Процесс проектирования

Процесс проектирования. Цель, задачи проектирования. Методы проектирования информационных систем, их классификация

Понятие проекта информационной системы. Структура проекта информационной системы. Классификация проектов. Особенности современных проектов информационной системы.

Проект информационной системы – совокупность проектной документации, в которой представлено описание проектных решений по созданию и эксплуатации информационной системы.

Обычно для сложного понятия (каким, в частности, является понятие проекта) трудно дать однозначную формулировку, которая полностью охватывает все признаки вводимого понятия. Поэтому приведенное определение не претендует на единственность и полноту.

Проект – это ограниченное по времени целенаправленное изменение отдельной системы с изначально четко определенными целями, достижение которых определяет завершение проекта, а также с установленными требованиями к срокам, результатам, риску, рамкам расходования средств и ресурсов и к организационной структуре.

Каждый проект, независимо от сложности и объема работ, необходимых для его выполнения, проходит в своем развитии определенные состояния: от состояния, когда «проекта еще нет», до состояния, когда «проекта уже нет». Совокупность ступеней развития от возникновения идеи до полного завершения проекта принято разделять на фазы (стадии, этапы).

В определении количества стадий и их содержания имеются некоторые отличия, поскольку эти характеристики во многом зависят от условий осуществления конкретного проекта и опыта основных участников. Тем не менее, логика и основное содержание процесса разработки информационной системы почти во всех случаях являются общими.

Можно выделить следующие стадии развития информационной системы:

§ разработка технического задания;

§ ввод системы в эксплуатацию.

Рассмотрим каждую из них более подробно.

Вторую и частично третью стадии принято называть фазами системного проектирования, а последние две (иногда сюда включают и стадию проектирования) – стадиями реализации.

Концептуальная стадия. Главным содержанием работ на этой стадии является определение проекта, разработка его концепции, включающая:

§ формирование идеи, постановку целей;

§ формирование ключевой команды проекта;

§ изучение мотивации и требований заказчика и других участников;

§ сбор исходных данных и анализ существующего состояния;

§ определение основных требований и ограничений, требуемых материальных, финансовых и трудовых ресурсов;

§ сравнительную оценку альтернатив;

§ представление предложений, их экспертизу и утверждение.

Разработка технического предложения. Главным содержанием этой стадии является разработка технического предложения и переговоры с заказчиком о заключении контракта. Общее содержание работ этой стадии:

§ разработка основного содержания проекта, базовой структуры проекта;

§ разработка и утверждение технического задания;

§ планирование, декомпозиция базовой структурной модели проекта;

§ составление сметы и бюджета проекта, определение потребности в ресурсах;

§ разработка календарных планов и укрупненных графиков работ;

§ подписание контракта с заказчиком;

§ ввод в действие средств коммуникации участников проекта и контроля за хо дом работ.

Проектирование. На этой стадии определяются подсистемы, их взаимосвязи, выбираются наиболее эффективные способы выполнения проекта и использования ресурсов. Характерные работы этой стадии:

§ выполнение базовых проектных работ;

§ разработка частных технических заданий;

§ выполнение концептуального проектирования;

§ составление технических спецификаций и инструкций;

§ представление проектной разработки, экспертиза и утверждение.

Разработка. На этой стадии производятся координация и оперативный контроль работ по проекту, осуществляется изготовление подсистем, их объединение и тестирование. Основное содержание:

§ выполнение работ по разработке программного обеспечения;

§ выполнение подготовки к внедрению системы;

§ контроль и регулирование основных показателей проекта.

Ввод системы в эксплуатацию. На этой стадии проводятся испытания, опытная эксплуатация системы в реальных условиях, ведутся переговоры о результатах выполнения проекта и о возможных новых контрактах.

Разработка проекта ИС может осуществляться по двум направлениям:

§ сторонней (специализированной) проектной организацией при активном участии представителей заказчика.

При большом объеме проектных работ в процессе проектирования могут участвовать несколько организаций. В этом случае заказчик выбирает головную организацию-исполнителя, которая координирует работу остальных организаций-соисполнителей.

Структура проекта информационной системы характеризуется составом и взаимосвязью проектной документации, входящей в проект.

Структура проекта ИС:

1.Технико-экономическое обоснование (ТЭО)

§ Обоснование состава функциональных задач (связанные с деятельностью объекта)

§ Обоснование требований к обеспечивающим подсистемам (подсистемы организационного, информационного, программного и технического обеспечения)

§ Обоснование технологии проектирования

§ Ориентировочный расчет экономической эффективности

2.Техническое задание (ТЗ)

§ Задание на проектирование функциональной части

§ Задание на проектирование обеспечивающих подсистем

3.Технический проект (ТП)

§ Алгоритмизация экономических задач

§ Проектирование организационного, информационного и технического обеспечения

§ Уточненный расчет экономической эффективности

4.Рабочий проект (РП)

§ Формирование программного обеспечения

§ Монтаж технических средств

§ Разработка технологических инструкций

Выделяют:

§ пилотный проект – для экспериментальной проверки правильности принятых на предыдущих этапах решений и подготовки к внедрению (небольшая стоимость по сравнению полномасштабным внедрением, малые сроки реализации, построение модели предприятия для дальнейшего внедрения;

§ эскизный проект – разработка предварительных проектных решений по системе и ее частям. Его содержание задается в ТЗ;

§ технический проект системы – техническая документация, содержащаяся общесистемные проектные решения, алгоритмы решения задач, оценку экономической эффективности ИС и перечень мероприятий по подготовке объектов к внедрению;

рабочий проект – включает создание программного продукта и всей сопровождающей документации, которая должна содержать все необходимые и достаточные сведения для обеспечения выполнения работ по вводу ИС в действие и ее эксплуатации, для поддержания уровня эксплуатационных характеристик (качества) системы.

Тенденции развития современных ИТ определяют постоянное возрастание сложности ИС, создаваемых в различных областях экономики.

Для современных крупных проектов ИС характерны следующие особенности:

§ сложность описания (большое количество функций, процессов, элементов и сложные взаимосвязи между ними), требующая тщательного моделирования и анализа данных и процессов;

§ наличие совокупности тесно взаимодействующих компонентов, имеющих локальные задачи и цели функционирования;

§ отсутствие полных аналогов, ограничивающее возможность использования каких-либо типовых проектных решений и прикладных систем;

§ необходимость интеграции существующих и вновь разрабатываемых приложений;

§ функционирование в неоднородной среде на нескольких аппаратных платформах;

§ разобщенность и разнородность отдельных групп разработчиков по уровню квалификации и сложившимся традициям использования тех или иных инструментальных средств;

§ значительная временная протяженность проекта, обусловленная, с одной стороны, ограниченными возможностями коллектива разработчиков, и с другой стороны, масштабами организации-заказчика и различной степенью готовности отдельных ее подразделений к внедрению ИС.

Процесс проектирования. Цель, задачи проектирования. Методы проектирования информационных систем, их классификация

Под проектированием понимается процесс разработки технической документации, связанный с организацией системы получения и преобразования исходной информации в результатную.

Основные задачи проектирования:

§ оказание влияния на улучшение организации учетной, плановой и аналитической работы;

§ выбор оборудования и разработка рациональной технологии решения задач и получения результатной информации;

§ составление графиков прохождения информации как внутри производственных и функциональных подразделение, так и между ними;

§ создание базы данных, обеспечивающей оптимальное использование информации, касающейся планирования, учета и анализа хозяйственной деятельности;

§ создание нормативно-справочной информации.

Проектирование ИС охватывает три основные области:

§ проектирование объектов данных, которые будут реализованы в базе данных;

§ проектирование программ, экранных форм, отчетов, которые будут обеспечивать выполнение запросов к данным; создание нормативно-справочной информации;

§ учет конкретной среды или технологии, а именно: топологии сети, конфигурации аппаратных средств, используемой архитектуры (файл-сервер или клиент-сервер), параллельной обработки, распределенной обработки данных и т.п.

Документ, полученный в результате проектирования, носит название проект.

Метод проектирования конкретизирует порядок разработки отдельных элементов, комплексов задач, подсистем и системы в целом.

Методы проектирования ИС обычно относят к одному из двух видов – структурному или объектному.

Мы будем употреблять термин поход. Структурный подход обычно ассоциируют с раздельным построением модели функций (диаграммы потоков данных) и модели данных (чаще всего диаграммы сущность-связь).

Объектный подход содержит набор моделей, связанных с понятием класса/объекта, объединяющие данные (состояние) и поведение.

Классификация методов проектирования ИС:

1. По степени автоматизации (с универсальной и специальной компьютерной поддержкой).

2. По степени использования типовых проектных решений (оригинальные – индивидуальные и типовые). Оригинальное проектирование предполагает новую разработку системы без использования готовых проектных решений. Типовое проектирование базируется на типовых проектных решениях, полученных из прошлого опыта.

3. По характеру адаптации проектных решений (перепрограммирование, параметризация, модельные методы).

§ Методы перепрограммирования предполагают необходимость разрабатывать изменяемые программные модули заново.

§ Методы параметризации обеспечивают настройку проектных решений путем изменения параметров в программных модулях.

§ Модельные методы предполагают наличие модели предметной области, в которую могут быть внесены необходимые изменения с последующей кодогенерацией программных модулей.

Методы на основе универсальной компьютерной поддержки используют универсальные языки программирования, табличные процессоры, методоориентированные пакеты прикладных программ, системы управления базами данных.

Методы на основе специальной компьютерной поддержки в качестве инструментальных средств проектирования используют готовые пакеты прикладных программ определенного функционального назначения или средства моделирования предметной области, позволяющие построить модель ИС с последующей генерацией программного кода (Case-средства проектирования).

Дата добавления: 2018-02-15 ; просмотров: 2777 ; ЗАКАЗАТЬ РАБОТУ

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.

Структура процесса проектирования

Понятие 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.

Модель — это упрощенное представление реального устройства и/или протекающих в нем процессов, явлений.

Например, конструирование форм одежды, конструирование интерьеров, разработка конструкции машины, конструктивные и объёмно-планировочные решения объекта капитального строительства, металлоконструкция, строительные конструкции.

Конструирование может осуществляться:

· Вручную при помощи чертёжных инструментов, например, кульмана (чертежного стола);

· Автоматизированно — при помощи cистем автоматизации проектных работ (САПР);

· Автоматически (без участия человека) при помощи Интеллектуальной информационной системы (ИИС).

Система автоматизированного проектирования — автоматизированная система, реализующая информационную технологию выполнения функций проектирования, представляет собой организационно-техническую систему, предназначенную для автоматизации процесса проектирования, состоящую из персонала и комплекса технических, программных и других средств автоматизации его деятельности. Также для обозначения подобных систем широко используется аббревиатура САПР.

Интеллектуальная информационная система(ИИС) – комплекс программных, лингвистических и логико-математических средств для реализации основной задачи – осуществления поддержки деятельности человека и поиска информации в режиме продвинутого диалога на естественном языке.

Виды проектирования

По отраслям деятельности:

1. 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);

2. Строительство, в том числе:

· архитектурно-строительное проектирование (здания и другие наземные объекты);

· проектирование промышленных объектов;

· проектирование транспорта и транспортной инфраструктуры (дороги, мосты и т. п.);

3. Дизайн, в том числе:

4. Проектирование программного обеспечения;

5. 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).

6. другие виды проектирования.

По подходу к проектированию:

1. Функциональное проектирование. 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. Функциональное проектирование лежало в основе массового проектирования разнообразных объектов, особенно в эпоху СССР. При индивидуальном проектировании (отдельных зданий, предметов потребления и т. д.) разработчик стремился учитывать пожелания и особенности заказчика.

2. Оптимальное проектирование. 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.

3. Системное проектирование. 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, показанных на рисунке.

Основные части проектирования

Принципы системного проектирования

· Единство составных частей

· Изменяемость во времени

4. 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.

Структура проектирования

Стадии проектирования

· Техническое задание (ТЗ) — устанавливает основное назначение разрабатываемого объекта, его технические и тактико-технические характеристики, показатели качества и технико-экономические требования, предписание по выполнению необходимых стадий создания документации и её состав, а также специальные требования к изделию.

· Техническое предложение (ПТ) — совокупность документов, содержащих техническое и технико-экономическое обоснование (ТЭО) целесообразности разработки проекта. Такое заключение дается на основании анализа ТЗ заказчика и различных вариантов возможных решений, их сравнительной оценки с учётом особенностей разрабатываемого и существующих изделий, а также патентных материалов. Согласованное и утвержденное в установленном (на предприятии, в министерстве и т. п.) порядке ПТ является основанием для разработки эскизного проекта.

· Эскизный проект (ЭП) — совокупность документов, содержащих принципиальные решения и дающих общее представление об устройстве ипринципе 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.

Стадии разработки проектной документации

· 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.

Структура процесса проектирования

Процесс решения задачи проектирования

· 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.

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.

Методы проектирования

1. Эвристические методы

· Метод итераций (последовательного приближения)

· Метод контрольных вопросов

· Метод мозговой атаки (штурма)

· Теория решения изобретательских задач (ТРИЗ)

· Метод морфологического анализа

2. Экспериментальные методы

· Цели и виды экспериментальных методов

3. Формализованные методы

· Методы поиска вариантов решений

· Методы автоматизации процедур проектирования

· Методы оптимального проектирования

\|	следующая лекция ==>
Межевание во времена татарского владычества и в московском царстве (XIII-XVI вв.)	\|	Создать таблицу с номерами открытых портов

Дата добавления: 2016-11-12 ; просмотров: 1824 | Нарушение авторских прав

Этапы проектирования зданий и сооружений

В соответствии с требованиями Градостроительного кодекса Российской Федерации для осуществления нового строительства, реконструкции и некоторых видов капитального ремонта зданий и сооружений требуется обязательная разработка проектной документации. Данная документация представляет собой текстовые и графические материалы, определяющие архитектурные, технологические, функциональные и инженерно-технические параметры будущего объекта строительства.

Порядок и этапы проектирования

Технология проектирования в зависимости от вида и назначения объекта, может отличаться, но стадийность и порядок выполнения работ, в большинстве случаев, сохраняются. Процесс проектирования состоит из следующих этапов:

выполнение инженерных изысканий на площадке строительства;

разработка проектной документации для получения согласований и заключения экспертизы;

экспертиза проектной документации;

разработка рабочей документации.

Исходно-разрешительная документация

Сбор исходно-разрешительной документации (ИРД) выполняется на самых ранних этапах проектирования, или предшествует ему, как самостоятельная независимая работа. Это комплект материалов, характеризующих будущий объект строительства и отведенную для этих нужд площадку. Документы выдаются органами местной власти, организациями, эксплуатирующими инженерные системы, контролирующими структурами и так далее при наличии у заявителя права собственности на земельный участок.

В состав исходно-разрешительной документации обязательно включаются:

градостроительная документация, подтверждающая возможность размещения планируемого к строительству объекта на выбранном участке;

решения городской администрации;

заключения и согласования от контролирующих служб и органов: санитарно-эпидемиологической службы, технические условия пожарного надзора, заключение управления природными ресурсами и охраны окружающей, заключение среды, технические условия на разработку специализированных разделов ГО МЧС и другие;

технические условия на инженерное обеспечение объекта, в том числе: водо-, тепло-, газо-, электроснабжение, отведение стоков (хоз-бытовых, производственных, дождевых), присоединение к авто- и железным дорогам, подключение к сетям телефонизации, интернета и другие.

В зависимости от специфики конкретного объекта этот перечень может быть значительно расширен. Так, при проектировании объекта в особо охраняемых зонах потребуется получение исходно-разрешительной документации у соответствующих государственных служб. Таких случаев может быть множество, поэтому для каждого объекта составляется свой перечень исходно-разрешительной документации.

Инженерные изыскания

Инженерные изыскания выполняются для изучения природных и техногенных условий площадки будущего строительства. На основании отчетов о проведении этих работ проектировщик принимает решения о расположении объектов на местности, заглублении фундаментов зданий и сооружений, степени их защиты от воздействия различных неблагоприятных факторов, трассировке инженерных сетей и другие.

Состав и объем инженерных изысканий нормируется положениями Свода Правил СП 47.13330.2012. До начала проектирования требуется выполнить следующие виды работ:

инженерно-геологические изыскания (определение свойств грунта, наличия и состава грунтовых вод, определение грунта основания под фундамент и другое);

инженерно-экологические изыскания и инженерно- гидрометеорологические (информация о природно-климатических условиях площадки строительства, особенностях растительного и животного мира, наличии техногенных источников загрязнения и т.д.);

Инженерно-гидрографические работы (позволяют получить данные о ситуации, подводном рельефе и подводных сооружениях, с последующим отображением их на инженерно-топографических (инженерно-гидрографических) планах и профилях.)

определение геофизических характеристик строительства (горные и сейсмические условия строительства, данные о залежах полезных ископаемых и другие исследования).

поиск и обследование территории на наличие взрывоопасных предметов в местах боевых действий и на территориях бывших воинских формирований

В зависимости от стадийности проектирования (проектная документация или рабочая документация) детализация изыскательских работ может отличаться.

Состав инженерных изысканий, методы выполнения и объемы работ, устанавливаются программой инженерных изысканий, разработанной на основе задания застройщика или технического заказчика.

Согласно Градостроительному кодексу результаты инженерных изысканий могут быть направлены на экспертизу одновременно с проектной документацией или до направления проектной документации на экспертизу.

Разработка проектной документации

В настоящее время Российские нормативы определяют две стадии проектирования: «Проектная документация» и «Рабочая документация». В отличие от ранее действующей стадийности требования к детализации разделов Проектной документации значительно повысились. Состав и объем текстовых и графических материалов определяются в соответствии с Постановлением Правительства РФ №87 от 16.02.08 г. «О составе разделов проектной документации и требования к их содержанию».

Согласно Постановлению №87, объекты капитального строительства в зависимости от функционального назначения и характерных признаков подразделяются на следующие виды:

а) объекты производственного назначения (здания, строения, сооружения производственного назначения, в том числе объекты обороны и безопасности), за исключением линейных объектов;

б) объекты непроизводственного назначения (здания, строения, сооружения жилищного фонда, социально-культурного и коммунально-бытового назначения, а также иные объекты капитального строительства непроизводственного назначения);

в) линейные объекты (трубопроводы, автомобильные и железные дороги, линии электропередачи и др.).

В состав проектной документации для объектов производственного и непроизводственного назначения должны включаться следующие разделы:

Раздел 2 “Схема планировочной организации земельного участка”

Раздел 3 “Архитектурные решения”

Раздел 4 “Конструктивные и объемно-планировочные решения”

Раздел 5 “Сведения об инженерном оборудовании, о сетях инженерно-технического обеспечения, перечень инженерно-технических мероприятий, содержание технологических решений”

Раздел 6 “Проект организации строительства”

Раздел 7 “Мероприятия по охране окружающей среды”

Раздел 8 “Перечень мероприятий по охране окружающей среды”

Раздел 9 “Мероприятия по обеспечению пожарной безопасности”

Раздел 10 “Мероприятия по обеспечению доступа инвалидов”

Раздел 10_1 “Мероприятия по обеспечению соблюдения требований энергетической эффективности и требований оснащенности зданий, строений и сооружений приборами учета используемых энергетических ресурсов”

Раздел 11 “Смета на строительство объектов капитального строительства”

Раздел 12 “Иная документация в случаях, предусмотренных федеральными законами”

Состав проектной документации для линейных объектов:

Раздел 2 “Проект полосы отвода”

Раздел 3 “Технологические и конструктивные решения линейного объекта. Искусственные сооружения”

Раздел 4 “Здания, строения и сооружения, входящие в инфраструктуру линейного объекта”

Раздел 5 “Проект организации строительства”

Раздел 6 “Проект организации работ по сносу (демонтажу) линейного объекта”

Раздел 7 “Мероприятия по охране окружающей среды

Раздел 8 “Мероприятия по обеспечению пожарной безопасности”

Раздел 9 “Смета на строительство”

Раздел 10 “Иная документация в случаях, предусмотренных федеральными законами”

Так же стоит отметить, что в 2015 году вступило в силу ПОСТАНОВЛЕНИЕ от 26 декабря 2014 года №1521, которое утверждает перечень национальных стандартов и сводов правил (частей таких стандартов и сводов правил), в результате применения которых на обязательной основе обеспечивается соблюдение требований Федерального закона “Технический регламент о безопасности зданий и сооружений”.

Разработка рабочей документации

Стадия Рабочая документация разрабатывается на основании технических решений, определенных в Проектной документации. Документом, регламентирующим состав, форму и содержание материалов данной стадии, является Национальный Стандарт Российской Федерации ГОСТ Р21.1101-2013 «Требования к проектной и рабочей документации». Данный стандарт содержит требования к:

составу комплектов рабочих чертежей;
их оформлению и маркировке;
штампам и надписям на чертежах;
составу и видам прилагаемых документов;
составу и видам ссылочных документов (стандарты, типовые решения);
оформлению спецификаций.

Также данным стандартом оговорены правила внесения изменений в проектную и рабочую документацию, в том числе – оформление разрешения на внесение изменений и особенности процедуры для каждой из стадий. Следует отметить, что в случае необходимости корректировки Рабочей документации при наличии положительного экспертного заключения на Проектную документацию может назначаться повторная экспертиза.

В соответствии с Положением о порядке проведения экспертизы проектной документации, утвержденным Постановлением Правительства Российской Федерации №145 от 05.03.2007 г., повторной экспертизе подлежат те части Проектной документации, в которые были внесены изменения, влияющие на конструктивную безопасность и надежность запроектированного объекта.

Методы проектирования

Различают одностадийное и двухстадийное проектирование. Одностадийное подразумевает, что разработка рабочей документации может идти параллельно с проектной документацией. В том случае, если основные технические решения объекта уже согласованы между участниками строительства, то, при одновременной разработке двух стадий возведение объекта может начинаться сразу после получения положительного экспертного заключения и разрешения на строительства.

Суть двухстадийного проектирования в том, что документация разрабатывается поэтапно: на первом этапе разрабатывается проектная документация, принимаются основные проектные решения, корректируются, утверждаются и только после этого разрабатывается рабочая документация для строительства (cтадия «Рабочая документация»).

Основным методом проектирования в России является двухстадийное проектирование. Одностадийное проектирование применяется лишь для простых объектов или для привязки проектов массового или повторного применения.

Кроме этого, внедрение новых методов проектирования, в частности, информационного моделирования BIM, в каком-то смысле сводит на нет разделение всего процесса на стадии. В этом случае объект на разных этапах разработки отличается только степенью деталировки. Различия затрагивают также и сам подход к проектированию.

Классический способ подразумевает получение утвержденного задания на проектирование от заказчика, проработку технологических и архитектурных планировок, после чего происходит передача заданий специалистам смежных специальностей, взаимные согласования, увязки расположения оборудования, трассировки сетей и т.п. Вследствие того, что проработка решений выполняется проектировщиками последовательно, процесс оказывается растянутым во времени. Иногда отдельным специалистам приходится возвращаться на несколько шагов назад и корректировать уже принятые решения.

BIM проектирование, как система, решает задачи ускорения этого процесса и снижения количества нестыковок в проекте. Благодаря тому, что в одной модели могут одновременно работать специалисты различных профилей, все принимаемые ими решения могут отслеживаться в реальном времени, а возникающие несоответствия – заблаговременно устраняться или даже предупреждаться.

При любом способе проектирования все расчеты выполняются, как правило, в специализированных расчетных комплексах: Robot, Lira, SCAD, Bentley STAAD и других. Расчеты, выполненные в этих программах, при условии наличия лицензированного ПО, принимаются экспертами, а проверке подвергаются только исходные данные, заложенные проектировщиком.

Модели и чертежи обычно выполняются в программах Autodesk Autocad, Inventor, Компас 3D, Archicad, Tekla и других. Учитывая высокую стоимость лицензионных программных комплексов для разработки небольших объектов можно использовать бесплатные программы для проектирования, наподобие OpenSCAD, A9CAD, NanoCAD (Российский аналог Autocad), LibreCAD, SolidEdge2d. Кроме этого, некоторые дорогостоящие программные продукты имеют условно бесплатные версии с ограниченными возможностями (например, ознакомительные версии Autocad, ZWCad и другого ПО).

Экспертиза

Экспертиза проектной документации выполняется для всех объектов, кроме случаев, оговоренных статьей 49 Градостроительного Кодекса РФ (в большинстве случаев это – технически несложные объекты, на строительство которых не требуется разрешение). Организация и проведение экспертизы проектной документации регламентируется соответствующим Положением, утвержденным Постановлением Правительства Российской Федерации №145 от 05.03.2007 г.

Во время проведения экспертизы проектная документация проверяется на соответствие нормам и регламентам, в том числе контролируется обеспечение прочности, надежности и долговечности строительных конструкций и инженерных систем, соблюдение требований экологической, санитарно-эпидемиологической, пожарной, промышленной и радиационной безопасности. Также дается экспертная оценка качеству выполненных инженерных изысканий.

Максимальный срок проведения экспертизы не превышает 60 дней. По итогам проверки выдается экспертное заключение, которое может быть положительным (в случае соответствия документации техническим регламентам) или отрицательным (в случае несоответствия таковым). Отрицательное заключение может быть оспорено заявителем в судебном порядке.

Проектная документация может предоставляться в экспертную организацию в бумажном или в электронном виде. Учитывая обширную территорию Российской Федерации и высокую составляющую транспортных расходов в себестоимости проектной продукции, возможность подачи материалов в экспертизу в электронном виде является важным преимуществом для проектировщиков. Начиная с сентября 2016 года, подача материалов в Государственную экспертизу будет осуществляться только в электронном виде.

В соответствии со статьей 49 Градостроительного Кодекса РФ экспертиза проектной документации может быть государственной и негосударственной. Негосударственная экспертиза выполняется юридическим лицом, аккредитованным в установленном законом порядке. Предметом негосударственной экспертизы не могут являться объекты, строительство которых планируется осуществлять за бюджетный счет, а так же объекты оборонного и энергетического комплекса.

Так же стоит отметить, если возведение объекта планируется на особо охраняемых природных территориях, то необходимо следовать «Правилам представления проектной документации объектов, строительство, реконструкцию, капитальный ремонт которых предполагается осуществлять на землях особо охраняемых природных территорий, для проведения государственной экспертизы и государственной экологической экспертизы» утверждённым постановлением Правительства РФ от 7 ноября 2008 г. N 822).

Настоящие Правила устанавливают порядок представления проектной документации объектов, возведение которых, предполагается осуществлять на землях особо охраняемых природных территорий федерального, регионального и местного значения, для проведения государственной экспертизы проектной документации и государственной экологической экспертизы проектной.

Авторский надзор за строительством

Ведение авторского надзора за строительством на объекте обязательно. Приказ о назначении группы авторского надзора со стороны проектировщика среди прочих документов предоставляется в инспекцию архитектурно-строительного надзора при получении разрешения на строительство.

Права и обязанности представителей проектной организации на строительной площадке регламентируются СП 11-110-99 «Авторский надзор за строительством зданий и сооружений». Данный документ также оговаривает:

требование о внесении изменений в рабочую документацию в случае такой необходимости в соответствии с ГОСТ 21.101.

Процесс проектирования

Карта энциклопедии

Награды энциклопедии

История энциклопедии

Контакты

Свидетельство ЭЛ № ФС 77-73976

от 19.10.2018 Роскомнадзора 12+

ISSN online 2658 – 6053

Главное меню

Случайные статьи

Эрих фон Дэникен ( 1935 – )

Волшебная страна. Возрождение ( 2018 ). Глава 17

Тень ( 1971 )

Атлантида на Гренландии и в Парголово (1997 )

ДНК Тутанхамона R1b1a2

Проектирование

Проектирование (от латинского projectus , что означает “брошенный вперед”) – это процесс составления описания, необходимого для создания в заданных условиях еще не существующего объекта по первичному описанию путем детализации, дополнения, расчетов и оптимизации.

Проектная процедура – это взаимосвязанная, взаимообусловленная совокупность действий, направленных на получение проектных решений.

Проектное решение – промежуточное или окончательное описание объекта проектирования, необходимое и достаточное для продолжения или окончания проектирования или вариант проекта, удовлетворяющий требованиям технического задания (ТЗ) (промежуточное или конечное описание объекта проектирования).

В этих определениях практически не оговариваются требования по качеству результатов проектирования.

Эффективное проектное решение – описание объекта, принципиально выполняющего требуемые функции или проектное решение, принципиально отвечающее требованиям ТЗ.

Оптимальное проектное решение – описание объекта, наилучшим образом выполняющего требуемые функции или проектное решение, наилучшим образом отвечающее требованиям ТЗ.

Проектные процедуры принято разделять на проектные операции, под которыми понимаются действия, выполняемые для разных процедур по единому алгоритму.

Существуют следующие проектные операции.
Синтез – конкретизация облика или параметров проектируемого объекта; определение состава и взаимосвязей элементов объекта или конкретизация технических решений, определяющих вариант проекта.

Моделирование или создание модели объекта проектирования – создание абстрактной (математической, графической, текстовой) или физической (макетный, опытный, серийный образец) модели объекта.

Анализ – исследование свойств синтезированного варианта проекта с применением абстрактных и (или) физических моделей или исследование объект проектирования с использованием моделей.

Принятие проектного решения – выбор варианта проекта из имеющихся альтернативных вариантов по результатам анализа или выбор варианта проекта с учётом требований ТЗ на основе результатов анализа.

Термин «принятие проектного решения» имеет и другой смысл: часто под ним понимают общий процесс определения множества вариантов проекта, задания принципа оптимальности и выбор лучшего варианта.

Моделирование или создание модели объекта проектирования является проектной операцией, связанной с каждой из двух других проектных операций: синтезом и анализом. Поэтому далее моделирование или создание модели объекта будет рассмотрено подробно.

Процесс получения проектного решения имеет явно выраженный итерационный характер, иллюстрируемый блок-схемой на рис.1.

Обратная связь в блок-схеме начинает работать, если ранее синтезированный вариант проекта даёт неудовлетворительные результаты, то есть не отвечает поставленным требованиям, а также, если необходимо получить вариант проекта, имеющий лучшие показатели. В последнем случае нужно получить несколько допустимых вариантов проекта, то есть вариантов, для которых выполняются ограничения, и выбрать среди них лучший. Для выбора требуется знать или сформулировать правило сравнительной оценки вариантов или критерий оптимальности.

Рис.1. Итерационный процесс получения проектного решения

Процесс проектирования во времени разделяется на стадии и этапы.

В соответствии с системным подходом к проектированию принято укрупнённо выделять следующие стадии проектирования:
1) Внешнее проектирование – конкретизация целей и задач объекта проектирования и определение требований к его функционированию.
2) Формирование облика будущего объекта – корректное согласование требований внешнего проектирования с возможностями внутреннего проектирования.
3) Внутреннее проектирование – реализация проектируемого объекта с заданными свойствами.

При более детальном рассмотрении выделяют следующие стадий проектных работ:
1) Предпроектные исследования (изыскания).
2) ТЗ.
3) Техническое предложение.
4) Эскизное проектирование (эскизный проект).
5) Техническое проектирование (технический проект).
6) Рабочее проектирование (рабочий проект).

Первый этап проектирования – этап НИР в который входят первые три стадии (иногда вместе с четвёртой). На этапе НИР проводятся исследования по поиску новых принципов работы и конструкций объектов проектирования, новой элементной базы и пр.

Второй этап проектирования – этап опытно-конструкторских работ (ОКР) – включает техническое проектирование (иногда вместе с эскизным проектированием). На этапе ОКР осуществляется детальная конструкторская проработка объекта проектирования.

Третий этап проектирования – этап технологической подготовки производства – совпадает с шестой стадией – рабочее проектирование.

Четвёртый этап проектирования – изготовление опытного образца – совпадает с седьмой стадией проектирования.
Пятый этап проектирования – отладка, испытание и ввод в эксплуатацию (в действие) – включает восьмую и девятую стадии проектирования.

Укрупнённо в логической схеме проектирования выделяются этапы:
• формирования ТЗ,
• предварительного,
• эскизного,
• и рабочего проектирования.

На этих этапах развивается описание объекта проектирования, фиксируемое в комплекте документации.

В качестве примера можно выделить следующие виды проектной деятельности:

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);
Строительство, в том числе
- архитектурно-строительное проектирование;
- проектирование инженерных сетей и систем;
- экологическое проектирование;
- Проектирование объектов хранения и перевалки нефтепродуктов;
- градостроительное проектирование;
- технологическое проектирование и др.
Дизайн, в том числе
- дизайн интерьера;
- промышленный дизайн;
- ландшафтный дизайн;
Проектирование программного обеспечения;
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), 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.
другие виды проектирования.

Существуют следующие стадии проектирования:
— технико-экономическое обоснование (ТЭО);
— технико-экономический расчет (ТЭР);
— эскизный проект (ЭП);
— проект (П);
— рабочая документация (Р)

Стадия ТЭО (ТЭР). Разрабатывается на основании задания заказчика для объектов производственного назначения и линейных объектов инженерно-транспортной инфраструктуры, которые нуждаются в детальном обосновании соответствующих решений и определения вариантов и целесообразности строительства объекта.
ТЭР применяется для технически несложных объектов производственного назначения и линейных объектов инженерно-транспортной инфраструктуры. ТЭР выполняется в сокращенном объеме сравнительно с ТЭО соответственно характеру объекта и требований задания.

Стадия ЭП. Разрабатывается на основании задания заказчика для принципиального определения требований к градостроительным, архитектурным, художественным, экологическим и функциональным решениям объекта, подтверждения возможности создания объекта непроизводственного назначения.
В составе ЭП для обоснования принятых решений по заданию заказчика выполняются расчеты основных проектных решений, сметной стоимости и обоснование эффективности инвестиций, а также могут дополнительно выполняться инженерно-технические разработки, схемы инженерного обеспечения объекта.

Стадия П. Разрабатывается для определения градостроительных, архитектурных, художественных, экологических, технических, технологических, инженерных решений объекта, сметной стоимости строительства.
П разрабатывается на основании задания на проектирование, исходных данных и одобренной при трехстадийном проектировании предыдущей стадии. Разделы стадии П даются в четкой и лаконичной форме, без чрезмерной детализации, в составе и объеме, достаточном для обоснования проектных решений, определения объемов основных строительных работ, потребностей в оборудовании, строительных материалах и конструкциях, положений по организации строительства, а также опре-деления сметной стоимости строительства.

Стадия Р. Разрабатывается на основании утвержденной предыдущей стадии. После утверждения стадии П по решению заказчика рабочая документация может разрабатываться автором проекта или другим проектировщиком. Разработка рабочей документации другими проектировщиками осуществляется с соблюдением авторских решений утвержденного П и соблюдением авторских прав.

Литература:

1. Сидоров А.И. Основные принципы проектирования и конструирования машин. — М .: Макиз, 1929. — 428 с.

2. Орлов П.И. Основы конструирования: Справочник: В 2-х книгах. — М .: Машиностроение, 1988.

3. Хорошев А.Н. Введение в управление проектированием механических систем: Учебное пособие. — Белгород, 1999. — 372 с.

4 . Постановление Правительства РФ №87 от 16.02.2008г

Основы автоматизированного проектирования конструкций и технологических процессов производства РЭС (окончание)

3.3. Этапы проектирования сложных систем

Рассмотрим основные этапы проектирования с позиций технологии обработки информации.

Традиционно проектирование сложных технических систем подразделяют на следующие этапы или стадии разработки ( рис. 3.2):

техническое задание на проектируемый объект;
научно-исследовательская работа ;
эскизный проект ;
технический проект;
рабочий проект;
технология изготовления и испытания спроектированного объекта (опытного образца или партии), внесения коррекции (при необходимости).

Техническое задание

На этапе разработки технического задания (ТЗ) решаются следующие задачи:

поиск и выбор необходимой научно-технической информации (о прототипах, патентных данных и т.д.) из соответствующей базы данных. Новая схема (устройство) может либо иметь, либо не иметь аналогов. В случае, если аналоги имеются, можно приступить к этапу проектирования устройства (системы). Но, как правило, аналога нет или разрабатываемая система должна превосходить известный аналог, поэтому необходимо проведение этапа НИР ;
анализ выбранной информации и формулировка на его основе технических требований (ТТ) к проектируемому объекту. Оформление ТТ в соответствии с установленными правилами.

На данном этапе проектирования могут быть автоматизированы операции поиска информации и оформления документов. Может быть также автоматизирована некоторая часть вспомогательных действий по анализу выбранной информации, например, группировка ее по заданным признакам, выбор наименее или наиболее сопоставимых друг с другом вариантов и т. д.

Кроме того, на этапе ТЗ решаются и оформляются в соответствующих документах, например, следующие вопросы:

перечисление функций, выполняемых устройством;
разработка структурной схемы устройства;
оформление условий работоспособности устройства;
оформление требований к выходным параметрам;
определение характеристик отдельных узлов;
разработка алгоритмов выполняемых операций.

Этап НИР

Этот этап является предварительным проектированием. Это один из самых ответственных этапов. Для решения задач этого этапа необходимо использование ЭВМ. Это так называемые автоматизированные системы научных исследований (АСНИ).

На этапе НИР необходимо решение следующих задач:

Формулирование критериев качества и управления.
Управление научным экспериментом.
Проведение пассивного или (и) активного эксперимента с обработкой их результатов.
Разработка математических моделей и их идентификация по экспериментальным данным.
Отработка технологических процессов изготовления объектов РЭС с целью поиска норм на параметры, обеспечивающих оптимальные выходные показатели качества.
Формирование обобщенного критерия качества , включающего в себя все частные показатели качества. Обобщенный критерий принимается далее за целевую функцию при решении задачи оптимизации.
Решение задачи оптимизации. Производится варьирование входных и управляющих параметров технологического процесса в рамках установленных норм (допусков) с целью получения оптимального критерия качества.
Поиск принципиальной возможности построения системы.
Разработка новых технических средств, в том числе средств контроля и измерений.

В результате проведения НИР выдается Техническое Предложение (ТП).

Хотя этап НИР является самостоятельным этапом, здесь могут использоваться методы, алгоритмы и программы из САПР.

Этап ОКР

Это этап эскизного проектирования. На данном этапе производится следующее решение задач:

Разрабатывается эскиз проектируемой системы (устройства) с детальной разработкой ее возможностей, осуществляется поиск и выбор более детальной информации.
На основе анализа полученной информации принимают предварительные проектные решения и оформляют первые проектные документы.
Для выработки проектных документов производят различные расчеты, содержание, объем и трудоемкость которых зависят от характеристик проектируемого объекта.

Работы этого этапа в наибольшей степени поддаются автоматизации, и их автоматизация дает наибольший технико-экономический эффект за счет оптимизации проектных решений.

Автоматизация указанных работ достигается за счет применения оптимизационных математических методов.

Этап разработки технического проекта объекта

На этом этапе детализируют и уточняют решения, принятые при эскизном проектировании, и создают новые, более точные проектные документы. Снова производят поиск, выбор и анализ исходной информации (в основном нормативно-технической и технико-экономической). Снова выполняют многочисленные расчеты, но уже по другим, более точным методикам. Эти работы в значительной степени могут быть автоматизированы.

Большинство документов, сформированных на этапах эскизного и технического проектирования, используются только для выполнения рабочего проектирования и не входят в состав рабочей и эксплуатационной документации. Информация, наработанная на рассмотренных стадиях, служит исходной для рабочего проектирования. Это значит, что в условиях автоматизированного проектирования целесообразно создание банков временной информации по проектируемому объекту.

Рабочее проектирование

На стадии рабочего проектирования основным видом выполняемых работ является оформление проектных решений в виде чертежей, спецификаций к ним и эксплуатационной документации на объект.

Современные средства вычислительной техники позволяют полностью автоматизировать оформление чертежей и спецификаций, и в определенной степени — формирование эксплуатационной документации.

Если система автоматизации проектирования выполняет выпуск не только рабочего проекта, но и проектирование технологии, тогда целесообразно не изготавливать чертежи и спецификации в традиционном виде, а передавать проектировщикам-технологам информацию на машинных носителях в виде базы данных о проектируемом объекте.

Проектирование технологии изготовления спроектированного объекта

На этой стадии традиционно выполняют работы в процессе технологической подготовки производства изделия или его узлов и деталей на предприятии-изготовителе.

При проектировании технологии производят:

поиск и выбор исходной информации (об объекте, подлежащем изготовлению; о технологическом оборудовании предприятия; о технологических и трудовых нормативах);
анализ и обработку данных в целях определения маршрутов обработки, последовательности технологических операций и режимов их проведения, потребности в инструменте и измерительном оборудовании, в создании специальной оснастки;
оформление соответствующей технологической документации.

Работы, названные в Техническом задании и Техническом проекте, идентичны многим операциям при проектировании изделия. Собственно проектирование технологии требует оригинальных расчетов и решений для различных видов технологических операций. Тем не менее методы формализации большинства таких работ существуют, следовательно, они могут быть автоматизированы.

Автоматизация операций обработки информации и процессов управления использованием информации на всех рассмотренных стадиях проектирования составляет сущность функционирования современных САПР.

Основное назначение САПР — решение задач эскизного и технического проектирования. На этих этапах разрешаются вопросы синтеза топологии (разбиение электрической схемы на функционально законченные части, размещение элементов электрической схемы, трассировка — определение трасс между элементами) а также разработка и выпуск фотошаблонов.

В процессе синтеза топологии могут использоваться мини-ЭВМ и различные средства малой автоматизации: графические экранные пульты, координатографы и т. д. В этом случае применяются интерактивные методы. Менее практически используется, но более перспективно автоматизированное проектирование при синтезе топологии с применением больших ЭВМ и средств малой автоматизации.

Из рис. 3.2 следует, что формирование исходных данных для проектирования продолжается и на этапе технического задания (ТЗ), и на этапе НИР (АСНИ). На этапе НИР уточняются связи “вход-выход”, осуществляется определение информативности параметров , проводится активный эксперимент , разрабатываются математические модели и алгоритмы управления технологическим процессом .

Согласно ГОСТ [83], научно-исследовательские работы проводятся на стадии технического задания; кроме того, эти работы допускается проводить даже на более ранних стадиях.

Проектирование системы (или устройства) состоит из двух основных этапов [104]:

обоснование исходных данных (технических условий, технического задания) для проектирования;
проектирование системы для сформулированных исходных данных.

Первый этап называют внешним проектированием , а второй этап — внутренним проектированием .

При рассмотрении задачи проектирования системы необходимо задать класс допустимых исходных данных (класс технических условий), класс допустимых решений (класс проектов) и способ построения какого-либо проекта из класса допустимых решений по произвольному техническому условию из класса допустимых исходных данных. Автоматизированное проектирование тогда сводится к заданию конкретного технического условия из класса допустимых исходных данных и применению к нему алгоритма перехода к классу решений [46].

Исходные данные обосновываются путем всестороннего рассмотрения условий работы системы и требований, предъявляемых к системе исходя из ее назначения. Вновь создаваемая система, как правило, содержит элементы уже существующих систем, поэтому этап уяснения задачи при проектировании включает в себя обследование всего достигнутого ранее в поисках методов, аналогов и элементов для разрабатываемой системы, а также предусматривает выявление потребностей. Этот этап характеризуется тем, что превращает начальную неопределенную ситуацию в набор данных, которые позволяют сформулировать цели, определяющие весь процесс проектирования. Следовательно, уяснение задачи начинается со сбора информации, касающейся проектируемой системы. При этом необходимо проведение анализа уже существующих систем и используемых методов в них, достигнутый уровень технического и технологического развития, природное окружение, экономические условия, общественные и индивидуальные человеческие факторы — все эти условия необходимо учитывать при проектировании системы [98].

Процесс обоснования исходных данных ( внешнее проектирование ) существенно зависит от того, является ли проектируемая система частью более сложной системы, т.е. подсистемой (или устройством), или она задумана автономной, т.е. может использоваться заказчиком самостоятельно. В том случае, когда разрабатываемая система будет составляющей (подсистемой) более сложной системы, перед тем как формулировать исходные данные для таких составляющих, надо систему разбить на эти части. Для сложных объектов выполнить одновременно оптимальное проектирование для всех частей не удается. Особенно это относится к тем случаям, когда требуется не только выбрать параметры системы, но и синтезировать ее структуру. Поэтому при проектировании систем средней и особенно большой сложности их обычно разбивают на подсистемы или сегменты.

Чем на большее число частей разбита система, тем труднее правильно сформулировать исходные данные для каждого сегмента, но тем легче провести оптимизацию для тех исходных данных, которые для него установлены. Поэтому в каждом конкретном случае проектирования определяют наиболее целесообразное число сегментов, на которое следует разбить систему, чтобы получить решение, наиболее близкое к оптимальному. Нередко это целесообразное число частей удается получить лишь в процессе совместного проведения ряда последовательных этапов внешнего и внутреннего проектирования [104].

При обосновании исходных данных для проектирования системы необходимо учитывать реальные ограничения. Эти ограничения сформулированы в ряде работ [83, 46 и др.].

Исходные данные (исходное описание) не должны нести избыточной информации. В то же время должны быть заданы все основные параметры и характеристики будущей системы и технические условия проектирования, ограничивающие проектные решения. Если процесс проектирования разбивается на этапы, исходные данные каждого этапа должны содержать минимально необходимую информацию для его прохождения.

Язык представления исходных данных (в том числе язык исходных данных каждой из подсистем) должен быть близок к системе понятий, употребляемой инженерами-проектировщиками.

Внешний вид записи исходных и конечных данных на каждом этапе должен быть близким к обычно применяемым проектировщиками техническим описаниям. Например, готовый проект должен представлять совокупность описаний в виде чертежей, смет, пояснительных записок, содержащих всю технико-экономическую информацию, необходимую для изготовления, отладки и сдачи системы в эксплуатацию, и делиться на отдельные специализированные части: функциональные схемы, структурные схемы, спецификации, сметы, принципиальные схемы, алгоритмы управления, программы управления.

Всю исходную информацию, подготовленную для разработки технологических процессов , подразделяют на базовую, руководящую и справочную [56].

Базовая информация состоит из конструкторской документации на изделие и программы выпуска этого изделия.

Руководящая информация включает данные, содержащиеся в следующих документах:

отраслевых стандартах, устанавливающих требования к технологическим процессам и методам управления ими, а также стандартам на оборудование и оснастку;
документации на действующие единичные, типовые и групповые технологические процессы ;
классификаторах технико-экономической информации;
материалах по выбору технологических нормативов (режимов, норм расхода материалов и т. д.);
документации по технике безопасности и промышленной санитарии.

Справочная информация включает данные, содержащиеся в следующих документах:

технической документации опытного производства;
описаниях прогрессивных методов изготовления и ремонта;
каталогах, паспортах, справочниках, альбомах компоновок прогрессивных средств технологического оснащения;
методических материалах по управлению технологическими процессами ;
планировках производственных участков.

Итак, для выполнения проектов систем автоматизированных технологических комплексов (АТК) должны быть представлены следующие исходные данные и материалы [87]:

уточненные технологические схемы с характеристиками оборудования;
перечни контролируемых и регулируемых параметров с необходимыми требованиями (например нормами, контрольными границами регулирования и т. д.);
чертежи производственных помещений с расположением технологического оборудования;
чертежи технологического оборудования, на котором предусматривается установка приборов и средств автоматизации;
требования к надежности систем автоматизации;
результаты НИР и ОКР , содержащие рекомендации по проектированию систем и средств автоматизации;
техническая документация по типовым и проектным решениям и др.

Основными рекомендациями, выдаваемыми в результате проведения НИР и ОКР , должны быть, как уже говорилось, перечень наиболее информативных (контролируемых и регулируемых) параметров, математические модели и алгоритмы управления, эскиз проектируемой системы.