Стадии и этапы проектирования

Структура проектирования отражает процесс деятельности, направленной на создание такого первичного описания объекта, которое позволит этот ещё не существующий объект создать в реальности. Описание это должно быть достаточным (детальным, подробным, объемлющим) и понятным исполнителю (для чего вводятся различные общепринятые правила проектирования).

В окончательном виде, после завершения перехода от исходного описания к итоговому, должен быть получен пакет документов, содержащих всю информацию о форме создания объекта. Для достижения этой цели проводится комплекс творческих, исследовательских и конструкторских работ. В этом смысле процесс проектирования можно рассмотреть как определённую последовательность, состоящую из стадий, этапов и процедур. Этапы и стадии проектирования при этом будут зависеть от типа представления процесса проектирования и того, какие специфические нормы проектирования характерны для той или иной отрасли.

Стадийность в структуре проектирования

Понятие проектирования включает в себя создание первичного описания будущего объекта. Основание для проектирования проявляется в выраженной потребности общества, которое тем или иным способом заявляет о необходимости возникновения технических объектов, явлений и процессов разной сложности и назначения.

Если рассматривать процесс проектирования ещё с момента зарождения идеи, то

появление проектной идеи в её исходном виде следует отнести к категории творческого акта, который плохо поддаётся автоматизации. Сегодня такая идея в основном пока ещё рождается в творческой лаборатории проектировщика или в сознании заказчика в виде общего концепта проекта, и затем уточняется в ходе предпроектных обсуждений. Однако с развитием искусственного интеллекта даже этот этап зарождения идеи, по всей вероятности, будет всё чаще препоручаться компьютеру, как сейчас компьютеру перепоручается полное автоматическое проектирование технически несложных объектов.

По степени участия человека и компьютера в проектировании выделяют два вида процесса:

• автоматический – когда компьютер выполняет полный объём задач по проектированию,
• автоматизированный – когда «обязанности» распределены между человек и компьютером в разных пропорциях.

Поскольку большинство процессов сейчас ещё не обходится без участия человека, доля автоматизированного проектирования значительно больше доли полностью автоматического. Это опосредованно выражается и в формировании набора общепринятых стадий и этапов проектирования. Однако создание и привлечение искусственного интеллекта может вскоре полностью изменить не только содержательные черты проектной деятельности, но и традиционные формальные подходы, включая преставления о стадийности проектирования.

Два представления структуры проектирования

В настоящий момент существуют 2 представления структуры проектирования в широком значении этого понятия:

• Структура процесса воплощения проектной идеи в виде формального решения, путём постепенного расширения описания объекта. Это и есть структура воплощения идеи, для которой правила проектирования и нормы проектирования определили свой список стадий.

• Структура разработки проектной документации со своими разделами проектирования, требованиями и спецификой для каждой отдельной отрасли.

В первом представлении структура определяет, какие стадии и этапы в определённой очерёдности нужно пройти. Во втором представлении – в каком виде и последовательности нужно оформить документальное описание по каждому из этих этапов с учётом отраслевых требований.

Таким образом, к проектированию как к процессу перехода от идеи (идеального образа) к воплощению образа в том или ином материальном выражении применимо понятие структура процесса проектирования.

• Начинается этот процесс с исследования общественной или частной потребности, которая стала основной для инициации проектного процесса. Выражается потребность в заключении с проектной организацией соответствующего договора, представляющего собой основание для проектирования. Частью такого соглашения становится техническое задание и/или техническое предложение, которое становится для проектировщика «дорожной картой» в осуществлении процесса.

• На промежуточных стадиях происходит комплексный процесс исследований, расчётов и принятия проектных решений, предполагающий постоянное уточнение полученных результатов. В ходе этого возникают различные промежуточные виды описаний, подводящие поэтапные итоги в решении того или иного вида задач. В целом в проектировании выработались определённые форматы промежуточных описаний, которые по отдельности будут рассмотрены ниже.

• Результатом эволюции идеи и развития её материального оформления становится пакет документации, объёмный макет, 3D-визуализация и другие формы материального выражения идеи, в зависимости от того, какой метод был применён проектной организацией в процессе.

В настоящее время в качестве результата прогрессивнее всего выглядят объёмные макеты объектов с приложением графической документации и визуализации, сделанные с помощью компьютера и/или методов фото- и кинопроетирования. Это позволяет как увидеть весь объект в пространстве со стороны, так и сымитировать натурное перемещение людей в пространстве (при архитектурном проектировании). Однако по-прежнему связующей основной для результатов проектной деятельности, остаются понятные любому специалисту графические документы: текстовые описания, схемы, таблицы, чертежи, графики, эскизы. Такой способ передачи проектной информации удерживает статус международного языка проектной деятельности.

Поскольку проектировщик работает с пока не существующим объектом, сразу создать его исчерпывающее описание (особенно, когда речь идёт не о типовых, а об инновационных разработках) не представляется возможным. Поэтому одной из основных особенностей проектирования считается его итерационная специфика – циклическое повторение, связанное с уточнением и доработкой. Каждый итерационный виток добавляет точности и полноты описанию проектируемого объекта.

Одним из следствий подобного уточнения и увеличения полноты описания становится разделение проектирования на следующие основные этапы проектирования:

• Этап НИР – научно-исследовательских работ, который объединяет предпроектные исследования, стадию технического задания и часть стадии технического предложения.
• Этап ОКР – опытно-конструкторских работ, объединяющий вторую часть стадии технического предложения, стадию эскизный проект и технический проект.
• Этап рабочего проектирования, объединяющий стадии рабочего проекта, и стадии, включающие работы с уже физически созданным объектом: отладка, испытания, введение в действие.

Ещё одной характерной особенностью становится коллективный характер проектной деятельности, и требование привлечения к процессу специалистов различных направлений, что обусловлено технической сложностью и многогранностью объекта.

Многовариантность решений и методов, благодаря расширению инструментария, с одной стороны, позволяет проектировщику решить любую проектную задачу, не связывая себя рамками какого-то одного метода, который в применении, как правило, всегда ограничен. С другой стороны, все участники проектировочного процесса должны в полной мере уметь управлять проектным инструментарием, чтобы разная квалификация не мешала процессуальной согласованности. Согласовать разнообразие возможных решений со скоростью и адаптивностью реализации помогают основные принципы проектирования, выраженные с помощью:

• унификации, уменьшающей многообразие однотипных по функционалу элементов,
• стандартизации, ограничивающей многообразие путём задействования стандартных элементов,
• нормализации, применяющей прежде разработанные элементы.

В зависимости от направления процесса проектирования, который может как стремиться к синтезированию вариантов системы из блоков-компонентов так и предполагать декомпозицию сложных описаний, стадийность процессов будет тоже отличаться.

Очерёдность процесса проектирования в зависимости от подхода

Структура может как собираться из блоков-компонентов в единую систему, так и проходить постепенный процесс детализации и декомпозиции сложных описаний, что соответствует структурному подходу, в первом случае, и блочно-иерархическому подходу во втором.

Сущность блочно-иерархического подхода к проектированию – в разделении описания объекта по разным иерархическим уровням, которые соответствуют степени детализации свойств объекта (или его части). То есть, в начале первой стадии структура объекта носит характер закрытой, неизвестной, требующей детализации и уточнения структуры. Описание первого уровня даёт определённую степень детализации, выявляет наличие связей между блоками и устанавливает иерархическую связь с другим уровнем. Затем так же детализируется и прорабатывается второй и последующие уровни. Детализация считывается достаточной, когда блоки последнего уровня продемонстрируют простую и прозрачную структуру.

На каждом уровне будут преобладать свои формы документации, свой математический аппарат, способствующий построению алгоритмов, своя совокупность средств (моделей, методов, языков, инструментов), присущих именно этому уровню.

Подобный подход к объекту проектирования тоже опосредовано влияет на типологию выбора маршрута проектирования и разделение движения по данному маршруту на этапы. Однако независимо от подхода, в описании процесса применяются универсальные понятия проектирования.

Так, основные понятия проектирования в части реализации процесса описания будущего объекта – это проектное решение, проектная процедура и проектная операция.

• Проектное решение – промежуточное или итоговое (конечное) описание будущего объекта, которого достаточно для создания объекта по имеющимся материалам или (на промежуточной стадии) – для определения дальнейшего направления деятельности и возможности фактического перехода к ней.
• Проектная процедура – формализованная регламентированная совокупность действий, завершением которых является проектное решение. К процедурам относятся поиск решения, корректировка, контроль, проверка правильности, оптимизация и т.д.. В этом смысле, проектировочный процесс можно описать как последовательность проектных процедур, в совокупности представляющих собой маршрут проектирования.
• Проектная операция – формализованная совокупность действий, ограниченная частью проектной процедуры, с неизменным для ряда проектных процедур алгоритмом.

Поскольку данные понятия связаны с осуществлением комплекса действий, последовательность их выполнения тоже можно представить в виде этапного или стадийного процесса. Однако такой взгляд будет только частным отражением общего процесса проектирования, а в общем виде стадии проектирования представлены в виде перечня, включающего в себя стадии технического задания, технического предложения, эскизного проекта, технического проекта, рабочей документации и сертификации.

Стадии процесса проектирования

ГОСТы 2.103-68, и Р 15.201-2000 определяют структуру и правила проектирования, на которые ориентируются заказчик и исполнители при заключении соглашения, оценке проделанной работы, отчётах. Согласно им, к структурным элементам проектирования относятся следующие стадии.

• Техническое задание (ТЗ). В задании устанавливается основные концептуальные, технические и функциональные характеристики объекта, основные и специальные технико-экономические задачи, предписания по соблюдению требований на различных стадиях и этапах создания документации, состав.
• Техническое предложение (ПТ). Такое предложение представляет собой комплект документов, в которых содержится технико-экономическое и техническое обоснование целесообразности проекта. Заключение о целесообразности даётся после анализа технического задания заказчика и рассмотрения альтернативных решений путём их сравнения друг с другом. Основанием для создания технического предложения становятся также особенности создаваемого объекта и наличие патентных материалов. В строительстве технико-экономический расчёт производится для относительно несложных производственных и линейных объектов в более сжатом, по сравнению с обоснованием, виде.
• Эскизный проект (ЭП). На этой стадии создаётся пакет документов, которые содержат как общие представления о принципах работы и устройстве объекта (включая назначение, габаритные размеры и другие параметры), так и информацию о совокупности принципиальных решений, выбранных для данного объекта. В случае проектирования особенно сложных объектов могут быть проведены дополнительные предпроектные исследования (аванпроект), результатом которых становятся обоснование возможности создания задуманного объекта и целесообразность варианта исполнения. На этой стадии также могут быть созданы макетные образцы для испытаний.
• Технический проект (ТП). Техническая документация содержит окончательные решения, отражающие устройство объекта и исходные данные, являющиеся основой рабочего проекта.
• Рабочий проект (РП). На этой стадии разрабатывается детальная документация, достаточная для изготовления опытного образца. По результатам испытаний (которые тоже проходят в несколько этапов – сначала на заводе, а затем в рамках процесса передачи заказчику) документация может быть откорректирована, уточнена и, в случае необходимости, расширена для возможности изготовления серийных образцов продукции (установочной серии). Далее цикл с испытанием и уточнение документации повторяется, выходя на уровень контрольной серии, испытание которой тоже может внести ряд изменений в окончательный вариант рабочей документации.
• Сертификация. Контрольная стадия, подтверждающая качество произведённой продукции. В разных вариантах такой контрольной стадией может быть обязательная или добровольная экспертиза. Сертификация тоже может быть добровольной, но её проведение даёт дополнительные конкурентные преимущества товару при выходе на новые рынки. Чаще всего обязательная экспертиза становится принципиальным необходимым условием для экспортного продвижения.

При разработке проектной документации нередко происходит объединение нескольких этапов между собой, что обусловлено степенью сложности поставленной задачи. Этап постановки технического задания и этап технического проектирования могут быть частью цикла научно-исследовательских работ. Этап технического предложения и этап эскизного проекта – частью опытно-конструкторских работ.

Отраслевые особенности стадий проектирования на примере проектирования в строительстве

В части стадийности разработки документации в строительстве на основе требований Градостроительного кодекса РФ, правительственного Постановления № 87, ГОСТов и СНиПов, определяющих нормы проектирования, сформировался определённый порядок и перечень этапов процесса.

В отличие от предыдущих правил, действующие сейчас правила и нормы проектирования не предполагают формального регламентного разделения процесса проектирования на стадии. Вместо стадийности проектирования действуют понятия «Проектная документация» и «Рабочая документация». Однако фактическая хронология разработки этих видов документации может носить как последовательный, так и параллельный характер (что действующие правила проектирования не запрещают). В этом смысле правомерно говорить о фактическом разделении процесса строительного проектирования на стадии.

• Одностадийным проектированием, в этом случае, следует называть такой процесс, при котором разработка и проектной и рабочей документаций ведётся параллельно. Это даёт возможность ускорить реализацию проекта в целом, однако логическая преемственность двух видов документации определяет для сложных проектов двустадийную модель как более предпочтительную.
• В двустадийной модели строительного проектирования к стадии рабочей документации переходят только после завершения стадии проектной документации, прохождения всех согласований по ней и утверждения. При таком подходе к минимуму сводятся затраты на переработку проектной документации, если при анализе результатов были выявлены неэффективные решения.

В целом, в проектировании существует тенденция увеличения числа стадий при увеличении степени сложности и детализации проектируемого объекта. Отношение возможного количества стадий к категории сложности объекта выглядит следующим образом:

• Одностадийная модель применяется при проектировании объектов 1-3 категорий сложности, а также применительно к объектам, возводимым по повторным и/или типовым проектам. Такая модель, при прочих равных, позволяет уменьшить срок проектирования в полтора-два раза, снижая стоимость разработки приблизительно на 40%. Но и риски ошибиться при этом возрастают, что обуславливает непопулярность одностадийной модели на территории России.
• Двустадийная модель применима к более технически сложным строениям – объектам 4-5 категорий, а также к тем объектам 3-ей категории сложности, для которых в проектировании требуется индивидуальный подход.
• Двустадийная модель, усложнённая стадией предпроектного предложения, как и в предыдущем случае, применима к объектам 4-5 категорий и индивидуальным объектам 3-ей категории, если обнаруживается недостаточный перечень исходно-разрешительной документации, что требует доработки и уточнения.

Категория сложности сооружения зависит одновременно от многих параметров: назначения, этажности, конфигурации. Один и тот же тип сооружения может относиться к разным категориям. Так на примере складов видно, что сельскохозяйственные склады сезонного типа относятся к первой категории сложности, склады с инженерным обеспечением – ко второй, а склады с инженерным оборудованием – к третьей (согласно Методическим рекомендациям по определению стоимости затрат для подрядных торгов). Крупные военные склады могут по степени сложности быть отнесены и к 4-ой категории. Но в целом – чем сложнее сооружение – тем выше класс сложности и тем важнее соблюсти логику стадийности при проектировании.

Однако и в строительной отрасли появление технологичных способов проектирования постепенно начинает стирать различия между стадиями. Например, уже сейчас при 3D- BIM проектировании стадии отличаются только степенью детализации, а весь процесс работы производится разными специалистами одновременно в едином виртуальном пространстве с отслеживанием всех изменений в режиме реального времени.

Нормы проектирования в строительстве предполагают разделение проектирования на следующие составляющие в рамках двустадийной (и трёхстадийной) модели:

• Предпроектное предложение.

В этот период происходит сбор первичного комплекта документов, который нужен для прохождения регламентных согласований в регионе и получения архитектурно-планировочного задания или исходно-разрешительной документации (подготовка и разработка которой тоже является частью данной стадии).

В предложении обосновывается инвестиционная привлекательность и возможность проведения строительства (реконструкции) в конкретных условиях с учётом градостроительных требований и факторов социального, культурного, экономического, экологического, санитарного и др. характера. Также в процессе создания предложения готовят масштабный демонстрационный материал, создают и утверждают эскизный проект, выбирают предпочитаемые конструктивные, архитектурные, технологические решения и варианты, инженерных, охранных, противопожарных систем и др.

• Сбор исходных данных.

Перечень исходных данных, которые передаёт заказчик проектной организации, уточняется с учётом специфики проекта, объекта и участка строительства. Исходные данные собирает сам заказчик, если по условиям соглашения к процессу не подключается проектировщик. При этом обязательно предоставляются реквизиты того документа, на основании которого было принято решение о проектировании,задание на проектирование,отчётные документы о результатах исследований, согласования, акты, решения различных органов управления,информация о земельных участках, проектной мощности объекта, сведения об использовании запатентованных изобретений и массу других данных.

• Проектная документация.

Это самая объёмная часть проектирования,техническое воплощение образа объекта строительства, дающая представление о том, какое здание планируется построить. Здесь по разделам (регламентированным нормативными документами) собирается информация по архитектурному, конструктивному и объёмно-планировочному решению. содержат данные об инженерном оборудовании и сетях обеспечения, включая системы тепло- электро-, газо- водоснабжения и водоотведения. Отдельным разделом представлена смета строительства.

• Рабочая документация.

Описывает процесс прикладной реализации того объекта, детализируются принятые на предыдущей стадии решения. Для каждого раздела составляются локальные сметы, готовятся чертежи и спецификации, прорабатываются узлы и, в целом, формируется документация, достаточная для того, чтобы только на её основании подрядчик мог осуществить строительство. Состав рабочей документации определён государственными стандартами, но может быть уточнён, по соглашению сторон, заказчиком и проектировщиком. Основной комплекс рабочих чертежей представлен чертежами различных марок, к которым предусмотрены прилагаемые документы (спецификации, сметы и др.).

• Авторский надзор.

Контроль за ходом строительства и процессом приёмки в эксплуатацию. Такой авторский надзор ведётся во избежание ошибок со стороны подрядчика и отклонений от согласованных решений. Стадия инициируется условиями соглашения заказчика и проектировщика. Для осуществления надзора отдельным приказом назначаются ответственные лица.

Несмотря на некоторые отличия от стадийности проектирования серийных образцов продукции, стадийность строительного проектирования укладывается в ту же итерационную логику, позволяющую на каждом новом витке описания делать его точнее и полнее.