1

Аннотация

Настоящий документ содержит расчетно-пояснительную записку к

дипломному проекту на тему "Разработка элементов программного

обеспечения технолога по выбору профилей силовых элементов каркаса

самолета МС-21".

В рамках проектах в системе NX 8.5 были спроектированы элементы

каркаса фюзеляжа самолета МС-21, рассмотрен ряд деталей на основе

стандартных профилей. Были рассмотрены особенности работы технолога

ОАО "Корпорация "Иркут" на рабочем месте с системой NX. В качестве

решения одной из проблем, проблемы подбора стандартного профиля для

изготовления деталей, предложено приложение с диалоговым окном,

созданное с применением инструментальных средств NX Open.

2

Содержание

Введение ................................................................................................................... 5

1. Конструкторская часть ....................................................................................... 8

1.1. Создание трехмерных моделей деталей и сборок в NX 8.5 ..................... 8

1.2. Моделирование элементов каркаса фюзеляжа в NX 8.5 .......................... 9

2. Исследовательская часть .................................................................................. 25

2.1. Средство разработки NX Open .................................................................. 25

2.1.1. Основные положения NX Open .......................................................... 25

2.1.2. Средство конструирования диалоговых окон Block Styler .............. 26

2.1.3. Создание проекта и сборка приложения NX Open ........................... 28

2.1.4. Использование приложения NX Open ............................................... 30

2.2. Методические примеры приложений ....................................................... 30

2.2.1. Приложение "Проекция кривой на поверхность" ............................. 31

2.2.2. Приложение "Создание тела вращения по кривой" ......................... 33

2.2.3. Приложение "Обрезка поверхности по кривой" ............................... 34

2.2.4. Приложение "Обрезка твердого тела плоскостью" .......................... 35

3. Технологическая часть ..................................................................................... 37

3.1. Особенности работы технолога на рабочем месте с NX ........................ 37

3.2. Описание приложения "Подбор стандартного профиля для

изготовления детали" ........................................................................................ 41

3.3. Порядок работы с программой .................................................................. 43

3.4. Написание исходного кода ........................................................................ 45

4. Организационно-экономическая часть ........................................................... 50

4.1. Введение ...................................................................................................... 50

4.2. Расчет трудоемкости выполнения НИОКР .............................................. 52

3

4.3. Расчет стоимости основных производственных фондов, используемых

для выполнения НИОКР ................................................................................... 55

4.4. Расчет затрат на выполнение НИОКР ...................................................... 56

4.5. Формирование чистой прибыли предприятия и определение

эффективности производственных затрат ...................................................... 64

4.6. Оценка технического уровня НИОКР ...................................................... 65

4.7. Выводы......................................................................................................... 66

5. Экологическая часть ......................................................................................... 66

5.1. Введение ...................................................................................................... 66

5.2. Анализ основных факторов воздействия среды на оператора ПК ........ 67

5.3. Общие положения организации рабочего места ..................................... 68

5.4. Обеспечение параметров микроклимата .................................................. 70

5.5. Оптимальное размещение оборудования ................................................. 71

5.6. Рабочая поза и рабочее место .................................................................... 72

5.7. Обеспечение допустимых эргономических характеристик дисплеев... 74

5.8. Обеспечение электробезопасности ........................................................... 74

5.9. Обеспечение допустимого уровня шума .................................................. 76

5.10. Обеспечение пожаробезопасности ......................................................... 77

5.11. Обеспечение освещения рабочего места ................................................ 78

5.12. Расчет системы освещения ...................................................................... 78

5.13. Выбор источников света .......................................................................... 79

5.14. Выбор системы освещения ...................................................................... 79

5.15. Выбор осветительных приборов ............................................................. 80

5.16. Выбор освещенности и коэффициента запаса ....................................... 83

5.17. Расчет системы искусственного освещения .......................................... 84

4

5.18. Расчет системы искусственного освещения в программе Dialux ........ 86

5.19. Утилизация элементов системы искусственного освещения .............. 88

5.20. Выводы....................................................................................................... 89

Заключение ............................................................................................................ 90

Список литературы ............................................................................................... 91

Приложение ........................................................................................................... 92

5

Введение

МС-21 представляет собой семейство ближне-среднемагистральных

узкофюзеляжных пассажирских самолетов с широкими эксплуатационными

возможностями. Эти возможности обеспечиваются сочетаниями следующих

достоинств:

увеличенная дальность полета;

возможность эксплуатации на большей части взлетно-посадочных

полос России;

возможность эксплуатации во всех климатических зонах, в любое

время суток, в простых и сложных метеоусловиях, с высокогорных

аэродромов.

Семейство включает в себя три модели, отличающиеся вместимостью.

Для минимизации затрат производства в самолетах предусмотрен

рациональный уровень унификации в части силовой установки, агрегатов

планера, кабины экипажа, структурных схем самолетных систем,

комплектующих изделий, технологии монтажа, методов и средств

эксплуатации.

Семейство МС-21 позволит авиакомпаниям оптимизировать парк

самолетов за счет предложения для каждой модели ряда модификаций,

отличающихся дальностью полета. Модификации могут быть изменены по

желанию заказчика в произвольный момент жизненного цикла за счет

перенастройки программного обеспечения.

К задачам повышения качества изделия и эффективности производства

относятся уменьшение себестоимости, материалоемкости, энергоемкости,

уменьшение массы, обеспечиваемое использованием композиционных

материалов и перспективных металлических сплавов в сочетании с

внедрением бортовых систем нового поколения, усовершенствование

аэродинамики и использование перспективного двигателя.

6

Вышеобозначенное в конечном счете позволит существенно снизить расход

топлива по сравнению с аналогами.

В целях упрощения работы инженеров на производстве вводятся

системы автоматизированного проектирования (САПР). Основная цель

использования САПР – повышение эффективности производства, куда

входит:

уменьшение трудоемкости проектирования и планирования;

сокращение сроков проектирования изделия;

уменьшение себестоимости проектирования, изготовления и

сопровождения изделия;

повышение качества и технико-экономического уровня результатов

проектирования;

уменьшение затрат на натурное моделирование и испытания.

Рабочая САПР данного проекта – NX 8.5 фирмы Siemens PLM Software.

NX – это набор программных модулей для решения CAD/CAM/CAE-задач

промышленных предприятий. Используется на всех этапах создания

цифрового макета изделия и технологической подготовки производства, что

включает в себя:

промышленный дизайн;

проектирование;

инженерный анализ;

создание технической документации;

разработку инструментов, оснастки и управляющих программ;

подготовку производства.

NX широко используется в аэрокосмической промышленности, общем

машиностроении, автомобилестроении, производстве бытовой техники,

медицинских инструментов. Набор модулей позволяет составить

7

оптимальный набор для решения задач дизайнера, конструктора и технолога.

Система использует геометрическое ядро Parasolid.

Подсистема CAD (Computer-Aided Design) отвечает за автоматизацию

двухмерного и/или трехмерного проектирования, создания конструкторской,

технологической документации. CAM (Computer-Aided Manufacturing)

обозначает набор средств технологической подготовки производства

изделий. Эти средства обеспечивают автоматизацию программирования и

управления оборудования с ЧПУ (Числовое Программное Управление) или

ГАПС (Гибкие автоматизированные производственные системы). CAE

(Computer-Aided Engineering) включает в себя средства автоматизации

инженерных расчетов, анализа и симуляции физических процессов,

осуществляющих динамическое моделирование, проверку и оптимизацию

изделий.

В данном дипломном проекте использовалась подсистема CAD и

приложение NX 8.5 "Моделирование". Также использовались инструмент

"Семейства деталей" (для создания групп однотипных деталей,

отличающихся числовыми значениями размеров), средство

программирования NX Open и вспомогательное средство конструирования

диалоговых окон Block Styler.

Цель дипломного проекта – моделирование отдельных силовых

элементов каркаса самолета МС-21 и написание приложения для технолога

по выбору стандартных профилей для изготовления деталей каркаса. Проект

включает также методические примеры приложений для демонстрации

базовых возможностей NX Open.

8

1. Конструкторская часть

В данном разделе описывается создание фрагментов каркаса самолета

типа МС-21, а именно: иллюминаторной панели фюзеляжа, двух шпангоутов,

стыка отсеков и фрагмента каркаса со стрингерами. Подробнее

рассматриваются отдельные детали, которые изготавливаются из

стандартных профилей: компенсаторы, угольники, уголки, косынки,

стрингеры. Представленные сборки относятся к балочному фюзеляжу

пассажирского типа [3].

1.1. Создание трехмерных моделей деталей и сборок в NX 8.5

Проектирование в NX 8.5 можно осуществлять как сверху вниз (детали

сборки создаются и тут же позиционируются в самом файле сборки), так и

снизу вверх. В данном проекте использовался второй вариант, описанный

ниже.

1. Сначала создаются трехмерные модели всех деталей изделия. В с

иллюминаторной панели и фрагменте каркаса со стрингерами

большинство деталей изготовлены из стандартных профилей.

Шпангоуты и стык отсеков включают в себя детали, основанные на

стандартных профилях и криволинейные балки с ребрами жесткости.

2. Отдельные детали объединяются в сборку. В NX 8.5 сборка имеет

такой же формат, что и файл детали (расширение *.PRT), но в отличие

от нее содержит компоненты. Компонент представляет собой ссылку

на соответствующий файл (это может быть деталь или, опять же,

сборка). Благодаря такой организации повышается производительность

работы. В сборке также может быть определена собственная геометрия.

Стоит отметить, что поскольку файлы сборок включают в себя очень

большое количество деталей, и еще большее количество крепежа, то

целесообразно работать с упрощенными файлами сборок (расширение

9

*.JT). Поэтому в данной работе сборки будут представлены в формате

*.JT, а файлы деталей – в формате *.PRT.

3. Из трехмерных моделей создаются рабочие чертежи всех деталей и

сборочный чертеж. Однако сегодня многие предприятия от этого

отказываются и постепенно переходят на такую форму оформления

документации, при которой вся необходимая информация для

изготовления изделия хранится в файлах его электронных моделей.

1.2. Моделирование элементов каркаса фюзеляжа в NX 8.5

Фюзеляж самолета предназначен для размещения экипажа,

оборудования и целевой нагрузки. В фюзеляже может размещаться топливо,

шасси, двигатели. Являясь строительной основой конструкции самолета, он

объединяет в силовом отношении в единое целое все его части. Основным

требованием к фюзеляжу является выполнение им своего функционального

назначения в соответствии с назначением самолета и условиями его

использования при наименьшей массе конструкции фюзеляжа, достаточной

ее прочности, жесткости и высокой технологичности.

Формы поперечного сечения фюзеляжа зависят от назначения и

условий применения самолета и его компоновки. Наибольшее

распространение получили круглая форма поперечного сечения фюзеляжа и

формы, составленные из двух пересекающихся окружностей разных

диаметров. Это объясняется тем, что фюзеляж с круглой формой

поперечного сечения имеет меньшую поверхность при заданном объеме и,

следовательно, меньшее сопротивление трения. Кроме того, обшивка

фюзеляжа круглого сечения при избыточном внутреннем давлении работает

только на растяжение, не испытывая изгибных напряжений.

На нагрузки такого фюзеляжа хорошо работают тонкостенные

замкнутые оболочки – пространственные балки. Фюзеляжи, выполненные в

виде таких балок, называются балочными. В этих фюзеляжах оболочки

10

имеют подкрепление в виде каркаса, состоящего из продольных (стрингеры и

усиленные стрингеры-лонжероны) и поперечных (нормальные и усиленные

шпангоуты) силовых элементов. Обеспечивая достаточные прочность и

жесткость конструкции фюзеляжа при наименьших затратах массы,

конструкция балочных фюзеляжей позволяет придавать им наиболее

выгодные аэродинамические формы, обеспечивать получение гладкой

поверхности, получать наилучшие условия для более полного использования

внутренних объемов фюзеляжа, размещать в них герметизированные кабины

и др.

На следующем рисунке представлен фрагмент иллюминаторной панели

с поперечными силовыми элементами. Здесь и далее сборки будут

представлены в упрощенном виде, в частности, не показан крепеж, и для

наглядности убрана обшивка.

11

Рисунок 1 – Фрагмент иллюминаторной панели фюзеляжа

Рассмотрим отдельно деталь под названием "профильный

компенсатор". Она предназначена для придания дополнительной

устойчивости обшивке путем соединения ее со шпангоутом. Как показано на

рисунке ниже (рисунок 2), деталь представляет собой профиль типа уголок с

постоянным радиусом изгиба по всей длине и с вырезами (детали, в отличие

от сборок, представлены в полноценном формате PRT).

12

а) б)

Рисунок 2 – Профильный компенсатор

Нормальные шпангоуты служат для придания формы фюзеляжу и

подкрепления обшивки и стрингеров. Усиленные предназначены для

восприятия поперечных сосредоточенных сил от крыла, оперения, шасси,

двигателей и грузов и передачи их на обшивку. Шпангоуты, имея высокую

жесткость в своей плоскости, хорошо работают на поперечный изгиб в своей

плоскости, опираясь на обшивку. Типичные сечения шпангоутов приведены

на рисунке ниже.

а) б)

Рисунок 3 – Типичные сечения шпангоутов

13

Наличие двух поясов и стенки в сечениях шпангоутов обеспечивает их

работу на изгиб и сдвиг, а также повышает сопротивление усталости при

акустических нагрузках. Для повышения живучести шпангоуты часто делают

составными из нескольких частей.

Второй моделируемый силовой элемент конструкторской части –

нормальный шпангоут (рисунок 4).

Рисунок 4 – Нормальный шпангоут

Рассматриваемая деталь в этой сборке, угольник, предназначена для

крепления шпангоута к обшивке. Ее расположение показано на двух

рисунках ниже.

14

Рисунок 5 – Участок шпангоута

Рисунок 6 – Угольник в шпангоуте

Угольник, представленный на рисунке (рисунок 7), так же, как и в

предыдущем случае, изготавливается из уголкового профиля.

15

Рисунок 7 – Угольник

На следущем рисунке показана сборка усиленного шпангоута (рисунок

8). Усиленные шпангоуты часто выполняют в виде рам или рам с глухой

стенкой – отсюда название рамный или стеночный шпангоут. Они

отличаются от нормальных шпангоутов мощностью поясов и толщиной

стенок. Изготавливаются с помощью горячей штамповки (шпангоуты

монолитной рамной конструкции) или из отдельных заготовок (шпангоуты

сборно-клепаной рамной и стеночной конструкций).

16

Рисунок 8 – Усиленный шпангоут

Расположение в ней рассматриваемой детали типа "уголок" показано на

следующих двух рисунках.

Рисунок 9 – Участок усиленного шпангоута

17

Рисунок 10 – Уголок в усиленном шпангоуте

Эта деталь представляет собой уголковый профиль с закруглениями

(рисунок 11).

18

Рисунок 11 – Уголок

Четвертая сборка – фрагмент стыка отсеков (рисунок 12).

Рисунок 12 – Фрагмент стыка отсеков

Отдельным цветом выделены детали под названием "косынка",

предназначенные для соединения стенки и пояса.

19

а) б)

Рисунок 13 – Группа косынок в стыке отсеков

Косынка – деталь, изготавливаемая, опять же, из уголкового профиля с

наклонными вырезами.

Рисунок 14 – Косынка

На следующем рисунке представлены прочие детали на основе

стандартных профилей, которые используются в конструкции каркаса:

различные вариации косынок, компенсаторов и уголков.

20

а) б)

в) г)

д)

Рисунок 15 – Прочие детали из стандартных профилей

21

Балочные фюзеляжи делятся на балочно-лонжеронные, балочно-

стрингерные и балочно-обшивочные. В балочно-лонжеронных фюзеляжах

основными силовыми элементами являются мощные лонжероны,

воспринимающие изгибающие моменты. Обшивка тонкая, подкрепленная

стрингерами и шпангоутами. Лонжероны представляют собой стрингеры,

только значительно большего поперечного сечения, чаще всего Т-образной

формы. Балочно-обшивочные фюзеляжи состоят из обшивки, подкрепленной

набором нормальных и усиленных шпангоутов. Обшивка воспринимает все

виды нагрузок, работает на нормальные и касательные напряжения. Чтобы

она не теряла устойчивости, увеличивают ее толщину, что приводит к

увеличению массы обшивки и всего фюзеляжа.

Балочно-стрингерные фюзеляжи состоят из обшивки, подкрепленной

стрингерами и шпангоутами. Шпангоуты ставятся чаще, чтобы повысить

устойчивость работы стрингеров на сжатие и обшивки – на сдвиг и сжатие за

счет уменьшения расстояний между их опорами. Шаг стрингеров обычно

принимается в пределах 100...200 мм, а шаг шпангоутов – 200...500 мм в

зависимости от толщины обшивки, конфигурации и размеров сечения

стрингеров. В пассажирских самолетах каркас фюзеляжа состоит из

стрингеров, лонжеронов, нормальных и усиленных шпангоутов, поперечных

двутавровых балок на каждом шпангоуте средней части фюзеляжа,

составляющих каркас пола кабины.

Большие пассажирские и транспортные самолеты конструируются в

основном по балочно-стрингерной схеме, однако и там можно встретить

лонжероны, продольные балки, т. е. используется комбинированная силовая

схема.

На рисунке (рисунок 16) показан фрагмент балочно-стрингерного

фюзеляжа, темным цветом выделена подсборка, над которой велась работа в

данном дипломном проекте, светло-серым цветом – прочие подсборки.

22

Рисунок 16 – Фрагмент каркаса

На следующих двух рисунках эта подсборка показана крупным планом

как в составе фрагмента, так и в отдельности.

23

Рисунок 17 – Моделируемый участок каркаса во фрагменте

Рисунок 18 – Участок каркаса: шпангоуты и стрингеры

Отдельно рассмотрим продольные детали – стрингеры. На следующем

рисунке они выделены оранжевым цветом.

24

Рисунок 19 – Стрингеры в сборке

Стрингеры и лонжероны (усиленные стрингеры) изготавливаются из

прессованных или гнутых профилей. Наиболее часто применяются

стрингеры уголкового, Z-образного и Т-образного профилей

(рассматриваемые стрингеры – Z-образные, рисунок 20). Для повышения

сопротивления усталости в районах с большими знакопеременными

нагрузками, например, в районе акустических нагрузок, ставят стрингеры П-

образного профиля с двойными полками для повышения жесткости заделки и

улучшения условий работы обшивки. Стрингеры крепятся к обшивке и

шпангоутам.

25

Рисунок 20 – Z-образный стрингер

2. Исследовательская часть

Как и большинство современных пакетов САПР, NX 8.5 является

открытой системой. Его архитектура позволяет создавать дополнительные

программные модули, а затем подключать их во время работы пользователя

над проектом. Таким образом, стандартные возможности чертежно-

графического редактора NX могут быть дополнены и расширены исходя из

тех специальных задач, которые приходится решать пользователю на своем

предприятии.

2.1. Средство разработки NX Open

2.1.1. Основные положения NX Open

Являясь современным Windows-приложением, система NX включает

в себя API — интерфейс прикладных разработок. NX Open — это

ориентированные на прикладного программиста инструментальные средства

разработки различных приложений (библиотек типовых конструктивов,

прикладных САПР и т.п.) на базе функций чертежно-графического редактора

NX. Благодаря этим средствам программисты располагают почти всем

функционалом, доступным при взаимодействии со средой проектирования.

Для написания приложений поддерживаются наиболее популярные на

сегодня языки, такие как C, C++, C#, Java, Visual Basic. Наиболее удобно

26

редактировать и компилировать код в Microsoft Visual Studio, куда система

NX при установке встраивает свой шаблон проекта (при этом важно

соответствие версий NX и Visual Studio; так, для NX 8.5 требуется Visual

Studio 2010, в противном случае настройки проекта приходится прописывать

вручную).

В данном проекте использовался язык C++. Библиотеку NX Open в

этом случае составляют классы и функции пространства имен NXOpen,

определенных во множестве заголовочных файлов в директории

UGOPEN\NXOpen системы NX 8.5. Необходимый функционал приложения

обеспечивается подключением к нему соответствующих заголовочных

файлов.

2.1.2. Средство конструирования диалоговых окон Block Styler

На рисунке ниже показано основное диалоговое окно и панель блоков,

составляющие интерфейс Block Styler.

Рисунок 21 – Интерфейс Block Styler

В окне "Диалог" отображается текущая структура диалогового окна в

виде дерева. Ниже перечисляются свойства выбранного в данный момент

блока, которые можно изменять. На вкладке "Генерация кода" расположены

27

настройки шаблона программы, такие как язык программирования,

используемые точки входа, используемые кнопки внизу диалогового окна,

отображение комментариев и др.

Панель "Каталог блока" содержит все доступные блоки, которые

можно вставить в диалоговое окно. К ним относятся метки, поля ввода

данных различного типа, таблицы, списки, блоки выбора объектов в

трехмерном пространстве, блоки группирования других блоков и т. п. Как

только пользователь добавляет первый блок, отображается заготовка

диалогового окна в соответствии с используемыми настройками (рисунок 22)

а дерево структуры дополняется соответствующим блоком.

Рисунок 22 – Диалоговое окно с блоком типа "Метка/Значок"

Каждый блок помимо своих специфических свойств имеет и общие

свойства. Во-первых, это настройки расположения относительно других

элементов в диалоговом окне (группа "Присоединения"). Во-вторых, это

параметры группы "Общие". Наиболее важным является свойство "BlockID",

т. к. именно по этому имени происходит обращение к блоку в программном

коде. Так что "BlockID" должен представлять собой недлинное, понятное имя

блока с использованием символов латинского алфавита, цифр и

подчеркивания. Свойства "Enable" и "Show" задают активность и

отображение соответственно блока в момент запуска программы. Свойство

"Label" задает текст, который может отображаться рядом с блоком. Свойство

"Group" изменяет стиль отображения блока так, как будто он помещен в

группу с использованием блока "Группа", с тем отличием, что структура

дерева не меняется.

28

После того, как создано диалоговое окно и заданы все необходимые

настройки, система сохраняет (в случае с C++) три файла: файл диалога *.dlg

(имеющий формат XML), основной и заголовочный файлы исходного кода

*.cpp и *.hpp. DLG-файл следует поместить в директорию application

пользовательской директории. Чтобы иметь возможность пользоваться этой

директорией, необходимо в системной переменной

UGII_CUSTOM_DIRECTORY_FILE указать путь к текстовому файлу,

который в свою очередь содержит полный путь к этой директории. Отметим,

что создание такой директории необязательно, и все необходимые файлы

можно хранить в путях, заданных в системных переменных UGII_BASE_DIR

и UGII_ROOT_DIR (последнее может оказаться крайне неудобным и

небезопасным, так как в этом каталоге хранится большое количество

системных файлов NX).

2.1.3. Создание проекта и сборка приложения NX Open

После запуска Microsoft Visual Studio, если установлена

соответствующая версия NX, переходим к окну создания проекта. Выбираем

язык C++ и видим шаблон "NX8 Open Wizard" (рисунок 23).

29

Рисунок 23 – Создание проекта NX Open

Задаем название проекта, расположение, название решения и

переходим в мастер создания проекта. Этот мастер предлагает следующие

опции.

1) Выбрать тип приложения, внутреннее (DLL) или внешнее (EXE). В

первом случае приложение выполняется в адресном пространстве

процесса системы NX. Последний вариант предполагает, что

приложение будет занимать отдельный процесс от основного процесса

NX (ugraf.exe). Это дает некоторое удобство при отладке, однако

замедляет работу приложения.

2) Выбрать язык генерации исходного кода (C или C++).

3) Задать используемые точки входа. В NX предусмотрено несколько

десятков различных точек входа в процедуры исполняемого модуля,

30

которые вызываются в определенные моменты. Главная точка входа,

ufusr, вызывается в момент запуска приложения пользователем.

4) Определить способ выгрузки приложения: при его завершении, при

завершении сеанса NX или с помощью диалога выгрузки,

определяемого пользователем.

Во всех приложениях, написанных в рамках дипломного проекта,

использованы следующие настройки: тип DLL, язык C++, точка входа ufusr,

выгрузка при завершении.

Компиляция и сборка приложения происходит стандартным образом,

т. к. все необходимые настройки уже заданы (Построение Построить

решение). Готовый модуль находится по пути "<папка

решения>\x64\Debug\". Вместо "Debug" может быть "Release", а вместо

"x64" – что-либо иное, в зависимости от требуемой платформы.

2.1.4. Использование приложения NX Open

Для начала работы с приложением требуется открыть какой-либо NX-

файл (деталь, сборка и т. п.), после чего запустить соответствующий модуль

из меню "Файл" "Выполнить" "NX функция пользователя", либо нажать

Ctrl+U. Приложение может отображать диалоговое окно, либо работать в

текстовом режиме, либо вообще ничего не отображать и выполнять какой-

либо алгоритм. Часто для вывода служебной информации используется

"Информационное окно" (в меню "Вид"), однако имеется возможность

подключить и стандартный командный терминал Windows.

2.2. Методические примеры приложений

Данные приложения предназначены для программистов ОАО

"Корпорация "Иркут" и представляют собой методическое пособие по

освоению некоторых разделов NX Open.

31

2.2.1. Приложение "Проекция кривой на поверхность"

Первое приложение повторяет действия функции NX "Проецирование".

Пользователю предлагается указать три объекта: поверхность, кривую и

направление (рисунок 24).

Рисунок 24 – Диалоговое окно "Проецирование кривой на поверхность"

Условно код приложения можно поделить на две части: задание маски

выбора объекта и задание инструмента построения проекции (project curve

builder). Первая часть задается в callback-функции dialogShown_cb(), которая

вызывается по отрисовке диалогового окна. Маску выбора требуется

наложить на блок выбора объекта, чтобы он позволял выбирать только

кривые. Сначала необходимо получить свойства блока:

PropertyList* My_Curve_Select1 = SelCurve->GetProperties();

Здесь SelCurve – указатель на объект класса "Блок", имя которого

соответствует "BlockID" в Block Styler. Объект блока содержит метод

32

GetProperties(), возвращающий указатель на типа PropertyList на список

свойств. В дальнейшем все свойства блока можно изменить именно через его

список свойств.

Затем создаем вектор маски из трех элементов (для сплайна, прямой

линии и дуги соответственно):

std::vector <Selection::MaskTriple> selectionfilters_array(3);

У объекта типа MaskTriple есть два поля: Type и Subtype. Для кривых

Type должен быть UF_spline_type, UF_line_type, UF_circle_type. Поле Subtype

везде должно быть UF_all_subtype. Заполненный соответствующим образом

вектор передается в блок методом SetSelectionFilter():

My_Curve_Select1->SetSelectionFilter("SelectionFilter",

NXOpen::Selection::SelectionActionClearAndEnableSpecific,

selectionfilters_array);

В общем случае для получения/изменения свойств блока необходимо

подобрать соответствующий метод, причем в списке его аргументов

указывается в строковом виде название этого свойства. Т. е. блок выбора

объекта содержит свойство "SelectionFilter", отвечающий за то, объекты

какого типа можно выбирать. Полный список свойств каждого блока

приведен в [1] в разделе "Средства программирования" "Block UI Styler".

Вторая часть программы содержится в callback-функции apply_cb(),

вызываемой при нажатии кнопки "Применить" или "ОК". Из блока выбора

поверхности с помощью метода GetTaggedObjectVector() получаем вектор

указателей на объекты, имеющие тэг (класс TaggedObject). Из этого вектора

выбираем указатель на первый объект и приводим его к типу Face (наследник

TaggedObject). Обработку кривой производим аналогично, только приводим

указатель к типу Curve. Из блока задания вектора методами GetPoint() и

GetVector() извлекаем объекты типа Point3d и Vector3d.

Часто в приложениях требуется получить указатель на рабочую деталь:

33

Part *workPart(theSession->Parts()->Work());

Здесь theSession – указатель на текущую сессию, метод Parts()

возвращает указатель типа PartCollection на все открытые детали, метод

Work() возвращает указатель на рабочую деталь.

На основе точки и вектора создаем направление:

direction1 = workPart->Directions()->CreateDirection(VecPoint, VecVec,

SmartObject::UpdateOptionWithinModeling);

где VecPoint – объект типа Point3d, VecVec – объект типа Vector3d.

Создаем builder:

Features::Feature *nullFeatures_Feature(NULL);

Features::ProjectCurveBuilder *projectCurveBuilder1;

projectCurveBuilder1 = workPart->Features()-

>CreateProjectCurveBuilder(nullFeatures_Feature);

Настройки builderа задаются вызовом цепочек методов. Конкретный

алгоритм его работы легче всего понять, "записав" соответствующую

операцию NX (Инструменты Журнал). Тогда в полученном исходном

файле (*.cxx для C++) можно посмотреть, как настраивается builder и

подстроить его под собственное приложение. Для подтверждения настроек и

проведения требуемой операции используется метод Commit().

2.2.2. Приложение "Создание тела вращения по кривой"

Данное приложение соответствует операции NX "Вращение" и создает

объект вращения кривой относительно заданной оси. При этом можно задать

начальный и конечный углы вращения, определить, что должно получиться в

результате: тело или поверхность. Результат работы модуля показан на

рисунке (рисунок 25).

34

Рисунок 25 – Диалоговое окно "Создание тела вращения по кривой"

На блок выбора кривой налагается ограничение, что можно выбирать

только сплайн или прямую линию. Для извлечения значений углов можно

использовать метод Value() блоков (без аргументов), не создавая

соответствующих списков свойств. Для извлечения строкового значения

"Тело" или "Поверхность" аналогичным образом используется метод

ValueAsString(). Соответствующий builder принадлежит к классу

RevolveBuilder.

2.2.3. Приложение "Обрезка поверхности по кривой"

Следующее приложение повторяет функцию NX "Обрезка

поверхности". В нем требуется указать поверхность, кривую, лежащую на

ней, которая будет служить контуром обрезки. Также необходимо указать

точку, лежащую на этой поверхности. В результате обрезки удаляется та

часть поверхности, на которой эта точка лежит (рисунок 26).

35

Рисунок 26 – Диалоговое окно "Обрезка поверхности по кривой"

В приложении используется builder класса TrimSheetBuilder. Обработка

поверхности и кривой происходит аналогично предыдущему примеру за

исключением того, что указатель на объект кривой приводится не к типу

Curve, а к типу Spline, который воспринимает данный builder. Кроме того, из

точки, полученной в виде Point3d должен быть получен указатель на объект

типа Point. Делается это при помощи следующего вызова.

Point* MyPoint = workPart->Points()->CreatePoint(SelectedPoint);

где SelectedPoint – объект класса Point3d.

2.2.4. Приложение "Обрезка твердого тела плоскостью"

Последний пример реализует стандартную функцию "Обрезка тела"

(рисунок 27). Соответствующий ей builder относится к классу

TrimBody2Builder.

36

Рисунок 27 – Диалоговое окно "Обрезка тела плоскостью"

На блок выбора плоскости накладываем маску: UF_datum_plane_type в

поле Type и UF_all_subtype в поле Subtype. Указатель на объект, полученный

из блока выбора тела, приводим к типу Body, полученный из блока выбора

плоскости – к типу DatumPlane. Из переключателя направления можно

получить логическую переменную, которая зависит от того, прямое или

обратное направление выбрано (если dir = true, то направление обратное,

иначе прямое).

PropertyList *DirectionPL = direction0->GetProperties();

bool dir = DirectionPL->GetLogical("Flip");

Для данного примера в качестве исходного направления берется

единичный вектор по оси OZ, в качестве исходной точки – начало

37

глобальной СК. В итоге удаляется та часть поверхности, которая вдоль этого

вектора от исходной точки расположена дальше. Направление учитывается в

builder следующим образом.

if(dir)

trimBody2Builder1->BooleanTool()->SetReverseDirection(true);

В случае dir = false эта настройка пропускается, и направление остается

прямым по умолчанию.

3. Технологическая часть

3.1. Особенности работы технолога на рабочем месте с NX

Наличие в NX такого приложения, как "Технические условия (ТУ)"

позволяет, не создавая традиционные чертежи, вкладывать в файл детали всю

необходимую информацию для технолога по ее изготовлению. Имеется

возможность проставлять одиночные размеры, цепочки размеров с

допусками, допуски формы и расположения, шероховатость поверхности,

базы и пр. Конструктор может компоновать размеры, размещая их в удобных

для обзора плоскостях. Пример простановки технических условий показан на

рисунке (рисунок 28).

38

Рисунок 28 – Размеры, проставленные с помощью приложения "Технические

условия (ТУ)"

Стандарт предприятия ОАО "Корпорация "Иркут" предусматривает

особую организацию работы с электронными моделями изделия. Сначала

конструктор создает основную, рабочую деталь (work part), которой дает

название с префиксом "wp_". Затем создается "боевая", поначалу пустая

деталь. Эти две детали объединяются в сборку, называемую контрольной

структурой (control structure). Соответствующее название сборки имеет

префикс "cs_" (рисунок 29).

39

Рисунок 29 – Контрольная структура

Далее организуется комплексная проверка детали на ошибки (меню

Анализ Помощник проверки Установить тесты), включающая в себя в

том числе тесты на правильность моделирования, простановки размеров,

аннотаций и структуры файла (рисунок 30).

40

Рисунок 30 – Диалоговое окно "Назначить проверки" и результаты

тестирования

Если проверка завершается успешно, рабочую деталь можно

переносить в "боевую". Делается это посредством редактора геометрических

связей WAVE (Меню Вставить Ассоциативная копия Редактор

геометрических связей WAVE). Переносится лишь геометрическое тело,

чтобы не дать возможности изменять деталь каким-либо другим лицам,

кроме ее автора. "Боевая" деталь со скрытым деревом построения затем

передается на Иркутский авиационный завод (ИАЗ).

Но у этой детали не ни размеров, ни какой-либо прочей информации, и

технологам совершенно непонятно, как ее изготавливать. В результате деталь

возвращается конструктору, который вынужден заново вручную добавлять

аннотации. На каждую деталь приходится много технологической

41

информации, конструктор очень легко может ошибиться или что-нибудь

забыть, что выливается во множество итераций отсылки-возврата и создает

угрозу срыва сроков.

Другая проблема связана с тем, что значительное число деталей

каркаса самолета изготавливается из стандартных профилей, и технологу

приходится эти самые профили подбирать. Посредством PLM-системы

Teamcenter производится поиск профилей по всей сети предприятия. Поиск

может длиться довольно долго, кроме того, не все технологи обладают

соответствующими навыками работы в Teamcenter. Поэтому в целях

упрощения и повышения эффективности технологической работы поступил

заказ на организацию рабочего места технолога. Она заключается в

разработке автономного приложения, которое в диалоговом режиме

позволяло бы подбирать профиль из ГОСТ в соответствии с параметрами

детали.

3.2. Описание приложения "Подбор стандартного профиля для

изготовления детали"

Диалоговое окно приложения показано на следующем рисунке.

42

Рисунок 31 – Диалоговое окно приложения "Подбор стандартного профиля

для изготовления детали "

Заголовок окна носит название "ГОСТ 13738-91", т. к. данный модуль

предназначен для выбора профиля из ГОСТ 13738-91 "Профили

прессованные прямоугольные неравнополочного уголкового сечения из

алюминиевых и магниевых сплавов". Нужно сказать, что для каждого ГОСТа

пишется отдельный модуль, при этом структура исходного кода такова, что

его можно легко переделать под конкретный каталог профилей.

Элементы окна сгруппированы в восемь групп.

43

1) Группа "Легенда" содержит образмеренную схему профиля,

предварительно подготовленную в формате BMP. Файл BMP задается в

качества параметра блока "Метка".

2) Группа "Тип профиля" содержит блок типа "Перечисление", который

задает тип профиля (прямоугольный/не прямоугольный). Так как в

данном ГОСТе все профили прямоугольные, эта опция не

используется.

3) Группа "Материал" задает список материалов. В список переносятся

все названия материалов, найденные в каталоге профилей.

4) Группа "Выбор профиля" содержит блок типа "Дерево списка",

который в табличном виде представляет каталог профилей. Этот блок

многофункционален, и поддерживает интерактивные таблицы, деревья,

контекстные меню. В частности, по нажатии правой кнопки мыши на

каком-либо профиле выводится меню с пунктом "Выбрать этот

профиль". Таким образом, название выбранного профиля заносится в

атрибуты рабочей детали.

5) Последние пять групп предназначены для отсеивания строк таблиц по

задаваемым диапазонам требуемых размеров профиля. Размеры

сгруппированы следующим образом: сначала выбираются толщины,

затем длина и высота, единственный внутренний и пять внешних

радиусов. В каждой группе содержатся следующие блоки: "Коллектор

граней" (для радиусов – "Выбрать объект"), "Число двойной точности"

и "Перечисление" в виде выпадающего списка.

3.3. Порядок работы с программой

Пользователь открывает деталь, для которой хочет подобрать

стандартный профиль. Затем запускает диалоговое окно и выбирает

материал. При этом в таблице останутся только профили с выбранным

44

материалом. Откроется группа "S, S1". В ней пользователь сначала выбирает

соответствующие толщины путем выбора боковых граней, образующих эту

толщину (рисунок 32).

Рисунок 32 – Выбор граней для задания толщины S

При этом в соответствующем блоке числа двойной точности

отобразится расстояние между этими гранями, которое можно и изменить. В

выпадающем списке ниже отобразятся все возможные толщины больше

введенного числа (один из возможных критериев пригодности профиля,

установлен на все размеры кроме внешних радиусов). Можно выбрать как

конкретное число (тогда дальнейший поиск будет ограничиваться этим

значением), так и "Пока не определено". Аналогичным образом выбирается

размер S1. Далее раскрываются группы для длины, толщины, радиусов.

Когда в таблице останется достаточно малое количество профилей,

пользователь выбирает один из них и заносит его в атрибуты детали либо с

помощью контекстного меню, либо по нажатии "Применить" или "ОК".

45

3.4. Написание исходного кода

Для хранения состояния таблицы в различные этапы работы

программы организуются следующие массивы.

vector<vector<NXString>> allProfiles;

vector<vector<NXString>> arrayListAfterMaterial;

vector<vector<NXString>> arrayListAfterSS1;

vector<vector<NXString>> arrayListAfterHB;

vector<vector<NXString>> arrayListAfterr;

vector<vector<NXString>> arrayListAfterr1r2r3r4r5;

Они представляют собой двухмерные векторы объектов типа NXString.

Это специальный строковый тип NX Open, предлагающий расширенные

возможности, в частности, представление данных на разных языках;

большинство функций NX Open оперируют именно NX-строкой.

В callback-функции dialogShown_cb() открывается список профилей по

ГОСТ 13738-91 в виде текстового файла (GOST1373891.txt). Его элементы

копируются в allProfiles. Заполнение блока "Дерево списка" происходит

следующим образом. Сначала копируются названия столбцов:

tree_control0->InsertColumn(i, cur_tok, 60);

где i – номер столбца, начиная с 0, cur_tok – название столбца в виде

массива символов, 60 – начальная ширина столбца.

Хотя данные в tree_control0 и имеют вид таблицы, технически они

представляют собой список узлов (объекты класса Node), поэтому мы

сначала вставляем узлы, а затем редактируем их поля (элементы в столбцах

таблицы, начиная с первого).

Node *tempNode = tree_control0->CreateNode(cur_tok);

tree_control0->InsertNode(tempNode, rootNode, nullBlockStyler_Node,

Tree::NodeInsertOptionLast);

46

Здесь cur_tok – название столбца в виде массива символов, rootNode –

указатель на корневой узел (можно получить методом RootNode()),

nullBlockStyler_Node – нулевой указатель на узел (т. е., аргумент не

используется), Tree::NodeInsertOptionLast указывает на то, что узел должен

добавляться в список с конца.

В дальнейшем редактирование полей узлов происходит через вызов

tempNode->SetColumnDisplayText(i, cur_tok);

где i – номер столбца, cur_tok – значение в виде массива символов.

Загрузка изображения профиля производится простым заданием

параметра "Bitmap" блока "Метка".

labelPicProp->SetString("Bitmap", picDir + "\\GOST13738-91.bmp");

Здесь picDir – переменная типа string, содержащая полный путь к

директории с изображениями.

Для формирования списка материалов проходим по всем строкам

таблицы, добавляя в вектор materials элементы первого столбца.

for(Node *tempNode = tree_control0->RootNode(); tempNode != NULL;

tempNode = tempNode->NextNode())

addNXStringToSet(&materials, tempNode->GetColumnDisplayText(1));

Функция addNXStringToSet добавляет строку в вектор, если она не

встречалась в нем ранее. После этого вектор дополняется значениями

"Укажите материал" и "Пока не определено", и добавляется в список (метод

SetStrings()).

В начальном состоянии, когда еще не выбран материал, группы

задания размеров должны быть свернуты, а его блоки недоступны для

взаимодействия. За это отвечают свойства "Expanded" и "Enable"

соответственно, которые должны принимать значение false.

47

Т. к. блоки выбора радиусов представляют собой блоки выбора любых

объектов, на них необходимо наложить маску. Она состоит из двух типов

объектов:

цилиндрическая поверхность: поле Type равно UF_solid_type, поле

Subtype – UF_solid_face_subtype, поле SolidBodySubtype –

UF_UI_SEL_FEATURE_CYLINDRICAL_FACE;

дугообразное ребро: поле Type равно UF_solid_type, поле Subtype –

UF_solid_edge_subtype, поле SolidBodySubtype –

UF_UI_SEL_FEATURE_CIRCULAR_EDGE.

Основная часть кода находится в callback-функции update_cb(), которая

вызывается каждый раз, когда изменяется состояние какого-либо блока.

Указатель на блок передается в качестве аргумента, посредством

конструкции if-else выясняется, что это за блок, и выполняется

соответствующая ветвь кода.

Если изменяется состояние блока listBoxMaterials (список материалов),

а именно, выбран конкретный материал (или несколько материалов), то

таблица профилей должна быть отфильтрована. Для этого содержимое

массива allProfiles предварительно копируется в следующий массив –

arrayListAfterMaterial. Затем к этому массиву применяется функция

maskOnTable().

maskOnTable(selectsdMaterials, 1, arrayListAfterMaterial);

Первый аргумент функции – вектор выбранных материалов, второй –

номер столбца, по которому ведется отсев, третий – результирующий массив,

который затем функция возвращает. Если в списке материалов выбрано

"Пока не определено", исходный массив возвращается без изменений.

Чтобы изменения отобразились в блоке таблицы, вызывается функция

createTableFromArrayList.

48

createTableFromArrayList(arrayListAfterMaterial);

Следующим шагом раскрываются группы задания размеров и

извлекаются значения из блоков вещественного числа и из перечислений. В

блоках перечислений затем формируются списки, соответствующие

текущему состоянию таблицы и значения в блоках вещественного числа.

createNewEnumMembersFromTable(enumSProps, SNXStr, 4, S1enum, 5,

arrayListAfterMaterial);

Первый аргумент функции – указатель на свойства блока выпадающего

списка, который необходимо изменить, второй – значение в блоке

вещественного числа S, представленное в формате NXString, третий – номер

столбца параметра S, четвертый – текущее выбранное значение в

выпадающем списке для парного параметра S1, пятый – номер его столбца,

шестой – текущий массив-таблица. Функция заносит в список enumS

значения S, большие, чем указано в doubleS, при этом, если в enumS1 задано

значение, то поиск дополнительно этим значением и ограничивается.

В ветке для faceSelectS (блока выбора граней для определения

толщины S) вначале проверяется, сколько граней выбрано. Если выбрано две

грани, то между ними измеряется расстояние (в мм).

Unit *unitMM = theSession->Parts()->Work()->UnitCollection()-

>FindObject("MilliMeter");

MeasureDistance *MeasDist = theSession->Parts()->Work()-

>MeasureManager()->NewDistance(unitMM,

MeasureManager::MeasureType::MeasureTypeMinimum, (Face *) faceS[0],

(Face *) faceS[1]);

Здесь faceS – вектор выбранных граней, полученный методом

GetTaggedObjectVector(). Числовое значение расстояния получается

следующим вызовом.

49

MeasDist->CreateEmbeddedObject(&(MeasDist->CreateEmbedded()))->Value()

Полученное значение заносится в блок doubleS. Cписок enumS

обновляется вызовом createNewEnumMembersFromTable(). При изменении

блока doubleS требуется выполнить только последнее действие.

В ветви для enumS проверяется, что задано в списках enumS и enumS1.

Если задано числовое значение или "Пока не определено", раскрывается

группа "H, B". В массив arrayListAfterSS1 сначала копируется

arrayListAfterMaterial, а затем фильтруется значениями из enumS и enumS1. В

диалоговом окне обновляется таблица. Формируются списки для enumH и

enumB.

Изменения в блоках faceSelectS1, doubleS1, enumS1 обрабатываются

аналогичным образом за тем исключением, что блоки для S меняются на

блоки для S1 и наоборот.

Аналогичным образом обрабатываются и изменения в блоках группы

"H, B", рабочими массивами при этом являются arrayListAfterSS1 и

arrayListAfterHB.

В ветви для faceSelectr измеряется радиус выбранной

поверхности/ребра, изменяется значение в doubler и формируется

выпадающий список enumr.

createNewEnumMembersFromTable(enumrProps, distValNXStr, 6, "", 0,

arrayListAfterHB);

Так как парного ограничивающего значения в этом случае нет, в

качестве четвертого и пятого параметров передаются пустая строка и 0

соответственно.

Рабочими массивами для размера r являются arrayListAfterHB и

arrayListAfterr.

Для формирования списков группы "r1, r2, r3, r4, r5" используется

векторный вариант функции createNewEnumMembersFromTable().

50

createNewEnumMembersFromTableWithArrayInterchangeParam(enumr1Props,

r1NXStr, 7, enumr1Numbe, columnsr1Number, arrayListAfterr);

Отличие этой функции заключается в том, что четвертый параметр

представляет собой не строку, а вектор строк, пятый – не целое число, а

вектор целых чисел. В остальном обработка изменений всех блоков

происходит по описанной выше стандартной схеме.

Для появления в таблице контекстного меню организуется callback-

функция OnMenuCallback(). В ней прописываются следующие вызовы.

TreeListMenu *menu = tree->CreateMenu();

menu->AddMenuItem(0, "Выбрать этот профиль");

tree->SetMenu(menu);

Здесь tree – указатель на блок "Дерево списка".

По нажатии на пункт меню "Выбрать этот профиль" вызывается

callback-функция OnMenuSelectionCallback(), которая содержит следующий

вызов.

theSession->Parts()->Work()->SetAttribute("Профиль", node-

>DisplayText());

Название выбранного узла задается в качестве значения атрибута

"Профиль" рабочей детали.

4. Организационно-экономическая часть

4.1. Введение

Современная инженерная деятельность предполагает помимо

разработки современных конструкций и технологий еще и заблаговременное

определение возможного рынка реализации результатов разработки, а также

оценку ожидаемой прибыли. В связи с этим важной составляющей любого

51

инженерного проекта является анализ экономических характеристик и

определение параметров, позволяющих сделать вывод о возможности

реализации инженерной разработки.

Предприятия сегодня должны демонстрировать высокие показатели в

качестве и оперативности, чтобы выжить в конкурентной борьбе. В этих

условиях преимуществом для предприятий является использование систем

автоматизированного проектирования (САПР). С их помощью можно

повысить скорость получения модели разрабатываемого изделия, провести

прочностной, тепловой и другие анализы "на месте". При этом снижаются

стоимость изделия, вероятность возникновения рисков и срок выпуска

изделия на рынок, так как дорогостоящий натурный эксперимент можно

заменить математическим моделированием. А возможность самому

разрабатывать дополнительные приложения для САПР повышает гибкость

работы, и, следовательно, вносит свой весомый вклад в сокращение времени

разработки.

Дипломный проект посвящен разработке конструкций силовых

элементов каркаса самолета в САПР NX 8.5. Кроме того, описывается

разработка приложения технолога по выбору гнутых профилей, из которых

эти силовые элементы изготавливаются.

Организационно-экономическая часть (ОЭЧ) дипломного проекта

посвящена разработке комплекса мероприятий организационно-

экономического и финансового планов, который необходимо выполнить для

данной разработки. ОЭЧ реализуется в виде бизнес-проекта,

разрабатываемого студентом. В нем обосновываются такие характеристики,

как длительность разработки рабочего проекта, количество и квалификация

задействованных трудовых ресурсов (исполнителей), рассчитываются

ориентировочная цена изделия, определяется рынок реализации продукции и

потребность рынка в разработке, показывается величина требуемых кредитов

и ожидаемой прибыли во временном и стоимостном отношении.

52

4.2. Расчет трудоемкости выполнения НИОКР

Для планирования продолжительности выполнения НИОКР

используются расчетные и опытно-статистические нормативы. Однако по

значительной части работ такие нормативы отсутствуют. Поэтому

используются две оценки времени, выдаваемые ответственные

исполнителем: минимальная и максимальная продолжительность работы.

При этом эти оценки рассматриваются не как обязательство исполнителя, а

как предложение, основанное на опыте, интуиции и учете факторов,

влияющих на продолжительность работы. Рассмотрим перечень работ по

всем этапам НИОКР:

техническое задание (ТЗ) – постановка задач проекта, определение

основных положений, методик;

техническое предложение (ТПр) – выбор программных средств,

технико-экономическое обоснование разработки;

эскизное проектирование (ЭП) – комплексное исследование

предметной области (проблематики, существующих решений,

технологий);

техническое проектирование (ТП) – разработка методики;

рабочий проект (РП) – разработка дополнительных программных

средств, алгоритмов и технологий;

оформление технической документации (ТД) – оформление справочной

документации для пользователей.

Ожидаемое время выполнения каждой работы рассчитываем по

формуле

, где (1)

53

– минимальная продолжительность работы, время, необходимое для

выполнения работы при наиболее благоприятном стечении обстоятельств

(час, дни, недели и т. д.);

– максимальная продолжительность работы, время, необходимое для

выполнения работы при наиболее неблагоприятном стечении обстоятельств

(час, дни, недели и т. д.).

Для определения возможного разброса ожидаемого времени

рассчитываем дисперсию (рассеивание) по формуле

, . (2)

Для определения количества исполнителей и построения план-графика

выполнения НИОКР необходимо рассчитать продолжительность каждого

этапа работы. Требуемое количество исполнителей по этапам определятся по

формуле

д

, где (3)

– трудоемкость этапа, час;

д – коэффициент дополнительных затрат, 1,1 < д < 1,15;

– фонд рабочего времени исполнителя (176 часов в месяц);

– коэффициент выполнения норм, , .

В рамках данного проекта число исполнителей заранее известно и

представляет собой постоянную величину – это один студент-дипломник.

Результаты расчетов приведены в таблице (таблица 1).

54

Таблица 1 – Оценка затрат времени

Эта

пы

Стадии

Ко

л-в

о

исп

олн

ите

лей

1 Техническое задание 3 5 3,8 1 0,08

2 Техническое предложение 15 24 18,6 1 0,36

3 Эскизное проектирование 34 41 36,8 1 0,28

4

Техническое

проектирование 20 23 21,2 1 0,12

5 Рабочий проект 78 89 82,4 1 0,44

6

Техническая

документация 13 17 14,6 1 0,16

Итого: 177,4

На основе полученных данных строим план-график выполнения

НИОКР.

Рисунок 33 – План-график выполнения НИОКР

55

4.3. Расчет стоимости основных производственных фондов,

используемых для выполнения НИОКР

К основным производственным фондам относят средства труда,

непосредственно участвующие в производственном процессе (машины,

оборудование и т. п.), создающие условия для его нормального

осуществления (производственные здания, сооружения, электросети и др.),

служащие для хранения и перемещения предметов труда. К основным

производственным фондам относятся средства труда со сроком службы более

одного года и стоимостью выше 100 минимальных размеров оплаты труда

(МРОТ).

Применяют три вида оценки основных производственных фондов:

первоначальная, восстановительная и остаточная стоимость.

Первоначальная (балансовая) стоимость основных производственных

фондов (цена) складывается из всех затрат, связанных с их приобретением,

строительством, монтажом и пуском.

Восстановительная стоимость основных производственных фондов –

это стоимость их воспроизводства в современных условиях с учетом

действующих на данный момент уровня цен, тарифов, расценок и т. п.

Остаточная стоимость – это разница между первоначальной или

восстановительной стоимостью и суммой износа, иначе говоря, это та часть

стоимости основных производственных фондов, которая еще не перенесена

на производимую продукцию.

Для вычисления налога на имущество необходимо определить

среднегодовую стоимость основных производственных фондов ( ),

которая определяется по формуле

, где (4)

56

– остаточная (восстановительная) стоимость основных

производственных фондов на начало года;

, , , – остаточная стоимость основных

производственных фондов на конец 1-го, 2-го, 3-го и 4-го кварталов

соответственно.

В данном случае расчет среднегодовой стоимости основных фондов

производить не требуется: их стоимость в течение года остается неизменной.

В таблице (таблица 2) приведен состав основных производственных

фондов.

Таблица 2 – Состав основных производственных фондов

№ Перечень спецоборудования Количество

Цена,

руб.

Сумма,

руб.

1 Персональный компьютер 1 30700 30700

2 Ноутбук Asus EEE PC 1225B 1 12800 12800

3 Принтер Samsung ML-1667 1 3200 3200

Итого: 46700

Таким образом, среднегодовая остаточная стоимость основных

производственных фондов составляет

4.4. Расчет затрат на выполнение НИОКР

По калькуляционным статьям расходы группируются следующим

образом:

материалы, покупные изделия и полуфабрикаты (РМ);

специальное оборудование для НИОКР (СО);

фонд заработной платы (РЗ);

амортизационные отчисления (РА);

57

контрагентные работы (РКР);

производственные командировки (РПК);

косвенные расходы (РК);

единый социальный налог (ЕСН);

полная себестоимость работы (С).

Материалы, покупные изделия и полуфабрикаты (РМ)

Материалы, покупные изделия и полуфабрикаты, используемые для

проведения НИОКР, оцениваются по действующим оптовым или

договорным ценам. Расчет затрат на материалы приведен в таблице ниже

(таблица 3).

Таблица 3 – Расчет затрат на материалы

Этапы

Наименование

материалов и

других

материальных

ресурсов

Единица

измерения Количество

Цена

единицы,

руб.

Сумма,

руб.

1

Картридж для

принтера ч/б шт. 1 2290 2290

2

Бумага для

оргтехники

пачка 500

листов 1 170 170

3

USB флэш-

накопитель 8GB шт. 1 800 800

Итого: 3260

58

Общая сумма затрат на РМ с учетом транспортно-заготовительных

расходов (3-5% стоимости материалов и покупных комплектующих изделия)

равна 3423 руб.

Специальное оборудование (СО)

К этой статье расходов относятся затраты, связанные с приобретением

специального оборудования (специальных стендов, приборов, установок),

которое необходимо для проведения научных (экспериментальных) работ

только по данной теме. В рамках проекты эксперименты проводятся только с

использованием ЭВМ, специального оборудования не требуется. Поэтому

.

Фонд заработной платы (РЗ)

Сначала определяется заработная плата работников в соответствии с

тарифными ставками единой тарифной сетки по оплате труда работников,

которая используется в ОАО "Корпорация "Иркут".

К основной зарплате при выполнении НИОКР относятся зарплата

научных, инженерно-технических работников и рабочих, участвующих в

данном исследовании. Их зарплата определяется по формуле

, где (5)

– тарифная ставка специалиста 7-го разряда, .,

– тарифный коэффициент работника соответствующего разряда (таблица

4);

– месячный фонд времени, рабочие дни, , д ;

– расчетное время на выполнение НИОКР, чел-дни.

59

Дополнительная заработная плата работников составляет 10-20% от

основной. Дополнительная и основная заработные платы вместе образуют

фонд оплаты труда предприятия.

Таблица 4 – Единая тарифная сетка по оплате труда работников

Разряды

оплаты труда

Тарифные

коэффициенты

Разряды

оплаты труда

Тарифные

коэффициенты

1 1 10 2,05

2 1,04 11 2,24

3 1,09 12 2,42

4 1,14 13 2,62

5 1,27 14 2,81

6 1,41 15 3,04

7 1,55 16 3,26

8 1,7 17 3,51

9 1,87 18 4,5

Работа ведется дипломником специалистом 7-го разряда.

Изп 6694 1,55 177,4

21,8 84433 руб

РЗ 1,17 84433 98787 руб

Таким образом, фонд заработной платы составляет 98787 руб., из них

84433 – основная заработная плата.

Амортизационные отчисления (РА)

Амортизационные отчисления производятся предприятиями

ежемесячно исходя из установленных норм амортизации и балансовой

60

(первоначальной или восстановительной) стоимости основных фондов по

отдельным группам или инвентарным объекта, состоящим на балансе

предприятия. Нормы амортизации устанавливаются государством, и они

едины для всех предприятий и организаций.

Годовые нормы амортизационных отчислений по отдельным видам

специального оборудования (в процентах от первоначальной или

восстановительной стоимости основных производственных фондов)

приведены в таблице (таблица 5).

Таблица 5 – Годовые нормы амортизационных отчислений

Наименование оборудования Норма

амортизационных

отчислений

Физико-термическое оборудование для производства

изделий микроэлектроники и полупроводниковых

приборов

28,2

Контрольно-измерительное и испытательно-

тренировочное оборудование для производства

электронной техники

27,5

Оборудование для измерения электрофизических

параметров полупроводниковых приборов

27,3

Оборудование для механической обработки

полупроводниковых материалов

23,9

Вакуумное технологическое оборудование для

нанесения тонких пленок

24,3

Оборудование для производства фотошаблонов 23,4

Сборочное оборудование для производства

полупроводниковых и электровакуумных приборов

23,8

Электронные генераторы, стабилизированные 15,5

61

источники питания, тиристорные выпрямители,

регуляторы напряжения

Прочее спецтехнологическое оборудование для

производства изделий электронной техники

13,1

Контрольно-измерительная и испытательная

аппаратура связи, сигнализация и блокировки:

переносная: 14,2

стационарная: 8,5

Лабораторное оборудование и приборы 20,0

Электронные цифровые вычислительные машины

общего назначения, специализированные и

управляющие

12,0

Амортизационные отчисления на полное восстановление активной

части основных фондов (машин, оборудования и транспортных средств)

производятся в течение нормативного срока их службы или срока, за

который балансовая стоимость этих фондов полностью переносится на

себестоимость.

По всем другим основным фондам амортизационные отчисления на

полное восстановление производится в течение всего фактического срока их

службы.

Предприятиям допускается применение ускоренной амортизации их

активной части в более короткие сроки, нормы амортизации при этом

повышаются, но не более чем в два раза. Применение повышенных или

пониженных норм амортизации должно быть предусмотрено в учетной

политике предприятия, определяемой его руководителем.

Амортизационные отчисления определяются по формуле

РА п с а об

Фд, где (6)

62

– остаточная стоимость основных фондов на начало соответствующего

года, руб.;

– норма годовых амортизационных отчислений, % (электронные

цифровые вычислительные машины общего назначения,

специализированные и управляющие – 12%);

– машинное время, необходимое для выполнения НИОКР, час;

д – действительный фонд времени работы оборудования за год, час.

РА 46700 0,12 177,4 8

21,8 8 12 3800 руб

Косвенные расходы (РК)

К косвенным расходам относятся расходы по управлению и

обслуживанию подразделений. Эти расходы определяются в процентах от

основной заработной платы исполнителей работы. Обычно для научных

организаций эти расходы составляют 60-150%.

РК Изп 0,75 84433 0,75 63325 руб (7)

Производственные командировки (РПК)

Для производственных командировок оплата суточных составляет 100

руб., оплата найма жилого помещения – не более 550 рублей в сутки. В

данном проекте производственные командировки не предусмотрены. РПК =

0 руб.

63

Контрагентные работы (РКР)

К контрагентным работам относятся расходы, связанные с

выполнением работ по данной теме сторонними организациями. В данном

проекты контрагентных работ не выполнялось. РКР = 0 руб.

Единый социальный налог (ЕСН)

Ставка единого социального налога фиксирована и равна 26%.

ЕСН РЗ 0,26 98787 0,26 25685 руб (8)

Полная себестоимость работы (С)

С = РМ + СО + РЗ + РА + РКР + РПК + РК + ЕСН (9)

С = 3423 + 0 + 98787 + 3800 + 0 + 0 + 63325 + 25685 = 195020 руб.

Ниже приведена таблица затрат на НИОКР.

Таблица 6 – Затраты на НИОКР

№ Статьи затрат на НИОКР Затраты, руб. Затраты, %

1 Фонд заработной платы 98787 50,7

2 Единый социальный налог 25685 13,2

3 Амортизационные отчисления 3800 1,9

4 Контрагентные работы 0 0,0

5 Производственные командировки 0 0,0

6

Материалы, покупные изделия и

полуфабрикаты 3423 1,8

7 Косвенные расходы 63325 32,5

8 Специальное оборудование 0 0,0

64

На рисунке ниже эти данные представлены в виде диаграммы.

Рисунок 34 – Структура затрат

4.5. Формирование чистой прибыли предприятия и определение

эффективности производственных затрат

Для оценки и анализа эффективности произведенных затрат

используются следующие показатели:

договорно-контрактная цена работы;

балансовая (валовая) прибыль;

чистая прибыль;

коэффициент эффективности затрат на НИОКР.

Договорно-контрактная цена работы устанавливается по соглашению

сторон (предприятия-исполнителя и предприятия-потребителя). Примем

данную цену равной 365000 рублей.

50,7

13,2

1,9

1,8

32,5

Фонд заработной платы

Единый социальный налог

Амортизационные отчисления

Контрагентные работы

Производственные командировки

Материалы, покупные изделия и полуфабрикаты

Косвенные расходы

Специальное оборудование

65

Выручку предприятия сферы науки в основном формируют доходы от

реализации выполненных НИОКР. Балансовая прибыль предприятия равна

365000 – 195020 = 169980 руб.

Налоговые отчисления по налогу на прибыль составляют 169980 0,24

= 40795,2 руб.

Налоговые отчисления по налогу на имущество составляют 46700 0,02

= 934 руб.

Чистая прибыль есть разница балансовой прибыли и суммарных

налогов: 169980 – 40795,2 – 934 = 128250,8 руб.

Коэффициент эффективности затрат на НИОКР определяется по

формуле

Кэф Пч п

С100%, где (10)

– чистая прибыль от реализации научной продукции, руб., С – полная

себестоимость работы, руб.

Кэф 128250,8

195020 100% 65,76%.

4.6. Оценка технического уровня НИОКР

Технический уровень НИОКР будет определяться показателями

изделия, которые появятся в результате внедрения данной работы. Вначале

показатели изделия располагают в порядке их значимости. Первое место

занимает показатель, обеспечивающий удовлетворение качественно новой

потребности общества. На второе место надо поставить тот показатель,

который имеет наибольшее значение для достижения экономии затрат.

Наряду с параметрами, на основе которых производится вывод о

техническом уровне изделия, необходимо учитывать и экономические

66

характеристики (цена изделия, расходы по эксплуатации и т. п.). Эти

показатели обобщают очень многие технические параметры изделия.

4.7. Выводы

Определены основные этапы разработки, рассчитана трудоемкость

проекта, установлен план работ по выполнению проекта, определена

стоимость с помощью анализа структуры затрат.

Данная работа требует на свое выполнение 177,4 чел-дней в лице

одного студента-дипломника. Затраты на выполнение проекта составляют

195020 руб. При этом чистая прибыль составляет 128250,8 руб. при

коэффициенте эффективности 65,76%.

Результатом выполнения проекта являются программные модули и

отчет об анализе конструкций силовых элементов каркаса самолета. Их

использование позволит уменьшить стоимость изделия, срок разработки и

вероятность возникновения ошибок.

5. Экологическая часть

5.1. Введение

В данном разделе дипломного проекта проводится анализ основных

вредных и опасных при работе с персональным компьютером (ПК),

осуществляется подбор допустимых значений данных факторов в

соответствии с действующими нормами (СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03 –

"Гигиенические требования к персональным электронно-вычислительным

машинам и организации работы").

Раздел промышленной экологии и безопасности состоит из трех частей.

Первая – анализ соответствия основных вредных и опасных факторов

действующим нормам. Вторая – расчет средств защиты от такого

67

неблагоприятного фактора, как шум. Третья – описание технологии

утилизации элементов системы искусственного освещения.

5.2. Анализ основных факторов воздействия среды на оператора ПК

Современный уровень компьютерной техники способствует не только

интенсификации умственного труда, но и приводит к возникновению целого

ряда проблем, связанных с воздействием на человека электромагнитных,

электростатических полей, создаваемых работающим дисплеем компьютера

и отрицательно воздействующих на организм человека. Воздействие, которое

компьютерная техника способна оказать на человека, можно разделить на

три группы:

физическое воздействие: компьютер является источником

электромагнитного поля промышленной частоты, электромагнитного

излучения радиодиапазона, электростатического и постоянного

магнитного полей, рентгеновского излучения. Также компьютер и

периферийное оборудование могут создавать шум, изменять

микроклимат и ионизацию воздуха в рабочем помещении;

нагрузка на опорно-двигательный аппарат человека: интенсивная

работа с клавиатурой и мышью может вызывать болезненные

ощущения в пальцах рук, кистях, запястьях, предплечьях и локтевых

суставах. Длительное пребывание в неподвижной, неудобной позе

приводит к усталости и болям в позвоночнике, шее, плечевых суставах

и мышцах спины;

напряженность труда: работа с компьютером предполагает визуальное

восприятие и анализ больших объемов информации, что вызывает

утомление зрительного аппарата человека и перегрузку его мозга,

центральной нервной системы.

Рабочее место и взаимное расположение всех его элементов должно

соответствовать заданным антропометрическим, физическим и

68

психологическим требованиям. Большое значение имеет также характер

работы. При организации рабочего места оператора ПК должны быть

соблюдены следующие основные условия:

допустимые параметры микроклимата;

допустимые уровни электромагнитного излучения;

эргономичность рабочего места и используемых устройств;

оптимальное расположение оборудования, входящего в состав

рабочего места;

достаточный объем рабочего пространства, позволяющий

осуществлять все необходимые движения и перемещения;

необходимое искусственное и естественное освещения;

допустимый уровень акустического шума;

достаточная вентиляция рабочего места;

необходимая электробезопасность;

необходимая пожаробезопасность.

5.3. Общие положения организации рабочего места

Согласно СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03 "Гигиенические требования к

персональным электронно-вычислительным машинам и организации работы"

помещения для работы с компьютерами должны иметь естественное и

искусственное освещение, должны быть оборудованы системами отопления,

кондиционирования воздуха или системой эффективной приточно-вытяжной

вентиляции.

Эксплуатация ПК в помещениях без естественного освещения

допускается только при соответствующем обосновании и наличии

положительного санитарно-эпидемиологического заключения, выданного в

установленном порядке.

Естественное и искусственное освещение должно соответствовать

требованиям действующей нормативной документации. Окна в помещениях,

69

где эксплуатируются вычислительные системы, преимущественно должны

быть ориентированы на север и северо-восток. Оконные проемы должны

быть оборудованы регулируемыми устройствами типа жалюзи, занавесей,

внешних козырьков и т. п.

Площадь на одно рабочее место пользователя ПК с видеодисплейным

терминалом (ВДТ) на базе электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) должна

составлять не менее 6 м2, а с ВДТ на базе плоских дискретных экранов

(жидкокристаллических, плазменных) – не менее 4,5 м2.

Для внутренней отделки интерьера помещений, где расположены ПК,

должны использоваться диффузно отражающие материалы с коэффициентом

отражения для потолка 0,7-0,8, для стен 0,5-0,6, для пола 0,3-0,5.

Полимерные материалы используются для внутренней отделки

интерьера помещений ПК при наличии санитарно-эпидемиологического

заключения.

Рабочие места с ПК не следует размещать вблизи силовых кабелей и

вводов, высоковольтных трансформаторов, технологического оборудования,

создающего помехи в работе ПК.

Расчет воздухообмена следует проводить по теплоизбыткам от

оборудования, людей, солнечной радиации, искусственного освещения.

Параметры микроклимата, ионного состава воздуха, содержание вредных

веществ в нем должны отвечать нормативным требованиям.

Звукоизоляция помещений и звукопоглощение ограждающих

конструкций помещения должны отвечать гигиеническим требованиям и

обеспечивать нормируемые параметры шума на рабочих местах.

В помещениях ежедневно должна проводиться влажная уборка.

Помещения с компьютерами должны быть оснащены аптечкой первой

помощи и углекислотными огнетушителями.

70

5.4. Обеспечение параметров микроклимата

В помещении, где проводится разработка проекта, должны

обеспечиваться оптимальные параметры микроклимата. СанПиН

2.2.2/2.4.1340-03 устанавливает категории тяжести работ не более Iб.

Температура воздуха на рабочем месте в холодный период года должна

быть в пределах 21-23C, в теплый период года – 22-24C. Разница

температуры на уровне пола и уровне головы оператора в сидячем

положении не должна превышать 3C. Относительная влажность воздуха на

рабочем месте оператора должна составлять 40-60%. Скорость движения

воздуха на рабочем месте должна быть 0,1 м/с в холодный период года и 0,2

м/с – в теплый период года.

В рабочем пространстве, где осуществляется речевой обмен

информацией, уровень шума должен быть не менее 50 дБА. Причем шум тем

неприятнее, чем уже полоса частот и выше уровень звукового давления.

Наиболее вреден шум, имеющие в своем составе высокие тона.

На рабочем месте, где проводится работа, температура и влажность

воздуха должны удовлетворять указанным нормам. Система отопления

должна состоять из основной и вспомогательной. Основная система –

система приточной вентиляции с подогревом воздуха, также выполняющая

роль системы вентиляции помещения. Вспомогательная – обогрев

помещения за счет батарей центрального отопления. Основной вклад в шум в

помещении вносят работающие вентиляторы охлаждения системных блоков

компьютеров, удовлетворяющие указанным нормам.

Проветривание и вентиляция воздуха в помещениях позволяют

поддерживать требуемые параметры микроклимата, а также поддерживать

постоянный уровень ионизации воздуха. Для повышения влажности воздуха

в помещениях с компьютерами следует также применять увлажнители

воздуха, заправляемые ежедневно дистиллированной или прокипяченной

питьевой водой.

71

Недостаток аэроионов пагубно сказывается на здоровье пользователя –

он снижает иммунитет к различным заболеваниям.

Уровни содержания положительных и отрицательных аэроионов в

воздухе помещений с компьютерами должны соответствовать нормам,

установленным СанПиН 2.2.4.1294-03. Нормы приведены в таблице (таблица

7).

Таблица 7 – Содержание аэроионов в воздухе рабочих помещений

Уровни ионизации Число ионов в 1 см3 воздуха помещения

положительных отрицательных

Минимально

необходимые

400 600

Оптимальные 1500-3000 3000-5000

Максимально

допустимые

50000 50000

Содержание вредных химических веществ в производственных

помещениях не должно превышать предельно допустимых концентраций

(ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест в

соответствии с действующими гигиеническими нормативами (ГН 2.1.6.1338-

03).

5.5. Оптимальное размещение оборудования

Площадь на одно рабочее место с компьютером для взрослых

пользователей должна составлять не менее 6 м2, а объем – не менее 20 м

3.

Площадь на одно рабочее место с компьютером во всех учебных и

дошкольных учреждениях должна быть не менее 6 м2, а объем – не менее 24

м3.

72

Рабочие места по отношению к световым проемам должны

располагаться так, чтобы естественный свет падал сбоку, преимущественно

слева (рисунок 35).

Рисунок 35 – Расположение рабочих мест относительно оконных проемов

5.6. Рабочая поза и рабочее место

Рабочее место и взаимное расположение всех его элементов должно

соответствовать (согласно СанПиН 2.2.2./2.4.1340-03) антропометрическим,

физическим и психологическим требованиям. Большое значение имеет также

характер работы. В частности, при организации рабочего места

программиста должны быть соблюдены следующие основные условия:

оптимальное размещение оборудования, входящего в состав рабочего

места;

достаточное рабочее пространство, позволяющее осуществлять все

необходимые движения и перемещения;

необходимо естественное и искусственное освещение для выполнения

поставленных задач;

73

уровень акустического шума не должен превышать допустимого

значения;

достаточная вентиляция рабочего места.

Главными элементами рабочего места программиста являются

письменный стол и кресло. Основным рабочим положением является

положение сидя. Работа с вычислительной техникой занимает большую часть

времени (до 8 часов машинного времени в сутки). Чтобы такая работа не

приводила к быстрому утомлению, необходимо создать комфортные для

работы условия. Нормальная и безопасная работа пользователя ЭВМ

(оператора) во многом зависит от того, в какой мере условия его работы

соответствуют оптимальным: комплекс физических, химических,

биологических и психофизиологических факторов.

Выбор рабочей позы производится из следующих соображений:

рабочая поза сидя вызывает минимальное утомление программиста.

Рациональная планировка рабочего места предусматривает четкий порядок и

постоянство размещения предметов, средств труда и документации. Высота

рабочей поверхности стола для взрослых пользователей должна

регулироваться в пределах 680-800 мм; при отсутствии такой возможности

высота рабочей поверхности стола должна составлять 725 мм. При

проектировании рабочего места тщательно подбирается рабочее кресло

(подлокотники и подножки, регулировка по высоте, горизонту, по углу

наклона спинки, их размеры и свободное пространство вокруг кресла), стол

(оптимальная высота – 750 мм над уровнем пола), а также дополнительные

тумбы и полки. Рабочий стол должен иметь пространство для ног высотой не

менее 600 мм, шириной - не менее 500 мм, глубиной на уровне колен - не

менее 450 мм и на уровне вытянутых ног - не менее 650 мм. Рабочий стул

(кресло) должен быть подъемно-поворотным и регулируемым по высоте и

углам наклона сиденья и спинки, а так же - расстоянию спинки от переднего

края сиденья.

74

5.7. Обеспечение допустимых эргономических характеристик дисплеев

Требования к набору параметров дисплея отображены в таблице ниже.

Таблица 8 – Допустимые параметры дисплея

Параметры Допустимые значения

Яркость белого поля Не менее 35 кд/м2

Неравномерность яркости рабочего поля Не более ±20

Контрастность (для монохромного

режима)

Не менее 3:1

Временная нестабильность изображения

(мелькания)

Не должна фиксироваться

Наиболее критичным параметром, влияющим на физическое здоровье

оператора ПК, является временная нестабильность изображения. Не

рекомендуется использовать дисплеи, имеющие данный показатель меньше

80Гц.

5.8. Обеспечение электробезопасности

Вопросу электробезопасности при работе с электроприборами всегда

необходимо уделять большое внимание. При прохождении через организм

электрический ток оказывает термическое, электролитическое и

биологическое действия, с чем связана высокая тяжесть травматизма. Под

электробезопасностью понимается система организационных и технических

мероприятий и средств, обеспечивающих защиту людей от вредного и

опасного воздействия электрического тока, электрической дуги,

электромагнитного поля и статического электричества.

Защита от поражения электрическим током обеспечивается

различными способами, в том числе:

75

размещением разъемов электропитания на тыльной стороне системного

блока и монитора;

применением надежных изоляционных материалов;

использованием кабелей электропитания с заземляющими

проводниками;

использованием для электропитания клавиатуры, ручных

манипуляторов, в интерфейсных кабелях и в элементах регулировки и

индикации на лицевой панели системного блока и монитора

низковольтных напряжений (не более 12В).

Защитное зануление – это присоединение металлических корпусов

электрических машин, трансформаторов и других токоведущих

металлических частей электрооборудования, которые не находятся под

напряжением при нормальной работе, к многократно заземленному нулевому

проводу.

Нулевым проводом называется провод сети, соединенный с

глухозаземленной нейтралью трансформатора или генератора или со

средним нулевым проводом сети постоянного тока.

Назначение защитного зануления заключается в устранении опасности

поражения электрическим током при соприкосновении человека с

металлическими частями электрооборудования, оказавшимися под

напряжением, при замыкании фазы на корпус или землю.

Защитное зануление является наиболее простой и в тоже время весьма

эффективной мерой защиты от поражения током при появлении напряжения

на металлических нетоковедущих частях.

Конструкция компьютера, используемого для работы с программным

продуктом, обеспечивает надежную электробезопасность для работающего с

ним человека: по способу защиты от поражения электрическим током

удовлетворяет требованиям первого класса. Системный блок и монитор

подключены к трехфазной четырехпроводной сети с заземленной нейтралью

76

сети переменного тока напряжением 220В и частотой 50Гц, нетоковедущие

корпуса монитора и системного блока заземлены. Все токоведущие части

скрыты под слоем изоляции либо закрыты защитными кожухами. Все

электрооборудование протестировано в аккредитованных лабораториях и

имеет соответствующие сертификаты электрической безопасности.

5.9. Обеспечение допустимого уровня шума

При выполнении основной работы на ПК уровень шума на рабочем

месте не должен превышать 50 дБА. На рабочих местах в помещениях для

размещения шумных агрегатов вычислительных машин (алфавитно-

цифровых печатающих устройств – АЦПУ, принтеры и т.п.) уровень шума не

должен превышать 75 дБА. Шумящее оборудование (АЦПУ, принтеры и

т.п.), уровни шума которого превышают нормированные, должно находиться

вне помещения с ПК.

Допустимые значения уровней звукового давления в октавных полосах

частот и уровня звука, создаваемого ПК приведены в таблице ниже.

Таблица 9 – Допустимые значения звукового давления и уровня звука

Уровни звукового давления в октавных полосах со

среднегеометрическими частотами Уровни звука в

дБА 31,5

Гц

63

Гц

125

Гц

250

Гц

500

Гц

1000

Гц

2000

Гц

4000

Гц

8000

Гц

86

дБ

71

дБ

61

дБ

54

дБ

49

дБ

45

дБ 42 дБ 40 дБ 38 дБ 50

Измерение уровня звука и уровней звукового давления проводится на

расстоянии 50 см от поверхности оборудования и на высоте расположения

источников звука.

77

5.10. Обеспечение пожаробезопасности

Помещения вычислительных центров относятся к категории "В"

пожаробезопасности – в них находятся твердые сгораемые вещества, не

способные взрываться при контакте с кислородом воздуха.

При использовании ПК возможны аварийные ситуации: короткие

замыкания, перегрузки, повышение переходных сопротивлений в

электрических контактах, перенапряжение, возникновение токов утечки. Эти

случаи могут привести к резкому выделению тепловой энергии, которая

может стать причиной возникновения пожара. Для снижения вероятности

подобной ситуации необходимо, чтобы помещения были оснащены

противопожарной сигнализацией, ручными углекислотными

огнетушителями, например, ОУ-3.

Требования к пожаробезопасности зданий и сооружений определяются

согласно СНиП 21.01-97.

При работе с ПК необходимо соблюдать требования

пожаробезопасности:

не следует загромождать горючими и легко воспламеняющимися

материалами (бумага, расходные материалы печатающих устройств,

магнитные носители информации и т.п.) рабочие места операторов

ЭВМ, выходы, проемы, коридоры;

подступы к средствам пожаротушения, средствам связи,

электрораспределительным устройствам, а также к эвакуационным

путям должны быть всегда свободны;

имеющиеся деревянные звукопоглощающие настенные панели и

другие детали должны быть пропитаны огнезащитным составом;

в системе кондиционирования должны быть предусмотрены клапаны

для перекрытия воздухопроводов при пожаре. Противопожарные

клапаны в системах кондиционирования должны закрываться вручную,

78

дистанционно с пульта дежурного или автоматически при достижении

температуры воздуха в помещении 70...80º С;

рекомендуется установить блокировку на систему электропитания

ЭВМ, обеспечивающую отключение аппаратуры от сети

электропитания при возникновении пожара.

5.11. Обеспечение освещения рабочего места

Очень важную роль в организации рабочего места играет правильное

освещение. Утомляемость органов зрения зависит от ряда причин:

недостаточность освещенности;

чрезмерная освещенность;

неправильное направление света.

Недостаточность освещения приводит к напряжению зрения, ослабляет

внимание, приводит к наступлению преждевременной утомленности.

Чрезмерно яркое освещение вызывает ослепление, раздражение и резь в

глазах. Неправильное направление света на рабочем месте может создавать

резкие тени, блики, дезориентировать работающего. Все эти причины могут

привести к несчастному случаю или профзаболеваниям, поэтому столь важен

правильный расчет освещенности.

Расчет освещенности рабочего места сводится к выбору системы

освещения, определению необходимого числа светильников, их типа и

размещения.

5.12. Расчет системы освещения

В этой части раздела приведен расчет требуемой системы освещения

для помещения, в котором проводилась работа над дипломным проектом.

79

Параметры помещения L × B × H – 6 м × 6,5 м × 3,8 м. Задачей данного

светотехнического расчета является определение мощности всей

осветительной установки для получения заданной освещенности на рабочих

местах, при выбранном типе и расположении светильников.

Расчет освещенности производится в следующем порядке:

выбор источников света;

выбор системы освещения;

выбор типа осветительных приборов и определение высоты их подвеса

над рабочей поверхностью;

размещение осветительных приборов и определение их количества;

выбор освещенности и коэффициента запаса;

расчет осветительной установки.

5.13. Выбор источников света

К числу источников искусственного света, выпускаемых отечественной

и зарубежной промышленностью, относятся лампы накаливания,

люминесцентные лампы и дуговые ртутные лампы (ДРЛ). Предпочтение

чаще всего отдается люминесцентным лампам, как более экономичным и

обладающим более благоприятной цветностью излучения. В системах одного

общего освещения офисных помещений, конструкторских бюро и т.п., а

также для общего освещения в системе комбинированного освещения во всех

случаях также рекомендуется использовать люминесцентные лампы.

5.14. Выбор системы освещения

В практике проектирования осветительных установок используются

следующие системы освещения:

80

общего освещения;

комбинированного освещения.

Общее освещение в свою очередь подразделяется на общее

равномерное (при равномерном распределении светового потока без учета

положения оборудования) и общее локализованное (при распределении

светового потока с учетом расположения рабочих мест).

Для применения в офисных помещениях, где нет теней на

рассматриваемой поверхности, рекомендуется система общего равномерного

освещения.

5.15. Выбор осветительных приборов

Основными показателями, определяющими выбор светильника при

проектировании осветительной установки, следует считать:

конструктивное исполнение светильника с учетом условий среды;

светораспределение светильника;

блесткость светильника;

экономичность светильника.

Для нашего случая выбираем открытые двухламповые

люминесцентные светильники типа ОДОР – они рекомендуются для

нормальных помещений с хорошим отражением потолка и стен, допускаются

при умеренной влажности и запыленности. Их минимальная высота подвеса

составляет 3,5 метра.

Критерии расположения светильников в помещении:

обеспечение высокого качества освещения, ограничение ослепленности

и необходимой направленности света на рабочее место;

наиболее экономичное создание нормированной освещенности.

81

Размещение рабочих столов должно быть таким образом, чтобы

видеодисплейные терминалы были ориентированы боковой стороной к

световым проемам, чтобы естественный свет падал преимущественно слева.

Для равномерного общего освещения светильники с люминесцентными

лампами должны располагаться рядами параллельно стенам с окнами.

Критерием оптимальности расположения светильников является

величина

, (11)

где – расстояние между соседними светильниками, м;

– высота подвеса светильника над рабочей поверхностью, м.

Уменьшение удорожает устройство и обслуживание освещения, а

чрезмерное увеличение ведёт к резкой неравномерности освещённости.

При этом различают наивыгоднейшее светотехническое расположение

светильников , при котором достигается наибольшая равномерность

освещенности по площади помещения, и энергетически наивыгоднейшее

расположение , когда обеспечивается нормируемая освещенность при

наименьших энергетических затратах.

Для светильников ОДОР , . Показатель для светильников

ОДОР не используется.

Определяем высоту подвеса светильника над рабочей поверхностью по

формуле

, , , (12)

где – средняя высота рабочей поверхности.

В помещении используются навесные потолки, и лампы встроены в

потолок, поэтому при расчёте принимаем, что высота подвеса лампы равна

высоте комнаты.

82

Подставляя высоту подвеса светильника над рабочей поверхностью в

формулу (11), получим

, , . (13)

Оптимальное расстояние от крайнего ряда светильников до стены

рекомендуется принимать равным

,

, . (14)

Соответственно, при ширине комнаты 6,5м, расстоянием от стены 1,3м и

расстоянием между светильниками 3,9 м можно установить светильники в

два ряда.

Расстояние между светильниками в ряду 25-50 см. В каждом ряду

можно установить четыре светильника типа ОДОР-2-40 длиной 1,23м.

Следовательно двухламповые светильники располагаем в два ряда по

три светильника (рисунок 36). Всего шесть светильников, т.е. 12 ламп.

83

Рисунок 36 – Схема размещения светильников в помещении для

люминесцентных ламп

5.16. Выбор освещенности и коэффициента запаса

Основные требования и значения нормируемой освещенности рабочих

поверхностей изложены в санитарных нормах и правилах. Освещённость

должна быть в пределах 300-500Лк. Освещение не должно создавать бликов

на поверхности экрана. Нормированная минимальная освещенность (Лк)

определяется по таблице 1 разд. 5.3 СниП 23-05-95. Работу инженера, в

соответствии с этой таблицей, можно отнести к разряду точных работ (3

разряд зрительной работы, подразряд В), следовательно, освещенность

должна быть Лк при использовании газоразрядных ламп.

Коэффициент запаса , учитывает уменьшение светового потока лампы в

результате загрязнения светильников в процессе эксплуатации (его значение

84

определяется по таблице 3 разд. 5.3 СНиП 23-05-95). Для данного расчёта

, .

5.17. Расчет системы искусственного освещения

Определим световой поток каждой лампы для создания нормируемой

освещенности. Методически различают два способа расчета: метод

коэффициента использования светового потока и точечный метод.

В расчётах взят метод коэффициента использования светового потока.

Он пригоден для помещений с равномерным размещением светильников; при

расчете учитывается световой поток, отраженный от стен и потолка, а

поэтому данный метод наиболее пригоден для помещений со светлыми

потолком и стенами, особенно при использовании светильников рассеянного

и отраженного света. Метод пригодится для определения освещенности

только на горизонтальной поверхности, не применим для расчета

локализованного освещения. Широко используется для расчета

осветительных установок с люминесцентными лампами в конструкторских

бюро.

Световой поток F двух ламп светильника рассчитывается по формуле

, (15)

где – выбранная нормируемая освещенность, Лк;

S – площадь помещения, м2;

K – коэффициент запаса;

z – отношение средней освещенности к минимальной (z = 1,1 – 1,15);

N – число светильников – 6 шт.;

- коэффициент использования светового потока ламп, зависящий от типа

светильника, коэффициентов отражения потолка и стен и индекса

помещения i.

85

Возьмём = 300Лк (в соотв. с СанПиН 2.2.2.1340-03 раздел 6).

Индекс помещения выражает геометрические соотношения в помещении и

определяется по формуле

, (16)

где h – высота подвеса светильника над рабочей поверхностью;

A=L и B – длина и ширина помещения соответственно.

Производим расчеты

,

, , .

(17)

Принимаем =50%, =30%. По табличным данным определяем

=39%. Тогда на один двухламповый светильник

, ,

, .

(18)

После определения светового потока, подбираем ближайшую

стандартную лампу по следующей таблице.

Таблица 10 – Тип лампы в соответствии со значением светового потока

Люминесцентные лампы

Тип лампы Световой поток, лм

ЛДЦ 20 820

ЛД 20 920

ЛБ 20 1180

ЛДЦ 30 1450

ЛД 30 1640

86

ЛБ 30 2100

ЛДЦ 40 2100

ЛД 40 2340

ЛБ 40 3000

ЛДЦ 80 3560

ЛД 80 4070

ЛБ 80 5220

На практике допускается отклонение потока выбранной лампы от

расчетного до –10% и +20%, в противном случае задается другая схема

расположения светильников. В нашем случае для двухлампового

светильника выбираем лампу ЛДЦ 80. Тогда световой поток двухлампового

светильника составляет лм выбранный.

В конце расчета подсчитаем фактическое значение минимальной

освещенности рабочей поверхности с учетом выбранной лампы

.

(19)

Потребная мощность всей осветительной установки (6 двухламповых

светильников) определяется по формуле

, (20)

где P – мощность одной лампы, Вт.

5.18. Расчет системы искусственного освещения в программе Dialux

Программа Dialux от немецкой компании DIAL GmbH на сегодняшний

день является лучшей из бесплатных программ по расчёту наружного и

87

внутреннего освещения при заданном типе, количестве и расположении

различного рода светильников.

Для расчета в программе Dialux были взяты установленные ранее

параметры помещения (размеры и высота рабочей поверхности) и

светильника (количество, расположение, световой поток и мощность). В

результате расчета была получена следующая картина распределения

освещенности по помещению (рисунок 37).

Рисунок 37 – Распределение освещенности

88

5.19. Утилизация элементов системы искусственного освещения

Ртуть – один из наиболее хорошо изученных токсикантов.

Металлическая ртуть и её соединения относятся к веществам 1 класса

опасности. Основной путь поступления в организм – ингаляционный

Потенциальными источниками ртутного загрязнения могут быть:

бытовые и промышленные ртутьсодержащие приборы (термометры,

тонометры), промышленные ртутьсодержащие отходы (отслужившие свой

срок люминесцентные лампы), содержащие ртуть полезные ископаемые.

Беспокойство вызывает хранение отработанных люминесцентных

ламп, отнесенных к отходам 1 класса опасности.

В связи с этим возникает проблема поиска простого, эффективного и

дешёвого способа демеркуризации помещений, транспорта, а также

промышленных отходов в процессе их утилизации.

Существующие методы демеркуризации включают механический сбор

видимых на глаз скоплений металлической ртути, химическую

демеркуризацию — обработку помещений растворами окислителей,

хлорирующих реагентов (10%-й раствор перманганата калия, 20%-й раствор

хлорного железа, 5-10%-й раствор монодихлорамина), а также порошком

серы. Образующиеся при этом соединения ртути нелетучие, но оксид и

хлорид ртути токсичны при попадании в желудок и, кроме того, могут вновь

восстанавливаться до металлической ртути.

Обработка порошком серы приводит к образованию нерастворимого и

нетоксичного сульфида ртути, который является очень устойчивым

соединением. Однако реакция с порошком серы при комнатной температуре

идет очень медленно и не может гарантировать полное связывание ртути.

Ниже изложен один из способов демеркуризации, основанный на

дезактивации ртутигазогенерирующей серосодержащей смесью (САС). Суть

процесса обезвреживания люминесцентных ламп заключается в

преобразовании содержащейся в них ртути в нерастворимый сульфид ртути.

89

Процесс происходит в газовой фазе и при повышенной температуре, и может

гарантировать полное связывание ртути, в особенности при неоднократной

обработке.

В результате переработки и дезактивации отработанных

люминесцентных ламп получают крошку – отход. Полученная крошка

применяется в качестве наполнителя в количестве не более 4% в бетонные и

асфальтобетонные смеси, используемые при строительстве дорог.

5.20. Выводы

Обеспечение безопасности труда является одной из важнейших

составляющих любого производственного процесса. От своевременного

проведения соответствующих мероприятий и регулярного контроля

трудовых норм зависит здоровье людей, экономическая эффективность

предприятия. В данном разделе дипломного проекта был проведен анализ

основных вредных и опасных факторов, действующих на работников. Самым

неблагоприятным фактором в данном случае оказались условия зрительного

восприятия, а поэтому был проведен расчет оптимального освещения,

соответствующего требуемым нормам.

В итоге была разработана система искусственного освещения,

состоящая из шести двухламповых светильников общей мощностью 960 Вт.

Был приведен способ утилизации люминесцентных ламп.

Для пользователей результатами дипломного проектирования были

обеспечены условия, соответствующие нормам.

90

Заключение

В данном дипломном проекте с помощью САПР NX 8.5

смоделированы некоторые элементы каркаса самолета МС-21,

проанализирована их конструкция. Даны принципы построения приложений

с использованием инструментального средства программирования NX Open

и разработаны методические примеры, демонстрирующие отдельные его

разделы. Рассмотрены две наиболее актуальные проблемы, с которыми

сталкивается инженер-технолог ОАО "Корпорация "Иркут" при работе над

изделиями. В качестве решения одной из этих проблем была проведена

организация рабочего места технолога. Заключалась она в разработке

приложения по подбору стандартного профиля для изготовления детали.

Приложение позволяет в автоматизированном режиме подбирать нужный

профиль без необходимости производить долгий его поиск в сети

предприятия.

Таким образом, использование основных и вспомогательных средств

САПР позволяет повысить скорость получения модели изделия. При этом

снижаются вероятность возникновения рисков и срок выпуска изделия на

рынок, так как бумажная документация заменяется на электронную, а

дорогостоящий натурный эксперимент заменяется математическим

моделированием. Кроме того, автоматизация проектирования снижает

стоимость дальнейшего сопровождения изделия и разработки его возможных

модификаций.

91

Список литературы

1. Siemens PLM Software. NXOpen API Help [HTML].

2. Тихомиров В.А. Разработка приложений для Unigraphics на языке C.

Дальнаука, 2011. 422 с.

3. Житомирский Г.И. Конструкция самолетов. М.: Машиностроение,

1995. 415 с.

4. Гончаров П.С., Ельцов М.Ю., Коршиков С.Б., Лаптев И.В., Осиюк В.А.

NX для конструктора-машиностроителя. М.: ДМК, 2010. 504 с.

5. Иванова Н.Ю., Савченко Н.Н. Организация и планирование проведения

НИОКР. М.: МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2008. 18 с.

6. СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03. Гигиенические требования к персональным

электронно-вычислительным машинам и организации работы. М.: Рид

Групп, 2012. 32 с.

7. ГОСТ 2.105-95. Общие требования к текстовым документам.

8. ГОСТ 2.702-75. ЕСКД. Правила выполнения электрических схем.

92

Приложение