Toàn bộ quy trình thiết kế cơ khí — từ khâu lên kế hoạch sản phẩm cho đến khi đưa ra thị trường — được tiến hành như sau:
Nếu xét riêng về khía cạnh thiết kế, thì quá trình này được chia thành ba giai đoạn chính:
- Thiết kế ý tưởng
- Thiết kế cơ bản
- Thiết kế chi tiết
Ngoài ra, sau khi hoàn thành mỗi giai đoạn thiết kế, sẽ có một bước đánh giá kết quả thiết kế gọi là DR (Design Review) – tức xem xét, thẩm định thiết kế để xác nhận rằng bản thiết kế đáp ứng đúng yêu cầu và có thể tiến hành sang bước tiếp theo.

Quy trình được minh họa trong hình trên là quy trình thiết kế cơ khí thông thường.
Tuy nhiên, trong thực tế, tùy theo loại sản phẩm hoặc hình thức sản xuất, quy trình có thể thay đổi.
Ví dụ: đối với máy móc sản xuất theo đơn đặt hàng – nghĩa là chỉ khi có đơn hàng mới bắt đầu thiết kế và lắp ráp – thì giai đoạn bán hàng diễn ra trước, sau đó quy trình thiết kế mới được bắt đầu.
Ngoài ra, trong ngành ô tô, sau khi hoàn thành thiết kế, người ta sẽ lặp lại nhiều lần các giai đoạn thử nghiệm chế tạo như “thử nghiệm lần 1”, “thử nghiệm lần 2”, v.v… để hoàn thiện sản phẩm.
Do đó, quy trình được trình bày ở hình trên chỉ mang tính tổng quát, chủ yếu áp dụng cho các sản phẩm công nghiệp thông thường được bán ra thị trường.
Trong quy trình thiết kế của sản phẩm công nghiệp nói chung, bước đầu tiên là lập kế hoạch sản phẩm .
Sau khi kế hoạch được xác định, lần lượt tiến hành thiết kế ý tưởng, thiết kế cơ bản, rồi thiết kế chi tiết.
Khi hoàn thành thiết kế, mẫu thử (prototype) sẽ được chế tạo để tiến hành kiểm tra, đánh giá.
Nếu không có vấn đề trong quá trình đánh giá, quy trình sẽ chuyển sang giai đoạn chuẩn bị sản xuất hàng loạt.
Khi thực hiện công việc thiết kế, điều quan trọng là luôn nắm rõ mình đang ở giai đoạn nào trong toàn bộ quy trình, để có thể làm việc một cách hiệu quả và định hướng đúng.
Phần tiếp theo sẽ trình bày chi tiết cụ thể từng giai đoạn trong quy trình thiết kế.


