การออกแบบทางวิศวกรรมเป็นกระบวนการสร้างสรรค์เชิงสำรวจ ซึ่งเป็นกระบวนการของการวิเคราะห์ การสังเคราะห์ การตัดสินใจ การประเมินผล และการเพิ่มประสิทธิภาพตามเป้าหมายบางประการ ในกระบวนการนี้ ชุดของพารามิเตอร์การออกแบบและตัวแปรการออกแบบ เช่น น้ำหนัก การกระจัด ความเครียด ความแข็งแรง ความแข็ง และอายุการใช้งาน ได้รับการกำหนดเพื่ออธิบายสิ่งทางวิศวกรรมหลายอย่างและให้การคำนวณเชิงตัวเลขจำนวนมากสำหรับการออกแบบทางวิศวกรรม นอกจากนี้ หลักการทางกล การออกแบบแผน การกำหนดโครงสร้างทางกลและการสร้างแบบจำลองโครงสร้าง การเลือกวัสดุ พารามิเตอร์ และค่าสัมประสิทธิ์ และการกำหนดขั้นตอนกระบวนการ ล้วนต้องใช้บุคลากรด้านวิศวกรรมและเทคนิคในการอนุมาน การใช้เหตุผล และการตัดสินใจตามพื้นฐาน เกี่ยวกับประสบการณ์และสติปัญญา เมื่อวิเคราะห์และออกแบบระบบเครื่องกล จำเป็นต้องสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์สำหรับระบบเครื่องกลที่ซับซ้อนซึ่งสามารถใช้ในการวิเคราะห์และออกแบบได้ ในเวลานี้ ระบบกลไกที่ซับซ้อนจะต้องทำให้ง่ายขึ้นหรือทำให้เป็นอุดมคติ ดังนั้น แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ที่เรียบง่ายและเมื่อเปรียบเทียบกับระบบกลไกจริง มักจะเกิดข้อผิดพลาดหรือความไม่แน่นอน หากข้อผิดพลาดและความไม่แน่นอนบางอย่างถูกละเลยในระหว่างการสร้างแบบจำลองของระบบกลไก และไม่รวมอยู่ในข้อมูลที่คาดหวัง ก็เป็นไปไม่ได้ที่ผู้ออกแบบจะเชื่อถือการวิเคราะห์ตามแบบจำลองนี้ และการออกแบบสามารถประยุกต์ใช้กับระบบเครื่องกลได้จริง
ความไม่แน่นอนที่พบในการปฏิบัติงานด้านวิศวกรรมส่วนใหญ่ได้แก่ ความไม่แน่นอน ความไม่แน่นอน ความไม่น่าเชื่อถือ ความไม่แน่นอน ความหมายที่คลุมเครือ ความแปรปรวน ความไม่สมบูรณ์ ขอบเขตที่ยังไม่ทราบ และความผิดปกติ เป็นต้น ตัวอย่างเช่น เราเรียกความแตกต่างระหว่างมูลค่าที่แท้จริงและมูลค่าโดยประมาณของปริมาณทางกายภาพ ข้อผิดพลาด ในการวัดและการคำนวณจริง แทบจะเป็นไปไม่ได้เลยที่จะทราบมูลค่าที่แท้จริงของปริมาณทางกายภาพ โดยปกติแล้วจะทราบเพียงค่าโดยประมาณของปริมาณทางกายภาพและขีดจำกัดข้อผิดพลาดเท่านั้น ดังนั้นข้อผิดพลาดจึงเป็นความไม่แน่นอนชนิดหนึ่ง ในการออกแบบทางกล โดยทั่วไปจะใช้พารามิเตอร์โครงสร้างที่กำหนดและแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ที่กำหนดสำหรับการวิเคราะห์และการคำนวณ ในการปฏิบัติงานด้านวิศวกรรม มักจะมีข้อผิดพลาดและความไม่แน่นอนที่เกี่ยวข้องกับน้ำหนัก พารามิเตอร์ประสิทธิภาพของวัสดุ มิติทางเรขาคณิต แบบจำลองการคำนวณ เงื่อนไขเริ่มต้น เงื่อนไขขอบเขต และข้อต่อของส่วนประกอบโครงสร้าง แม้ว่าในกรณีส่วนใหญ่อาจมีขนาดเล็ก แต่ข้อผิดพลาดและความไม่แน่นอนเหล่านี้รวมกันอาจทำให้เกิดการเบี่ยงเบนอย่างมากหรือไม่สามารถคาดเดาได้ในการตอบสนองของโครงสร้าง
มีข้อผิดพลาดและความไม่แน่นอนต่างๆ ในเครื่องจักร พารามิเตอร์บางตัวมีข้อผิดพลาดในการผลิต ข้อผิดพลาดในการติดตั้ง หรือความไม่แน่นอน พารามิเตอร์บางตัวมีข้อผิดพลาดในการคำนวณและข้อผิดพลาดในการวัด ระบบกลไกบางระบบมีลักษณะเฉพาะที่แตกต่างกันเมื่ออยู่ในสภาวะการทำงานที่แตกต่างกัน ค่าพารามิเตอร์ พารามิเตอร์บางตัวมีช่วงการเปลี่ยนแปลงของพารามิเตอร์ที่แน่นอน พารามิเตอร์บางตัวไม่สามารถวัดหรือกำหนดได้อย่างแม่นยำในปัจจุบัน
ตัวแปรการออกแบบเกือบทั้งหมดมีความไม่แน่นอนในระดับหนึ่ง และในการวิเคราะห์และการออกแบบทางวิศวกรรม ตัวแปรเหล่านี้สามารถแบ่งออกเป็นสามประเภทตามแหล่งที่มา:
(1) ความไม่แน่นอนทางกายภาพ ในการออกแบบทางวิศวกรรม มีปริมาณทางกายภาพจำนวนมาก เช่น น้ำหนักบรรทุก คุณสมบัติของวัสดุ ขนาดทางเรขาคณิต ฯลฯ ที่ถูกกระจายไป ความไม่แน่นอนประเภทนี้ที่เกี่ยวข้องโดยตรงกับปริมาณทางกายภาพมักเรียกว่าความไม่แน่นอนของปริมาณทางกายภาพ
(2) ความไม่แน่นอนทางสถิติ การวิเคราะห์ลักษณะการแจกแจงของตัวแปรและการกำหนดฟังก์ชันการแจกแจงแยกออกจากสถิติและการตัดสินไม่ได้ อย่างไรก็ตาม สถิติและการตัดสินใดๆ จะขึ้นอยู่กับตัวอย่างตัวแปร และความจุของกลุ่มตัวอย่างใดๆ จะต้องไม่สิ้นสุด รูปแบบการกระจายของตัวแปรใดๆ ถูกกำหนดโดยสถิติและการอนุมาน ดังนั้นวิธีการทางสถิติของพารามิเตอร์ใดๆ จึงมีความไม่แน่นอน ความไม่แน่นอนที่เกิดจากสถิตินี้เรียกว่าความไม่แน่นอนทางสถิติ
(3) ความไม่แน่นอนของแบบจำลอง ในการออกแบบและวิเคราะห์ทางวิศวกรรม จะต้องสร้างแบบจำลองความสัมพันธ์ระหว่างปริมาณอินพุตและปริมาณเอาต์พุต โดยทั่วไปแบบจำลองจะถูกสร้างขึ้นตามหลักการทางกลหรือประสบการณ์ แบบจำลองที่แตกต่างกันอาจถูกสร้างขึ้นสำหรับปัญหาในทางปฏิบัติเดียวกัน และแบบจำลองอาจเป็นความแน่นอนก็สามารถเป็นความไม่แน่นอนได้เช่นกัน อย่างไรก็ตาม ในการออกแบบทางกล ชิ้นส่วนหรือระบบทางกลมีความซับซ้อนมากและแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ธรรมดาไม่สามารถสะท้อนสภาพโครงสร้างที่แท้จริงได้อย่างสมบูรณ์ สมมติฐานต่างๆ ที่เกิดขึ้นกับแบบจำลองและการทำให้เงื่อนไขขอบเขตที่ซับซ้อนง่ายขึ้นจะทำให้แบบจำลองมีความไม่แน่นอน ความไม่แน่นอนของแบบจำลองจะมีผลกระทบอย่างมากต่อผลลัพธ์ของการวิเคราะห์การออกแบบทางกล และควรให้ความสนใจมากพอ
