Систематизация и анализ структур данных в технической подготовке производства крупногабаритных изделий со сложной формой поверхности тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.01, кандидат технических наук Лапшин, Илья Александрович

• Лапшин, Илья Александрович
• кандидат технических наук
• 2010

Оглавление диссертации кандидат технических наук Лапшин, Илья Александрович

СОКРАЩЕНИЯ, ТЕРМИНЫ, ОПРЕДЕЛЕНИЯ И БУКВЕННЫЕ

ОБОЗНАЧЕНИЯ. ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ.

Список сокращений.

Пассажирские суда.

Проектирование.

Теория корабля.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ЭТАПЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СУДНА.

1.1 Введение.

1.2 Организация проектирования судов внутреннего плавания. Стадии проектирования.

1.2.1 Разработка технического задания на проектирование судна.

1.2.2 Эскизный проект.

1.2.3 Технический проект.

1.2.4 Разработка рабочих чертежей, постройка головного судна и его сдача.

1.3 Возможности использования средств современных интегрированных САПР для решения задачи проектирования теоретического чертежа корпуса судна.

1.3.1 Основные критерии выбора САПР.

1.3.2 САПР широкого применения.

1.3.3 Судостроительные САПР.

1.4 Выводы, цель и задачи диссертационной работы.

ГЛАВА 2. ПРИМЕНЕНИЕ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ СУДНА.

2.1 Применение информационных технологий в технической подготовке производства судов.

2.2 Инновационный подход в автоматизации процесса проектирования судна.

2.3 Применение информационных технологий в технической подготовке постройки речных судов.

2.4 Информационная система в технической подготовке производства речных судов, как фактор повышения качества и конкурентоспособности.

2.5 Разработка приложений в рамках СОМ.

2.5.1 Обзор СОМ-технологии.

2.5.2 Состав СОМ-объекта.

2.5.3 Свойства СОМ-объектов.

2.5.4 Диспетчерский интерфейс.

2.5.5 Расширения СОМ.

2.5.6 OLE/Active document.

2.5.7 Automation.

2.5.8 ActiveX control.

2.5.9 Межпроцессные визуальные объекты.

2.5.10 ОРС.

2.5.11 Средства разработки СОМ-приложений.

2.6 Организация и применение хранилищ данных, как средства менеджмента качества машиностроительного производства.

2.7 Выводы к главе 2.

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА ТЕОРЕТИЧЕСКОГО ЧЕРТЕЖА СУДНА.

3.1 Введение.

3.2 Многокритериальная оптимизация проектирования корпуса судна.

3.3 Правила выполнения теоретического чертежа.

3.3.1 Подготовка к работе.

3.3.2 Масштабы.126,

3.3.3 Расположение проекций.

3.3.4 Сетка чертежа.

3.4 Разработка теоретического чертежа.

3.4.1 Исходные данные.

3.4.2 Строевая по шпангоутам.

3.4.3 Очертания корпуса корабля.

3.4.4 Построение сечений (шпангоутов, батоксов, ватерлиний).

3.4.5 Оформление теоретического чертежа.

3.5. Особенности обводов корпуса судов внутреннего плавания.

3.6 Расположение проекций теоретического чертежа.

3.7 Описание созданного программного решения.

3.8 Демонстрация решения поставленной задачи.

3.9 Выводы к главе 3.

ГЛАВА 4. РАСЧЁТЫ ТЕОРЕТИЧЕСКОГО ЧЕРТЕЖА СУДНА.

4.1 Расчёт элементов плавучести и начальной остойчивости.

4.1.1 Расчёт площадей ватерлиний, шпангоутов и водоизмещения по расчётную осадку.

4.1.2 Расчёт элементов ватерлиний.

4.1.3 Расчёт и построение диаграммы плавучести и начальной остойчивости.

4.2 Масштаб Бонжана.

4.3 Корпус Чебышева.

4.4 Построение равнообъёмных ватерлиний и расчёт метацентрических радиусов.

4.5 Полярная диаграмма.

4.6 Диаграммы статической и динамической остойчивости.

4.7 Кривые предельных объёмов и предельных длин отсеков.

4.8 Расчёт остойчивости по Правилам Речного Регистра.

4.9 Демонстрация расчётов по теоретическому чертежу.

4.10 Выводы к главе 4.

ГЛАВА 5. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ.

5.1 Повышение инновационного потенциала предприятия по производству речных судов путём применения компьютерного инструментария

5.2 Сокращение трудоёмкости проектирования теоретического чертежа судна, как фактор конкурентоспособности новых технологий.

5.3 Оценка экономического эффекта от внедрения автоматизированной системы.

5.3.1 Исходные данные.

5.3.2 Расчёт годового экономического эффекта от внедрения автоматизированной системы.

5.3.3 Период возврата дополнительных капитальных вложений.

5.3.4 Анализ безубыточности автоматизированной системы.

5.4 Выводы к главе 5.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Систематизация и анализ структур данных в технической подготовке производства крупногабаритных изделий со сложной формой поверхности»

Актуальность работы. Термин «крупногабаритные изделия со сложной формой поверхности» широко используется в авиационной, автомобильной, судостроительной и других видах промышленности, предъявляющих высокие требования к качеству геометрии поверхности и дизайну изделия в целом (рис. 1). При этом следует отметить, что судостроение является типичным представителем и иллюстративным примером машиностроительной отрасли (рис. 2), с большим объёмом производства крупногабаритных изделий, среди которых доминирующее место занимает корпус судна. судостроительная авиационная

Рис. 1. Крупногабаритные изделия в промышленности

Рис. 2. Распределение судов по классам Российского Речного Регистра

Первым и весьма важным этапом в технической подготовке производства (ТПП) судна является этап разработки теоретического чертежа его корпуса, на котором изображается сложная форма судовой поверхности. Так корпус судна представляет собой удлинённое тело, ограниченное днищем, бортами и палубой. Обычно эти поверхности имеют сложную кривизну, и их невозможно совместить с плоскостью. После всех необходимых расчётов и построений теоретический чертёж переносится в истинном масштабе на плаз - площадку для разбивки в натуральных размерах чертежа судна, по которому изготовляют шаблоны для раскроя и выгиба отдельных элементов обшивки и набора корпуса судна. Кроме того на основании теоретического чертежа для уточнения основных расчётных характеристик судна по остойчивости, гидродинамике, манёвренности, ходкости корабля создаётся масштабная модель, которая испытывается в специализированном бассейне, а при получении опытных данных с модели, их оцифровке и анализе, в случае необходимости, корректируется сам теоретический чертёж судна.

Решения, принимаемые на начальных этапах ТПП, определяют конструктивное оформление обводов корпуса и технологические методы обеспечения эксплуатационных характеристик. Исправление ошибок, допущенных на этой стадии, приводит к значительным временным и материальным затратам, и тем сложнее, чем эти ошибки позже выявляются.

Современный этап развития технологии судостроения заключается в объединении технологий проектирования, постройки и эксплуатации судов и в разработке научных основ по системному описанию технологических процессов, позволяющих обеспечить необходимые эксплуатационные свойства. Одним из инструментов решения этих задач является интегральная автоматизация этапов T1U1 путём построения моделей элементов ТПП с широким применением средств вычислительной техники и программного обеспечения, на основе методов многокритериальной оптимизации, в том числе в отдельных случаях — систем искусственного интеллекта [1, 16].

Разработке методики проектирования теоретического чертежа корпуса судна, имеющей универсальный характер и используемой более чем в 90 % случаев, в том числе в ТПП, посвящены ра боты зарубежных и ро ссийских ученых таких как: Акимов Р.Н., Алферьев М.Я., Амелин B.C., Анфимов В.Н., Ашик В.В., Балкашин А.И., Борисов Р.В., Бронштейн Д.Я., Вицинский В.В., Войткуновский Я.И., Гуменюк Н.С., Давыдов В.В., Дормидонтов Н.К., Дорогостайский Д.В., Карпов А.Б., Кацман Ф.М., Коваленко Б.П., Коннов А.В., Кошкин С.В., Крылов А.Н., Лесюков В.А., Линдблад А., Луговский В.В., Малый П.А., Маннинг Д.Ч., Мурыгин О.П., Ногид Л.М., Павленко Г.Е., Пашин В.М., Поздюнин В.Л., Пономарев В.А., Рейнов М.Н., Рождественский В.В., Семенов-Тян-Шанский В.В., Сизов В.Г., Солдатов В.Е., Страхов А.П., Сужение Э.Н., Троицкий Б.А., Урбанович В., Фан-дер-Флит А.П., Хализев О.А., Ханович И.Г., Царев Б.А., Швец С.К., Яковлев И.А.

С развитием и внедрением автономных автоматизированных систем проектирования изделий, технологической подготовки производства, управления организационно-экономическими и технологическими процессами были созданы предпосылки к созданию интегрированных CAD/CAM-qkctqm, огромную роль в этом процессе сыграли: Аверченков В.И., Базров Б.М., Балакшин Б.С., Горанский Г.К., Дальский A.M., Капустин Н.М., Кован В.М., Корсаков B.C., Косов М.Г., Митрофанов В.Г., Мухин А.В., Павлов В.В., Соколовский А.П., Соломенцев Ю.М., Сосонкин В.Л., Султан-Заде Н.М., Фролов Е.Б., Цветков В.Д., Черпаков Б.И., Эстерзон М.А. и многие другие отечественные и зарубежные учёные.

В современных условиях жёсткой конкуренции существенно повышаются требования к надёжности и долговечности наряду со стремлением к упрощению и удешевлению разрабатываемых конструкций судов. Одной из важнейших задач создания качественных судов, способных безотказно функционировать в течение всего срока эксплуатации, является обеспечение прочности конструкций. Она особенно актуальна для корпусных конструкций, работающих в ледовых условиях.

В настоящее время задачи проектирования корпусных конструкций могут быть решены, на качественно новом уровне, за счёт интеграции процессов автоматизации начальных этапов ТГТП с последующим использованием полученных результатов на этапе автоматизированного проектирования с применением интегрированных САПР (CAD/CAM/CAE - систем), работа которых неразрывным образом связана с OLE (Object Linking Embedding) -информационными технологиями для интеграции процессов, выполняющихся в ходе всего жизненного цикла прикладной информационной системы и её программных компонентов [23, 46, 52, 76]. В основе OLE лежит использование комплекса единых информационных моделей, стандартизация способов доступа информации и её корректная интерпретация на всех этапах жизненного цикла программы. Поэтому очевидно, что автоматизированное определение параметров качества, эксплуатационных характеристик корпуса, являясь одной из задач подготовки производства, должно также рассматриваться в контексте применение OLE-технологий.

В связи с вышеизложенным возникает необходимость в разработке теоретических основ и методического аппарата для автоматизации процедур создания судовой поверхности в условиях технической подготовки машиностроительного производства, что обуславливает актуальность поставленной задачи.

В настоящее время, проектирование теоретического чертежа корпуса судна в проектных организациях выполняется вручную, по заданным параметрам [6]. Параметры обычно задаются в техническом задании на проектирование. А именно:

Тип судна пассажирское

Класс судна по Российскому Речному Регистру «О», «Р», «Л», «М» Длина судна расчётная L, м

Ширина судна расчётная В, м

Высота борта Н, м

Осадка Т, м

Скорость хода

V, км/ч

Ещё для проектирования теоретического чертежа понадобятся коэффициенты полноты, а именно:

Далее вычерчивается с точностью 5% на кульманах или на ЭВМ. После выпуска готового проекта нового судна или проекта изменения корпуса судна проект согласуется в Российском Речном Регистре. Позже на судостроительном заводе работники будут переносить теоретический чертёж на плаз, для изготовления шаблонов для постройки корпуса судна. Обычно это делается при помощи таблицы ординат, причём таблица также заполняется вручную.

Создав программное обеспечение, мы сократим время разработки теоретического чертежа корпуса судна. Упростив задачу проектанта, мы также избавимся от постоянных погрешностей («человеческий фактор»), как при начертании чертежа, так и при заполнении таблицы ординат, т.к. данные для неё снимаются с теоретического чертежа. Также в настоящее время становится более популярным и удобным 3D проектирование, т.е. создание 3D модели с плоского чертежа. Наша, же, программа помимо начертания теоретического чертежа корпуса судна и выполнения предварительных расчётов для оценки полученного корпуса судна, будет строить 3D модель корпуса и заполнять таблицу ординат с чертежа.

Интенсификация производства промышленной и сельскохозяйственной продукции обуславливает дальнейшее развитие и повышение эффективности всех видов транспорта, в том числе речного, являющегося важным звеном транспортной системы страны. Потенциальная возможность снижения транспортных издержек во многом определяется оптимальностью структуры флота, уровнем совершенства, входящих в него судов. Непременным условием реализации этой возможности является оптимизация проектных решений, принимаемых на всех этапах создания судна.

Коэффициент полноты водоизмещения Коэффициент полноты мидель-шпангоута Коэффициент полноты ватерлинии д Р а

Возрастающая потребность в перевозках, масштабность проектных и исследовательских задач, устойчивая тенденция увеличения строительной стоимости судов делает оптимизационное проектирование весьма актуальной проблемой, имеющей народно-хозяйственное значение, так как оно позволяет существенно повысить эффективность транспортного флота, качественный уровень судов и снизить затраты на их содержание.

Из-за того, что в больших сложных технических системах, какими являются суда, слабым звеном отношения «человек-машина» является человек, учёт эргономических факторов в процессе проектирования становится определяющим, а опытно-макетные работы эргономического направления -первостепенными.

Возникает острая необходимость в разработке теоретических основ и методического аппарата для автоматизированного создания судовой поверхности.

Объектом исследования диссертационной работы являются алгоритмы, методы и модели построения теоретического чертежа корпуса судна? в технической подготовке производства.

Предметом исследования диссертационной работы являются программно-математические методы автоматизации процедур оптимизации и построения теоретического чертежа корпуса судна как крупногабаритного изделия со сложной формой поверхности.

Целью диссертационной работы является формализация проектных процедур с целью сокращения трудоёмкости и обеспечения качества теоретического чертежа корпуса судна как крупногабаритного изделия со сложной формой поверхности путём автоматизации процедур его параметрического проектирования в технической подготовке производства на основе средств и методов критериального выбора решений в интегрированных САПР.

В процессе работы решались следующие научные задачи'.

• проведение анализа существующих подходов к формализации и автоматизации проектирования теоретического чертежа корпуса судна;

• формализация принятия проектных решений в рамках процесса автоматизации проектирования теоретического чертежа корпуса судна в условиях ТПП;

• разработка методики автоматизации проектирования теоретического чертежа судна как крупногабаритного изделия со сложной формой поверхности в условиях применения интегрированных САПР и типовой модели автоматизированной системы проектирования теоретического чертежа, проведение исследования состава и режимов функционирования её основных модулей;

• разработка информационного и программного обеспечения автоматизированной системы проектирования теоретического чертежа корпуса судна.

Методы исследований. При выполнении исследований и реализации поставленных задач в диссертационной работе использовались научные положения теории автоматизированного проектирования, методы объектно-ориентированного проектирования и анализа. Применялись теория проектирования, основы технологии машиностроения и судостроения, основные положения системного анализа. При разработке программных модулей использовалась объектно-ориентированная технология проектирования и программирования.

Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем:

1) разработана концепция автоматизации проектных процедур для построения теоретического чертежа корпуса судна, обеспечивающего необходимые эксплуатационные характеристики судна в условиях применения интегрированных САПР на этапе ТПП;

2) разработаны математические модели и алгоритмы автоматизированного проектирования теоретического чертежа корпуса судна, методический аппарат для оперативной качественной оценки эффективности возможных альтернативных технических решений при обосновании элементов и характеристик судна;

3) формализован процесс поддержки принятия технических решений и разработана методика их интеграции в структуру САПР при проектировании теоретического чертежа корпуса судна;

4) автоматизирован процесс многокритериальной оптимизации расчёта и обоснования технико-эксплуатационных характеристик судов, моделирования судовой поверхности корпуса речных судов различных типов, позволившие создать «гибкую» методику оптимизации их основных элементов, отвечающую условиям совокупности критериальных и конструктивных признаков.

Практическую ценность диссертационной работы составляют:

• алгоритм расчёта теоретического чертежа корпуса судна, на основе которого создан модуль расчёта конструктивных параметров автоматизированной системы параметрического проектирования;

• автоматизированная система проектирования теоретического чертежа корпуса судна, интегрированная в систему параметрического моделирования САПР;

• универсальные программные модули, обеспечивающие получение полного комплекта конструкторской документации по теоретическому чертежу и значительно расширяющие функциональные возможности базовой САПР при разработке проблемно-ориентированных САПР судостроения;

• специализированный модуль автоматизированного формирования сборочной ЗБ-модели в САПР.

Реализация результатов работы. Результаты диссертационной работы всесторонне изучены и рекомендованы к внедрению в техническую подготовку производства ОАО «Московский судостроительный и судоремонтный завод» (ОАО «МССЗ») и ООО «Компьютерные системы и технологии» (г. Москва).

Кроме того, результаты исследований внедрены в учебный процесс ГОУ ВПО МГТУ «СТАНКИН», используются при подготовке бакалавров по направлению 220200.62 «Автоматизация и управление». Материалы диссертационной работы использованы в качестве методологической основы при разработке курса лекций и практических занятий по дисциплинам «Информатика» и «Программирование и основы алгоритмизации» в части построения расчётных моделей на основе электронных таблиц Microsoft Excel.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на расширенных заседаниях кафедры и научных семинарах в ГОУ ВПО МГТУ «СТАНКИН» и ФГОУ ВПО МГАВТ, на международной научно-практической конференции «Современные направления теоретических и прикладных исследований» (Одесса, 2008 г.), на VIII международной научно-практической конференции «Информационно-вычислительные технологии и их приложения» (Пенза 2008 г.), на VI международной научно-практической конференции «Совершенствование управления научно-техническим прогрессом в современных условиях» (Пенза, 2008 г.), на VI всероссийской научно-практической конференции «Развитие инновационного потенциала отечественных предприятий и формирование направлений его стратегического развития» (Пенза, 2008 г.).

Личный научный вклад автора заключается в комплексном подходе к исследованию процедур автоматизации построения теоретического чертежа судна и типовой модели автоматизированной информационной системы для его проектирования, п озволяющих ре шать широкий спектр многокритериальных задач, связанных с проектировочными расчётами судов по заданным характеристикам в рамках интегрированных САПР, и имеющих существенное значение для сокращения временных затрат, повышения эффективности процесса подготовки конструкторско-технологической документации на проектируемое судно.

Публикации по теме диссертации. По теме диссертации опубликовано 8 научных работ, включая тезисы докладов, подготовленные для международных и региональных научно-технических конференций; 2 публикации - в научных рецензируемых изданиях, входящих в Перечень ВАК Министерства образования и науки РФ; 1 свидетельство об официальной государственной регистрации программ для ЭВМ.

Структура и объём работы.

Во введении обоснована актуальность проводимой работы, а также необходимость создания подходов к формализации проектных процедур получения рациональных параметров и эксплуатационных характеристик для крупногабаритного изделия со сложной формой поверхности — корпуса судна, задаваемого теоретическим чертежом, разработки на их основе математических, информационных моделей и программных модулей соответствующих автоматизированных подсистем. Сформулирована цель работы и задачи, которые необходимо решить для достижения поставленной цели, указана научная новизна работы и приведён краткий обзор структуры работы.

В первой главе рассмотрены этапы проектирования судна, в частности, эскизное, техническое и проектирование рабочей документации, направления автоматизации этапов технической подготовки производства, а именно, формализация алгоритмов принятия решений на ранних стадиях конструкторско-технологического проектирования. Для этого был проведён анализ современного подхода к проблеме обеспечения эксплуатационных свойств корпуса судна технологическими методами для достижения их заданных характеристик.

Вторая глава посвящена решению задачи разработки методики автоматизации проектных процедур получения требуемых параметров качества, эксплуатационных характеристик корпуса судна, в условиях применения различных интегрированных САПР.

В работе проведён анализ существующих подходов к формализации и автоматизации процессов проектирования теоретического чертежа корпуса судна. Рассмотрены этапы внедрения САПР, что позволяет разделить весь процесс проектирования судна, от замысла до постройки, на два этапа вместо традиционных четырёх-пяти: системное и конструкторское проектирование. При этом, системное проектирование охватывает предэскизное, эскизное и часть технического проектирования, а конструкторское - основную часть технического, включая рабочее проектирование, эксплуатационную, приёмосдаточную и серийную документацию.

В диссертации рассматриваются вопросы применения в проектировании судна программных модулей, включающих в себя специализированное программное обеспечение, что существенно сокращает время на изготовление проекта, прй одновременном повышении качества получаемых решений за счёт сокращения влияния «человеческого фактора» и конкурентоспособности путём снижения сроков проектирования.

Отмечается, что повышение эффективности машиностроительного (судостроительного) производства исходит из того, что качество выпускаемой продукции постоянно изменяется, представляя собой динамический, неустойчивый объект. При этом, отклонение показателей качества от заданных происходит, как правило, в худшую сторону. В систематизации и анализе информации реляционные базы (таблицы) и хранилища данных являются мощным и эффективным средством информационной поддержки процессов ТПП и управления ТП и, следовательно, одним из важных факторов повышения качества технологических процессов в условиях машиностроительного производства в целом.

В третьей главе последовательно рассматриваются вопросы, связанные с разработкой математических, информационных моделей и алгоритмов основных процедур процесса проектирования теоретического чертежа корпуса судна. С применением системного и объектно-ориентированного подходов описана концепция автоматизации проектирования теоретического чертежа корпуса судна, и на её основе разработана структурная модель автоматизированной системы проектирования теоретического чертежа (согласно основным положениям методики профессора Амелина B.C.) [6], исследованы состав, структура, принципы функционирования и характер взаимодействия её модулей.

Конструктивные элементы (параметры) проектируемого судна по-разному влияют на показатели качества судна и экономическую эффективность его производства, поэтому в процессе проектирования необходимо найти оптимальные решения, при максимальной экономической эффективности. Такая задача решается путём сопоставления вариантов судов с систематически меняющимися характеристиками этих параметров.

Отражаются вопросы разработки программных модулей прикладной автоматизированной системы проектирования теоретического чертежа корпуса судна и их применения в расчётных процедурах.

Определяется порядок работы основных программных модулей автоматизированных подсистем проблемно-ориентированной САПР: базовых конструктивных расчётов по заданным параметрам; построения строевой по шпангоутам; построения конструктивной ватерлинии; вычерчивания шпангоутов; построение ЗБ-модели корпуса судна; получение ЗБ-модели теоретических или практических шпангоутов, ватерлиний и батоксов.

Предлагаются принципы формализации процессов принятия проектных решений на ранних этапах ТПП, что позволяет создать адекватные математические модели и структурные схемы автоматизированных подсистем проектирования теоретического чертежа корпуса судна и моделирования судовой поверхности.

В четвёртой главе излагаются вопросы практического применения разработанного программного обеспечения, а именно — дальнейшие расчёты проектирования судна «Статика корабля», базирующиеся на методике профессора Амелина B.C. в среде табличного процессора Microsoft Excel. Весь расчёт выполняется по алгоритму, изложенному в главе. При этом, разработана общая концепция процесса автоматизации' проектирования теоретического чертежа корпуса судна позволяет добиться в рамках интегрированных программных средств для ТПП высокого качества выполняемых работ.

Автором разрабатывается структура комплексной автоматизированной системы, позволяющая на базе процессного подхода применить теорию корабля, в частности, - расчёты статики для соответствия проектируемого судна заданным характеристикам. При этом используется табличный процессор Microsoft Excel в виде совокупности электронных таблиц и макросов, а также -универсальная САПР. Программные компоненты связываются на основе OLE-протокола, что обеспечивает эффективное и малобюджетное решение.

Пятая глава посвящена определению и оценке экономического эффекта от внедрения разработанной автоматизированной системы.

Представлены результаты применения разработанных подсистем в рамках автоматизированного проектирования теоретического чертежа корпуса судна.

Разработанные программно-математические решения были апробированы при проектировании корпуса судна в научно-исследовательской лаборатории Автоматизированных систем технической подготовки производства НИЦ «Речпорт» - сателлите ФГОУ ВПО МГАВТ.

Заключение диссертации по теме «Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям)», Лапшин, Илья Александрович

5.4 Выводы к главе 5

Разработанные автоматизированные модули были апробированы при проектировании корпуса судна, в ФГОУ ВПО МГАВТ.

В целом, по результатам расчёта экономической эффективности, предлагаемая подсистема целесообразна с экономической точки зрения.

Годовой экономический эффект от внедрения; автоматизированной системы проектирования теоретического чертежа корпуса судна, составляет:

• при условии, что комплект технических средств уже установлен в отделе: Э'год =321233,5 руб.

• при условии, что комплект технических средств не установлен в отделе: Э"од = 311658,5 руб.

Период возврата капитальных вложений:

• при условии, что комплект технических средств уже установлен в отделе: Т[од =0,037 год.

• при условии, что комплект технических средств не установлен в отделе: Т[од =0,16 год.

Применение автоматизированной системы является эффективной при замене ручного труда по проектированию теоретического чертежа корпуса судна автоматическим. В этом случае экономия временных затрат повышается по данным хронометража и мониторинга в 35 раз (с 70 до 2 часов), что в итоге обеспечивает повышение эффективности ТПП в целом и подтверждает эффективность созданных методик.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате анализа проблемы и проведённых в работе исследований по автоматизации проектирования теоретического чертежа корпуса судна была разработана концепция автоматизированного проектирования с применением интегрированных САПР, что позволяет вывести процесс проектирования на новый качественный уровень.

Диссертационная работа выполнена на кафедре «Управление и информатика в технических системах» ФГОУ МГТУ «СТАНКИН».

Итогом проведенных исследований является методологическая разработка вопросов решения основных задач проблемы оптимизационного проектирования речных судов. Эти задачи направлены на построение оптимизационных моделей и обеспечение транспортной эффективности вновь создаваемых судов и связаны с обоснованием их характеристик, необходимого количества, уровня унификации, выбора главных элементов, алгоритмических подсистем САПР.

К результатам выполненных исследований в рамках диссертационной работы можно отнести следующее:

1. Решена актуальная научная задача, имеющая существенное значение для повышения эффективности технической подготовки производства крупногабаритных изделий со сложной формой поверхности на основе систематизации и анализа структур данных, в частности, - при автоматизации процедур проектирования теоретического чертежа судна.

2. Проведён обзор и анализ существующих программных средств, использующихся в- автоматизации технической подготовки производства крупногабаритных изделий со сложной формой поверхности с целью разработки эффективной методики и универсальных программных средств для автоматизации проектирования корпусов речных судов.

3. Разработана концепция автоматизации проектирования теоретического чертежа корпуса судна, позволяющая осуществлять комплексное решение задач проектирования судов по заданным характеристикам и критериальным ограничениям в рамках универсальных САПР.

4. Разработан комплексный подход к систематизации и анализу структур данных при автоматизации процедур построения теоретического чертежа судна.

5. Предложена типовая модель автоматизированной системы проектирования теоретического чертежа, которая позволяет создавать эффективные пользовательские приложения на базе различных САПР, существенно расширяя их функциональные возможности и значительно ускоряя процесс подготовки конструкторско-технологической документации на проектируемое судно.

6. Получены практические результаты, подтверждающие эффективность разработанных методик, показана целесообразность их применения^ в универсальных САПР технической подготовки производства речных судов.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Лапшин, Илья Александрович, 2010 год

1. Адлерштейн Л.Ц., Клестов М.И., Нахамкин JI.A. и др. Механизация и автоматизация судостроительного производства. Справочник. Л.: «Судостроение», 1988.

2. Акимов Р.Н. Теория корабля для яхтсменов и капитанов катеров. М.: «МОРКНИГА», 2008 57 с.

3. Александров В.Л., Адлерштайн Л.Ц., Макаров В.В. и др. Точность в судовом корпусостроении. С-Пб.: «Судостроение», 1994.

4. Александров В.Л., Арью А.Р., Ганов Э.В. и др. Технология судостроения. С-Пб.: «Профессия», 2003 342 с.

5. Амелин B.C. Краткая энциклопедия водного транспорта. М.: «Альтаир», 2004- 108 с.

6. Амелин B.C. Методические указания по выполнению курсового проекта по дисциплине «Теория корабля» (часть 1 «Разработка теоретического чертежа судна»), М.: ЦЦМУ МГАВТ, 2002 32 с.

7. Амелин B.C. Методические указания по выполнению курсового проекта по дисциплине «Теория корабля» (часть 2 Расчеты по теории корабля. Раздел «Статика корабля»), М.: Альтаир, 2004 56 с.

8. Алферьев М.Я. Теория корабля, М.: Транспорт, 1972 448 с.

9. Афанасьев В.И. Практический способ построения теоретического чертежа. «Морской сборник», 1896, №4, 77-106 с.

10. Ашик В.В. Ещё об одном методе проектирования строевой по шпангоутам. «Судостроение», 1938, №10, 563-564 с.

11. Ашик В.В. Интерполяционный способ построения теоретического чертежа. Л.: «Судостроение», 1962, №2, 9-11 с.

12. Ашик В.В. Методы построения и согласования судовой поверхности с помощью ЭВМ. Л.: «Судостроение», 1978.

13. Ашик В.В., Об одном методе проектирования строевой по шпангоутам. «Судостроение», 1938, №1, 28-30 с.

14. Ашик В.В. Проектирование кораблей. «Наука и жизнь» 1942, №9, 1619 с.

15. Ашик В.В. Проектирование судов. Л.: «Судостроение», 1975 352 с.

16. Баженов Н.Д., Кулик Ю.Г. Оптимизация технологических процессов судостроительно-судоремонтного производства Конспект лекций по дисциплине "Механизация и автоматизация судостроительного-судоремонтного пр-ва" Горький «ГИИВТ», 1989 53 с.

17. Балкашин А.И. Проектирование кораблей (основы методологии проектирования кораблей). Изд. 2-е. М.: «Военное издательство Министерства обороны Союза ССР, 1954 378 е.

18. Борисов Р.В. Статика корабля. С-Пб.: «Судостроение», 2005 256 с.

19. Бронштейн Д.Я. Устройство и основы теории судна. Д.: «Судостроение», 1988 336 с.

20. Брюханов В.Н. Косов М.Г. Протопопов С.П. Теория автоматического управления: Учебник для вузов (под ред. Соломенцева Ю.М.) Изд. 2-е, испр./ 3-е/ 4-е, стереотип. М.: Высшая школа, 2003 — 268 с.

21. В. Гаити, Й. Герке, Р. Рамакришнан. Добыча данных в сверхбольших базах данных // Открытые системы. 1999. -№ 9-10.

22. Вальдман Н. А., Савинов Г. В., Шебалов А. Н. Математическое моделирование в судостроении. С-Пб.: «СПбГМТУ» 1998 45 с.

23. Вашедченко А.Н. Автоматизированное проектирование судов. Учебное пособие. Д.: «Судостроение», 1985 — 164 с.

24. Вицинский В.В., Страхов А.П. Основы проектирования судов внутреннего плавания. Д.: «Судостроение», 1970-453 с.

25. Войткуновский Я.И. Справочник по теории корабля: в трёх томах. Д.: «Судостроение», 1985.

26. Войткунский Я.И., Першиц Р.Я., Титов И.А. Справочник по теории корабля. Д.: «Судостроение», 1973 — 511 с.

27. Волков О.И. Экономика предприятия. М.: «Инфра-М», 2001 -435 с.

28. Гажиев А.В., Кошколда Н.В. «Судостроительное черчение» JL: Судостроение, 1979- 183 с.

29. Гарнаев А.Ю. Самоучитель VBA. С-Пб.: «БХВ-Петербург», 2004560 с.

30. Гасс С. Линейное программирование. М.: «Физматгиз», 1961 303 с.

31. Гафуров Х.Л., Гафуров Т.Х., Смирнов В.П. Системы автоматизированного проектирования С-Пб.: «Судостроение» 2000 319 с.

32. Глушаков С.В., Мельников В.В., Сурядный А.С. Программирование в среде Windows. М.: «Издательство ACT», 2000 487 с.

33. ГОСТ 15467-79 Управление качеством продукции.

34. ГОСТ 19.701-90 (ИСО 5807-85) ЕСПД Схемы алгоритмов, программ, данных и систем. Условные обозначения и правила выполнения. Издательство стандартов, 1991.

35. ГОСТ 2.419-68 Правила выполнения документации при плазовом методе производства.

36. ГОСТ 22771-77 Автоматизированное проектирование. Требование: к информационному обеспечению.

37. ГОСТ 23501.101-87 Системы автоматизированного проектирования. Основные положения.

38. ГОСТ 34.601-90 Информационная технология. Комплекс стандартов на автоматизированные системы. Автоматизированные системы. Стадии создания.

39. ГОСТ Р ИСО 9001:2000 «Системы менеджмента качества. Требования».

40. Гречишников В.А. Маслов А.Р. Соломенцев Ю.М. Инструментальное обеспечение автоматизированного производства: Учебник для машиностроительных специальностей вузов (под ред. Соломенцева Ю.М.) М.: Высшая школа, 2001 -271 с.

41. Гурелич И.М., Зелинченко А.Я., Кулик Ю.Г. Технология судостроения и судоремонта. М.: «Транспорт», 1976 — 416 с.

42. Давыдов В.В. Технические вычисления в кораблестроении. М.: «Речной транспорт», 1961 248 с.

43. Дорин B.C., Пашин В.М., Солдатов В.Е. Применение экономико-математических методов и ЭВМ при проектировании судов. JL: «Судостроение», 1967, №11, с. 17-24.

44. Дормидонтов Н. К. Проектирование судов внутреннего плавания. JL: «Судостроение», 1974-335 с.

45. Дормидонтов Н.К., Анфимов В.Н., Малый П.А. Проектирование судов внутреннего плавания. JL: «Судостроение», 1977 335 с.

46. Захаров B.C. Автоматизированные системы технологической подготовки производства в судостроении и судоремонте. Конспект лекций для студентов по специальности "Кораблестроение" (14.01). Н. Новгород «ВГАВТ», 1994 207 с.

47. Илюшин С.В., Роганов А.С. Неразрушающий контроль и управление качеством в судостроении. JL: «ЛКИ», 1985.

48. Караулов А.Н., Гузенко А.Д., Колясников В.А. и др. Судостроительное черчение. JL: «Судостроение» 1967 — 192 с.

49. Карпов А.Б. Аналитическое проектирование обводов корпуса судна. Л.: «Судостроение», 1970, №2, 6-9 с.

50. Кахутин П.В. Ковшов Е.Е. Применение хранилищ данных в менеджменте качества машиностроительного производства. // Экономика и финансы, 2003, №8, с. 78-85.

51. Кацман Ф.М., Дорогостайский Д.В., Коннов А.В., Коваленко Б.П. Теория и устройство судов. Л.: «Судостроение», 1991 -416 с.

52. Ковалев В.А. Новые методы автоматизации проектирования судовой поверхности. Л.: «Судостроение» 1982 — 212 с.

53. Ковальчук Е.Р. Косов М.Г. Митрофанов В.Г. Основы автоматизации машиностроительного производства: Учебник для вузов (под ред. Соломенцева Ю.М.) Изд. 2-е, испр./ 3-е, стереотип. М.: Высшая школа, 2001 312 с.

54. Корбут А.А., Финкелыптейн Ю.Ю. Дискретное программирование. М.: «Наука», 1969-368 с.

55. Кошкин С.В., Гуменюк Н.С. Основы расчетов по теории корабля, Комсомольск-на-Амуре «Комсомольский-на-Амуре гос. технический ун-т» 2007-58 с.

56. Крылов А.Н. Теория корабля. «Курс Морской академии», ч. 1, Л., 1907-220 с.

57. Кулик Ю.Г. Моделирование и прогнозирование развития технологии. Н. Новгород «ВГАВТ», 1994 80 с.

58. Кулик Ю.Г., Сумеркин Ю.В. Технология судостроения и судоремонта. М.: «Транспорт», 1988 352 с.

59. Лапшин И.А. Систематизация и анализ данных в управлении качеством промышленного производства/И.А. Лапшин, Н.Н. Хуэ// Вестник МГТУ «Станкин». Научный рецензируемый журнал. М.: МГТУ «Станкин», №2.-2010-с. 110-112.

60. Лапшин И.А., Ковшов Е.Е. Применение информационных технологий в технической подготовке производства судов «САПР и графика» Управление и производство, М.: «Талер Принт!», 2009 — 98-100 с.

61. Лесюков В.А. Проектирование судов. Методическое пособие для выполнения курсовых и дипломных проектов. Новосибирск.НИИВТ, 1975 — 39 с.

62. Лесюков В.А. Теория и устройство судов внутреннего плавания. М.: «Транспорт», 1982-303 с.

63. Линдблад А. Проектирование обводов транспортных судов. Пер. с англ. Л.: «Судостроение», 1965 — 127 с.

64. Логачев С.И. Мировое судостроение: современное состояние и перспективы развития. С-Пб.: «Судостроение», 2000 312 с.

65. Лопырев Н.К., Немков П.П., Сумеркин Ю.В. Технология судоремонта. М.: «Транспорт», 1981 -286 с.

66. Маннинг Д.Ч. Теория и техника проектирования кораблей. Пер. с англ. М.: «Воениздат», 1960.

67. Мацкевич В.Д. Основы технологии судостроения. JL: «Судостроение», 1980 — 350с.

68. Методика учёта трудоёмкости промышленной продукции. М.: «НИИ труда», 1966.

69. Митрофанов В.Г., Калачев О.Н., Схиртладзе А.Г., Басин A.M., Балаболин В.Н., Крюков В.В., Кузьменков П.Б., Платонов B.JI. САПР в технологии машиностроения: Учебное пособие. — Ярославль: Яросл. гос. техн. ун-т, 1995-298 с.

70. Мурыгин О.П. Морские и речные термины: Словарь. М.: «Былина», 1997-336 с.

71. Нелепин Р.А. Автоматизация на судах и в судостроении, С-Пб.: «Судостроение», 2000 — 60 с.

72. Ногид JI.M. Определение элементов проектируемого судна. ч.1. JL: «Судостроение» 1964 — 359 с.

73. Ногид JI.M. Проектирование формы судна и построение теоретического чертежа. JL: «Судостроение» 1962 243 с.

74. Ногид JI.M. Теория проектирования судов. JL: «Судпромгиз», 1955.

75. Павленко Г.Е. Геометрический анализ и проектирование формы корабля. «Морской сборник», 1926, №6, 115-141 с.

76. Поздюнин B.JI. Теория проектирования судов. ЛЕСИ, 4.1, 1938 — 268 с.

77. Поздюнин B.JI. Теория проектирования судов. ЛКИ, ч.2, 1939 448 с.

78. Поздюнин В.Jl. Теория проектирования судов. ч.1. Общие вопросы проектирования. Л.-М., ОНТИ, 1935 108 с.

79. Полоцкий С.Г. Некоторые вопросы экономики судостроения. Л.: «Судпромгиз», 1961.

80. Пономарев В.А. Корабельная архитектура и теория корабля. М.-Л. «Гострансиздат», 1932 140 с.

81. Прудова О.Г. Судостроительные материалы для постройки и ремонта корпуса судна. С-Пб.: «ГМА им. Макарова», 2006 64 с.

82. Пугачев А.С. Судостроительное черчение. Л.: «Судпромгиз» 1952227 с.

83. Рейнов М.Н. Математическая модель судовой поверхности. Л.: «Судостроение», 1977 659 с.

84. Рекомендации по определению трудоёмкости и стоимости проектирования судов внутреннего и смешанного (река-море) плавания. М. 1996 г.

85. Рождественский В.В. Статика корабля. Л.: «Судостроение» 1986239 с.

86. Рождественский В.В., Луговский В.В., Борисов Р.В. Статика корабля. Л.: «Судостроение», 1986 240 с.

87. Российский Речной Регистр. Правила (в 4-х томах). Т. 2. М.: «По Волге», 2002

88. Семенов-Тян-Шанский В.В. Статика и динамика корабля. Л.: «Судостроение», 1978 608 с.

89. Серийные речные суда. Т. 8, ЦБНТИ Минречфлота. М.: Транспорт, 1987-230 с.

90. Сизов В.Г. Теория корабля. Одесса, «Феникс», 2004 284 с.

91. Сизов В.Г. Теория корабля. Одесса, «Феникс», 2008 — 462 с.

92. Соломенцев Ю.М. Проектирование автоматизированных участков и цехов. М.: Высшая школа, 2003 272 с.

93. Справочник по серийным речным судам т. 7 ЦБНТИ Минречфлота -М.: Транспорт, 1981 232 с.

94. Справочник по серийным транспортным судам, т.1. ЦБНТИ МРФ. М.: Транспорт, 1972 224 с.

95. Статистические методы повышения качества / Под ред. X. Кумэ. -М.: Финансы и статистика. 1990.

96. Троицкий Б.А. Использование в начальных стадиях проектирования аналитического выражения судовой поверхности. «Труды НТО Судпрома». Л.: «Судостроение», 1968, вып. 111, 78-84 с.

97. Уокенбах Джон Формулы в Microsoft Office Excel 2007. Пер. с англ. Москва, ООО «И.Д. Вильяме», 2008 736 с.

98. Урбанович В. Архитектура судов. Пер. с польск. Л.: «Судостроение», 1970 352 с.

99. Фан-дер-Флит А.П. Теория корабля. 4.1, Санкт-Петербург, «Касса взаимопомощи студентов Политехнического института», 1911.

100. Фомин Б. Rhinoceros. NURBS моделирование для Windows. Изд.: Robert McNeel & Associates 2006 289 с.

101. Фомин. Б. Справочное руководство по Rhinoceros 3D (Manual RUS). Изд.: Robert McNeel & Associates 2005 289 с.

102. Фридман А.Л. Основы объектно-ориентированной разработки программных систем. М.: «Финансы и статистика», 2000 192 с.

103. Хализев О.А., Царев Б.А. Теория решения кораблестроительных задач: Учеб. пособие, С-Пб.: «СПбГМТУ» 2000 -44 с.

104. Хан Г., Шапиро С. Статистические модели в инженерных задачах. М.: «Мир», 1969 -397 с.

105. Ханович И.Г. Анализ и проектирование формы судовой поверхности. Л.-М. «Госстройиздат», 1933 — 136 с.

106. Хедли Д.Ж. Нелинейное и динамическое программирование. М.: «Мир», 1967 506 с.

107. Швец С.К. Инновационный анализ в судостроении, Гос. науч.-техн. центр РФ. ЦНИИ им. акад. А. Н. Крылова. С-Пб, 1998 - 283 с.

108. Шевякова Д.А., Степанов A.M., Карпов Р.Г. Самоучитель Visual Basic 2005. С-Пб «БХВ-Петербург», 2006 576 с.

109. Яковлев И.А. Новый метод построения теоретического чертежа и масштаба Бонжана. Ежегодник Союза морских инженеров. Петроград, т. II, 1917, с. 84-96.

110. Яковлев И.А., Проектирование судовых обводов. Д.: «ЛКИ», 1937360 с.

111. Cliff W. Estes (BaseLine Technology), Rhinoceros Advanced Training Series. Marine Design (http://www.yugzone.ru/x/rhinoceros-advanced-training-series/)