САПР мебели из модульных конструкций

СОДЕРЖАНИЕ Введение 1 Анализ предметной области 1.1 Типы мебели 1.2 Изделия из древесины 1.3 Раскрой материалов в производстве мебели 1.4 Анализ разработок САПР в данной предметной области 2 Постановка задачи автоматизированного проектирования 3 Общее описание разрабатываемой САПР . 3.1 Описание структурной схемы 25 3.2

Описание схемы работы 4 Описание компонентов САПР . 4.1 Математическое обеспечение 4.2 Информационное обеспечение . 4.3 Лингвистическое обеспечение 4.4 Техническое обеспечение . 4.5 Программное обеспечение 4.6 Организационное и методическое обеспечение САПР 5 Вопросы охраны труда . 5.1 Общие санитарно-гигиенические требования к устройству вычислительного

центра 5.2 Неблагоприятные факторы 5.3 Категория помещения по пожароопасности 5.4 Электробезопасность . 5.5 Освещение помещения 5.6 Кондиционирование помещения 6 Технико-экономическое обоснование разработки САПР . 6.1 Расчет единовременных затрат . 6.2 Расчет стоимости одного машино-часа работы комплекса технических средств

САПР 6.3 Расчет предпроизводственных затрат 6.4 Расчет годовых текущих издержек на разработку проекта 6.5 Расчет стоимости реализованных проектов 6.6 Сводная таблица технико-экономических показателей разработки САПР 71 Заключение 73 Список использованных источников . 73 Приложение А Схема работы САПР . 75 Приложение

Б Структурная схема САПР 76 Приложение В Даталогическая модель базы данных 77 Приложение Г Схема алгоритма раскроя 78 ВВЕДЕНИЕ Мебель - совокупность передвижных или встроенных изделий для обстановки жилых и общественных помещений и различных зон пребывания человека. Значение мебели в жизни человека сложно переоценить. Она окружает нас везде в повседневной жизни и во время производственной деятельности, помогает расслабиться

и восстановить жизненные силы, делает быт гораздо более удобным и продуманным. С другой стороны, мебель имеет ещё и эстетическое значение, дополняя изяществом и неповторимостью форм общий домашний уют. Древнейшие из известных образцов мебели были найдены в Египте в царских погребениях III века до нашей эры. Там же были найдены и первые в истории человечества табуреты.

За прошедшие века мебель претерпела существенные изменения, как во внешнем виде, так и в способах изготовления. Материал, применяемый для её изготовления, был очень разнообразным от камня до слоновой кости. Мебель поражала разнообразием форм и назначения. В двадцатом веке бурно развивается химия, и появляются новые синтетические материалы и пластмассы, которые произвели взрыв в мебельной индустрии и производство мебели из штучного стало поточным. В настоящее время в

России около 5 тысяч предприятий, которые занимаются производством мебельной продукции в объеме 3,1-3,2 млрд. долларов США данные на 2005год В связи с постоянным ростом спроса, мебельные производства расширяют объёмы и ассортимент выпускаемой продукции и внедряют новые технологии, помогающие существенно экономить сырьё и снижать её стоимость. Также применяются новые материалы, которые делают современную мебель более удобной, функциональной и долговечной. Проектирование мебели - подчас нелёгкий и сравнительно продолжительный

процесс, в котором участвуют несколько специалистов от дизайнеров, до технологов. Ведь от точного и грамотного проектирования зависит качество и срок службы мебели, а значит и её конкурентоспособность на активно расширяющемся рынке. С ростом материального благосостояния граждан нашей страны всё большим слоям населения становится доступен широчайший ассортимент мебели и возможность приобрести мебель, произведённую на заказ. В связи с этим особенно актуальным становится вопрос быстрого проектирования и изготовления

качественной мебели, отвечающей вкусам самых широких слоёв населения. Этому способствует применение на производствах систем автоматизированного проектирования САПР . Помимо этого, автоматизированное проектирование существенно снижает расход сырья и экономит время. Целью данной дипломной работы является разработка САПР мебели из модульных конструкций. 1 АНАЛИЗ ПРЕДМЕТНОЙ

ОБЛАСТИ 1.1 Типы мебели В связи с бурным ростом цифровой индустрии в прошлом столетии изменился стиль жизни человека. В его обиход вошли новые специализированные типы мебели компьютерные столы, стойки для аудио и видео аппаратуры. Для экономии жилищной площади была разработана и производится трансформируемая мебель и корпусная мебель с использованием модульных конструкций. Использование модульных конструкций в производстве обеспечивает высокую скорость проектирования, простоту

сборки и взаимозаменяемость компонентов мебели. На сегодняшний день спрос по типам мебели выглядит следующим образом рис. 1.1 Рисунок 1.1 - Спрос мебели по типам Из приведенной диаграммы видно, что наиболее часто 74 приобретается мебель, изготавливаемая из модульных конструкций. Это объясняется высокой функциональностью и простотой модернизации данного типа мебели. 1.2 Изделия из древесины 2.1 Структура изделий из древесины

Изделия из древесины - это предметы, обладающие вполне определёнными потребительскими свойствами. Однако с точки зрения современного производства понятие изделия значительно шире. Изделием считается любой предмет или набор предметов, подлежащий изготовлению и включённый в производственную программу предприятия. Изделием данного предприятия могут быть, например, детали, входящие в состав изделия, выпускаемого другим предприятием, мебельные щиты, изготавливаемые для фабрики корпусной мебели,

а также отдельные предметы и целые наборы предметов, набор бытовой мебели для спальни, столовой и т.д. ГОСТ 2.101-68 Единая система конструкторской документации ЕСКД устанавливает следующие виды изделий - детали сборочные единицы комплексы комплекты. Под деталью понимается изделие, изготавливаемое из однородного материала без применения сборочных операций. Деталью может быть изделие из цельной древесины или древесины, предварительно склеенной для придания

ей большей формоустойчивости или облицованной шпоном, но без применения шиповых вязок, свинчивания и других приёмов сборки. Например, изделием может быть ножка обеденного стола, изготовленная из цельного бруса или из бруса, склеенного из нескольких заготовок, щит, изготовленный из столярной или стружечной плиты, сиденье стула, выклеенное из шпона и т.д если они включены в программу изготавливающего их предприятия. Сборочными единицами можно считать изделия, составные части которых подлежат соединению между собой

на предприятии-изготовителе шиповыми вязками, свинчиванием шурупами или болтами, соединению нагелями, стяжками и т.п. Сборочные единицы могут представлять собой изделия различной степени сложности. Под комплексом понимается два и более специализированных изделия, не соединенных на предприятии-изготовителе сборочными операциями, но предназначенных для выполнения взаимосвязанных эксплуатационных функций. В мебельной промышленности комплексы представлены наборами предметов мебели, изготовленных в едином

архитектурно-художественном стиле и предназначенными для оборудования определённых функциональных зон или общественных зданий, например, набор мебели для кабинета, состоящий из рабочего стола, кресла, книжного шкафа и др набор мебели для спальни, аудитории и т.д. В отличии от комплекса комплектом называют два и более изделия, не соединённых на предприятии-изготовителе сборочными операциями, но имеющие общее эксплуатационное назначение вспомогательного характера, например,

комплект возвратной тары для упаковки набора мебели, комплект оборудования кухни, включая набор мебели и принадлежностей для кухни и т.д. Комплекты могут составляться из изделий, изготовленных на разных предприятиях. 1.2.2 Требования к изделиям из древесины Изделия из древесины, как и любые другие, должны проектироваться и изготавливаться так, чтобы в достаточной степени отвечать потребностям народного хозяйства в целом и требованиям людей, которые пользуются этими

изделиями. Для этого изделия должны обладать высокими эксплуатационными и технико-экономическими показателями. Требования, применяемые к мебели 1 соответствие функциональному назначению 2 эстетичность 3 прочность 4 долговечность 5 технологичность 6 малая материалоёмкость 7 по возможности, низкая себестоимость. Первые четыре требования относятся к эксплуатационным, последние три - к технико-экономическим. Требования полного соответствия мебели её назначению - это удобство пользования, согласованность размеров

с анатомической особенностью строения и размерами антропометрией человеческого тела, размерами предметов, хранящихся в ней, согласованность с высотой и планировкой помещений и т.д. Во взаимосвязи с функциональным назначением изделия находятся эстетические требования. Мебель относится к изделиям, окружающим человека в его повседневной жизни, вследствие чего она должна быть эстетически совершенна. Мебель должна гармонично согласовываться с изделиями, с которыми будет

совместно находиться в эксплуатации. Каждый предмет мебели должен входить в современный интерьер, не нарушая его гармоничности. Также мебель должна соответствовать существующим санитарным и гигиеническим требованиям. Долговечность изделий из древесины во многом зависит от условий их эксплуатации. В комнатных условиях мебель не подвергается интенсивному износу и может находиться в эксплуатации длительное время. И хотя в расчётах срок амортизации для некоторых видов мебели обычно принимается равным 20 годам,

нередки случаи эксплуатации таких изделий в течение нескольких десятилетий. В этих условиях древесина, как конструкционный материал, значительно превосходит большинство видов современных пластмасс, используемых при изготовлении мебели. На долговечность изделий из древесины может влиять кратковременное воздействие влажности. Связанные с изменениями влажности явления набухания и усушки древесных материалов могут приводить к

нежелательной деформации короблению и растрескиванию деталей. В этом случае большое значение для долговечности изделия имеет форма и размероустойчивость его конструкций и наличие на изделии защитно-декоративных покрытий. К тому же для некоторых видов мебели например, кухонный гарнитур важно учитывать такие деструктивные факторы, как воздействие высоких температур и процессов механического повреждения ножом и т.п

К покрытию таких изделий выдвигаются дополнительные требования прочности. С учётом качества и комфортабельности мебели стоимость себестоимость её должна быть по возможности не высокой. Удовлетворение этого требования зависит от характера организации производства, степени его эффективности, технологичности конструкции изделия, его материалоёмкости и многих других факторов. Материалоёмкость - один из важнейших показателей, так как стоимость мебели на 50-80 определяется стоимостью

используемых материалов, а полезный выход иногда составляет до 25 . Поэтому, крайне важной является задача оптимального использования материалов, в частности, задача оптимального раскроя пиломатериалов. Изделие должно быть технологичным для существующих условий производства. Это значит, что проектируемое изделие при изготовлении потребует минимальных материальных и трудовых затрат, может быть легко освоено действующим производством без коренной ломки технологий и необходимости

приобретения дополнительного дорогостоящего оборудования и оснастки. При изготовлении изделия не потребуются дефицитные материалы и опасные приёмы работ. При проектировании необходимо предусмотреть и обеспечить взаимозаменяемость деталей и сборочных единиц в пределах минимальной точности их изготовления. Количество соединений, требующих высокой степени точности обработки, должно быть минимальным. Необходимо широко использовать унифицированные и стандартные элементы,

избегать оригинальных крепёжных деталей, очень сложных профилей и трудноосуществимых сопряжений. При проектировании новых видов мебели целесообразно использовать детали и узлы, которые уже освоены производством. При конструировании необходимо постоянно учитывать функциональные и эстетические требования. 1.3 Раскрой материалов в производстве мебели 1.3.1 Припуски Для получения деталей заданной формы и качества осуществляется комплекс технологических операций,

каждая из которых в установленной последовательности формирует деталь. При этом форма и размеры заготовки последовательно приближаются к форме и размерам готовой детали. На последнем переходе технологического процесса получается действительный размер и требуемое качество детали. Технологические операции механической обработки заготовок характеризуются изменениями размеров благодаря силовому воздействию на заготовку путём удаления слоя или упрессовки материала.

Величина этого слоя даёт возможность установить необходимые потери материала и затраты энергии на осуществление технологической операции. Промежуточные размеры заготовки на всех перехода технологического процесса изготовления детали связаны между собой, образуя технологические цепи. Для определения межпереходных размеров необходимо знать величину изменения размера при переходе от одной операции к другой. Разница в размерах заготовки между смежными переходами, определяемая снятием

слоя, называется операционным припуском. При этом разность размеров определяется по нормали к поверхности обработки. Если не предусмотреть операционный припуск, то невозможно практически выполнить эту технологическую операцию. Слой материала, удаляемый с заготовки в результате всех переходов технологического процесса, называется общим, суммарным припуском. Общий припуск определяется как разность заготовки и детали, измеренных по нормали от одной базы. Припуски могут быть односторонними, удаляемыми с одной стороны

заготовки, и двусторонними, удаляемые обработкой с двух сторон. Двусторонние припуски могут быть симметричными одинаковыми и разными по величине, ассиметричными. Припуски могут быть определены расчётами - расчётные и действительные, определённые в реальных условиях производства. Необходимость припусков вызвана следующими причинами современной технологии - компенсацией погрешности установки заготовки на станке - компенсацией погрешностей формы установки, если эти погрешности

выходят за пределы допуска детали или проявляются из-за изменения влажности - необходимостью удаления дефектного слоя или шероховатости заготовки, образующейся на её поверхности на предыдущей операции. Каждая из перечисленных причин является независимой, а обусловленные ими величины припусков могут взаимно компенсироваться. Например, погрешность установки может быть уменьшена, если на смежных переходах обработки используют одни и те же базовые поверхности заготовок.

При сушке заготовок их размеры уменьшаются в зависимости от изменения влажности, размера и коэффициента усушки. При сушке неизбежно некоторое коробление заготовок, которое необходимо удалить при обработке заготовки для получения правильной геометрической формы детали. При сушке заготовок возможно образование трещин, которые недопустимы в деталях их удаляют опиливанием торцов. Для этого необходим соответствующий припуск по длине.

При изготовлении сборочных единиц из нескольких деталей иногда происходит смещение этих деталей относительно друг друга. Для устранения этого смещения и получения сборочной единицы заданных размеров и формы её приходится обрабатывать снятием слоя, перекрывающего выступающие места деталей. Размеры деталей до сборки должны иметь припуск на обработку их в сборочной единице. Таким образом, видно, что величина припуска является функцией многих факторов.

Припуск зависит от размера детали, свойств древесины, включая влажность, точности оборудования, характера и условий обработки и т.д. Поскольку размеры заготовок изменяются на каждой в пределах поля рассеивания, то величина припуска будет также меняться в определённых пределах. В производстве мебели на припуски расходуется до 12 объёма использованных пиломатериалов. Стоимость древесных пиломатериалов составляет в среднем около 50 себестоимости изделия.

При этом расход древесины на припуски составляет 5-6 себестоимости изделия. Поэтому необходимо изыскивать возможности для снижения. припусков. Это является важно технологической задачей, решение которой имеет большое значение в повышении эффективности производства. Поскольку припуск на обработку детали является функцией многих переменных, величина его имеет оптимальные значения для конкретных условий производства.

Очевидно, оптимальные значения припуска изменяются в предельных значениях. При механической обработке брусковых заготовок общий припуск можно в общем виде представить как сумму припусков необходимых для осуществления сушки , первичной обработки ,повторной обработки и окончательной обработки . Припуск на сушку определяется по формуле 1.1 где - коэффициент усушки - начальная влажность - конечная влажность - размер заготовки. При этом начальную влажность древесины для определения усушки

заготовок свыше 35 для лиственных пород принимают равной 35 , для хвойных - 30 , при более низкой влажности принимают фактическое значение. Величины припусков на усушку пиломатериалов хвойных пород приведены в ГОСТ 6782-80, для лиственных - в ГОСТ 6782.2-72. Припуски на первичную и повторную обработку слагаются из операционных припусков, величина которых определяется методом обработки и особенностями свойств заготовок

размерами, формой, шероховатостью . Погрешности формы и размеров заготовок при обработке подчиняются закону нормального распределения случайных величин. При арифметическом суммировании операционных припусков общий припуск обычно получается завышенным, так как отдельные составляющие его при определённых условиях могут компенсировать друг друга полностью или частично. Погрешность формы заготовок оценивается стрелой прогиба f, которая зависит от породы древесины

и направления по отношению размеров заготовки. Различают прогиб по кромке и по пласти заготовки. Величина прогиба в основном зависит от длины заготовки для хвойных пород мм, мм, 1.2 для лиственных пород мм, мм, 1.3 где - стрела прогиба заготовки по пласти - стрела прогиба по кромке - длина заготовки С вероятностью 0,95 доверительные интервалы прогибов, вычисленных по этим формулам, лежат в пределах . Для стабильного протекания процесса обработки заготовки на каждой операции необходимо

обеспечить снятие определённого минимального слоя по всей обрабатываемой поверхности. Величина этого слоя зависит от метода обработки и обусловленных им деформаций заготовки. Допуск заготовки и допуски прогиба и шероховатости в формировании припуска являются случайными величинами. С учётом правила суммирования систематических и случайных погрешностей, можно определить операционный припуск по формуле , 1.4 где - операционный припуск - стрела прогиба заготовки - наибольшая высота неровностей

- коэффициенты, учитывающие законы распределения случайных величин для закона нормального распределения - допуск заготовки - допуск шероховатости - допуск прогиба - погрешность установки. Поскольку погрешность установки практически компенсируется погрешностью формы, её при расчёте припуска можно не учитывать. Критерием оптимальности припуска является коэффициент использования материала, определяемый по формуле , 1.5 где - масса заготовок до обработки - масса заготовок после обработки.

Припуски на механическую обработку заготовок и сборочных единиц регламентируется ГОСТ 7307-75. Припуски на продольный раскрой вычисляют в миллиметрах по формуле , 1.6 где - кратность заготовки по ширине - ширина пропила, мм. Припуски на поперечный раскрой вычисляют в миллиметрах по формуле , 1.7 где - кратность заготовки по длине - ширина пропила, мм.

1.3.2 Раскрой пиломатериалов В современном производстве мебели широко используются плитные, листовые и рулонные полуфабрикаты, изготавливаемые из древесных материалов в соответствии с требованиями стандартов на них. Получаемые предприятиями по производству мебели стандартные форматы этих материалов раскраивают на заготовки нужных размеров. Процесс раскроя плитных, листовых и рулонных материалов проще, чем досок, поскольку при их раскрое нет ограничений по качеству, цвету, дефектам и др.

Они стабильны по качеству и формату. В производстве изделий из древесины широко используются древесностружечные и древесноволокнистые плиты. Организация их рационального раскроя является важнейшей задачей современного производства. Основными ограничениями при раскрое плитных и листовых материалов являются количество и размеры заготовок. Количество типоразмеров заготовок должно соответствовать их комплектности на выпуск изделий, предусмотренных программой предприятия. Раскрой плитных и листовых материалов организуют в

зависимости от назначения получаемых заготовок их принято делить на - индивидуальный - комбинированный - смешанный. При индивидуальном раскрое каждый формат полуфабриката раскраивается на один типоразмер заготовок. При комбинированном виде раскроя из одного формата можно выкраивать по нескольку различных типоразмеров заготовок. При смешанном раскрое возможно использование вариантов индивидуального и комбинированного раскроя для различных случаев. Эффективность раскроя по рациональности использования материалов оценивается

коэффициентом выхода заготовок. Коэффициент выхода заготовок определяется из соотношения суммарных площадей полученных заготовок к суммарной площади раскроенных плитных или листовых материалов и определяется по формуле , 1.8 где - площадь i заготовки - число полученных i-х заготовок - количество типоразмеров заготовок, полученных при раскрое - площадь t-го формата - количество раскроенных листов t-го формата - количество форматов, раскраиваемых на заготовки.

Эффективность раскроя зависит от применяемого оборудования и организации процесса раскроя плитных и листовых материалов По технологическим особенностям применяемое при раскрое оборудование можно разделить на три группы. К первой группе относятся станки, имеющие несколько суппортов продольного пиления и один поперечного. Раскраиваемый материал укладывают на стол-каретку. При движении стола в прямом направлении суппорты продольного пиления раскраивают материал на продольные

полосы. На каретке имеются переставные упоры, воздействие которых на конечный выключатель вызывает автоматическую остановку каретки и привод в движение суппорта поперечного пиления. Ко второй группе относятся станки, имеющие также несколько суппортов продольного пиления и один поперечного, но стол каретки состоит из двух частей. При продольном пилении обе части стола составляют одно целое, а при обратном движении каждая часть движется отдельно до стопорной позиции, определяющей положение

поперечного реза. Таким образом достигается совмещение поперечных резов отдельных полос. К третьей группе относятся станки, имеющие один суппорт продольного пиления и несколько суппортов - поперечного. После каждого хода суппорта продольного пиления полоса на подвижной каретке подаётся для поперечного раскроя. При этом срабатывают те суппорты, которые настроены на раскрой данной полосы. Суппорт продольного пиления может выполнять несквозной рез подрезание .

Кроме того, имеются однопильные форматно-раскроечные станки автоматы с ЧПУ. Третья группа оборудования позволяет выполнить раскрой по сложным схемам с высокой разнотипностью полос, поэтому она является наиболее перспективной и чаще всего используется на мебельных предприятиях. Современное оборудование обеспечивает высокую точность заготовок при раскрое плитных материалов - отклонения от перпендикулярности сторон менее 0,5 на 1000 мм - отклонения от прямолинейности менее 0,3 на 1000

мм - шероховатость не более 200 мкм. 1.3.3 Раскройные карты Для организации рационального раскроя плитных и листовых материалов разрабатываются карты раскроя. Карты раскроя представляют собой графическое представление расположения заготовок на стандартном формате раскраиваемого материала. Для составления карт раскроя необходимо знать размеры заготовок, форматы подлежащего раскрою материала, ширину пропилов и возможности оборудования.

Поступающие на предприятие древесностружечные плиты обычно имеют повреждённые кромки, поэтому при составлении карт раскроя необходимо предусмотреть предварительную опиловку плит для получения базовой поверхности по кромке. Если выкраивают заготовки с припуском, предусматривающим их дальнейшее опиливание по периметру на дальнейших операциях, то такое опиливание можно исключить. При разработке карт раскроя необходимо учесть конкретно все особенности поступающих материалов.

В масштабе на формате раскраиваемого материала располагают все выкраиваемые из него заготовки. Составление карт раскроя для крупного предприятия является важной, сложной и трудоёмкой задачей. Оптимальный план раскроя - это совокупность различных схем раскроя и интенсивность их применения с обеспечением комплектности и минимума потерь на определённый период работы предприятия. 1.4 Анализ разработок САПР в данной предметной области

При создании мебели с учётом пожеланий заказчика очень важным является вопрос визуализации проекта будущего изделия. Классическим решением данной проблемы является составление эскизов на бумаге. Данная схема не даёт полного представления о создаваемом предмете мебели ввиду своей неточности. Также затрачивается большой промежуток времени на создание эскиза. Современные компьютеры позволяют создавать подсистемы трёхмерной визуализации.

Учитывая специфику данной предметной области, использование стандартных трёхмерных редакторов не является выходом, ввиду их сложности и требовательности к ресурсам компьютера. В связи с этим необходима разработка такой трёхмерной подсистемы визуализации, которая бы с одной стороны наиболее полно и точно специфике задачи проектировки мебели, а с другой стороны была бы проста и понятна в работе дизайнеру. При использовании такой подсистемы во время работы с дизайнером, заказчик на месте

может давать указания и иметь представление о будущем внешнем виде мебели и её функциональных возможностях. Не менее важным является быстрое создание пакета проектной документации по разработанной дизайнером модели. Для экономии времени все чертежи и сборочная инструкция должна автоматически генерироваться системой автоматизированного проектирования. Также в процессе производства необходимо минимизировать потери на отходы при раскрое пиловочного материала и фурнитуры.

В связи с чем встаёт вопрос об оптимальном решении задачи раскроя. Современная мебельная промышленность предлагает огромный выбор материалов, комплектующих и фурнитуры, произведённых как в России, так и за рубежом. Чтобы заказчик имел возможность выбора материала, из которого будет изготовлена мебель, необходимо вести интерактивную базу данных материалов и их цветовых вариаций, а также фурнитуры. Описанные выше задачи наиболее актуальны для современной мебельной промышленности.

Учитывая большое количество предприятий данной области, возрастает необходимость разработки систем автоматизированного проектирования, максимально эффективно использующих достижения современной компьютерной техники. Существует достаточное количество разработок в данной области, но наибольший интерес из всех представляют две САПР Woody и Базис Мебельщик . Начнем рассмотрение с системы автоматизированного проектирования мебели Woody украинской компании InteAr . Программа предназначена для дизайна новой мебели и обладает

следующими возможностями и свойствами - удобство в использовании - возможность трёхмерной визуализации полученных проектов - наличие хорошо организованной интерактивной базы данных материалов и фурнитуры. Стоимость данной программы 1700. К недостаткам можно отнести отсутствие подготовки комплекта чертежей и сопроводительной документации. Во всём остальном система представляется очень удобной и функционально богатой. Вторая система автоматизированного проектирования мебели носит название

Базис Мебельщик . Её разработкой и сопровождением занимается российская компания БазисСофт . К основным преимуществам этой программы можно отнести - автоматическое создание сборочных чертежей - относительно простой интерфейс - хорошие функциональные возможности. Стоимость данной системы 1500. К недостаткам можно отнести достаточно неудобный процесс проектирования, отсутствие визуализации полученного изделия, бедную базу данных.

Программа скорее предназначена для подготовки чертежей, но не для работы дизайнера. Все из вышеперечисленных программных продуктов обладают одним общим недостатком - отсутствием модулей, занимающихся решением задачи оптимального раскроя материалов. Анализ существующих систем автоматизированного проектирования мебели показал, что систем, полностью отвечающих всем требованиям поставленных задач, не существует.

Также было обнаружено очень мало публикаций, касающихся данной темы. На основе проведённого анализа стало очевидно, что рассмотренные системы не могу решить весь спектр вопросов, стоящих перед системами проектирования мебели. 2 ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ АТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ Учитывая актуальность разработки систем автоматизированного проектирования для мебельного производства,

ставится задача, состоящая из следующих этапов 1 на основе анализа рассматриваемой предметной области разработать схему работы системы и структурную схему САПР мебели из модульных конструкций 2 разработать подсистему визуализации полученных проектных решений с возможностью наглядного отображения изделия для заказчика 3 разработать подсистему решения задачи оптимального раскроя пиловочного сырья с целью экономии материала на производственных отходах 4 разработать

подсистему контроля, хранения и управления информационными потоками в виде интерактивной базы данных 5 разработать систему вывода текстовой и графической документации по проектируемому изделию. 3 ОБЩЕЕ ОПИСАНИЕ РАЗРАБАТЫВАЕМОЙ САПР Современная организация процесса автоматизированного проектирования должна базироваться на сложившихся теоретических представлениях о структурной схеме и схеме работы системы в соответствии с ГОСТ 19.701-90 ISO 5807-85 . Общий процесс проектирования должен начинаться удобно

организованным для пользователя диалогом системы с проектировщиком. Проектировщик должен указать тип и предполагаемые линейные размеры будущего изделия, создаваемого в рамках нового проекта. Начальным этапом проектной процедуры является поиск готового проектного решения или близкого к требуемому с введёнными параметрами в базе данных, содержащей сведения о ранее разработанных проектах. Если подобный проект уже создан, то информация о нём извлекается из базы данных.

В случае если найденное изделие устраивает заказчика, то информация о нём подаётся на распечатку. В противном случае, найденное изделие дорабатывается дизайнером. Если подобных проектов ранее не создавалось, то начинается процесс проектирования, состоящий из создания дизайнером внешнего вида нового изделия и расчёта его устойчивости, необходимого материала и оценки приблизительной стоимости. Далее пользователю сообщаются рассчитанные параметры.

Он может отказаться от данного проекта. В этом случае процесс проектирования повторяется. Если параметры и внешний вид изделия устраивают заказчика, то новый проект сохраняется в базе данных, а пользователь получает комплект документации к проекту. Таким образом, становится ясным, что проектируемая САПР должна содержать решения в области математического, информационного, технического и программного

обеспечения, грамотное взаимодействие которых реализует эффективное функционирование системы в целом. 3.1 Описание структурной схемы Структуру разрабатываемой системы автоматизированного проектирования можно представить в виде взаимодействующих между собой подсистем, каждая из которых выполняет свою функцию. Структурная схема САПР представлена в приложении Б. Составными частями разрабатываемой САПР являются подсистемы, каждая из которых решает функционально

законченную задачу при помощи комплекса специализированных средств. Проектируемая САПР состоит из следующих подсистем 1 подсистема ввода исходной информации, визуализации и вывода технической документации 2 расчётная подсистема 3 информационно-поисковая подсистема. Подсистема ввода исходной информации, визуализации и вывода технической документации решает следующие задачи - ввод начальных параметров проектируемого изделия визуализация полученного изделия, -вывод на

принтер и плоттер документации по разработанному проекту. Для ввода данных в начале и в процессе проектирования система использует различные диалоговые средства типа окно и меню . Текстовая и графическая документация формируется по результатам работы расчётной подсистемы с использованием типовых шаблонов. Возможна последующая корректировка этих документов. Расчётная подсистема включает модуль расчёта оптимального раскроя пиломатериалов.

Модуль расчёта оптимального раскроя сырья для поточного производства базируется на математической модели задачи оптимального раскроя пиловочного материала. Он предполагает решение задачи оптимизации раскроя материалов при потоковом производстве спроектированного изделия, когда планируется множественный выпуск элементов каждого типа, и при выполнении штучных заказов, когда детали изготавливаются ограниченным количеством.

Информационно-поисковая подсистема обеспечивает хранение информации, взаимодействие всех подсистем САПР и поиск наличия в базе готового проекта. Подсистема состоит из базы данных готовых проектов и базы данных, обеспечивающей работу расчётной системы. 3.2 Описание схемы работы САПР Процесс проектирования мебели начинается с ввода исходных данных типа проектируемой мебели и предполагаемых линейных размеров высоты, ширины и длинны .

По заданным характеристикам осуществляется поиск готового решения в базе данных готовых проектов, и, если проект найден и удовлетворяет требованиям заказчика, то осуществляется формирование проектной документации и вывод её на принтер. В случае, если аналог не найден или найден, но требует доработки, осуществляется непосредственное проектирование изделия. По окончании проектирования происходит визуализация полученного проекта заказчику.

Если изделие его устраивает, то полученное проектное решение передаётся расчётной подсистеме. Подсистема расчёта производит расчёт оптимального раскроя материала и по результатам производится построение карт раскроя. Полученная информация возвращается подсистеме ввода вывода, где демонстрируется в специальном диалоговом окне заказчику, и система ожидает решения пользователя. Если заказчик удовлетворён результатами расчёта, то производится генерация графической и текстовой

документации на бумажный носитель и полученный проект заносится в базу данных готовых проектов. В случае, если решение не подходит заказчику, то осуществляется возврат на начальный этап проектирования. Схема работы данной САПР представлена в приложении А. 4 ОПИСАНИЕ КОМПОНЕНТОВ САПР Система автоматизированного проектирования представляет собой организационно техническую систему, состоящую из комплекса средств автоматизации проектирования, взаимодействующего

с подразделениями проектной организации. Средства автоматизированного проектирования группируются по видам обеспечения следующим образом - математическое обеспечение - информационное обеспечение - программное обеспечение - техническое обеспечение - лингвистическое обеспечение - методическое обеспечение - организационное обеспечение. 4.1 Математическое обеспечение САПР Математическое обеспечение объединяет в себе математические модели, методы и алгоритмы выполнения проектных процедур, используемые в автоматизированном проектировании.

Задача оптимального раскроя является частным случаем задачи двумерной упаковки раскроя также известной как 2 Dimensional Bin Packing Problem 2DBPP . По сути, необходимо расположить элементы известной формы и размеров в прямоугольных областях заданных характеристик. Учитывая специфику предметной области, задача получает ряд дополнительных ограничений, усложняющих её решение. Данная задача относится к классу так называемых

NP-полных, что говорит о том, что точно решение этой задачи возможно только методом полного перебора всех возможных вариантов. Очевидно, что при большом количестве элементов, которые необходимо расположить, даже при использовании мощных вычислительных систем время решения задачи будет неприемлемым в условиях реального производства. Поэтому для решения задач такого класса используются разнообразные эвристические алгоритмы, дающие не оптимальное, но близкое к таковому решение за приемлемый промежуток время.

Одной из особенностей задачи оптимального раскроя плитных и листовых материалов является то, что располагаемые элементы можно поворачивать на 90 Также необходимо учесть то, что элементы не должны пересекаться. Очень важным условием, диктуемым особенностями технологического процесса раскроя пиломатериалов является тот факт, что плитный и листовой материал раскраивается не на детали, а на заготовки прямоугольной формы, которые потом дорабатываются на следующих технологических операциях.

Это объясняется нецелесообразностью использования отходов, получаемых при обработке деталей сложных форм для производства других деталей ввиду невозможности автоматизации данного процесса, так как используемое оборудование неспособно делать пропилы произвольной формы. Также для ускорения процесса раскроя необходимо обеспечить наличие сквозных пропилов по всей длине либо ширине листа. Количество сквозных пропилов определяется индивидуально для каждого типа станков.

Учитывая вышеописанные особенности процесса раскроя, задача оптимального раскроя плитных и листовых материалов сводится к задаче рационального расположения прямоугольных заготовок на заданных форматах с выравниванием по выбранным внутренним линиям это обеспечит возможность сквозного пропила . 4.1.2 Постановка задачи Дано множество прямоугольных областей , заданное множеством векторов и множество прямоугольников , заданное множеством векторов . 4.1

Требуется определить такие непересекающиеся подмножества множества , при которых при условии , 4.2 и ограничениях для каждого прямоугольника 1 для вершины и любой другой вершины этого прямоугольника 4.3 2 для любых 4.4 3 для 4.5 4 должно существовать такое множество , для которого верно . 4.6 В нашей задаче в качестве прямоугольных областей выступают форматы плитных или листовых материалов, в качестве прямоугольников - заготовки. Левая нижняя точка каждого формата связывается с началом координат 0 0

. Вектором описывается левая нижняя точка расположения каждой заготовки на листе, а вектором длина и ширина заготовки. Критерий оценивается как разница между площадью i-того формата и суммарной площадью заготовок, расположенных на нём. Ограничения 4.3 - 4.6 описывают специфику рассматриваемой предметной области. Ограничение 4.3 подразумевает параллельность сторон каждой заготовки относительно формата и друг друга. Ограничение 4.4 необходимо, чтобы обеспечить непересечение заготовок.

Ограничение 4.5 служит для того, чтобы исключить выход заготовки за край формата. Ограничение 4.6 подразумевает возможность сквозного пропила листа. Для множества должно быть известно. Оно описывает возможности оборудования, используемого для раскроя i-го формата, т.е. количество суппортов для продольного пиления. Обычно равно 1. Для удобства решения разобьём данную задачу на n подзадач, каждая из которых рассматривает

заполнение i-го формата. Тогда с учётом 4.1 подзадача будет иметь следующий вид. Дан вектор и множество векторов 4.1 . Определить такое непересекающееся подмножество множества , при которых при условии . 4.7 и ограничениях 4.3 - 4.6 . Целевой функцией в данном случае выступает выражение, полученное из 4.7 . 4.8 Очевидно, что решение даже одной подзадачи методом перебора нерационально, т.к. количество возможных

вариантов составляет . В данной работе предлагается решение вышеописанной задачи, основанное на генетических алгоритмах. 4.1.2 Генетические алгоритмы Эволюционные вычисления Ї термин, обычно используемый для общего описания алгоритмов поиска, оптимизации или обучения, основанных на некоторых формализованных принципах естественного эволюционного процесса. Основное преимущество эволюционных вычислений заключается в возможности решения многомодальных имеющих

несколько локальных экстремумов задач с большой размерностью за счет сочетания элементов случайности и детерминированности точно так, как это происходит в природной среде. Детерминированность этих методов заключается в моделировании природных процессов отбора, размножения и наследования, происходящих по строго определенным правилам. Основным правилом при этом является закон эволюции выживает сильнейший , который обеспечивает улучшение

находимого решения. Другим важным фактором эффективности эволюционных вычислений является моделирование размножения и наследования. Генетические алгоритмы, являясь одной из парадигм эволюционных вычислений, представляют собой алгоритмы поиска, построенные на принципах, сходных с принципами естественного отбора и генетики. Они объединяют в себе принцип выживания наиболее перспективных особей-решений и обмен информацией, в котором присутствует элемент случайности, и который моделирует природные процессы наследования и

мутации. Дополнительным свойством этих алгоритмов является невмешательство человека в развивающийся процесс поиска. Человек может влиять на него лишь опосредованно, задавая определенные параметры. Будучи разновидностью вероятностных методов поиска, генетические алгоритмы имеют целью нахождение лучшего, а не оптимального решения задачи. Это связано с тем, что для сложной задачи часто требуется найти хоть какое-нибудь удовлетворительное решение, а проблема достижения оптимума отходит на второй план.

При этом другие методы, ориентированные на поиск именно оптимального решения, вследствие чрезвычайной сложности задачи становятся вообще неприменимыми. В этом кроется причина появления, развития и роста популярности генетических алгоритмов. Основное отличие генетических алгоритмов заключается в представлении любой альтернативы решения в виде строки фиксированной длины, манипуляции с которой производятся в отсутствие всякой связи с ее смысловой интерпретацией. То есть в данном случае применяется единое универсальное

представление любой задачи. Парадигму генетических алгоритмов предложил Джон Холланд, опубликовавший в начале 60-х годов ее основные положения. А всеобщее признание она получила после выхода в свет в 1975 году его классического труда Адаптация в естественных и искусственных системах . Основная особенность генетического алгоритма состоит в том, что анализируется не одно решение, а некоторое

подмножество квазиоптимальных решений, называемых хромосомами и состоящих из генов. Это подмножество носит название популяция . Оптимальность решения, закодированного в каждой хромосоме, оценивается с помощью вычисления целевой функции. В начале работы алгоритма случайным образом формируется начальная популяция, состоящая из заданного числа хромосом. После формирования начальной популяции, осуществляется процесс синтеза новых решений

поколений задачи посредством кроссинговера скрещивания и мутации. Исходными данными для него являются хромосомы текущей популяции. Исследуемая в некоторый момент времени популяция называется текущей. В начале работы алгоритма текущая популяция совпадает с начальной. Операция кроссинговера происходит следующим образом.

Случайным образом среди хромосом те поколения выбираются пары родителей, причем вероятность выбора хромосом с лучшими значениями целевой функции должна быть выше. Далее происходит разрыв двух родительских хромосом и рекомбинирование образовавшихся хромосомных отрезков. Мутации, т. е. случайные изменения некоторых хромосом, происходят по некоторому правилу например, с заданной вероятностью и служат для исключения застревания поиска в ограниченном подпространстве.

Очевидно, что не любой результат кроссинговера оказывается допустимой хромосомой. Поэтому после кроссинговера необходимо производить проверку хромосомы на допустимость путём проверки на ограничения. После скрещивания и мутации размер популяции увеличивается. Однако для последующих преобразований необходимо сократить число хромосом текущей популяции. Такая процедура носит название селекции. В текущей популяции, состоящей из родителей и потомков, производится

отбор лучших решений, т.е. хромосом с наилучшим значением целевой функции. Эта функция показывает, насколько исследуемая хромосома близка к оптимальному решению. Для текущей популяции повторяются все описанные процедуры. Процесс продолжается до тех пор, пока не будет обработано заданное число поколений. При этом каждая последующая популяция должна быть лучше, чем предыдущая.

Решению задачи соответствует хромосома с наилучшим значением целевой функции. 4.1.3 Описание алгоритма решения задачи Входными данными для работы алгоритма является список деталей, которые необходимо расположить на заданных листах. Вначале работы алгоритма происходит подготовка входных данных, осуществляемая следующим образом 1 из списка деталей строится таблица заготовок, содержащая следующие сведения - номер заготовки - длина заготовки

- ширина заготовки - коэффициенты припусков - флаг, значение которого определяет состояние заготовки. 2 Получаем длину и ширину j-ой заготовки с учётом величины операционного припуска 1.4 по формуле 4.8 где - коэффициент, определяющий количество необходимых припусков с каждой стороны по длине 0 - нет припусков, 1 - один припуск, 2 - два припуска - коэффициент, определяющий количество необходимых припусков с каждой стороны по ширине - значение операционного припуска по длине - значение операционного припуска по ширине 3

Сортируем полученную таблицу по ширине заготовок. 4 Делаем копию таблицы сортируем её по длине заготовок. Это необходимо для ускорения расчётов при рассмотрении случая, когда заготовку необходимо повернуть. Для решения подзадачи выбирается один из имеющихся листов с наименьшей площадью. Далее для этого листа применяется генетический алгоритм.

Введём некоторое изменение в базовый генетический алгоритм. Так как при операции кроссинговера происходит обмен генетическим материалом, и возможен случай, что полученные от родительского набора хромосомы будут содержать набор ген, в котором аллели значения генов будут повторяться. Это противоречит условиям задачи, поэтому необходимо делать проверку набора на допустимость. Это существенно снижает время работы, ввиду чего в данной работе предлагается использовать гибридный

генетический алгоритм, известный как HCM Heuristics Combination Method - методом комбинирования эвристик . Сутью данного алгоритма относительно рассматриваемой задачи является использование в качестве аллелей не номера заготовки, а имя эвристики, с помощью которой определяется номер заготовки. Выполнение условий допустимости переносится в сами эвристики, что делает генетический алгоритм свободным

от необходимости корректировки дочерних хромосом. В соответствии с предлагаемым алгоритмом предлагается следующий список эвристик 1 выбирается еще не размещенный компонент, обеспечивающий наименьший горизонтальный зазор рис. 1 если , то компонент размещается вплотную к тому краю участка, на котором меньше по абсолютной величине вертикальный зазор если компонентов с нет, то участок шириной а и высотой h объявляется пустотелым и заполняется фиктивным компонентом 2 то же, что и в 1, но выбирается компонент, обеспечивающий минимальный

вертикальный зазор при исходной ориентации компонента если таких компонентов нет, то делается попытка найти подходящий компонент при повернутой ориентации 3 то же, что и в 2, но сначала исследуются компоненты при повернутой ориентации 4 выбирается компонент с наибольшей площадью среди еще не размещенных компонентов и с . Началом работы генетического алгоритма является построение начальной популяции. На данном шаге случайным образом строится первоначальный набор эвристик и рассчитывается целевая функция

для каждой хромосомы. Следующим шагом работы алгоритма является операция кроссинговера. Она осуществляется нижеописанной последовательностью действий 1 случайным образом выбирается пара родительских хромосом 6 h - высота свободного элемента, a - ширина свободного элемента, g - горизонтальный зазор, v - вертикальный Рисунок 4.1 - Схема расположения нового элемента 2 случайно выбираются две точки кроссинговера и , причём , где L - длинна хромосомы. Далее связи в хромосоме рвутся и из полученного генетического

материала строятся новые хромосомы. Пример Исходные хромосомы Результат ch1 a1a2.a3a4a5.a6a7a8 ch1 a1a2.b3b4b5.a6a7a8 ch1 b1b2.b3b4b5.b6b7b8 ch1 b1b2.a3a4a5.b6b7b8 3 полученные в результате операции хромосомы добавляются к текущей популяции. В предлагаемом алгоритме реализован принцип элитарности. Принцип элитарности заключается в том, что лучшие представители текущей популяции переходят в следующее

поколение без изменений. Далее осуществляется операция мутации. Для этого выбирается часть хромосом с худшим показателем целевой функции 5-10 хромосом и у них случайным образом меняется набор генов. Полученные хромосомы добавляются к текущей популяции. После скрещивания и мутации размер популяции увеличивается. Однако для последующих преобразований необходимо сократить число хромосом текущей популяции.

Такая процедура носит название селекции. В текущей популяции, состоящей из родителей и потомков, производится отбор лучших решений, т.е. хромосом с наилучшим значением целевой функции. Эта функция показывает, насколько исследуемая хромосома близка к оптимальному решению. Для текущей популяции повторяются все описанные процедуры. Процесс продолжается до тех пор, пока не будет обработано заданное число поколений.

При этом каждая последующая популяция должна быть лучше, чем предыдущая. Решению подзадачи соответствует хромосома с наилучшим значением целевой функции. По аллелям найденной хромосомы восстанавливается карта раскроя выбранного формата. После этого использованные детали помечаются в таблице заготовок как упакованные, и формат считается использованным. Далее выбирается следующий формат и к нему снова применяется генетический алгоритм.

Схема алгоритма приведена в приложении Г. 4.2 Информационное обеспечение САПР Функционирование САПР мебели из модульных конструкций невозможно без информационной поддержки. Информационное обеспечение САПР объединяет различные данные, необходимые для выполнения автоматизированного проектирования. Информационные потоки, используемые прикладными программами при проектировании, составляют основу информационного обеспечения. Для достижения оптимальности использования данного вида обеспечения

наиболее приемлемой формой его реализации является набор интерактивных баз данных на основе реляционной модели данных, обеспечивающих контроль, хранение и управление информационными потоками. При разработке информационного обеспечения необходимо учитывать следующие принципы - независимость данных - совместимость - при развитии программного и модернизации технического обеспечения компоненты информационного обеспечения должны сохранять работоспособность - неизбыточность данных - информационное

обеспечение должно представлять собой совокупность интегрированных данных, являющихся основной частью информационного потока - защита данных - учитывая реалии рыночной экономики, необходимо предусмотреть защиту данных от несанкционированного доступа - целостность данных - информационное обеспечение должно предотвращать нарушение структуры данных пользователем. В данной САПР предполагается использование следующих компонент информационного обеспечения 1

СУБД с моделью данных реляционного типа 2 набор различных утилит, обеспечивающих создание, поддержку, организацию и восстановление баз данных 3 База данных готовых проектов 4 База данных материалов 5 База данных шаблонов. База данных готовых проектов заполняется информацией о результатах проектирование, т.е. информацией о готовых проектах и содержит значения входных данных, параметры и составляющие спроектированного изделия.

Для получения необходимой информации используется поиск по значениям входных данных типа изделия и линейных размеров . База данных материалов содержит информацию о наименовании, типе и характеристиках комплектующих, использующихся при сборке изделия. База данных шаблонов содержит информацию об имеющихся готовых шаблонах текстовых документов или графических примитивов например, чертежа какого-то типового элемента . Поля этой базы данных могу содержать местонахождение шаблона текстового документа или наименование

графического примитива с описанием его параметров. Шаблоны документов представляют собой файлы, содержащие координаты расположения основных элементов на листе и предназначенные для формирования документации в форматах программ Autodesk AutoCAD и Microsoft Word. С помощью шаблона задаются размеры, интервалы расположения строк, ссылки на описание форм первого и последующих документов основные надписи, штампы и др состав и размещение

постоянного текста для данного документа, ссылки на процедуры, осуществляющие формирование переменного содержимого данного документа. Схема, описывающая таблицы, в которых хранятся данные предметной области и связи между ними, соответствующие логике предметной области называют инфологической моделью базы данных. В реляционных базах данных схема содержит как структурную, так и семантическую информацию. Структурная информация связана с объявлением отношений, а семантическая выражает множество известных

функциональных зависимостей между атрибутами отношений, указанными в схеме. Однако некоторые функциональные зависимости могут быть нежелательными из-за побочных эффектов или аномалий, которые они вызывают при модификации данных. В этом случае необходимо прибегнуть к процедуре, называемой декомпозицией, при которой данное множество отношений заменяется другим множеством отношений число их возрастает , являющихся проекцией первых. Цель этой процедуры - устранить нежелательные функциональные

зависимости а, следовательно, и аномалии , что составляет суть процесса нормализации. Таким образом, нормализация - это пошаговый, обратимый процесс замены данной схемы совокупности отношений другой схемой, в которой отношения имеют более простую и регулярную структуру. При этом возникает проблема обратимости, т.е. возможности восстановления исходной схемы. Это значит, что декомпозиция должна сохранять эквивалентность схем при замене одной схемы на другую.

Для обеспечения эквивалентности схем необходима декомпозиция, гарантирующая отсутствие потерь и сохраняющая зависимости. Декомпозиция без потерь гарантирует обратимость, т.е. получение исходного множества отношений путём применения последовательности естественных соединений над проекциями. При этом в результирующем отношении не должны появляться ранее отсутствующие кортежи записи , являющиеся результатом ошибочного соединения. Соединение зависимостей подразумевает выполнение исходного множества

функциональных зависимостей на отношениях новой схемы. В связи со спецификой предметной области предложенная инфологическая модель базы данных является нормализованной и полностью соответствует требованиям предметной области в ее состав входят все таблицы, необходимые для хранения требуемых данных система связей функциональных зависимостей между таблицами соответствует логике данных предметной области и не содержит нежелательных зависимостей, приводящих к побочным эффектам.

На основе приведенной инфологической модели базы данных может быть разработана даталогическая модель базы данных. Предметной областью данного курсового проекта является проектирование мебели, в связи с чем база данных готовых проектов должна хранить следующую информацию о сущности объекта проектирования - наименование изделия тип изделия линейные размеры изделия комплектующие, входящие в состав изделия в виде файла проекта . Файл проекта содержит индексы комплектующих, их размеры, расположение и способы

крепления между собой. Также подразумевается парольная защита файлов разработанных проектов. Кроме того, необходимо обеспечить хранение следующей информации о комплектующих и материалах - код наименование тип стандартные линейные размеры код назначения стоимость другие характеристики цветовые вариации, способ крепления и др На основании разработанной инфологической модели данных была разработана даталогическая модель данных. По отношению к инфологической модели данных даталогическая модель является

более детальным описанием базы данных указываются таблицы со списком ключевых и индексных полей атрибутов , а также типы полей. Разработанная даталогическая модель данных приведена в приложении В. Данная даталогическая модель данных САПР мебели из модульных конструкций имеет минимальный объем избыточных данных, а, следовательно, и аномалий обновления данных. На основе этой модели с использованием СУБД реляционного типа и должна быть реализована база данных

САПР мебели. 4.3 Лингвистическое обеспечение САПР Лингвистическое обеспечение - совокупность языков, используемых в САПР для представления информации о проектируемых объектах, процессе и средствах проектирования, которой обмениваются люди с ЭВМ и между собой в процессе автоматизированного проектирования. Лингвистическое обеспечение представляет собой набор информационно-поисковых используются в обслуживающих подсистемах , вспомогательных языков и языков проектирования, обеспечивающих взаимодействие пользователя

и САПР. Взаимодействие пользователя с подсистемами осуществляется посредством специализированного языка взаимодействия разрабатываемой САПР с пользователем, который организован в виде диалога с пользователем. Он включает в себя следующие виды диалога - окно меню заполнение бланков . В состав лингвистического обеспечения любой системы должны входить Язык Определения Данных ЯОД и Язык Манипулирования

Данными ЯМД . В состав лингвистического обеспечения данной САПР введен язык SQL, представляющий собой интеграцию ЯОД и ЯМД. Язык SQL имеет мощные средства по определению и манипулированию данными. Помимо этого общесистемное программное обеспечение позволяет создавать и выполнять SQL-сценарии для определения и модификации данных, необходимых для работы

САПР. Главным недостатком языка SQL является наличие специальной подготовки у оператора для составления запросов при работе с базой данных. В целях снижения профессиональных требований к операторам необходимо построить диалоги системы с пользователем таким образом, чтобы SQL-запросы формировались неявно. Возможность использовать SQL-запросы напрямую должна быть предоставлена только администратору базы данных, обладающему достаточной

квалификацией и опытом. 4.4 Техническое обеспечение САПР Техническое обеспечение САПР представляет собой совокупность взаимосвязанных и взаимодействующих технических средств, предназначенных для выполнения автоматизированного проектирования. Техническое обеспечение делится на группы средств обеспечения программной обработки данных, подготовки и ввода данных, отображения и документирования, архива проектных решений, передачи данных.

Совместно с программным обеспечением оно является инструментальной базой САПР, в среде которой реализуются другие виды обеспечения САПР. Для эффективного функционирования системы автоматизированного проектирования необходимо подобрать такой комплекс технических средств, который позволил бы наиболее полно использовать возможности компьютерной техники производить все необходимые действия для получения нужного результата, а также являлся бы современным,

надежным и доступным по цене организациям, осуществляющим проектирование. К используемым в данной дипломной работе техническим средствам предъявляют следующие основные требования - быстродействие - достаточный объем оперативной и внешней памяти - наличие необходимого программного обеспечения - совместимость - приемлемая стоимость. Объединение компьютеров в вычислительную сеть позволяет увеличить производительность труда людей, работающих

на них. Хорошо скоординированная группа людей способна выполнять более сложные проекты, состоящие из множества отдельных задач, а компьютерные сети помогают в решении связанных с этим проблем. Компоненты технического обеспечения включают в себя средства вычислительной и организационной техники, средства передачи данных и другие устройства, обеспечивающие функционирование САПР. Технические средства данной системы позволяют решать следующие задачи - ввод исходных данных -

отображение введенной информации с целью ее контроля и редактирования - создание проектной документации - обеспечение оперативного общения проектировщика с системой в процессе решения задач - преобразование информации - хранение информации - отображение промежуточных и конечных результатов. Все рабочие станции данной системы объединены в сеть. Назначение компьютерной сети - поддержка обмена информацией между рабочими станциями.

Достигается это при помощи выделения общих ресурсов. Компьютерные сети разделяются на глобальные и локальные. Локальные сети делятся на одноранговые и сети с выделенным сервером. В данной системе предлагается использование сети с выделенным сервером. На физическом уровне сеть состоит из активного и пассивного коммуникационного оборудования.

На программном уровне возможность общения рабочих станций в сети поддерживается средствами операционной системы MS Windows 2000 и драйверами сетевых устройств. Пассивное оборудование включает построение кабельной системы - топологии сети. Наиболее приемлемым решением является применение топологии звезда , которая в отличие от широко распространенной топологии шина , позволяет следующее - обеспечивает более высокую надежность физических соединений,

так как в сети с топологией шина разрыв ведет к полному останову работы сети, а в сети с топологией звезда разрыв кабеля ведет к отключению только одной рабочей станции - обеспечивает поддержку новых стандартов ATM, Fast Ethernet, вплоть до поддержки Gigabit Ethernet. В данном проекте применяется стандарт Fast Ethernet - ТХ IEEE 802.3u . Этот стандарт позволяет применить сетевую карту

Intel EtherExpress PRO 100. Стандарт построен по принципу уменьшения интервала ожидания между кадрами в 10 раз. Таким образом, интервал равен 0,09 мс вместо 0,9 мс. Применение такой технологии уменьшает затраты на переоборудование сети. В качестве кабеля в сети используется витая пара пятого поколения, представляющая собой четыре перевитые пары, которые в свою очередь также перевиты. Витые пары этой категории имеют полосу пропускания 100

Mbit c при условии использования соответствующей сетевой карты, например, Intel EtherExpress PRO 100, и соответствующего стандарта Fast Ethernet - ТХ . Вместе с этим, фирма Intel, основываясь на проведенных тестах, советует для персональных компьютеров на базе процессоров Pentium использовать витую пару UTP-5. Для формирования текстовой документации в системе имеется принтер

Hewlett Packard LaserJet 1320. Технология печати - лазерная. Скорость печати превышает 12 страниц в минуту. Разрешение 600 точек на дюйм, 120 уровней градации серого цвета. Возможна печать с разрешением 300 точек на дюйм с экономией тонера. Имеется большой выбор шрифтов. Оперативная память - 2 MB, которую можно удвоить, а также нарастить до 50

Mb. Картридж рассчитан на 250 листов формата А4, возможна печать на листах меньшего формата. Есть возможность установки сетевой карты. Запаса тонера хватает на 4000 страниц. Для формирования графической документации используется струйный плоттер Hewlett Packard Design Jet 488 SA. Вывод может производиться на листы любого формат, включая формат АО. Технология - черно-белая струйная печать, позволяющая плавно прорисовывать элементы чертежей.

Существует возможность подключения плоттера к сети. Оперативная память 4Mb. Скорость вывода - за 3 мин один лист формата А1 с чертежом средней плотности. В данной системе в качестве сервера сети, обеспечивающего функционирование подсистемы управления обработкой информации, используется персональный компьютер на базе процессора Pentium IV - 3.04 GHz, оперативной памятью 512 Mb и винчестером объемом 160

GB, установленного в рейд-массив RAID 1. Процессор такого уровня необходим для обеспечения функционирования технических и программных средств. Объём памяти обоснован необходимостью функционирования ОС MS Windows 2000 Server и хранением массивов баз данных, к которым прикладное программное обеспечение будет обращаться очень часто в процессе работы, т.к. базы данных постоянно пополняются. Установленный рейд-массив призван обеспечить более высокую надёжность хранения данных.

Для расчетной подсистемы используются персональные компьютеры на базе процессора Pentium IV- 2.6GHz с оперативной памятью объёмом 1GB с жестким диском объемом 80 GB. Для подсистемы ввода вывода информации на базе процессора Pentium IV- 1.8GHz с оперативной памятью объёмом 512 MB с жестким диском объемом 80 GB и видеокартой на чипе

NVIDIA GeForce FX5200. Это обусловлено наличием программных и технических средств, требующих больших объемов памяти и мощности процессора, а также производительности видеокарты для системы визуализации. Для поддержки бесперебойного питания используются источники бесперебойного питания Smart - UPS 420 ВА. Возможности данного источника обусловлены технологией Interactive, которая заключается в применении стабилизатора напряжения при значении напряжения, не попадающем

в предел от 180 до 260В, стабилизатор выравнивает его без включения батареи. Время срабатывания при включении батареи - 2-3 мс. Батарея позволяет работать в течении 10-15 мин, в течении которых работа персонального компьютера экстренно завершается. В источнике имеется в наличии встроенный сетевой фильтр, позволяющий отфильтровывать помехи. Источник обладает возможностью подсоединения к компьютеру через последовательный порт и вывода информации.

Существует возможность программирования источника, вплоть до программирования поддержки расписания работы источника время включения и выключения . Перечисленные выше технические средства достаточны для обеспечения функциональности системы автоматизированного проектирования, разрабатываемой в рамках данного дипломного проекта. 4.5 Программное обеспечение САПР Программное обеспечение САПР объединяет комплекс программ для систем обработки данных на машинных носителях.

Программное обеспечение ПО делится на общесистемное, базовое и прикладное. Общесистемное ПО предназначено для организации функционирования технических средств, т.е. для планирования и управления вычислительным процессом, распределения имеющихся ресурсов, и представлено операционными системами. В прикладном ПО реализуется математическое обеспечение для непосредственного выполнения проектных процедур. Прикладное ПО реализуется в виде пакетов прикладных программ, каждый из которых обслуживает

определенный этап процесса проектирования. В базовое ПО включают программы, обеспечивающие правильное функционирование прикладных программ. Для решения задачи автоматизированного проектирования используется прикладное программное обеспечение представленное пакетом программ, обеспечивающих ввод исходных данных, поиск и запись информации в базу данных, решение задачи оптимального проектирования, а также подготовку на печать текстовой документации

по проекту. В качестве общесистемного ПО использованы операционные системы MS Windows 2000 Server и MS Windows 2000 Professional. Подготовка пакета чертежей осуществляется с помощью программы AutoCAD 2002. Для работы с базой данных рекомендовано использование СУБД MS SQL Server 2000. Для обеспечения наилучшей сохранности данных необходимо использовать утилиты

архивирования данных на съёмные носители и периодически проводить проверку состояния технических средств с помощью соответствующих утилит. 4.6 Организационное и методическое обеспечение САПР Организационное обеспечение САПР включает положения, инструкции, приказы, штатные расписания, квалификационные требования и другие документы, регламентирующие организационную структуру подразделений проектной организации, а также взаимодействие подразделений с комплексом средств автоматизированного проектирования.

В штатное расписание обслуживающего систему персонала рекомендуется включить системного администратора, программиста и дизайнера. Методическое обеспечение САПР составляют документы, характеризующие состав, правила отбора и эксплуатации средств автоматизированного проектирования. В качестве методического обеспечения для разрабатываемой системы предлагаются - руководство системного администратора - руководство программиста - руководство пользователя.

Руководство системного администратора включает в себя перечень положений, правил эксплуатации и технических требований для функционирования информационно-поисковой подсистемы. Руководство программиста включает в себя описание расчётной подсистемы, правила работы с ней, а также описание информационных потоков, связующих подсистему с другими компонентами разрабатываемой САПР. Руководство пользователя предназначено для дизайнеров, непосредственно разрабатывающих внешний

вид проектируемой мебели и работающих с заказчиками. Данный документ описывает принципы работы с подсистемой ввода вывода данных и визуализации. 5 ВОПРОСЫ ОХРАНЫ ТРУДА Охрана труда представляет собой систему законодательных актов, социально-экономических, организационных, технических, гигиенических и лечебно-профилактических мероприятий и средств, обеспечивающих безопасность, сохранение здоровья и работоспособности человека в процессе труда.

Все многообразие законодательных актов, мероприятий и средств, включенных в понятие охраны труда, направлено на создание таких условий труда, при которых исключено воздействие на работающих опасных и вредных производственных факторов. Производственные здания, сооружения, оборудование, технологические процессы должны отвечать всем требованиям, обеспечивающим здоровые и безопасные условия труда. В первую очередь эти требования должны выполняться проектировщиками.

В настоящее время работники вычислительных центров сталкиваются с воздействием таких физически опасных и вредных производственных факторов, как повышенная температура внешней среды, отсутствие или недостаток естественного освещения, недостаточная освещенность рабочей зоны, электрический ток, статическое электричество и других. Воздействие указанных неблагоприятных факторов приводит к снижению работоспособности, вызываемое развивающимся утомлением. Длительное нахождение человека в зоне комбинированного воздействия различных

неблагоприятных факторов может привести к профессиональному заболеванию. В последние годы наибольшее распространение получили персональные ЭВМ. Уменьшение стоимости, габаритов, потребляемой энергии вместе с ростом вычислительных возможностей позволяет использовать ПЭВМ в гораздо более широких масштабах, чем прежние поколения вычислительной техники, при существенном улучшении условий труда обслуживающего персонала.

Имеющийся в настоящее время в нашей стране комплекс разработанных организационных мероприятий и технических средств защиты, накопленный передовой опыт работы ряда ВЦ показывают, что имеется возможность добиться больших результатов в деле снижения воздействия на рабочих опасных и вредных производственных факторов. Труд рабочих и служащих должен быть организован таким образом, чтобы каждый трудящийся по своей специальности и квалификации имел закрепленное за ним рабочее место,

своевременно, до начала работы, был ознакомлен с ее содержанием. Необходимо, чтобы условия труда были здоровыми и безопасными, оборудование и инструменты исправными. Вместе с тем рабочие и служащие обязаны строго соблюдать требования техники безопасности. Создание здоровых и безопасных условий труда на предприятиях возлагается на администрацию, которая обязана внедрять современные средства ТБ предупреждающие производственный травматизм и создавать санитарно-

гигиенические условия, предотвращать возникновение профессиональных заболеваний у работников. 5.1 Общие санитарно-гигиенические требования к устройству вычислительного центра Помещения для эксплуатации ПЭВМ должны иметь естественное и искусственное освещение. Площадь на одно рабочее место пользователей ПЭВМ с ВДТ видеодисплейными терминалами на базе электронно-лучевой трубки

ЭЛТ должна составлять не менее 6 м2, с ВДТ на базе плоских дискретных экранов жидкокристаллические, плазменные - 4,5 м2. Помещения, где размещаются рабочие места с ПЭВМ, должны быть оборудованы защитным заземлением занулением в соответствии с техническими требованиями по эксплуатации. Не следует размещать рабочие места с ПЭВМ вблизи силовых кабелей и вводов, высоковольтных трансформаторов, технологического оборудования,

создающего помехи в работе ПЭВМ. При размещении рабочих мест с ПЭВМ расстояние между рабочими столами с видеомониторами в направлении тыла поверхности одного видеомонитора и экрана другого видеомонитора , должно быть не менее 2,0 м, в то время как расстояние между боковыми поверхностями видеомониторов - не менее 1,2 м. Рабочие места с ПЭВМ при выполнении творческой работы, требующей значительного умственного напряжения или высокой концентрации

внимания, рекомендуется изолировать друг от друга перегородками высотой 1,5 - 2,0 м. Экран видеомонитора должен находиться от глаз пользователя на расстоянии 600 - 700 мм, но не ближе 500 мм с учетом размеров алфавитно-цифровых знаков и символов. 5.2 Неблагоприятные факторы В помещениях, предназначенных для работы с ПЭВМ, нормативами СанПиН 2.2.2 2.4.1340-03 15 устанавливаются следующие контролируемые гигиенические

параметры уровни электромагнитных полей таблица 5.1 , акустического шума таблица 5.2 , концентрация вредных веществ в воздухе, мягкое рентгеновское излучение только для видеодисплейных терминалов на основе ЭЛТ и визуальные показатели видеодисплейных терминалов таблица 5.3 . Таблица 5.1 - Временные допустимые уровни ЭМП, создаваемых ПЭВМ Наименование параметров Временные допустимые уровни

ЭМП Напряженность электрического поля в диапазоне частот 5 Гц - 2 кГц 25 В м в диапазоне частот 2 кГц - 400 кГц 2,5 В м Плотность магнитного потока в диапазоне частот 5 Гц - 2 кГц 250 нТл в диапазоне частот 2 кГц - 400 кГц 25 нТл Электростатический потенциал экрана видеомонитора 500

В Таблица 5.2 - Допустимые уровни шума Уровни звукового давления в дБ в октавных полосах со среднегеометрическими частотами, Гц Уровни звука и эквивалентные уровни звука, дБа 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000 71 61 54 49 45 42 40 38 50 Таблица 5.3 - Допустимые визуальные параметры устройств отображения информации Параметры Допустимые значения Яркость белого поля Не менее 35 кд кв.м Неравномерность яркости рабочего поля Не более -20

Контрастность для монохромного режима Не менее 3 1 Временная нестабильность изображения непреднамеренное изменение во времени яркости изображения на экране дисплея Не должна фиксироваться Пространственная нестабильность изображения непреднамеренные изменения положения фрагментов изображения на экране Не более 2 х 10-4L , где L - проектное расстояние наблюдения, мм Для дисплеев на

ЭЛТ частота обновления изображения должна быть не менее 75 Гц при всех режимах разрешения экрана, гарантируемых нормативной документацией на конкретный тип дисплея и не менее 60 Гц для дисплеев на плоских дискретных экранах жидкокристаллических, плазменных и т.п Концентрации вредных веществ, выделяемых ПЭВМ в воздух помещений, не должны превышать предельно допустимых концентраций ПДК , установленных для атмосферного воздуха.

Мощность экспозиционной дозы мягкого рентгеновского излучения в любой точке на расстоянии 0,05 м от экрана и корпуса ВДТ на электроннолучевой трубке при любых положениях регулировочных устройств не должна превышать 100 мкР час. 5.3 Категория помещения по пожароопасности Проектирование зданий осуществляется в соответствии с требованиями к каждой категории производств по пожароопасности. Категория производства - В пожароопасное .

Класс пожароопасности - П-IIa по следующим признакам наличие твердых горючих веществ. 5.4 Электробезопасность. Электрические установки, к которым относятся практически всё оборудование ЭВМ, представляют для человека большую потенциальную опасность, так как в процессе эксплуатации или проведении профилактических работ человек может коснуться частей, находящихся под напряжением. Для предотвращения электротравматизма необходимо правильно организовать обслуживание действующих электроустановок

вычислительного комплекса, проведение монтажных, ремонтных и профилактических работ. Таким образом, для устранения опасности поражения электрическим током в случае прикосновения человека к корпусам аппаратных средств вычислительного комплекса и другим металлическим нетоковедущим частям, оказавшимся под напряжением, необходимо применять защитное заземление. Защитное заземление является наиболее простой и эффективной мерой зашиты работников от поражения электрическим

током. Под ним понимают преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением. Для соединения заземляемых частей комплекса с заземлителем применяют заземляющие проводники, которые прокладываются под фальш-полом. С их помощью заземленное оборудование присоединяют к магистрали заземления, идущей по периметру помещения скрыто под фальш-полом .

Проектом предусматривается групповой тип заземления, выполненный из вертикальных стержней. Вид - вертикальный стержневой у поверхности земли длина, м - 2,5 диаметр, мм - 15 расстояние между заземлителями, м - 5. Необходимо определить число элементов заземления и разместить заземлитель на плане электроустановки, исходя из регламентируемых Правилами устройства электроустановок

ПУЭ допустимых сопротивлений заземления. Согласно ПУЭ в электроустановках до 1000 Вольт сопротивление заземления должно быть не более 4 Ом. Такого же сопротивления заземлителя требуют инструкции по эксплуатации вычислительных комплексов. Следовательно, нормируемое сопротивление заземления RН 4 Ом. На рисунке 5.1 приведена схема единичного заземлителя.

6 Рисунок 5.1 - Схема единичного заземлителя Рассчитаем сопротивление единичного заземлителя по формуле , где - сопротивление единичного заземлителя, Ом - удельное электрическое сопротивление грунта, Ом м для чернозема примем равным 40 Ом м - длина заземлителя, м - диаметр заземлителя, м. Тогда сопротивление единичного заземлителя составит Ом. Определим количество заземлителей при , где - коэффициент использования группового заземлителя характеризует

степень взаимного экранирования электродов, составляющих групповой заземлитель и зависит от формы электродов, их числа и взаимного расположения где - количество заземлителей при , шт - сопротивление заземления, Ом при и принимают равным 4 Ом. Расположим заземлители в ряд. По числу заземлителей и отношению расстояния между заземлителями к их длине определим коэффициент использования группового заземлителя. Определим число заземлителей при 6

Рисунок 5.2 - План размещения заземлителей Общее сопротивление не должно превышать 4 Ом. Это условие выполнено. Следовательно, заземление спроектировано правильно. Для заземления необходимо 4 заземлителя, расположенных в ряд. Схема размещения изображена на рис. 5.2. 5.5 Освещение помещения К современному производственному освещению предъявляются высокие требования.

Правильно спроектированное и выполненное освещение обеспечивает высокий уровень работоспособности, оказывает положительное психологическое воздействие на работающих, способствует повышению производительности труда. Согласно действующим строительным нормам и правилам СНиП-4-79 для искусственного освещения регламентирована наименьшая допустимая освещенность рабочих мест. Так, для работы с экраном дисплея в сочетании с работой над документами рекомендуемая освещенность

составляет 400 Лк. Исходные данные размеры помещения б5 м высота помещения Н 3 м норма освещенности ЕН 400. Используем потолочные светильники типа УСП-35 с двумя люминесцентными лампами типа ЛТБЦ-35 люминесцентная теплого белого цвета . Характеристики лампы мощность - 35 Ватт, светоотдача - 80 люмен ватт, длина - 1.27 м. Светильники располагаются по длине сторон помещения.

Светоотдача лампы составляет ФЛ 8035 2800 люмен, следовательно, светоотдача светильника должна составлять ФС 28002 5600 люмен. Высота подвеса светильников h Н - 0.2 3 - 0.2 2.8 м. Число светильников в ряду N 6. Расстояние между светильниками L kh 0.52.8 1.4 м. k 0.5 Число рядов светильников n 3. Определим освещенность в точке а для проверки правильности выбранной системы

освещения. Освещенность рассчитывается по формуле , где r - расстояние от светильника до точки угол падения лучей. Точка а освещается 12-ю светильниками, причем светильники 2-3-6-7, 1-4-5-8, 10-11 и 9-12 освещают точку а одинаково. Обозначим соответственно 1, 2, 3, 4 каждую группу светильников и рассчитаем для одного светильника из каждой группы освещенность, которую он приносит в точку а таб. 5.4 Рисунок 5.3 - Схема освещения помещения Таблица 5.4 -

Параметры групп 1 2 3 4 5 6 1 3 0.93 56.07 4 224.16 2 3.5 0.8 39.12 4 146.48 3 3.6 0.78 36.83 2 73.66 4 4 0.7 29.51 2 59.02 Итого 503.32 Здесь 1 - номер группы 2 - расстояние до точки а, м 3 - косинус угла падения лучей 4 - освещенность, создаваемая одним светильником, люкс 5 - число светильников в группе 6 - освещенность, создаваемая группой светильников. Обычно освещенность, создаваемая точечным источником света, излучается равномерно во все стороны. Поскольку светильник не является таким источником, введем поправочные коэффициенты

КН - коэффициент, учитывающий неравномерность излучения светильник излучает больше вниз, чем вверх и в стороны , КН 1.2 Ко - коэффициент, учитывающий дополнительное освещение отраженным светом от стен и потолка Ко 1.2 КЗ - коэффициент, учитывающий запыленность Кз 0.7. Освещенность в точке а Е 5031.21.20.7 507.02 люкс. Так как норма освещенности помещения должна быть не менее 400 люкс, то полученные расчеты верны.

5.6 Кондиционирование помещения Для обеспечения установленных норм микроклиматических параметров и чистоты воздуха в машинных залах и других помещениях вычислительного комплекса необходимо предусмотреть систему кондиционирования. Основной задачей установок кондиционирования воздуха является поддержание параметров воздушной среды в допустимых пределах, обеспечивающих надежную работу ЭВМ, длительное хранение носителей информации и комфортные условия для обслуживающего персонала.

5.6.1. Расчет системы кондиционирования Установим источники избыточных тепловыделений. Основными источниками избыточных тепловыделений в рассматриваемом помещении являются компоненты средств вычислительной техники, обслуживающий персонал и солнечная энергия. Таким образом где QЭЛ - тепловыделение от электрооборудования QЧ - тепловыделения людей QОСТ - тепловыделение от солнечной энергии через остекленные проемы.

Тепловыделения электрооборудования определяются по формуле где N 1.2 кВт - мощность электрооборудования k1 0.8 - коэффициент использования мощности машин выбирается в пределах 0.7-0.9 k2 0.7 - коэффициент загрузки выбирается в пределах 0.5-1.0 kЗ 1 - коэффициент одновременной загрузки оборудования 0.5-1.0 k4 0.1 - коэффициент ассимиляции тепла воздуху Тепловыделения людей, обслуживающих вычислительный комплекс определяются соотношением , где n 3 - численность

работающих в помещении людей QЧЕЛ 70 ккал ч - средняя величина тепловыделений одного человека Тепловыделений от солнечной радиации с учетом остекления вычисляются по формуле , где 145 ккал ч - величина потока радиации через 1 кв.м поверхности остекления для окон с двойным остеклением с деревянным переплетом qОСТ 145 ккал ч 0.8 - коэффициент, зависящий от поверхности остекления - приведенная площадь поверхности остекления Lh0.б L 2.7 м - длина оконного проема, h 2.4 м - высота окна,

2.72.40.6 4 кв.м 41450.8 464 ккал ч. Суммарную величину избыточных тепловыделений в помещении ккал ч. Для отвода тепла необходима производительность по воздуху, вычисляемая по формуле , где с 0.24 ккал кг?С - теплоемкость сухого воздуха р 1.205 кг куб.м - плотность приточного воздуха tB 24 0С - температура воздуха внутри помещения tH 19 0С - температура воздуха, поступающего в помещение извне. Учитывая производительность, необходимая кратность воздухообмена составит , где

V - объем помещения Величина кратности превышает единицу, следовательно, для отвода избыточного тепла недостаточно применения естественной вентиляции, необходимо кондиционирование воздухообмена. 5.6.2 Выбор кондиционера Для кондиционирования воздуха применен кондиционер бытовой оконный БК-2500 типа КБ-0.5-0.193 со следующими техническими характеристиками площадь помещения - 10-25 кв. м производительность по воздуху - 400 куб. м ч мощность -

1.45 кВт производительность по холоду - 1800-2500 ккал ч. Количество установленных в помещении кондиционеров должно соответствовать потребностям в отводе избыточного тепла . Как видно из формулы, для отвода тепловыделений достаточно одного кондиционера, однако, для повышения комфортности условий работы для помещения, занимаемого подразделением САПР лучше применить два кондиционера. 6 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ

ОБОСНОВАНИЕ РАЗРАБОТКИ САПР 6.1 Расчет единовременных затрат При определении единовременных затрат предполагается, что предприятие не располагает необходимыми техническими средствами для создания САПР и их требуется приобрести. Величина единовременных затрат определяется по формуле , где К0 - капитальные затраты на основные средства вычислительной техники, руб.

КВ - капитальные затраты на вспомогательное оборудование, лабораторные приборы, дорогостоящий инвентарь, руб. КС - капитальные затраты на строительные работы, связанные с внедрением САПР, руб. в - коэффициент, учитывающий время, затрачиваемое на решение задач конкретной САПР, используется, если на данной технической базе функционирует несколько автоматизированных систем 1,133 - коэффициент, учитывающий затраты на доставку и монтаж основного и вспомогательного оборудования.

Ко 110359 руб Капитальные затраты на вспомогательное оборудование примем в размере 10 от капитальных затрат на основные средства. Кв 0,1 Ко 0,1 110359 11035,9 руб Таблица 6.1 - Стоимость ОС Наименование технических средств Количество Цена Стоимость 1 2 3 4 Компьютер Pentium IV 1,8 GHz, RAM 512 Мb, HDD 80 Gb, LAN-100, VideoRAM 128

Mb, Samsung 19 Samtron 1 16506,00 16506,00 Компьютер Pentium IV 2,6 GHz, RAM 1024 Мb, HDD 80 Gb, LAN-100, VideoRAM 32 Mb, Samsung 19 Samtron 1 19544,00 19544,00 Компьютер Pentium 3,04 GHz, RAM 512 Мb, HDD 2x160Gb, LAN-100, VideoRAM 32 Mb, Samsung 19 Samtron 1 20865,00 20865,00

Принтер HP LaserJet 1320 1 9865,00 9865,00 Хаб Acorp 5 ports 10 100 1 834,00 788,00 Плоттер HP LaserJet 488SA 1 42791,00 42791,00 Всего 110359,00 Коэффициент в определяется по формуле , где М - объем машинного времени, расходуемого на реализацию задачи проектирования, час. М 1700 час Список капитальных затрат на строительные работы приведён в таблице 6.2, из которой видно, что Кс 150 руб. Таблица 6.2 - Капитальные затраты на строительные работы

Наименование технических средств Ед. изм. Кол-во Цена Стоимость 1 2 3 4 5 Трассировка кабеля замер, нарезка, маркировка, растяжка м 10 60 Монтаж розетки электрической 220В 50Гц шт. 6 5 90 Всего 150 Тэф 1741 час. при работе в одну смену - годовой фонд времени работы оборудования Величина единовременных затрат составляет руб. 6.2

Расчет стоимости одного машино-часа работы комплекса технических средств САПР Стоимость часа машинного времени рассчитывается по формуле , где Зэкс - сумма затрат по эксплуатации средств вычислительной техники, руб. Тэф - эффективный фонд времени работы оборудования за год , руб. Сумма затрат на эксплуатацию средств вычислительной техники определяется по формуле , где

Зм - затраты на основные и вспомогательные материалы в размере 1 от стоимости оборудования , руб Зэ - затраты на электроэнергию, руб. Зз - затраты на зарплату работников с учетом отчислений на социальные нужды в размере 38,5 , руб. За - сумма годовых амортизационных отчислений, руб. Зрто - затраты на ремонт и тех. обслуживание оборудования, руб. Зпр - прочие расходы, руб. Затраты на основные и вспомогательные средства

Зм 0,01 Ко 0,01 110359 1103,59 руб. Затраты на электроэнергию , где Мi - установленная мощность i-го вида оборудования, квт. Тэф i - эффективный фонд времени работы i-го вида оборудования за год , час. Цквт ч 1,0 - цена одного киловатт-часа электроэнергии, руб. Км - коэффициент использования мощности, равный 0,9.

Зэ 0,9 1,0 3 0,3 1700 0,65 1000 0,05 1700 0,75 800 2578,5 руб Таблица 6.3 - Затраты на эксплуатацию ВТ Наименование технических средств Кол-во Мi, КВт Ti, час 1 2 3 4 Компьютер Pentium IV 1,8 GHz, RAM 512 Мb, HDD 80 Gb, LAN-100, VideoRAM 128 Mb, Samsung 19 Samtron 1 0,3 1700 Компьютер Pentium IV 2,6

GHz, RAM 1024 Мb, HDD 80 Gb, LAN-100, VideoRAM 32 Mb, Samsung 19 Samtron 1 0,3 1700 Компьютер Pentium 3,04 GHz, RAM 512 Мb, HDD 2x160Gb, LAN-100, VideoRAM 32 Mb, Samsung 19 Samtron 1 0,3 1700 Принтер HP LaserJet 1320 1 0,65 1000 Хаб Acorp 5 ports 10 100 1 0,05 1700 Плоттер HP LaserJet 488SA 1 0,75 800

Затраты на зарплату работников, обслуживающих комплекс технических средств , где Омес i - месячный оклад работника i-й квалификации, руб. Чi - численность работников i-й квалификации, чел. 12 - число месяцев в году Ксс - коэффициент, учитывающий начисления на заработную плату отчисления на социальные нужды , равный 1,385. Таблица 6.4 - Оклады персонала

Профессия Численность, чел. Оклад, руб. 1 2 3 Системный администратор 1 5000 Инженер-программист 1 4000 Дизайнер 1 3000 Зз 12 1,385 5000 1 4000 1 3000 1 199440 руб. Затраты годовых амортизационных отчислений , где НО, НВ - нормы амортизации на реновацию для основного и вспомогательного оборудования, соответственно. Нормы амортизации установлены в следующих размерах -

НО 20 , НВ 20 . руб. Затраты на ремонт и техническое обслуживание оборудования Затраты на ремонт определяются в соответствии с нормой отчислений на ремонт, которую можно принять в размере 16 от стоимости оборудования. Зрто 0,16 Ко 0,16 110359 17657,4 руб. Прочие расходы принимаются в размере 1 от основных капитальных вложений. Зпр Ко 0,01 110359 0,01 1103,59 руб Сумма затрат на эксплуатацию средств вычислительной техники

Зэкс 1103,59 2578,5 199440 22292,52 17657,4 1103,59 244175,6 руб Стоимость часа машинного времени руб. 6.3 Расчет предпроизводственных затрат Предпроизводственные затраты на создание САПР определяются по формуле , где Тпс i - трудоемкость этапа разработки программных средств САПР с участием i-го специалиста, человеко-дни Цмч - цена одного машино-часа работы комплекса вычислительной

техники, руб. Омес i - средний месячный оклад i-го специалиста, принимающего участие в разработке САПР, руб. Tмаш - трудоемкость работ с использованием комплекса технических средств, дни 25,4 - среднее число рабочих дней в месяце, дни. Таблица 6.4 - Технологическая карта разработки САПР Этапы проектирования Норма времени 1 2 Исследование и обоснование создания САПР Исследование предметной области 50 Разработка и оформление требований к системе 6

Техническое задание Научно-исследовательские работы 62 Аванпроект 8 Техническое задание 5 Эскизный проект Окончание таблицы 6.4 1 2 Разработка окончательных решений по общесистемным вопросам 4 Разработка решений по организационному обеспечению 2 Разработка решений по техническому обеспечению 2 Разработка решений по математическому обеспечению 6

Разработка решений по информационному обеспечению 4 Разработка решений по лингвистическому обеспечению 2 Разработка решений по методическому обеспечению 2 Технический проект Разработка структурной схемы 5 Разработка функциональной схемы 5 Разработка программного обеспечения 487 Разработка информационного обеспечения 38

Согласование решений по связям видов обеспечения между собой и разработка общесистемной документации на САПР в целом 35 Рабочий проект Разработка рабочей документации по информац. обеспечению 16 Разработка рабочей документации по организац. обеспечению 16 Разработка рабочей документации по метод. обеспечению 8 Разработка рабочей документации по лингвистическому обеспечению 16

Разработка или адаптация программ и программной документации 30 Разработка документации на технические средства 16 Изготовление и отладка Установочные работы 2 Отладка 50 Испытания 10 Ввод в эксплуатацию Подготовка организации к вводу САПР 20 Наладочные работы 22 Проведение опытной эксплуатации 37

Проведение приемочных испытаний 8 Устранение замечаний выявленных при испытаниях 238 Приемка САПР в эксплуатацию 8 ИТОГО 1223 Оценка трудоемкости этапов проектирования, а также трудоемкости операций, выполняемых с использованием комплекса технических средств, производится на основе технологической карты разработки САПР таб. 6.4 . Кпр 1223 140,25 8 1,385 1223 13000 25,4 8 1480572,71 руб. 6.4 Расчет годовых текущих издержек на разработку проекта

Годовые текущие издержки при ручном проектировании вычисляются по формуле , где Зэкс - сумма затрат на эксплуатацию средств вычислительной техники, руб. За - сумма годовых амортизационных отчислений, руб. Тпр i - трудоемкость операций проектирования, выполняемых i-м специалистом определяется на основе технологической карты проектирования, см. табл человеко-часы Омес i - средний месячный оклад i-го специалиста с учетом

отчислений на социальные нужды в размере 38,5 , руб. N - число проектов, шт. Таблица 6.5 - Примерная технологическая карта проектирования Этапы проектирования Норма времени, час. 1 2 Карта технического уровня 7 Техническое предложение Пояснительная записка 11 Ведомость 2 Технический проект Структурные схемы 1 Пояснительная записка 9

Ведомость 1 Программная документация Исходный текст программы 40 Пояснительная записка 10 Окончание таблицы 6.5 1 2 Руководство оператора 5 Руководство программиста 4 Конструкторская документация Теоретический чертеж 2 Габаритный чертеж 1 Монтажный чертеж 1 Электрическая схема 1

Ведомость покупных изделий 1 Ведомость спецификаций 1 Технические условия 3 Методическое обеспечение 6 Описание программ 7 Итого 113 Зэкс 244175,60 руб. За руб. N 5 Иг 244175,60 - 22292,52 113 8000 5 24,5 8 244944,30 руб. 6.5 Расчет стоимости реализованных проектов Стоимость реализованных проектов рассчитывается по формуле , где

Цпр - цена проекта, руб. N - количество реализуемых проектов в год, шт. Рг 20 5 10 руб. 6.6 Сводная таблица технико-экономических показателей разработки САПР Коэффициент дисконтирования б 1 1 Ен t На первый год б 1 1 0,15 0,86 На второй год б 1 1 0,15 2 0,76 На третий год б 1 1 0,15 3 0,66 На четвертый год б 1 1 0,15 4 0,57 На пятый год б 1 1 0,15 5 0,49

В связи с неравномерностью выпуска продукции по годам, амортизация должна быть рассчитана пропорционально выработке продукции, при условии, что полная первоначальная стоимость составляет ОСпп 137710,37 руб. и равна величине единовременных затрат. Q1 5, Q2 5, Q3 6, Q4 7, Q5 7 Общий объем выпуска составляет Q 30. Износ на единицу выпущенной продукции составляет

Иед ОСпп Q 137710,37 30 4590,35 Амортизация по годам составляет Аг1 4590,35 5 22951,75 Аг2 4590,35 5 22951,75 Аг3 4590,35 6 27542,10 Аг4 4590,35 7 32132,45 Аг5 4590,35 7 32132,45 Таблица 6.6 - Сводная таблица технико-экономических показателей разработки САПР Показатель Годы периода эффективного функционирования

Итого 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 6 7 Число проектов, шт. 5 5 6 7 7 30 Стоимость разработки проекта, руб. 20 20 20 20 20 Окончание таблицы 6.6 1 2 3 4 5 6 7 Единоврем. капитальные вложения, руб. 137710,37 0 0 0 0 137710,37 Предпроизв. капитальные вложения, руб. 1480572,71 0 0 0 0 1480572,71 Годовые издержки, руб. 244944,30 244944,30 249556,55 254168,80 254168,80 2387415,42

Оттоки, руб. 1863227,38 244944,30 249556,55 254168,80 254168,80 2866065,83 Коэффициент дисконтирова-ния 0,86 0,76 0,66 0,57 0,49 Дисконтирован-ные оттоки, руб. 1602375,55 186157,67 164707,32 144876,22 124542,71 2222659,47 Выручка, руб. 10,00 10,00 120,00 140,00 140,00 60 Амортизация, руб. 22951,75 22951,75 27542,10 32132,45 32132,45 137710,5

Притоки, руб. 1022951,75 1022951,75 1227542,10 1432132,45 1432132,45 6137710,50 Дисконтирован-ные притоки, руб. 879738,51 777443,3 810177,7 816315,5 701744,9 3985420,02 13. Сальдо финансовых потоков, руб -840275,63 778007,45 977985,55 1177963,65 1177963,65 3271644,67 14. Дисконтирован-ное сальдо финансовых потоков, руб. -722637,04 591285,66 645470,46 671439,28 577202,19 1762760,55 15. Чистый дисконтирован-ный доход, руб. -722637,04 -131351,38 514119,09 1185558,37 1762760,55 1762760,55 16.

Индекс доходности 1,793 17. Внутренняя норма рентабельности, 0 0 7 18 32 32 ЗАКЛЮЧЕНИЕ В процессе проектирования САПР мебели из модульных конструкций был проведен анализ предметной области и существующих разработок САПР, разработаны структурная схема САПР и схема работы системы, по изученным источникам в центральной научной печати построена математическая модель объекта проектирования, разработаны структура и состав

базы данных и комплекса технических средств, предложены варианты методического и организационного обеспечения САПР. Кроме этого, реализованы исполняемые модули прикладного программного обеспечения в виде подсистемы решения оптимизационной задачи и подсистемы ввода вывода информации. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 1. Ленин А. П Черновол А. П. Автоматизация проектирования объектов лесопромышленного комплекса

М. Лесная промышленность, 1990. 2. Норенков И. П Маничев В. Б. Основы теории и проектирования САПР М. Высшая школа, 1990. 3. Прокофьев Н. М Прокофьев И. Н Гибкие автоматизированные производства на мебельных предприятиях - М. Лесная промышленность,1990. 4. Андреев В. Н Герасимов Ю. Ю. Принятие оптимальных решений. Теория и применение в лесном комплексе.

Издательство университета ЙОЭНСУУ Финляндия, 1999. 5. Паянский-Гвоздев В.М. Основы автоматизированного проектирования изделий и технологических процессов деревообработки Учебное пособие СПб 1993. 6. Гончаров Н. А Башинский В. Ю Буглай Б. М. Технология изделий из древесины М. Лесная промышленность, 1990 528 с. 7. Барташевич

А. А Богуш В. Д. Конструирование мебели Учебник Минск. Высшая школа, 1998 256 с. 8. Пижурин А. А Розенблит М. С. Основы моделирования и оптимизации процессов деревообработки Учебник для вузов М. Лесная промышленность, 1988 296 с. 9. Кряков М. В. и др. Современное производство мебели

М. Лесная промышленность, 1986 246 с. 10. Бобиков П. Д. Конструирование столярно-мебельных изделий М. Высшая школа, 1988 256 с. 11. Goldberg D. Genetic Algorithms in Search, Optimization, and Machine Learning - Adison-Wesley Publ 1989. 12. Норенков И. П. Генетические методы структурного синтеза проектных решений -

Информационные технологии, 1998. 1.С. 9-13. 13. Мухачева А.С. и др. Задачи двумерной упаковки развитие генетических алгоритмов на базе смешанных процедур локального поиска оптимального решения - Информационные технологии. Приложение 2001. 9 С. 14-24. 14. Романов В.П. Интеллектуальные информационные системы в экономике Учебное пособие под ред. Н.П. Тихомирова М. Экзамен,

2003 496 с. 15. Курейчик В.М. Генетические алгоритмы и их применение. Монография Таганрог Изд-во ТРТУ, 2002. 16. Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы СанПиН 2.2.2 2.4.1340-03 Гигиенические требования к персональным электронно-вычислительным машинам и организации работы . 2003. 17. Гэри М Джонсон Д. Вычислительные машины и труднорешаемые задачи Пер. с англ М. Мир,1982 416 с. 18. Юдин Е.А. Охрана труда в машиностроении.

2-е изд перераб. и доп. М Машиностроение, 1983. 432 с.