ขั้นที่ 1 ระบุปัญหา หรือนวัตกรรมที่ต้องการพัฒนา (Problem Identification)
เป็นการทําความเข้าใจปัญหา วิเคราะห์เงื่อนไขหรือข้อจํากัดของสถานการณ์ปัญหา เพื่อแก้ไขปัญหาภายใต้ ข้อกําหนดขอบเขตของปัญหา ซึ่งจะนําไปสู่การสร้างชิ้นงานหรือวิธีการในการแก้ปัญหา
ตัวอย่างที่ 1 การระบุปัญหา หรือนวัตกรรมที่ต้องการพัฒนา
การเพิ่มขึ้นของจํานวนประชากร การเดิบโตทางเศรษฐกิจและความก้าวหน้า ทางเทคโนโลยี ส่งผลให้ปริมาณขยะมูลฝอยในประเทศไทยมีจํานวนเพิ่มมากขึ้นทุกปี รัฐบาลพยายามหาแนวทางการแก้ไขปัญหาและจัดการกับปัญหาขยะมูลฝอยล้นเมืองการสร้างระบบกําจัดขยะมูลฝอยเป็นมาตราการที่สําคัญในการแก้ปัญหาขยะมูลฝอยประการหนึ่ง
ปัญหา : ปริมาณขยะมูลฝอยที่มีจํานวนมากในประเทศไทย
ใครที่ต้องเผชิญกับเหตุการณ์นี้ : ประชาชนในประเทศไทย
เหตุใดปัญหานี้จึงจําเป็นต้องได้รับการแก้ไข : ต้องการลดปริมาณขยะมูลฝอยและมีการคัดแยกขยะมูลฝอยก่อนทิ้งเพื่อไม่ให้เกิดการปนเปื้อนทําให้ได้วัสดุเหลือใช้ที่มีคุณภาพสูงสามารถนําไป Reuse หรือ Recycle ได้ง่าย รวมทั้งปริมาณ ขยะมูลฝอยที่จะต้องนําไปกําจัดมีปริมาณน้อยลงด้วย
ตัวอย่างที่ 2 การระบุปัญหา หรือนวัตกรรมที่ต้องการพัฒนา
คุณมิว อายุ 29 ปี เป็นพนักงานบริษัทเอกชนแห่งหนึ่งต้องการซื้อบ้านให้อยู่ใกล้ที่ทํางานเนื่องจากคุณแม่ไม่สบายและคุณมิวต้องทํางานเลิกดึกอยู่เสมอ
ปัญหา : บ้านอยู่ไกลจากที่ทํางานต้องการซื้อบ้านให้อยู่ใกล้ที่ทํางาน
ใครที่ต้องเผชิญกับเหตุการณ์นี้ : คุณมิว
เหตุใดปัญหานี้จึงจําเป็นได้รับการแก้ไข : คุณมิวจะได้มีเวลาดูแลคุณแม่สะดวกมากขึ้นและเดินทางไปกลับจากที่บ้าน ไปที่ทํางานใช้เวลารวดเร็ว
กระบวนการออกแบบทางวิศวกรรมนั้นเริ่มต้นที่การกําหนดนิยามปัญหาโดยจะต้องคํานึงว่าปัญหานั้นจะแก้ไขโดยใคร ที่ไหนเมื่อใดและอย่างไรซึ่งเทคโนโลยีที่ดีนั้นต้องเป็นการเอาวิทยาการต่าง ๆ มาออกแบบเพื่อตอบโจทย์ ปัญหา
