Презентация к уроку Технология, 10 класс. Тема урока: Проектирование. Проектирование один из главных способов создания изделий, техники и сооружений. Если взять историю, то проектирование возникает внутри сферы изготовления (домостроение, кораблестроение, изготовление машин, градостроения. Это была часть работы, связанная с расчетами и изображением на чертежах внешнего вида, строения и функционирования будущего изделия.
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.
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 89 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.
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 слабо структурированных
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 блоковкомпонентов. При
частичном переборе компонентов можно
предварительно спрогнозировать их
характеристики.
Объектноориентированный 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.
Блочноиерархический 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 1го
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 изза виртуальной природы
проектируемых объектов). В целом подход предполагает
декомпозицию сложных описаний.
В социальном проектировании все подходы к процессу принято
разделять по критериям их ориентированности на 3 типа:
с ориентацией на объект (объектноориентированные),
с ориентацией на субъект (субъектноориентированные),
с ориентацией на проблему (проблемноориентированные).
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.
Модельномакетный метод.
Модельномакетный 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 макетиков, которая
есть в распоряжении проектировщика, но в серьёзных проектных
организациях разнообразие элементов постоянно растёт, а при
наличии 3Д 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.
Макетнографический 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. С
его помощью проектирование осуществляется на
всех ступенях, начиная с идеи сооружения и
заканчивая созданием рабочих макетов
генеральных планов.
Макетнографический 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 художественноинженерного и
эмоциональнофилософского высказывания.
При всей технической сложности в
обеспечении автоматизированного метода он и
макетнографический метод относятся к двум
самым быстроразвивающимся методам
проектирования.
Проектирование делится на процедуры, этапы и стадии. Проектирование сложных
объектов включает стадии:
научноисследовательских работ,
опытноконструкторских 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 научноисследовательских 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 контракт предоставляет заказчику
услуги по проектированию (а также по закупке
оборудования и строительству) «под ключ». Во
втором случае, контракт 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.
Проектирование.pptx
