Проектирование понятие методы способы

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:

• машиностроение;
• космонавтика;
• легкая и тяжелая промышленность;
• изготовление предметов мебели;
• дизайн помещений;
• модельеры;
• строительство зданий;
• ландшафтные работы;
• производство бытовой техники;
• научные изыскания и многое другое.

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:

1. оценить целевую аудиторию, требования рынка – это происходит на этапе стратегии, что впоследствии отразиться на проектировании;
2. разработать техническую сторону проекта – чертежи, схемы, отдельные выноски, при необходимости обратиться к 3D-моделированию и визуализации;
3. просчитать размеры и актуальные габариты объекта, ввести данные в CAD-систему;
4. определить стоимость на расходные материалы, произвести расчеты, согласно им выбрать ценовую политику – порог рентабельности, самоокупаемости и прирост прибыли;
5. узнать все нормы производства, требования к готовой продукции, законодательные и прочие акты;
6. согласовать разработку с проверяющими органами, получить сертификат качества, лицензию на продажу;
7. изготовить пробную версию образца и провести предварительное тестирование;
8. выпустить первую партию, следить за жизненным циклом изделия;
9. по необходимости внести правки и коррективы во все этапы – от конструкции, до способов реализации.

Так работа с объектом проектирования – это многоступенчатая задача разных отделов и цехов. Оперативный документооборот при помощи компьютерных программ позволяет задействовать следующие стороны:

• Заказчик. Он принимает участие в создании проекта на этапе обсуждения исходных задач, формирует требования по качеству и цене продукции, утверждает или отклоняет предложения, согласовывает план действий.
• Исполнитель. В его должность входит сбор необходимых данных, работа с внешними условиями, разработка специализированных чертежей для работы отделов.
• Профессионалы узких отраслей. Они касаются только отдельных элементов проекта, который необходим для выполнения их прямых обязанностей. Это может быть изготовление всего изделия или его части с последующей передачей заготовки в другой цех.
• Проверяющие органы. Так как в пакет бумаг входят сертификаты качества, акты о проверках соответствующими учреждениями и пр., то многие ступени жизненного цикла изделия связаны с обращением в госструктуры.

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:

• Разработка схем технических систем: электричества, водоснабжения, канализации, газопровода и т.д. вплоть до телефонной линии. Очень важно здесь учесть все пересечения коммуникаций, чтобы не создать искусственно плохих условий для прокладки труб и проводов.
• Все отрасли строительства: частного, архитектурного, городского.
• Дизайн: ландшафта, интерьера, одежды.
• Компьютерная среда – программирование – это тоже проект создания софта.
• В социологии – прогнозирование результатов жизни и стремлений общества.

По подходу к решению задачи:

• Функциональное назначение полученного предмета. Такой способ ориентируется на достижение поставленной задачи. Например, космический корабль необходим для того, чтобы бороздить космос. Это то, что является результатом проектирования согласно функции объекта.
• Оптимальное решение. Этот процесс полностью направлен на компромисс между двумя сторонами. Это может быть заказчик и исполнитель или производитель и потребитель. В ходе такого моделирования важно учитывать все показатели разработки, но основным критерием обычно служит показатель цены и качества. Важную роль в этой разновидности занятости имеют документы – графики, чертежи, схемы, которые показывают конкретные данные.
• Системный взгляд. Это наиболее сложная и всеобъемлющая задача. Цель такого проектирования – это комплексное решение всех поставленных задач по взаимодействию со всеми возможными заинтересованными или просто задействованными сторонами. Это учет интересов заказчика, потребителя, рынка в целом, окружающей среды, природы, эстетических взглядов, доступности материалов, сроков изготовления и многого другого. Такой подход ориентирован на всеобъемлющий сбор информации об объекте и его свойствах.

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:

• Типовые. Для них известна и структура и база элементов, то есть нужно только задать параметры и провести расчеты.
• Состав задан заранее, но нет указаний по выбору частей системы. Усложняется работа тестовыми проектами, подбором необходимого материала вручную.
• Обратная ситуация: есть конкретные заданные объекты, но нет предвиденного результата.
• Существенно новые проекты без базы заданных элементов и структуры.

Способы работы

Основные методы проектирования – это действия, которые выполняются инженером для достижения целей. Есть следующие разновидности:

• Чертежи. Это эскизное изображение объекта в среде. Для творческого и аналитического подходов важно не только представлять, но и видеть воплощаемый проект. Вместе со схемами в этот пакет входят диаграммы и таблицы – все наглядное представление информации.
• Графика. Это уменьшенная в размерах картинка будущего здания или объекта.
• Макетирование. Этот метод позволяет просчитать возможные проблемы до начала производства. Объем помогает обнаружить многие недостатки.
• Макетно-графический вариант. Это сочетание двух направлений: описание и визуальное сопровождение параметров объекта.
• Эскиз – с помощью него можно проработать все детали и нюансы, особенно актуально при создании одежды.

Источник

Проектирование — что это такое?

В широком смысле, проектирование – это составление первичного описания, которое позволяет создавать ещё не существующий объект для определённых заданных условий. С латинского языка слово «projectus» и переводится как «брошенный вперёд». Для описания, которое можно в будущем воплотить в виде реального объекта, используют текстовые записи, расчёты, чертежи таблицы, а для выражения условной последовательности действий применяют алгоритмы. В целом, после проведённой детализации, расчётов, дополнений и оптимизации описание объекта становится основой для воплощения идеи в жизнь.

Содержание статьи

Работа с объектом, который до его создания ещё не имеет материального выражения (не существует), принципиально отличает проектирование от моделирования. С точки зрения этапности, проектирование может быть как финальной фазой стадии исследования, так и начальной фазой стадии производства (строительства). Но современное проектирование — процесс многообразный и многоплановый, имеющий свою специфику и правила в каждой отдельной отрасли: начиная с проектирования систем управления и заканчивая проектированием в строительстве. И, поскольку развитие отраслей меняет условия рабочих процессов, правила проектной деятельности тоже со временем претерпевают изменения.

Проектирование как основа формирования любой деятельности

Всякое инженерное проектирование берёт начало в выраженной общественной потребности, направленной на необходимость возникновения тех или иных технических объектов. К таким объектам относятся результаты строительной деятельности промышленные изделия, программное обеспечение, процессы и др. И первым этапом любого проектирования становится выражение этой потребности в виде технического задания или разработки технического предложения.

Чаще всего техническое задание фигурирует в виде документа (или документов), представляя собой исходное первичное описание объекта. На выходе авторы получают итоговый комплект документации, в котором содержатся сведения, достаточные для изготовления объекта в тех или иных условиях. В узком смысле слова, такую документацию, представляющую собой окончательное описание, и называют проектом. Поэтому часто современное проектирование и описывают как процесс перехода исходного описания объекта в итоговое путём выполнения комплекса исследовательских, расчётных и конструкторских работ.

Такой процесс преобразования обуславливает возникновение ряда промежуточных описаний, каждое из которых подводит некие итоги решения этапных задач. В некоторых моделях проектирования (например, при итерационных подходах) такие промежуточные итоги зачастую становятся основой при обсуждении вопросов о необходимости продолжения проектирования и о направлениях развития процесса в случае одобрения промежуточных результатов. В других моделях (например, в классической поэтапной модели проектирования в строительстве) промежуточные описания (эскизных проект, инженерные изыскания и др.) становятся обязательной вехой в создании полного пакета документации.

Как часть инженерной деятельности современное проектирование имеет ряд особенностей, которые отражают содержание этого процесса.

• Итерационная особенность проектирования. Объект проектирования до его воплощения рассматривается в виртуальном (идеальном, знаковом) контексте. До того, как он будет осуществлён, нет возможности создать исчерпывающее описание, поэтому неизбежны исправления и уточнения, что предполагает итерационный характер работы над проектом. С завершением каждого итерационного витка описание становится полнее и точнее.
• Коллективный характер. Проектирование сложных технических объектов и объектов строительства требует привлечения специалистов множества специальностей. Так один из самых перспективных и быстроразвивающихся подходов к строительному проектированию – 3D BIM(Информационное объёмное моделирование) – в качестве важнейшего преимущества содержит возможность различных специалистов взаимодействовать в режиме реального времени с обеспечением согласованности и безошибочности действий. Тем не менее, особенно сложные инновационные объекты с малым количеством типовых элементов создаются долго даже с учётом синхронизированной и настроенной работы коллектива специалистов. Так, например, проектным временем создания двигателя самолёта называют период в 8-9 лет. Столько же отводится на создание современного комплекса электронного оборудования.
• Типизация и унификация. Типизации подвергаются как проектные решения, так и средства проектирования.
• Многовариантность решений. Разнообразие решений обуславливает жёсткая конкуренция в условиях глобализации. Поиск новых привлекательных и конкурентных проектных решений рождает многовариантность.
• Многовариантность методов. Существуют не только различные проектные задачи, но и разные методики, технологии и алгоритмы для решения каждой из них. Отдельные методы имеют ограничения по условиям применения и по степени точности в обеспечении процессов. Реализацию разных методов помогает осуществлять вариативный поход в выборе информационного и программного обеспечения.

По тому, используется или не используется в процессе осуществления проектной деятельности специализированное программное обеспечение и ручной труд, выделяют:

• автоматизированное проектирование, основанное на взаимодействии ЭВМ и человека,
• автоматическое проектирование, выполняемое на промежуточных этапах без участия человека,
• ручное.

Подавляющее большинство проектов пока осуществляется по автоматизированному типу, а автоматическое проектирование применимо к относительно несложным объектам. Но и в этом соотношении доля участия компьютера постоянно растёт.

Подходы к проектированию

Основные принципы и идеи проектирования выражены в системном подходе, для которого характерно рассмотрение частей сложной системы или явления в условиях их взаимодействия. Для этого выявляется структура объектной системы, типизируются связи, определяются атрибуты и анализируется влияние внешней среды. Решение этих задач в рамках воплощения системного подхода выливается в создание дисциплин различного уровня обобщения. Так, «Теория систем», например, исследует проектирование сложных и чаще слабоструктурированных экономических, социальных систем.

В технике сложные технические системы исследуются в рамках дисциплины «Системотехники», которая аналогична теории систем. Помимо процесса создания и эксплуатации технической системы, дисциплина изучает принципы и методы её проектирования. Для этого важно чётко сформулировать системные цели и с этой точки зрения организовать рассмотрение системы. Это позволяет отказаться при проектировании от малозначимых элементов и частей, сосредоточившись на оптимизационных задачах.

Конкретизация и интерпретация исходных идей системного подхода находит своё отражение в других производных подходах к проектированию:

• Структурный подход. Он предполагает синтез вариантов системы из блоков-компонентов. При частичном переборе компонентов можно предварительно спрогнозировать их характеристики.
• Блочно-иерархический подход. Сущность такого подхода к проектированию в том, что на первой стадии объект рассматривается как закрытый «чёрный ящик», внутренняя структура которого неизвестна. Затем постепенно, уровень за уровнем, начиная с первого, объект детализируется, устанавливается связь между блоками. Первыми, соответственно, детализируются блоки 1-го уровня, после чего появляются и детализируются блоки уровня № 2 и так – вплоть до получения блоков нижнего уровня с достаточно простой и прозрачной структурой. При таком подходе различные специалисты могут занимать работой над отдельными блоками, но сложность в том, что последующая стыковка решений может создать затруднения (в том числе – и из-за виртуальной природы проектируемых объектов). В целом подход предполагает декомпозицию сложных описаний.
• Объектно-ориентированный подход. При этом подходе вносится большая структурная определённость, связанная с распределением данных между классами объектов. Кроме того, благодаря иерархии и отношениям наследования уменьшается объём спецификаций и снижается вероятность искажения данных.

В социальном проектировании все подходы к процессу принято разделять по критерию их ориентированности на 3 типа:

• с ориентацией на объект (объектно-ориентированные),
• с ориентацией на субъект (субъектно-ориентированные, или тезариусные),
• с ориентацией на проблему (проблемно-ориентированные).

Необходимость увеличивать скорость реализации проектной стадии работ обуславливает появление новых подходов к проектированию.

Методы проектирования

Для многих областей деятельности трудно адекватно представить проблему проектирования в качестве задачи формального выбора лучшего и наиболее эффективного варианта как однозначного математического выражения оптимальности. Поэтому разнообразные методы проектирования выбираются в зависимости от конкретных условий и дополняют друг друга, приобретая специфические черты в различных областях деятельности.

• Графический метод.

К нему применимы законы начертательной геометрии, согласно которым объект изображается на плоскости. Все мысли, идеи, образы и сравнения, анализ и изучение задания на проектирование, детальная техническая разработка сопровождаются графическим изложением в виде схем, таблиц, эскизов, чертежей, графиков, текстов. На каждой ступени процесса преобладают свои специфические приёмы.

Достоинства метода в том, что он отвечает условиям процесса проектирования всех элементов различных объектов, не требует сложного инструмента и оборудования, легко справляется с разным масштабом и детализацией, а результаты проектирования графическим методом одинаково понятны любому технически подготовленному грамотному специалисту. Это и сделало данный метод международным языком проектной деятельности. Другие методы тоже не обходятся без графических изображений, поэтому данный метод считается опорным или основным.

• Модельно-макетный метод.

В основе метода лежит процедура компоновки объёмных моделей и их элементов непосредственно в пространстве. При наличии набора унифицированных условных модельных элементов, а также моделей оборудования и конструкций можно рассмотреть множество вариантов компоновок, чтобы выбрать лучшую. Применение метода ограничено разнообразием составляющих макетотики, которая есть в распоряжении проектировщика, но в серьёзных проектных организациях разнообразие элементов постоянно растёт, а при наличии 3- принтеров внедрение метода в повсеместную проектную практику – вопрос скорого времени. Практическая ценность и важность этого метода состоит ещё и в том, что идея моделирования как основы научного эксперимента становится при создании модели частью проектирования.

• Макетно-графический метод.

Как способ сочетания композиционного мышления, графического мастерства и масштабного моделирования объёмов этот комплексный метод в наибольшей степени отвечает существу процесса проектирования, особенно когда речь идёт об архитектурном проектировании промышленных предприятий. В его помощью проектирование осуществляется на всех ступенях, начиная с идеи сооружения и заканчивая созданием рабочих макетов генеральных планов.

Макетно-графический метод и сам активно развивается как универсальный метод, и служит основой для отдельных ответвлений в проектировании – например, фото- и кинопроектирования. С помощью современной техники с многочисленных реальных точек зрения имитируется натурное движение людей в пространстве будущего объекта. При грамотном применении это позволяет создавать наиболее совершенные композиции, что, в свою очередь, снижает вероятность композиционных ошибок, допускаемых при переходе проекта к натуре.

• Автоматизированный метод (с применением электронной техники).

Метод позволяет справляться со всем объёмом информации, который нужно безошибочно и быстро переработать во время проектирования. Предыдущие методы, основанные в первую очередь на труде человека, имеют объективные ограничения, которые помогает преодолеть применение автоматизированной и электронной техники.

Проекты, созданные с применение этого метода, отличаются оптимизацией в задаче синтезирования строительных, технических, социальных, эстетических, научных сторон проекта. Пока наиболее проблемным этапом в применении данного метода становится этап поиска идеи как художественно-инженерного и эмоционально-философского высказывания.

При всей технической сложности в обеспечении автоматизированного метода он и макетно-графический метод относятся к двум самым быстроразвивающимся методам проектирования.

Структура проектирования

Проектирование делится на процедуры, этапы и стадии. Проектирование сложных объектов включает стадии:

• научно-исследовательских работ,
• опытно-конструкторских работ,
• технического проекта,
• рабочего проекта,
• стадию испытания опытного образца.

Первая стадия зачастую делится на стадии предпроектных исследований, технического предложения и технического задания. Содержание деятельности на этих стадиях сводится к:

• последовательному изучению потребности общества в новых изделиях с заданным целевым назначением,
• исследованиям физических, конструктивных, технологических и информационных принципов создания изделий,
• прогнозированию возможных характеристик объектов и их параметров.

Результатом научно-исследовательских работ становится техническое задание на разработку будущего объекта. На стадии опытно-конструкторских работ создаётся эскизный проект изделия, а также конкретизируются, проверяются и корректируются принципы, установленные на предыдущей стадии. Стадии технического проекта «отвечает» за детальные технические решения. А стадия рабочего проекта – за полный (достаточный для изготовления) комплект конструкторской и технологической документации. На завершающей стадии испытания опытного образца по результатам испытания выявляются ошибки проекта и принимаются меры по устранению недоработок.

Как правило, за проектирование отвечают специализированные проектные организации. Так в строительстве классической считается модель, при которой заказчик обращается к проектной компании и та, после согласования с заказчиком общего концепта и получения технического задания с исходными данными, вступает в многоэтапный проектный процесс.

При некоторых видах договора подряда функцию взаимодействия с проектными организациями берёт на себя генеральный подрядчик. Международные стандарты инжиниринга предусматривают несколько вариантов, среди которых самые распространённые соглашения – это договоры в стандарте EPC (Engineering Procurement Construction) и в стандарте EPCM (+Management). В первом случае контрактор предоставляет заказчику услуги по проектированию (а также по закупке оборудования и строительству) «под ключ». Во втором случае, контрактор занимается менеджментом этих процессов (в том числе, и менеджментом проектирования).

Различают нисходящее проектирование (сверху вниз), при котором задачи более высоких иерархических уровней решаются первыми, и восходящее проектирование (снизу вверх), при котором наблюдается обратная последовательность – от задач нижестоящих в иерархии структур. В сложных системах функциональное проектирование чаще всего носит нисходящий характер, а конструкторское проектирование – восходящий.

Источник