Инженерный проект

Инженерный проект

Многие из нас задумывались над тем, как создаются корабли, самолеты, подводные лодки, беспилотные автомобили и другие образцы техники – в том числе и те, что мы используем в повседневной жизни. Однако, скорее всего, размышляя об этом, мы сразу представляли себе производственную площадку, какое-то сложное применение современных технологий и много роботов на производстве. Но процессу производства ПРОДУКТА предшествует много других этапов, входящих в процесс ИНЖЕНЕРНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ. Давайте разберем, что это такое и чем инженерное проектирование отличается от других типов проектирования.

Инженерия – это область технической деятельности, которая включает в себя целый ряд специализированных областей и дисциплин, и направлена на ПРАКТИЧЕСКОЕ приложение и применение научных, экономических, социальных и практических знаний.

В чем ее цель? Это изобретение, разработка, создание, внедрение, обслуживание или улучшение: техники, материалов или процессов.

Инженерный проект – это изображение или модель будущего устройства, системы или сооружения, представленное в схемах, чертежах, макетах, таблицах, созданных проектировщиками на основе расчетов. Проектирование как форма ИНЖЕНЕРНОЙ деятельности предполагает разработку технической документации, обеспечивающей СОЗДАНИЕ и РАЗВИТИЕ организационных систем (типа цеха, предприятия или даже целой отрасли), объединенных общностью целей ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ и РАЗВИТИЯ.

В первую очередь, процесс инженерного проектирования должен быть нацелен на создание нового продукта: будь то автомобиль, самолет или, скажем, холодильник. Не было бы смысла создавать что–либо новое, если бы оно не отличалось от уже существующих аналогов. Но чем может отличаться этот создаваемый продукт? Отвечая на этот вопрос, мы выявляем одно из ключевых свойств инженерного проектирования – наличие ПРЕИМУЩЕСТВА или НОВИЗНЫ. Например, если мы хотим создать новый холодильник, мы можем добавить в него новые значимые функции, такие как голосовое управление или отслеживание срока годности продуктов. Но мы также можем пойти другим путем создания преимущества: сделать холодильник со схожими характеристиками, но затратив при этом МЕНЬШЕ ресурсов (времени, денег, человеко–часов). Таким образом, мы видим разные подходы в стратегии проектирования нового продукта.

Еще одно из важных действий при ИНЖЕНЕРНОМ проектировании – это описание всех ГРАНИЧНЫХ условий.

Граничными условиями являются как ресурсы разработчика (финансы, кадры, производственные мощности, научно–технический задел), так и существующая инфраструктура, в которой планируется использование создаваемого продукта. В качестве примера, иллюстрирующего важность оценки существующей инфраструктуры, рассмотрим создание все того же холодильника. Итак, команда разработчиков, изучив существующие аналоги и основные функции, которые нужны среднестатистическому потребителю, разработала холодильник с набором всех необходимых функций и приняла решение, что он будет подключаться к сети 380 Вольт. Однако мы прекрасно понимаем, что ни один потенциальный покупатель не заинтересуется таким продуктом – даже несмотря на все его превосходные характеристики – потому что существующая инфраструктура просто не позволит его использовать.

Выявив все граничные условия проекта и зафиксировав будущие ПРЕИМУЩЕСТВА продукта можно перейти к итоговому действию этого этапа жизненного цикла – выработке ИСХОДНЫХ ДАННЫХ для дальнейшего проектирования. Исходные данные – это совокупность характеристик, которые позволят нам удовлетворить выявленную потребность.

У инженерного проекта данный этап может происходить как самостоятельным анализом рынка, так и постановкой задачи извне, например, в производстве боевых самолетов, где исходные данные выдаются заказчиком в зафиксированном виде.

Давайте рассмотрим краткий пример из авиастроения. Мы провели анализ рынка дальнемагистральных самолетов и получили следующий набор исходных данных: это дальность полета, пассажировместимость, средний расход топлива – все это требования к самому продукту. А также время выхода на рынок и максимальная стоимость проекта – это уже можно отнести к требованиям к проекту в целом.

Последующие этапы жизненного цикла проекта, такие как техническое проектирование, производство, испытания, эксплуатация и утилизация, можно рассмотреть как ПРОЦЕССЫ, направленные на удовлетворение ранее заявленных технических требований к продукту.

На всех вышеперечисленных этапах можно увидеть тесную связь между инженерным проектом и технологическим. Например, при проектировании транспортного средства на водородном топливе было выявлено, что необходима система утилизации водородных топливных элементов. Таким образом, ИНЖЕНЕРНЫЙ проект дал старт ТЕХНОЛОГИЧЕСКОМУ.

Давайте теперь перейдем к детскому инженерному проекту. Детский инженерный проект может включать в себя совсем краткую техническую документацию или небольшое количество производственных операций. Однако связь полученного результата с выработанными исходными данными является ОБЯЗАТЕЛЬНОЙ, даже если ресурсы в виде оборудования и расходных материалов не позволяют сделать продукт уровня промышленного предприятия. Риском такого типа проекта может стать ситуация «ожидание – реальность». Для того чтобы у ребенка не случилось ситуации, когда был запланирован один продуктовый результат, а получен другой, необходимо внимательно оценивать существующие ресурсы на стадии оценки граничных условий.

Рассмотрим пример, когда детская команда хочет спроектировать и изготовить квадрокоптер для топографической съемки – аэрофотосъемки для построения карты местности. Команда приступает к выявлению особенностей таких квадрокоптеров, изучает, какие технические особенности и новшества возможно привнести в конструкцию для улучшения ее характеристик. Также у команды есть весь набор оборудования и расходных материалов для производства. Однако, выявив все граничные условия и определившись с будущими ПРЕИМУЩЕСТВАМИ, дети получают исходные данные, которые не может удовлетворить ни один аналог: большая длительность полета и высокая грузоподъемность. Команда тратит много времени на попытки спроектировать данный квадрокоптер, но одному из членов команды приходит идея, что это должен быть не квадрокоптер, а БЕСПИЛОТНЫЙ САМОЛЕТ. Здесь совсем другой принцип полета и, как следствие, другие характеристики. После чего вся команда проверяет его гипотезу – и она оказывается верной.

На следующем этапе команда проектирует этот летательный аппарат и в процессе проектирования возникает запрос на использование 3D–принтера с большей рабочей областью, так как часть крыла необходимо печатать целиком. А принтер, который был в их распоряжении сейчас, позволял печатать только часть крыла. Команда, разрабатывающая беспилотник, составила краткое ТЗ к изменениям в конструкции принтера, после чего уже другая команда, изучающая технологии 3D–печати, взялась за это задание. Данный пример иллюстрирует генерацию запроса к уже ТЕХНОЛОГИЧЕСКОМУ ПРОЕКТУ в процессе работы над проектом ИНЖЕНЕРНЫМ. То есть для реализации инженерного проекта мы, по сути, создаем НОВЫЙ технологический процесс.

После производства всех необходимых деталей команда приступает к испытаниям. Итогом испытаний должно стать описание уязвимостей и неисправностей, которые необходимо исправить до производства первого серийного образца, удовлетворяющего исходным данным. Производимый продукт ВСЕГДА требует доработки, ведь некоторые особенности выявляются только в процессе длительной эксплуатации.

Итак, наша команда НЕ ЗАКОНЧИЛА работу над проектом после передачи созданного продукта покупателю. Они анализировали, как его используют, какие неисправности возникают чаще всего. На основе полученных данных команда раз в полгода объединяла все технические решения и выпускала обновленную версию. Таким образом, достигается итеративный процесс совершенствования конструкции.