30.Понятие проект. Характеристика методов проектирования

Проект – это технический документ, состоящий из чертежей, расчетов и пояснительной записки, в котором зафиксирована техническая информация, необходимая для строительства или реконструкции производства, оформленная в установленном порядке и имеющая в соответствии с действующим законодательством правовое значение.

Информация, заложенная в проект, должна обеспечивать:

обоснованность и достоверность принятых решений,

доказательность

целесообразность.

Другими словами, решение должно быть научно обоснованно, технически реализуемо, экономически целесообразно, экологически безопасно.

Качество проектов определяет технический уровень химических предприятий. Поясним это.

Вы знаете, что развитие производства может осуществляться в двух основных формах – экстенсивной и интенсивной. На данный момент наше общество практически исчерпало возможности экстенсивного развития производства. Поэтому единственным направлением дальнейшего развития промышленности является развитие интенсивное, т. е. более эффективное использование имеющегося потенциала, повышение качества работы и продукции за счет использования новейших достижений научно-технического прогресса, достижение мирового уровня развития производства.

Определяющее значение в достижении этих целей имеет качество проектов. Как говорил известный капитан Врунгель, «Как вы судно назовете, так оно и поплывет». Насколько качественно будет выполнен проект, настолько качественно будет функционировать предприятие или технология. Поэтому при проектировании химических производств в основу должны закладываться наиболее прогрессивные технические решения, принципиально новые технологические процессы и системы.

Проектирование достаточно трудоемкий процесс как по затратам, так и по продолжительности. Достаточно сказать, что затраты на проектирование составляют в среднем около 15% стоимости строительства, а на разработку проекта затрачивается порой до 310 лет труда крупных коллективов, целых проектных институтов.

Программно-целевая структура проектирования

Для лучшего понимания роли и места проектирования, рассмотрим основные этапы существования какого-либо производства (объекта) от зарождения идеи о его создании, до смерти, т. е. физического и морального износа или потери потребительского спроса.

Весь цикл создания нового производства занимает в химической промышленности от 8 до 20 лет, а период эксплуатации - 1025 лет. Т. е. если на машиностроительных заводах еще работают дореволюционные станки и оборудование, полученное по репатриации, то, к примеру, в Гомеле в цехе СКЦ-1 через 20 лет начали разрушаться не то что оборудование, но и фундаменты и здания.

Изобразим схематически один из вариантов жизненного цикла предприятия.

	Сложившаяся ситуация
1. Выявление потребности изменить ситуацию			10. Демонтаж и закрытие
2. Постановка и формулировка цели проекта			9. Эксплуатация объекта
3. Патентная проработка и проведение НИР и ОКР			8. Строительство, монтаж пуско-наладочные работы
4. Формулирование технического задания			7. Разработка документации
5. Генерирование идей и формулирование задачи			6. Проектные исследования

Если промежуточное решение оказывается неудачным, возможно возвращение на предыдущие этапы (стрелки).

Рассмотрим подробнее каждый этап.

1. Выявление потребности

Проектирование начинается с возникновения ситуации или идеи, требующей изменения данного состояния производства. Это может быть возросшая потребность в каком-либо продукте, либо изменение требований к его качеству, либо изменение конъюнктуры мирового рынка и мировых цен, либо появление принципиально новых технологий или идей. Заинтересованные организации на этом этапе обосновывают необходимость и возможность изменения ситуации, прогнозируют потребность на основе баланса спроса и производства, выполняют расчеты экономической целесообразности в изменении ситуации.

2. Постановка и формулировка цели проекта

Это важный этап, поскольку от формулировки цели зависит и направление работ, и конечный результат. Цель формулируется заказчиком, и целью проектирования является не объект, а функция, которую он должен выполнять. Т. е. формулировка цели должна указывать на основную функцию проекта, например «Производство кальцинированной соды», а не на способ ее осуществления.

3. Патентная проработка и проведение НИР и ОКР

На этом этапе собирают и анализируют информацию о возможных путях реализации цели проектирования, т. е. осуществляют патентную проработку. При необходимости, т. е. при отсутствии эффективных технических решений или необходимости их уточнения, выполняют НИР и ОКР.

Значение достоверной и современной информации огромно, поскольку позволяет предотвратить убытки на последующих этапах от неверно принятых решений на основе устаревшей или недостаточно полной информации. Затраты на выявление ошибок, допущенных на этапах 14, ниже в 10 раз, чем на их исправление на этапах 57, и в 100 раз – на этапе 8.

Выполнение данного этапа заканчивается разработкой технико-экономического обоснования реконструкции или нового строительства (ТЭО) и составлением исходных данных для проектирования (ИД). Эти работы выполняются проектными организациями.

4. Формулирование технического задания

Цель этого этапа – разработка, согласование и утверждение технического задания на проектирование. Техническое задание на проектирование объекта – это совокупность данных, которые должны послужить исходными для последующих этапов проектирования. Выполняется проектной организацией согласно ГОСТу 15.001-73 и договору с заказчиком.

5. Генерирование идей и формулирование задачи

6. Проектные исследования

Этапы 5 и 6 настолько тесно связаны, что более правильно рассматривать их как один этап. Ведь нельзя генерировать идеи без их инженерного анализа. Эти этапы являются ключевыми, поскольку вырабатывается проектное решение. Инженерный анализ можно разделить на три стадии: сбор информации, ее анализ и моделирование.

Первоначально различные варианты не обсуждаются, а лишь регистрируются для последующей оценки по каким-либо критериям. По статистике для разработки наиболее удачного способа производства химического продукта требуется до нескольких сотен предложений. В литературе Гуревич приводится следующий пример: для организации коммерческого производства было изучено 540 предложений; из них 92 были отобраны для лабораторных исследований, из которых 8 достигли стадии опытной проверки и лишь один вариант был использован для организации коммерческого производства.

Далее анализируется технический уровень вариантов дифференциальным (сравнение единичных показателей качества), комплексным (сравнению по обобщенному показателю) и смешанным методами.

Заключительная стадия инженерного анализа – моделирование с использованием математических моделей (в химической промышленности практически не применяется) или на полупромышленной установке. Целью данной стадии является проверка проектируемого процесса на соответствие требованиям ТЗ в условиях, максимально приближенных к реальным. Получаемая таким образом информация наиболее достоверна. Недостаток подобного способа – длительный срок проведения и высокая стоимость (пример СКЦ-3 ГХЗ).

7. Разработка документации

После выработки проектного решения (концентрации) прорабатываются детально все инженерные решения по всем стадиям процесса, а именно: аппаратурному оформлению, КИП и автоматике, строительной части и вентиляции, водопользованию и т. д. Разрабатывается комплект технической и технологической документации, включающий обычно текстовую и графическую части.

8. Строительство, монтаж, пуско-наладочные работы

Этот этап в особых комментариях не нуждается. Отметим только, что в обязанность проектантов на этой стадии входит авторский надзор, т. е. контроль за соответствием хода строительства и монтажа требованиям технической и технологической документации. Согласно ГОСТу авторскому надзору подлежат сырье и материалы, технологический процесс, метрологическое обеспечение. Причем, какие-либо отступления от проекта без предварительного внесения изменений в техническую документацию категорически запрещены (пример: цех фосфогипса, армянский ИОНХ).

После завершения строительства и монтажа оборудования проводят пуско-наладочные работы, включающие пуск, отладку и обкатку отдельного оборудования, узлов, механизмов и технологии в целом. После выпуска первой промышленной партии продукции и испытания ее качества комиссия принимает решение об окончании освоения производства и подписывает акт приемки. Причем, это – крайне ответственный момент. Достаточно сказать, что члены государственной комиссии утверждаются министром и несут уголовную ответственность. И поскольку голову свою никто подставлять не любит, получение акта приемки зачастую процедура длительная и сложная.

Несколько слов об остановке производства. Это также не простая процедура. Существует специальный ГОСТ 15.801-80 на обоснование целесообразности остановки производства.

В настоящее время используются следующие методы проектирования:

графический;

макетный;

математический.

Рассмотрим каждый из них более подробно.

Графический – это традиционный метод, хронологически более старый и хорошо освоенный. Заключается в том, что все расчеты выполняются на калькуляторах или ПЭВМ, а чертежи – вручную. Несмотря на то, что это наиболее старый метод, до настоящего времени он является самым распространенным методом проектирования в химической промышленности, как в конструкторских бюро предприятий, так и в проектных институтах. Основные недостатки метода – большая трудоемкость и значительное число ошибок.

Макетный метод проектирования – удобен при решении вопросов размещения (компоновки) оборудования по этажам и отметкам здания. Макет обычно изготавливается в масштабе 1 : 10 – 1 : 50. Модели оборудования размещаются на макете здания, изготовленного из прозрачного стекла. Фотоспособом с макета могут быть изготовлены чертежи компоновки.

Математический метод проектирования предусматривает выполнение всех расчетов и подготовку чертежей на ЭВМ, а обрисовку чертеже – графопостроителем. Этот метод наиболее перспективен, так как позволяет резко сократить цикл проектирования.

147