Введение

Автоматическое конструирование, на мой взгляд, является самой важной из стадии жизненного цикла мебели, так как именно на ней идет формирование математической модели, которая является основой для автоматизации других этапов проектирования. Класс изделия, которое выпускает предприятие во многом определяется функциональным модулем, ответственным за конструирования.

Чаще всего именно модуль конструирования у пользователей ассоциируется с системами разработки и выбирая САПР он обращает на него особое внимание.

На сегодняшний день автоматизация проектирования занимает свою нишу в сфере повышения эффективности труда и позволяет быстро решать трудоемкие задачи, построение модели изделия, выбор материала и раскроя, программы для работы со станками в которых присутствует ЧПУ (числовое программное управление), сформировать чертежи и сопутствующую документацию проекта. Реализация каждой задачи осуществляется отдельным специализированным модулем, который работает в проекте. Такой тип автоматизации часто называют «лоскутным» (point application) и локализируется в пределах рабочего места или подразделения. При внедрении такой автоматизации выгода неоспорима, однако у нее имеется один существенный недостаток – она повышает процесса подготовки и проектирования максимум на 25%, что бы повысить эффективность еще больше необходимо обеспечить тесное взаимодействие между сотрудниками и отделами и подразделениями. Современные системы проектирования способны справляются с задачами любой сложности и объема, в том числе и для трехмерного проектирования, так же позволяет ускорить и упростить работу с изделием на всех этапах таких как оформление заказов на изготовление и проектирование мебельных изделий, учет индивидуальных серийных особенностей рассмотренных типов, применяющихся на производствах.

История развития автоматизированных систем проектирования не насчитывает и 50 лет, еще меньше если говорить о программах, ориентированных на производство мебели. Само понятие проектирование ассоциируется как конструированием, моделированием, однако оно намного объемнее. Кроме конструкторов разработкой новой мебели занимаются технологи, экономисты, дизайнеры и т.д.

Доказано что от 70 до 80 процентов качество новой модели зависит от стадии проектирования и только 25 процентов от изготовления, что доказывает мировой опыт.

Целью статьи является:

1. Обзор существующих технологий проектирования мебели;
2. Анализ возможностей, существующих САПР мебели

1. Обзор существующих технологий проектирования мебели

На данный момент в промышленности применяется 3 технологии проектирования мебели , самым примитивным является ручной метод , при котором все этапы разработки осуществляется вручную без использования техники, из за стремительного развития технологий количество предприятий использующих этот метод сокращается . главной причиной скептического отношения ряда руководителей к внедрению автоматизации является непонимание всей пользы и функциональных возможностей которые значительно ускоряют и облегчают работу сотрудников на всех этапах производства . Следующим методом является полная автоматизация, при которой всю работу выполняет программа по заданным данным, однако он наиболее эффективен для небольшого ряда изделий. Последним методом является автоматизированный суть которого заключается в том, что человек занимается творческой частью проекта, а программа выполняет рутинные функции связанные с обработкой информации (САПР).

Проектирование так же осуществляется с помощью систем CAM или АСУТП (система автоматизированного управления подготовки) , ИАСУ (автоматизированная система для управления ) , САЕ (Система автоматизации инженерных ресурсов) , CAD (система для автоматического проектирование ) , данные системы входят в САПР – это аппаратный комплекс для изменения и созданий моделей изделия , формирование документов , хранение и управление данными , однако для внедрения САПР необходимо решить организационные и технические проблемы индивидуально для каждого предприятия . В результате опроса специалистов и руководителей в области создания и продажи мебельных изделий выяснилось, что около 119 предприятий, которые внедрили САПР, лишь 10% активно используют систему и почувствовали отдачу и улучшения, больше 20% не используют приобретенные программы или пользуются некоторые его. 70% всех предприятий имеют ряд проблем, препятствующих внедрению САПР, таких как финансовые, кадровые, технические, организационные и т.д. Еще одной особенностью производства мебели является ошибочное мнение того что это очень просто и это является ошибкой так как мебель — это сложное конструкторское изделие, которое требует от своего проектировщика хорошей инженерной подготовки, они определенных навыков в дизайне.

Мебель — это не только функциональное оборудование, это еще и предмет интерьера, что предполагает тесную взаимосвязь конструктора и дизайнера. Структура процесса проектирования в достаточной степени детерминирована и включает следующие процессы:

1. Построение геометрической модели, ее разработка и визуальное оформление;
2. Формирования документации по проекту;
3. Экономические расчеты рентабельности проекта;
4. Формирование карты раскроя материалов самые большие требования к аппаратуре появляются при решении заданий связанных с моделированием трехмерных моделей

Большинство современных САПР являются универсальными и позволяют не только чертить и создавать модели, но и эффективнее управлять финансами, бухгалтерией и т.д. Они совмещают все необходимые программы необходимые мебельному предприятию не только для разработки, но и для дизайна давая великолепную обрисовку моделей с возможностью наложения теней, угла падения света и иные эффекты, работающие в режиме реального времени. Функционал позволяет не только создать модель, но и поместить ее в макет комнаты, что позволяет быстро показать клиентам какой результат они получат и как он будет выглядеть. Конструктор сможет повысить детализацию и точность, автоматически создать карту раскроя и чертеж, не прилагая никаких дополнительных усилий и ручного вычисления, Руководитель сможет отслеживать все поступающие заказы и их своевременное выполнение в режиме реального времени, контролировать все стадии производства, получать данные о наличие необходимых материалов на складе и необходимости их закупки, поможет вести бухгалтерию и упростит финансовые операции. Степень автоматизации при проектировании новых изделий определяется во многом возможностью формализации отдельной задачи в проекте, иными словами умение конструктора грамотно разделить задачи по приоритетности, трудоемкости, необходимого времени и последовательный алгоритм действий с использованием максимальной информации о проекте, пожеланий клиента и с учетом возможных проблем.

Содержательность этапа подготовки состоит в выявлении всех необходимых функциональных и декоративных требований к трёхмерной модели, которые предшествуют реализации проекта и чем лучше и разносторонне будет проводится анализ проекта, тем эффективнее и правильнее и будет реализован путь проектных поисков. Проектировщик, получив всю необходимую информацию и документацию от дизайнера начинает формировать главную идею проекта и намечает все варианты для решения поставленных задач опираясь на расчеты по оптимизации технических показателей создаваемой модели в проекте.

В процессе черчения начальные эскизы проектирования воплощаются в конкретную четкую конструктивную компоновку.

Заключительный этап разработки – это рабочее проектирование, направленное на реализацию с используя заданные характеристик и параметры. Далее идет подготовка и выпуск всей технической документаций проекта, которая необходима для производства, руководство по сборке и монтаже как отдельных систем в целом, так же прилагаются расчеты на прочности и подробного состава для каждого элемента конструкции.

Внедрение САПР на начальных стадиях проектирования имеет рад преимуществ таких как:

1. Изготавливать модели на предварительных этапах разработки нового изделия производятся с использованием операций над материальным объектом
2. Позволяет оценить проектируемое изделие и его качество опираясь на его сравнения реальных и требуемых реальных характеристик.
3. Осуществлять полный контроль проектирования
4. Управлять производством с формированием данных о расходах материала, своевременно производить закупки и вести статистику.

2. Анализ возможностей, существующих САПР мебели.

1. Большие функциональные возможности;
2. Интуитивно понятный интерфейс;
3. Характеристики ПК, соответствующие требованиям;
4. Индивидуальная настройка рабочей среды. Наличие возможности сопряжения с другими программами;
5. Визуализация анимация;
6. Оптимизация бухгалтерского и складского учета;
7. Поддержка чертежей/схем, созданных в других приложениях;
8. Безопасность сохранения данных;
9. Надежность;
10. Поддержка пользователей;
11. Наличие документации для обучения персонала;
12. Цена, соответствующая функционалу;
13. Скидки на покупку нескольких копий программ;
14. Система должна иметь возможность развития: САПР представляется как развивающаяся открытая система, в которой предусмотрена возможность замены существующих компонентов и включения новых (расширение элементной базы), генерации на основе заложенной информации новых знаний;
15. Система должна обеспечивать автоматическое сохранение с частотой времени, определённой пользователем, а также возможность восстановления несохраненных документов
16. Проектирование виртуального интерьера помещения заказчика максимально приближенного к реальному интерьеру и расстановка в нем выбранных изделий;
17. наличие модуля оптимального раскроя материалов, учитывающего особенности технологического оборудования конкретного предприятия, и имеющего возможности выбора критериев оптимизации карт раскроя. Выполним анализ наиболее распространённых САПР мебели.

Наиболее универсальной САПР для проектирования на данный момент является AutoDesk которая предоставляет возможность работать с 2D и 3D проектированием имеет понятный интерфейс на базе языка программирования СИ.

Среди аналогов можно так же выделить dCAD (написанный на языке java).

Приложение обеспечивает возможность автоматизации большинства задач проектирования с открытым интерфейсом. особенностью данной системы является наличие модуля «Мастер шкафа/тумбы». Он ведет диалог с пользователем в которых устанавливаются размеры изделия (толщина, глубина, высот), количество полок/дверей, наличие выдвижных ящиков, размещение фурнитуры. Получив всю необходимую информацию, программа генерирует все варианты, а так же пространственные модели, соответствующие требованиям, из которых пользователь может выбрать наиболее подходящий, dCAD дает возможность работы с интерфейсом bAPI с помощью которого можно писать собственные приложения на языке Java.

Рисунок 1

Достоинства: установки фурнитуры (шурупы, навесы и т. д.), возможность распечатать подробный чертеж и карту раскроя, быстрая сборка деталей, наличие обучения и подсказок, доступна версия для MacOS, режим ручной подстройки для создания сложных элементов, обширная база данных материалов. создание профилей материалов, присутствует русская локализация.

Недостатки: трудоемкость при создании сложных конструкций, устаревший вид интерфейса и его переполненность

K3-Мебель (состоит из подсистем). Предоставляет возможность моделировать и разрабатывать новые образцы мебели, создавать каталоги, проводить подготовку к серийному производству заказа. Отличительной особенностью данной программы является функция геометрического моделирования поверхностей что открывает возможность проектирования мягкой мебели.

Рисунок 2

Достоинства: гибкая настройка рабочей спреды, удобная расстановка мебели, большая база материалов и фурнитур, работа со станками ЧПУ, формировании карты раскроя материалов и чертежей, быстрое создание мебели, трехмерный редактор, универсальность

Недостатки: высокая стоимость лицензии, требовательные характеристики ПК, при потере ключа необходимо покупать новый, нет внутреннего раскроя ДСП.

Конструктор Мебельщик – (первоначально создавалась для работы с чертежами). Позволяет проектировать мебель в 3 проекциях (спереди, сбоку, сверху), при желании можно использовать окно аксонометрического вида, на котором можно посмотреть на модель изделия и взаимодействовать с ней (поворачивать, отдалять/приближать). Особенность данного пакета в наличие модуля «Библиотекарь чертежей) который предоставляет доступ к сервисным операциям и по обращению к каждому компоненту библиотеки и ее компонентам.

Рисунок 3

Достоинства: плоский 2D чертеж, параметрическое моделирование профилей и панелей, импорт моделей из других систем конструирования, возможность добавления произвольных элементов, автоматическое получение документации (схемы, чертежи ид), подходит для мебельных салонов и небольших мастерских, формирование интерьера помещения заказчика, реалистичная визуализация проекта

Недостатки: плохо организовано изображение отверстий в панелях, нельзя сделать мягкую мебель, Потребность в обучении персонала.

Внедрение САПР существенно отличается от других областей, оно позволяет более быстро выполнять чертежи и создания моделей , значительно ускорит процессы проектирования в целом , что позволит выпустить продукцию в максимально сжатые сроки при любых обстоятельствах что положительно скажется на авторитете предприятия , приведет к увеличению дохода и объемов выпуска за счет эффективного реагирования на изменение конъектуры (обстоятельства, условия) рынка, точность исполнения чертежей , построенные в системах САПР , это связано с тем что положение любой точки на схеме задается координатами и четко определено , для улучшения просмотра всех элементов на чертеже предусмотрен специализированный модуль под названием zooming ,он позволяет увеличивать/уменьшить любую часть чертежа в неограниченное число раз что очень удобно при работе с мелкими элементами . На изображение с применением «наезда» не накладываются ограничения в масштабировании что позволяет выполнять работу максимальной точностью. Пример чертежа смотрите ниже.

Рисунок 4

Разработка с помощью современных средств автоматизации значительно повышает возможность и качество исполнения чертежей что позволяет их использовать в любое время многократно за счет хранения в электронном виде. Большинство САПР обладают всеми средствами черчения такими как сплайн, сопряжение, и работа с слоями. многократно ускорит проведение необходимых расчетов и анализов на стадии проектирования. На сегодняшний день рынок ПО для конструирования мебели чрезвычайно разнообразен, что позволит выбрать необходимую программу для любого предприятия даже узко специализированного, они обладают обширными функциональными возможностями и средствами для эффективного компьютерного моделирования, например, такими как, методика конечного элемента, снимают ненужную нагрузку с проектировщика позволяя спроектировать фигуры любой геометрической формы и размеров быстрее и качественней. Еще одним плюсом является снижение затрат тестировку и усовершенствование новых прототипов. Средства анализа и имитации в САПР, позволяют резко сократить затраты времени и денег на тестирование и усовершенствование прототипов (данный этап является самым дорогостоящим из всех этапов проектирования)

Выводы

На сегодняшний день в ДНР работа с применением автоматизации для решения поставленных задач способствующих поддержке подразделений проектирования, работающих на промышленных предприятиях и частных мастерских и повышает эффективность труда очень актуальна. При этом неотъемлемой честью должны стать недорогие САПР мебельных изделий и интерьера помещения.

Литература

1. Владимир.М – Введение в современные САПР – 2010 – URL:http://spisok-literaturi.ru/books/vvedenie-v-sovremennyie-sapr_6146672.html (дата обращения: 19.11.2020). – Текст: электронный.
2. Латышен.П.М – Каталог САПР .Программы и производители-2010- URL: http://spisok-literaturi.ru/books/katalog-sapr-programmyi-i-proizvoditeli_3012542.html (дата обращения: 20.11.2020). – Текст: электронный
3. Грувер.М,Зиммерс.Э – САПР и автоматизация производства -1987 –URL: http://spisok-literaturi.ru/books/sapr-i-avtomatizatsiya-proizvodstva_8751046.html (дата обращения: 21.11.2020). – Текст: электронный