Министерство образования и науки
Республики Казахстан
Карагандинский государственный технический университет
Кафедра ___________________________
Зав. кафедрой ______________________
_________ “____”_____2009 г.
(подпись) (дата)
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
к дипломному проекту
Тема: Разработка системы «Автоматизированное решение задач механики»
Руководитель
Студент гр.
2009
Аннотация
/>
В данном дипломном проекте рассмотрены вопросы автоматизированного решения задач механики. Было рассмотрено решение четырех типов задач механики:
растяжение-сжатие прямых стержней;
кручение валов;
плоский изгиб балок;
плоский изгиб рам.
В ходе дипломного проектирования была разработана система автоматизированного решения задач механики «АРЗМ».
Также были выполнены тесты, заключающиеся в сравнении практических результатов, полученных на основе применения методов теории сопротивления материалов, с результатами, выдаваемыми программой. На основании проведенных экспериментов можно утверждать, что в результате дипломирования разработана система, выдающая результаты хорошо согласующиеся с расчетными.
Содержание
Аннотация
Введение
1. Предпроектные исследования
2. Техническое задание на проектирование системы автоматизированного решения задач механики
2.1 Общие сведения
2.2 Цель и назначение системы
2.3 Характеристика процесса проектирования
2.4 Требования к «АРЗМ»
2.4.1 Общие требования к «АРЗМ»
2.4.2 Требования к информационному обеспечению
2.4.3 Требования к лингвистическому обеспечению
2.4.4 Требования к программному обеспечению:
2.4.5 Требования к техническому обеспечению
2.4.6 Требования к методическому обеспечению
2.4.7 Требования к организационному обеспечению
2.5 Календарный план
3. Информационное обеспечение
3.1 Структура информационных потоков
3.2 Структура документооборота
3.3 Концептуальная модель данных
3.4 Логическая модель данных
3.5 Физическая модель данных
4. Лингвистическое обеспечение
4.1 Выбор языка программирования
4.1.1 Идентификаторы и типы данных
4.1.2 Переменные
4.1.3 Инструкция присваивания и выражения
4.1.4 Процедуры и функции
4.2 Элементы входного языка
4.4 Элементы выходного языка
5. Программное обеспечение
5.1 Выбор базового программного обеспечения
5.2 Выбор общесистемного программного обеспечения
5.3 Структура и состав прикладного программного обеспечения
5.4 Руководство программиста
5.4.1 Спецификация
5.4.3 Порядок оформления документации
6. Техническое обеспечение
6.1 Общие требования к комплексу технических средств (КТС)
6.2 Проектирование комплекса технических средств (КТС)
6.2.1 Проектирование состава КТС
6.3 Подготовка оборудования к работе
6.4 Техническое обслуживание оборудования
6.5 Утилизация оборудования
7. Организационное обеспечение
7.1 Организационная структура
7.2 Организация внедрения подсистемы функционального проектирования
7.3 Организация обучения
7.4 Организация монтажа и эксплуатации КТС
7.5 Организация эксплуатации системы «АРЗМ»
7.6 Организация внедрения «АРЗМ»
8. Методическое обеспечение
8.1 Руководство по установке АРЗМ
8.2 Руководство проектировщика
8.3 Электронная документация
Ïð9. омышленная экология
9.1 Понятие экологии
ððïðïððð9.2 Хаактеистика едиятия, как источника загязнения атмосфеного воздуха
Ðððð9.3 асчет ведных выбосов в атмосфеу
9.3.1 Расчет выбросов от встроенной котельной
9.3.2 Расчет выбросов от двух постов сварки и резки с использованием пропан-бутановой смеси
9.3.3 Расчет выбросов от 2-х постов сварки в защитной среде
9.3.4 Расчет выбросов от передвижного сварочного поста
9.2.5 Расчет выбросов от заточного станка
10. Охрана труда
10.1 Анализ условий труда оператора ПЭВМ
10.2 Мероприятия по безопасной организации работ
10.2.1 Меры защиты от поражения электрическим током
10.2.2 Мероприятия по снижению шума
10.3 Расчет шума
10.2.3 Освещение
10.3 Общие требования безопасности
10.3.1 Требования безопасности перед началом работы
10.3.2 Требования безопасности во время работы
10.3.3 Требования безопасности в аварийных ситуациях
10.3.4 Требования безопасности по окончании работ
10.4 Противопожарная защита
11. Экономическое обоснование разработки системы автоматизированного решения задач механики
11.1 Исходные данные для расчета
11.2 Расчет экономической эффективности создания и внедрения системы интеграции
11.5 Расчет стоимости работ по анализу модели исследования без использования АРЗМ
11.6 Расчет стоимости работ по анализу модели исследования с использованием АРЗМ
11.7 Оценка эффективности внедрения АРЗМ
Заключение
Список использованных источников
Приложение А
Введение
Одним из важнейших факторов технического прогресса нашей Республики является интенсивное использование вычислительной техники для автоматизации различных процессов управления производством и отраслями промышленности. Автоматизация всех процессов управления не будет иметь реальной основы для развития и не оправдает себя экономически до тех пор, пока не будут решены задачи повышения производительности инженерной деятельности при проектировании различных машин.
При использовании традиционных расчетных методов на этапе проектирования время, необходимое для расчета металлоконструкций различных машин, оказывается соизмеримым со временем проектирования всей конструкции в целом. Если к тому же на начальном этапе проектирования требуется сравнить несколько вариантов схем в целях выбора оптимальной, то необходимость применения программных комплексов для расчета металлоконструкций на ЭВМ становится очевидной. Повышение производительности инженерной деятельности возможно при автоматизации проектных работ, которая достигается путем разработки математических моделей и внедрением САПР.
Основным методом системного анализа и синтеза является математическое моделирование. Математическое моделирование — процесс создания модели и оперирование ею с целью получения сведений о реальном поведении объекта. Альтернативой математического моделирования является физическое макетирование, но у математического моделирования есть ряд преимуществ: меньшие сроки на подготовку анализа; значительно меньшая материалоемкость; возможность выполнения экспериментов на критических режимах, которые привели бы к разрушению физического макета и прочее.
Математическая модель — совокупность математических объектов и связей между ними, отражающих важнейшие для проектировщика свойства исследуемой системы.
Одним из наиболее эффективных методов построения приближенной математической модели конструкции является метод конечных элементов (МКЭ).
МКЭ позволяет представить сколь угодно сложную конструкцию в виде совокупности элементарных расчетных звеньев — конечных элементов. Метод получил широкое распространение для решения задач как микро-, так и макроуровня, благодаря своей универсальности, ясной инженерной формализации и удобству реализации на ЭВМ. Метод отличает малая зависимость алгоритмов от топологии конструкции.
В представленном дипломном проекте описывается разработка комплекта математических моделей (комплекта ММ) систем с распределенными параметрами при действии динамических нагрузок. К таким системам относятся различные механические конструкции и технологические машины, а именно рассматриваются конструкция двухбалочного мостового крана.
Математические модели представлены в виде пакетных файлов в формате программно-методического комплекса ANSYS, в которых содержатся данные о типовых расчетных схемах и других параметрах, описывающих анализируемую конструкцию, варьируя которыми можно получать различные данные о динамических свойствах широкого класса моделируемых технических объектов.
Настоящая работа посвящена дальнейшему совершенствованию программных средств, позволяющих автоматизировать анализ напряженно-деформированного состояния объектов.
При индивидуальном использовании программы можно использовать автоматизированное рабочее место, которое разрабатывалось для инженера-проектировщика, т.е. минимизировать комплекс технологических средств.
1. Предпроектные исследования
Все твердые тела в той или иной мере обладают свойствами прочности и жесткости, т.е. способны в определенных пределах воспринимать воздействие внешних сил без разрушения и без существенного изменения геометрических размеров.
Прочность и жесткость требуют пристального внимания, качественных оценок и определенной количественной меры.
Их изучением занимается наука, называемая механикой твердого тела, а учебная дисциплина, вводящая учащегося в мир инженерных расчетов на прочность и жесткость, носит название сопротивления материалов. Сопротивление материалов, является составной частью механики твердого тела, но не единственной. К механике твердого тела относится и другие дисциплины, среди которых необходимо в первую очередь назвать математическую теорию упругости, где рассматриваются во многом те же вопросы, что и в сопротивлении материалов, но в других аспектах.
Методы математической теории упругости ведут учащегося от общего к частному. Им свойственна математическая доказательственность, точность и глубина анализа, но вместе с тем и сложность математического аппарата. Поэтому возможность практического применения методов теории упругости ограничены.--PAGE_BREAK--
В сопротивлении материалов изложение построено по обратному принципу — от частного к общему. Основная цель — создать практически приемлемые, простые приемы расчета типовых, наиболее часто встречающихся элементов конструкций. Необходимо довести решение каждой практической задачи до числового результата требует применение приближенных методов, а стремление к простоте выводов заставляет в некоторых случаях прибегать к недоказанным, но достаточно правдоподобным предположениям — гипотезам. Их правомерность оправдывается непротиворечивостью полученных результатов, с одной стороны, и принимаемыми на веру выводами тонкого анализа теории упругости — с другой.
Сопротивление материалов и теория упругости взаимопроникающи. Многое из того, что создано теорией упругости, воспринимается курсом сопротивления материалов и органически вписывается в его содержание.
Вместе с тем сопротивление материалов вследствие своей прикладной направленности решает задачи более широкие, чем математическая теория упругости. Но главное в том, что сопротивление материалов подводит инженера к неизбежным и вечным вопросам, на которые порой трудно ответить: выдержит ли конструкция или не выдержит, и какова степень ее надежности…
В теории упругости такие вопросы не рассматриваются.
Рассмотрим стандартные подходы к решению, с помощью методов сопротивления материалов, следующих задач [3]:
центральное растяжение-сжатие прямых стержней;
кручение валов;
плоский изгиб балок;
плоский изгиб рам.
Рассмотрим пошаговую процедуру решения задач центрального растяжения-сжатия прямых стержней:
жесткая заделка заменяется реактивной силой, значение которой находят из первого уравнения статики: ΣFx=0;
применяется метод РОЗУ (разделяем, отбрасываем, заменяем, уравниваем);
конструкция делится на сечения;
при рассмотрении одного сечения отбрасываются остальные, а их действие на рассматриваемое заменяется реактивной силой, определяемой из 1-го уравнения статики. Исходя из определенных реактивных сил определяется растяжение/сжатие на данном участке. Суммирование по участкам дает общее растяжение/сжатие.
Рисунки 1.1, 1.2, 1.3 поясняют смысл метода РОЗУ.
/>
Рисунок 1.1 — Общий вид модели
/>
Рисунок 1.2 — Замена жесткой заделки реактивной силой
/>
Рисунок 1.3 — Отбрасывание сечения и замена его действия реактивной силой
Рассмотрим пошаговую процедуру решения задач кручения валов:
из уравнения жесткости находится неизвестный крутящий момент;
вал разделяется на участки, применяется метод РОЗУ и определяются углы закручивания на каждом участке.
Рассмотрим пошаговую процедуру решения задач плоского изгиба балок:
из 2-го уравнения статики находится уравнение взаимосвязи между реакциями, подставляя которое в уравнение моментов, составленное относительно одной из опор определяются значения реакций.
применяя метод РОЗУ, определяют значения поперечной силы и изгибающего момента на каждом из участков, строят их эпюры, исходя из которых, определяют опасные сечения.
Рассмотрим пошаговую процедуру решения задач плоского изгиба рам:
из 2-го уравнения статики находится уравнение взаимосвязи между реакциями, подставляя которое в уравнение моментов, составленное относительно одной из опор определяются значения реакций.
применяя метод РОЗУ, определяют значения продольной, поперечной силы и изгибающего момента на каждом из участков, строят их эпюры, исходя из которых, определяют опасные сечения.
2. Техническое задание на проектирование системы автоматизированного решения задач механики
2.1 Общие сведения
Проектированию подлежит САПР «Автоматизированное решение задач механики», именуемая в дальнейшем «АРЗМ». Данная САПР разрабатывается на кафедре САПР КарГТУ.
Разработчик — Кудинов Андрей Викторович.
Заказчик — кафедра САПР.
Основание разработки — приказ на дипломирование №162с от 24 февраля 2005 г.
Сроки разработки: февраль — май 2005 г.
2.2 Цель и назначение системы
Целями разработки «АРЗМ» являются:
увеличить производительность работы персонала (инженеров-проектировщиков) и уменьшить затраты времени на проектирование;
увеличить рентабельность технологического проектирования, то есть уменьшить моральные, физические и материальные издержки проектов;
расширит сферы применения современных программных продуктов проектирования.
Проектируемая САПР «АРЗМ» предназначена для:
автоматизированного расчета напряженно-деформированного состояния при центральном растяжении-сжатии прямых стержней, кручении валов, плоском изгибе балок и рам;
промышленных предприятий, где есть отдел проектирования конструкций, который занимается проектированием технологического оборудования;
в учебных целях (в качестве обучающей программы будущих специалистов-проектировщиков в ВУЗах).
Задачи разработки — разработать систему, решающую четыре типа задач механики:
растяжение-сжатие прямых стержней;
кручение валов;
плоский изгиб балок;
плоский изгиб рам.
2.3 Характеристика процесса проектирования
Процесс проектирования модели и анализа результатов состоит из пяти этапов, на которые в зависимости от способа реализации затрачивается определенное количество времени (таблица 2.1):
до интеграции САПР «АРЗМ» на весь процесс затрачивается 52 часа;
планируется, что после интеграции САПР «АРЗМ» будет затрачиваться 13 часов.
Планируемое сокращение затрат времени на проектирование — 4 раза.
Таблица 2.1 — Перечень процессов и характеристик создания модели исследования с использованием систем проектирования и анализа до и после интеграции.
Наименование процесса
Длительность процесса проектирования в расчете на одного человека, часы
до интеграции
после интеграции
1 Сбор исходных данных
до 8
до 8
2 Проектирование модели исследования
до 32
до 1
2.1 Построение упрощенной модели
до 2
0,1
2.2 Расчет
до 20
0,75
2.3 Построение эпюр
до 10
0,15
3 Анализ результатов
до 4
до 4
4 Создание конструкторской документации
до 8
Итого
52
13
2.4 Требования к «АРЗМ»
2.4.1 Общие требования к «АРЗМ»
Система должна состоять из интерфейсного модуля и набора модулей для решения каждой из задач проектирования.
Связь для информационного обмена между подсистемами будет обеспечивать интерфейсный модуль.
Интерфейсный модуль должен предусматривать расширяемость системы, то есть подключение дополнительных модулей для решения других типов задач механики.
Система «АРЗМ» должна обеспечивать создание командного файла, выполняющего построение и анализ модели исследования и его перенос в ANSYS.
Вывод результатов проектирования и анализа должен производиться в виде стандартной проектной документации. При этом должно обеспечиваться представлении выходной расчетной информации в текстовом (файл результатов расчета и таблицы с дополнительной информацией анализа) и графическом (эскиз модели, эпюры распределения нагрузок и прочие диаграммы) виде.
Должны быть автоматизированы промежуточный стадии проектирования, не связанные с творческой деятельностью проектирования, такие как:
вычисление реальных констант, используемых при описании физических свойств модели;
построение исследуемой модели;
построение геометрической модели;
построение дискретной модели;
передача исходных данных расчета системе ANSYS в виде командного файла;
проведение конечно-элементного анализа;
выбор формы представления результирующих данных;
документооборот между системами ANSYS и «АРЗМ», необходимый для переноса результатов анализа и оптимизации с наименьшим участием проектировщика.
Так в дальнейшем предполагается интеграция в данную систему подсистемы автоматизированного расчета статически неопределимых стержневых систем (далее «АРЗМ»), то к разрабатываемой системе дополнительно выдвигается следующий ряд требований:
должна быть обеспечена совместимость документооборота между «АРЗМ» и «АРСНСС»;
при решении задач система «АРЗМ» не должна создавать помех работе и не должна искажать результаты расчетов системы «АРСНСС».
2.4.2 Требования к информационному обеспечению
При разработке «АРЗМ» необходимо выполнить следующие требования к информационному обеспечению:
при разработке структуры информационных потоков должно быть обеспечено получение целостной, не избыточной, достоверной, не протиречивой информации об объекте анализа для получения корректного решения; продолжение
--PAGE_BREAK--
система должна обеспечивать контроль правильности ввода исходных данных;
САПР должна иметь диалоговый и пакетный человеко-машинный интерфейс;
разработать концептуальную, логическую и физическую модели данных и потоков информации для новой схемы проектирования;
связь для информационного обмена между подсистемами должен обеспечивать интерфейсный модуль;
САПР должна подготавливать исходные данные для расчета в стандартном для системы ANSYS виде.
2.4.3 Требования к лингвистическому обеспечению
язык программирования, на котором будет разрабатываться САПР, должен поддерживать объектно-ориентированную модель данных ит обеспечивать получение выполняемого модуля для выбранной операционной системы;
разработать структуру и систему входного языка, структуру и состав диалогов для каждой из четырех подсистем, обеспечивающих создание и редактирование моделей;
обеспечить поддержку внутреннего языка, предназначенного для взаимодействия САПР и системы ANSYS;
разработать структуру и систему выходного языка для вывода текстовых результатов расчета.
2.4.4 Требования к программному обеспечению:
Разработать структуру и состав системного, прикладного и базового программного обеспечения.
2.4.4.1 Требования к общесистемному программному обеспечению
обеспечение стабильной и бесперебойной работы КТС;
доступность;
распространенность;
легкость и простота установки/настройки;
поддержка GUI.
2.4.4.2 Требования к базовому программному обеспечению
универсальность;
возможность использования ANSYS 6.0/7.0, Windows 98/2000/ХР;
поддержка языком программирования объектно-ориентированного подхода к программированию;
наличие для языка программирования компилятора для выбранного общесистемного программного обеспечения.
2.4.4.3 Требования к прикладному программному обеспечению
обеспечить модульную структуру системы;
обеспечить приемлемый уровень быстродействия системы;
создать соглашения о правилах написания кода;
разработать руководство программиста по созданию системы «АРЗМ»;
создать программный код;
провести тестирование на основе тестов с различными конфигурациями технических и программных средств.
2.4.5 Требования к техническому обеспечению
разработать варианты структуры и состава минимальных конфигураций комплекса технических средств;
провести тестирование наиболее типичных конфигураций комплексов технических средств с целью определения возможной производительности работы «АРЗМ»;
разработать методику определения необходимого расширения минимальной конфигурации в зависимости от конкретной задачи.
2.4.6 Требования к методическому обеспечению
Методическое обеспечение должно отображать описание системы, методику автоматизированного проектирования и анализа по новой схеме и должно включать:
описание «АРЗМ» и ее модулей;
руководство системного программиста;
руководство пользователя;
руководство по установке.
Также должны выполняться следующие работы:
необходимо разработать технологию, методику эффективной работы с «АРЗМ»;
необходимо разработать структуру и состав интерактивной документации, описывающую работу в «АРЗМ»;
необходимо разработать структуру и состав демонстрационных примеров, освещающих основные аспекты работы в «АРЗМ».
2.4.7 Требования к организационному обеспечению
разработать структуру и описать функционирование проектно-конструкторского отдела, состоящего из пяти человек;
разработать структуру взаимодействия между проектировщиками и системой «АРЗМ».
2.5 Календарный план
Календарный план выполнения проектных работ представлен в таблице 2.2.
Таблица 2.2 — Календарный план
Стадии проектирования
Этапы проектирования
Сроки выполнения
Отчетность
Предпроектные исследования
Анализ существующих методов автоматизированного проектирования и моделирования
01.7 04-01.10 04
Отчет по преддипломной практике
Эскизный проект
Техническая концепция основных параметров «АРЗМ», уточнение ТЗ
01.10 04-22.10 04
Уточненное техническое задание
Разработка общей концепции технологии работы в «АРЗМ»
01.10 04-14.10 04
Описание концепции «АРЗМ»
Разработка обобщенной объектно-ориентированной математической модели
14.10 04-29.10.04
Описание объектно-ориентированной модели
Разработка концептуальной и логической информационных моделей
29.10.04-12.11 04
Описание концептуальной и логической моделей данных
Разработка состава и структуры общесистемного, прикладного и базового ПО
29.10.04-12.11 04
Эскизный проект программного обеспечения
Разработка структуры языка проектирования и выходных форм
29.10.04-12.11 04
Описание структуры языков
Разработка общей структуры и состава необходимого КТС
29.10.04-12.11 04
Описание структуры и состава КТС
Технический проект
Разработка физической модели данных
12.11 04-26.11.04
Описание баз данных и СУБД
Разработка руководства программиста
12.11 04-10.12.04
Руководство программиста
Окончательная разработка языков общения в «АРЗМ»
12.11 04-10.12.04
Описание языка проектирования, внутреннего и выходных языков
Определение минимальной конфигурации КТС
12.11 04-19.11.04
Рекомендации пользователю по составу КТС
3. Информационное обеспечение
3.1 Структура информационных потоков
Для того, чтобы определить ожидаемые нагрузки на конструкцию, либо ее (конструкции) динамические параметры, необходимо провести исследования на макроуровне при использовании ПМК ANSYS. Конструкторский отдел ставит задачу моделирования и подает сведения об объекте анализа, исполнителю, который, в свою очередь, определяет требуемые параметры расчетной модели в ПМК ANSYS. На основе полученных исходных данных в ПМК ANSYS производится расчет требуемого параметра, в частности величины напряжений, динамических перемещений, частот и т.д. Полученные после проведения анализа данные используются в дальнейшем конструкторским отделом. Структура информационных потоков представлена на рисунке 3.1.
Рисунок 3.1— Структура информационных потоков
3.2 Структура документооборота
В соответствии с описанными выше потоками информации можно предложить структуру документооборота, которая будет иметь место при использовании разрабатываемого комплекта ММ в среде ПМК ANSYS (рисунок 3.2).
Предусматривается, что из конструкторского отдела исполнителю будет передаваться задание на анализ конструкции в виде документа “технологическое задание на анализ расчетной модели”. Исполнителем анализа расчетной модели является инженер-конструктор, работающий с ПМК ANSYS. После проведения работ по анализу исполнитель передает отчет о проделанной работе и полученных результатах в конструкторский отдел, из которого данные либо участвуют в дальнейших исследованиях, проводимых конструкторским отделом, либо передаются непосредственно заказчику в случае, если в дальнейших исследованиях необходимость отсутствует.
Рисунок 3.2 — Структура документооборота
3.3 Концептуальная модель данных
Рассмотрим объект анализа как систему, характеризуемую отдельными параметрами. Параметры влияют каждый в отдельности на всю систему, а в совокупности и определяют свойства объекта как системы. Поскольку моделирование предполагает создание виртуальной модели физического образца, то совершенно очевидно, что объект необходимо рассматривать как взаимосвязь отдельных компонентов. Описывая отдельный компонент набором свойств (характерных для системы, но в приложении к дискретному элементу) достигают полного отражения свойств и характеристик всего объекта. продолжение
--PAGE_BREAK--
Концептуальная модель объекта анализа представлена на рисунке 3.3 Конструкция представляется в виде системы, состоящей из конечных элементов, узлы которых связанны между собой определенной структурой. Каждая конструкция имеет название, характеризуется количеством элементов, топологией и действующими на нее нагрузками. Элементы в свою очередь характеризуются собственным номером, типом, геометрией, материалом. Каждому элементу соответствует определенные узлы. Узлы описываются пространственными координатами, степенями свободы и порядковым номером. Структура конструкции характеризуется последовательностью и способом соединения узлов.
/>Рисунок 3.3 — Концептуальная модель объектов анализа
3.4 Логическая модель данных
Логическая модель, отображающая основные взаимосвязи и составляющие объекта анализа, представлена на рисунке 4. По коду объекта, которому соответствуют название объекта, количество элементов, этот объект составляющих, топология объекта и действующие нагрузки, определяются элементы и структуры. По коду элемента определяются номера узлов, принадлежащих этому элементу, и их пространственные координаты. По номерам узлов определяются способы их соединения.
объекты анализа
код объекта
название
количество элементов
топо-логия
нагрузки
элементы
код объекта
код элемента
тип элемента
геометрия
материал
/>/>
структуры
код объекта
номер узла
способ соединения узлов
начальная точка
конечная точка
/>
узлы
код элемента
номер узла
координа-ты узла
степени свободы
Рисунок 3.4 — Логическая модель объектов анализа
3.5 Физическая модель данных
Рассмотренная логическая модель данных представляется в виде исходного файла в соответствии с требованиями, предъявляемыми к формату представления исходных данных для ПМК ANSYS. Файл имеет произвольное имя, выбранное пользователем по желанию. Расширение командного файла — bat. Порядок и формат данных оговаривается в разделе “Лингвистическое обеспечение".
Структура исходных данных представлена в таблице.1 в виде физической модели объекта.
Таблица 3.1 Описание структуры файла нормативно-справочной информации
№
Название поля
Тип, размер
Описание
Таблица Elements
11.
Category
Текст,100
Категория объекта
.2.
Element
Текст,100
Наименование объекта
33.
ModelPict
Графика,1
Изображение объекта
44.
ElemType
Текст,100
Тип элемента
55.
ModelConst
Мемо,100
Константы объекта
66.
MaterialProp
Мемо,100
Свойства материала
77.
ModelBuild
Мемо, 20
Команды построения объекта
ТаблицаMaterials
11.
Material
Текст, 20
Материалы объектов
22.
EX
Текст,10
Модуль упругости
33.
NUXY
Текст,10
Коэффициент Пуассона
44.
DENS
Текст,10
Плотность
4. Лингвистическое обеспечение
4.1 Выбор языка программирования
В качестве языка программирования мною был выбран язык Object Pascal в силу следующих его свойств:
объектная ориентация этого языка, позволяющая разрабатывать приложения проще и быстрее;
поддержка баз данных;
использование технологии визуального проектирования, позволяющее сосредоточить усилия не на разработке интерфейса, а на реализации логики программы.
В среде программирования Delphi для записи программ используется язык программирования Object Pascal. Программа на Object Pascal представляет собой последовательность инструкций, которые довольно часто называют операторами. Одна инструкция от другой отделяется точкой с запятой.
4.1.1 Идентификаторы и типы данных
Каждая инструкция состоит из идентификаторов.
Программа может оперировать данными различных типов: целыми и дробными числами, символами, строками символов, логическими величинами.
Язык Object Pascal поддерживает семь целых типов данных: shortint, smailint, Longint, Int64, Byte, Word и Longword.
Object Pascal поддерживает и наиболее универсальный целый тип — Integer, который эквивалентен Longint. продолжение
--PAGE_BREAK--
ЯзыкObject Pascal поддерживаетшестьвещественныхтипов: Reai48, single, Double, Extended, comp, Currency. Типы различаются между собой диапазоном допустимых значений, количеством значащих цифр и количеством байтов, необходимых для хранения данных в памяти компьютера.
Язык Object Pascal поддерживает и наиболее универсальный вещественный тип — Real, который эквивалентен Double.
Язык Object Pascal поддерживает два символьных типа: Ansichar и Widechar:
тип Ansichar — это символы в кодировке ANSI, которым соответствуют числа в диапазоне от 0 до 255;
тип widechar — это символы в кодировке Unicode, им соответствуют числа от 0 до 65 535.
Object Pascal поддерживает и наиболее универсальный символьный тип — Char, который эквивалентен Ansichar
ЯзыкObject Pascal поддерживаеттристроковыхтипа: shortstring, Longstring, WideString:
тип shortstring представляет собой статически размещаемые в памяти компьютера строки длиной от 0 до 255 символов;
тип Longstring представляет собой динамически размещаемые в памяти строки, длина которых ограничена только объемом свободной памяти;
тип WideString представляет собой динамически размещаемые в памяти строки, длина которых ограничена только объемом свободной памяти. Каждый символ строки типа WideString является Unicode-символом.
В языке Object Pascal для обозначения строкового типа допускается использование идентификатора string. Тип string эквивалентен типу shortstring.
Логическая величина может принимать одно из двух значений True (истина) или False (ложь). В языке Delphi логические величины относят к типу Boolean.
4.1.2 Переменные
Переменная — это область памяти, в которой находятся данные, которыми оперирует программа. Когда программа манипулирует с данными, она, фактически, оперирует содержимым ячеек памяти, т.е. переменными.
Чтобы программа могла обратиться к переменной (области памяти), например, для того, чтобы получить исходные данные для расчета по формуле или сохранить результат, переменная должна иметь имя. Имя переменной придумывает программист.
В качестве имени переменной можно использовать последовательность из букв латинского алфавита, цифр и некоторых специальных символов. Первым символом в имени переменной должна быть буква. Пробел в имени переменной использовать нельзя.
Следует обратить внимание на то, что компилятор языка Object Pascal не различает прописные и строчные буквы в именах переменных, поэтому имена SUMMA, Summa и summa обозначают одну и ту же переменную.
В языке Object Pascal каждая переменная перед использованием должна быть объявлена. С помощью объявления устанавливается не только факт существования переменной, но и задается ее тип, чем указывается и диапазон допустимых значений.
В общем виде инструкция объявления переменной выглядит так:
Имя: тип;
где: имя — имя переменной;
тип — тип данных, для хранения которых предназначена переменная.
В тексте программы объявление каждой переменной, как правило, помещают на отдельной строке.
Если в программе имеется несколько переменных, относящихся к одному типу, то имена этих переменных можно перечислить в одной строке через запятую, а тип переменных указать после имени последней переменной через двоеточие.
4.1.3 Инструкция присваивания и выражения
Инструкция присваивания является основной вычислительной инструкцией. Если в программе надо выполнить вычисление, то нужно использовать инструкцию присваивания.
В результате выполнения инструкции присваивания значение переменной меняется, ей присваивается значение.
В общем виде инструкция присваивания выглядит так: Имя: = Выражение.
Выражение состоит из операндов и операторов. Операторы находятся между операндами и обозначают действия, которые выполняются над операндами. В качестве операндов выражения можно использовать: переменную, константу, функцию или другое выражение. При записи выражений между операндом и оператором, за исключением операторов DIV и MOD, пробел можно не ставить.
Результат применения операторов +, —, * и / очевиден.
Оператор DIV позволяет получить целую часть результата деления одного числа на другое. Например, значение выражения is DIV i равно 2.
Оператор MOD, деление по модулю, позволяет получить остаток от деления одного числа на другое.
В простейшем случае выражение может представлять собой константу или переменную.
При вычислении значений выражений следует учитывать, что операторы имеют разный приоритет. Так у операторов *, /, DIV, MOD более высокий приоритет, чем у операторов + и — .
Приоритет операторов влияет на порядок их выполнения. При вычислении значения выражения в первую очередь выполняются операторы с более высоким приоритетом. Если приоритет операторов в выражении одинаковый, то сначала выполняется тот оператор, который находится левее.
Для задания нужного порядка выполнения операций в выражении можно использовать скобки.
Выражение, заключенное в скобки, трактуется как один операнд. Это означает, что операции над операндами в скобках будут выполняться в обычном порядке, но раньше, чем операции над операндами, находящимися за скобками. При записи выражений, содержащих скобки, должна соблюдаться парность скобок, т.е. число открывающих скобок должно быть равно числу закрывающих скобок.
4.1.4 Процедуры и функции
При возникновении события автоматически запускается процедура обработки события, которую и должен написать программист. Задачу вызова процедуры обработки при возникновении соответствующего события берет на себя Delphi.
В языке Object Pascal основной программной единицей является подпрограмма. Различают два вида подпрограмм: процедуры и функции. Как процедура, так и функция, представляют собой последовательность инструкций, предназначенных для выполнения некоторой работы. Чтобы выполнить инструкции подпрограммы, надо вызвать эту подпрограмму. Отличие функции от процедуры заключается в том, что с именем функции связано значение, поэтому имя функции можно использовать в выражениях.
Процедура начинается с заголовка, за которым следуют:
раздел объявления констант;
раздел объявления типов;
раздел объявления переменных;
раздел инструкций.
В общем виде процедура выглядит так:
procedure Имя (СписокПараметров);
const
// здесь объявления констант
type
// здесь объявления типов var
// здесь объявления переменных
begin
// здесь инструкции программы
end;
Заголовок процедуры состоит из слова procedure, за которым следует имя процедуры, которое используется для вызова процедуры, активизации ее выполнения. Если у процедуры есть параметры, то они указываются после имени процедуры, в скобках. Завершается заголовок процедуры символом «точка с запятой».
Если в процедуре используются именованные константы, то они объявляются в разделе объявления констант, который начинается словом const.
За разделом констант следует раздел объявления типов, начинающийся словом type.
После раздела объявления типов идет раздел объявления переменных, в котором объявляются (перечисляются) все переменные, используемые в программе. Раздел объявления переменных начинается словом var.
За разделом объявления переменных расположен раздел инструкций. Раздел инструкций начинается словом begin и заканчивается словом end, за которым следует символ «точка с запятой». В разделе инструкций находятся исполняемые инструкции процедуры.
Функция начинается с заголовка, за которым следуют разделы объявления констант, типов и переменных, а также раздел инструкций.
Объявление функции в общем виде выглядит следующим образом:
function Имя (СписокПараметров): Тип;
const // начало раздела объявления констант
type // начало раздела объявления типов
var // начало раздела объявления переменных
begin // начало раздела инструкций
result: = Значение; // связать с именем функции значение
end;
Заголовок функции начинается словом function, за которым следует имя функции. После имени функции в скобках приводится список параметров, за которым через двоеточие указывается тип значения, возвращаемого функцией (тип функции). Завершается заголовок функции символом «точка с запятой».
За заголовком функции следуют разделы объявления констант, типов и переменных.
В разделе инструкций, помимо переменных, перечисленных в разделе описания переменных, можно использовать переменную result. По завершении выполнения инструкций функции значение этой переменной становится значением функции. Поэтому среди инструкций функции обязательно должна быть инструкция, присваивающая переменной result значение. Как правило, эта инструкция является последней исполняемой инструкцией функции.
4.2 Элементы входного языка
Группа входных языков предназначена для описания проектируемых объектов и управления процессом проектирования. Данную группу можно рассмотреть как язык взаимодействия проектировщика с системой в виде меню и шаблонов (бланков). При выборе операций по меню предложение системы представляет собой перечень фраз, слов или сокращений на естественном языке. Каждый пункт меню может быть помечен порядковым номером, мнемокодом команды или клавиши. Меню является по сути дела подсказкой. Реакцией на непомеченный список альтернатив может служить ввод ключевого слова или аббревиатуры, выбор строки курсором или вводом управляющего кода. Реакцией на выбор того или иного пункта меню будет выполнение соответствующих действий системой.
Заказ, полученный для разработки проекта, может содержать:
чертежи различных форматов (А4-А0), выполненных на бумаге, а также представленных в электронном виде — в файлах форматов. dwg,. bmp,. jpeg, для представления геометрической формы и более полной детализации модели;
текстовую информацию, представленную как на бумаге, так и в электронном виде — в файлах форматов. doc,. txt для более полного уяснения полученной задачи, для выявления обязательных характеристик системы и пожеланий самого заказчика к проектируемой модели.
Все эти данные должны быть использованы инженером-проектировщиком для создания командного файла формата. bat, понятного программе Ansys, который непосредственно будет формироваться в нашей программе, а в дальнейшем отправляться для расчётов в программу Ansys.
Данные, входящие в командный файл, будут являться входными, и в зависимости от задания могут содержать:
материал модели;
константы для формирования условий функционирования модели;
геометрические размеры;
формы и вид нагрузок;
тип интересуемого расчёта;
тип интересующего результата.
Носителями данной информации являются заказчики разработки и непосредственно разработчики, что касается электронной информации, она хранится на дискетах емкостью 1,44 Мб или на CD-дисках емкостью 700 Мб. Размеры файлов зависят от заказа и могут быть как малыми (≈ 1 Мб), так и большими (≈ 500 Мб).
На входных формах будут располагаться элементы следующих типов:
типа TEdit — для отображения названия проекта;
типа TSpinEdit — для выбора типа расчета и номера варианта;
типа TLabeledEdit — для отображения набора вводимых параметров (длина участков, нагрузка и т.д.);
компоненты типа TComboBox — для выбора единиц измерения параметров (м, Н и т.д.);
компонент типа TMainMenu — для осуществления работы с проектом в меню;
компонент типа TStatusBar — для отображения интерактивных подсказок;
компонент типа TSpeedBar — для дублирования команд меню на панели инструментов; продолжение
--PAGE_BREAK--
компоненты типа TButton — для перехода между формами.
4.3 Элементы промежуточного языка
Промежуточным языком является язык командного файла. Команды, используемые в командном файле, передаваемом ПК ANSYS, перечислены в таблице 4.1
Таблица 4.1 — Команды ПК ANSYS
Команда
Выполняемое действие
1
2
/filname
Имя файла
/title
Заголовок задачи
/prep7
Вход в препроцессор
antype, static
Тип анализа (статический)
et, 1, link1
Тип элемента (2D лонжерон)
r, 1, area, istrn
Реальные константы (площадь поперечного сечения, начальная деформация)
n, 1, 0, 0
Узлы (номер, Х-координат, Y-координата)
real, 1
Текущий набор реальных констант (номер)
е, 1, 2
Элементы (начало, конец)
d, all, ux
Закрепления (номер узла либо все)
/SOLU
Начало расчета
finish
Завершение расчета
/post1
Вход в постпроцессор
/OUT
Вывод в файл
*VWRITE
Данные для вывода
4.4 Элементы выходного языка
Выходные языки ориентированы на вывод полученных в результате проектирования проектных решений в виде проектной документации, которая имеет естественный язык и пояснений не требует:
распечатки результата расчёта как графического изображения (обязательно цветного) или как текстовых документов на формате А4 (Приложение А — Шаблоны выходных документов);
сохранение результатов в графическом формате. bmp или в текстовых форматах. doc,. txt, в электронном виде на различных носителях: на дискетах емкостью 1,44 Мб или на CD-дисках емкостью 700 Мб, размеры файлов зависят от заказа и могут быть как малыми (≈ 1 Мб), так и большими (≈ 500 Мб).
Сообщения пользователю АРЗМ разделяются на сообщения-результаты проверки модели исследования и на сообщения об ошибках, предупреждения и информационные сообщения, выдаваемые в ходе работы с АРЗМ.
Результаты проверки модели исследования в зависимости от степени определенности нарушения разделяются на ошибки и предупреждения. В таблице 4.2 приводится перечень ошибок и предупреждений, возможных для каждого конкретного класса объектов модели исследования.
Таблица 4.2 — Перечень ошибок и предупреждений, выявляемых после проверки модели исследования.
№
Вид
Сообщение
1
Ошибка
Ошибочные данные
2
Предупреждение
Введены не все данные
Сообщения, выдаваемые по ходу работы, выдаются в диалоговых окнах. Вывод всех сообщений дублируются также в log-файл.
Сообщения об ошибках разделяются на критические, фатальные и исправимые.
Возникновение критических ошибок приводит к прерыванию работы с АРЗМ, выходу из программы и, возможно, к перезагрузке системы. Данный тип ошибок обуславливается только ошибками программирования АРЗМ, необнаруженных на этапе тестирования. При появлении такой ошибки выдается либо стандартное сообщение Windows «Программа выполнила недопустимую операцию и будет закрыта», при этом не представляется возможность сохранить текущую работу, либо выдается сообщение АРЗМ о необходимости прервать работу, сохранить текущую работу и выйти из программы.
Фатальные ошибки приводят к прерыванию обработки текущей выполняемой команды без нарушения целостности системы. Данный тип ошибок возникает из-за ошибок в описании модели исследования: неполное описание, взаимоисключающее и т.д. После появления такой ошибки необходимо проверить модель командами проверки и повторить процедуру.
Сообщения об исправимых ошибках информируют пользователя о таковой и переводят программу в диалоговый режим, предоставляя пользователю возможность скорректировать исходные данные либо прервать обработку.
Предупреждающие сообщения информируют пользователя о возможности появления ошибок в дальнейшем, либо о возможной некорректности исходных данных, которая может привести к большим погрешностям вычислений.
Информационные сообщения выдают пользователю порции вспомогательной информации о ходе работы, которая никак не отражается на процессе работы системы. Такая информация позволяет пользователю отследить ход вычисления или нескольких параллельных вычислений.
На выходных формах будут располагаться элементы следующих типов:
элемент типа TTreeView — для отображения дерева проектов;
элемент типа TGraphChildForm — для отображения графической информации проекта;
элемент типа TTextChildForm — для отображения текстовой информации проекта.
5. Программное обеспечение
5.1 Выбор базового программного обеспечения
При разработке дипломного проекта нами использовались следующие базовые программные средства:
ANSYS 6.0 (анализ модели, созданной в САПР "UIRZM-CAE");
Borland Delphi 6.0 (среда создания САПР "UIRZM-CAE");
Microsoft Word 2000 (оформление документации);
Macromedia Flash FX (создание мультимедиа-презентации);
InstallShield Express Borland Limited (создание программы инсталляции САПР «АРЗМ»).
Исходя из требований к САПР «АРЗМ», в качестве программы моделирования необходимо использовать ANSYS 6.0. Программа Ansys представляет собой компьютерный код для проектирования и выполнения конечно-элементного анализа. Она используется, чтобы выяснить, как выполненная проектная разработка будет вести себя в эксплуатационном режиме. Также программу ANSYS можно использовать для оптимизации соответствующего проекта при различных эксплуатационных режимах. В программе ANSYS можно работать в интерактивном или пакетном режиме. Пакетный режим означает функционирование программы ANSYS под управлением командного файла.
В качестве средств программирования выбрана среда Rapid Application Development (Быстрой Разработки Приложений) Borland Delphi 6.0 Interprise Edition. Выбор среды разработки обуславливается следующими соображениями. Во-первых, компиляторы языка Object Pascal разработаны для операционных систем Windows и Linux, что позволяет мобильно переходить от одной операционной системы к другой. Во-вторых, Delphi предоставляет широчайшие возможности по разработке пользовательского интерфейса. В-третьих, язык Object Pascal наиболее хорошо нами изучен, а также существует большое количество документации по среде проектирования Delphi.
В качестве средства оформления документации мы выбираем MS Word 2000, так как этот программный продукт представляет большие возможности при простом интерфейсе пользователя, а также наиболее широко используется в качестве стандартного офисного приложения.
Для оформления мультимедийной презентации мы используем Macromedia Flash MX, который относится к мультимедийным приложениям, как для Интернет, так и для автономных презентаций. К достоинствам Flash MX можно отнести следующие:
является наилучшим средством для организации Web-страниц, презентаций, художественного оформления иллюстраций;
является эффектной программой для создания анимации;
Flash — анимация воспроизводится значительно быстрее, чем Web анимация в формате GIF;
независимость от размера изображения;
простота использования;
автоматическое изменение масштаба в соответствии с размерами окна;
является эффективным инструментальным средством для создания графики и анимации, предназначенных для использования другими приложениями;
легкость сопряжения со звуковой дорожкой.
Для создания программы инсталляции «АРЗМ» мы выбираем InstallShield Express из комплекта поставки Borland Delphi 6.0 Interprise Edition. Эта программа создания инсталляции представляет удобный пользовательский интерфейс, а также поддерживает установку BDE на компьютер.
5.2 Выбор общесистемного программного обеспечения продолжение
--PAGE_BREAK--
Наша программа разрабатывалась для работы на компьютерах типа PC и работает только под руководством операционных систем с ядром Win32.
Программа ANSYS разрабатывалась для использования на рабочих станциях SUN, Silicon Graphics, DEC, а также суперкомпьютерах Cray. Все эти вычислительные системы используют в качестве операционной системы разновидности ОС UNIX. Также существует версия под MS-DOS, в 1997 году создана версия для работы в среде Windows.
ОС Windows характеризуется тем, что предоставляет приложениям возможность создания пользовательского интерфейса на высоком уровне эргономичности и удобства.
ОС UNIX является антиподом Windows — практически отсутствие графического интерфейса, за исключением дополнительно загружаемой графической подсистемы X-Window. В отличие от Windows, код UNIX специально рассчитан под используемое оборудование, что привело к отсутствию понятия Plug&Play, но зато дало возможность создания высокопроизводительных приложений, интенсивно использующих комплекс технических средств.
Так как пользователь работает с программами «АРЗМ» и ANSYS, на его машине достаточно установить операционную систему на базе Windows. Наиболее подходящая — ОС Windows ХР, являющейся недорогой, но в тоже время довольно мощной операционной системой, поддерживающей большинство современных технологий программирования.
5.3 Структура и состав прикладного программного обеспечения
САПР «АРЗМ» предназначена для интегрированного автоматизированного проектирования и анализа на основе программы ANSYS. Интеграция с нашей программой заключается в таком объединении этих программ, при котором пользователь, подготавливая модель, не задумывается, каким образом будет производится моделирование и анализ исследуемой модели.
В настоящее время системы проектирования и анализа развиваются двумя различными путями: улучшение интерфейса с пользователем и наращивание вычислительных возможностей. В связи с высокой конкуренцией эти два пути пересекутся, но в настоящее время степень пересечения незначительна.
В нашей системе для решения задачи обеспечения интеграции этих систем выбран подход асинхронного проектирования и моделирования: пользователь работает в среде «АРЗМ», в то время как автоматизированное моделирование производится в фоновом режиме. Интеграция заключается в эмулировании моделирования САПР «АРЗМ».
Программный продукт реализован в виде взаимосвязанных модулей. Структура программного комплекса представлена в таблице 5.1.
Таблица 5.1 Структура программного комплекса
Название модуля
Описание
1
2
1 MainUnit
Обеспечивает связь модулей и управление проектами, отображает результаты расчета.
2 NewUnit
Осуществляет выбор типа проекта.
3 Растяжение и сжатие прямых стержней
3.1 BeemStep1
Осуществляет выбор названия проекта, количества участков, типа сечения и способа закрепления
3.2 MaterialPropUnit
Осуществляет ввод модуля упругости, коэффициента Пуассона, плотности
3.3 SectionPropUnit
Осуществляет ввод геометрических размеров сечения
3.4 ForcesPropUnit
Задаются значение и расположение нагружения модели, выполнение расчета
4 Кручение
4.1 PipeStep1Unit
Осуществляет выбор названия проекта, количества участков и способа закрепления
4.2 PipeMaterialPropUnit
Осуществляет ввод модуля упругости, коэффициента Пуассона, плотности
4.3 InputLengsOtrezkovUnit
Осуществляет ввод длин участков
4.4 PipeInputDataUnit
Осуществляет ввод угловой скорости вращения, предела прочности, угла закручивания
4.5 PipeInputNUnit
Осуществляет ввод мощностей
4.6 PipeMomentForm
Задаются направление моментов, выполнение расчета
5 Плоский изгиб
5.1 FlexStep1Unit
Осуществляет выбор названия проекта, количества участков
5.2 FlexMaterialPropUnit
Осуществляет ввод модуля упругости, коэффициента Пуассона, плотности
5.3 FlexLengsUnit
Осуществляет ввод длин участков
5.4 FlexPowerUnit
Задаются значение и расположение статической силы, распределенной нагрузки, изгибающего момента, точка приложения и вид закрепления, выполнение расчета
6 Рамы
6.1 RamaStep1Unir
Осуществляет выбор существующего в базе данных варианта расчета
6.2 RamaStep2Unit
Задаются значение и расположение статической силы, распределенной нагрузки, изгибающего момента, геометрических размеров модели исследования
6.3 ResultUnit
Осуществляет выполнение подбора сечения и построения эпюры
5.4 Руководство программиста
5.4.1 Спецификация
5.4.1.1 Разработчик: студент группы АП-98-1
5.4.1.2 Программно-методический комплекс CAD&CAE
5.4.2 Система идентификации и описания функций и процедур
Для обеспечения наибольшей читабельности программ и достижения высокого уровня самодокументируемости, вводятся следующие общие правила и готовые описания базовых функций и типов.
Правила построения имен файлов следующие:
CCC_Unit. ext, где:
ССС — сокращение от названия класса или английское сокращение от названия круга задач, решаемых набором функций, находящихся в файле;
ext — стандартное для данного типа расширение.
Типы создаваемых файлов приведены в таблице 5.2.
Таблица 5.2 Расширения файлов
Расширение
Описание
*. cfg
Файл настроек проекта
*. dcu
Откомпилированный модуль
*. dpp
Диаграмма взаимосвязей компонентов
*. dfm
Описание формы
*. dpr
Описание проекта
*. dsk
Desktop-настройки проекта
*. pas
Код модуля
*. res
Ресурсы проекта
*. bat
Командный файл
*. res
Файл результата продолжение
--PAGE_BREAK----PAGE_BREAK--
256 Mb
256 Mb
Тактовая частота
333/400 Mhz
333/400 Mhz
Пропускная способность
2,7 Gb/sec
3,0 Gb/sec
Номинальное время доступа
7 ns
6 ns
На основании данных таблицы 6.1 выбираем модуль оперативной памяти фирмы Kingston.
Монитор. Результаты тестирования мониторов приведены в таблице 6.2
Таблица 6.2 — Сравнительный анализ характеристик мониторов
Модель
17" SyncMaster 753 dfx
17" Rolsen C70 CRT
17" Greenwood CM770T CRT
17" LG Studioworks SW-775E CRT
1
2
3
4
5
Производитель
Samsung
Rolsen
Li Ching Technology
LG
Вертикальная развертка
50 — 120 Гц
50 — 130 Гц
50 — 160 Гц
50 — 160 Гц
Цветовая палитра
32-бита
24-бита
32-бита
32-бита
Разрешение
до 1024 x 768 при 85 Гц
до 1280 x 1024 при 75 Гц
до 1280 x 1024 при 75
до 1280 x 1024 при 85 Гц
Размер шага
0.22 мм
0.24 мм
0.24 мм
0.24 мм
Диагональ
17"
17"
17"
17"
Особенности
антибликовое покрытие, антистатическое покрытие
антибликовое покрытие, антистатическое покрытие
неотражающее покрытие
неотражающее покрытие, антистатическое покрытие
Интерфейсы
VGA, HD-15
VGA, HD-15
VGA, HD-15
VGA, HD-15F
Габариты, вес
36.2x36.8x38.5 см, 15.0 кг
36.3x36.4x38.6 см, 14 кг
36.2x35.2x39.0 см, 13,5 кг
36.0x39.0x39.2 см, 12.4 кг
Электропитание
110/230 В, 85 Вт/15 Вт (в режиме сна)
100/240 В, 75 Вт
100/240 В, 100 Вт
90-264 В, 100 Вт
На основании данных таблицы 6.2 выбираем монитор Samsung 17" SyncMaster 753 dfx.
Принтер. На сегодняшний день стандартом для офисной цветной печати являются струйные принтеры, так как они обладают следующими характеристиками: низкая себестоимость отпечатка, пониженный уровень шума, высокая скорость печать и высокое качество отпечатка. Выбираем принтер струйный. Сравнительные характеристики струйных принтеров приведены в таблице 6.3.
Таблица 6.3 — Технические характеристики принтера
Характеристика
HP DJ 3745
HP DescJet 3845
Формат печати (мах)
А4
А4
Разрешение печати, dpi
1200
4800
Скорость печати, стр/мин
12
18
Размер буфера, MB
8
8
Интерфейсы подключения
LPT/USB
USB
Ресурс картриджа, копий
400
500
На основе данных таблицы 6.3 выбираем принтер HP DescJet 3845.
6.2.1.2 Подбор процессора
Для тестирования производительности процессоров были собраны следующие системы:
Таблица 6.3 — Состав тестируемых систем
Процессор
AMD Sempron 2300+ (ядроThoroughbred; SocketA) AMD Sempron 3100+ (ядроParis; Socket754) Intel Pentium4 2.4A (ядроPrescott; Socket478) Intel Celeron-D 325 (ядроPrescott; Socket478)
Материнская плата
Epox 8KDA3+: nVidia nForce3 250
Abit AN7: nVidia nForce II 400 Ultra
Abit IC7-G: Intel 875P Canterwood
Видеокарта
Asus Radeon 9800XT (445\378) начипеATI 9800XT
Звуковая карта
-
HDD
IBM DTLA 307030 30Gb
Память
2x256 Мбайт PC3200 DDR SDRAM TwinX, производства Samsung
Корпус
Inwin506 с блоком питания PowerMan 300W
OS
Windows XP SP1
Рассмотрим результаты синтетических тестов. продолжение
--PAGE_BREAK--
Таблица 6.4 — Результаты тестирования
Тест
AMD Sempron 2300+
AMD Sempron 3100+
Intel Pentium4 2.4A
Intel Celeron-D 325
Sandra 2002 Int MEM
2239 (0,22)
2411 (нет)
3316 (1,8)
3382 (0,25)
Sandra 2002 Float MEM
2415 (0,24)
2407 (нет)
3313 (1,8)
3383 (0,25)
PCMark2002 CPU
5017 (0,5)
7613 (нет)
8744 (0,47)
8229 (0,62)
PCMark2002 MEM
4903 (0,495)
5800 (нет)
5087 (0,27)
5322 (0,4)
В скобках приведен коэффициент полученный путем деления баллов результата тестирования на цену процессора.
Исходя из полученных результатов и стоимости процессоров, оптимальным будет выбор процессора Intel Celeron-D 325 (ядро Prescott; Socket478), который обеспечивает высокую производительность в офисных приложениях.
6.2.1.3 Выбор материнской платы и графической подсистемы
Для тестовых испытаний нам были взяты следующие модели материнских плат: AOpen AX4SG Max,, CANYON 9I6GM-L, Intel D865GBF на чипсете Intel 865G с интегрированным графическим ядром Intel Extreme Graphics 2. Основные технические характеристики и функциональные возможности этих материнских плат, представлены в таблице 6.5.
Таблица 6.5 — Технические характеристики материнских плат
Наименование характеристик
AOpen AX4SG Max
CANYON 9I6GM-L
Intel D865GBF
1
2
3
4
ЧипсетIntel 865G (Intel 82865G + Intel 82801ER).
+
+
+
Процессорный разъем: Socket 478.
+
+
+
Процессор: Intel Pentium 4/Celeron (вт. чHT).
+
+
+
Частота FSB: 400/533/800 МГц.
+
+
+
Память: non-ECC DDR SDRAM PC 3200 PC 2700 PC 2100
+
+
+
Количество DIMM-слотов:
4
2
4
Максимальный объем:.
4 Гбайт
2 Гбайт
4 Гбайт
Графический слот: AGP 8x-слот (AGP 3.0), поддерживающий работу 1,5-вольтовых графических карт с интерфейсом 8x/4x
+
+
+
PCI-слоты: (32-битных 33-мегагерцевых)
6
3
6
двухканальный IDE-контроллер, поддерживающий работу до четырех устройств с интерфейсом ATA33/66/100 или ATAPI;
+
+
+
двухканальный SerialATA-контроллер
+
+
+
поддержка RAID-массивов 0 и 1 уровней
+
-
-
Количество поддерживаемых USB 2.0-портов
8
8
8
Шестиканальный звуковой AC’97-
Realtek ALC650
C-Media CMI9739A
ADI ADI985
Ethernet-контроллер
1GB Broadcom BCM5702WKFB
10/100 Realtek RTL8101L
1Gb Intel 82547EI
Контроллер ввода-вывода
ITE IT8712F
Winbond W83627HF
NS PC87372
COM-порт
1
1
1
VGA
1
1
1
LPT-порт
1
1
1
RJ-45
1
1
2
PS/2
2
2
1
Звук
3
3
3
USB (Выходная панель)
6
4
4 продолжение
--PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK--
2: 37
2: 46
3: 50
3: 51
2: 55
Открытие файла в Adobe PhotoShop 7.0 (сек)
110
110,3
145,1
169,5
125,2
127,6
114,9
Жесткий диск Samsung SpinPoint SP1614C продемонстрировал высокие и стабильные результаты практически во всех тестах. Данный диск, обладает сравнительно низкой стоимостью 1 GB. Выбираем диск в качестве основного.
В целях снижения затрат на приобретение оборудования для разработки и функционирования разрабатываемой подсистемы, выбор компьютерной техники будем осуществлять из расчета технической необходимости и экономической целесообразности.
Исходя из требований к разрабатываемому комплексу технических средств и имеющегося оборудования на компьютерном рынке, в таблице 6.9 рассчитана общая стоимость комплекса технических средств и предлагается персональный компьютер следующей конфигурации.
Таблица 6.9 — Технические средства функционирования системы
Наименование технического средства
Цена,
тенге
Процессор
Intel Celeron-D 325
13300
Материнская плата
CANYON 9I6GM-L
11921
HDD
HDD 160 Gb Samsung SP1614N 8Mb
18620
Память
DDR DIMM 256Mb PC3200 2 шт
8512
Видео карта
встроенная
—
Монитор
Samsung: 17" SyncMaster 757MB
20615
Клавиатура
Сompaq, Internet, 104 En, PS/2
2660
Мышь
Genius NetScroll Optical PS/2
2660
FDD 3,5"
1,44Mb Mitsumi;
1330
дисковод CD-ROM
52x LG, IDE
2660
корпус
Midi Tower Microlab 4103 300W/P4
5320
принтер
Принтер HP DescJet 3845 (A4, струйный, 18 стр/мин, 4800dpi, 8Мb, USB)
12285
UPS APC Back 650VA
7847
Итого
107730
6.3 Подготовка оборудования к работе
Разработчик обязуется в течение одного дня поставить оборудование. План и сроки поставки утверждаются предприятием-заказчиком. Купленная ЭВМ направляется в проектный отдел, где предварительно должно быть подготовлено рабочее место. При установке оборудования подводится независимое электропитание, согласно эксплуатационным характеристикам, затем проводится заземление. Пуско-наладка оборудования должна быть произведена за три дня до начала эксплуатации системы. В присутствии поставщика в проектном отделе проводится установка всех комплектующих, тестирование памяти, дисков, периферийного устройства. Далее следует форматирование жесткого диска, установка операционной системы Windows 2000. После выполнения вышеперечисленных мероприятий осуществляется установка разработанной системы программы и её тестирование.
6.4 Техническое обслуживание оборудования
Основной задачей обслуживания ПЭВМ является обеспечение бесперебойной работы проектировщиков. Для этого следует производить профилактические работы через определенные промежутки времени.
Применительно к данному комплексу технических средств, следует проводить ежедневную и ежемесячную профилактику. При проведении профилактических работ необходимо руководствоваться инструкциями по эксплуатации отдельных устройств, входящих в состав комплекса технических средств.
При выполнении ежедневной профилактики проверяются технические средства машины с помощью специальных тестов, входящих в состав программного обеспечения, а также проводятся работы, предусмотренные для внешних устройств.
За чистку внутренних устройств отвечают подразделения, занимающиеся техническим обслуживанием комплекса технических средств. В качестве профилактических работ персонального компьютера следует проводить:
чистку головок чтения и записи накопителя гибких магнитных дисков, специальной чистящей дискетой;
протирать пыль с монитора слегка увлажненной, чистой хлопчатобумажной салфеткой (при выключенном мониторе).
В качестве профилактических работ принтера следует проводить:
своевременную замену картриджа;
соблюдение режимов печати и установки бумаги, предусмотренных руководством по эксплуатации принтера.
При проведении ежемесячной профилактики рекомендуется дополнительно проверять работоспособность технических средств машины и операционной системой.
Для транспортировки оборудования к месту его использования необходимо избегать сильных ударов, резких перепадов температуры, изменению влажности. Различные части компьютера должны быть упакованы в герметичную упаковку и закрытую тару.
Системный блок, принтер и монитор во избежание повреждений не переворачивать и не трясти. Для избегания повреждения жесткого диска системного блока, головки диска должны находиться в фиксированном состоянии, для чего необходимо перед выключением компьютера произвести парковку.
При правильной транспортировке оборудования, будет обеспечено его дальнейшее успешное использование.
Для ремонта и технического обслуживания в конструкторский отдел будет приглашаться специалист с фирмы «ВТИ».
Силами инженеров-проектировщиков будет осуществляться еженедельное архивирование, о порядке которого расскажет вышеуказанный специалист.
Последнюю пятницу месяца будут производиться профилактические работы, в перечень которых входит:
проверка поверхности дисков каждого ПК;
обновление антивирусных баз;
анализ работы сети;
диагностика работы ПК.
Все ремонтные работы будут производиться на фирме «ВТИ».
6.5 Утилизация оборудования
Приобретать оборудование необходимо в специализированной фирме, где на все комплектующие будут выданы гарантийные талоны на случай поломки или отказа. При покупке оборудования в договоре о поставке следует предусмотреть, что по мере морального устаревания оборудования его модернизацию будет осуществлять предприятие-заказчик.
7. Организационное обеспечение
7.1 Организационная структура
Организационная структура предприятия (структура управления) представлена на рисунке 7.1. Автоматизация производится в ОПК — отделе проектирования конструкций.
Рисунок 7.1 «Организационная структура предприятия»
При разработке ОО нас интересует лишь ОПК, который непосредственно разрабатывает проекты. В зависимости от размеров предприятия и объема работ ОПК может иметь различное количество сотрудников. Его штат включает в себя:
Начальника отдела (главного технолога), который осуществляет управленческую деятельность и непосредственно участвует в проектировании;
Четыре инженера-проектировщика, которые занимаются созданием проектов.
В данном ОПК существуют 5 Автоматизированных Рабочих Мест (АРМ), которые размещены у начальника отдела и четырёх инженеров-проектировщиков.
Среди них выделяются:
АРМ начальника отдела, к которому будет подсоединён принтер;
4 АРМ инженеров-проектировщиков.
Рисунок 7.2 «Схема взаимодействия АРМ-ов и периферии»
График работы агентства для всех штатных единиц: с 9-00 до 18-00, обед с 13-00 до 14-00, суббота и воскресенье выходные.
Разрабатываемый программный продукт предусматривает индивидуальное решение поставленной задачи. Специфика решаемых задач не позволяет разбить полученное задание на ряд более простых для обработки различными сотрудниками. Поэтому, если наш программный продукт применяется в какой-либо организации, в данном случае в проектно-конструкторском отделе, то каждый сотрудник будет выполнять свое собственное отдельное задание (совместно будет использоваться лишь база данных объектов, хранящаяся на сервере, которым будет служить ПК начальника отдела). продолжение
--PAGE_BREAK--
7.2 Организация внедрения подсистемы функционального проектирования
Внедрение подсистемы сопряжено с выполнением больших объёмов работ, требующих совместного участия заказчика, разработчика, специалистов фирмы поставщика КТС.
Основанием для начала работы по внедрению системы служит решение организации — заказчика, принимаемое при готовности рабочей документации объекта проектирования. План — график внедрения подсистемы утверждается организацией — заказчиком и согласовывается с организацией — разработчиком.
7.3 Организация обучения
Организацию обучения кадров, т.е. инженеров-проектировщиков, обеспечивает заказчик путем заключения отдельных договоров или соглашений с организацией-разработчиком. Обучение персонала предусматривается на месте внедрения и эксплуатации системы “АРЗМ".
Количество часов, отводимых на обучение каждого, приведено в таблице 7.1
Таблица 7.1 «Затраты времени на обучение рабочего персонала»
Должность
Количество часов
Начальник отдела (инженер — технолог)
3
Инженеры-проектировщики
3
График обучения кадров составляется организацией-заказчиком по согласованию с разработчиком. На период обучения персонал освобождается от производственных обязанностей согласно приказу ведомства предприятия-заказчика.
После ознакомления персонала с системой “АРЗМ" и освоения им навыков работы с системой, работники должны провести серию экспериментов самостоятельно в присутствии обучающего — представителя поставщика системы.
7.4 Организация монтажа и эксплуатации КТС
Монтаж элементов КТС должен проводиться в соответствии с проектом выполнения монтажных работ, предоставляемого фирмой — поставщиком.
При выполнении работ необходимо обязательное соблюдение требований монтажно-эксплуатационной документации фирмы — изготовителя ЭВМ, а также требований строительных норм, установленных строительным управлением, и инструктивных указаний по технике безопасности при монтаже и наладке КТС.
К выполнению работ по монтажу КТС следует приступать при условии строительной готовности, а также при наличии всего объёма сметной документации, монтажных материалов и КТС, подлежащего монтажу.
Опробование и пуско-наладочные работы КТС должны выполняться после монтажа, в специальных помещениях, представителями фирмы — поставщика.
7.5 Организация эксплуатации системы «АРЗМ»
Обслуживающий персонал должен обеспечивать работу системы, переданной в промышленную эксплуатацию:
умение проводить эксперимент, начиная с анализа напряженно-деформированного состояния на микроуровне, и до анализа на макроуровне всей конструкции;
правильная организация и хранение резервных копий данных на магнитных носителях;
хранение и организация архивов текстовой документации, отражающей планирование, порядок проведения экспериментов, входные, промежуточные и выходные данные;
не реже одного раза в неделю обновлять текстовую документацию в соответствии с результатами последних проведенных экспериментов.
В соответствии с этим должны быть произведены изменения должностных инструкций, описанные в таблице 3.2
Таблица 7.2 «Описание должностных инструкций»
Должность
Обязанности должностного лица по использованию системы
Нормативный документ
Инженер-проектировщик
Анализ поставленной задачи
Проектирование конструкций технических объектов для проведения испытаний (формирование командного файла)
Проведение испытания (отправка на расчёт)
Анализ полученных результатов
Руководство инженера-проектировщика
7.6 Организация внедрения «АРЗМ»
Организация внедрения САПР в производство осуществляется совместно разработчиком и заказчиком.
Основанием для начала работ по внедрению системы «АРЗМ» является приказ директора организации-заказчика о внедрении системы в промышленную эксплуатацию следующей формы:
Приказ ¹ ________________
(номер приказа)
В соответствии с общим планом автоматизации предприятия приказываю:
Начать работы по внедрению системы автоматизированного проектирования «АРЗМ» в отделе проектирования конструкций (ОПК) с _____________
(дата)
Обеспечить повышение квалификации инженеров-проектировщиков.
Начальника отдела проектирования конструкций
_________________________________________________
(ФИО)
назначить главным ответственным лицом за внедрение системы в промышленную эксплуатацию.
Директор предприятия______________________
(печать подпись)
8. Методическое обеспечение
В состав методического обеспечения входит руководство пользователя (с примером расчета всех трех типов задач) и электронная документация, которая состоит из следующих составляющих:
руководство по установке АРЗМ;
руководство проектировщика;
интерактивной справочной службы;
мультимедийной презентации.
Разработанная нами система автоматизированного решения задач механики позволяет решать следующие задачи:
центральное растяжение/сжатие прямых стержней;
кручение валов;
плоский изгиб балок и рам;
возможность сохранения выполненного проекта;
возможность перерасчета выполненного проекта с изменившимися условиями (нагрузки, деформации и т.д.);
возможность расширения базы данных, пополнения ее новыми типами рам.
Основными достоинствами программы являются
возможность ввода входных величин в единицах измерения, удобных для пользователя, без дополнительного перевода;
интуитивно понятный интерфейс;
наличие интерактивных подсказок у каждого элемента оконных форм
8.1 Руководство по установке АРЗМ
Для установки программы необходимо запустить файл arzm_setup. exe с прилагаемого компакт-диска. В ходе установки все необходимые для работы программы файлы будут скопированы в папку, местоположение которой будет предложено выбрать в начале установки. По умолчанию программа устанавливается в папку C: \Program Files\ARZM.
8.2 Руководство проектировщика
Для начала работы необходимо запустить программу САРЗМ: при помощи главного меню (Программы\ «САРЗМ»\ «САРЗМ»), либо при помощи ярлыка на рабочем столе.
В состав программы «САРЗМ» входят четыре задачи, которые не связаны друг с другом, то есть выполняются независимо:
центральное растяжение и сжатие прямых стержней;
кручение;
плоский изгиб балок;
плоский изгиб рам.
Рассмотрим пошаговое решение каждой из этих задач.
Задача № 1 «Центральное растяжение и сжатие прямых стержней».
В диалоговом окне «Начальные условия» (рисунок 8.1) пользователю предлагается:
задать имя проекта;
ввести количество сечений стержня, для которых будет произведен дальнейший расчет;
выбрать тип сечения из списка (круглое, прямоугольное, кольцевое);
выбрать способ закрепления стержня (левое или правое).
При нажатии на кнопки: «Далее» открывается следующее диалоговое окно проекта; «Отмена» закрывается активное окно.
/>
Рисунок 8.1 — Диалоговое окно «Начальные условия»
В диалоговом окне «Свойства материала» (рисунок 8.2) пользователю предлагается ввести следующие свойства материала:
модуль упругости;
коэффициент Пуассона;
плотность;
угол альфа.
При нажатии на кнопки: «Назад» закрывается активное диалоговое окно и открывается предыдущее окно проекта; «Далее» открывается следующее диалоговое окно проекта; «Отмена» закрывается активное окно.
/>
Рисунок 8.2 — Диалоговое окно «Свойства материалов»
В диалоговом окне «Задание свойств элемента» (рисунок 8.3) пользователю предлагается ввести следующие свойства сечений в зависимости от выбранного их типа:
круглое сечение (площадь и длина сечения);
прямоугольное сечение (высота, ширина и длина сечения);
кольцевое сечение (внешний и внутренний диаметры, а также длину сечения).
При нажатии на кнопки: «Назад» закрывается активное диалоговое окно и открывается предыдущее окно проекта; «Далее» открывается следующее диалоговое окно проекта; «Отмена» закрывается активное окно.
/>
Рисунок 8.3 — Диалоговое окно «Задание свойств элемента»
В диалоговом окне «Приложение нагрузок» (рисунок 8.4) пользователю предлагается:
ввести значение сил (направление силы вверх означает положительное значение силы, вниз — отрицательное);
расстояние от закрепления.
При нажатии на кнопки: «Назад» закрывается активное диалоговое окно и открывается предыдущее окно проекта; «Готово» полученный командный файл отправляется на расчет и анализ в программу Ansys; «Добавить» добавляется строка для ввода силы; «Удалить» удаление последней строки сил; «Построить» выводиться модель с учетом введенных значений сил.
/>
Рисунок 8.4 — Диалоговое окно «Приложение нагрузок»
Задача № 2 «Кручение».
В диалоговом окне «Начальные условия» (рисунок 8.5) пользователю предлагается: продолжение
--PAGE_BREAK--
ввести имя проекта (только английские символы, без пробелов);
ввести количество участков стержня, для которых будет произведен дальнейший расчет;
выбрать способ закрепления стержня (левое или правое).
При нажатии на кнопки: «Далее» открывается следующее диалоговое окно проекта; «Отмена» закрывается активное окно.
/>
Рисунок 8.5 — Диалоговое окно «Начальные условия»
В диалоговом окне «Свойства материала» пользователю предлагается ввести следующие свойства материала:
модуль упругости;
коэффициент Пуассона;
плотность.
При нажатии на кнопки: «Назад» закрывается активное диалоговое окно и открывается предыдущее окно проекта; «Далее» открывается следующее диалоговое окно проекта; «Отмена» закрывается активное окно.
/>
Рисунок 8.6 — Диалоговое окно «Свойства материала»
В диалоговом окне «Ввод длин участков» (рисунок 8.7) пользователю предлагается ввести длины участков.
При нажатии на кнопки: «Назад» закрывается активное диалоговое окно и открывается предыдущее окно проекта; «Далее» открывается следующее диалоговое окно проекта; «Отмена» закрывается активное окно.
/>
Рисунок 8.7 — Диалоговое окно «Ввод длин участков»
В диалоговом окне «Исходные данные» (рисунок 8.8) пользователю предлагается ввести следующие исходные данные:
угловая скорость вращения;
предел прочности;
угол закручивания.
При нажатии на кнопки: «Назад» закрывается активное диалоговое окно и открывается предыдущее окно проекта; «Далее» открывается следующее диалоговое окно проекта; «Отмена» закрывается активное окно.
/>
Рисунок 8.8 — Диалоговое окно «Исходные данные»
В диалоговом окне «Ввод мощностей» (рисунок 8.9) пользователю предлагается ввести мощности, передаваемые валом.
При нажатии на кнопки: «Назад» закрывается активное диалоговое окно и открывается предыдущее окно проекта; «Далее» открывается следующее диалоговое окно проекта; «Отмена» закрывается активное окно.
/>
Рисунок 8.9 — Диалоговое окно «Ввод мощностей, передаваемых валом»
В диалоговом окне «Выбор направлений моментов» (рисунок 8.10) пользователю предлагается ввести направления моментов: направление по часовой стрелке — знак "-", против часовой стрелки — "+".
При нажатии на кнопки: «Назад» закрывается активное диалоговое окно и открывается предыдущее окно проекта; «Готово» полученный командный файл отправляется на расчет и анализ в программу Ansys; «Отмена» закрывается активное окно; «Построить» выводиться модель с учетом введенных направлений моментов.
/>
Рисунок 8.10 — Диалоговое окно «Выбор направлений моментов»
Задача № 3 «Плоский изгиб балок».
В диалоговом окне «Начальные условия» (рисунок 8.11) пользователю предлагается:
ввести имя проекта (только английские символы, без пробелов);
ввести количество участков балки, для которых будет произведен дальнейший расчет.
При нажатии на кнопки: «Далее» открывается следующее диалоговое окно проекта; «Отмена» закрывается активное окно.
/>
Рисунок 8.11 — Диалоговое окно «Начальные условия»
В диалоговом окне «Свойства материала» (рисунок 8.12) пользователю предлагается ввести следующие свойства материала:
модуль упругости;
коэффициент Пуассона;
плотность.
При нажатии на кнопки: «Назад» закрывается активное диалоговое окно и открывается предыдущее окно проекта; «Далее» открывается следующее диалоговое окно проекта; «Отмена» закрывается активное окно.
/>
Рисунок 8.12 — Диалоговое окно «Свойства материала»
В диалоговом окне «Ввод длин участков» (рисунок 8.13) пользователю предлагается ввести длины участков.
При нажатии на кнопки: «Назад» закрывается активное диалоговое окно и открывается предыдущее окно проекта; «Далее» открывается следующее диалоговое окно проекта; «Отмена» закрывается активное окно.
/>
Рисунок 8.13 — Диалоговое окно «Ввод длин участков»
В диалоговом окне «Приложение нагрузок и закреплений» (рисунок 8.14) пользователю предлагается ввести:
точки приложения и значение сил (направление силы вверх означает положительное значение силы, вниз — отрицательное);
значение распределенной нагрузки и участок приложения;
точку приложения и значение изгибающего момента (направление по часовой стрелке — знак "-", против часовой стрелки — "+");
точку, в которой будет находится закрепление и ее вид: шарнирно-неподвижная опора или шарнирно-подвижная.
При нажатии на кнопки: «Назад» закрывается активное диалоговое окно и открывается предыдущее окно проекта; «Готово» полученный командный файл отправляется на расчет и анализ в программу Ansys; «Отмена» закрывается активное окно; «Построить» выводиться модель с учетом введенных значений сил.
/>
Рисунок 8.14 — Диалоговое окно «Приложение нагрузок и закреплений»
Задача № 4 «Плоский изгиб рам».
В диалоговом окне «Выбор модели» (рисунок 8.15) пользователю предлагается:
ввести имя проекта (только английские символы, без пробелов);
выбрать номер условной схемы рамы в БД.
При нажатии на кнопки: «Далее» открывается следующее диалоговое окно проекта; «Отмена» закрывается активное окно.
/>
Рисунок 8.15 — Диалоговое окно «Выбор модели»
В диалоговом окне «Задание параметров модели» (рисунок 8.16) пользователю предлагается ввести следующие параметры модели:
размеры a, b, c характеризующие геометрические параметры рамы;
значение продольной/поперечной (в зависимости от схемы) силы F;
значение распределенной нагрузки q;
значение изгибающего момента m.
При нажатии на кнопки: «Назад» закрывается активное диалоговое окно и открывается предыдущее окно проекта; «Далее» полученный командный файл отправляется на расчет и анализ в программу Ansys; «Отмена» закрывается активное окно.
/>
Рисунок 8.16 — Диалоговое «Задание параметров модели»
Теперь опишем общую часть для всех рассмотренных задач — просмотр результата.
Для просмотра полученных результатов в левой части главного окна предусмотрен менеджер проекта (рисунок 8.17), организованный в виде «дерева». Для каждой задачи предусмотрена отдельная ветвь, которая включает в себя:
командный файл;
модель объекта исследования;
файлы результатов расчета и анализа (графическая и текстовая информация исследования).
Для просмотра интересующей информации необходимо выполнить двойной щелчок на объекте дерева.
/>
Рисунок 8.17 — Менеджер проектов
Для расширения возможности программы реализована возможность добавления новых типов статически неопределимых стержневых систем. Для этого необходимо выбрать пункт «Добавить в БД» меню «Управление БД» (рисунок 8.18).
/>
Рисунок 8.18 — Добавление в БД
После этого откроется окно, представленное на рисунке 8.19
/>
Рисунок 8.19 — Диалог добавления в БД
Для добавления в БД новой схемы рамы необходимо:
нажав кнопку «Рисунок» в появившемся стандартном диалоге открытия файла указать на файл — схему модели (расширение — *. bmp);
нажав на кнопку «Файл» в появившемся стандартном диалоге открытия файла указать на командный файл для новой схемы (расширение — *. txt).
Для создания командного файла следует создать файл с расширением *. txt, структура которого отображена в таблицах 8.1.
Таблица 8.1 — Структура командного файла для рамы
№
Содержание
Назначение
1
2
3
1
k,1,0,0
Задание узлов (точек).1 — номер, 0,0 — Х, У координата соответственно.
2-4
То же для остальных узлов (точек)
5
l,1,2
Создание участка.1 — номер точки начала участка, 2 — конца участка.
6-8
То же для остальных участков
7
lesize,all,100
Задание размера конечных элементов для всех участков размером 100 единиц. продолжение
--PAGE_BREAK--
8
lmesh, all
Разбивка всех участков.
12
dк, 1, uy
Вместо 1 номер узла, который не должен перемещаться по оси Y/Х.
Повтор строки 12 с соответствующими изменениями
13
fk,3,fx,-f
Приложение силы в узел 3, fx/fy — направление действия (ось Х/Y соответственно), — f — значение силы
14
*do, i, а1, а1
Цикл для приложения распределенной нагрузки: i — счетчик цикла, а1 — начальное значение (номер конечного элемента с которого начинается действие распределенной нагрузки), а2 — конечное значение (номер конечного элемента на котором заканчивается действие распределенной нагрузки)
15
sfbeam, i,,pres,q1,q2
Тело цикла: приложение нагрузки к i-му конечному элементу, начальное значение силы — q1, конечное — q2
16
*enddo
Завершение цикла
17
fk,4,mz,-m
Приложение в узел 4 момента (mz) величиной — m
8.3 Электронная документация
Интерактивная система помощи выполнена в виде HTML файлов, которыми можно пользоваться как локально, так и через Интернет. Ее цель — быстрое предоставление справки о работе той или иной команды, методик создания тех или иных моделей. Она состоит из:
справочника объектов CAD: описание объектно-ориентированной концепции модели исследования, концепции внедрения данных в геометрические примитивы, набора топиков для каждого объекта, в котором описывается его свойства, действие, аналогичные действия в программе ANSYS, способ создания;
справочника команд: полное описание диалога, возможные ошибки;
описания меню: элемент меню — инициируемая команда;
описания панелей инструментов: название панели, изображения кнопок, действия, выполняемые при нажатии на них.
Такая система распространена в мире электронной документации и считается наиболее удобной.
Вызов справки осуществляется путем нажатия клавиши F1 или выбором пункта «АРСНСС: справка» меню «Справка» (рисунок 8.14).
/>
Рисунок 8.20 — Вызов системы помощи
Мультимедийная презентация предназначена для первого знакомства с системой и показывает потенциальному пользователю ее возможности. Презентация создана с помощью программ Macromedia Flash.
Сценарий презентации: внедрение данных в геометрические примитивы (деталь, динамическая сила, закрепление, параметры дискретизации, переходный анализ), ввод команды формирования пакетного файла, вместе с нажатием клавиши ENTER, пуск секундомера. Далее, экран рабочей станции, секундомер останавливается и на экране появляется диалоговое окно: “Результат получен”. Далее, быстро сменяя друг друга, множество графиков, видов, сечений. Последняя сцена — анимация детали, которая медленно потухает, а надпись «САРЗМ», Brother’s Kudinovy, Kazakhstan, KarSTU, www.kstu. kz" — загорается.
9. Ïðомышленная экология
9.1 Понятие экологии
Слово экология образовано от двух греческих слов: “oikos” — дом, жилище, страна и “logos” — наука [1]. Таким образом, экология изучает наш “природный дом" и охватывает все живущие в нем организмы и происходящие функциональные процессы, делающие этот “дом” пригодным для жизни. В буквальном смысле экология — это наука об организмах “у себя дома", наука, в которой особое внимание уделяется совокупности или характеру связей между организмами и окружающей их средой.
Охрана окружающей среды как самостоятельная проблема и научная дисциплина возникла около 1900 года, но ее название “экология" вошло в общий лексикон лишь в последнее десятилетие.
Как и все живые существа, человек — часть природы. Животное только пользуется внешней средой и производит в ней изменения в силу своего присутствия, человек же изменениями заставляет ее служить своим целям, господствует над ней. В настоящее время развитие промышленного производства потребовало организации добычи огромного количества сырья, создания мощных источников энергии, что привело к истощению запасов целого ряда ископаемых. Кроме того, возникла проблема загрязнения окружающей среды отходами промышленности, с/х, транспорта, строительства. Интенсивному загрязнению подвергаются атмосфера, вода, почва. Изменения, происшедшие в природе в результате деятельности человека, приобрели глобальный характер и создали серьезную угрозу нарушения природного равновесия.
Из всех составных частей биосферы для нормальной жизнедеятельности человека, прежде всего, нужен воздух. Без еды человек может прожить до пяти дней, без воздуха не более пяти минут. Жизнь начинается с дыхания и заканчивается с его прекращением. Газовая оболочка Земли в основном состоит из кислорода и азота. В небольшом количестве в ней содержатся углекислый газ, а также инертные газы — озон, гелий, ксенон и др. Человек может отказаться от приема недоброкачественной пищи, не пить загрязненную воду, но не дышать он не может. В процессе своей жизнедеятельности человек, так или иначе, вмешивается в природу и изменяет ее. Таким образом, сохранение природы в первозданном виде там, где живет человек, практически невозможно.
На всех стадиях своего развития человек был тесно связан с окружающим миром. Но с тех пор как появилось высокоиндустриальное общество, опасное вмешательство человека в природу резко усилилось, расширился объём этого вмешательства, оно стало многообразнее и сейчас грозит стать глобальной опасностью для человечества. Расход невозобновимых видов сырья повышается, все больше пахотных земель выбывает из экономики, так на них строятся города и заводы. Человеку приходится все больше вмешиваться в хозяйство биосферы — той части нашей планеты, в которой существует жизнь. Биосфера Земли в настоящее время подвергается нарастающему антропогенному воздействию. При этом можно выделить несколько наиболее существенных процессов, любой из которых не улучшает экологическую ситуацию на планете.
Наиболее масштабным и значительным является химическое загрязнение среды несвойственными ей веществами химической природы. Среди них — газообразные и аэрозольные загрязнители промышленно-бытового происхождения. Прогрессирует и накопление углекислого газа в атмосфере. [2]
Загрязнением атмосферы считается прямое или косвенное введение в нее любого вещества в таком количестве, которое воздействует на качество и состав наружного воздуха, нанося вред людям, живой и неживой природе, экосистемам, строительным материалам, природным ресурсам — всей окружающей среде.
Источники загрязнения многочисленны и разнообразны и по своей природе. Различают естественное и антропогенное загрязнение атмосферы. Естественное загрязнение возникает, как правило, в результате природных процессов вне всякого влияния человека, А антропогенное — в результате деятельности людей.
Естественное загрязнение атмосферы обусловлено поступлением в неё вулканического пепла, космической пыли (до 150-165 тыс. т. ежегодно), растительной пыльцы, морских солей и т.п. Основными источниками природной пыли являются пустыни, вулканы и оголенные участки земель.
К антропогенным источникам загрязнения атмосферного воздуха относятся энергетические установки, сжигающие ископаемое топливо, промышленные предприятия, транспорт, сельскохозяйственное производство. Из всего количества загрязняющих веществ, выброшенных в атмосферу, около 90% составляют газообразные вещества и около 10% — частицы, т.е. твердые или жидкие вещества.
В основном существуют три основных антропогенных источника загрязнения атмосферы: промышленность, бытовые котельные, транспорт. Доля каждого из этих источников в общем, загрязнении воздуха сильно различается в зависимости от места. Сейчас общепризнанно, что наиболее сильно загрязняет воздух промышленное производство. Источники загрязнений — теплоэлектростанции, которые вместе с дымом выбрасывают в воздух сернистый и углекислый газ, металлургические предприятия, предприятия строительной промышленности.
9.2 Хаðактеðистика ïðедïðиятия, как источника загðязнения атмосфеðного воздуха
ОАО “Каðагандинский завод резинотехнических изделий" ðасïоложено в пос. РТИ г. Сарань.
Ðасстояние до салитебной зоны составляет 2 км на ЮЗ.
Санатоðиев, зон отдыха, медицинских учðеждений в ðайоне ðасïоложения ОАО “ Каðагандинский завод резинотехнических изделий" нет.
Основным видом деятельности ОАО “Каðагандинский завод резинотехнических изделий" является изготовление резино-технических изделий.
В ðазделе даны сведения лишь о тех цехах и участках, где ïðоисходит выделение вðедных веществ в атмосфеðу.
Основными источниками вðедных выбðосов в атмосфеðу являются:
а) встðоенная котельная, оснащенная двумя котлоагðегатами маðки КВ-232, не оснащенными ïылегазоулавливающими установками (высота тðубы 10,5 м, диаметð 0,34 м). Котлоагðегаты ïðедназначены для отоïления в зимний ïеðиод администðативно-бытового коðïуса. Тоïливом является уголь Каðагандинского угольного бассейна, ðасход котоðого составляет 180 т/год. продолжение
--PAGE_BREAK--
В атмосфеðу выделяются следующие вðедные вещества:
взвешенные вещества;
сеðнистый ангидðид;
оксид углеðода;
диоксид азота.
б) 2 неоðганизованных ïоста ïðоïан — бутановой ðезки металла. Ðасход ïðоïан-бутановой смеси составляет 900 кг/год. Ðежим ðаботы составляет 240 ч/год.
В атмосфеðу выделяется диоксид азота.
в) 2 ïеðеносных ïоста ïолуавтоматической сваðки металла в сðеде углекислого газа маðки ÏДГ-508. Маðка электðодной ïðоволоки-Св08Г2С. Ðасход 600 кг/год. Ðежим ðаботы-720 ч/год.
В атмосфеðу выделяются следующие вðедные вещества:
сваðочная аэðозоль;
оксид маðганца;
оксид хðома;
оксида железа;
оксид углеðода.
г) ïеðеносной сваðочный ïост электðодуговой сваðки электðодами. Маðка исïользуемых электðодов-МÐ-3. Ðасход 200 кг/год. Ðежим ðаботы-720 ч/год.
В атмосфеðу выделяются следующие вðедные вещества:
сваðочная аэðозоль;
фтоðистый водоðод;
оксид маðганца.
д) заточной станок. Диаметð абðазивного кðуга составляет 300 мм. Ðежим ðаботы-48 ч/год.
В атмосфеðу выделяются следующие вðедные вещества:
ïыль металлическая;
ïыль абðазивная.
9.3 Ðасчет вðедных выбðосов в атмосфеðу
9.3.1 Расчет выбросов от встроенной котельной
Встроенная котельная оснащена двумя котлоагрегатами марки КВ-232. Газопылеулавливающие установки отсутствуют. Котельная работает в отопительный период, который продолжается 212 суток или 5088 ч/год. Выработанное тепло расходуется на отопление административно-бытового комплекса.
В качестве топлива используется уголь Карагандинского угольного бассейна с зольностью 35,1%, содержанием серы 0,8%, влажностью 8,5%, низшей теплотой сгорания 18,96 МДж/кг. Годовой расход топлива составляет 180 т или 9,83 г/сек. Склады угля и золы не образуются.
При сжигании топлива в котлоагрегате в атмосферный воздух выбрасываются взвешенные вещества в виде золы и несгоревшего топлива, сернистый ангидрид, оксид углерода, диоксид азота.
Выброс твердых частиц летучей золы и не догоревшего топлива Мтв (т/год, г/сек) с дымовыми газами рассчитывается по формуле:
Мтв= В ∙ Аг ∙ Х ∙ (1-n), т/год (10.1)
где: В — расход топлива, т/год, г/сек;
Аг — зольность топлива на рабочую массу,%;
n — доля твердых частиц, улавливаемых в золоуловителях,%;
Х — доля золы в уносе.
Данные по выделению взвешенных веществ сведены в таблицу 9.1.
Таблица 9.1 — Взвешенные вещества
В
Аг
Х
(1-n)
Выброс
Ед. изм.
Мтв
180
35,1
0,0023
1
14,53
т/год
Мтв'
9,83
35,1
0,0023
1
0,79
г/сек
Выброс оксидов серы с дымовыми газами М (SO2) (т/год, г/сек) определяется по формуле:
М (SO2) = 0,02 ∙ В ∙ S ∙ (1-n') ∙ (1-n''), т/год (10.2)
где: В — расход топлива, т/год, г/сек; S — содержание серы в топливе,%;
n' — доля окислов серы, связанная летучей золой топлива;
n'' — доля окислов серы, улавливаемых в золоуловителе, для сухих золоуловителях.
Данные по выделению оксидов серы сведены в таблицу 9.2.
Таблица 9.2 — Оксиды серы
В
S
(1-n')
(1-n'')
Выброс
Ед. изм
М (SO2)
180
0.8
0.9
1
2,59
т/год
М' (SO2)
9,83
0,8
0,9
1
0,142
г/сек
Расчет выбросов оксида углерода М (CO) (т/год, г/сек) выполняется по формуле:
М (CO) = 0,01 ∙ В ∙ ССО ∙ (1 — g4 /100), т/год (10.3)
где: В — расход топлива, т/год, г/сек;
ССО — выход оксида углерода при сжигании топлива;
g4 — потери теплоты в следствии механической неполноты сгорания топлива.
Выход оксида углерода при сжигании топлива рассчитывается по формуле:
ССО = g3 ∙ R ∙ Q, т/год (10.4)
где: Q — теплота сгорания натурального топлива, МДж/кг;
g3 — потери теплоты в следствии химической неполноты сгорания топлива;
R — коэффициент, учитывающий долю потери теплоты в следствии неполноты сгорания топлива, обусловленной наличием в продуктах сгорания СО (R = 1, ССО = 37,92). продолжение
--PAGE_BREAK--
Данные по выделению оксида углерода сведены в таблицу 9.3.
Таблица 9.3 — Оксид углеðода
В
ССО
1 — g4/100
Выброс
Ед. изм
М (СО)
0,001
180
37,92
0,93
6,35
т/год
М' (СО)
0,001
9,83
37,92
0,93
0,347
г/сек
Расчет выбросов окислов азота выполняется по формуле:
М (NO) = 0,001 ∙ D ∙ Q ∙ КNO ∙ (1-b), т/год (10.5)
где: В -расход топлива, т/год, г/сек;
Q — теплота сгорания натурального топлива;
КNO — параметр, характеризующий количество окислов азота; образующихся на 1 ГДж тепла;
b — коэффициент, зависящий от степени снижения выбросов окислов азота в результате применения технических решений.
Данные по выделению диоксида азота сведены в таблицу 9.4.
Таблица 9.4 — Диоксид азота
В
Q
КNO
(1-b)
Выброс
Ед. изм
М (NO)
180
18,96
0,2
1
0,683
т/год
М' (NO)
9,83
18,96
0,2
1
0,0373
г/сек
В таблицу 9.5 сведены данные по выбросу всех вредных веществ котельной.
Таблица 9.5 — Количество выбросов от котельной
Наименование ингредиентов
Выбросы котельной
г/с (макс)
т/год
Взвешенные вещества
Сернистый ангидрид
Оксид углерода
Диоксид азота
0,79
0,142
0,347
0,0373
14,53
2,59
6,35
0,683
ИТОГО
1,3163
24,153
9.3.2 Расчет выбросов от двух постов сварки и резки с использованием пропан-бутановой смеси
Расход ïðоïан-бутановой смеси составляет 900 кг/год, ðежим работы — 240 час/год.
Количество вредных веществ, выделяющихся в процессе сварки М (т/год), М' (г/сек) определяется по формуле:
М= Q ∙ В ∙ 10-6, т/год (10.6)
/>, т/год (10.7)
где: Q — удельные показатели выделения ингредиентов, г/кг;
В — расход материалов, кг/год;
Т — время работы оборудования, час/год.
Данные по выделению диоксида азота сведены в таблицу 9.6.
Таблица 9.6 — Диоксид азота
Т, кг/год
В, кг/год
Q, г/кг
М, т/год
М', г/сек
240
900
15
0,014
0,016
9.3.3 Расчет выбросов от 2-х постов сварки в защитной среде
Применяется проволока марки Св-08Г2С. Расход проволоки 600 кг/год. Режим работы 720 ч/ год.
Данные по выделению вредных веществ двумя постами сварки сведены в таблицу 9.7.
Таблица 9.7 — Выбросы от 2-х постов сварки
Т, кг/год
В, кг/год
Q, г/кг
М, т/год
М', г/сек
Оксид углерода
720
600
15
0,009
0,003
Оксид хрома
720
600
0,02
0,000012
0,000012
Оксид железа
720
600
7,48
0,004
0,0017
Оксид марганца
720
600
0,5
0,0003
0,00012
Сварочный аэрозоль
720
600
9,7
0,006
0,0022
9.3.4 Расчет выбросов от передвижного сварочного поста продолжение
--PAGE_BREAK--
При работе сварочного оборудования в атмосферный воздух выбрасывается сварочная аэрозоль, фтористый водород, оксид марганца. Расход электродов марки МР-3 составляет 200 кг/год. Режим работы 240 час/год.
Количество вредных веществ, выделяющихся в процессе сварки, определяется по формуле:
М= Q ∙ В ∙ 106, т/год (10.8)
/>, т/год (10.9)
где: Q — удельные показатели выделения ингредиентов, г/кг;
В — расход материалов, кг/год;
Т — время работы оборудования, час/ год.
Данные по выделению вредных веществ передвижным постом сварки сведены в таблицу 9.8.
Таблица 9.8 — Выбросы от передвижного сварочного поста
Т, кг/год
В, кг/год
Q, г/кг
М, т/год
М', г/сек
Сварочный аэрозоль
240
200
11,5
0,002
0,003
Оксид марганца
240
200
1,8
0,0004
0,0004
Фтористый водород
240
200
0,4
0,0001
0,0001
9.2.5 Расчет выбросов от заточного станка
Диаметр абразивного круга заточного станка 300 мм. Станок не оборудован местным отсосом. При работе заточных станков в атмосферный воздух выделяется пыль абразивная, пыль металлическая.
Расчет выбросов вредных веществ в атмосферу производится по формуле:
М= Q ∙ Т ∙ 3600 ∙ (1 — n) ∙ 106, т/год (10.10)
где: Q — удельные показатели выделения пыли, г/сек;
Т — время работы оборудования, час/год;
n — коэффициент снижения выбросов.
Таблица 9.9 — Выбросы от передвижного сварочного поста
Т, кг/год
Q, г/кг
(1-n)
М, т/год
М', г/сек
Пыль металлическая
48
0,135
1
0,023
0,135
Пыль абразивная
48
0,135
1
0,023
0,135
Данные по суммарному выделению вредных веществ сведены в таблицу 9.7.
Таблица 9.10 — Суммарный выброс загрязняющих веществ
Наименование загрязняющих веществ
Выбросы загрязняющих веществ
г/сек
т/год
Взвешенные вещества
0,79
14,53
Диоксид азота
0,0533
0,697
Оксид углерода
0,35
6,359
Сернистый ангидрид
0,142
2,59
Пыль абразивная
0,135
0,023
Пыль металлическая
0,135
0,023
Сварочный аэрозоль
0,005
0,008
Оксид марганца
0,0005
0,0007
Фтористый водород
0,0001
0,0001
Оксид железа
0,0017
0,0045
Оксид хрома
0,000005
0,000012
ВСЕГО
1,12605
24,235312
10. Охрана труда
В соответствии со статьей 3 [9] требования по безопасности и охране труда обязательны для исполнения всеми работодателями и работниками при возникновении между ними трудовых отношений. Условия безопасности и охраны труда на рабочих местах, предусмотренные индивидуальным трудовым, коллективным договорами и актами работодателя, не должны быть ниже уровня безопасности и охраны труда, предусмотренного настоящим Законом. Основные принципы, направленные на сохранение жизни и здоровья работника, оговорены в статье 6 [9].
Согласно пунктам 3 и 4 статьи 1 [16] санитарные правила и нормы являются республиканским нормативным документом и обязательны для соблюдения министерствами, ведомствами, учреждениями, организациями, другими юридическими и физическими лицами. Нарушение санитарных правил и норм влечет за собой дисциплинарную, административную или уголовную ответственность в соответствии с законодательством республики Казахстан.
При написании этого раздела дипломного проекта я руководствовался следующими законами и нормативными документами регулирующие производственную деятельность работников, требования, предъявляемые к помещению:
Закон Республики Казахстан от 28 февраля 2004 года N 528-II «О безопасности и охране труда».
Закон Республики Казахстан от 10 декабря 1999 года N 493 «О труде в Республике Казахстан»
Санитарные правила и нормы СанПиН N 1.01.004.01.
Опираясь на вышеуказанные установленные нормы возможно произвести анализ микроклимата работников конструкторского отдела внешние и внутренние факторы воздействия на работников и оценить возможность минимизации вредного воздействия на человека и максимально обеспечить комфортность и безопасность в рабочем процессе. Согласно этим нормам предусмотрено и построение эргономично расположенного рабочего места, учитывая как физиологические особенности работников так и рабочего процесса в целом.
10.1 Анализ условий труда оператора ПЭВМ
Операторы ПЭВМ и другие сотрудники,работающие с компьтерной техникой, сталкиваются с воздействием таких опасных физических и вредных производственных факторов, как электрический ток, статическое электричество, повышенный уровень шума при работе компьютера и принтеров; повышенная температура внешней среды от работы осветительных ламп, компьютера, лазерного принтера; кратковременное отсутствие или недостаток естественного света и др. Сотрудники связаны с воздействием таких психофизиологических факторов, как умственное перенапряжение, перенапряжение зрительного аппарата при работе с монитором, монотонность труда при непосредственной работе за компьютером, эмоциональные перегрузки при работе с клиентами.
Практически всё оборудование ЭВМ — электрические установки. Электрический ток, проходя через тело человека, оказывает на него сложное воздействие, вызывая термическое, электролитическое, механическое и биологическое действие (ожоги отдельных участков тела, изменение физико-химического состава крови и так далее).
Повышенная температура внешней среды не создаёт нарушения состояния здоровья работающего, но вызывает дискомфортные ощущения, ухудшает самочувствие и понижает работоспособность. продолжение
--PAGE_BREAK--
Проявление вредного воздействия шума на организм человека разнообразно: шум затрудняет разборчивость речи, вызывает снижение работоспособности и мешает нормальному отдыху.
Действие шума не ограничивается только на органы слуха. Через нервные волокна шум передаётся в центральную и вегетативную нервные системы, а через них воздействует на внутренние органы, приводя к значительным изменениям в функциональном состоянии организма. Люди, работающие в условиях повышенного шума, жалуются на быструю утомляемость, головную боль, бессонницу. У человека ослабляется внимание, страдает память.
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.
Работа в конструкторском отделе относиться к группе Б.
Схема помещения представлена на рисунке 10.1
Помещение конструкторского отдела представленное на схеме 10.1 имеет следующие размеры: ширина — 2,5 м., длина — 3,5 м., высота — 3 м. Пол в помещении покрыт ковроланом. Стены и потолок покрыты однотонным колером серого цвета.
Так же необходимо отметить, что данное помещение оснащено одним дверным проходом. Для предотвращения шума в наше помещение были установлены двери из звукоизоляционных материалов. Дверь изготовлены из металлопластика.
В помещении так же расположено окно размером 1,5 х 1,8 м, оно находится на верхней стене помещения, согласно схемы 10.1 Окно фактически является основным источником естественного освещения. Окно изготовлено из звукоизолирующего материала (металлопластика).
Рисунок 10.1 — Схема помещения
Благоприятный микроклимат непосредственно в помещении создается благодаря наличию водяного отопления в отопительный сезон и кондиционера постоянно для оптимальной температуры в помещении.
Температура колеблется в пределах 22-24°C, что согласно [9], является оптимальным, для работ не связанных с физическим трудом.
В теплое время года центральное отопление отключается, температура колеблется в пределах 23-25°C, что согласно [16], также является допустимым.
Проветривание является необходимым, так как согласно [16] минимальный расход воздуха должен составлять на одного человека, 50 — 60 м3/ч, но не менее двукратного воздухообмена в час. Скорость движения воздуха при этом 0,1 м/с.
Радиаторы отопления расположены как раз под окнами, а кондиционер расположен на верхней стороне согласно схемы, на стене в близи от правого окна той же стены, это расположение является оптимальным как по техническим соображениям так и по равномерности распределения воздуха в помещении. Кондиционер подобран согласно техническим характеристикам, касающимся мощности и области охвата действия данного оборудования. Кондиционер оснащен пультом переключения режимов температуры, что облегчает регулирование температуры помещения.
Студия так же оборудована и дополнительными источниками света, так называемым искусственным освещением. На потолке располагаются восемь светильников дневного освещения.
В помещении общее количество розеток равно 3 и все они заземлены. Заземление розеток указано на схеме 10.1
В правом верхнем углу, согласно схемы, на специально оборудованном месте расположены огнетушитель и аптечка первой медицинской помощи.
Непосредственно место оператора ПЭВМ расположено в верху ближе к левой стене, согласно схемы помещения. Стол с компьютером расположен таким образом, что оператор ПЭВМ сидит за столом и слева от него находится окно, согласно гигиенических норм предусмотренных СанПиНом.
При планировке рабочего места необходимо учитывать удобство расположения дисплеев, пульта ЭВМ, а также зоны досягаемости рук оператора. Наиболее удобно сиденье, имеющее выемку, соответствующую форме бедер, и наклон назад. Согласно статье 5.1.4 и приложению 11 [16], спинка стула должна быть изогнутой формы, обнимающей поясницу. Длина ее 0,3 м., ширина 0,11 м., радиус изгиба 0,3 — 0,35м. Наклон спинки стула оператора ЭВМ должен составлять 90-110°. Высота рабочей поверхности стола должна регулироваться в пределах 68-80 см; при отсутствии такой возможности высота рабочей поверхности стола должна составлять не менее 72,5 см.
Справа от стола оператора, а на схеме чуть ниже расположен еще один стол на котором находятся сканер и принтеры.
Все кабеля изолированы в соответствии с требованиями техники безопасности.
На основе выше изложенного можно сделать вывод что помещение конструкторского отдела соответствует требованиям техники безопасности и СанПиН.
Помещение конструкторского отдела, его размеры должны в первую очередь соответствовать количеству работающих и размещаемому в них комплексу технических средств. В них предусматривают соответствующие параметры температуры, освещения, чистоты воздуха, обеспечивают изоляцию от производственных шумов и так далее.
Для обеспечения нормальных условий труда санитарные нормы устанавливают на одного работающего, объем производственного помещения не менее 15 м3. В помещение конструкторского отдела одновременно будет находится не более одного работника одновременно.
Для создания благоприятных условий труда в конструкторском отделе необходимо учитывать психофизиологические особенности человека, а также общую гигиеническую обстановку. Большое значение в создании оптимальных условий труда имеют складывающиеся в трудовом коллективе взаимоотношения между работниками, которые принято называть социальным климатом.
С целью обеспечения комфортных условий для обслуживающего персонала и надёжности технологического процесса конструкторского отдела устанавливают дополнительные требования к воздушной среде помещений: температура воздуха должна быть плюс 20-22°С, относительная влажность воздуха рекомендуется 55%.
Вентиляция помещения может производится как естественным методом проветривания, так и искусственным, посредством кондиционера.
Важную роль играет планировка рабочего места, которая должна удовлетворять требованиям удобства выполнения работ и экономии энергии и времени, рационального использования производственных площадей и удобства обслуживания устройств ПЭВМ, соблюдения правил охраны труда. При планировке рабочего места необходимо учитывать зоны досягаемости рук оператора при расположении дисплеев, принтера, клавиатуры. Движения работника должны бать такими, чтобы группы мышц его были нагружены равномерно, а непроизвольные лишние движения устранены.
10.2 Мероприятия по безопасной организации работ
10.2.1 Меры защиты от поражения электрическим током
Правильная организация обслуживания действующих электроустановок конструкторского отдела, проведение ремонтных, монтажных и профилактических работ имеют важное значение для предотвращения электротравматизма. При проведении работ в электроустановках важно строго соблюдать соответствующие организационные и технические мероприятия.
К организационным мероприятиям относят:
оформление работы нарядом или устным распоряжением;
допуск к работе;
надзор во время работы;
оформление перерыва в работе, переводов на другое рабочее место, окончание работы.
К техническим мероприятиям, обеспечивающим безопасность работ со снятием напряжения, относятся:
отключение оборудования на участке, выделенном для производства работ и принятия мер против ошибочного или самопроизвольного включения;
ограждение при необходимости рабочих мест и оставшихся под напряжением токоведущих частей;
вывешивание предупредительных плакатов;
проверка отсутствия напряжения;
наложение заземления.
Перечисленные мероприятия не могут в полной мере обеспечить необходимую электробезопасность. Поэтому разработаны и используются технические средства защиты. К ним относят:
электрическая изоляция токоведущих частей;
защитное заземление;
защитное отключение;
электрическое разделение сети.
Использование этих средств, в различных сочетаниях, позволяет обеспечить защиту людей от прикосновения к токоведущим частям.
10.2.2 Мероприятия по снижению шума
С физиологической точки зрения шум рассматривают как звук, мешающий разговорной речи и негативно влияющий на здоровье человека. Шум является одним из наиболее распространенным в производстве вредным фактором.
В соответствии с ГОСТ 12.1 003-83 защита от шума, создаваемого на рабочих местах внутренними источниками, а также шума, проникающего извне, осуществляется следующими методами:
уменьшением шума в источнике;
применением средств коллективной и индивидуальной защиты;
рациональной планировкой и акустической обработкой рабочих помещений.
Уменьшение шума, проникающего в конструкторский отдел извне, может быть достигнуто увеличением звукоизоляции ограждающих конструкций, уплотнением по периметру притворов окон, звукоизоляцией мест пересечения, проходов инженерным и коммуникациями ограждающих конструкций. В нашем случае мы изготавливаем окна и двери из металлопластика, который является хорошим звукоизолятором.
10.3 Расчет шума
В конструкторском отделе оборудовано 1 автоматизированное рабочее место. Каждый компьютер содержит в себе жесткий диск (винчестер), и два или три кулера (вентилятора). Указанные узлы, каждый в своей мере, издают шум. Два кулера установлены в обязательном порядке: один обдувает блок питания, другой — процессор. Третий кулер может быть установлен на видеопамяти, если таковая используется на данном компьютере.
Суммарный уровень шума, возникающий от нескольких источников [17], подсчитывается по формуле:
/>, дбА
или для нашего случая
/>, дбА (11.1)
где: /> — количество одновременно шумящих, соответственно, жестких дисков, кулеров и людей;
/> — уровень интенсивности звука, соответственно, жестких дисков, кулеров и людей, дбА.
Количество жестких дисков равно числу компьютеров, то есть />=1.
Количество кулеров />=3, так как на компьютере имеется видеокарта.
Количество разговаривающих людей примем равным двум (/>=2), предполагая, что в одно время могут разговаривать заказчик и конструктор.
Уровень интенсивности звука, в среднем, у жестких дисков />=30 дбА, у кулеров />=35 дбА, у негромко разговаривающих людей />= 40 дбА.
Тогда, по формуле (10.1):
/>= 44 дбА.
Из расчета видно, что выполняется пункт 4 статьи 3 [16].
10.2.3 Освещение
Правильно спроектированное и выполненное освещение обеспечивает высокий уровень работоспособности, оказывает положительное психологическое воздействие на работающих, способствует повышению производительности труда.
В тех случаях, когда одного естественного освещения в помещении недостаточно, устраивают совмещенное освещение. При этом дополнительное искусственное освещение применяют не только в темное, но и в светлое время суток.
Для искусственного освещения помещения конструкторского отдела следует использовать главным образом люминесцентные лампы, у которых высокая световая отдача (до 75 лм/Вт и более), продолжительный срок службы (до 10000 ч), малая яркость светящейся поверхности, близкий к естественному спектральный состав излучаемого света, что обеспечивает хорошую цветопередачу.
Для исключения засветки экранов дисплеев прямыми световыми потоками светильники общего освещения располагают сбоку от рабочего места, параллельно линии зрения оператора и стене с окнами. Такое размещение светильников позволяет производить их последовательное включение в зависимости от величины естественной освещенности и исключает раздражение глаз чередующимися полосами света и тени, возникающее при поперечном расположении светильников. продолжение
--PAGE_BREAK--
10.3 Общие требования безопасности
Инструкция разработана для работников, занятых эксплуатацией ПЭВМ и оргтехникой, работа которых связана с приемом и вводом информации, наблюдением и корректировкой решаемых задач по готовым программам.
При работе на ПЭВМ могут оказываться следующие опасные и вредные факторы:
повышенные уровни электромагнитного излучения;
повышенный уровень статического электричества;
повышенный уровень шума;
повышенный уровень прямой блесткости;
неравномерность распределения яркости в поле зрения;
напряжение зрения;
напряжение внимания;
эмоциональные нагрузки;
длительные статические нагрузки;
монотонность труда;
большой объем информации;
напряжения внимания;
интеллектуальные нагрузки;
К работе инженером на персональном компьютере допускаются лица не моложе 18 лет, прошедшие предварительный (при поступлении на работу) медицинский осмотр, выполняющие требования правил по эксплуатации конкретного персонального компьютера (далее ПК), ознакомленные с настоящей инструкцией и инструкцией по пожарной безопасности, прошедшие обучение безопасным приемам и методам труда по программе, утвержденной руководителем организации с присвоением 1-й группы по электробезопасности.
Работник, допустивший нарушение инструкции по охране труда, может быть привлечен к дисциплинарной ответственности. Если нарушение правил охраны труда связано с причинением имущественного ущерба предприятию, работник несет и материальную ответственность в установленном законом порядке.
В помещениях, где проводятся работы на ПК, необходимо создать оптимальные условия зрительной работы. Освещенность рабочего места при смешанном освещении (в горизонтальной плоскости в зоне размещения клавиатуры и рабочих документов) должна быть в пределах от 300 до500 Лк. Основной поток естественного света должен быть слева, солнечные лучи и блики не должны попадать в поле зрения работающего и на экраны видеомониторов.
Монитор ПК должен находиться на расстоянии 50-70 см от глаз оператора и иметь антибликовое покрытие. Покрытие должно также обеспечивать снятие электростатического заряда с поверхности экрана, исключать искрение и накопление пыли.
Нельзя загораживать заднюю стенку системного блока или ставить ПК вплотную к стене, это приводит к нарушению охлаждения системного блока и его перегреву.
Рабочий стул (кресло) должен быть подъемно-поворотным и регулируемым по высоте и углам наклона сиденья и спинки, а также расстоянию спинки от переднего края сиденья, при этом регулировка каждого параметра должна быть независимой, легко осуществляемой и иметь надежную фиксацию.
Помещения с персональными компьютерами должно быть оснащено аптечкой первой помощи и углекислотными огнетушителями.
Высота рабочей поверхности стола для взрослых пользователей должна регулироваться в пределах 680-800 мм, при отсутствии такой возможности высота рабочей поверхности должна составлять 725 мм.
Рабочий стол должен иметь пространство для ног высотой не менее 600 мм, шириной не менее 500 мм глубиной на уровне колен не менее 450 мм и на уровне вытянутых ног не менее 650 мм.
Рабочее место с персональным компьютером должно быть оснащено легко перемещаемым пюпитром для документов.
Клавиатуру следует располагать на поверхности стола на расстоянии 100-300 мм от края, или на специальной регулируемой по высоте рабочей поверхности, отдельно от основной, столешнице.
В случаях возникновения у работающих с персональным компьютером зрительного дискомфорта и других неблагоприятных субъективных ощущений, несмотря на соблюдение санитарно-гигиенических требований, режимов труда и отдыха следует применять индивидуальный подход в ограничении времени работы с компьютером
Работающим с персональным компьютером с высоким уровнем напряженности во время регламентированных перерывов и в конце рабочего дня необходима психологическая разгрузка в специально оборудованных помещениях.
Режим работы и отдыха должен зависеть от характера выполняемой работы При 8-ми часовой рабочей смене и работе ПЭВМ регламентированные перерывы следует устанавливать: через 2 часа от начала рабочей смены и через 2 часа после обеденного перерыва продолжительностью 15 мин каждый.
При 12 часовой рабочей смене регламентированные перерывы должны устанавливаться в перерыве 8 часов работы аналогично перерывам при 8-ми часовой смене, а в течение последних 4-х часов работы, независимо от вида работ, каждый час продолжительностью 15 мин.
Для снятия общего утомления во время перерывов необходимо проводить физкультпаузы, включающие упражнения общего воздействия, улучшающие функциональное состояние нервной, сердечно-сосудистой, дыхательной систем, а также улучшающих кровообращение, снижающих мышечное утомление.
10.3.1 Требования безопасности перед началом работы
Вымыть лицо и руки с мылом.
Подготовить свое рабочее место к работе, убрать посторонние предметы.
Отрегулировать освещенность на рабочем месте, убедиться в отсутствии встречного светового потока.
Убедиться в наличии и исправности защитного заземления.
Протереть специальной салфеткой поверхность экрана.
Убедиться в отсутствии дискет в дисководах процессора персонального компьютера.
Проверить правильность установки стола и всего оборудования.
Произвести визуальный осмотр ПК, убедиться в исправности электророзеток, штепсельных вилок, питающих электрошнуров.
Включить ПК в сеть 220В, при этом штепсельную вилку держать за корпус, в следующей последовательности:
включить блок питания;
включить принтер, монитор, сканер;
включить системный блок;
Оператору запрещается приступать к работе при:
отсутствия на монитор гигиенического сертификата, включающего оценку визуальных параметров.
отключенном заземляющем проводнике;
отсутствия защитного заземления ПК;
отсутствия углекислотного огнетушителя;
нарушении гигиенических норм (при однорядном размещении менее 1м от стен, при размещении на площади менее 6 м. кв. на одно рабочее место, при рядном размещении дисплеев экранами друг к другу.
Для уменьшения воздействия вредных факторов рекомендуется:
подготовить рабочее место так, чтобы исключить неудобные позы;
стена или какая-либо поверхность позади дисплея должна быть освещена примерно также, как экран;
центр изображения на дисплее должен находиться на высоте 0,7-1,2 м от уровня пола.
10.3.2 Требования безопасности во время работы
Выполнять только ту работу, которая ему была поручена
Внешнее устройство «мышь» применять только при наличии коврика.
Выполнять санитарные нормы и соблюдать режимы работы и отдыха
Во время работы быть внимательным, не отвлекаться посторонними делами и разговорами.
Рабочее место должно быть оборудовано так, чтобы исключать неудобные позы и длительные статические напряжения тела.
При работе на ПК должна быть исключена возможность одновременного прикосновения к оборудованию и к частям помещения или оборудования, имеющим соединение с землей (радиаторы батарей, металлоконструкции).
Во время работы нельзя класть на монитор бумаги, книги и другие предметы, которые могут закрыть его вентиляционные отверстия.
Запрещается оставлять без присмотра включенное оборудование; вскрывать устройства ПК.
Соблюдать расстояние от глаз до экрана в пределах 60-80 см.
Оператору во время работы запрещается:
касаться одновременно экрана монитора и клавиатуры;
прикасаться к задней панели системного блока при включенном питании;
переключение разъемов интерфейсных кабелей периферийных устройств при включенном питании;
загромождать верхние панели устройств бумагами и посторонними предметами;
допускать захламленность рабочего места бумагой, в щелях не должна накапливаться пыль;
производить отключение питания во время выполнения активной задачи;
производить частые переключения питания;
допускать попадание влаги на поверхность системного блока, монитора;
производить самостоятельно вскрытие и ремонт оборудования;
превышать количество обрабатываемых символов 30 тыс. за 4 часа работы;
При постоянной работе экран должен находиться в центре поля обзора, документы располагать слева на столе или на пюпитре в одной плоскости с экраном.
10.3.3 Требования безопасности в аварийных ситуациях
При возникновении неисправности в ПК необходимо отключить ПК от сети. ЗАПРЕЩАЕТСЯ пытаться самостоятельно устранить причину неисправности, об этом необходимо сообщить в соответствующие службы технического обслуживания.
В случае загорания электропровода ПК немедленно отключить его от сети, сообщить об этом в пожарную часть по телефону 01 и приступить к тушению пожара углекислотным огнетушителем.
Запрещается применять пенные огнетушители для тушения электропроводок и оборудования под напряжением, так как пена, хороший проводник электрического тока.
В случае поражения работника электрическим током оказать первую помощь пострадавшему, обратиться в медпункт или вызвать врача.
В случае появления рези в глазах, резком ухудшении видимости, появления боли в пальцах и кистях рук, усилении сердцебиения немедленно покинуть рабочее место, сообщить о происшедшем руководителю работ и обратиться к врачу.
В случае отключения электроэнергии прекратите работу и доложите руководителю. Не пытайтесь самостоятельно устранять причину.
10.3.4 Требования безопасности по окончании работ
По окончании работ оператор обязан соблюдать следующую последовательность выключения вычислительной техники:
произвести закрытие всех задач;
убедиться, что в дисководах нет дискет;
отключить ПК от сети, штепсельную вилку при этом держать за корпус. Запрещается отключать ПК за электропровод. При отключении ПК со съемным шнуром питания сначала необходимо отключить вилку от розетки, а затем отключить питающий шнур от ПК.
привести в порядок рабочее место.
Чистку ПК от пыли необходимо производить только после отключения ПК от сети.
10.4 Противопожарная защита
Возникновение пожара возможно, если на объекте имеются горючие вещества, окислитель и источники зажигания. Для оценки пожарной опасности следует проанализировать вероятность взаимодействия этих трех факторов, а также их угрозу для жизни людей и возможный размер материального ущерба от пожара.
Горючий компонент в конструкторском отделе — стройматериалы, оконные рамы, двери, полы, мебель, изоляция силовых, сигнальных кабелей, а также радиотехнические детали и изоляция соединительных кабелей ячеек, блоков, панелей, стоек, шкафов, конструктивные элементы из пластических материалов, жидкости для очистки элементов и узлов ПЭВМ от загрязнения.
Источниками зажигания в конструкторском отделе могут оказаться электрические искры, дуги и перегретые участки элементов и конструкций ПЭВМ.
План эвакуации при пожаре приведен на рисунке 10.2
/>
Рисунок 10.2 — План эвакуации при пожаре
Источники зажигания возникают в электрических и электронных приборах, устройствах, применяемых для технического обслуживания элементов ПЭВМ, а также в системах кондиционирования воздуха и теплоснабжения.
Опасность развития пожара обуславливается применением разветвленных систем вентиляции и кондиционирования, развитой системой электропитания ПЭВМ. продолжение
--PAGE_BREAK--
При протекании электрического тока по электронным схемам, соединительным проводам, коммуникационным кабелям выделяется большое количество теплоты, что может вызвать плавление изоляции соединительных приборов, короткое замыкание и электрическое искрение.
Одной из наиболее важных задач пожарной профилактики является защита строительных конструкций от разрушения и обеспечение их достаточной прочности в условиях воздействия высоких температур при пожаре. Для изготовления строительных конструкций используют кирпич, железобетон, стекло, металл и другие негорючие материалы. Для предотвращения распространения огня во время пожара с одной части здания на другую устраивают противопожарные преграды в виде противопожарных стен, перегородок, перекрытий.
Кабельные линии прокладывают под технологическими съёмными полами, выполненные из негорючих или трудно горючих материалов.
Для ликвидации пожаров в начальной стадии применяются первичные средства пожаротушения: внутренние пожарные водопроводы, огнетушители ручные, сухой песок и т.д.
Для тушения пожаров применяют огнетушители видов углекислотные огнетушители ручные (ОУ-2, ОУ-5, ОУ-8).
Углекислотные огнетушители являются основными для конструкторского отдела.
11. Экономическое обоснование разработки системы автоматизированного решения задач механики
В наше время применение автоматизации на всех уровнях проектирования и производства имеет огромное значение, которое в первую очередь является неотъемлемым признаком развития предприятий, занимающихся созданием новых технологических систем. При использовании традиционных расчетных методов на этапе проектирования время, необходимое для расчета, оказывается соизмеримым со временем проектирования всей конструкции в целом. Если к тому же на начальном этапе проектирования требуется сравнить несколько вариантов схем в целях выбора оптимальной, то необходимость применения программных комплексов для расчета на ЭВМ становится очевидной. Повышение производительности инженерной деятельности возможно при автоматизации проектных работ, которая достигается путем разработки математических моделей и внедрением САПР.
Задачу повышения производительности инженерной деятельности мы решаем разработкой автоматизированной системы «Решение задач механики» (далее АРЗМ).
В дальнейшем планируется установка нашей системы на фирме «СараньСтройПроект», расположенной на 2-м этаже административного здания завода РТИ. Данная фирма занимается строительством.
Целью дипломного проекта является создание системы интеграции автоматизированного проектирования и анализа.
Определение экономического эффекта от внедрения системы будет основано на сопоставлении приведенных затрат на проведения проектирования и анализа без использования системы интеграции и с ее использованием.
Создаваемая система разрабатывается по заказу кафедры САПР (КарГТУ, ФИТ).
11.1 Исходные данные для расчета
Исходные данные для расчета экономического эффекта использования приведены в таблице 11.1 Длительность процесса проектирования модели до внедрения системы взята из должностной инструкции инженера-конструктора, предоставленной главным технологом «СараньСтройПроект». Длительность процесса проектирования после внедрения определена экспериментальным путем.
Таблица 11.1 — Перечень процессов и характеристик создания модели исследования с использованием систем проектирования и анализа до и после внедрения системы автоматизации
Наименованиепроцесса
Длительность процесса проектирования в расчете на одного человека, часы
до внедрения
после внедрения
Сбор исходных данных
8
8
Проектирование модели исследования
32
4
Анализ результатов
8
2
Доработка модели объекта.
8
2
Создание конструкторской документации.
8
2
Итого
64
18
Как видно из таблицы 11.1, длительность процесса проектирования сокращается в 3,5 раза.
На основании таблицы 11.1 рассчитаем динамику уменьшения трудоемкости и повышения производительности труда ИТР.
Диаграмма, представленная на рисунке 11.1 отражает длительности процессов проектирования до и после внедрения системы АРЗМ.
/>
Рисунок 11.1 — Диаграмма динамики уменьшения длительности процесса проектирования при внедрении АРЗМ
Как видно из диаграммы, приведенной на рисунке 12.1, основное уменьшение длительности процесса проектирования происходит, в основном за счет уменьшения времени, необходимого на самый длительный процесс — проектирование модели исследования.
11.2 Расчет экономической эффективности создания и внедрения системы интеграции
Расчет снижения трудоемкости производится как:
ΔТ= ( (ТР-ТА) / ТР) • 100%,% (11.1)
где: ТР — трудоемкость до интеграции, чел/ч;
ТА — трудоемкость после интеграции, чел/ч;
Исходя из формулы (11.1) процент снижения трудоемкости при переходе на интегрированный пакет АРЗМ:
ΔТ= ( (64 — 18) / 64) • 100% = 71,88%
Рост производительности труда определяется из формулы:
ΔП = (100•ΔТ) / (100 — ΔТ),% (11.2)
По формуле (12.2) получим процент роста производительности труда в условиях функционирования АРЗМ:
ΔП = (100•71,88) / (100-71,88) = 255,62%.
Стоимость создания АРЗМ определяется по формуле:
ССОЗД = ЗОП + ЗЭ + ЗОТ + ЗМ + ЗПО + АКТС+ПО + НР, тг (11.3)
где: ЗОП — средства на оплату труда, тг; ЗЭ — затраты на оплату электроэнергии, тг; ЗМ — материальные затраты, тг;
ЗПО — затраты на покупку программного обеспечения, тг;
АКТС+ПО — амортизация комплекса технических средств и программного обеспечения;
НР — расходы, связанные с техническим обслуживанием, тг.
В создании АРЗМ участвовали 2 программиста-системотехника. Подсистема разрабатывалась на протяжении 6 месяцев.
Заработная плата:
ЗП = 2•ЗППР, тг (11.4)
где: ЗППР — заработная плата программиста, тг.
Заработная плата программиста рассчитывается, как
ЗПпр = Зс • CрР, тг (11.5)
где: Зс — среднемесячная тарифная ставка программиста (по данным отдела кадров «СараньСтройПроект» — 15 000), тг / месяц;
CрР — сроки разработки — 6 месяца.
ЗППР = 15 000·6 = 90 000 тг.;
ЗП = 180 000 тг.
В средства на оплату труда также входит социальный налог.
Социальный налог 20%. Зная это, мы можем рассчитать затраты на оплату труда:
ЗОП = ЗП • 1, 20, тг (12.6)
Отсюда:
ЗОП = 180 000 • 1,20 = 216 000 тг.
Затраты на электроэнергию рассчитываются, как:
ЗЭ = НЭ • ТР • В, тг (12.7)
где: НЭ — норма электропотребления комплекса технических средств, кВт;
ТР — стоимость одного киловатт/час, тг;
В — время разработки комплекса, часы.
Для ПК нормированное электропотребление составляет 400 W. Для принтера нормированное электропотребление составляет 50 W.
Поскольку завод РТИ находится на территории поселка РТИ, т.е. находится в сельской местности, то стоимость одного киловатт/час составляет 4,15 тг.
Исходя из формулы (12.7) затраты на электроэнергию равны:
ЗЭ = (0,4 + 0,05) • 4,15 • 1008 = 1882,44 тг.
Материальные затраты в течение срока разработки (6 месяцев) представлены в таблице 11.2 Стоимость товаров и услуг приведена с учетом прайс-листа ОАО «ВТИ».
Таблица 12.2 — Материальные затраты
Наименование затрат
Величина, тг.
Бумага писчая
500
Заправка принтера
1000
Дискеты
500
Итого
2000
На основании таблицы 12.2 видно, что общие материальные затраты в течение срока разработки составляют 2000 тг.
Расценки на программное обеспечение взяты с официального сайта ОАО «ВТИ» www.vty. kz и представлены в таблице 11.3
Таблица 11.3 — Стоимость лицензионного программного обеспечения
Программное обеспечение
Стоимость, тг.
Лицензионная версия ANSYS 7.0
210 000
Лицензионная версия Borland Delphi 6.0 продолжение
--PAGE_BREAK--
70 000
Лицензионная версия Windows ХР
20 000
Итого
300 000
На основании таблицы 11.3 видно, что общие затраты на покупку программного обеспечения составляют 300 000 тг.
Годовые амортизационные отчисления определяются по формуле:
А = (СК • НАК + СП • НАП) + (СПО • НАПО) (11.8)
где: СК — стоимость компьютера, тг;
НАК — норма амортизации компьютера,%;
СП — стоимость принтера, тг;
НАП — норма амортизации периферийных устройств,%;
СПО — стоимость программного обеспечения, тг;
НПО — норма амортизации нематериальных активов,%.
Но поскольку разработка велась всего шесть месяцев, то:
АКТС+ПО = А • 6/12= ( (СК • НАК + СП • НАП) + (СПО • НАПО)) • 6/12,
Отсюда:
АКТС+ПО = ( (90000 • 0,3 + 25000 • 0,2) + (300000 • 0,15)) • 6/12= 38 500 тг.
Примем накладные расходы на техническое обслуживание в размере 5% от стоимости комплекса технических средств:
НР = СКТС • 0,05 = 115000 • 0,05 = 5750 тг.
Теперь, когда мы узнали все составляющие, рассчитываем стоимость АРЗМ.
ССОЗД = 216000 + 1882,44 + 2000 + 300000 + 38500 + 5750 = 564132,44 тг.
На диаграмме, предоставленной на рисунке 11.2, показано процентное соотношение составляющих стоимости создания системы АРЗМ.
/>
Рисунок 11.2 — Процентное соотношение стоимости компонентов АРЗМ
Как видно из диаграммы, основную стоимость АРЗМ составляют средства на покупку программного обеспечения.
11.5 Расчет стоимости работ по анализу модели исследования без использования АРЗМ
Стоимость работ по анализу модели исследования без использования АРЗМ составляет:
СР = ЗП + ЗМ + ЗЭЛ, тг (12.9)
где: ЗП — фонд заработной платы инженеров, тг;
ЗМ — материальные затраты, тг;
ЗЭЛ — затраты на электроэнергию, тг.
Фонд заработной платы определяется:
ЗП = ТФ • КР • Т, тг (12.10)
где: ТФ — тарифная ставка инженера в месяц — 15000 тг;
КР — количество рабочих мест;
Т — время создания одной модели, месяцы.
По формуле (11.11):
ЗП = 15000 • 5 • 1 = 75000 тг;
Материальные затраты:
ЗМ = С1 • к1 + С2 • к2, тг (11.11)
где: С1 — затраты на бумагу;
к1 — расход бумаги;
С2 — затраты на заправку принтера;
к2 — количество заправок принтера в месяц;
По формуле (11.12):
ЗМ = 500 • 3 + 1000 • 1 = 2500тг.;
Затраты на электроэнергию считаем по формуле (11.7)
ЭЭЛ = (0.40 • 5 + 0.05) • 4.15 • 168= 1429,26 тг.
По формуле (12.9) считаем стоимость создания и анализа модели до интеграции.
Ср = 75000 + 2500 + 1429,26 = 78929,26 тг.
11.6 Расчет стоимости работ по анализу модели исследования с использованием АРЗМ
Себестоимость работ по созданию модели с использованием АРЗМ определяем по вышеприведенным формулам (11.10, 11.11, 11.12), с учетом того, что после использования АРЗМ время анализа модели уменьшилось в 4 раза.
Тогда:
ЗП = 15000 • 5 • 0,25 = 18750 тг.
По формуле (11.12) считаем себестоимость создания модели после интеграции.
СР' = 18750 + 2500 + 1429,26 = 22679,26 тг.
11.7 Оценка эффективности внедрения АРЗМ
Эффективность внедрения АРЗМ определяется как разность между себестоимостью функционирования системы до и после интеграции.
С = СР — СР', тг (11.12)
С = 78929,26 — 22679,26 = 56250, тг;
Срок окупаемости составит:
Т = СР' / СР (11.13)
Т = 22679,26/78929,26 = 0,287 = 3,45 месяца.
Коэффициент экономической эффективности:
Е = 1/Т (11.14)
Е = 1/0,448 = 2,23
В таблице 12.4 приведены основные цифры, полученные в результате расчета экономической эффективности АРЗМ.
Таблица 11.4 — Экономическая эффективности АРЗМ
Наименование показателя
Единица измерения
Значение
Длительность процесса проектирования модели до внедрения системы
ч
64
Длительность процесса проектирования после внедрения системы
ч
18
Процент снижения трудоемкости
%
71,88
Рост производительности труда
%
252,62
Стоимость создания АРЗМ
тг.
565932,44
Стоимость работ по анализу модели исследования до внедрения АРЗМ
тг.
78929,26
Стоимость работ по анализу модели исследования после внедрения АРЗМ
тг.
22679,22
Эффективность внедрения АРЗМ
тг.
56250
Срок окупаемости
мес.
3,45
Коэффициент экономической эффективности
-
2,23
На основании таблицы 11.4 видно, что в результате внедрения программно методического комплекса экономическая эффективность на уровне небольшой группы конструкторов-проектировщиков в год составит 56250. При сроке окупаемости в 3,45 месяца социальный эффект состоит в высвобождении квалифицированного инженерного персонала для решения других проблем.
На основании всего вышеперечисленного считаю, что внедрение разработанной мною системы в инженерно-конструкторские отделы, занимающиеся анализом статически неопределимых стержневых систем, позволит обеспечить высокую рентабельность и экономическую выгоду.
Заключение
В заключение хотелось бы отметить, что анализ напряженно-деформированного состояния необходим при проектировании конструкций и сооружений. Для автоматизации анализа напряженно-деформированного состоянии существует большое количество прикладных программных пакетов, наиболее распространенным из которых является ПК ANSYS.
В силу недостаточности средств встроенного языка ПК ANSYS, было принять решение разработать систему автоматизированного параметрического анализа напряженно-деформированного состояния статически неопределимых стержневых систем.
С помощью разработанной системы были получены результаты для 20 расчетных схем при монтажных, силовых и температурных нагрузках. Эти результаты сравнивались с итогами экспериментальных и аналитических исследований, после чего можно сделать вывод, что данные, полученные путем моделирования, отличаются от реальных не более чем на 5-10%, что полностью соответствует точности инженерных расчетов.
В документирование проекта вошли:
описание структуры информационных потоков и документооборота, имеющих место при анализе с использованием разработанной системы;
описание разработанных концептуальной, логической и физической моделей данных;
описание входного и выходного языков представления объекта анализа, а также разработанных входных, выходных форм;
описание структуры программного обеспечения;
описание требований к комплексу технических средств и его выбор;
описание методики анализа на основе разработанной системы;
описание мероприятий и документов, регламентирующих внедрение комплекта в производство.
В разделе «Экономические обоснование разработки» рассчитаны основные параметры, характеризующие эффективность от создания и внедрения разработанной системы.
В разделе «Охрана труда» рассмотрены мероприятия по безопасной организации труда и снижению влияния вредных и опасных производственных факторов на оператора ПЭВМ.
В разделе «Промышленная экология» при описании экологических проблем научно-технического прогресса рассмотрена проблема загрязнения атмосферы предприятиями строительной промышленности.
Список использованных источников
Галлагер Р. Метод конечных элементов: основы. М.: Мир, 1984.
Каталог программного обеспечения. ANSYS inc., www.ansys.com.
Винокуров Е.Ф., Петрович А.Г., Шевчук Л.И., Сопротивление материалов: расчетно-проектировочные работы. М.: Высшая школа, 1987.
Нургужин М.Р., Степанов П.Б., Прикладная теория систем (микро — и макро моделирование). Караганда, 1994.
Рекомендации по общепользовательскому интерфейсу, Microsoft, редакция 1995г.
Баас Р., Фервай М., Гюнтер Х., Delphi 4. — Киев, 1999. // Фаронов?
Руководство пользователя ANSYS 6.0 (электронная книга). Снежинск, 1997.
http: \www.vti. kz
Сагимбаев Г.К., Экология и экономика. — Алматы: Каржы-каражат, 1997.
Чуйкова Л.Ю. «Общая Экология» — М.: Астрахань, 1996.
Рейсмерс Н.Ф. «Охрана окружающей человека среды» — Киев «Будiвелник», 1986
Сахаев В.Г. «Справочник по охране окружающей среды» — Киев «Будiвелник», 1986
Яковлев С.В. и др. «Рациональное использование воздушных ресурсов» — М.: Высшая школа, 1991
Закон Республики Казахстан «О безопасности и охране труда» от 28 февраля 2004 года №528. «Казахстанская правда» от 12 марта 2004 года № 49-50.
Закон Республики Казахстан «О труде в Республике Казахстан» от 10 декабря 1999 года N 493 Ведомости Парламента Республики Казахстан, 1999 г., N 24, ст.1068; «Казахстанская правда» от 24 декабря 1999 г. N 294
СанПиН №1,01,004,01 «Гигиенические требования к организации и условиям работы с видеодисплейными мониторами и персональными электронно-вычислительными машинами». Издательство официальное Астана 2001, 40 стр.
Правила пожарной безопасности в Республике Казахстан. Основные требования. ППБ РК 08-97. Алматы, 1999 г.
Безопасность жизнедеятельности: Учебное пособие для вузов/Под ред. проф. Муравья Л.А., М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2003 г.
Приложение А
Шаблон входного документа №1:
/filnam,name
/title
/prep7
finish
/solu
solve
finish
/post1
finish
finish
Шаблон выходного документа №2 (цветного графического изображения):
Заказчик: _______________________________________
Разработчик: ____________________________________
Параметры модели: ______________________________
Дата сдачи: ______________________________________
Текущая дата: ____________________________________
Конечный вид проектируемой модели
Шаблон выходного документа №3 (расчёт в виде текстовой информации):
Заказчик: _______________________________________
Разработчик: ____________________________________
Параметры модели: ______________________________
Дата сдачи: ______________________________________
Текущая дата: ____________________________________
Расчёт проектируемой модели :