Что включает в себя проектирование
Что такое проектирование: методы, основы и виды
Любые сложные начинания и производственные работы требуют соблюдения участниками проекта единого разработанного плана. Без документа, в котором бы содержалась вся подробная информация графического и текстового характера об этапах производства, слаженного взаимодействия не получится. Этот закон распространяется на все виды деятельности в большей или меньшей степени. В этой статье мы расскажем о процессе проектирования: что это такое, каков его объект и каковы основы разработки.
Из чего состоит проектная работа
В первую очередь весь пакет бумаг можно разделить на чертежи и документацию.
Любой объект в строительстве, макет разрабатываемого продукта, например, детали автомобиля или план по реконструкции жилого участка содержит схематические изображения. В ряде случаев они остаются на примитивном уровне – местоположение объектов, линии пересечения коммуникаций или расположение глаз в конструкции игрушечной куклы.
Но чаще используются многослойные планы, которые содержат ряд файлов для специализаций – в случае согласованной работы разных отделов или технически трудного выполнения изделий. Такая работа проводится на компьютере в специализированных программах – САПРах. Это позволяет оперативно обмениваться информацией, вносить коррективы по ходу производства и выполнять точные расчеты.
Документация представлена в проектах рядом актов, требований, норм и отчетов. Сюда же могут входить сметы по стоимости израсходованных материалов, рекомендации по работе конкретных специалистов, договоры и запротоколированные условия сделки – сроки изготовления и реализации объекта. Чтобы точно определить, что включает в себя проектирование, важно знать сферу, в которой оно происходит. В зависимости от нее будут добавлены или убраны из перечня чертежей и сопутствующих бумаг специализированные пункты.
Для кого предназначены проектные работы
Они используются во всех сферах производственных работ:
При этом к плану обращаются на всех этапах деятельности специалисты разных профилей.
Рассмотрим на примере конструирования и реализации любого продукта. Чтобы запустить в продажу новую модель изделия, необходимо:
Так работа с объектом проектирования – это многоступенчатая задача разных отделов и цехов. Оперативный документооборот при помощи компьютерных программ позволяет задействовать следующие стороны:
При усложнении задачи проектирования становится шире круг лиц, которые имеют доступ к проекту. Могут входить сторонние эксперты, рабочие разных сфер, многочисленные управляющие разными процессами люди. Чтобы точнее определить состав объектов и субъектов, имеющих отношение к процессу, обратимся к классификации.
Виды проектирования
По типу конечного результата:
По подходу к решению задачи:
Чем сложнее и больше задача, тем труднее вид проекта. Вместе с увеличением требований повышается многоплановость работы: появляются не только общие чертежи, но слоями накладываются планы с разных сторон, с учетом других характеристик предмета, материала. Добавляются объекты в форме 3D, так как большое значение уделено внешнему виду предмета, и без визуализации теперь никуда. И пакет документации стремительно становится шире. Теперь инженеры и производители не представляют себе возможным создать многогранный проект без специализированного программного обеспечения.
Что является объектом проектирования
Объективизация – это расположение составных частей в пространстве относительно друг друга и в зависимости от внешних обстоятельств. Согласно классификации проектируемых предметов можно выделить:
Способы работы
Основные методы проектирования – это действия, которые выполняются инженером для достижения целей. Есть следующие разновидности:
Теоретические основы проектирования в строительстве
Начиная с этой статьи, расскажем о проектировании все, что необходимо знать предпринимателям и подрядчикам, работающим в сфере строительства. А пока узнайте о том, что такое проектирование, какие бывают виды и стадии проектных работ.
Строительство любого здания или сооружения проводится по заранее разработанному и утвержденному проекту. В зависимости от назначения объекта, его расположения и пожеланий заказчика должна прорабатываться и рассчитываться проектная и рабочая документация объекта.
Что такое проектирование
Проектирование — это процесс, направленный на определение важных характеристик объекта и его составляющих путем детализации и дополнения имеющихся сведений, составления расчетов и принятия решений по оптимизации первоначальных характеристик объекта. Итогом проектирования является проект — технически обоснованная и экономически эффективная модель возведения или реконструкции объекта.
Нормативно-правовая база в проектировании зданий и сооружений.
В Российской Федерации проектирование зданий и сооружений регламентируется следующими нормативно-правовыми документами:
Виды проектирования
В связи с разнообразием строительных задач и их отраслевой спецификой существует многочисленное количество видов проектирования.
В зависимости от строительных задач выделяют:
Важно понимать, что в строительстве зачастую используется проектирование в совокупности, а не отдельные его виды. Например, при возведении здания проводится:
Состав проектной документации
Комплект документации, разрабатываемой при проектировании зданий, может содержать такие основные разделы:
Документы на проектирование содержат материалы текстовой и графической форме. Текстовая часть содержит расчеты, пояснительную записку, ссылочные и другие материалы. В графической части приводятся чертежи и схемы зданий, входящих в состав проектируемого комплекса, конструктивных элементов, инженерных коммуникаций, планы ландшафта и другие документы.
Стадии проектирования
Выше мы уже перечислили нормативные акты, регулирующие деятельность проектной организации. Согласно национальным стандартам последовательность проектирования любого объекта или системы выполняется в несколько этапов.
Основные этапы проектирования:
На стадии предпроектной работы организация, оказывающая проектные услуги, оценивает технические и экономические показатели объекта, территории, выделенной под строительство объекта, ознакамливается со всеми исходными данными, после чего разрабатывает эскизный проект. Вместе с эскизом, заказчику передаются решения по межеванию и планировке территории.
Основной стадией является составление проектной документации на базе технического задания, ее экспертиза и утверждение в государственных организациях, а также расчет финансовых затрат на реализацию проекта.
Последней стадией проектирования, предшествующей началу строительно-монтажных работ является составление рабочего проекта. В рамках рабочей документации заказчик получает все необходимые для строительства или реконструкции чертежи, расчеты и справочную информацию об оборудовании и материалах на основании которых застройщик приступает к реализации проекта.
Заказчику необходимо понимать влияние сложности проекта на сроки его выполнения и стоимость работ. Если объект проектируется в несколько стадий, то времени и средств на его реализацию потребуется больше.
Приведем простой пример. Проектной организации поручено разработать проект электроснабжения. В зависимости от того, кто выступает заказчиком, будет разниться этапность проектирования. Для частного дома такой проект будет выполнен в одну стадию, для административного здания — в две, а проектирование электроснабжения для крупного промышленного или коммерческого объекта и вовсе будет осуществляться в 3 стадии.
Проектирование зданий и сооружений: этапы, расчеты и разработка проекта сооружений
Для архитекторов, строителей, подрядчиков, а также для предпринимателей важно знать основы строительства и иметь понятие о проектировании зданий, сооружений и любых объектов, которые будут сданы в эксплуатацию. В рабочем процессе имеет большое значение назначение постройки. Это может быть жилой комплекс, промышленные цеха или частные владения для проживания. В любом случае перед началом стройки важно разработать проект.
В этой статье мы рассмотрим, какие этапы возведения любого объекта можно выделить, особенности каждой ступени, а также рассмотрим компьютерные программы, предназначенные для автоматизирования работы проектировщиков.
Особенности подготовки строительства в России, отличия от западной структуры
Независимо от того, что на российском рынке застройщиков множество компаний предлагают свои услуги по созданию проектной документации, крупные фирмы часто обращаются на Запад. Такое отношение к отечественным предложениям имеет следующее объяснение. Производительность труда на стройплощадках в Европе и в Америке в 3-4 раза выше, чем в России, так как большинство проблем, с которыми сталкиваются строители, решаются еще на этапе проектирования. Чтобы выбрать добросовестных подрядчиков для подготовки проекта, которые не будут уступать западным по качеству, учитывайте следующие нюансы:
Большинство из перечисленных особенностей легко решается установкой качественного программного обеспечения. Если вы заказчик, осведомитесь, с каким ПО работает фирма. Пример хороших платформ – «Автокад» или его аналог – ZWCAD. Продукты от разработчика ZWSOFT обладают обширными функциями, в том числе возможностью создания 3D-чертежей, визуализацией, доступностью работы с большинством текстовых и графических файлов. Подробнее о программах расскажем ниже.
Проектирование
Проектирование — процесс определения архитектуры, компонентов, интерфейсов и других характеристик системы или её части (ISO 24765). Результатом проектирования является проект — целостная совокупность моделей, свойств или характеристик, описанных в форме, пригодной для реализации системы.
Проектирование, наряду с анализом требований, является частью большой стадии жизненного цикла системы, называемой определением системы (англ. system definition). Результаты этой стадии являются входной информацией для стадии реализации (воплощения) системы (англ. system realization).
Проектирование системы направлено на представление системы, соответствующее предусмотренной цели, принципам и замыслам; оно включает оценку и принятие решений по выбору таких компонентов системы, которые отвечают её архитектуре и укладываются в предписанные ограничения.
В настоящее время существует сильная тенденция рассматривать архитектурное и детальное проектирование как различные виды деятельности; делаются попытки определить их как отдельные практики, однако эти виды проектирования в значительной мере «переплетены». Архитектурные решения в сравнении с «обычными» проектными решениями рассматриваются как более абстрактные, концептуальные и глобальные; они нацелены на успех всей миссии и на наиболее высокоуровневые структуры системы. Детальное проектирование, в свою очередь, определяется как процесс детализации и расширения предварительного проекта (архитектуры) до такой степени, при которой проект полностью готов к реализации.
Внутри процесса проектирования, наряду с расчетными этапами и экспериментальными исследованиями, часто выделяют процесс конструирования.
Конструирование — деятельность по созданию материального образа разрабатываемого объекта, ему свойственна работа с натурными моделями и их графическими изображениями (чертежи, эскизы, компьютерные модели). Эти модели и изображения, а также некоторые виды изделий называют конструкциями. Например, конструирование форм одежды, конструирование интерьеров, разработка конструкции машины, конструктивные и объёмно-планировочные решения объекта капитального строительства, металлоконструкция, строительные конструкции.
По отраслям деятельности
По видам разрабатываемых объектов выделяют следующие виды проектной деятельности:
Ø Проектирование технических систем, в том числе
§ техническое проектирование (технические устройства и оборудование);
§ электротехническое проектирование (электротехника и электроснабжение);
§ проектирование инженерных систем (вентиляции, газопроводов, электросетей и др.инфраструктуры);
Ø Строительство, в том числе
Ø Дизайн, в том числе
Ø Проектирование программного обеспечения;
Ø Социальное проектирование, социология (определение вариантов развития социальных процессов и явлений с целью коренного изменения конкретных социальных институтов. Применяется при проектировании новых городов и новых производств),[4] в том числе
§ прогнозное социальное проектирование (социальная технология, ориентированная на выработку образцов решений перспективных социальных проблем с учётом доступных ресурсов и намеченных целей социально-экономического развития. Его цель — предплановое научное обоснование управленческих решений.[5]
Ø другие виды проектирования.
По подходу к проектированию
Любой объект служит лишь материальным носителем функции, то есть функция — первична, объект — вторичен и создается по причине невозможности иными, нематериальными средствами удовлетворить потребности людей. Так, автомобиль нужен для перевозки грузов и людей (функция — перемещать в пространстве, создан вследствие нереальности перемещения предметов только усилием мысли), назначение ручки — писать, а книги — хранить информацию и т. д.
Наряду со словом «функция» часто используется слово «назначение», особенно при рассмотрении не технических объектов.
Функциональное проектирование нацелено, прежде всего, на создание эффективно работающего объекта. Выполнение требуемой функции — главная цель и основа разработки объекта. Во внимание принимаются, прежде всего, функциональные показатели качества и показатели надёжности.
Процесс проектирования всегда подчинён необходимости учёта интересов двух групп людей: производителей и потребителей продукции (товаров, работ, услуг). Каждая из групп стремится к удовлетворению своих требований к продукции, часть из которых может быть взаимоисключающей. Также, процесс решения практической задачи всегда многовариантен, и перед разработчиком встаёт проблема аргументированного выбора окончательного варианта. Например, автомобиль должен не только обладать высокой скоростью и мощностью двигателя, но и низкой стоимостью, комфортабельностью, экологичностью, быть выгодным для производителя и т. д.
Проектирование, целью которого является не только поиск функционально эффективных решений, но и удовлетворение разных, порой противоречивых потребностей людей, обоснованный выбор окончательного варианта, стали называть оптимальным проектированием (критериальным проектированием, вариантным проектированием). Активно оно начало применяться со второй половины 20 века благодаря достижениям теории принятия решений и теории исследования операций и широкому распространению вычислительной техники, позволившим разработать соответствующие методы, в обозримые сроки просчитывать многочисленные варианты и решать сложные математические задачи.
Большое значение в оптимальном проектировании отводится подготовке на этапе технического задания полного перечня требований к разрабатываемому объекту, выделению среди них показателей качества и преобразованию наиболее важных из них в критерии оптимизации. Показателен в этой связи девиз одной японской фирмы — «Мы не создаем технику, мы создаем человека».
К типовым требованиям к научно-технической продукции относят требования функциональные (показатели назначения), надёжности, технологичности, стандартизации и унификации, ограничения вредных воздействий (эргономичность и экологичность), эстетичность, экономичность, патентно-правовые. Требования к другим видам продукции во многом совпадают с перечисленными.
К концу XX века не только существенно возросла сложность проектируемых объектов, но и их воздействие на общество и окружающую среду, тяжесть последствий аварий из-за ошибок разработки и эксплуатации, высокие требования к качеству и цене, сокращению сроков выпуска новой продукции. Необходимость учёта этих обстоятельств заставляла вносить изменения в традиционный характер и методологию проектной деятельности.
При создании объектов их уже необходимо было рассматривать в виде систем, то есть комплекса взаимосвязанных внутренних элементов с определенной структурой, широким набором свойств и разнообразными внутренними и внешними связями. Сформировалась новая проектная идеология, получившая название системного проектирования.
Системное проектирование комплексно решает поставленные задачи, принимает во внимание взаимодействие и взаимосвязь отдельных объектов-систем и их частей как между собой, так и с внешней средой, учитывает социально-экономические и экологические последствия их функционирования. Системное проектирование основывается на тщательном совместном рассмотрении объекта проектирования и процесса проектирования, которые в свою очередь включают ещё ряд важных частей.
Основные части проектирования
Принципы системного проектирования
Системное проектирование должно базироваться на системном подходе. На сегодняшний день нельзя утверждать, что известен его полный состав и содержание применительно к проектной деятельности, однако можно сформулировать наиболее важные из них:
Нисходящее и восходящее проектирование
Ведение разработки объекта последовательно от общих черт к детальным называется нисходящим проектированием. Его результатом будут требования к отдельным частям и узлам. Возможен ход разработки от частного к общему, что образует процесс восходящего проектирования. Такое проектирование встречается, если одна или несколько частей уже являются готовыми (покупными или уже разработанными) изделиями.
Нисходящее и восходящее проектирование обладают своими достоинствами и недостатками. Так, при нисходящем проектировании возможно появление требований, впоследствии оказывающихся нереализуемыми по технологическим, экологическим или иным соображениям. При восходящем проектировании возможно получение объекта, не соответствующего заданным требованиям. В реальной жизни, вследствие итерационного характера проектирования, оба его вида взаимосвязаны.
Проектирование, как осознанная целенаправленная деятельность, обладает определённой структурой, то есть последовательностью и составом стадий и этапов разработки проекта, совокупностью процедур и привлекаемых технических средств, взаимодействием участников процесса.
В настоящее время существуют два представления структуры проектирования, подобные по форме, но различные по целям и подходам к деятельности. Это — структура в виде стадий разработки проектной документации (стадий проектирования) и структура процесса проектирования.
§ Стадии разработки проектной документации
Стадии проектирования регламентированы стандартами ГОСТ 2.103-68[6] и ГОСТ Р 15.201-2000.[7] Последовательность выполнения всех стадий образует официальную структуру процесса разработки проектной документации, которая, как правило, используется при официальных взаимоотношениях между заказчиком и исполнителем или между соисполнителями работ. Сама документация необходима для отчета перед заказчиком о проделанной работе, возможности проверки или повторения разработок другими исполнителями, подготовки производства и обслуживания изделия в период эксплуатации.
Стадии создания других систем регламентируются своими стандартами, например, для автоматизированных систем — ГОСТ 34.601-90.
Структура устанавливает стадии разработки конструкторской документации на изделия всех отраслей промышленности и этапы выполнения работ внутри каждой стадии, то есть состав документации и виды работ, что помогает ответить на вопрос «Что нужно делать?» в процессе проектирования. Основные стадии структуры включают:
Эскизный проект (ЭП) — совокупность документов, содержащих принципиальные решения и дающих общее представление об устройстве и принципе работы разрабатываемого объекта, а также данные, определяющие его назначение, основные параметры и габаритные размеры. В случае большой сложности объекта этому этапу может предшествовать аван-проект (предпроектное исследование), обычно содержащий теоретические исследования, предназначенные для обоснования принципиальной возможности и целесообразности создания данного объекта.
При необходимости на стадии ЭП проводят изготовление и испытание макетов разрабатываемого объекта.
Технический проект (ТП) — совокупность документов, которые должны содержать окончательные технические решения, дающие полное представление об устройстве проектируемого объекта, исходные данные для разработки рабочей документации.
На стадии рабочего проекта (РП) сначала разрабатывают подробную документацию для изготовления опытного образца и последующего его испытания. Испытания проводят в ряд этапов (от заводских до приемо-сдаточных), по результатам которых корректируют проектные документы. Далее разрабатывают рабочую документацию для изготовления установочной серии, её испытания, оснащения производственного процесса основных составных частей изделия. По результатам этого этапа снова корректируют проектные документы и разрабатывают рабочую документацию для изготовления и испытания головной (контрольной) серии. На основе документов окончательно отработанных и проверенных в производстве изделий, изготовленных по зафиксированному и полностью оснащенному технологическому процессу, разрабатывают завершающую рабочую документацию установившегося производства.
Завершает цикл работ этап, подводящий итог проектной деятельности, — сертификация. Её назначение — определение уровня качества созданного изделия и подтверждение его соответствия требованиям тех стран, где предполагается его последующая реализация. Необходимость выделения этого этапа в виде самостоятельного вызвана тем, что в настоящее время экспорт продукции или её реализация внутри страны во многих случаях недопустимы без наличия у неё сертификата качества. Сертификация может быть обязательной или добровольной. Обязательной сертификации подлежат товары, на которые законами или стандартами установлены требования, обеспечивающие безопасность жизни и здоровья потребителей, охрану окружающей среды, предотвращение причинения вреда имуществу потребителя. Добровольная сертификация проводится по инициативе предприятий. Обычно это делается с целью официального подтверждения характеристик продукции, изготавливаемой предприятием, и, как следствие, повышения доверия к ней у потребителей.
В процессе разработки проектной документации в зависимости от сложности решаемой задачи допускается объединять между собой ряд этапов. Этапы постановки ТЗ и технического проектирования могут входить в цикл научно-исследовательских работ (НИР), а этапы технического предложения и эскизного проектирования — образовывать цикл опытно-конструкторских работ (ОКР).
Проектирование — это ещё и целенаправленная деятельность, которая обладает последовательностью процедур, ведущих к достижению эффективных решений. Соответственно, должна быть структура процесса решения задачи проектирования, которая помогает ответить на вопрос «Как это делать?». В настоящее время предложен ряд структур и алгоритмов проектирования, совпадающих в основных чертах и различающихся только в содержании или названии отдельных этапов.
Решение любой задачи начинается с её осмысления и уточнения исходных данных. Те (технические) требования (ТТ), которые выдаются заказчиком, формулируются на языке потребителя-неспециалиста и не всегда бывают технически чёткими и исчерпывающими. Перевести требования на язык предметной области, сформулировать задачу максимально полно и грамотно, обосновать необходимость её решения, то есть сформулировать техническое задание (ТЗ), — первый и обязательный этап работы. Исполнитель выполняет его в тесном контакте с заказчиком.
В машиностроении этот этап иногда называют внешним проектированием. Этим подчеркивают, что разработка объекта уже начинается с постановки задачи (ТТ) и формирования ТЗ и активно ведётся совместно с заказчиком. Важным результатом этапа является согласование целей разработки и назначения проектируемого объекта (его функций), системы показателей качества.
Следующие этапы образуют внутреннее проектирование. Они нацелены на поиск решения задачи и выполняются разработчиком. Сюда входят этапы синтеза принципа действия, структуры и параметров проектируемого объекта:
На этапе синтеза принципа действия отыскивают принципиальные положения, физические, социальные и т. п. эффекты, которые составят основу функционирования будущего изделия. Это могут быть основополагающие нормы, фундаментальные законы и правила, их частные случаи или следствия. Работа ведется с принципиальными моделями и их графическим представлением — блок-схемами. Этому этапу соответствует заключительная стадия ТЗ и стадия технического предложения структуры проектирования по ГОСТ 2.103;
На этапе структурного синтеза на основе выбранного принципа действия создаются варианты начального графического представления объекта — структуры, схемы, алгоритмы, упрощённые эскизы. В соответствии с ГОСТ 2.103 этот этап включает стадию эскизного проектирования;
На этапе параметрического синтеза отыскиваются значения параметров объекта, находится численное, в том числе оптимальное, решение проектной задачи, создаётся подробная документация или описание объекта, чертежи изделия и его частей. Этот этап соответствует стадиям технического и рабочего проектирования.
Вследствие неполноты начальных знаний о задаче процесс проектирования — итеративен, с каждым циклом итерации цели проектирования всё более уточняются, появляется необходимость в дополнительных функциях и, как следствие, — потребность в разработке дополнительных частей и узлов. Решение частных проектных задач, дополняющих основное решение, также проводится в соответствии с представленной последовательностью.
На каждом этапе внутреннего проектирования выполняются следующие процедуры:
§ выбор модели (то есть основополагающего принципа, вида блок-схемы и расчетной схемы),
§ выбор метода решения, в том числе метода оптимизации,
§ анализ полученных результатов и принятие решения.
Замечено, что эффективность проектируемого объекта определяется: в первую очередь — выбранным принципом действия, во вторую — предложенной структурой и в третью — соотношением параметров.
§ Метод итераций (последовательного приближения)
§ Метод контрольных вопросов
§ Метод мозговой атаки (штурма)
§ Теория решения изобретательских задач (ТРИЗ)
§ Метод морфологического анализа
§ Цели и виды экспериментальных методов
§ Методы поиска вариантов решений
§ Методы автоматизации процедур проектирования
§ Методы оптимального проектирования
Проектирование — это один из видов работ, результатом которых является продукция-проект. Поэтому участников этих работ можно разделить на потребителей (заказчиков проектных работ) и поставщиков (исполнителей этих работ). Исполнителя-специалиста по разработке проекта обобщенно называют проектировщиком или разработчиком. Если продукция создается для собственного потребления, то возможно соединение в одном лице заказчика и исполнителя.