Методы проектирования

Рост общественных потребностей неизбежно приводит к все большему развитию сферы проектирования, к усложнению объектов проектирования. Развитие проектирования вызывает возникновение новых методов проектирования и их организационных форм. Чертежный метод проектирования, как преемник совмещенного или дочертежного, вполне удовлетворял решению задач проектирования, соответствующих простым объектам нижнего иерархического уровня. С появлением чертежного метода проектирования стало возможным графически разделить процессы умозрительной разработки объекта и его практической реализации (изобретения), что способствовало ускорению темпов производства.

Усложнение объектов проектирования и рост темпов проектных работ привели к выделению специальных групп проектировщиков, проектных коллективов с конкретным разделением труда и соответствующей специализацией. Однако это не устранило недостатки чертежного метода, главный из которых заключается в том, что на этапе принципиального замысла и разработки концепции проектируемого объекта над проектом трудится только один, пусть наиболее опытный, член коллектива. Выбор приемлемого варианта осуществляется этим лицом на основе личного опыта и знаний, что не исключает субъективизма. И лишь тогда, когда ему удается отыскать приемлемое решение проектной задачи, работа распределяется между членами коллектива в соответствии с их знаниями и умением.

Другим серьезным недостатком чертежного метода является простой неупорядоченный перебор вариантов.

Неприемлемость чертежного метода проектирования особенно ярко проявилась при усложнении объектов проектирования, с появлением объектов более высокого иерархического уровня, и с развитой инфраструктурой. В этих условиях усиливается контраст между традиционными орудиями труда, применяемыми при чертежном методе (кульман и логарифмическая линейка), и современными средствами вычислительной техники и машинной графики.

В химической промышленности иногда целесообразно пользоваться объемным (модельно-макетным) методом проектирования. Объемный метод проектирования заключается в том, что разработку проектов осуществляют, используя масштабные модели зданий, сооружений, строительных конструкций и промышленного технологического оборудования, после сборки которых создают макет будущего предприятия. Выразительность и наглядность моделей и макета предприятия в целом позволяют установить наиболее экономичные решения промышленных зданий и сооружений, четко представить всю развязку во внутреннем объеме цеха сложной системы взаимно пересекающихся технологических, энергетических, санитарно-технических линий, систем автоматики и других коммуникаций, внутрицехового транспорта, расположения оборудования и т.д.

Объемный метод проектирования имеет ряд преимуществ по сравнению с графическим, например, значительное сокращение времени и расходов на проектирование – до 15-20%.

Благодаря совмещению всех частей проекта на одном макете устраняются возможные в процессе графического исполнения ошибки и отдельные неувязки, влекущие за собой переделки в период строительства, а в итоге к срыву установленных сроков ввода объекта в эксплуатацию и его удорожанию.

Сборно-разборные крепления отдельных модельных элементов создают возможность еще на стадии выполнения технического проекта легко варьировать ими и находить оптимальный вариант проектного решения. Зрительная наглядность макета позволяет быстро и комплексно принимать оценку качества проекта.

Фотографируя макеты предприятий или их отдельные составные части, можно легко и быстро размножить проектную документацию.

В сборке каждой модели принимают участие проектировщики всех специальностей, что является основным условием при проектировании объемными методами. Выполненная модель совмещает в себе сразу все части проекта: строительную, технологическую, транспортную, санитарно-техническую и т.д.

При проектировании промышленных зданий из сборного железобетона сборку моделей выполняют из заранее заготовленных и уменьшенных в масштабе типовых элементов строительных конструкций и технологического оборудования, которые имеются в составе моделетеки («библиотеки») с нужным количеством модельных элементов. Все модельные элементы типовых строительных конструкций и отдельных групп различного оборудования (технологического, электротехнического, санитарно-технического) массового серийного производства в целях сокращения их номенклатуры унифицируют. Унификацию типоразмеров элементов осуществляют в пределах, не влияющих на точность проектных решений (истинные размеры этих элементов моделей приводятся в специальных альбомах чертежей из типовых деталей). Модели отдельных промышленных зданий или сооружений, которые проектируют из нетиповых конструкций, моделируют из элементов, изготавливаемых на основе предварительных разработок и расчетов.

Для сборки моделей различных объектов применяют специальные стенды – конструкторы, которые в зависимости от специфики проектируемых производств могут быть различными по устройству, наличию модельных элементов и принятому порядку собираемых деталей. На специальном подмакетнике имеются отверстия для установки колонн в точке пересечения осей, применяемых вариантов модульных сеток. В зависимости от функционального назначения промышленного здания можно производить сборку или разборку модельных элементов строительных конструкций и технологического оборудования.

Проектируя объекты, в которых большое значение имеет сокращение теплопотерь аппаратуры (например, при производстве кислорода), следует применять координатно-компоновочный стенд (ККС). Особенность такого конструирования заключается в том, что технологические узлы компонуют, применяя временно винтообразные стойки и подвижные прозрачные платформы, а после окончания сборки их заменяют моделями из типовых строительных конструкций. Для большей наглядности модели элементы ограждающих конструкций (стены, покрытия) и междуэтажные перекрытия выполняют из прозрачного материала.

Большую роль в методике объемного проектирования играет разработка и применение моделей промышленных габаритов. Это значит, что для каждой машины, аппарата или агрегата при их эксплуатации, ремонте и демонтаже создают необходимое пространство, называемое промышленным габаритом. Модель промышленного габарита включает в себя установку технологического оборудования и поддерживающие строительные конструкции. Сочетание промышленных габаритов с типовыми секциями производственных зданий дает возможность вести укрупненный монтаж моделей и перехода на одностадийное проектирование с использованием объемного метода.

Для лучшей «читаемости» модели ее составные части и элементы в соответствии с их функциональным назначением окрашиваются в различные цвета.

Проектирование промышленных предприятий по объемному методу ведут в две стадии: сначала выполняют технический проект, а затем составляют рабочую модель. Для технического проекта рекомендуется масштаб 1:50 без детализации модели.

Как и при проектировании по графическому методу, основой для разработки модели служат следующие документы: технологическая схема производственного процесса; эскизные решения первоначальной компоновки объекта; спецификация технологического оборудования. По этим данным из моделетеки подбирают типовые или изготовляют индивидуальные строительные и технологические элементы модели. Собранная модель проектируемого цеха или другого объекта на этой стадии не является окончательным проектным документом. После рассмотрения отдельных вариантов и выбора оптимального решения с модели делают фоточертежи планов, разрезов и перспективных видов или подготавливают графическую документацию.

При разработке рабочей модели наиболее часто пользуются масштабами 1:25 и 1:50. При этом за основу принимают модель проектного задания или фотоснимки с нее. Рабочие модели выполняют в двух экземплярах, один посылают на строительный объект, другой оставляют в проектной организации. Модель первого вида создают с максимально возможной степенью детализации всего комплекса предприятия или отдельного здания или сооружения. Она представляет собой точную копию будущего и является основным проектным документом, который посылают на строительство. На построенном объекте рабочая модель остается навсегда и, при необходимости, ее используют при решении вопросов по реконструкции цеха или предприятия.

Модель второго вида монтируют более упрощенно. Она служит только для уточнения одновременно разрабатываемой графической документации (особенно при типовом проектировании), а затем ее разбирают. Из сказанного следует, что объемный метод проектирования обеспечивает высокое качество проектов, сокращает трудоемкость и сроки их разработки, создает более четкую организацию строительного производства, исключает некомплектность поступления проектной документации на стройку, устраняет переделки и т.п. Наиболее экономичен и выгоден объемный метод проектирования в условиях сборного строительства с использованием типовых проектов, а также в тех случаях, когда необходимо запроектировать сложные узлы взаимного пересечения большого количества технологических трубопроводов, устройств и т.п. Этот метод способствует дальнейшей индустриализации строительного производства, ускорению темпов промышленного строительства.

Появление принципиально новых орудий труда проектировщика создало необходимую базу для зарождения новых проектных методов – методов проектного исследования. Их отличительные особенности заключаются в следующем:

1 Теоретическое обоснование планирования, организации и управления программами разработки технологических мегакомплексов с целью улучшения качества работ, сокращения сроков и затрат на проектирование.

2 Привлечение на этапе, предшествующем выполнению элементов проекта, всех, кто участвует в разработке проекта нового объекта, а также соответствующих источников информации в результате научно-технического прогнозирования с целью получения объективных сведений и оценок, которые выходят за пределы личных знаний и опыта проектировщиков.

3 Формализация и активизация творческого процесса генерирования идей относительно концепции разрабатываемого объекта с целью упорядочения и ускорения поиска эффективного проектного решения.

4 Оптимизация результатов проектирования на основе комплексной количественной оценки качественных характеристик разрабатываемого объекта.