır. Mühendislik tasarım süreci sayısal problem çözme tekniklerine benzer bir yapıdadır. Günümüzde tasarım problemleri; elektronik tasarım, makine tasarımı, yapı tasarımı, optik tasarımı, yazılım tasarımı, endüstriyel tasarım gibi çok çeşitlilik göstermektedirler.

Mühendisler tarafından çözülmek zorunda olan problemlerin doğası birçok mühendislik disiplinini kapsamaktadır. Mühendislik yaklaşım yöntemi ve problem çözme diğer mesleklerin çoğundan farklıdır. Mühendisler analitik ve objektif terimlerle düşünmeye ve problemlere metodik ve sistematik olarak yaklaşma yönünde eğitilmişlerdir.

Mühendislik Tasarım Süreci aşağıdaki adımlardan oluşur:

1) Problemin Tanımlanması

Problemin yanlış tanımı mühendisi için zaman kaybına yol açar ve çözümün yanlış olmasına neden olur.

2) İhtiyaç Duyulan Bilginin Elde Edilmesi

Problem tanımlandıktan ve ihtiyaçlar doğru olarak belirlendikten sonra; mühendis problemi çözmek için gerekli olan veriyi ve bilgiyi elde etmeye başlar. İhtiyaç duyulan bilgiler; fiziksel ölçümler, haritalar, laboratuvar deneylerinin sonuçları, patentler ya da diğer tür bir bilgi olabilir. Bu aşamada mühendisler; kaynak araştırması yaparlar. Teknik kütüphanelerde kaynak kitaplar, makaleler ve kataloglar incelerler.

3) Yaratıcı Çözümler İçin Araştırma

Yeni düşünceler, yeni ürünler ve yeni aletlerin geliştirilmesi; yaratıcılığın ya da buluşun/keşfin bir sonucudur. Özgün düşünceler üretmek için bir gruba ya da bireye yardımcı olmada kullanılabilecek birçok teknik vardır.

Beyin Fırtınası: Grup halinde problem çözmek için en popüler tekniklerden biri beyin fırtınasıdır. Tipik olarak bir beyin fırtınası seansı, özel bir problem çözmek üzere anında düşünceler ortaya koyan 6-12 insandan oluşur. Çabalar, olası olan bütün düşünceleri oluşturmaya yöneliktir. Katılanlar diğerlerinin düşüncelerinin sentezini yapmaya ya da desteklemeye özendirilirler.

Kontrol Listeleri: Yeni düşünceler üretmek için en basit yollardan biri bir kontrol listesi yapmaktır. Kontrol listesi kullanıcıyı değişik noktaları, alanları ve tasarım olasılıklarını belirlemeye özendirir.

Özellik Listeleme: Bu teknikle; bir ürünün, objenin ya da bir düşüncenin temel özellikleri izole edilir ve listelenir. Sonra her bir özellik için düşünceler oluşturulur. Bütün düşünceler listelendikten sonra bunların her biri değerlendirmeye tabi tutulur.

4) İdealleştirmeden İlksel Tasarıma Giden Yol (Modellemeyi İçeren)

Bu aşama; alternatif kararları, konfigürasyonları, materyalleri, boyutları ve diğer spesifikasyonlar hakkında yapılan kararları kapsayabilir. İlksel tasarımlar analiz ve sentez süreciyle geliştirilir. Tasarım sürecini oluşturmak için mühendisler çoğu kez modeller üzerinde çalışırlar. Bir model, analiz ya da tasarımında yardımcı olarak kullanılabilen bir mühendislik sistemi ya da sürecinin basitleştirilmiş tanımıdır. Mühendislik problemlerinin çözümünde, analitik ya da matematiksel modeller, simülasyon modelleri ve fiziksel modeller şeklinde belirlenen üç tür model kullanılmaktadır.

5) Tercih Edilen Çözümün Değerlendirilmesi ve Seçimi

Mühendislik tasarım süreci gelişim halinde olduğu için mühendis eldeki problemi çözmenin değişik yollarını tekrar tekrar değerlendirebilir. Belki de bir ürünü değerlendirmenin en doğru yolu prototip geliştirmek ve onu çalışırken basitçe test etmektir. Önerilen tasarımı değerlendirmek üzere birçok dolaylı yöntem vardır. Örneğin, yeni uçak tasarımının aerodinamiği, beklenen uçuş koşulları bilgisayar simülasyonu kullanılarak değerlendirilebilir.

6) Raporların, Planların ve Spesifikasyonların Hazırlanması

Tercih edilen tasarım seçildikten sonra, onu isteyen kişiler ya da kurumlarla bir iletişim kurulmak zorundadır. Bu iletişim bir mühendislik raporu formunda ya da planlar ve özellikleri seti şeklinde olabilir. Mühendislik raporları genellikle, bir müşteri ya da danışman/baş mühendis için yapılır. Plan ve spesifikasyonlar, mühendisin üretim bölümüne yazdığı tanımlamalardır.

7) Tasarımın Oluşturulması/Tamamlanması/Hayata Geçirilmesi

Planlar ve mühendislik raporları bittikten sonra tasarım sürecinin tamamlandığı düşünülür. Fakat gerçekte tasarım sürecinin son aşaması, hayata geçirme/tamamlama yani fiziksel bir aletin, ürünün ya da sistemin yapımıdır.