Инженерное проектирование

Проектирование – это создание новых искусственных объектов, обладающих желаемыми свойствами. В этом одна из главных целей инженерной деятельности. Причем слово «объект» здесь понимается в самом широком смысле.

В качестве объектов (элементов, систем или процессов) могут, в частности, выступать элементы и процессы металлургического производства, а также системы управления отдельными процессами или комплексами.

Строго говоря, стадия проектирования является логическим предварением предметно-трудового, если можно так сказать, процесса изготовления чего-то и является интеллектуальной деятельностью. Недаром, за рубежом делают такое различие и пишут CAD/САМ, т.е. «проектирование и изготовление с помощью компьютеров».

Различают два подхода к решению проектных задач.

Первый подход («традиционный») характерен для не слишком сложных объектов, имеющих достаточно близкие прототипы. При этом предполагается наличие четко заданных требований к проекту (техническое задание), стандартных методик проектирования, а также сравнительно небольшие сроки и объемы работ.

Методология проектных работ этого типа (первый класс задач) спонтанно складывалась по мере развития техники, многократно опробовалась на опыте, фиксировалась в соответствующих документах и, таким образом, превращалась в обязательные для всех требования. Именно такого рода проектирование имеют в виду многочисленные конкретные курсы, входящие в состав вузовских научно-технических дисциплин. Именно такие, по сути дела, рецептурные, проектные навыки получают специалисты, оканчивающие сегодня высшие технические учебные заведения.

Второй класс задач связан с созданием сложных и весьма сложных объектов, которые включают в себя компоненты различной природы и часто обладают иерархической структурой. Для проведения таких работ употребляется термин «системное проектирование».

Оказывается, что проектирование объектов так называемого системного уровня сложности характеризуется рядом общих черт, которые практически не зависят от особенностей того иного объекта.

К этим чертам относятся следующие:

- невозможность априори (заранее) сформулировать точные характеристики объекта из-за его сложности и отсутствия прототипов;

- наличие в проектируемом объекте элементов различной физической природы, что делает необходимым привлечение к работе над проектом различных специалистов, а также системных проектировщиков широкого профиля («дженералистов»);

- необходимость выполнения большого объема научно-исследовательских работ перед тем, как сформулировать окончательное требование к объекту;

- совокупность проектных работ сама по себе образует сложную систему, функционирование которой должно быть соответственным образом организовано;

- большая стоимость работ, что резко увеличивает цену ошибок.

Очевидно, что при таком системном проектировании решающее значение приобретает методическое обеспечение работ, и возникают новые требования к знаниям и навыкам проектировщиков. Необходимой, а может быть и главной фигурой при разработке таких проектов становится специалист широкого профиля.

Несмотря на существенные различия в характере организации работ и применяемых методах, два рассмотренных класса проектных задач, так же как и все промежуточные классы в определенном смысле близки друг к другу: сущность и смысл любого процесса проектирования заключается в создании модели объекта, который еще не реализован материально. По существу, проектирование представляет собой целенаправленный поиск оптимального или хотя бы приемлемого решения поставленной задачи на основе последовательных модельных приближений или итераций. Такой процесс, в принципе, аналогичен построению модели вообще.

Процесс инженерного проектирования сведен к трем стадиям: изобретательству, инженерному анализу и принятию решений. Инженерное проектирование по существу не является «искусством», оно скорее представляет собой такую деятельность, которую можно исследовать и анализировать, а основами ее овладеть в процессе обучения. К сожалению, до сих пор студентов наших вузов практически не готовят для такой деятельности.