Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по техническим специальностям
На правах рукописи
БУНАКОВ Павел Юрьевич
МОДЕЛИ И АЛГОРИТМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ В САПР КОРПУСНОЙ МЕБЕЛИ
Специальность:
05.13.12 - Системы автоматизации проектирования (промышленность)
Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук
Коломна - 2011
Работа выполнена в ГОУ ВПО Коломенский институт (филиал) Московского государственного открытого университета
Научный консультант: доктор технических наук, профессор Харин Валерий Николаевич
Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Халатов Евгений Михайлович доктор технических наук, профессор Митрофанов Владимир Георгиевич доктор технических наук, профессор Афоничев Дмитрий Николаевич Ведущая организация ОАО Институт электронных управляющих машин им. И.С. Брука
Защита диссертации состоится 22 июня 2011 г. в 1000 часов на заседании диссертационного совета Д.212.025.01 при ГОУ ВПО Владимирский государственный университет по адресу: 600000, г. Владимир, ул. Горького, д. 87, ауд.
211-
С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Владимирского государственного университета Автореферат разослан 26 апреля 2011 г.
Учёный секретарь диссертационного совета, доктор технических наук, профессор Р.И. Макаров
Общая характеристика работы
Актуальность темы. Основной задачей современного мебельного производства является обеспечение гарантированного сбыта продукции в условиях жесткой конкуренции на рынке и постоянно возрастающих требований к качественным, эстетическим и экономическим показателям корпусных мебельных изделий и ансамблей (КМИА). Добиться эффективного совмещения таких противоречивых показателей не представляется возможным в рамках традиционных для мебельной промышленности серийного, массового или индивидуального типов производства. Этим объясняется широкое распространение позаказного промышленного производства (ППП), к внедрению которого полностью или частично вынуждены переходить мебельные предприятия. Сочетая в себе возможности удовлетворения индивидуальных запросов с промышленными технологиями изготовления изделий, оно предъявляет повышенные требования к техническому оснащению производства и средствам автоматизации конструкторского и технологического проектирования.
Одной из особенностей ППП является прямое включение потребителя на начальном этапе жизненного цикла мебельного изделия (ЖЦМИ) в качестве источника первичной информации. Это приводит к существенному увеличению объема информации, подлежащей осмыслению, переработке и управлению, а, следовательно, к необходимости глубокой информационной интеграции математических моделей концептуального, конструкторско-дизайнерского и технологического проектирования. Все формируемые модели должны автоматически анализироваться на технологическую допустимость в рамках конкретного производства, что фактически означает необходимость перехода к высокоуровневому моделированию и расширению используемых моделей аспектами, отражающими специфику объектов проектирования.
В этой связи становится актуальной постановка и решение научной проблемы - формирование и теоретическое обоснование новых подходов к автоматизации конструкторско-технологического проектирования корпусной мебели для использования в условиях ППП. Анализ распространенных коммерческих САПР мебельных изделий показывает ограниченность их возможностей для эффективного решения данной задачи, что объясняется рядом свойственных им существенных ограничений. Это, прежде всего, - базирование на геометрической парадигме проектирования, отсутствие учета специфики ППП, низкий уровень информационной интеграции этапов ЖЦМИ, отсутствие алгоритмического контроля корректности проектных решений, выполнение большинства конструкторско-технологических операций на низком уровне абстракции в пространстве исполнительных координат.
Для реализации стратегии построения единого информационного пространства предприятия, в котором конструкторские и технологические САПР являются базовыми функциональными системами, необходимо осуществить переход от геометрических моделей КМИА к объектным структурноатрибутивным моделям (ОСАМ) высокого уровня абстракции, которые на эскизном уровне информационного представления включают в себя конструкторские и технологические аспекты.
Актуальность темы диссертации определяется необходимостью разработки научных основ, математических моделей, алгоритмов, методов и практических подходов для реализации САПР мебельных изделий, интегрирующих этапы конструкторского и технологического проектирования на основе единых унифицированных принципов информационного обмена.
Объектом исследования является система автоматизации технологического проектирования корпусной мебели в условиях позаказного промышленного производства.
Предмет исследования - процессы, методы, модели и алгоритмы для автоматизации технологического проектирования изделий и процессов в комплексной САПР корпусной мебели.
Цель и задачи исследования. Целью диссертационной работы является разработка концептуальных основ, методов, математических моделей, алгоритмов и программных средств автоматизации технологического проектирования корпусной мебели в условиях позаказного промышленного производства.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие основные исследовательские задачи:
1. Провести анализ современного состояния автоматизации проектирования КМИА, сформулировать требования и предложить новый методологический подход к построению автоматизированных систем конструкторскотехнологического проектирования, учитывающий особенности позаказного промышленного производства.
2. В рамках предложенного подхода разработать высокоуровневые модели объектов и процессов технологического проектирования корпусной мебели, отражающие иерархическую декомпозицию изделий.
3. На основе разработанных методов и моделей предложить алгоритмы анализа и синтеза технологических проектных решений в САПР корпусной мебели для позаказного промышленного производства.
4. Сформировать концепцию технологического сопутствия, как способа интеграции разнородной проектной информации в рамках единой модели объекта проектирования.
5. Разработать методику и алгоритмы оценки технологичности проектных решений на основе высокоуровневых моделей корпусной мебели.
6. Предложить усовершенствованные алгоритмы для оптимизации раскроя материалов по совокупности геометрических и технологических критериев, позволяющие получать решения с требуемыми свойствами.
7. Разработать математическое, информационное, программное и методическое обеспечение САПР мебельных изделий, предназначенной для повышения эффективности технологического проектирования и снижения роли субъективных факторов в условиях позаказного промышленного производства.
8. Провести апробацию предложенных научно-теоретических положений с целью подтверждения их достоверности и практической работоспособности путем разработки специализированных компонентов САПР и внедрения их на мебельных предприятиях и в высших учебных заведениях.
Методы исследования. В диссертационной работе для решения поставленных задач используются методы теории автоматизированного проектирования, теории полихроматических графов, вычислительной и дискретной математики, математического программирования, теории множеств и современных технологий программирования. Методологической основой исследований являются системный подход и теория многоагентных систем.
Научная новизна результатов диссертационного исследования, полученных при решении перечисленных выше задач, заключается в следующем:
1. Предложены высокоуровневые ОСАМ корпусной мебели, включающие технологические аспекты объектов, что позволяет формализовать описание задач технологического проектирования на уровне эскизных координат, и обеспечивает высокую степень автоматизации выполнения проектных операций при переходе к исполнительным координатам.
2. Разработаны методология и алгоритмы моделирования процессов технологического проектирования КМИА на основе теории полихроматических графов, отражающие иерархическую декомпозицию изделия по конструктивнотехнологическим критериям и обеспечивающие возможность автоматического синтеза проектных решений в САПР корпусной мебели.
3. Разработана концепция технологического сопутствия, моделирующая взаимосвязанное множество разнородной проектной информации, что позволяет реализовать интеграцию САПР и систем управления проектными работами.
4. Предложены методы оптимизации технологических проектных решений на этапах инжиниринга и реинжиниринга изделий корпусной мебели.
5. Разработана методология оценки технологичности и инженерного экспресс-анализа КМИА на основе высокоуровневых моделей объектов, отличающаяся инвариантностью по отношению к типу и структуре изделий.
6. Усовершенствованы алгоритмы формирования оптимальных карт раскроя материалов с целью более полного учета комплекса геометрических и технологических критериев, присущих позаказному промышленному производству корпусной мебели.
7. Разработано математическое, программное, информационное и методическое обеспечение инструментальных средств автоматизации технологического проектирования в составе комплексной САПР корпусной мебели, реализуемой в соответствии с основными положениями концепции безошибочного проектирования и производства.
Практическая значимость. Практическая значимость результатов исследования заключается в использовании предлагаемых методов, моделей и алгоритмов при реализации компонентов математического, программного, информационного и методического обеспечения технологического проектирования в составе комплексной САПР корпусной мебели. Повышение скорости, качества и надежности проектирования достигается посредством интеграции традиционно разнородной проектной информации за счет расширения ОСАМ КМИА технологическими аспектами и применения концепции технологического сопутствия. Полученные в работе результаты являются инвариантными по отношению к организации производства, номенклатуре КМИА, методологии проектирования, используемым материалам и технологиям на конкретном предприятии.
Реализация работы. Результаты, полученные в диссертационном исследовании, внедрены на следующих мебельных предприятиях: ООО Оптимум (г. Санкт-Петербург), ООО ПК Ангстрем (г. Воронеж), ООО ПКП Карат (г.
Воронеж), ЗАО Мебельбыт (г. Белгород), ООО Мебельная фабрика Даурия (г. Благовещенск), ООО ПКФ ДОММ (г. Коломна), ООО Полипрофиль-Л (г. Липецк), ЗАО Графитный (г. Москва), ООО Комплекс-плюс (г. Ростовна-Дону), ИП Вятчина Ирина Григорьевна (Республика Адыгея, Тахтамукайский р-н, пос. Яблоновский), ООО Интер-Дизайн-2000 (г. Тверь), ООО Илья-Сейф (г. Москва), ООО Континент (г. Владимир), ООО ОкаСервис (г. Нижний Тагил), ООО Интерьер-Системс (Беларусь, г. Минск), ООО ПКФ Выбор (Украина, г. Донецк), мебельное предприятие Free Style (Казахстан, г. Алматы), ТОО Жан и Ш (Казахстан, г. Кызылорда), предприятие Мебели Ивен (Болгария, г. Сливен), предприятие Зора Стил ООД (Болгария, г. София).
Учебно-методические комплексы, созданные на основе полученных результатов, используются в учебном процессе Московского государственного университета леса, Санкт-Петербургской государственной лесотехнической академии имени С.М. Кирова, Воронежской государственной лесотехнической академии, Казанского государственного технологического университета, Брянской государственной инженерно-технологической академии, Тюменской государственной сельскохозяйственной академии, Уральского государственного лесотехнического университета, Костромского государственного технологического университета, Тихоокеанского государственного университета, Харьковского национального технического университета сельского хозяйства им. П. Василенко, Национального лесотехнического университета Украины (г. Львов), Софийского государственного лесотехнического университета.
На защиту выносятся:
- новый подход к автоматизации технологического проектирования изделий корпусной мебели на основе использования высокоуровневых объектных структурно-атрибутивных моделей;
- новые методы, модели и алгоритмы проектирования технологических процессов изготовления КМИА, позволяющие существенно сократить сроки создания новых изделий;
- положения концепции технологического сопутствия, позволяющей интегрировать разнородную проектную информацию в рамках единой математической модели КМИА с целью построения интегрированных средств управления проектными работами;
- методы и алгоритмы оптимизации технологических проектных решений, учитывающие высокоуровневый характер моделирования;
- методология и алгоритмы оценки технологичности и инженерного экспресс-анализа КМИА на основе объектных структурно-атрибутивных моделей;
- усовершенствованные алгоритмы оптимизации раскроя материалов по совокупности геометрических и технологических критериев, учитывающих специфику позаказного промышленного производства КМИА;
- разработанное математическое, информационное, программное и методическое обеспечение системы автоматизации технологического проектирования КМИА в структуре комплексной САПР корпусной мебели.
Апробация работы. Основные научные положения и практические результаты диссертационной работы представлены в материалах следующих конференций: 7-я Всероссийская конференция Информация, инновации, инвестиции (Пермь, 2006); III Международная научно-практическая конференция Исследования, разработка и применение высоких технологий в промышленности (Санкт-Петербург, 2007); VI Всероссийская научно-практическая конференция Системы автоматизации в образовании, науке и производстве (Новокузнецк, 2007); Международная научно-практическая конференция Моделирование. Теория, методы и средства (Новочеркасск, 2007, 2008); Международная научно-техническая конференция Компьютерное моделирование (СанктПетербург, 2007, 2008, 2009); V Международная научная конференция Инновации в науке и образовании-2007 (Калининград); XV, XVI, XVII Международные научно-технические конференции Информационные средства и технологии (Москва, 2007, 2008, 2009); VI Всероссийская научно-практическая конференция Современные информационные технологии в науке, образовании и практике (Оренбург, 2007); XX Международная научная конференция Математические методы в технике и технологиях (Саратов, 2008); IV Северный социально-экологический конгресс Северное измерение глобальных проблем:
первые итоги международного полярного года (Сыктывкар, 2008); 5-й Международная научно-техническая конференция Информатизация процессов формирования открытых систем на основе СУБД, САПР, АСНИ и систем искусственного интеллекта (ИНФОС-2009) (Вологда, 2009); I Международная научно-практическая конференция Объектные системы-2010 (Ростов-наДону).
Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в 66 печатных работах, среди которых 31 статья в изданиях, включенных в список ВАК РФ, 3 монографии, 6 учебников и учебных пособий, в том числе 4 издания с грифами УМО по образованию.
В работах, опубликованных в соавторстве, личный вклад автора заключается в разработке методологии и высокоуровневых объектных структурноатрибутивных моделей автоматизации технологического проектирования, концепции технологического сопутствия, методов и алгоритмов оптимизации технологических проектных решений, алгоритмов оценки технологичности мебельных изделий и инженерного экспресс-анализа, алгоритмов оптимизации раскроя материалов, математического, информационного, программного и методического обеспечения системы автоматизации технологического проектирования изделий корпусной мебели.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, библиографического списка (226 наименований) и приложений. Материалы диссертации изложены на 299 страницах, содержат 74 рисунка, 3 таблицы, 5 приложений.
Основное содержание работы
Во введении обоснована актуальность темы диссертации, дан анализ современного состояния автоматизации технологического проектирования мебельных изделий, показаны цель и задачи исследования, научная и практическая значимость, приведено краткое содержание работы по главам.
В первой главе рассмотрены особенности автоматизации технологического проектирования в ППП изделий корпусной мебели и проведен анализ возможностей современных САПР мебельных изделий в этой области.
С точки зрения автоматизации к существенным особенностям ППП, определяемым необходимостью совмещения повышенных требований к качеству изделий с индивидуальностью каждого проекта, относятся:
- прямое включение заказчика в ЖЦМИ на его начальном этапе;
- значительное увеличение объема дизайнерских, конструкторских и технологических проектных работ;
- лимитированные и контролируемые сроки изготовления изделий;
- интеграция конструкторско-технологических задач в общую архитектуру автоматизированной проектно-производственной среды предприятия;
- зонирование ответственности по этапам ЖЦМИ с необходимостью управления качеством проектных решений на каждом из них.
Реализация данных требований предполагает интеграцию разнородной информации в рамках комплексной САПР, для чего необходима автоматизация всех этапов ЖЦМИ на единой концептуальной, алгоритмической и программной основе. Важнейшей составной частью ЖЦМИ является технологическое проектирование. В него включается вся совокупность видов проектной деятельности, на входе которой находится модель мебельного изделия, как результат конструкторско-дизайнерской проработки заказа, а на выходе - информационный объект, соответствующий заданным технико-экономическим показателям, на основании которого может быть изготовлено изделие корпусной мебели, полностью удовлетворяющее потребителя по функциональности, дизайну, стоимости и качеству.
Следовательно, основными задачами технологического проектирования в позаказном промышленном производстве КМИА являются разработка технологических процессов (ТП) и комплекта технической документации, а целью - сокращение времени на технологическое проектирование, повышение качества проектных решений и минимизация влияния субъективного фактора на результаты проектирования. Для достижения данных целей необходимо организовать параллельную стратегию конструкторского и технологического проектирования, что может быть достигнуто переходом к использованию ОСАМ высокого уровня абстракции. Включение в них технологических аспектов позволяет формировать наборы моделей в пространстве эскизных координат, соответствующих технологическим условиям предприятия и критериям позаказного промышленного производства. Это эквивалентно переносу значительного объема проектных работ с этапа рабочего проектирования на этап эскизного проектирования с использованием высокоэффективных специализированных САПР.
Анализ существующих САПР корпусной мебели показывает, что их концептуальная база не позволяет найти оптимальных решений для технологического проектирования, удовлетворяющих требованиям ППП. В наиболее распространенных отечественных (БАЗИС, bCAD для Мебельщика, К3-Мебель, 3D-Constructor, Астра) и зарубежных (KitchenDraw, Pro100, PASCAM WoodWorks, Vectorworks, Microvellum Toolbox, PYTHA, TopSolid) системах реализована геометрически ориентированная парадигма проектирования, которая основывается на манипулировании преимущественно геометрическими образами и моделями, представленными в исполнительных координатах.
В общем виде геометрическая модель MG представляется следующей тройкой: MG =
Геометрическая парадигма проектирования отражает информацию о форме и особенностях конструкции конкретного объекта, поэтому она имеет ряд ограничений, не позволяющих в должной мере учитывать отмеченные выше особенности позаказного промышленного производства КМИА, а именно:
- моделирование в пространстве исполнительных координат, не позволяющее исключить субъективный фактор и обнаружить ошибки на ранних стадиях конструирования, т.е. до начала изготовления изделия;
- отсутствие средств для отображения структурно-функциональных свойств КМИА, что не позволяет выполнить структурно-логический анализ конструкции изделия, т.е. ввести дополнительный уровень в системе контроля качества проектирования;
- отсутствие формальных средств контроля ошибок при изменении конструкции ранее разработанных изделий;
- моделирование объектов на основе листовой панели в качестве базового графического элемента, не в полной мере учитывающее особенности конструкционных материалов и взаимного сопряжения элементов КМИА.
Этим во многом объясняется тот факт, что в существующих САПР корпусной мебели не решены проблемы комплексной проработки технологических проектных операций и обеспечения высокой степени безошибочности всех принимаемых проектных решений. Из задач технологического проектирования в них частично автоматизированы только две: раскрой листовых и погонажных материалов и подготовка управляющих программ (УП) для станков с ЧПУ.
Качество выполнения операции раскроя определяется коэффициентом полезного выхода материала, комплектностью формируемых карт и трудоемкостью процесса раскроя, которая оценивается количеством поворотов плиты (перебазирований). Данная шкала критериев является фиксированной для каждой программы оптимизации раскроя при доминирующей роли первого критерия. В условиях ППП и широкого использования высокопроизводительного пильного оборудования с ЧПУ подобный подход является недостаточно эффективным; требуется переход к оптимизации карт раскроя по совокупности критериев, учитывающих особенности используемых материалов, технологий и оборудования на конкретном предприятии.
Проектирование УП для станков с ЧПУ реализовано во всех САПР мебельных изделий, различаясь уровнем автоматизации процесса извлечения и обработки информации из моделей и набором постпроцессоров. Используемые в них геометрические модели КМИА накладывают ограничения на возможности препроцессорного анализа информации, не позволяя в должной мере учитывать особенности обработки конструкционных материалов для изготовления корпусной мебели.
Таким образом, уровень автоматизации технологического проектирования корпусной мебели, реализованный в существующих САПР, недостаточен для эффективного решения задач ППП; необходимы новые подходы к разработке комплексных автоматизированных систем. Одним из перспективных направлений является использование концепции безошибочного проектирования и производства, основанной на переносе максимально возможного объема конструкторско-технологических работ на более высокие уровни абстракции по отношению к пространству исполнительных координат изделия с организацией на каждом из них формальных процедур контроля корректности принимаемых проектных решений. Использование высокоуровневых ОСАМ, инкапсулирующих на этапе конструирования достаточный объем предметной информации об объектах проектирования, является основой для выполнения последующих этапов ЖЦМИ с высокой степенью автоматизации и безошибочности.
Во второй главе рассмотрено использование концепции безошибочного проектирования и производства (БОПП) КМИА для автоматизации решения задач технологического проектирования. Главная ее цель заключается в максимальном освобождении от субъективных ошибок процессов проектирования и производства корпусной мебели. В основе концепции БОПП лежит переход от геометрических моделей в исполнительных координатах к комплексу взаимосвязанных моделей более высокого уровня абстракции, обладающих необходимой семантической избыточностью, отражающей свойства предметной области. Эскизно-структурная, структурно-атрибутивная и графо-аналитическая модели, формируемые в пространстве эскизных координат в совокупности с формализованными конструкторско-технологическими требованиями и ограничениями (КТТО) образуют ОСАМ КМИА и позволяют разработать методы и алгоритмы для автоматического выполнения алгоритмического контроля формирования исполнительных координат на этапе генерации геометрической модели (реинжиниринга прототипной модели).
Исходная информация для автоматизации задач технологического проектирования формируется на стадии конструирования КМИА. Она представляет собой математическую модель объекта проектирования, которая в соответствии с концепцией БОПП, отражает всю совокупность аспектов, необходимых для реализации проектных операций рассматриваемого этапа ЖЦМИ, а именно:
Li N M M N N N M Mосам = si ) U(g UUUS j UUF1 UUF2 i i, j i,k i=1 j=1 i, j i=1 i=1k =1j=1, i=1 j=1, ji ji P N M P fk U UUUKt , i=1 j=1k =1 i, j,k k =1 где N - количество геометрических элементов КМИА; M - количество уровней иерархической декомпозиции объекта проектирования; Lj - мощность множества структурных элементов j-го уровня декомпозиции объекта; P - количество внешних структурно-сопряженных связей объекта в рамках модели КМИА;
gi = {gig, gip, giv} - вектор геометрических параметров i-го элемента, включающий габаритные размеры, координаты характеристических точек параметрических кривых, задающих форму деталей и параметры визуализации соответственно; si = {sif, sik, sit} - вектор структурных параметров i-го элемента, состоящих из функциональных, конструктивных и технологических параметров соотj ветственно; Si,k - вектор связей k-го структурного элемента i-го уровня декомпозиции с элементами других уровней; Fi1 j, Fi2j - внутренние сопряжения эле,, ментов объекта проектирования, относящихся к разным иерархическим уровням объекта и к различным элементам одного иерархического уровня соответственно; fk - внешние сопряжения объекта в рамках модели КМИА; Kit, j,k - КТТО, предъявляемые к объекту проектирования.
Данная ОСАМ выступает в качестве линформационного ядра, обеспечивающего информацией как проектирующие конструкторско-технологические подсистемы САПР, так и программные модули автоматизированной информационной системы управления проектными работами.
Переход к высокоуровневым моделям разделяет процесс проектирования КМИА на два относительно обособленных и параллельно выполняемых этапа:
инжиниринг и реинжиниринг. На этапе инжиниринга формируется модель прототипного мебельного изделия, в которой отражаются требования технического задания, данные о технологических возможностях предприятия, а также методы реструктуризации и контроля, подключаемые в процессе перехода к исполнительным координатам. Это позволяет распространить необходимый объем знаний внутреннего (производственного) уровня ЖЦМИ на внешний (потребительский) уровень, закладывая основы безошибочности конструкторского и технологического проектирования корпусной мебели в условиях ППП.
Основой безошибочности проектирования является система КТТО, интегрированная с высокоуровневыми моделями этапа инжиниринга, которая формально представляется следующей семеркой компонентов:
k K = K Kt =< Kg, Ks, Kd, K, Ko, P, >, (1) f где Kg - ограничения, определяемые геометрией изделия; Ks - ограничения, определяемые структурой изделия; Kd - ограничения, определяемые конструкционными материалами; Kf - ограничения, накладываемые элементами сопряжения; Ko - ограничения, определяемые технологическими процессами, условиями производства и используемым станочным оборудованием; P - предикатные символы, определенные на элементах информационного наполнения ОСАМ КМИА; - функция формального отображения, которая ставит в соответствие любому предикатному символу pP определенное значение из множества числовых параметров.
Каждый из компонентов системы КТТО разделяется на две непересекающиеся части Ki = Kim Kic, где i = {g,s,d, f,o}, соответственно, регламентирующих и рекомендуемых ограничений. Поскольку функция задает отношение порядка на множестве K, оно разделяется на N непересекающихся подмножеств по степени необходимости реализации того или иного ограничения:
N (2) Ki =,i {g, s,d, f,o}.
UK j j=Безошибочность операции реинжиниринга достигается включением в ОСАМ множества методов = {}, определяющих набор проектных решений = {}, таких, что каждое из них задает точку модельного пространства КМИА, в которой удовлетворяются все элементы КТТО, т.е. все существующие предикаты получают значение истинности. Областью определения методов является совокупность свободных переменных D G S множества геометрических и конструктивно-технологических параметров.
В соответствии с (2) набор проектных решений может быть представлен в M M L виде = U = UU p P; : (D) Ks ; L N.
j j =1 j =1 s=1 Изменяя значение L, можно генерировать следующие подмножества проектных решений opt p d , где d - допустимое подмножество, удовлетворяющее регламентирующим КТТО высокого уровня, снятие действия которых нецелесообразно для предприятия на данном этапе его развития; p - приемлемое подмножество, для которого удовлетворяется максимальное количество регламентирующих ограничений более низкого уровня; opt - оптимальное подмножество с точки зрения соответствия системе КТТО, для которого выполняются рекомендуемые ограничения.
Система ограничений, построенная в соответствии с соотношением (1), нормирует выполнение проектных операций всего конструкторскотехнологического цикла ЖЦМИ, включая его прямую информационную стыковку с производственным циклом. Это предполагает выделение следующих уровней интеграции: учет технологических аспектов в процессе конструирования; автоматический синтез маршрутных технологий; автоматическое формирование исходных данных для оптимизации раскроя материалов по совокупности геометрических и технологических критериев; интеграция конструирования и формирования управляющих программ для станков с ЧПУ; интеграция задач конструкторского и технологического проектирования с задачами управления проектными работами.
Учет технологических аспектов на этапе конструирования обеспечивает поступление на вход автоматизированной системы технологического проектирования моделей мебельных изделий в исполнительных координатах, безошибочных с точки зрения используемых ТП. Для этого при инжиниринге прототипных моделей с каждым набором технологических параметров p ассоциируется функция применимости F(p,B), которая, помимо p, зависит от набора сопряженных конструктивных элементов В. Реализация функций применимости осуществляется в автоматическом режиме на этапе реинжиниринга с формированием кода завершения операции. Алгоритмы вычисления значений F(p,B) и реакции на коды завершения варьируются в зависимости от конкретного предприятия и определяются на этапе инжиниринга.
Автоматический синтез маршрутных технологий базируется на эскизноструктурном, графо-аналитическом и структурно-атрибутивном описании КМИА. Для этого в ходе инжиниринга формируется первичный структурированный граф G0(A0,C0), множество вершин которого A0 ассоциировано с элементами декомпозиции мебельного изделия, а множество дуг C0 - с характером отношений между ними. Для построения множества A0 используется система соподчиненных уровней, основанная на системе классификации корпусной мебели и ее элементов, в которой каждая вершина относится к одному из четырех уровней: изделия (F), секций (S), блоков (B) или деталей (D):
l m n ' F = S Dk ;
UD'; S = US ; Si = UB U U j j i=1 j =1 k =1 p q s ' ' B = ; Bi = UB UD U UD' ; D = {d1, d1,..., d1}; D = , UD ID i j k i=1 j =1 k =1 где S - множество секций в изделии F; B - множество блоков; D' - множество деталей, не входящих в состав блоков; D - множество деталей, входящих в состав блоков; di - деталь, являющаяся элементом множества D или D'.
Множество вершин графа G0 является полихроматическим, поскольку с каждым из указанных объектов сопоставляется формальный набор атрибутов.
Для синтеза ТП существенными атрибутами являются геометрические характеристики элемента, атрибуты материалов и технологические атрибуты элементов сопряжения.
Множество С0 формируется на основе выделенных с учетом функционально-структурных свойств КМИА типов отношений между элементами: вложенности, выравнивания, пропорциональности, симметрии, зеркальности и сопряжения. Для описания различных типов отношений между элементами мебельного изделия в графе G0 выделяются подграфы с параллельными ребрами, каждый из которых имеет одинаковое количество вершин и различное количество ребер, отражающих свойства ассоциаций, присущих данному подграфу:
G0 = (A0,CL ) ; L {N,Q, S, I, M, P} (3) UG L L где N, Q, S, I, M, P - множества отношений вложенности, выравнивания, симметрии, сопряжения, пропорциональности, зеркальности между объектами.
В ходе реинжиниринга при добавлении нового конструктивного элемента КМИА его локальная система координат, с одной стороны, определенным образом связывается с системой координат модели, а с другой стороны - становится основой создания связей с последующими элементами. Это означает, что полученная модель в исполнительных координатах содержит всю необходимую информацию для автоматического синтеза маршрутной технологии, позволяя реализовать принципы параллельного проектирования для сокращения общего времени конструкторско-технологического этапа ЖЦМИ.
Помимо этого, комплексный учет особенностей КМИА в ОСАМ, реализуя все указанные уровни интеграции конструкторско-технологического цикла, позволяет создать комплексную САПР для мебельного производства, которая функционирует на единой информационной базе и общей логике управления.
В третьей главе представлены структурно-атрибутивные модели, являющиеся основой высокоуровневого моделирования объектов и процессов технологического проектирования КМИА, а также методика его автоматизации в позаказном промышленном производстве.
На предприятии, использующем элементы позаказного промышленного производства, могут применяться различные варианты формирования технологических проектных решений. На рисунке 1 показана общая структура технологического проектирования КМИА в контексте информатизации проектнопроизводственных этапов ЖЦМИ. Она позволяет обеспечивать параллельное выполнение двух процессов: промышленное изготовление мебельных изделий по индивидуальным заказам потребителей и проектирование пилотных вариантов изделий для расширения номенклатуры прототипных моделей и отслеживания тенденций изменения приоритетов потребителей. Выбор предпочтительного варианта зависит от следующих основных факторов:
- доля изделий, выпускаемых по индивидуальным заказам, в производственной программе предприятия;
- уровень автоматизации процессов конструкторского и технологического проектирования;
- полнота и достоверность исходных данных для решения задач технологического проектирования, а также скорость, точность и безошибочность их реализации.
Для автоматизации технологического проектирования мебельных изделий наиболее подходящим является итерационный многоуровневый метод, при котором весь процесс разделяется на три взаимосвязанных уровня, характеризующихся последовательным возрастанием степени детализации принимаемых решений: P = Pp Pm Po ; Pp Pm Po, где Pp - принципиальный уровень, на котором разрабатывается общая структурная схема технологического процесса; Pm - маршрутный уровень, на котором проектируется технологический маршрут обработки деталей и определяется их состояние по завершении каждой операции; Po - операционный уровень, на котором детализируются переходы по каждой операции и формируются УП для станков с ЧПУ.
Рисунок 1 - Общая структура технологического проектирования КМИА Основой структурно-атрибутивного моделирования КМИА является декомпозиция на соподчиненные уровни. Это позволяет в соответствии с (3) представить любое из них в виде ориентированного графа G = {Ag,Cg}, где Аg - множество вершин; Сg - множество дуг. В данном графе множество вершин и множество дуг являются полихроматическими.
Для моделирования объектов технологического проектирования КМИА формируется полихроматический граф T = {At,Ct}, для которого граф G является бесцветным каркасом. В этом графе множество вершин и множество дуг также являются полихроматическими. Общие правила формирования графа T = {At,Ct} следующие:
1. Граф G является суграфом графа T, т.е. множество вершин графа Т совпадает с множеством вершин графа G, а множество дуг графа G является подмножеством дуг графа T: T = {At,Ct}; At = Ag ; Ct Cg.
2. Каждая вершина графа T моделирует условия выполнения технологических операций (ТО), ассоциированных с соответствующим элементом декомпозиции КМИА: ai At ((ai Ag ) (-1(ai ) MT )) = 1), где - функция, определяющая условия выполнения технологических операций; МТ - множество технологических операций, составляющих ТП изготовления изделия.
3. Дуги графа Т, которым соответствуют дуги в графе G, моделируют технологические операции сопряжения элементов:
сi, j = (ci,c )Сt ((сi, j Cg ) (сi, j MT ) ((ci ) = ai ) ((c ) = a )) =1).
j j j 4. Дополнительные дуги графа Т представляют собой петли, моделирующие ТО, выполняемые над отдельным элементом КМИА:
1 Ct = Ct + Ct2 ; Ct = Cg ; сi = (ci,ci )Сt2((сi MT ) ((ci ) = ai )) =1).
Множество технологических операций MT, используемых на конкретном предприятии, заносятся в технологическую базу данных в расширенном формате, включая условия и ограничения их выполнения. Это позволяет в процессе инжиниринга формировать технологический граф T и его раскраску F(T)=(F(At),F(Ct)) одновременно с формированием прототипных моделей.
Раскраска вершин графа Т определяется множеством персональных цветов всех его вершин F(At ) = UF(a ), при этом раскраска каждой вершины моi i жет включать в себя до четырех составляющих:
F(At ) = FS (At ) FD (At ) FK (At ) FR (At ));
ai At : F(ai ) = {FS (ai ), FK (ai )[, FD (ai )][,FR (ai )]}, где FS(ai) - раскраска, соответствующая условиям выполнения операций сопряжения элемента с другими элементами (основной набор цветов); FK(ai) - раскраска, определяющая условия выполнения операций облицовки кромок детали; FD(ai) - раскраска, соответствующая условиям выполнения операций формообразования (необязательная составляющая); FR(ai) - раскраска, соответствующая условиям выполнения операций установки фурнитуры (необязательная составляющая).
Раскраска FS(At), определяющая характер сопряжения двух (реже трех) панелей соответствует схеме сверления отверстий для установки крепежной фурнитуры. Каждый цвет раскраски состоит из двух (трех) компонентов, что обусловлено различными параметрами отверстий на каждой из сопрягаемых панелей. Выбор конкретного компонента цвета определяется направлением дуги, соединяющей сопрягаемые вершины. В раскраске FS(At) раскраска вершин, инцидентных любой дуге, должна быть идентичной:
ai,a At ((ci, j Ct ) (FS (ai ) = FS (a )) = 1).
j j Раскраска FK(At) включает в себя информацию о материалах Моб, используемых для облицовки кромок панелей, а также признак наличия технологического паза В и его параметры - ширину L и глубину G:
1 L > 0,G > 0 FK (At ) = M, B =.
об 0 L = 0,G = 0 Раскраска FD(At) присутствует в раскраске F(At) только в том случае, когда в составе изделия присутствуют детали не прямоугольной формы, для которых необходимо выполнение дополнительных технологических операций формообразования, и содержит упорядоченный набор геометрических элементов.
Раскраска FR(At) по содержанию аналогична раскраске FS(At) и моделирует схему сверления отверстий под установку фурнитуры, только в отличие от последней не имеет инцидентной вершины с точно такой же раскраской и, соответственно, признака идентификации.
Дуги в графе T моделируют ТО, поэтому количество их цветов равно количеству применяемых операций. Для моделирования проектного решения необходимо вычислить состав цветов F(T). Поскольку в раскраске F(T) цвета могут существовать только при одновременном существовании соответствующих цветов в раскраске F(A) множества вершин и в раскраске F(С) множества дуг, то состав цветов определяется по формуле F(T ) = F(A) F(C).
Отметим, что при реинжиниринге прототипной модели характер раскраски графа не зависит от конкретного заказа, т.е. она может служить основной для синтеза технологических проектных решений при переходе в пространство исполнительных координат.
Инфологическое представление модели i-ой проектной операции технологического проектирования, инвариантное к уровню абстрагирования, формально описывается как Mi={Ii(X), Ai(X), Si(X,Y), Ri(X,Y), Oi(Y) }, где Ii(X) - входной информационный поток; Ai(X) - алгоритм реализации проектной операции; Si(X,Y) - множество функциональных отношений; Ri(X,Y) - множество ограничений проектной операции; Oi(Y) - выходной информационный поток.
Технологическое проектирование КМИА представляет собой итеративнорекурсивный процесс последовательного преобразования информации об объекте проектирования в совокупности с различными видами справочной, дополнительной и вспомогательной информации. Он может быть описан в терминах информационных потоков I, включающих в себя модели объекта проектирования (Mod) и документы (Dok): I Mod Dok. На каждом этапе технологического проектирования оба множества подвергаются сложным функциональным преобразованиям, которые последовательно уточняют описание объекта проектирования, и формально представляются функциями преобразования:
F Fдд Fм м Fмд Fд м, где Fдд - функции взаимного преобразования документов; Fмм - функции взаимного преобразования моделей; Fмд - функции преобразования моделей в документы; Fдм - функции преобразования документов в модели.
Ключевой на этапе инжиниринга является задача преобразования эскизно-структурной модели КМИА в операционную модель ТП и структурноатрибутивной модели - в маршрутную модель ТП. В общем случае она представляет собой задачу синтеза проектного решения, которая может быть решена на одном из трех уровней: U U1 U2 U3, где U1 - уровень конструктивной идентичности КМИА, на котором задача синтеза вырождается в поиск существующего аналога, полностью удовлетворяющего условиям изготовления нового изделия; U2 - уровень технологической идентичности КМИА, на котором выполняется анализ типовых проектных решений; U3 - уровень синтеза нового проектного решения.
На каждом уровне решается задача оценки и фильтрации вариантов в соответствии с определенными критериями, по результатам которой осуществляется переход на нижележащий уровень, либо возврат на один из вышележащих уровней. На практике рассмотренные методы используются совместно. Поскольку U1 U2 U, целесообразно использовать именно эту последовательность их применения и переходить на более высокие уровни только после получения отрицательных результатов на предыдущих уровнях.
Математически задача поиска оптимального технологического проектного решения представляет собой задачу многокритериальной оптимизации и сводится к определению варианта, в наилучшей степени реализующего требования к изготавливаемому изделию с учетом специфики, обусловленной конкретными производственными условиями. Общая ее постановка формулируется в виде задачи математического программирования:
Z = Z( X ) min; F( X ) F0; P( X ) P0; X 0, (4) где Z - целевая функция, в качестве которой целесообразно принять удельные затраты на единицу продукции; X - вектор входных параметров; F(X) - ограничения, накладываемые возможностями существующей производственной системы; P(X) - ограничения на допустимые отклонения потребительского спроса на отдельные группы выпускаемых изделий в течение планового периода.
Система ограничений рассматриваемой математической модели должна определяться организационно-техническими особенностями конкретного предприятия и отражать все присущие ему существенные факторы, включая возможность работы в существующей производственной системе, взаимосвязи между объектами, входящими в систему и принципы работы с клиентами.
Процесс технологического проектирования включает в себя ряд взаимосвязанных уровней (выбора заготовок, планов обработки, облицовки, схем присадок и вариантов ТП), каждый из которых предполагает решение многовариантной задачи. Промежуточными данными при межуровневых переходах будут графы допустимых вариантов ТП.
Решение задачи (4) предполагает обработку большого объема слабо формализованной и неупорядоченной информации, что требует значительных затрат ресурсов компьютеров. Уменьшить ее размерность можно в том случае, если на исходном графе или на отдельных уровнях промежуточных графов существуют критерии промежуточной оптимизации, позволяющие отбросить ветви, заведомо не содержащие оптимального решения.
На основании рассмотренных математических моделей разработан алгоритм поиска оптимального технологического проектного решения и структурная схема подсистемы (рисунок 2), которая состоит из следующих модулей:
- модуль формирования входной информации (МВхИ), предназначенный для определения целевой функции;
- модуль получения функциональных зависимостей (МФЗ) между составными частями приведенных затрат и характеристиками производственной системы;
- модуль расчета прогнозов (МРП) изменения параметров в зависимости от времени в течение планового периода;
- модуль построения целевой функции (МПЦФ);
- модуль построения системы ограничений (МПСО);
- модуль нахождения промежуточных критериев оптимизации (МПКО);
- модуль решения оптимизационной задачи на определенном уровне декомпозиции (МРОЗ);
- модуль оценки полученного решения и определения необходимости коррекции исходных данных (МОР);
- модуль формирования выходной информации (МВыхИ).
Рисунок 2 - Структурная схема подсистемы поиска оптимального проектного решения В зависимости от функционального назначения модули подсистемы функционируют как в автоматическом, так и в автоматизированном режиме. В последнем случае для их работы требуется привлечение определенного объема дополнительной информации (ДИ), в том числе и субъективного характера.
Преобразование рассмотренных высокоуровневых моделей в процессе реинжиниринга КМИА заключается в модификации вершин графа G = {Ag,Cg} при реализации проектных операций, отражающих требования конкретного заказчика. Состав его дуг меняется автоматически, поскольку любой новый элемент модели автоматически ассоциируется с ранее поставленными элементами.
При выполнении проектных операций реинжиниринга преобразования технологического графа Т отличаются от преобразований графа G только алгоритмами определения раскраски его дуг F(Ct), которые выполняются на основе анализа раскрасок смежных вершин и информации из технологической БД.
Множество операций преобразования полихроматических графов G и Т включает в себя операции изменения способа раскраски одной или нескольких вершин, добавления новых вершин, исключения вершин из состава графа, объединения и разности графов, выделения подграфов.
Изменение способа раскраски вершин является операцией, которая не приводит к изменению структуры графа. Она инициируется любой проектной операцией, связанной с модификацией параметров отдельного элемента КМИА.
Изменение раскраски вершин влечет за собой изменение раскраски дуг, инцидентных этим вершинам.
При появлении новых вершин в графе может измениться характер раскраски: F( Ag1) = F( Ag {a1,a2,...,an}) ; F( Ag ) F(Ag1). Это порождает проблему эквивалентности вершин, т.к. по закону идемпотентности эквивалентные вершины поглощаются друг другом при выполнении логических и теоретикомножественных операций. При моделировании КМИА эквивалентность устанавливается по совпадению материалов, контуров, схем сверления, пазов, а также по количеству и раскраске смежных вершин:
ai = a (F(ai ) = F(a )) (P(ai ) = P(a )) (F(ais ) = F(as );s =1,2,..., P(ai )), j j j j где Р(a) - степень вершины а; as - вершина, смежная вершине a.
Исключение дуг из состава графа G может привести к изменению раскраски вершин, для которых данные дуги являются инцидентными, поэтому новая раскраска графа будет определяться соотношением:
-k -k -k F(G-k ) = (F( Ag ) F( Ag (Cg )), F(Cg )), -k где F( Ag (Cg )) - раскраска вершин графа G после удаления множества дуг {c1,...,cP(ak )}.
Операция объединения полихроматических графов моделирует проектную операцию добавления в КМИА стандартного изделия, которому соответст вует полихроматический граф G аналогичной структуры, но, как правило, с меньшим количеством уровней декомпозиции. Добавляемый граф становится подграфом G, связанным с ним через единственную вершину a0:
G = ( A,C ) G = (A,C), a0 A A, i 0 с0,i C с0,i C.
В силу того, что раскраски графов G и G независимы, множество цветов нового графа определяется очевидным соотношением:
F(G) = (F( A) F(A ), F(C) F(C )).
Завершающим этапом реинжиниринга прототипых моделей является формирование технической документации (ТД) на основе информации из графо-аналитической и эскизно-структурной составляющих ОСАМ, технологической БД, а в отдельных случаях - субъективной информации, вводимой технологом. Формально этот процесс представляет собой отображение объектных моделей на множество шаблонов таблично-графических документов:
ТД = (dk : dk = ((М МТП ) S)), КМИА где ТД ={dk} - комплект технологической документации; МКМИА - ОСАМ мебельного изделия в исполнительных координатах; МТП - модель ТП на конкретный экземпляр КМИА; S={sk} - множество шаблонов документов; - функция отображения в пространстве исполнительных координат.
Поскольку объективные особенности технологического проектирования определяют проблематичность точного выбора единственного ТП, в результате реинжиниринга КМИА формируется множество M (T ) вариантов допустидоп мых ТП. Каждый из них представляет собой вариант проекции раскраски технологического графа F(T) на множество технологических операций MT:
M (T ) = {T : F(T ) = (F( A) MU ) (F(C) MO )}; MU MT ; MO MT, доп где T - граф допустимого ТП в исполнительных координатах; F(T ) - раскраска графа допустимого ТП; MU - множество условий выполнения ТП; MO - множество технологических операций, определяемое условиями производства.
Для автоматического выбора оптимального проектного решения или автоматической генерации подмножества проектных решений в окрестности оптимального решения используется понятие технологической себестоимости (ТС), состав статей которой зависит от специфики предприятия. В этом случае затраты на отдельную ТО определяются соотношением:
M ij Pkj = (Z ij + Zv V ), c i:=где Pkj - затраты на j-ую технологическую операцию, выполняемую для k-го ij промежуточного решения; M - количество групп деталей в составе изделия; Zc - величина условно-постоянных затрат на изготовление всех деталей i-ой групij пы, рассчитанная для всего объема выпуска изделий; Zc - величина переменных затрат на изготовление всех деталей i-ой группы для одного изделия; V - объем выпуска изделий.
Каждому допустимому проектному решению, представленному графом T M (T ), ставится в соответствие значение ТС, для чего строится монодоп доп хроматический граф T на основе бесцветного каркаса графа T, дугами кодоп доп торого являются технологические операции:
T = {Ato,Cto}; Ato = Ag ; Cto = Ct.
доп Каждой дуге ставится в соответствие ТС операции и вычисляется сумма технологических себестоимостей всех операций, входящих в данное промежуточное решение:
N N M ij P(T ) = доп P j = (Z ij + Zv V )доп.
доп c j=1 j=1i=Дальнейшая работа по определению оптимального проектного решения производится на основании анализа элементов данного множества. Обобщенная блок-схема соответствующего алгоритма приведена на рисунке 3.
Рисунок 3 - Блок-схема алгоритма генерации оптимального проектного решения Выбор оптимального проектного решения из множества допустимых вариантов может выполняться тремя способами, что определяется параметрами настройки алгоритма на конкретном предприятии:
- Автоматически (вариант 1 на рисунке 3), когда из множества допустимых решений выбирается одно, имеющее минимальную технологическую себестоимость: T : P(T ) min(Pk,k = 1...L), где L = M (T ) - мощность opt opt доп множества промежуточных решений.
- Автоматизированно по заданной точности сравнения (вариант 2 на рисунке 3): из множества допустимых решений M (T ) выбирается подмножестдоп во Mдоп (T ) Mдоп(T ), все элементы которого удовлетворяют критерию минимальной технологической себестоимости с заранее определенной точностью:
M (T ) = (Tдоп : P(Tдоп ) - Pmin P}, где P min - минимальная ТС на множестдоп ве допустимых вариантов проектных решений; P - точность сравнения.
- Вручную, когда все множество допустимых вариантов проектных решений принимается в качестве результата проектирования.
Использование ОСАМ позволяет также разработать алгоритмы для автоматизации решения двух задач, находящихся на стыке конструкторского и технологического проектирования:
- Оценка технологичности изделий на основе расчета коэффициентов серийности выпуска (kс), унификации (ku), использования материалов (km), геометрической и технологической сложности изготовления (kg) с последующим расчетом коэффициентов технологичности деталей (kt) и интегральной оценки технологичности изделия в целом (kizd):
n p kt i i p p kg kcp ku km i= kt = ; kizd =, n kc ku km kg i i=p где kx, x={c,u,m,g} - коэффициенты, рассчитанные для детали-представителя;
kx, x={c,u,m,g} - коэффициенты, рассчитанные для оцениваемой детали; , , , - эмпирические показатели степеней; i - удельный вес коэффициента технологичности i-ой детали; n - количество деталей в изделии.
- Инженерный экспресс-анализ изделий, включающий в себя расчеты на прочность и устойчивость, деформационный и экологический расчеты.
В четвертой главе рассмотрены усовершенствованные алгоритмы для оптимизации раскроя материалов с учетом комплекса геометрических и технологических критериев для использования в условиях ППП КМИА.
Задача проектирования оптимального раскроя материалов применительно к данной предметной области имеет ряд существенных особенностей, определяемых как технологией выполнения операции раскроя, так и особенностями используемых конструкционных материалов, а именно:
- реализация операции на оборудовании, имеющем пильные агрегаты продольного и поперечного направлений пиления;
- необходимость учета многономенклатурного характера производства;
- наличие значительного количества ограничений в схемах раскроя: размеры максимальной и минимальной ширины отпиливаемой полосы, минимального расстояния между поперечными и между продольными пилами и т.д.;
- широкое использование высокопроизводительных пильных центров, реализующих пакетный раскрой определенного количества плит;
- необходимость учета направления волокон, требований к точности раскроя и чистоте получаемой при пилении кромки;
- решение задачи раскроя в тесной взаимосвязи с решением всего комплекса задач конструкторско-технологического проектирования, включая формирование управляющих программ для оборудования с ЧПУ.
Оптимизацией раскроя материалов занимались и продолжают заниматься многие специалисты и коллективы, поскольку эта задача является одной из самых важных в ресурсосберегающих технологиях, которая напрямую ведет к экономии материалов и снижению отходов. Большой вклад в ее решение внесли отечественные ученые Л.В. Канторович, В.А. Залгаллер, Э.А. Мухачева, Ф.В. Бабаев и другие. Однако большинство существующих математических моделей и алгоритмов раскроя ориентированы на машиностроительные предприятия, рассчитаны в основном на серийное производство и реализацию методами штамповки и резки. Этим определяется актуальность разработки моделей и алгоритмов раскроя, адекватных потребностям мебельной промышленности и ориентированных на использование в среде комплексной САПР.
Результатами синтеза проектного решения в задаче раскроя являются информационные массивы, описывающие четыре группы элементов, различающихся по своему функциональному назначению: детали для изготовления изделия; заготовки будущих периодов; обрезки - листы материала, размер которых допускает их дальнейшее использование; отходы, подлежащие утилизации.
Структура задачи оптимального раскроя материалов показана на рисунке 4.
По своему характеру общая задача оптимального раскроя относится к классу задач линейного программирования. Применительно к особенностям мебельного производства она может быть определена следующим образом: выполнить разбиение исходного множества заготовок на подмножества таким образом, чтобы выполнялись следующие условия:
m n m n UM - USopt min, M = UM, S = US, l k Sl Sk = 0, j i j i j=1 i=1 j=1 i=l,k = 1,...,n, Sl M,i = 1,...,n, j = 1,...,m, Sopt T G, j где S - исходное множество заготовок в количестве n штук; M - исходное множество областей размещения (полноформатные листы материала и деловые opt обрезки) в количестве m штук; S - оптимальный план раскроя в соответствии с заданными критериями; G - подмножество геометрических ограничений; T - подмножество технологических ограничений.
Множества заготовок и областей размещения представляют собой классы замкнутых множеств на плоскости, поэтому для их описания можно использовать канонические уравнения положения вида:
N F = (x, y,) = 0, где x, y, Цлинейные и угловой параметры размещения.
UF j j=Рисунок 4 - Структура задачи оптимального раскроя материалов В качестве комплексного критерия оптимизации в задаче раскроя, с достаточной точностью учитывающим специфику ППП, предлагается использовать обобщенную стоимость получаемых деталей, в которую входят стоимости затраченных материалов, выполнения раскроя и дополнительных издержек:
Pk k k F(Z,k) = Cd S(, ) + Cw(tk,nk ) + Cl (Pk, S( k )) + Co(Vk ) min, (5) i i=где Cd - стоимость одного квадратного метра раскраиваемого материала;
Dk M k k k S(, ) = S( k ) + S( k ) - суммарная площадь материала (листов и делоi i i=1 i=вых обрезков); Cw - стоимость работ по выполнению k-го варианта раскроя; tk, nk - время и количество рабочих, необходимые для выполнения операции раскроя k-ого варианта; Cl - суммарные затраты, связанные с обслуживанием деловых обрезков, получающихся в результате раскроя материала по k-му варианту; Co(Vk) - стоимость утилизации отходов, полученных при выполнении k-го k k k варианта раскроя; Vk =V (, ,, ) - объем полученных отходов.
Геометрическая составляющая критерия представляет собой полную стоимость использованных полноформатных плит и деловых обрезков, полученных при выполнении предыдущих операций раскроя. Показатели трудоемкости выполнения определяется тремя основными параметрами: количество поворотов панелей, количество установок размеров и количество карт раскроя.
Система ограничений представляет собой, помимо традиционных геометрических условий, множество технологических ограничений, задаваемых в виде линейных зависимостей или переключательных функций. Особенностью технологических ограничений является существенная зависимость от факторов конкретного мебельного предприятия, что предопределяет необходимость разработки гибких инструментов их учета при программной реализации модуля раскроя в контексте автоматизации всех задач проектирования КМИА. Использование ОСАМ позволяет автоматически формировать исходные информационные массивы с выполнением препроцессорной обработки деталей, включающей формирование распиловочных размеров по конструктивным размерам.
Для максимального совмещения изначально противоречивых требований технологичности карт раскроя и экономии материалов предлагается алгоритм построения плана оптимального раскроя, основанный на пошаговой редукции размерности задачи. Для этого задача площадного раскроя сводится к задаче линейного раскроя листов на полосы без изменения системы ограничений:
n m F(Km, M ) = Lk,m (1 ) - Z k,m( ) min ; k Km;m M, (6) i j i=1 j=где Lk,m - реперный линейный размер i-ой заготовки, размещаемой на k-ой поi лосе m-ой области размещения, который определяется характером совместимости направления ее текстуры и направления текстуры области размещения; - допустимый коэффициент разброса реперных линейных размеров заготовок в k,m полосе, задаваемый, исходя из технологических условий; Z - размеры осj татков материала при раскрое k-ой полосы m-ой области размещения; Кm - множество полос, на которые раскраивается m-ая область размещения заготовок; M - множество областей размещения.
Реперным линейным размером заготовок является тот размер, который дифференцирует заготовки по признаку их принадлежности определенной полосе. Второй размер заготовки определяет план линейного раскроя полосы.
Оптимизация в соответствии с (6) позволяет получить оптимальные по использованию материала карты раскроя, которые априорно являются технологичными на выделенном уровне. Данный алгоритм выполняется рекурсивно для раскроя полос всех уровней вложения на всех листах и деловых обрезках раскраиваемого материала: Fi (Km, M ) = (Km, M, Fi-1(Km, M )). На каждом уровне линейного раскроя все получающиеся остатки материала интерпретируются как полосы, для которых решается задача раскроя в соответствии с (6).
Таким образом, из исходного списка раскраиваемых деталей формируется набор полос, раскрой каждой из которых является локально оптимальным с точки зрения общей задачи раскроя.
Полноформатные листы материала и деловые обрезки также рассматриваются как исходные заготовки для раскроя верхнего уровня, который выполняется последовательной реализацией двух шагов:
1. Решение задачи линейного раскроя (6) для очередного полноформатного листа или делового обрезка при =0:
Mi-1 :{Pi-1, Di-1} Mi :{Pi, Di, Bi}, k где М - множество полос P = ( pk,nk ), готовых деталей D = (d,mk ) и деловых обрезков B = (bk,lk ) k-го типоразмера, количество которых nk, mk и lk соответственно, оставшихся от выполнения предыдущего шага и используемых в качестве исходных данных (Mi-1) и получившихся после текущего раскроя (Mi).
2. Для множества деталей Di = (dik,mik ) Mi выполняется формирование полос по новым реперным размерам с включением во множество исходных элементов для размещения деталей деловых обрезков, образовавшихся на всех предыдущих шагах выполнения алгоритма:
Mi = Mi \ Bi Mi-1 :{( pik,nik ),(dik,mik )}.
-1 -1 -1 -Для практической реализации алгоритма в пространстве, размерность которого равна количеству типоразмеров раскраиваемых заготовок в полосе, определяется ортогональная система координат, оси которой размечаются с шагом, кратным определенному типоразмеру. Максимальное значение на оси не должно превышать линейного размера области размещения, определяемого требованием совпадения направлений текстур. Это определяет многомерную сетку, каждый узел которой соответствует некоторому плану раскроя. N-мерная плоскость, пересекающая координатные оси в точках максимума разметки шкалы, дифференцирует узлы сетки на две группы: реальные и нереализуемые в данных условиях планы раскроя. План, оптимальный по минимальному значению КИМ, будет соответствовать узлу сетки, ближайшему к плоскости, и определяться из условия: L( X, P) min;X Sr; j = 1,..., N, где L - функция j j вычисления расстояния; Xj={x1, x2, Е, xN} - узел сетки из подпространства реальных планов Sr; P - граничная плоскость.
В случае большой размерности пространства используется редукция размерности, позволяющая заменить задачу поиска точки, ближайшей к заданной плоскости в N-мерном пространстве, двумя более простыми задачами: нахождением оптимальных вариантов раскроя в двумерной постановке и определением минимального элемента в полученном векторе решений.
При практическом построении целевой функции рассматривается список критериев, включающий в себя показатели коэффициента использования материалов, общего количества резов, количества установок размеров, количества поворотов панелей, длины резов, количества карт раскроя и размеров деловых обрезков. В зависимости от поставленной задачи определяются приоритеты действия каждого из критериев, т.е. формируется шкала критериев:
S = (K, ); K = {ki}; = {i}; O(ki ) = O(ki (1- i )),i = 1 n, где ki - критерии оптимизации; i - допустимый коэффициент отклонения значения i-го критерия оптимизации от максимального значения, при котором карта раскроя также считается оптимальной; O(ki) - значение целевой функции для карты раскроя, оптимальной по критерию ki.
Алгоритм решения задачи (5) с учетом формирования шкалы критериев оптимизации следующий:
- после моделирования множества допустимых вариантов M выбираются карты раскроя, оптимальные по критерию k1, значения целевой функции для которых заключены в интервале от O(k1) до O(k1 (1 - )) :
M1 = {m : O (k1) = const} M ;
j j - если мощность множества М1 больше единицы, формируется множество карт раскроя, оптимальных по критерию k2:
M2 = {m : O (k2) = const} M1 ;
j j - процесс повторяется до тех пор, пока мощность очередного множества Мj не станет равной единице, или не будет сформировано множество Мn. В последнем случае выбор оптимальной карты остается за технологом, субъективный опыт которого фактически расширяет заданную шкалу критериев.
Для повышения технологичности карт раскроя на каждом уровне выполняется операция сортировки заготовок в полосе по одному из трех методов:
уменьшение значения коэффициента использования материала в полосе;
уменьшение или увеличение ширины полос; расположение от центра листа.
Использование ОСАМ в качестве источника информации позволяет разработать методологию и алгоритмы для точного учета особенностей технологического проектирования на конкретном мебельном предприятии.
Для радикального сокращения количества обрезков исходная информация о деталях разбивается на два списка S = So Sd, где So - основной список, содержащий информацию о заготовках текущего КМИА; Sd - дополнительный список, в который включается информация о заготовках для будущих изделий, изделий малых форм или элементов, инвариантных к конкретному изделию.
Принципиальное различие между раскроем деталей из дополнительного списка и обычным раскроем обрезков заключается в том, что в первом случае программа производит совместный раскрой панелей из обоих списков, располагая детали из дополнительного списка на незаполненных местах наиболее рациональным образом. Для достижения этого она автоматически выбирает нужную информацию о деталях из дополнительного списка.
Дополнительное сокращение количества отходов достигается специально разработанной технологией каскадного раскроя, которая позволяет перекраивать карты раскроя, имеющие неудовлетворительные характеристики, в соответствии с локальной шкалой критериев оптимизации:
Mopt = {mg : O(Kg ) = extr} U{m : O(Ki ) = extr}, i i где Mopt - множество карт раскроя, составляющих оптимальный план; mg - карты раскроя, оптимальные по глобальной шкале критериев Kg; mi - карты раскроя, оптимальные по локальной шкале критериев Ki.
При наличии высокопроизводительного пильного оборудования поиск оптимального проектного решения может быть выполнен с использованием методологии фиксированной глубины раскроя. Для этого в систему ограничений вводится соответствующее дополнительное условие, что позволяет формировать карты раскроя двух типов: R(S) = Rn (S, N ) R(S), где R(S) - общее количество карт раскроя списка деталей S; Rn (S, N ) - карты раскроя уровня (глубины раскроя) n, для реализации которых требуется не более n+1 поворотов панелей; N - количество плит в пакете; R(S) - карты раскроя, не имеющие ограничений по количеству поворотов.
Синтез проектного решения по раскрою, учитывающего технологические аспекты конкретного производства, может быть реализован по методологии пакетирования, позволяющей минимизировать количество одинаковых деталей, поступающих с раскройного участка в различных партиях, что означает решение следующей задачи:
L L R(S) = (Si ) = ( ) ; S = ; j : d Si (d SiK ) (d S \ SiK ), UR UR Ud US i i j i j j j i=1 i=1 j i где R(S) - множество карт раскроя списка деталей S; L - общее количество карт раскроя; Si - список деталей, расположенных на карте раскроя Ri; dj Цдеталь j-го типоразмера; К - глубина пакетирования, представляющая собой максимальное количество различных типоразмеров деталей, которые можно расположить на одном листе; SiK - список деталей, расположенных не более, чем на K картах раскроя, включая i-ую карту.
В пятой главе излагается концепция технологического сопутствия, на базе которой разработаны модели объектов проектирования, инкапсулирующие взаимосвязанное множество разнородной проектной информации, что позволяет перейти к созданию систем нового поколения для автоматизации всех этапов ЖЦМИ, интегрированных с системами управления проектными работами.
Технологический процесс изготовления КМИА, как объект проектирования в САПР ТП, представляется в виде двух взаимосвязанных множеств:
T=(M,O), где М - множество материалов, необходимых для изготовления изделия; О - множество операций, предусмотренных ТП. Графо-аналитическая составляющая ОСАМ содержит полную информацию о материалах и комплектующих элементах, используемых при моделировании изделия в эскизных или исполнительных координатах, которые образуют множество визуальных материалов Mv M. Это позволяет рассчитать их количество по всем позициям:
v v v v v K = (K1, K2,..., Kn ) ; Kiv = K(miv ) = (miv, i ), (7) где Kiv - количество i-го основного материала в составе изделия; i - показатель типа расхода i-го материала.
В зависимости от уровня технологического проектирования компоненты v вектора K носят абстрактный характер в процессе инжиниринга прототипных моделей, или же соответствуют реальной материалоемкости конкретного изделия, полученной в результате реинжиниринга, при этом структура вектора инвариантна к уровню проектирования.
Помимо материалов mv Mv существуют материалы, которые необходимы для изготовления изделия в соответствии с ТП, но при этом явно не входят в структуру ОСАМ. Такие материалы образуют множество невизуальных материальных элементов изделия - сопутствующих материалов (СМ) M M, s т.е. M = Mv M. Для их учета используется механизм сопутствия, принцип s которого заключается в назначении функциональной зависимости между элеs ментами двух множеств Mv и Ms: ms M : mv Mv K(ms ) = (K(mv )), s где K(ms ) - количество СМ; K(mv ) - количество основного материала, по отношению к которому определяется материалоемкость КМИА по материалу ms.
Функциональная зависимость s является пропорциональной и односторонней, при этом значения показателей типов расхода материалов могут не совпадать. Для точного учета СМ используется соотношение:
i I : Kis = K(mis ) = K(miv ), из которого следует, что любому основному материалу может быть поставлено в соответствие произвольное множество сопутствующих материалов, количество которых представляет собой вектор матеs s s s риалоемкости КМИА по сопутствию K = (K1, K2,..., Km ). Общая материалоемv s кость изделия определяется соотношением K = K K.
Разделение множества M на два подмножества Mv и Ms является динамическим и реализуется на уровне процессов технологического проектирования конкретного предприятия. Это означает, что с любым основным материалом может быть ассоциировано произвольное количество цепочек СМ, представляющих собой рекурсивные нециклические группы:
m m m i S (mv ) = (mv ) = US UU mijUS (mk ) ;
j jj i k mij (8) ISm(mi ) = ,i I,j J,k K, k где Sm - полное материальное сопутствие, ассоциированное с некоторым основным материалом mv; S (mv ) - j-ая цепочка СМ; mij - СМ i-ого уровня в j-ой j i цепочке сопутствия; S(mk ) - k-ая цепочка СМ, ассоциированных с материалом i-го уровня.
Следовательно, общая материалоемкость КМИА в процессе проектирования может быть автоматически рассчитана в результате анализа ОСАМ:
N M L K = Si + l + Hk, (9) K v + K s = i j j k i=1 j=1 k -где N - количество материалов, учетной характеристикой которых является площадь; i - повышающий коэффициент, учитывающий отходы при раскрое iго площадного материала; Si - суммарная площадь деталей из i-го материала в структуре КМИА; M - количество материалов, учитываемых в единицах длины; j - повышающий коэффициент, учитывающий отходы при раскрое i-го погонажного материала; lj - суммарный линейный размер деталей из j-го материала в структуре изделия; L - количество материалов, учитываемых в штуках;
k - повышающий коэффициент, учитывающий производственные и внепроизводственные затраты, отнесенные к k-ому материалу; Hk - количество штучных деталей k-го наименования.
Соотношения, аналогичные (7), (8) и (9), можно записать для множества технологических операций, если с любым материалом (основным или сопутствующим) ассоциировать ряд ТО, трудоемкость каждой из которых пропорциональна определенным геометрическим или объектным его параметрам:
v Tiv = T (miv ) = (miv, i ) ; Tis = T (ois ) = L(mis, i ) ;
o o o S = US (mv )UUS (ms ) ;
j i j i I J K M T = + = Si + l + + (10) T v T s Xm, i i j k m i=1 j=1 k =1 m=где Tiv, Tis - трудоемкость i-ой основной и сопутствующей ТО соответственно; L(mis,i ) - количественная характеристика материалов, ассоциированных с сопутствующей операцией; Sо - полное операционное сопутствие, ассоциированное с некоторым основным или сопутствующим материалом; I - количество операций, учет трудоемкости которых пропорционален площади поверхности детали или ее части; i - коэффициент трудоемкости i-ой операции данного вида; Si - суммарная площадь деталей в изделии, требующих выполнения i-ой операции; J - количество операций, учет трудоемкости которых пропорционален линейным параметрам детали; j - коэффициент трудоемкости j-ой линейной операции; lj - суммарная длина деталей в изделии, требующих выполнения j-ой операции; K - количество операций, трудоемкость которых пропорциональна виду, назначению, функционально-конструктивным и иным особенностям изделия; k - трудоемкость k-ой операции предыдущего типа; L - количество операций, учитываемых в единицах исполнения; m - трудоемкость m-ой операции, учитываемой в единицах исполнения; Xm - суммарное количество элементов, реализуемых единичной или групповой m-ой операцией.
Объединяя (9) и (10), можно получить соотношение для автоматического расчета на любом этапе технологического проектирования суммарных материальных и трудовых затрат на изготовление КМИА: Q=Q(K)+Q(T). В практическом плане это позволяет в ходе реинжиниринга на основании анализа ОСАМ выполнять точный дифференцированный расчет необходимого количества материалов и трудоемкости ТО. Эти результаты имеют высокую степень достоверности и могут использоваться для интеграции САПР и систем управления проектными работами.
В шестой главе представлена практическая реализация рассмотренных принципов, методик и алгоритмов при разработке математического, программного, информационного и методического обеспечения инструментальных средств технологического проектирования в системе Базис, которая представляет собой комплексную САПР, предназначенную для автоматизации всех этапов ЖЦМИ. Основой выполненных разработок являются положения концепции БОПП. В качестве инструментального средства выбрана среда визуального программирования Delphi.
Для реализации проектного этапа инжиниринга разработан модуль Базис-Шкаф, выходной информацией которого является ОСАМ эскизного уровня представления. Она включает в себя геометрическую модель КМИА, структуру его внутреннего наполнения с фиксацией взаимосвязей и взаимозависимостей всех составных элементов, параметры построения узлов сопряжения и алгоритмы облицовки кромок. В процессе проектирования эскизной модели автоматически выполняется алгоритмический контроль соответствия всех элементов ОСАМ требованиям КТТО.
Задачи реинжиниринга реализуются одним из трех способов в зависимости от задач, стоящих перед конкретным предприятием:
- модулем универсального конструирования Базис-Мебельщик;
- модулем Armario, предназначенным для автоматизированного реинжиниринга моделей на основе модельного ряда прототипных изделий с возможностью широкого варьирования конструктивно-дизайнерских параметров;
- модулем ShDesign, используемым при ограниченном наборе конструктивных вариаций в процессе приема заказа.
Для автоматического формирования технической документации разработан специальный модуль, в основе работы которого лежит механизм программируемых логических шаблонов, отражающих особенности конструкторского и технологического проектирования на конкретном предприятии. Благодаря этому, после ввода пользователем необходимых параметров синтез, комплекта документов выполняется автоматически в режиме реального времени.
Синтез проектных решений по раскрою материалов выполняется модулем Базис-Раскрой, который автоматически импортирует необходимую информацию из ОСАМ, что приводит к значительному сокращению общего времени разработки проектов. Он функционирует на основе рассмотренных выше принципов и алгоритмов, сочетая в себе многокритериальную оптимизацию карт раскроя с высокой скоростью работы. Возможности модуля позволяют в максимальной степени учитывать технологические особенности работы конкретного мебельного производства и находить проектные решения, сбалансированные по требованиям экономии материалов, технологичности карт раскроя и эффективности функционирования всего технологического оборудования.
В структуру системы Базис включен модуль Базис-ЧПУ, который предназначен для проектирования УП и интегрирован практически со всеми станками и системами ЧПУ, используемыми на отечественных мебельных предприятиях. Его особенностью является автоматический импорт геометрической информации из ОСАМ на любом этапе технологического проектирования с предварительной обработкой контуров и локализацией потенциально ошибочных элементов и мест их сопряжения, формирования траекторий движения инструмента и генерации текста УП для выбранного станка с ЧПУ.
Специализированный модуль Базис-Смета, функционирующий в единой информационной среде с конструкторскими и технологическими модулями, реализует на основе концепции технологического сопутствия единую методику автоматического расчета показателей, необходимых для интеграции САПР с автоматизированными системами управления проектными работами.
Основные выводы и результаты работы.
1. Проведен анализ современного состояния автоматизации проектирования КМИА, сформулированы требования и предложен новый методологический подход к построению автоматизированных систем конструкторскотехнологического проектирования, учитывающий особенности позаказного промышленного производства.
2. В рамках предложенного подхода разработаны высокоуровневые модели объектов и процессов технологического проектирования корпусной мебели, отражающие иерархическую декомпозицию изделий.
3. На основе разработанных методов и моделей предложены алгоритмы анализа и синтеза технологических проектных решений в САПР корпусной мебели для позаказного промышленного производства.
4. Сформирована концепция технологического сопутствия, как способ интеграции разнородной проектной информации в рамках единой модели объекта проектирования.
5. Разработаны методика и алгоритмы оценки технологичности проектных решений на основе высокоуровневых моделей корпусной мебели.
6. Предложены усовершенствованные алгоритмы для оптимизации раскроя материалов по совокупности геометрических и технологических критериев, позволяющие получать решения с требуемыми свойствами.
7. Разработано математическое, информационное, программное и методическое обеспечение САПР мебельных изделий, предназначенной для повышения эффективности технологического проектирования и снижения роли субъективных факторов в условиях позаказного промышленного производства.
8. Проведена апробация предложенных научно-теоретических положений с целью подтверждения их достоверности и практической работоспособности путем разработки специализированных компонентов САПР и внедрения их на мебельных предприятиях и в высших учебных заведениях.
Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:
Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК РФ 1. Бунаков, П.Ю. Комплексная автоматизация мебельных предприятий на платформе системы БАЗИС [Текст] / П.Ю. Бунаков // САПР и графика. - 2007. - № 6 (128) - С. 93-96.
2. Бунаков, П.Ю. Особенности автоматизации конструкторского и технологического проектирования в мебельном производстве [Текст] / П.Ю. Бунаков // САПР и графика. - 2007. - № 7(129) - С. 54-56.
3. Бунаков, П. Ю. Информационная инфраструктура современного мебельного предприятия [Текст] / П.Ю. Бунаков, А.В. Стариков, В.Н. Харин // Информационные технологии. - 2007. - № 8 - С. 71-76.
4. Бунаков, П.Ю. Расчет интегрального коэффициента технологичности и оценка качества проектируемых изделий в комплексной САПР корпусной мебели [Текст] / П.Ю.
Бунаков, А.В. Стариков, В.Н. Харин // Вестник Московского государственного университета леса - Лесной вестник. - 2007. - № 4 (53) - С. 137-142.
5. Бунаков, П.Ю. Технология оптимального раскроя материалов в САПР БАЗИС [Текст] / П.Ю. Бунаков // САПР и графика.-2007.-№ 9 (131) - С. 18-21.
6. Стариков, А.В. Объектно-ориентированное и структурно-атрибутивное моделирование изделий в САПР сложной корпусной мебели [Текст] / А.В. Стариков, П.Ю.
Бунаков, В.Н. Харин // Системы управления и информационные технологии, 2007, N3.(29). - С. 384-387.
7. Бунаков, П.Ю. Алгоритм оптимального раскроя материалов для автоматизированного производства [Текст] / П.Ю. Бунаков // САПР и графика. - 2007. - № 11 (133). - С. 74-77.
8. Бунаков, П.Ю. Параметрическое моделирование корпусной мебели в САПР БАЗИС [Текст] / П.Ю. Бунаков // САПР и графика. - 2007. - № 12 (134). - С. 62-67.
9. Бунаков, П.Ю. Организация конструкторско-технологической подготовки производства в комплексной САПР корпусной мебели [Текст] / П.Ю. Бунаков // САПР и графика. - 2008. - № 1 (135). - С. 22-25.
10. Бунаков, П.Ю. Интеграция проектирования и экономических расчетов в САПР БАЗИС [Текст] / П.Ю. Бунаков // САПР и графика. - 2008. - № 2 (136). - С. 68-71.
11. Бунаков, П.Ю. Уровни интеграции конструкторского и технологического проектирования в САПР корпусной мебели [Текст] / П.Ю. Бунаков // САПР и графика. - 2008. - № 3 (137). - С. 35-37.
12. Стариков, А.В. Автоматизированный дизайн интерьеров помещений в САПР БАЗИС [Текст] / А.В. Стариков, П.Ю. Бунаков // САПР и графика. - 2008. - № 4 (138). - С. 117-120.
13. Бунаков, П.Ю. Технология создания параметрических моделей корпусной мебели в САПР БАЗИС [Текст] / П.Ю. Бунаков // САПР и графика. - 2008. - № 8 (142). - С.
78-85.
14. Бунаков, П. Ю. Программный комплекс БАЗИС - интегрированное проектирование на современном мебельном предприятии [Текст] / П.Ю. Бунаков // САПР и графика. - 2008. - № 9 (143). - С. 54-56.
15. Бунаков, П. Ю. БАЗИС ЧПУ - эффективный подход к разработке управляющих программ [Текст] / П.Ю. Бунаков // САПР и графика.-2008. - № 11 (145). - С. 31-35.
16. Бунаков, П. Ю. Опыт применения САПР БАЗИС на предприятии ФлотИндустрия [Текст] / П.Ю. Бунаков //САПР и графика. - 2008. - № 12 (146). - С. 101-103.
17. Бунаков, П.Ю. БАЗИС: автоматическое получение 2D-документов по 3Dмодели [Текст] / П.Ю. Бунаков // САПР и графика. - 2009. - № 1 (147). - С. 12-15.
18. Бунаков, П.Ю. Моделирование объектов в САПР корпусной мебели [Текст] / П.Ю. Бунаков // Программные продукты и системы. - 2009. - № 1 (85). - С. 72-74.
19. Бунаков, П.Ю. Многоаспектное представление проекта в концепции безошибочного проектирования и производства корпусной мебели [Текст] / П.Ю. Бунаков, А.В.
Стариков, И.А. Бакулин, А.А. Старикова, В.Н. Харин // Вестник Московского государственного университета леса - Лесной вестник. - 2008. - № 4 (61). - С. 76-84.
20. Бунаков, П.Ю. Перспективная САПР сложной корпусной мебели: концептуальные основы, парадигма проектирования, особенности реализации [Текст] / П.Ю. Бунаков, А.В. Стариков, В.Н. Харин, С.Я. Гусев, А.А. Старикова // Известия высших учебных заведений - Лесной журнал. - 2009. - № 1. - С. 100-107.
21. Бунаков, П.Ю. Комплексная САПР - основа построения информационной инфраструктуры современного мебельного предприятия [Текст] / П.Ю. Бунаков, А.В. Стариков, И.А. Бакулин, А.А. Старикова, В.Н. Харин // Вестник Московского государственного университета леса - Лесной вестник. - 2008. - № 6 (63). - С. 49-54.
22. Бунаков, П.Ю. Особенности программной реализации параметрического проектирования в САПР корпусной мебели [Текст] / П.Ю. Бунаков // Программные продукты и системы. - 2009. - № 2 (86). - С. 166-168.
23. Бунаков, П.Ю. БАЗИС: методика автоматизированного раскроя материалов [Текст] / П.Ю. Бунаков // САПР и графика.-2009.- № 6 (152). - С. 64-66.
24. Бунаков, П.Ю. Концептуальные основы многоаспектного проектирования в комплексной системе автоматизированного проектирования корпусной мебели / П.Ю.
Бунаков, С.Я. Гусев, А.В. Стариков, А.А. Старикова, В.Н. Харин // Вестник компьютерных и информационных технологий. - 2009. - № 10. - С. 21-29.
25. Бунаков, П.Ю. БАЗИС 8.0: новые возможности автоматизации мебельных предприятий [Текст] / П.Ю. Бунаков // САПР и графика. - 2009. - № 9 (155). - С. 30-34.
26. Бунаков, П.Ю. Технология сквозной автоматизации мебельного производства в системе БАЗИС [Текст] / П.Ю. Бунаков //САПР и графика.-2009.- № 12 (158). - С. 47-49.
27. Бунаков, П.Ю. Теория технологического сопутствия как основа интеграции конструкторской, технологической и экономической информации в комплексной САПР корпусной мебели [Текст] / П.Ю. Бунаков // Известия высших учебных заведений - Лесной журнал. - 2009. - № 6. - С. 94-100.
28. Бунаков, П.Ю. Организация сквозного проектирования в компании Полипрофиль на платформе системы БАЗИС [Текст] / П.Ю. Бунаков // САПР и графика. - 2010.
- № 2 (160). - С. 78-81.
29. Бакулина, Н.Н. БАЗИС: новая методология проектирования корпусной мебели [Текст] / Н.Н. Бакулина, П.Ю. Бунаков, Н.В. Каскевич, А.В. Стариков // САПР и графика.
- 2010. - № 4 (162) - С. 28-30.
30. Бакулина, Н.Н. Информационная поддержка сквозного проектирования и производства изделий корпусной мебели в системе БАЗИС [Текст] / Н.Н. Бакулина, П.Ю.
Бунаков, Н.В. Каскевич, А.В. Стариков // САПР и графика.-2010. - № 9 (167). - С. 21-23.
31. Бунаков, П. Новые интегрированные решения БАЗИС для автоматизации мебельных предприятий [Текст] / П.Ю. Бунаков // САПР и графика. - 2010. - № 10 (168) - С. 32-34.
Монографии и учебно-методические издания 32. Бунаков, П.Ю. Новая парадигма проектирования САПР сложной корпусной мебели для позаказного промышленного производства: монография [Текст] / П.Ю. Бунаков, А.В.Стариков, А.А. Старикова, В.Н. Харин. - М.: ГОУ ВПО МГУЛ, 2007. - 319 с.
33. Батырева, И.М. Автоматизация конструирования и технологической подготовки производства корпусной мебели: учеб. пособие [Текст] / И.М. Батырева, П.Ю. Бунаков. - М.: ГОУ ВПО МГУЛ, 2007. - 392 с.
34. Бунаков, П.Ю. Основы автоматизированного проектирования изделий и технологических процессов: учебник [Текст] / П.Ю. Бунаков, Ю.И. Рудин, А.В. Стариков. - М.: ГОУ ВПО МГУЛ, 2007. - 193 с.
35. Бунаков, П.Ю. Основы автоматизированного проектирования изделий и технологических процессов: учеб. пособие [Текст] / П.Ю. Бунаков, А.В. Виноградов, Ю.И.
Рудин, А.В. Стариков, под общ. ред. С.Н. Рыкунина. - М.: ГОУ ВПО МГУЛ, 2008.- 312 с.
36. Бунаков, П.Ю. Автоматизация дизайна жилых помещений и прием заказов на изготовление корпусной мебели в САПР БАЗИС: учебное пособие [Текст] / П.Ю. Бунаков, А.В. Стариков. - М.: ГОУ ВПО МГУЛ, 2008. - 170 с.
37. Бунаков, П.Ю. Автоматизация проектирования корпусной мебели: основы, инструменты, практика [Текст] / П.Ю. Бунаков, А.В. Стариков - М.: ДМК Пресс, 2009. - 864 с., ил.
38. Бунаков, П.Ю. Сквозное проектирование в T-FLEX [Текст] / П.Ю. Бунаков - М.: ДМК Пресс, 2009. - 400 с., ил.
39. Бунаков, П.Ю. Информатизация технологической подготовки производства корпусной мебели [Текст] / П.Ю. Бунаков - Коломна: Московский государственный областной социально-гуманитарный институт, 2010. - 285 с.
40. Бунаков, П.Ю. Теория и практика автоматизированного раскроя материалов в производстве корпусной мебели [Текст] / П.Ю. Бунаков, Н.В. Каскевич - Коломна: Московский государственный областной социально-гуманитарный институт, 2010. - 170 с.
Статьи в сборниках научных трудов и отраслевых изданиях 41. Бунаков, П.Ю. Уровни абстрагирования в структурно-атрибутивных моделях концепции безошибочного проектирования и производства [Текст] / П.Ю. Бунаков, А.В.
Стариков, В.Н. Харин // Дизайн и производство мебели. - 2006. - № 1 (10). - С. 34-36.
42. Бунаков, П.Ю. Информатизация технологической подготовки позаказного промышленного производства корпусных мебельных ансамблей [Текст] / П.Ю. Бунаков // Дизайн и производство мебели.- 2006.-№ 3(12)- С. 34-36.
43. Бунаков, П.Ю. Практическая реализация технологии оптимального раскроя в комплексной САПР корпусной мебели [Текст] / П.Ю. Бунаков // Дизайн и производство мебели. - 2007. - № 2 (15). - С. 22-27.
44. Стариков, А.В. Особенности математического моделирования в системе конструкторско-технологической подготовки позаказного производства мебели [Текст] / А.В.
Стариков, П.Ю. Бунаков, В.Н. Харин // Информационные технологии моделирования и управления. - 2007. - № 6 (40) - С. 747-752.
45. Бунаков, П.Ю. Автоматизация нормирования изготовления корпусных мебельных изделий в позаказном промышленном производстве [Текст] / П.Ю. Бунаков // Дизайн и производство мебели. - 2007. - № 3 (16) - С. 20-23.
46. Бунаков, П.Ю. Сущность информатизации процесса технологического проектирования изделий корпусной мебели [Текст] / П.Ю. Бунаков // Дизайн и производство мебели. - 2007. - № 4 (17). - С. 38-42.
47. Бунаков, П.Ю. Проектирование управляющих программ и разработка технологической документации в комплексной САПР корпусной мебели [Текст] / П.Ю. Бунаков // Дизайн и производство мебели. - 2008. - № 1 (18). - С. 34-38.
48. Стариков, А.В. Дизайн интерьеров помещений и виртуальное проектирование заказов на изготовление корпусной мебели в САПР Базис [Текст] / А.В. Стариков, П.Ю. Бунаков // Дизайн и производство мебели. - 2008. - № 2 (19). - С. 56-60.
Материалы Всероссийских и международных конференций 49. Бунаков, П.Ю. Проблемы внедрения САПР мебельных изделий на предприятиях и пути их решения с применением системы Базис [Текст] / П.Ю. Бунаков // Материалы докладов научного семинара Дизайн и новые конструкторско-технологические решения в мебельной индустрии России. - Дизайн и производство мебели. Приложение - 2006. - № 2 (11) - С. 5-7.
50. Бунаков, П.Ю. Методика автоматизации технологической подготовки позаказного промышленного производства корпусной мебели [Текст] / П.Ю. Бунаков // Информация, инновации, инвестиции: Материалы 7-й Всероссийской конференции, 29-30 ноября 2006 года, г. Пермь / Пермский ЦНТИ. - Пермь, 2006. - С. 30-34.
51. Бунаков, П.Ю. Решение задачи организационно-технологической подготовки позаказного производства в комплексной САПР корпусной мебели [Текст] / П.Ю. Бунаков, А.В. Стариков, В.Н. Харин // Системы автоматизации в образовании, науке и производстве: Труды VI Всероссийской научно-практической конференции. - Новокузнецк:
СибГИУ, 2007. - С. 119-122.
52. Бунаков, П.Ю. Использование структурно-атрибутивного моделирования в системе технической подготовки производства корпусной мебели [Текст] / П.Ю. Бунаков, А.В. Стариков, В.Н. Харин // Моделирование. Теория, методы и средства: Материалы VII Междунар. науч.-практ. конф., г. Новочеркасск, 6 апреля 2007 г.: в 3 ч. / Юж.-Рос.
гос. техн. ун-т (НПИ). - Новочеркасск: ЮРГТУ, 2007. - Ч. 1. - С. 64-67.
53. Бунаков, П.Ю. Информационное моделирование объекта и процесса проектирования в комплексной САПР корпусной мебели [Текст] / П.Ю. Бунаков, А.В. Стариков, И.А. Бакулин, В.Н. Харин // Компьютерное моделирование 2007: Труды международной научно-технической конференции. СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2007 - С. 216-221.
54. Бунаков, П.Ю. Построение обобщенной информационной модели процесса технологического проектирования изделий корпусной мебели [Текст] / П.Ю. Бунаков, И.А. Бакулин // Труды V Международной научной конференции Инновации в науке и образовании-2007 / Калининград, Калининградский государственный технический университет, 2007, в двух частях, часть 2.ЦС. 114-117.
55. Бунаков, П.Ю. Информационные технологии поддержки процессов конструкторского и технологического проектирования в комплексной САПР корпусной мебели [Текст] / П.Ю. Бунаков, А.В. Стариков, В.Н. Харин, И.А. Бакулин // Труды международной научно-технической конференции Информационные средства и технологии. 16-октября 2007 г., в 3-х т. Т. 3. - М.:МЭИ, 2007. - 220 с. - С. 208-215.
56. Бунаков, П.Ю. Особенности моделирования организационно-технологической подготовки позаказного промышленного производства корпусной мебели [Текст] / П.Ю.
Бунаков, И.А. Бакулин // Современные информационные технологии в науке, образовании и практике. Материалы VI всероссийской научно-практической конференции (с международным участием) / Оренбург: ИПК ГОУ ОГУ, 2007. - 840 с. - С. 415-422.
57. Бунаков, П.Ю. Разработка CAE-подсистем комплексной САПР корпусной мебели [Текст] / П.Ю. Бунаков, С.Я. Гусев, В.Н. Харин // Моделирование. Теория, методы, средства : матер. междунар. науч.- практ. конф. (Новочеркасск, 7 апреля 2008 г) / ЮжноРоссийский государственный технический ун-т.- Ч.II. - Новочеркасск, 2008. - С.10.-17.
58. Бунаков, П.Ю. Взаимосвязь прочностного и экологического расчета CAEподсистем комплексной САПР корпусной мебели [Текст] / П.Ю. Бунаков, С.Я. Гусев, А.В. Стариков, В.Н. Харин // Компьютерное моделирование 2008: труды международ.
науч.-техн. конф. (Санкт-Петербург, 24-25 июня 2008 г.) / Санкт-Петербургский политех.
ун-т, Компьютерные технологии в образовании, междунар. ассоциац. CoLos, ассоциация российских разработ. программ. обеспечения для моделирования и исследования сложных динамических систем, компания Softline. - СПб, 2008. - С.175-179.
59. Бунаков, П.Ю. Анализ и моделирование информационной инфраструктуры позаказного проектирования и производства мебели / П.Ю. Бунаков, А.В. Стариков, И.А.
Бакулин, А.А. Старикова, В.Н. Харин. // Математические методы в технике и технологиях - ММТТ-21. Сб. трудов XX Международ. науч. конф.: В 10 т. Т. 8. Секция 8 / Под общ. ред. В.С. Балакирева. - Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 2008. - С. 154 - 158.
60. Бунаков, П.Ю. Автоматизация конструкторско-технологической подготовки позаказного промышленного производства мебели: подходы, модели, методы, средства / П.Ю. Бунаков, А.В. Стариков, В.Н. Харин, С.Я. Гусев, А.А. Старикова /Информационные средства и технологии: тр. XVI междунар. науч.-техн. конф. 21-23 октября 2008 г., в 3-х томах. Т.1 М.: МЭИ. - С. 78-85.
61. Бунаков, П.Ю. Геометрическая и объектно-ориентированная параметризация в САПР [Текст] / П.Ю. Бунаков, С.Я. Гусев, В.Н. Харин // Информатизация процессов формирования открытых систем на основе СУБД, САПР, АСНИ и систем искусственного интеллекта: материалы 5-й межд. научно-техн. конф.-Вологда:ВоГТУ, 2009.-С. 42-47.
62. Бунаков, П.Ю. Комплексная САПР в информационной инфраструктуре мебельного предприятия [Текст] / П.Ю. Бунаков, А.В. Стариков, С.Я. Гусев, А.А. Старикова, В.Н. Харин // Компьютерное моделирование 2009: труды международной научнотехнической конференции - СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2009. - С. 295-299.
63. Бунаков, П.Ю. Современная платформа автоматизации проектирования и технологической подготовки производства корпусной мебели [Текст] / П.Ю. Бунаков, С. Я.
Гусев // IV Северный социально-экологический конгресс Северное измерение глобальных проблем: первые итоги международного полярного года, секция Ресурсы и технологии информационного пространства региона, Сыктывкарский лесной институт, марта 2008 г.: сборник материалов секции - Сыктывкар, 2009. - С. 5-10.
64. Бунаков, П.Ю. Информационная интеграция этапов жизненного цикла изделий в комплексной САПР корпусной мебели [Текст] / П.Ю. Бунаков, А.В. Стариков, С.Я. Гусев, А.А. Старикова, В.Н. Харин // Труды XVII международной научно-технической конференции Информационные средства и технологии. 20-22 октября 2009 г., в 3-х т.
Т. 1. - М.: Издательский дом МЭИ, 2009. - 264 с. - С. 22-28.
65. Бакулина, Н.Н. Объектно-ориентированный подход к проектированию корпусной мебели в САПР БАЗИС [Текст] / Н.Н. Бакулина, П.Ю. Бунаков, Н.В. Каскевич, А.В.
Стариков // Труды I Международной научно-практической конференции Объектные системы-2010 - Ростов н/Д.: Наука, 2010 - 281 с. - С. 29-35.
Свидетельства об официальной регистрации программ для ЭВМ 66. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2006613233 Комплексная система автоматизации проектных работ и подготовки производства (Базис 7.0) - М.: 13.09.2006.
Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по техническим специальностям