Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Проектирование и его структура

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Проектирование представляет собой особый вид человеческой деятельности. В античные времена проектирование рассматривалось как «наука архитектора». Описание системы знаний и принципов этой науки представлено в труде римского архитектора и механика Витрувия, жившего две тысячи лет назад в эпоху Цезаря и Августа.

В современном обществе чрезвычайно вырос интерес к проектированию, а в образовании – к «проектному обучению». Любая деятельность человека порождает множество непредвиденных ситуаций, что может запутывать, сбивать и уводить в сторону от решения поставленных задач. Альтернативой этому стало проектирование, которое призвано оградить человека от непредсказуемости, возникающей в ходе его деятельности. Проектировщик всегда ясно формулирует цель, которой следует тщательно и точно, что так характерно для современного мира.

В данной работе мы рассмотрим, что представляет собой процесс проектирования, его стадии, структуру. Но главной нашей задачей является изучение системы технического проектирования и технического проекта, как результата деятельности на данном этапе. Мы рассмотрим печень документов, которые должен включать в себя технический проект, а так же совокупность работ, выполняемых при его создании.

В третьей главе контрольной работы представлен структурный анализ процесса проектирования на примере ЭТС в целом, большее же внимание мы уделили стадии технического проектирования. В настоящее время трудно представить наш быт и народное хозяйство без тотального использования электротехнических систем и устройств, это связано с огромными достижениями в области электротехники.

1. ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ЕГО СТРУКТУРА

1.1 СУЩНОСТЬ ПОНЯТИЯ «ПРОЕКТИРОВАНИЕ»

Существует несколько определений термина «проектирование». В основном они характеризуют его с двух сторон, как общераспространенное понятие и с научно-технической позиции:

Проектирование — деятельность человека или организации по созданию проекта. То есть, прототипа, прообраза предполагаемого или возможного объекта, состояния; комплекта документации, предназначенной для создания определённого объекта, его эксплуатации, ремонта и ликвидации, а также для проверки или воспроизведения промежуточных и конечных решений, на основе которых был разработан данный объект. Понятие «проектирование» не включает в себя стадию реализации проекта.

Таким образом, процесс проектирования представляет собой многоэтапный процесс преобразования информации с последовательным накоплением и последующим использованием информации на отдельных этапах.

От специфического для машиностроения, строительства и других отраслей науки и техники понятия «проект» (англ. design) в значении «проектная документация» следует отличать используемое в области деятельности управление проектами в контексте менеджмента понятие «проект» (англ. project, от лат. projectus — брошенный вперёд, выступающий) в значении «некоторая задача с определёнными исходными данными и требуемыми результатами (целями), обусловливающими способ её решения», «программа», «комплекс работ» и т.д.

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.[1]

Объем работ проектных работ, как правило, настолько велик, что в приемлемые сроки его невозможно выполнить одному человеку. Поэтому эти работы распределяются между различными людьми, т.е. процесс проектирования – это коллективная деятельность, направленная на получение полной проектной документации. Коллективная деятельность по проектированию реализуется в рамках организационных структур, принятых в отдельных проектных организациях и подразделениях.

Для начального периода проектирования характерна форма, которую можно назвать ручным индивидуальным проектированием. В этот период производилась ограниченная номенклатура технических изделий, имеющих сравнительно простую конструкцию. Многие изделия создавались впервые, без прототипов, и требовали принятия оригинальных проектных решений. Технические средства проектирования ограничивались кульманом, логарифмической линейкой, готовальней и т.п. Проектная документация во многих крупных организациях имела свою собственную систему оформления и обращения, что затрудняло передачу документации в другие организации.

Индивидуальное проектирование сыграло прогрессивную роль в становлении технических отраслей, создании качественно новых, высокоэффективных для того времени технических устройств и систем.

С ростом количества типоразмеров, расширением номенклатуры выпускаемых изделий и усложнении их конструкции индивидуальная форма проектирования начала тормозить дальнейшее развитие промышленности. Противоречия были устранены переходом к форме ручного типового проектирования. Период этой формы проектирования охватил примерно 40 – 60-е годы и характеризовался внедрением методов группового проектирования, агрегирования и унификации.

Метод группового проектирования заключается в создании проекта не одного конкретно требуемого изделия, а целого ряда конструктивно подобных изделий, который соответствует всем существующим условиям из использования.

Сущность методов агрегирования и унификации первоначально заключалась в разработке минимального количества типовых конструктивных деталей и узлов, которые затем будут многократно использованы при проектировании различных изделий. В последующем унификация охватила все сфера проектирования, включая и организационные, и оказала существенное влияние на организацию специализированных производств составных частей изделий. Благодаря унификации и агрегированию повысилась производительность труда проектировщиков, появились новые возможности повышения надежности изделий путем реализации принципов функциональной и монтажной взаимозаменяемости их составных частей.

В 50-е годы был осуществлен переход к единой системе конструкторской документации (ЕСДК), которая установила единые правила ее оформления и обращения. Также, получили развитие технически средства проектирования. Появились арифмометр, быстродействующие печатающие устройства, различные средства быстрого размножения проектной документации. Началась механизация процесса проектирования. Возможности процесса проектирования в целом резко возросли и при соответствующем росте числа проектировщиков оказались в определенный период достаточными для удовлетворения потребностей промышленности в новых разработках.

К недостаткам типового проектирования можно отнести сокращение доли творческого труда в работе проектировщика, в связи с внедрением методов унификации и стандартизации. Использование многочисленных справочников, стандартов и других нормативных документов, а также типовых проектных решений существенно увеличило трудоемкость проектирования. Возникла необходимость в коренной перестройке форм проектирования, направленной на повышение качества проектов, сокращение сроков и трудоемкости проектирования.

Применение ЭВМ в качестве принципиально новых технических средств проектирования явилось основой для радикального преобразования процесса проектирования. С этого времени (60-е годы) начался период автоматизированного проектирования. Важные преимущества нового метода заключаются в возможности практического использования методов математического моделирования, методов оптимизации, принятия решений и пр. В результате многократно возросла производительность труда проектировщиков, а так же повысилось качество проектов. Появилась возможность анализа большого числа вариантов в процессе проектирования, использования хотя и сложных, но зато более точных моделей объектов проектирования, исключения ошибок в расчетах и при формировании проектной документации.

Формы и масштабы автоматизированного проектирования развиваются теперь вместе с развитием вычислительной техники и программирования.[2, с. 10-13]

1.2 СТАДИИ РАЗРАБОТКИ ПРОЕКТНОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ

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 проектирования регламентированы стандартами ГОСТ 2.103-68¹и ГОСТ Р 15.201-2000.² 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 34.601-90.³

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 показаны на рисунке 2 и включают:

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 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).

1.3 СТРУКТУРА ПРОЦЕССА ПРОЕКТИРОВАНИЕ

Проектирование — это 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. На рисунке 3 представлена обобщённая такая структура.

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 — итерационен, что на рисунке 3 отражается стрелками обратных движений. 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,
решение,
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.

2. ПРОЦЕСС ТЕХНИЧЕСКОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ

2.1 ПОНЯТИЕ ТЕХНИЧЕСКОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ. ТЕХНИЧЕСКИЙ ПРОЕКТ

Техническое проектирование один из этапов процесса проектирования, который характеризуется тщательной проработкой всех схемных конструкторских и технических решений. На этой стадии создается техническая документация на разрабатываемую аппаратуру и процесс ее производства. С позиции конструирования уточняются и корректируются техническое задание и отдельные положения технического предложения и эскизного проекта. С помощью анализа возможных вариантов конструктивного исполнения осуществляется выбор окончательного варианта. Для принятия конструктивного варианта объекта проектирования выполняются наиболее точные расчетные и экспериментальные исследования характеристик и параметров как объекта в целом, так и его узлов и деталей. Расчетно-экспериментальным путем проверяется выполнение всех требований технического задания. По результатам проверки корректируются проектные решения и данные до тех пор, пока все требования не будут удовлетворены.

Итогом является технический проект, содержащий необходимую документацию и опытный образец изделия. При разработке технического проекта много внимания уделяется не только конструированию, но и вопросам технологии производства и эксплуатации. Окончательно устанавливаются режимы функционирования и порядок эксплуатации объекта проектирования. Анализируются технологические процессы изготовления основных узлов и деталей объекта проектирования, возможности компоновки конструкции, обработки поверхностей сопряжения и др. При необходимости составляются задания на разработку и реализацию отдельных технологических процессов. С учетом конструкторско-технологических и эксплуатационных решений производится уточнение оценки экономической эффективности объекта проектирования.[2, с. 39-40]

2.2 ПЕРЕЧЕНЬ РАБОТ, ВЫПОЛНЯЕМЫХ ПРИ РАЗРАБОТКЕ ТЕХНИЧЕСКОГО ПРОЕКТА

Перечень необходимых работ определяется разработчиком в зависимости от характера и назначения изделия и согласовывается с заказчиком.

В общем случае при разработке технического проекта проводят следующие работы:

разработку конструктивных решений изделия и его основных составных частей;
выполнение необходимых расчетов, в том числе подтверждающих технико-экономические показатели, установленные техническим заданием;
выполнение необходимых принципиальных схем, схем соединений и др.;
разработку и обоснование технических решений, обеспечивающих показатели надежности, установленные техническим заданием и предшествующими стадиями разработки (если эти стадии разрабатывались);
анализ конструкции изделия на технологичность с учетом отзывов предприятий-изготовителей промышленного производства в части обеспечений технологичности в условиях данного конкретного производства, в том числе по использованию имеющегося на предприятии оборудования, а также учета в данном проекте требований нормативно-технической документации, действующей на предприятии-изготовителе; выявления необходимого для производства изделий нового оборудования (обоснование разработки или приобретения); разработку метрологического обеспечения (выбор методов и средств измерения) ;
разработку, изготовление и испытание макетов;
оценку изделия в отношении его соответствия требованиям экономики, технической эстетики;
оценку возможности транспортирования, хранения, а также монтажа изделия на месте его применения;
оценку эксплуатационных данных изделия (взаимозаменяемости, удобства обслуживания, ремонтопригодности, устойчивости против воздействия внешней среды, возможности быстрого устранения отказов, контроля качества работы изделия, обеспеченность средствами контроля технического состояния и др.);
окончательное оформление заявок на разработку и изготовление новых изделий (в том числе средств измерения) и материалов, применяемых в разрабатываемом изделии;
проведение мероприятий по обеспечению заданного в техническом задании уровня стандартизации и унификации изделия;
проверку изделия на патентную чистоту и конкурентоспособность, оформление заявок на изобретения;
выявление номенклатуры покупных изделий, согласование применения покупных изделий;
согласование габаритных, установочных и присоединительных размеров с заказчиком или основным потребителем;
оценку технического уровня и качества изделия;
разработку чертежей сборочных единиц и деталей, если это вызывается необходимостью ускорения выдачи задания на разработку специализированного оборудования для их изготовления;
проверку соответствия принимаемых решений требованиям техники безопасности и производственной санитарии;
составление перечня работ, которые следует провести на стадии разработки рабочей документации, в дополнение и (или) уточнение работ, предусмотренных техническим заданием, техническим предложением и эскизным проектом;
подготовку предложений по разработке стандартов (пересмотр или внесение изменений в действующие стандарты), предусмотренных техническим заданием на данной стадии.

2.3 ТРЕБОВАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ ДОКУМЕНТОВ

Чертеж общего вида для технических документов выполняют по ГОСТ 2.119-73. Кроме того, на чертеже общего вида при необходимости приводят:

указания о выбранных посадках деталей (наносятся размеры и предельные отклонения сопрягаемых поверхностей по ГОСТ 2.307-68);
технические требования к изделию, например, о применении определенных покрытий, способов пропитки обмоток, методов сварки, обеспечивающих необходимое качество изделия (эти требования должны учитываться при последующей разработке рабочей документации);
технические характеристики изделия, которые необходимы для последующей разработки чертежей.

В ведомость технического проекта записывают все включенные в технический проект конструкторские документы в порядке, установленном ГОСТ 2.106-96.

Пояснительную записку технического проекта выполняют по ГОСТ 2.106-96 с учетом следующих основных требований к содержанию разделов:

В разделе «Введение» указывают наименование, номер и дату утверждения технического задания. Если разработка технического проекта предусмотрена не техническим заданием, а протоколом рассмотрения технического предложения или эскизного проекта, то делают запись по типу: «Разработка технического проекта предусмотрена эскизным проектом …» и указывают номер и дату протокола рассмотрения эскизного проекта;

В разделе «Назначение и область применения разрабатываемого изделия» указывают:

краткую характеристику области и условий применения изделия;
общую характеристику объекта, для применения в котором предназначено данное изделие (при необходимости);
основные данные, которые должны обеспечивать стабильность показателей качества изделия в условиях эксплуатации;

В разделе «Техническая характеристика» приводят:

основные технические характеристики изделия (мощность, число оборотов, производительность, расход электроэнергии, топлива, коэффициент полезного действия и другие параметры, характеризующие изделие);
сведения о соответствии или отклонениях от требований, установленных техническим заданием и предыдущими стадиями разработки, если они проводились, с обоснованием отклонений;

В разделе «Описание и обоснование выбранной конструкции» приводят:

описание и обоснование выбранной конструкции, схем, упаковки (если упаковка предусмотрена) и других технических решений, принятых и проверенных на стадии разработки технического проекта. При необходимости приводят иллюстрации;
данные сравнения основных технических характеристик изделия с характеристиками аналогов (отечественных или зарубежных) или дают ссылку на карту технического уровня и качества;
оценку технологичности изделия, в том числе обоснование необходимости разработки или приобретения нового оборудования;
оценку окончательных технических решений на соответствие требованиям по обеспечению патентной чистоты и конкурентоспособности;
сведения об использованных изобретениях (номера авторских свидетельств или номера заявок на изобретения с указанием даты приоритета);
результаты испытаний макетов (если они изготовлялись) и данные оценки соответствия макетов заданным требованиям, в том числе эргономики, технической эстетики. При необходимости приводят фотографии макетов. Для справок допускается указывать обозначения основных конструкторских документов, по которым изготовлялись макеты, номер и дату отчета (или) протокола по испытаниям и др.;
сведения о соответствии применяемых в изделии заимствованных (ранее разработанных) составных частей, покупных изделий и материалов разрабатываемому изделию по техническим характеристикам, режимам работы, гарантийным срокам, условиям эксплуатации;
обоснование необходимости применения дефицитных изделий и материалов;
сведения о транспортировании и хранении;
сведения о соответствии изделия требованиям техники безопасности и производственной санитарии;

<span class="dash041e_0431_044b_0447_043d_044b_0439__Char" style=" font-size: 14pt; text-decoration: no