Проекти́рование — процесс определения архитектуры, компонентов, интерфейсов и других характеристик системы или её части (ISO 24765). Результатом проектирования является прое́кт — целостная совокупность моделей, свойств или характеристик, описанных в форме, пригодной для реализации системы. В рамках технического регулирования проектирование рассматривается как связанный с продукцией процесс.Федеральный закон от 27.12.2002 N 184-ФЗ О техническом регулировании Ст. 1 При этом продукция рассматривается как вещь ещё не существующая физически, но существующая в юридическом смысле.
Проектирование, наряду с анализом требований, является частью большой стадии жизненного цикла системы, называемой определением системы (). Результаты этой стадии являются входной информацией для стадии реализации (воплощения) системы ().
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.
История В античные времена проектирование рассматривалось как «наука архитектора». Деятельность архитектора была связана не только с возведением зданий, но и с созданием строительных и военных машин. Описание системы знаний и принципов организации этой науки представлено в труде римского архитектора и механика Витрувия, жившего 2 тысячи лет назад в эпоху Цезаря и Августа. Проектирование в СССР
В ранний период истории СССР проектирование являлось одним из наиболее «узких мест» строительства. Существовало индивидуальное кустарное проектирование.
Проектные конторы разделялись на республиканские и местные. Республиканскими конторами, проектирующими гражданское строительство, являлись Гипрогор и Коммунстрой, деятельность которых координировалась с проектными конторами областного значения — в частности по Москве — МосПроект, МособлжилСоюз, по Ленинграду — Жилгражданстрой и т. д.
Понятие конструирования
Внутри процесса проектирования, наряду с расчётными 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.
Слово «конструкция» часто употребляется в значении «структура», «устройство», например, конструкция предложения в лингвистике или организация эстетического материала в искусстве.
Конструирование может осуществляться: вручную при помощи чертёжных инструментов, например, кульмана (чертёжного стола); автоматизированно — при помощи систем автоматизации проектных работ (САПР); автоматически (без участия человека) при помощи Интеллектуальной информационной системы.
Виды проектирования
По отраслям деятельности Можно привести следующие примеры видов проектирования по отраслям деятельности: проектирование инженерных систем (вентиляции, газопроводов, электросетей и др. инфраструктуры); архитектурно-строительное проектирование; градостроительное проектирование; проектирование интерьера; ландшафтное проектирование; проектирование программного обеспечения; и т. д.
По подходу к проектированию
Функциональное проектирование Любой инженерный объект служит для осуществления одной или нескольких функций в использующих его системах, то есть функция — первична, объект — вторичен. Так, основной функцией автомобиля является перевозка грузов и людей, основной функцией ручки — оставить чернильный след на поверхности (бумаге и т.п.), книги — выступать носителем письменной информации и т. д.
Функциональное проектирование представляет наиболее общий подход к описанию систем. Определяются граничные условия и желательные входы и выходы, составляется подробный перечень функций или операций, которые должны выполнятьсяБыков В.П. Методическое обеспечение САПР в машиностроении. — Изд-во Машиностроение, 1989 ISBN 5-217-00556-4. При функциональном проектировании осуществляется синтез структуры и определяются основные параметры объекта и его составных частей (элементов), оцениваются показатели эффективности и качества процессов функционирования. Результатом проектирования, как правило, являются принципиальные, функциональные, кинематические, алгоритмические схемы и сопровождающие их документыТарасик В.П. Математическое моделирование технических систем. Учебник для вузов. — Изд-во Дизайн-ПРО, 2004. 640 с..
Оптимальное проектирование
Процесс проектирования всегда подчинён необходимости учёта интересов всех ключевых стейкхолдеров (заинтересованных сторон): заказчиков, разработчиков, производителей, продавцов, потребителей, утилизаторов и т. д. Каждый из стейкхолдеров стремится к удовлетворению своих потребностей, часть из которых может вступать в конфликт. Например, автомобиль с точки зрения интересов различных причастных сторон должен одновременно обладать высокой скоростью и мощностью двигателя, низкой стоимостью, комфортабельностью, экологичностью, быть технологичным в производстве, удобным в обслуживании, лёгким в утилизации и т. д.
Кроме того, вариантов решения практической задачи всегда несколько, и перед разработчиком встаёт проблема аргументированного выбора окончательного варианта.
Проектирование, целью которого является не только поиск функционально эффективных решений, но и удовлетворение разных, порой противоречивых потребностей, обоснованный выбор окончательного варианта, стали называть оптимальным проектированием (критериальным проектированием, вариантным проектированием). Активно оно начало применяться со второй половины XX 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.
Системное проектирование
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 определённой 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. 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: Практическая полезность: деятельность должна быть целенаправленной, устремлённой на удовлетворение действительных потребностей реального потребителя или определённой социальной, возрастной или иной групп людей; деятельность должна быть целесообразной. Важно вскрыть причины, препятствующие использованию существующих объектов для удовлетворения новых потребностей, выявить вызывающие их ключевые противоречия и сконцентрировать усилия на решении главных задач; деятельность должна быть обоснованной и эффективной. Разумным будет использование не любого решения задачи, а поиск оптимального варианта; Единство составных частей: целесообразно любой объект, сложный ли он или простой, рассматривать как систему, внутри которой можно выделить логически связанные более простые части — подсистемы, единство частных свойств которых и образует качественно новые свойства объекта-системы; разрабатываемые объекты предназначены для людей, ими создаются и эксплуатируются. Поэтому человек также обязан рассматриваться в качестве одной из взаимодействующих систем. При этом должно приниматься во внимание не только физическое взаимодействие, но и духовно-эстетическое воздействие; внешняя, или как её ещё называют — жизненная среда, также должна рассматриваться в качестве системы, взаимосвязанной с проектируемым объектом; Изменяемость во времени: учёт этапов жизненного цикла объекта; учёт истории и перспектив развития и применения разрабатываемого объекта, а также областей науки и техники, на достижениях которых базируются соответствующие разработки.
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.
Например, разрабатывая при нисходящем проектировании автомобиль (от общей схемы к его частям, например, — к мотору), необходимо увязать общую компоновку с размерами и мощностью уже выпускаемых двигателей. В противном случае придётся разрабатывать применительно к данной компоновке новый двигатель, либо изменять первоначальные варианты его расположения или схему компоновки всего автомобиля.
Структура проектирования 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.