Tematyka zajęć:

1. Istota projektowania inżynierskiego, podstawowe pojęcia, rodzaje działań projektowych.

2. Charakterystyka procesu projektowania, struktura procesu projektowania, metodologia projektowania.

3. Strategie projektowania, optymalizacja w projektowaniu

4. Modelowanie w projektowaniu, optymalizacja w projektowaniu

5. Ocena rozwiązań projektowych, kryteria oceny projektów, metody techniczne i ekonomiczne oceny projektów.

6. Rachunek oceny ekonomicznej efektywności inwestycji

7. Komputerowe wspomaganie procesu projektowania.

Sens nauczania projektowania technicznego:

• umożliwić w przyszłości uczestniczenie w procesie projektowania osobom o niewielkim doświadczeniu inżynierskim,

• umożliwić w przyszłości skuteczną współpracę pomiędzy uczestnikami procesu projektowania o różnych specjalnościach,

• wykształcić w umysłach przyszłych inżynierów „myślenie projektowe”.

Myślenie projektowe:

Tak długo udoskonalać pomysł, aż uzyska się zamierzony efekt.

1. O ISTOCIE PROJEKTOWANIA

Projektowanie - jest to całokształt działań zmierzających do obmyślania sposobu zaspokajania określonej potrzeby. Proces projektowania zaczyna się w chwili uświadomienia sobie określonej potrzeby i podjęcia decyzji o próbie jej zaspokojenia, a kończy się w chwili gdy wypracowana jest szczegółowa i wiarygodna informacja o tym, w jaki sposób i za pomocą jakich środków ta potrzeba może być zaspokojona;

Projektowanie techniczne - akt twórczy w działalności inżynierskiej; wyspecjalizowane i twórcze działanie inżynierskie zmierzające do wytworzenia wzoru przedmiotu technicznego zamierzonego do wykonania i opisu sposobu jego wykonania.

POTRZEBA JAKO CEL DZIAŁANIA

Kiedy zaistnieje potrzeba realizujemy działania.

Aby zaistniał proces projektowania musi zaistnieć POTRZEBA. Proces zaspokajania potrzeby związany jest z koniecznością podjęcia świadomych działań w sferze materialnej. Jest on zawsze procesem twórczym, ponieważ należy obmyślić to czego jeszcze nie ma.

PROBLEM A ZADANIE PROJEKTOWE

Problem projektowy

Określić:

• parametry WE i WY projektowanego obiektu

• zmienne rozwiązania projektowego i kryteria ceny

• zbiór ograniczeń

Zadanie projektowe

ZASADY WSPIERAJĄCE PROCES FORMUŁOWANIA ZADANIA PROJEKTOWEGO:

1. Zadanie projektowe powinno być sformułowane wystarczająco konkretnie.

2. Sformułowanie zadania projektowego nie powinno narzucać żadnego rozwiązania.

3. Zadanie projektowe powinien sformułować zleceniodawca w porozumieniu z systemem projektującym.

4. Formułowanie zadania projektowego ułatwia stawianie pytań w rodzaju: po co?, dlaczego?, itp.

PODSTAWOWE POJĘCIA

Zadanie projektowe - określa zasadnicze wymagania, jakie stawia się przedmiotowi projektowanemu oraz ograniczenia nakładane na rozwiązanie projektowe, czasem ujmuje również wymagania stawiane przedmiotowi projektującemu. Zadanie projektowe powinno być tak sformułowane, aby stworzyć podmiotowi projektującemu warunki początkowe niezbędne do rozpoczęcia procesu projektowania.

Narzędzia projektowania - obejmują metody projektowania oraz narzędzia właściwe. Metody projektowania dotyczą procedur projektowania oraz metod optymalizacji, jak również metod obliczeniowych. Narzędzia właściwe to wszelkiego rodzaju urządzenia, z których korzysta się w procesie projektowania, jak: sprzęt kreślarski, kalkulatory oraz tzw. Pomoce projektowe, jak: modele fizyczne, wykresy i nomogramy, katalogi normy, projekty typowe i powtarzalne.

Proces projektowania - to czas od momentu uświadomienia sobie określonej potrzeby, aż do wypracowania dokładnych informacji o tym, w jaki sposób i za pomocą jakich środków potrzebę tą można zaspokoić; ma charakter procesu wytwórczego, w który wchodzą własności podmiotu, jak jego cechy indywidualne i twórcze - talent, wiedza i doświadczenie, przy właściwym korzystaniu w danych warunkach z dostępnych narzędzi projektowania, zmierzają do zawarcia w wytworze projektowania wzoru przedmiotu projektowanego o właściwościach odpowiadających wymaganiom ustalonym w zadaniu projektowym.

Wytwór projektowania - jest to projekt zawarty w dokumentacji projektowej; powinien on rzeczywiście spełnić wymagania dotyczące przedmiotu projektowanego, które określono w zadaniu projektowym.

Realizacja projektu - obejmuje działania zmierzające do fizycznego wytworzenia przedmiotu projektowego

Przedmiot projektowania - to co jest obmyślane, projektowane, to obiekt projektowania; powstaje on po wykonaniu, tzn. fizycznym zrealizowaniu wytworu projektowania; niekiedy bywa on nazwany systemem projektowanym.

Podmiot projektowania - to system projektujący, ten kto to wykonuje; może to być indywidualny projektant lub zespół projektantów

Projektowanie - to planowanie (obmyślanie) sztucznych układów, czyli systemów materialnych w zakresie techniki. To wszelkie działania zmierzające do określenia, w jaki sposób zaspokoić daną potrzebę.

Metodologia - nauka o metodach, lub dokładniej: teoria tworzenia metod, sposobów ich użytkowania i strategii ich użycia

Metodologia projektowania - to nauka o racjonalnych sposobach projektowania, niezależnie od celu projektowania i środków; dyscyplina naukowa zajmująca się metodami, procedurami i technikami postępowania w procesie projektowania

System projektowania - to zbiór metod szczegółowych oraz strategii ich użycia.

Metoda - świadome zastosowanie pewnego sposobu działania zmierzającego do rozwiązania postawionego problemu; to świadomie i celowo zastosowany sposób działania zmierzający do rozwiązania danego problemu w skończonej liczbie kroków.

• metoda algorytmiczna - występuje wówczas gdy kolejność działań, i same działania są jasno i jednoznacznie sformułowane, tak że użytkownik metody nie ma żadnych wątpliwości jak, kiedy i co kolejno robić. Przykładem jest sposób programowania telewizora (tak jak jest on opisany w instrukcji użytkowania telewizora)

• metoda heurystyczna - przeciwna do algorytmicznej, jej użytkownik ma zwykle dużą swobodę interpretacji poszczególnych poleceń. Metoda ta nie zapewnia uzyskania oczekiwanego wyniku końcowego lecz tylko zwiększa prawdopodobieństwo jego uzyskania. Przykładem może być metoda diagnozowania uszkodzenia silnika, przepisy kulinarne czy metody leczenia.

Metodyka - to zbiór metod właściwych danemu procesowi lub określonej klasy przeznaczenia, np. metodyka leczenia chorób żołądka. Zbiór ten zwykle jest uzupełniony strategią postępowania.

Strategia - to zespół reguł określających kolejność wykonywania poszczególnych czynności.

Strategia projektowania - to:

1. struktura procesu projektowania

2. algorytmy poszczególnych etapów struktury

3. sposoby wyboru metody szczegółowej dla konkretnego przypadku

Schemat powiązań podstawowych pojęć stosowanych w projektowaniu technicznym

OGÓLNE PRZESŁANKI PROJEKTOWANIA:

1. Potrzeba

2. Realizowalność fizyczna

3. Opłacalność ekonomiczna

4. Wykonalność finansowa

5. Optymalność

6. Morfologia

7. Proces projektowania

8. Zmniejszenie niepewności

9. Elastyczność

10. Komunikatywność

OSIĄGNIĘCIE POWODZENIA W DZIAŁALNOŚCI PROJEKTOWEJ ZALEŻY OD NASTĘPUJĄCYCH CZYNNIKÓW:

1. Zdobytej wiedzy merytorycznej

2. Rozwiniętych umiejętności umysłowych

3. Postawy życiowej

4. Zdolności do ciągłego doskonalenia się

RODZAJE DZIAŁAŃ PROJEKTOWYCH

1. Formułowanie zadania projektowego - ważne jest prawidłowe określenie, wybór problemu, do którego będziemy poszukiwać rozwiązań.

2. Określenie wymagań

• Wymagania funkcjonalne - wynikają wprost z przeznaczenia projektowego obiektu (i jego funkcji) i z konieczności dopasowania obiektu do otoczenia, a w szczególności do współdziałających układów technicznych, do źródeł energii, do pomieszczeń.

• Wymagania niezawodnościowe - charakteryzują one żądaną trwałość i odporność na zużycie, czyli obejmują wskaźniki niezawodnościowe i wytrzymałościowe, stateczność kształtu, odporność na różne zakłócenia zewnętrzne (zmiany temp. otoczenia), odporność na korozyjne działania otoczenia, zewnętrzne pole magnetyczne, odporność na niefachową obsługę.

• Wymagania dynamiczne - związane są z prędkością działania obiektu oraz układów współdziałających szczególnie w stanach nieustalonych (procesy przejściowe). Opisują one wszelkie inne właściwości dynamiczne obiektu.

• Wymagania ergonomiczne i estetyczne - opisują stopień dopasowania obiektu do psychicznych i fizycznych możliwości i potrzeb człowieka np. do zdolności rozdzielczej oka, do siły ręki, do wymiarów i ciężaru ciała ludzkiego.

• Wymagania kulturowe - zaliczamy do nich wymagania wynikające z uwarunkowań obyczajowych, religijnych i innych działających w sferze kultury danego społeczeństwa.

• Wymagania ekonomiczne - Określają głównie wskaźniki kosztów oraz planowaną skalę produkcji projektowanego obiektu.

• Wymagania technologiczne - opisuje łatwość i możliwość wykonania obiektu, w tym dostępność materiałów, parametru dostępnych urządzeń produkcyjnych oraz możliwość jego przechowywania, pakowania i transportu.

• Wymagania ekologiczne - charakteryzują i ograniczają niekorzystne oddziaływania obiektu na otoczenie naturalne: atmosferę, wodę, glebę, florę, faunę, i krajobraz podczas jego wytwarzania, użytkowania, remontów i transportu, a także po zakończeniu eksploatacji.

• Wymagania wynikające z zakresu ważności modelu matematycznego - wymagania te wynikają z możliwości obliczeń i zakresu ważności przyjętych w obliczeniach modeli matematycznych.

• Wymagania prawne - wynikają z prawa obowiązującego na obszarze, gdzie projektowany obiekt ma być wytwarzany, a przede wszystkim na obszarze, gdzie ma być stosowany. Wymagania te formułujemy na podstawie obowiązujących przepisów, norm i ustaw państwowych.

• Wymagania inne - nie należy zapominać o wymaganiach formalnych wynikających z norm czy katalogów.

3. Generowanie rozwiązań

4. Ocena i wybór najlepszego wariantu

5. Planowanie procesu projektowania

PROCES REALIZACJI

1. CHARAKTERYSTYKA PROCESU PROJEKTOWANIA

CZYNNIKI MAJĄCE WPŁYW NA PRZEBIEG PROCESU PROJEKTOWANIA:

1. Zadania i cele jakie ma do spełnienia system projektowany.

2. Stopień złożoności systemu projektowanego.

3. Umiejętności, czyli poziom wiedzy i doświadczenie systemu projektującego.

4. Metody i procedury stojące do dyspozycji systemu projektującego.

CECHY PROCESU PROJEKTOWANIA:

1. Proces projektowania jest realizowany etapowo

2. Proces projektowania ma nieciągłą strukturę

3. Proces projektowania zawiera zawsze elementy syntezy, analizy i oceny

4. W procesie projektowania występują cykle interacyjne

PODSTAWOWE ZASADY PROJEKTOWANIA

A. Zasady rzeczowe projektowania - zawierają treści, których istnienie zostało stwierdzone, a więc muszą być uwzględnione w procesie projektowania. Należą do nich:

1. Wykonalność fizyczna: stwierdzająca, że przedmiotem projektowania może być tylko taki obiekt, który można będzie wykonać.

2. Struktura procesu projektowania: w której wyróżniamy dwa kierunki wzajemnych powiązań poszczególnych działań operacyjnych:

- kierunek pionowy, charakteryzujący się przechodzeniem od pewnej koncepcji do konkretnego wyniku,

- kierunek poziomy, związany ze strukturą iteracyjną oraz podziałem na poszczególne czynności w procesie projektowania

3. Podział na problemy: Jeżeli wprowadzimy pojęcie systemu, które możemy uważać za pewien uporządkowany wewnętrznie zbiór elementów tworzących całość, ze względu na pewien cel, to projektowany obiekt (system) można podzielić na podsystemy. Realizacja poszczególnych podsystemów jest konieczna do wykonania obiektu (systemu).

4. Zwiększenie pewności wykonania projektu: W czasie procesu projektowania dążymy od stanu niepewności realizacji wstępnej idei do stanu zwiększanie się pewności sukcesu lub do przekonania o niemożliwości jego osiągnięcia. Jeżeli przy założonych warunkach i ograniczeniach projekt okazuje się niemożliwy do wykonania lub wysoce nieefektywny, to należy zmienić wstępny zamysł, założenia i ograniczenia oraz powtórzyć ponownie kolejne etapy procesu projektowania.

5. Dominująca rola systemu : Jeżeli podzielimy system na podsystemy, to prawidłowe rozwiązanie poszczególnych podsystemów nie gwarantuje tego samego stopnia jakości rozwiązania systemu. Oznacza to, że należy przywiązywać większą uwagę do poprawności i jakości projektu systemu niż do rozwiązań podsystemów.

6. Komunikatywność: Ponieważ projekt jest zbiorem informacji dotyczących budowy obiektu (systemu) i sposobów jego wykonania, więc musi być on wyrażony w pewnych ściśle ustalonych sposobach porozumiewania się. W związku z tym do wad projektu, zmniejszających jego komunikatywność można zaliczyć:

• niepełną informację, która utrudnia realizację projektu lub prowadzi do kosztownych w naprawie błędów,

• nadmiar informacji zwiększa koszt dokumentacji oraz może doprowadzić do dezinformacji

B. Zasady normatywne projektowania - zasady których należy przestrzegać lub dążyć do ich osiągnięcia w procesie projektowania, należą do nich:

1. Zasad zaspokojenia potrzeby: W procesie projektowania należy dążyć do takiego rozwiązania projektowanego systemu (obiektu), aby zaspokajał istniejące potrzeby w najwyższym stopniu w ramach aktualnego stopnia rozwoju cywilizacji. Należy pamiętać o zmieniającej się hierarchii potrzeb w czasie.

2. Zasada wartości użytkowej: Projektowany system (obiekt) powinien mieć wartość użytkową większą lub co najmniej równą kosztom wytworzenia. Jeśli wartość użytkowa wyrobu (obiektu) jest niż od jego kosztów wytworzenia, to w gospodarce rynkowej nie znajduje on akceptacji.

3. Zasada wykonalności finansowej: Suma nakładów związanych z projektowaniem, wytarzaniem i dystrybucją wyrobu powinna się mieścić w ramach możliwości finansowych zleceniodawcy.

4. Zasada minimalnego zaangażowania finansowego: Zaangażowanie finansowe na każdym etapie projektowania nie powinno przewyższać kosztów uzyskania rozwiązania alternatywnego. Zastosowanie tej zasady umożliwia wykonanie projektu optymalnego pod względem finansowym.

5. Zasada optymalności: Wybór koncepcji projektowej oraz wybór sposobu jej realizacji powinien być optymalny tzn. taki, aby, przyjęte kryteria zostały osiągnięte w możliwie najwyższym stopniu. Do najważniejszych kryteriów oceny należą: koszty realizacji obiektu oraz jego jakość.

6. Zasada jedności funkcji, formy i konstrukcji: Zasada ta wyraża konieczność harmonijnego łączenia tych czynników. Na tym etapie prac dochodzi do rozwiązań kompromisowych, które godzą funkcjonalność z wymogami konstrukcyjnymi.

7. Zasada równomiernego zużycia: Poszczególne części wchodzące w skład danego wyrobu powinny mieć ten sam okres żywotności.

8. Zasada bezpieczeństwa i niezawodności: Zasada ta wymaga, aby obiekt (system) funkcjonował w sposób niezawodny i bezpieczny dla ludzi. (niezawodne funkcjonowanie oznacza spełnienie funkcji dla których obiekt (system) został zaprojektowany).

9. Zasada elastyczności i uniwersalności: Zasada elastyczności mówi, że wyrób powinien mieć możliwość dostosowania go do zmienionych przyszłych wymagań. Zasada uniwersalności wymaga, aby wyrób nadawał się do różnych celów.

STRUKTURA PROCESU PROJEKTOWANIA

Strukturą procesu - nazywamy porządek działań tego procesu, wyróżnionych ze względu na określone kryterium.

1. makrostruktura - porządek działań procesu wyróżnionych ze względu na określone kryterium, którym są główne decyzje (porządek działań ze względu na główne decyzje)

• Kryterium podziału na fazy są tutaj główne decyzje,

• Rezultatem każdej fazy jest formalny dokument,

• Kolejne fazy mają ten sam zasięg,

• Ogólna budowa struktury jest liniowa, sekwencyjna, bez iteracji tzn. bez wielokrotnych powtórzeń,

• Istnieje możliwość pomijania niektórych faz,

• Makrostruktura obejmuje cały proces projektowania: od zlecenia do końcowej dokumentacji,

• Struktura ta jest podstawą pracy generalnego projektanta i służy mu do:

• planowania

• koordynacji

• kierowania

• kontroli przebiegu wszystkich prac projektowych

1. mikrostruktura - porządek działań procesu wyróżnionych ze względu na kryterium którym jest odmienność działań w każdym etapie

• Kryterium podziału na fazy jest tutaj odmienność działań w każdym etapie,

• Rezultaty kolejnych faz nie muszą być formalnie rejestrowane,

• reprezentuje ona sekwencję działań podczas rozwiązywania elementarnych (najprostszych) zadań w procesie projektowania,

• Dotyczy ona tylko pojedyńczych zadań, wykonywanych najczęściej przez jednego człowieka, w dość krótkim czasie,

• ogólna budowa struktury realizuje zasadę kolejności następujących działań: syntezy→analizy→oceny, tworzących wielokrotnie powtarzaną petlę ( tzw. pętlę iteracyjną),

• mikrostruktura ma budowę iteracyjną (tzn. wielokrotnie powtarzaną),

• Żaden etap w tej strukturze nie może być pominięty,

METODOLOGIA

Metodologia - nazwa dyscypliny naukowej, której obszarem badawczym (dziedziną) są metody, procedury i techniki postępowania oraz zasady posługiwania się nimi w różnych sytuacjach; nauka o metodach, lub dokładniej: teoria tworzenia metod, sposobów ich użytkowania i strategii ich użycia

Metoda - świadome zastosowanie pewnego sposobu działania zmierzającego do rozwiązania postawionego problemu; sposób postępowania

Metodyka  - zbiór metod właściwych danemu procesowi lub określonej klasy przeznaczenia

Metodologia projektowania - dyscyplina naukowa zajmująca się metodami, procedurami i technikami postępowania w procesie projektowania; jest nauką o racjonalnych sposobach projektowania, niezależnie od celu projektowania i środków. Zajmuje się ona wyróżnianiem
i definiowaniem charakterystycznych czynności w procesie projektowania, identyfikacją ich celów i warunków, ich analizą oraz opisywaniem procedur właściwych tym działaniom.

Metodologia projektowania (cele):

• cele poznawcze (naukowe) polegają na badaniu struktur różnych procesów projektowania; zawiera się również w dokonywaniu uogólnień, wysuwaniu i weryfikacji hipotez dotyczących praw rządzących procesem projektowania

• Cele praktyczne (utylitarne) polegają na ustaleniu optymalnych procedur realizacji działań elementarnych

Rodzaje metodologia projektowania

a) Podział wg stopnia uogólnienia:

1. Metodologia projektowania ogólna   -    zajmuje się metodami projektowania wspólnymi dla wszystkich rodzajów działań projektotwórczych

2. Szczegółowa - zajmuje się metodami projektowania związanymi z określoną klasą działań projektotwórczych

b) Podział ze względu na przedmiot badań:

1. Metodologia projektowania pragmatyczna - bada projektowanie jako działanie systemu projektującego zajmującą się "tym, co jest projektowane", czyli projektami oraz wytworami projektowania

2. Apragmatyczna - zajmuje się przedmiotem projektowania, a zwłaszcza projektem w trakcie jego powstawania zajmującą się typami czynności projektotwórczych oraz analizą, a także opisem zadań, do których zrealizowania dążą projektanci, wreszcie opisem rozmaitych procedur projektowania.

1. STRATEGIE W PROCESIE PROJEKTOWANIA

Strategia w procesie projektowania (strategia projektowania) - opis działań podejmowanych przez system projektujący w celu przekształcenia zadania projektowego w wytwór projektowania, czyli w projekt.

Strategie w procesie projektowania - Pytania:

1. Jakie strategie stosuje się w rzeczywistych procesach projektowania, realizowanych przez projektantów?

2. Jaką strategię przyjąć w danym procesie projektowania do rozwiązania postawionego zadania projektowego, tak aby wynik tego procesu był najlepszy, a sam proces najtańszy?

Strategie w procesie projektowania - Kryteria podziału:

1. Podział ze względu na podstawę metodologiczną:

1. Strategia przyrostowa.

2. Strategia rozwiązania idealnego

2. Podział ze względu na wzorzec poszukiwań:

1. Projektowanie przez analizę kolejnych rozwiązań.

2. Projektowanie przez wyznaczanie zbioru rozwiązań i ich ocenę.

Strategie projektowania ze względu na podstawę metodologiczną

1. strategia przyrostowa

2. Strategia rozwiązania idealnego

Strategie ze względu na wzorzec poszukiwań.

1. Projektowanie przez analizę kolejnych rozwiązań

b) Projektowanie przez wyznaczanie zbioru rozwiązań i ich ocenę.

Dobór strategii i metody projektowania:

1. Intuicyjny dobór strategii do zadania projektowego.

2. Bliższe poznanie strategii i możliwych do zastosowania metod projektowania.

3. Zebranie informacji o dotychczasowych zastosowaniach strategii i metody projektowania.

4. Ocena poprawności doboru strategii i metody projektowania.

Poziomy podejmowania decyzji w projektowaniu zakładów przemysłowych:

• poziom metasystemu

• poziom systemów

• poziom podsystemów

• poziom składników

• poziom elementów

1. METODY PROJEKTOWANIA

Metody projektowania - stanowią próbę ujawnienia „prywatnego” myślenia projektantów - dążą do uzewnętrznienia projektowania.

Projektant jako „czarna skrzynka - dokonuje skoku twórczego nie zastanawiając się poc co, dlaczego; nie wnika w głąb problemu

Projektant jako „przezroczysta skrzynka” - wnika w głąb problemu

Wybrane Metody Projektowania

1. Metody poszukiwania pomysłów

1. Burza mózgów

2. Metoda 635 - pisemna odmiana burzy mózgów

3. Synektyka

4. Metoda morfologiczna

1. Metody strukturalizacji zadania

1. Poszukiwanie nowych połączeń i nowych zależności

2. Transformacja systemu

3. Metoda ARIZ

Etapy postępowania w metodzie „transformacja systemu”…

Schemat blokowy metody ARIZ

1. MODELOWANIE W PROJEKTOWANIU

Model to abstrakcyjny wzór, czyli reprezentacja oryginału uzyskany przez pominięcie jego najistotniejszych własności nie będących przedmiotem naszego zainteresowania.

Model jest ilościową, jakościową lub ilościowo - jakościową reprezentacją oryginału pozwalającą odwzorować i poznać oraz zbadać istotne cechy zależności pomiędzy czynnikami, które wzięto pod uwagę

Model jest tym prostszy, im więcej w nim abstrakcji

Istotą modelowania jest przedstawienie w sposób uproszczony oryginału

Sens modelowania - model jest bardziej dogodny do badania niż oryginał, bez ponoszenia nadmiernych kosztów i ryzyka.

Sposób budowy modelu i stopień jego uproszczenia w stosunku do oryginału zależy od:

1. celu, dla którego model jest tworzony,

2. wzajemnych korelacji między cechami modelu i cechami oryginału.

Cechy charakterystyczne modelowania:

1. Hipotetyczność

2. Subiektywizm

3. Względna prostota

4. Różnorodność

PODZIAŁ MODELI ZE WZGLĘDU NA ICH PRZEZNACZENIE

1. Modele badawcze

2. Modele projektowe

3. Modele szkoleniowe

4. Modele reklamowe

PODZIAŁ MODELI Z UWAGI NA SPOSÓB ODWZOROWANIA RZECZYWISTOŚCI

1. Modele graficzne - model który opisuje charakter bądź zachowanie pewnego oryginału. Jest to opisanie tego odwzorowania za pośrednictwem słów, liczb, symboli, schematów, wykresów albo przedmiotów wyglądających lub zachowujących się podobnie do oryginału

• szkice, pozwalające na ujęcie koncepcji rozwiązania projektowego,

• rysunki techniczne (konstrukcyjne, wykonawcze, poglądowe),

• rysunki architektoniczne,

• schematy (przebieg procesu, instalacje),

• harmonogramy.

• Modele fizyczne

• kształtu i struktury - płaskie lub przestrzenne,

• doświadczalne wyrobów, stosuje się do badania wyrobów projektowych dla weryfikacji nowych rozwiązań konstrukcyjnych i materiałowych oraz rozwiązań, które wymagają tego ze względu na swój charakter czy funkcję np. model konstrukcji budowlanych lub mechanicznych, modele prototypów maszyn

• doświadczalne procesów - umożliwiają opanowanie badanych procesów w warunkach najbardziej zbliżonych do warunków przemysłowych np. są niezbędne przy projektowaniu nowych produktów i związanych z nimi procesów (technologicznych).

3. Modele matematyczne

• obliczeniowe,

• symulacyjne, modele, których badanie pozwala określić zachowanie się oryginału na podstawie zachowania się modelu poddanego określonym próbom

• optymalizacyjne

1. OPTYMALIZACJA W PROJEKTOWANIU

PROBLEM WYBORU W PROJEKTOWANIU

Wybór w procesie projektowania - proces racjonalnego przygotowania decyzji, którego podstawą jest gromadzenie i przetwarzanie informacji

Zadanie wyboru może być sformułowane przy pomocy trójki <A, Ω, Φ>:

A - zbiór wariantów projektowych,

Ω - zbiór wymagań nakładanych na rozwiązania projektowe,

Φ - system wartości przyjęty do oceny wariantów projektowych.

Akceptacja wyboru przez decydenta oznacza podjęcie przez niego decyzji

Decyzja - akt wyboru dokonywany przez jednostkę decyzyjną, przy istnieniu możliwości wyboru

Warunki dla podjęcia decyzji:

1. Musi istnieć możliwość wyboru.

2. Decydent musi rozważyć następstwa decyzji

Optymalizacja - poszukiwanie najkorzystniejszego rozwiązania (lub ich zbioru) z uwagi na przyjęte kryterium przy uwzględnieniu następujących ograniczeń: zbiór rozwiązań; kryterium podejmowanej decyzji, zbiór ograniczeń

Optymalizacja w projektowaniu - Poszukiwanie takich wartości parametrów bądź czynników projektowych, które zapewnią uzyskanie minimalnej lub maksymalnej wartości wybranej cechy rozwiązania projektowego, przy równoczesnym spełnieniu wszystkich warunków ograniczających nałożonych na rozwiązanie projektowe

Kryterium optymalizacji - parametr rozwiązania projektowego lub inny czynnik w przyjętym systemie wartości.

Funkcja celu - zależność przyjętego kryterium optymalizacji od parametrów optymalizowanych. W rozwiązywaniu optymalnym funkcja celu przyjmuje wartość minimalną lub maksymalną, zależnie od charakteru kryterium

Ograniczenia w analizie optymalizacyjnej ustalają możliwy zakres zmienności optymalizowanych parametrów

FORMALNY ZAPIS MATEMATYCZNY OPTYMALIZACJI

1. Przedmiot projektowany jest odwzorowany przez wektor x(x₁, x₂, ..., x_n).

2. Współrzędne wektora x są wartościami liczbowymi przyporządkowanymi odpowiednim parametrom rozwiązania projektowego.

3. Φ - oznacza zbiór technicznie dopuszczalnych wariantów rozwiązania projektowego.

4. Funkcja f(x) określa stopień jakości rozwiązania projektowego.

5. Poszukiwanie optymalnego rozwiązania projektowego w zbiorze Φ - poszukiwanie współrzędnych x₁, x₂, ..., x_n wektora x dla którego funkcja f(x) przyjmuje wartość najkorzystniejszą (minimalną lub maksymalną).

6. f(x) →min (max) f(x) dla x∈ Φ

7. Optymalizacja: wyznaczenie wartości zmiennych decyzyjnych x₁, x₂, ..., x_n, dla którego funkcja celu f(x) osiąga wartość min. lub maks. przy spełnieniu ograniczeń

φ_j= (x₁, x₂, ..., x_n) = 0

φ_j= (x₁, x₂, ..., x_n) ≥ 0

PRZEBIEG ANALIZY OPTYMALIZACYJNEJ:

1. Sformułowanie zadania optymalizacji.

2. Budowa modelu matematycznego.

3. Wybór metody matematycznej rozwiązania modelu.

4. Rozwiązanie modelu

5. Weryfikacja uzyskanego rozwiązania

BUDOWA MODELU MATEMATYCZNEGO DLA POTRZEB OPTYMALIZACJI:

1. Ustalenie zmiennych decyzyjnych modelu.

2. Dobór kryterium optymalizacji.

3. Określenie ograniczeń nakładanych na rozwiązanie optymalne.

4. Budowa funkcji celu.

METODY MATEMATYCZNE DLA ROZWIĄZYWANIA MODELI OPTYMALIZACJI:

1. Metoda systematycznego przeszukiwania.

2. Metody analizy matematycznej.

3. Programowanie liniowe.

4. Programowanie dyskretne.

5. Programowanie dynamiczne.

6. Metody sieciowe.

7. Metoda Monte Carlo.

8. Metoda gradientu

1. OCENA ROZWIĄZAŃ PROJEKTOWYCH

KRYTERIA OCENY PROJEKTÓW

Kryteria oceny projektów

1. Ilościowe - mierzalne, o charakterze

1. technicznym,

2. ekonomicznym.

2. Jakościowe - niemierzalne, o charakterze

1. ekologicznym,

2. ochrony pracy i warunków pracy,

3. społecznym i politycznym,

4. realności realizacyjnej.

OCENA TECHNICZNA PROJEKTU

Kryteria techniczne obejmujące czynniki, które wpływają na niezawodność i bezpieczną pracę projektowanej konstrukcji (systemu)

1. Podstawowe:

1. Funkcjonalność.

2. Nowoczesność rozwiązania.

3. Jakość produktu lub usługi.

4. Produktywność systemu.

5. Ergonomiczność.

6. Ochrona użytkownika.

7. Ochrona środowiska.

2. Dodatkowe:

1. Prostota rozwiązania.

2. Ograniczony ciężar i gabaryty.

3. Standaryzacja i normalizacja.

4. Odpowiednie tolerancje.

5. Odpowiednie wykorzystanie zasobów ludzkich.

Kryteria ekonomiczne, które związane są z poniesionymi nakładami finansowymi i wartością otrzymanych efektów

Ekonomiczna ocena projektu powinna dostarczyć odpowiedzi na dwa pytania:

1. Czy realizacja projektu i wydatkowanie określonej kwoty nakładów inwestycyjnych jest ekonomicznie uzasadnione?

2. Który spośród wariantów projektowych cechuje się największą efektywnością ekonomiczną ?

W ocenie ekonomicznej projektu powinny być uwzględnione:

1. Nakłady -nakłady inwestycyjne i koszty operacyjne.

2. Efekty -przychody z produkcji dóbr i usług

METODY EKONOMICZNE OCENY PROJEKTÓW

1. statyczne - nie uwzględniające czynnika czasu

2. dynamiczne - uwzględniające czynnik czasu

Ad a) Metody statyczne

1. Rachunek porównawczy kosztów

k_I ≥ k_II

k_I  - jednostkowy koszt wytwarzania przed realizacją projektu,

k_II - jednostkowy koszt wytwarzania po realizacji projektu.

k_II= (K_OI + K_iI) / X_I

K_OI - roczny koszt operacyjny,

K_iI - roczny koszt inwestycyjny,

K_iI = A + Z

A - roczna amortyzacja obiektów i urządzeń,

Z - roczny zysk kalkulacyjny,

Z_I - ilość wyrobów produkowana rocznie

2. Rachunek porównawczy zysku

G_O = E - K

G_O - roczny zysk,

E - roczny przychód,

K - roczny koszt.

3. Rentowność




R_e - rentowność, %

G_O - roczny zysk,

D_k - przeciętne zaangażowanie kapitału.




R_z - stopa zwrotu kapitału własnego, %

G_O - zysk netto,

Q - kapitał własny.

4. Okres zwrotu nakładów




M - nakład inwestycyjny,

R - wartość końcowa inwestycji,

G_O - roczny zysk netto,

A - roczny odpis amortyzacyjny.

Ad b) Metody dynamiczne:

1. Metoda wartości kapitałowej




NPV - wartość kapitałowa inwestycji,

T - okres obliczeniowy w rachunku,

NCF_t - strumień finansowy w roku t,

R - stopa procentowa.

2. Metoda wewnętrznej stopy procentowej




3. Metoda annuitetu




1. OCENA EKONOMICZNEJ EFEKTYWNOŚCI PROGRAMU INWESTYCYJNEGO PRZEDSIĘBIORSTWA

1. Rachunek aktualizacji

Podstawowe założenia dla rachunku aktualizacji są następujące:

1. dyskretnym przedziałem czasu jest jeden rok.

2. stopa procentowa wynosi r procent w skali roku.

3. kwoty podlegające oprocentowaniu (wpływy lub wydatki) kumulowane są na końcu każdego roku.

4. odsetki są dopisywane do wartości wyjściowej na końcach dyskretnych przedziałów czasu.

Rachunek oprocentowania i rachunek dyskonta

Rachunek oprocentowania jest jedną z podstawowych metod służących analizie ekonomicznej efektywności projektu. Umożliwia ona porównanie różnych rozwiązań możliwych do realizacji w ramach jednego projektu.

Dyskontowanie jest odwrotnością oprocentowania i wyznacza aktualną wartość kapitału, która wystąpi w przyszłości.

1

Stan A (niezadawalający)

Działanie

Stan B (cel działania)

Istnienie potrzeby jako przyczyna działania

Zaspokojenie potrzeby jako cel działania

Podmiot (system) projektujący

Zadanie projektowe

Wytwór projektowania - projekt

Proces projektowania

Narzędzia projektowe

Realizacja projektu

Przedmiot (system) projektowy

Rozpoznawanie potrzeb

Projektowanie

Wytwarzanie

Dystrybucja

Użytkowanie

Eksploatacja

Likwidacja

---