Software & Systems

Изделия корпусной мебели как объекты проектирования во многих случаях имеют достаточно высокую степень конструктивно-технологическо­го подобия. Это служит основой для разработки параметрических подсистем, ориентированных на проектирование широкого класса изделий.

В качестве одного из таких классов можно выделить мебельные изделия (шкафы), состоящие из корпуса, фасадов и внутреннего наполнения, которые составляют значительную долю в структуре мебельного рынка. Разработка подобной подсистемы позволяет значительно ускорить процесс проектирования изделий данного класса, а учитывая его конструктивную широту, и эффективность работы мебельного предприятия в целом. Существенной при этом является необходимость реализации процесса формирования параметрической модели в интерактивном, а не в программном режиме, поскольку практическое решение данной задачи будет выполняться конструкторами и технологами, не имеющими, как правило, достаточных знаний в области программирования. Подобная концепция реализована в модуле параметрического проектирования (МПП) САПР БАЗИС [1].

В МПП проектные операции разделены на группы в зависимости от уровня автоматизации: неавтоматизированные, автоматизированные и автоматические. Определение конструктивных параметров корпуса изделия, материалов и видов фурнитуры и ряд других основополагающих операций выполняются вручную в табличных редакторах. Все операции формирования внутреннего наполнения реализованы в автоматизированном режиме с автоматическим контролем допустимости их выполнения в соответствии с имеющимися конструкторско-технологическими требованиями и ограничениями. Проектные операции, не требующие творческого подхода, выполняются автоматически, например, установка крепежа, облицовка кромок и ряд других. Подобное разделение позволило оптимизировать работу конструкторов, освободив их от выполнения многих рутинных операций.

Принципиальным отличием МПП от других систем параметрического проектирования корпусной мебели является интерактивный, предметно-ориентированный способ формирования модели, предполагающий возможность  визуализации модели после выполнения любого шага проектирования и возврата к любому из предыдущих решений. При его программной реализации применялся адаптивный параметрический подход, предполагающий синтез модели изделия в виде обратимых отношений между ее составными элементами.

Процесс проектирования параметрических моделей в МПП состоит из трех основных этапов: формирование корпуса, конструирование внутреннего наполнения, включая установку дверей, и настройка параметров автоматически выполняемых операций.

На первом этапе определяются габариты и общая конструкция изделия, под которой понимается взаимное расположение его боковых стенок, нижней и верхней горизонтальных стенок и задней стенки. Формально этот этап представляется ориентированным графом, изображенным на рисунке 1, где Оi – проектные операции. Для углового шкафа на этом же этапе выполняются операции посекционного планирования внутреннего пространства и конструирования внутренней структуры секций. Соответствующий орграф приведен на рисунке 2.

Выбор материалов является обязательной операцией, осуществляемой одним из двух способов: непосредственно из БД или из таблицы соответствия листовых и кромочных материалов.

Последний вариант предполагает установление ассоциативных связей между используемыми листовыми и кромочными материалами, что характерно для ритмично работающих предприятий. Подобные связи устойчивы для определенных интервалов времени и могут оперативно корректироваться в зависимости от текущей ситуации. Использование данного варианта выбора материалов позволяет экономить общее время проектирования и минимизировать количество субъективных ошибок.

Для углового шкафа проектные операции конструирования внутреннего наполнения представляют собой подмножество проектных операций определения конструкции корпуса. Это обусловлено ограничениями, наложенными на возможные варианты параметрических моделей на данном этапе развития МПП.

Внутреннее наполнение обычного шкафа конструируется в интерактивном режиме. Общий принцип установки внутренних элементов состоит в том, что каждый элемент устанавливается в секцию, образованную двумя вертикальными и двумя горизонтальными стационарными стенками. Границами секций необязательно должны служить панели целиком, нередко одна панель является границей сразу для нескольких секций. Таким образом, формируется ассоциативная сетевая структура изделия с обратимыми отношениями между ее составными элементами (рис. 3). Любой элемент внутреннего наполнения S  включает в себя по две ссылки на элементы списков вертикальных перегородок Vj и стационарных горизонтальных перегородок Gi. При этом сами указанные перегородки имеют двойные внутренние ссылки.

Отличительной чертой большинства изделий рассматриваемого класса является наличие дверей – деталей в виде щита или рамки с заполнением, предназначенных для закрытия проемов. По принципу открывания наиболее распространены распашные и раздвижные двери. Поэтому определяющими параметрами дверей являются их конструкция (щитовые или рамочные) и тип (распашные или раздвижные). Для повышения степени автоматизации выполнения проектной операции установки дверей разработано понятие обобщенного профиля и механизма – конструктивной схемы и набора параметров, достаточного для параметрического описания любого экземпляра соответствующего элемента. При установке дверей автоматически выполняется ряд операций (коррекция параметров внутреннего наполнения, расстановка петель заданного типа и т.д.), что существенно влияет на степень безошибочности модели.

Одной из особенностей МПП является реализация алгоритмов трудоемких проектных операций облицовки кромок и расстановки крепежа в автоматическом режиме. Для этого необходима предварительная настройка алгоритмов в соответствии с технологическими процессами на конкретном предприятии, которая выполняется самими технологами. 

Например, настройка автоматической расстановки крепежа включает в себя задание видов крепежа отдельных структурных элементов, алгоритма расстановки и ряд дополнительных технологических параметров, основным из которых является способ базирования, уточняющий заданный алгоритм. Предусмотрены следующие два способа базирования:

-   симметричное, предполагающее размещение элементов крепежа симметрично относительно середины прикрепляемой панели с выбранным шагом;

-   от выбранного среза, при котором первый элемент крепежа устанавливается на расстоянии фиксированного отступа от заднего или переднего среза, а остальные размещаются в необходимом количестве с заданной кратностью шага, причем минимальное расстояние последнего элемента от противоположного среза не может быть меньше некоторой константы.

На рисунке 4 показаны примеры расстановки крепежа с базированием от заднего (рис. 4, а) и переднего (рис. 4, б) срезов со следующими параметрами: фиксированный и минимальный отступы – 50 мм; глубина изделия – 450 мм; кратность шага расстановки – 32 мм.

Дополнительной конструктивной опцией в МПП является автоматическое построение по заданным параметрам антресольных и угловых секций. К антресольным секциям относятся не только классические антресоли, но и, например, навесные кухонные полки. Антресоль, помимо боковых стенок, может включать в себя вертикальные стенки, вкладные полки и двери.

Угловые секции – это открытые конструкции с полками, расположенные вплотную к одной или двум внешним боковым стенкам изделия. Параметры построения угловых секций задаются отдельно для каждой внешней стенки шкафа и/или антресоли.

Совместное использование ММП и универсальной САПР мебельных изделий в едином программном комплексе позволяет оптимальным образом объединить достоинства двух способов автоматизированного проектирования. Наличие между ними информационного интерфейса фактически означает существенное расширение того круга изделий, которые могут быть представлены параметрической моделью.

Анализ опыта применения МПП на ряде мебельных предприятий показал эффективность подобного подхода. Были получены следующие качественные и количественные показатели: время проектирования изделий, полностью или частично входящих в класс изделий, доступных для проектирования в МПП, сократилось в 3–7 раз; в общей номенклатуре выпуска от 40 до 70 % изделий допускают параметрическое проектирование; количество изделий, частично проектируемых в МПП и требующих доработки в универсальной системе, не превышает 30 %; практически не наблюдались субъективные ошибки проектирования.

Литература

1.  Бунаков П. Параметрическое моделирование корпусной мебели в САПР БАЗИС // САПР и графика. 2007. № 12 (134).

2.  Новая парадигма проектирования САПР сложной корпусной мебели для позаказного промышленного производства: монография / П.Ю. Бунаков [и др.]. М.: ГОУ ВПО МГУЛ, 2007. 319 с.

3.  Стариков А.В. САПР мебели. Автоматизированное конструирование изделий корпусной мебели в САПР «Базис-Конструктор-Мебельщик»: методич. указания «…». Воронеж: ВГЛТА, 2006. 80 с.

4.  Стариков А.В. САПР мебели. Автоматизированное конструирование изделий корпусной мебели в САПР «bCAD для Мебельщика»: учеб. пособ. для студентов. Воронеж: Изд-во ВГУ, 2007. 228 с.