Введение к работе
Актуальность темы. Используемые в настоящее время САПР корпусной мебели ориентированы на серийное и единичное (индивидуальное) производство мебельных изделий. Другими словами, они реализуют традиционную парадигму проектирования, в рамках которой процесс разработки изделия завершается подготовкой полного комплекта проектной документации, требуемого для изготовления изделия в заданных технологических условиях. При необходимости внесения изменений в разработанный проект, как правило, порождается новый процесс проектирования, который, возможно, будет выполнен быстрее, но, тем не менее, должен включать в себя все стандартные стадии и этапы.
В условиях позаказного промышленного производства корпусной мебели процесс разработки изделий представляется двумя стадиями — инжинирингом и реинжинирингом. В ходе инжиниринга формируется прототипная модель изделия, которая на стадии реинжиниринга доопределяется или частично переопределяется в соответствии с конкретными требованиями заказчиков. Таким образом, в процесс реинжиниринга, выполняемый обычно при приёме заказа, вовлекается заказчик — конечный потребитель мебели, инициирующий изменение ряда свойств проектируемых изделий. При этом возникает ряд задач, решение которых обусловлено необходимостью:
передачи высокоуровневого представления (модели) мебельного изделия на стадию реинжиниринга;
корректного (контролируемого) внесения изменений в модель изделия, переданную на стадию реинжиниринга;
демонстрации заказчику на модели изделия результатов изменений, выполненных на стадии реинжиниринга;
оценки прочности, статической устойчивости и экологичности мебельного изделия после внесения изменений в модель на стадии реинжиниринга.
Следовательно, тема диссертационного исследования, посвященная разработке методов и средств поддержки реинжиниринга изделий в условиях позаказного промышленного производства корпусной мебели, является актуальной.
Диссертационная работа выполнена в рамках госбюджетной НИР кафедры вычислительной техники и информационных систем ВГЛТА «Автоматизация проектных работ при создании изделий микроэлектроники и лесного комплекса», ГР №01.2.00609244, код ГРНТИ 68.47.01; 50.49.
Областью исследования является разработка научных основ построения средств САПР, разработка и исследование моделей, алгоритмов и методов для синтеза и анализа проектных решений, включая конструкторские и технологические решения в САПР и АСТПП (п.З согласно паспорту специальности 05.13.12 — Системы автоматизации проектирования (по отраслям)).
Объектом исследования является процесс реинжиниринга изделий, представляющий одну из стадий автоматизированного проектирования корпусной мебели в условиях позаказного промышленного производства.
Предмет исследования составляют методы, модели, алгоритмы и программные средства поддержки процесса реинжиниринга изделий в САПР корпусной мебели.
Целью исследования является разработка и обоснование методов и средств поддержки реинжиниринга изделий в САПР корпусной мебели.
Для достижения указанной цели необходимо решить следующие задачи.
-
Выполнить анализ методов, средств и особенностей реализации процесса автоматизированного проектирования изделий в условиях позаказного промышленного производства корпусной мебели, определить актуальные задачи поддержки проектных процедур и операций на стадии реинжиниринга.
-
Разработать модель информационного контейнера для обмена проектными данными между стадиями проектирования, обеспечивающую возможности для динамической настройки структуры контейнера с учётом структурно-атрибутивных особенностей проектируемых мебельных объектов и включения элементов конструкторской семантики для модели изделия корпусной мебели.
-
Разработать метод доступа к содержимому информационного контейнера, обеспечивающий автоматизацию контроля корректности изменений в модели изделия и ограничений доступа к её элементам и параметрам при выполнении процедуры реструктуризации на стадии реинжиниринга.
-
Разработать методику включения элементов интерактивной динамической визуализации во внешнюю модель изделия корпусной мебели с целью демонстрации заказчику результатов выполненной процедуры реструктуризации модели и базовой функциональности изделия на стадии реинжиниринга.
-
Разработать методику и алгоритмы оценочных расчётов прочности, статической устойчивости и экологичности изделий корпусной мебели на стадии реинжиниринга.
-
Выполнить внедрение разработанных моделей, методик и программных средств на мебельных предприятиях и в высших учебных заведениях.
Методы исследования. При решении поставленных задач использованы основные положения системного подхода, принципы, модели и методы теории САПР, языки, методы и средства реализации XML и VRML-технологий, объектно-ориентированного проектирования и программирования.
Научная новизна результатов, полученных при решении перечисленных выше задач исследования, состоит в следующем:
-
Предложена модель XML-контейнера, отличающаяся возможностями динамической настройки структуры контейнера с учётом структурно-атрибутивных особенностей проектируемых мебельных изделий и включения элементов конструкторской семантики, представленных функциональными параметрическими связями.
-
Разработан метод контролируемого доступа к содержимому XML-контейнера, обеспечивающий корректность изменений модели мебельного изделия и отличающийся возможностью автоматического обновления значений её функционально связанных параметров при выполнении процедуры реструктуризации на стадии реинжиниринга.
-
Разработана методика включения элементов интерактивной динамической визуализации в VRML-модель изделия корпусной мебели, отличающаяся возможностью демонстрации заказчику результатов выполненной процедуры реструктуризации и базовой функциональности изделия на стадии реинжиниринга.
-
Разработана методика и реализованы алгоритмы расчётов прочности, статической устойчивости и экологичности мебельных изделий на стадии реинжиниринга, отличающиеся использованием упрощённых расчётных схем, не требующих длительного времени выполнения, но обеспечивающих приемлемые для практического использования оценочные результаты.
Практическая значимость работы заключается в разработке информационных и программных средств поддержки проектных процедур на стадии реинжиниринга для использования в составе САПР корпусной мебели в условиях позаказного промышленного производства.
Основные результаты диссертационной работы используются в перспективных разработках программного обеспечения автоматизации проектирования корпусной мебели в ООО «Базис-Центр» (г. Коломна). По оценке специалистов 000 «Базис-Центр» программы, разработанные при выполнении диссертационного исследования, обеспечивают повышение производительности работы на 30 % и уменьшение количества ошибок на 80 % при приёме заказов в мебельных салонах (по сравнению с программным обеспечением, используемым в настоящее время).
На основе предложенных информационной модели, методов и алгоритмов разработано программное обеспечение, внедрённое на следующих мебельных предприятиях: ОАО «Графское» (г. Воронеж), 000 «Оптимум» (г. Санкт-Петербург), 000 «Ин-тер-Дизайн 2000» (г. Тверь). Суммарный годовой экономический эффект от внедрения составил более 500 тыс. рублей.
Теоретические и практические результаты диссертации, представленные методами, моделями, алгоритмами и программными средствами, используются в составе программно-методического комплекса, внедрённого в учебный процесс Воронежской государственной лесотехнической академии (ВГЛТА) и Казанского государственного технологического университета (КГТУ).
На защиту выносятся:
модель динамически настраиваемого XML-контейнера, предназначенного для обмена разнородной проектной информацией об изделии корпусной мебели между стадиями инжиниринга и реинжиниринга;
метод контролируемого доступа к содержимому XML-контейнера, автоматизирующий корректное изменение значений функционально связанных параметров модели изделия корпусной мебели при выполнении процедуры реструктуризации на стадии реинжиниринга;
методика включения элементов интерактивной динамической визуализации в VRML-модель изделия корпусной мебели, обеспечивающая возможность демонстрации заказчику результатов выполненной процедуры реструктуризации модели и базовой функциональности изделия на стадии реинжиниринга;
методика и алгоритмы оценочных расчётов прочности, статической устойчивости и экологичности изделий корпусной мебели на стадии реинжиниринга, основанные на упрощённых расчётных схемах, использующих аналитические математические соотношения.
Апробация результатов работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях: XIV международная открытая научная конференция «Современные проблемы информатизации в проектировании и информационных системах» (Воронеж, 2009), XV международная открытая научная конференция «Современные проблемы информатизации в анализе и синтезе программных и телекоммуникационных систем» (Воронеж, 2010), XVI международная открытая научная конференция «Современные проблемы информатизации в моделировании и социальных технологиях» (Воронеж, 2011), I и II международные заочные научно-практические конференции «Актуальные вопросы современной информатики» (Коломна, 2011, 2012), IV Всероссийская школа-семинар аспирантов, студен-
тов и молодых учёных «Информатика, моделирование, автоматизация проектирования (ИМАП-2012)» (Ульяновск, 2012).
Публикация результатов работы. По теме диссертации опубликованы 17 работ, в том числе 3 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, получены 4 свидетельства о государственной регистрации программ для ЭВМ.
В списке публикаций, приведённом в конце автореферата, представлено 15 работ без соавторов. В работах, опубликованных в соавторстве, лично соискателю принадлежат: [11] — анализ возможностей многоаспектного параллельного проектирования изделий корпусной мебели; [12] — моделирование особенностей структуры и свойств мебельных изделий с использованием языка XML. Общий объём публикаций по теме диссертации составляет 3,7 п.л., лично автору принадлежат 3,5 п.л.
Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, четырёх глав с выводами, заключения, списка использованных источников, включающего 98 наименований, 4 приложений. Основной материал диссертации изложен на 162 страницах, содержит 36 рисунков и 4 таблицы.
