Структурная схема проектирования

Процесс проектирования включает восемь основных этапов.

1. Постановка задачи. На основе научных прогнозов, обоснования инвестиций в строительство объекта, изысканий инженерно-геологического и другого характера составляется заказчиком совместно с проектировщиком задание на проектирование.

2. Формирование идеи решения задачи (принципиальных схем).

3. Инженерный анализ вариантов решения задачи с выполнением необходимых расчетов и других обоснований.

4. Принятие решения на основе оптимизации вариантов. Их множественность и неоднозначность обычно требует многошагового (иттерационного) подхода с последовательным приближением к наилучшему варианту.

5. Составление проектно-сметной документации.

6. Передача проекта на экспертизу в компетентные органы.

7. Защита проекта перед заказчиком и экспертами и внесение в проект согласованных изменений.

8. Согласование проекта с соответствующими государственными органами и службами, его утверждение и передача заказчику.

В дальнейшем проектная организация выполняет авторский надзор при осуществлении проекта.

Проектирование складывается из решения инженерных задач. В их состав входят: цель, ограничения и исходные данные.

У любой задачи есть начальные условия, которые именуют входом. Состояние, которое нужно достичь (цель), называют выходом. Решением инженерной задачи является создание объекта, процесса или элемента, которые, используя законы природы, могут перевести состояние входа в состояние выхода.

Большинство инженерных задач имеет несколько решений. Например, есть несколько видов транспорта и много возможных маршрутов между двумя пунктами. Инженерная задача требует нахождения оптимального решения. Основной признак, по которому одно решение выбирается из многих возможных, называют критерием.

Существуют частные решения, применение которых неизбежно. Например, при подземном строительстве нормированы минимально допустимые размеры поперечных сечений горных выработок, скорости движения воздуха по выработкам, наборы типовых решений и т.п. Решения, обязательно включаемые в инженерную задачу, называют ограничениями.

Инженерная задача существует, если имеется более чем одно возможное решение и если все возможные решения неочевидны. Например, при строительстве подземной гидроэлектростанции входом является поток воды, движущийся в русле реки, а выходом – электроэнергия, поступающая по линиям электропередач к потребителям. Сложность инженерной задачи заключается в том, что основные энергетические параметры гидроэлектростанции: напор, мощность, выработка энергии, и конструкции входящих в ее состав сооружений, их размеры, объемы и стоимости работ – однозначно не определяются и тесно связаны с местными топографическими и гидрогеологическими условиями, а также с методами производства работ [5].

Ни одно из решений практических задач не остается постоянно наилучшим. Находятся лучшие решения, возникают новые требования, накапливаются новые знания, изменяются условия. Наступает время, когда становится выгодным пересмотреть проект действующего объекта в поисках лучшего решения. Улучшение существующих устройств, приборов, сооружений называется модернизацией или реконструкцией.

Современное подземное сооружение представляет собой сложную вероятностную техническую систему, состоящую из множества взаимосвязанных и взаимодействующих элементов. Проект организации строительства подземного сооружения также весьма сложная вероятностная система. Во многих случаях с целью упрощения и ускорения поиска решений инженерной задачи вместо вероятностной рассматривают детерминированную систему.

Системой называют совокупность взаимосвязанных и взаимодействующих элементов, свойства которых качественно отличаются от суммы свойств этих элементов. Все то, что не входит в систему, но воздействует на нее или находится под ее влиянием, называют внешней средой. В зависимости от степени взаимодействия системы с внешней средой различают открытые и закрытые системы.

Под открытой понимают систему, которая взаимодействует с окружающей средой посредством каналов связи, являющихся входом и выходом системы.

В закрытой системе отсутствует материальный, энергетический или информационный обмен со средой. В реальном мире таких систем нет. Однако нередко при решении сложных задач исключают влияние внешней среды, преобразуя открытую систему в закрытую. Например, притяжение Луны оказывает силовое воздействие на горное давление. На практике, однако, расчеты прочности подземных конструкций выполняют без учета этого воздействия.

Все системы делятся на детерминированные и вероятностные. В детерминированных системах предполагается отсутствие случайных воздействий, и каждое целенаправленное действие приводит к единственному результату. В вероятностных системах могут быть получены различные результаты, вероятности достижения которых известны или могут быть оценены с определенной долей риска.