Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Разработка структуры автоматизированного рабочего места для ландшафтного проектирования.
Оглавление
Введение
Раздел 1. Анализ предметной области.
1.1.Ландшафт, ландшафтные объекты и способы их описания.
.2.Основные этапы проектирования. Особенности проектирования ландшафтных объектов.
1.3.Обоснование необходимости автоматизации процесса проектирования ландшафтных объектов. Постановка задачи.
1.4.Программы для 3-х мерного моделирования ландшафта.
Раздел 2.Разработка структуры САПР и АРМ .
2.1.Пинципы построения САПР.
.1.1.Цель создания САПР.
2.1.2. Состав САПР.
2.1.3. Стадии создания САПР.
2.1.4. Отображение процесса проектирования в программное обеспечение САПР.
2.1.5. Специфика информационного обеспечения САПР.
2.2.Анализ АРМ.
2.3. Задание на проектирование
2.4. Устройства ввода изображения.
2.5.Устройства вывода информации.
2.6. Требования к ПК
2.7.Выбор оборудования и конфигурации АРМ.
2.8. Выбор программного обеспечения.
2.9. Установка и настройка АРМ.
Раздел 3.Методика моделирования АРМ.
3.1.Моделирование информационных систем.
3.2. Особенности компьютерного моделирования.
3. 3.Постановка задачи.
3.4.Основные допущения и ограничения при моделировании.
3.5. Показатели надежности и производительности оборудования и ПО.
3.6. Математическая постановка задачи оптимизации АРМ.
3.7.Расчет нормировочных коэффициентов для автоматизированного рабочего места (К1 –К7).
.7.1.Расчет нормировочного коэффициента для системного блока компьютера.
3.7.2.Расчёт нормировочного коэффициента для мониторов
3.7.3.Расчёт нормировочного коэффициента для принтера .
3.7.4. Расчёт нормировочного коэффициента для сканеров .
3.7.5. Расчёт нормировочного коэффициента для плоттеров .
3.7.6.Расчет нормировочных коэффициентов качества программного обеспечения АРМ.
3.8 Решение задачи линейного программирования.
Заключение
Список используемой литературы.
Введение
В современных условиях для реализации функциональных задач в любой предметной области необходимо использование автоматизированных рабочих мест на базе профессиональных персональных компьютеров. Например, в сфере экономики на таких АРМ можно осуществлять планирование, моделирование, оптимизацию процессов, принятие решений в различных информационных системах и для различных сочетаний задач. Для каждой предметной области необходимо предусматривать АРМ, соответствующие их назначению. Хотя принципы создания любых АРМ должны быть общими: системность, гибкость, устойчивость, эффективность.
До недавнего времени основными методами выполнения графических материалов являлись черчение, рисунок, живопись, макетирование и другие виды работ, выполняемых вручную.
Появление высокопроизводительных персональных компьютеров, создание большого количества графических программ различного назначения, в том числе объёмного моделирования, и специализируемых в области ландшафтного проектирования, предложили ландшафтному архитектору новые ранее неизвестные ему возможности.
Не заменяя и не подменяя традиционные методы, компьютеры (компьютерная графика) предоставляют ландшафтному архитектору новые способы реализации его творческого потенциала.
Для разработки АРМ, обеспечивающего проектирование ландшафтных объектов с заданными показателями производительности, предстоит решить ряд проблем, связанных с подбором исходных данных: с выбором конфигурации оборудования и программного обеспечения; для этого приведем все необходимые сведения.
1. Анализ предметной области
1.1.Ландшафт, ландшафтные объекты и способы их описания.
Объемно-пространственная структура садово-паркового ландшафта должна выражать собой синтез закономерных физических и пространственных качеств составляющих его композиционных элементов: плоскостных, объемных и планировочных. К плоскостным элементам относятся ровные и горизонтальные поверхности партеров, лужаек, площадок, водоемов; к объемным –пластические формы рельефа –возвышения, откосы, камни, деревья, кустарники, травянистые растения, а также архитектурные сооружения, скульптура и малые архитектурные формы; к планировочным –аллеи, дороги, тропинки, площади и площадки. Главная задача формирования объемно-пространственной структуры ландшафта –создание полноценной обстановки для отдыха. Практически различные свойства природных элементов композиции предопределяют возможные приемы их использования для ландшафтной композиции, отвечающей в наибольшей степени функции каждой из зон отдыха.
Суть процесса организации процесса садово-паркового ландшафта –моделирование, связанное с бесконечным разнообразием форм деревьев и сочетаний, на основе, которых проектировщик может основать объёмно-пространственные элементы и варьировать соотношения по тону и степени освещённости.
Деревья самый важный структурный и декоративный строительный материал паркового ландшафта. Богатство красок и разнообразие форм растительности делают её незаменимым материалом ландшафтной композиции. Зрительно древесные растения определяют пропорции и форму пейзажей, создают контраст между открытыми пространствами и разделяют их. Определяют силуэты структуру, обрамление, фон и тон пейзажа, его «настроение».
Растениям присущи особые свойства, обусловленные декоративным и биологическим разнообразием. Надо предусматривать логический процесс беспрерывного изменения облика деревьев по величине, форме кроны и окраске в ходе роста и по сезонам года, определяющего главное воздействие и отличие древесной растительности от определенных, постоянных и строгих форм искусственных элементов садово-паркового ландшафта.
Отдельные деревья представляют собой первичные простейшие объёмные единицы, из которых посредством соединения друг с другом компонуются насаждения парка. Всё разнообразие древесных группировок по размеру и форме, выражающее их объемные и пластические свойства, следует разделить на следующие основные типы составных структурных элементов композиции садово-паркового ландшафта: солитер, группа, роща, массив, аллея, зеленая стена и живая изгородь.
Солитер в садово-парковом ландшафте –представляет собой декоративную объемную композиционную доминанту в пространстве. Обособленное положение солитера предопределяет условия динамичности его обзора со всех сторон и фокусировки на нем внимания.
Кустарники находят применение в любых типах растительных группировок и могут использоваться в качестве самостоятельного элемента композиции садово-паркового ландшафта для создания групп на газоне, вблизи водоемов, на опушках групп деревьев. Цветочное оформление - активное средство создания колористического эффекта в парковых пейзажах. Яркие краски цветов предопределяют их доминирующее значение. Цветники располагают в наиболее посещаемых местах –у входов, около площадок отдыха, берегах водоема развилках дорог. Необходимо выбирать растения наиболее характерные по окраски и форме и добиваться приятных, гармоничных и контрастных сочетаний.
Необходимый элемент оформления ландшафта –обработка поверхности земли. Газон –лучшее, самое гигиеничное из всех покрытий, живая зелёная окраска успокаивающе действует на человека. Газон –сугубо земляное покрытие, подчёркивающее пластику земли.
Главный декоративный элемент сада –это всё-таки цветы, видовое и цветовое разнообразие которых делает безграничными возможности оформления любого сада, независимо от его размеров и экологических характеристик. Важно правильно подобрать ассортимент цветов, как эстетическим требованиям, так и условиям предполагаемого места выращивания. Специальные библиотеки ландшафтных программ позволяют это делать.
Вода представляет собой необычайно элемент в ландшафте садов и парков. Освежающее воздействие воды, отражения, танцующие отблески света, мгновенно изменяющаяся поверхность воды, плеск и журчание её струй способствуют тому, что она становится самым ярким элементом садово-паркового ландшафта.
В динамической форме состояния воды применяются следующие ландшафтные единицы композиции: источник, ручей, водопад и каскад, фонтан, а также река и море; в статической форме состояния воды: декоративный бассейн, пруд и озеро.
Источник самое скромное устройство, в котором дается впечатление красоты движущейся струи воды. Он может служить в парке для создания ручья.
Ручей относится к формам малых водных устройств. Это неширокий водоток с протяженным извилистым руслом. Ручей обычно служит красочным мотивом формирования пространственной оси композиции в ландшафте парка.
Каскады образуются небольшими перепадами потоки воды, которые придают ручью в парке горный характер. Водопад возникает в русле ручья, текущего в гористой местности по крутому склону, когда на пути потока воды находятся уступы со значительной разностью уровней.
Фонтан –искусственное водное устройство, обладающее большим декоративным эффектом благодаря стремительности вздымающихся вверх струй, блеску и пене движущейся и падающей воды. Техническое устройство фонтана представляет собой сложное инженерное сооружение, основанное на регулировании напора и применении различных насадок на выпускных отверстиях труб, подводящих воду.
Архитектурно-обрамленный водоем в парке обычно называется бассейном. Бассейн можно использовать в качестве самостоятельного объекта или как часть переднего плана для усиления с помощью отражения кокого-либо важного элемента композиции.
Форма декоративных бассейнов может быть не только правильной геометрической, но и любой изогнутой конфигурации, в зависимости от общего композиционного решения пейзажа. Яркое цветовое обрамление бассейна можно создать цветами, посаженными близко к воде. Активное включение воды в архитектурно-планировочную структуру , положительно влияющих на психику человека и тем самым на повышение эффективного отдыха.
Трактовка воды в форме свободных, извилистых очертаний берегов, островов, русел малых рек и ручьёв порождает необходимость сооружения разнообразных мостов для соединения разделенных водой участков сада. Помимо своего прямого назначения, мосты играют большую роль в пространственном построении пейзажей у водоема. Они служат членению пространства и замыканию перспектив. Широкие пролеты арочных мостов служат «рамой» для пейзажей. Нависающие над водой и отраженные в ней, они являются удачно расположенными видовыми площадками, с которых раскрываются иные перспективы.
Пластическую первооснову паркового ландшафта представляет собой рельеф - совокупность форм расчленения земной поверхности, которая образует в парках каркас его объёмно-пространственной структуры.
Скалы и камни –колоритный материал в ландшафтных композициях. Чтобы композиция из камня имела эстетическую ценность, она должна быть правильно построена и подчиняться общим принципам проектирования. Однородность строения пород камней –надежное средство придания всей композиции цельности и естественности.
Валуны –элемент, обладающий выраженной формой, который может играть в пейзаже роль отдельно обрамленной единицы композиции. Они могут с успехом использоваться в построении пейзажей долины, водного потока и водоема. Расположение валунов единично или группами в пейзажах на ровной поверхности также не нарушит правдоподобия композиции при условии их соразмерности окружающему пространству. Камень придает каждой композиции характер устойчивости и массивности, который усиливается свойственным горным породам неярким цветом.
Альпинарии –отдельно воссозданные в саду элементы горных ландшафтов, если он сооружён в виде насыпи с уложенными камнями , то его называют альпийской горкой, а если в виде плоской каменисто-гравийной площадки –рокарием.
Элементы обработки рельефа –лестницы, террасы, подпорные стенки –важные архитектурные объекты, представляющие собой подобие скульптурной композиции в камне и способствуют декоративной завершенности ландшафтного решения. Лестницы, ведущие с одного уровня поверхности на другой, имеют широкое практическое применение. Они чрезвычайно желательны и в эстетическом отношении, так как разнообразят подпорные стены и откосы террас, акцентируя живописные композиции и направляя посетителя к ним. Лестницы должны быть согласованы с размерами дорожек, иметь соответствующее основание и составлять часть композиции, гармонирующую со всем окружением.
Терраса по своему эффекту –архитектурный элемент простейшей формы. В качестве связующего звена отдельных пространств при регулярной планировке терраса открывает перед ландшафтным архитектором. Высота её над поверхностью, расположенной ниже, определяется откосом, на котором она устраивается, и пропорциями её самой по себе.
Очень красивы беседки-перголы, покрытые вьющимися растениями. Обычно простая конструкция перголы даёт возможность создавать из них не только «зелёную» комнату, но и защищённую от солнца аллею перголу.
Скульптура –богатый по содержанию элемент композиции, в своих обобщенных пластических образах и объемно-пространственных формах отражающая действительность. Отражает художественно-образную тему и усиливает общее идейно-эстетическое воздействие сада. Ту же роль играют скульптурно-архитектурные формы –стелы, памятные знаки и декоративные камни. Из всех жанров скульптуры в формировании садово-паркового ландшафта применяется монументально-декоративная скульптура.
Важную функциональную и декоративную роль в оформлении пейзажа играет мощение дорог и площадок, для которого используются различные материалы: бетонные и каменные плиты, гравий, кирпич, щебенка, деревянные торцы, рифленые и фактурные керамические плиты. Комбинацией разных материалов, размера и формы плит, фактуры и цвета их поверхности достигается большое разнообразие в рисунке мощения. Тип покрытия выбирают в соответствии с назначением садово-парковых дорог, и характера конкретного участка парка.
Архитектурные сооружения и малые формы архитектуры –неотъемлемый элемент паркового ландшафта. Общее требование к архитектуре парковых сооружений –выразительность и оригинальность формы, простота конструкций, гармоничность цветового решения, долговечность строительного материала.
Многообразие парковых архитектурных сооружений, устройств и малых форм архитектуры включает в себя: для отдыха взрослых –площадки для спортивных игр, бассейн для плавания, беседка навес, пергола, трельяж, скамьи и садовые диваны, видовые площадки, место для мангала; для развлечения детей –игровое оборудование площадок, плескательный бассейн; для художественного оформления –арка, колонна, обелиск, стела скульптура, ваза, декоративная стенка, фонтан, бассейн. Целый ряд элементов связан с функцией пешеходного передвижения: площадка при входе, прогулочные маршруты, садовая мебель, покрытие поверхности земли, защитное обрамление деревьев и цветников, фонари и светильники. Кроме того, гидротехнические сооружения, мост, причал, спуск к воде, терраса и подпорная стенка, грот, пандус.
Проектирование ландшафтно-планировочной композиции должно охватывать следующие формы творческого процесса: организацию объемно-пространственной структуры –тектонику или строение отдельных элементов пейзажа; объективные основы категории красоты –единство содержания и формы организации пространства; равновесие, ритм, повторы и последовательность; пропорции и масштаб, связывающие всю схему композиции, а также отдельные её элементы; тождество; контраст; нюанс; фокусировку; акцент; цвет, солнечное и искусственное освещение, малые формы, скульптуру и детали ландшафтной архитектуры.
Цвет в пейзажах и солнечное освещение неразрывно связаны между собой. Перемена освещения в течение дня воздействует на формообразующие свойства цвета и её изменение эффекта сочетания отдельных тонов.
Соотношение пластической, пространственной и светоцветовой структур, формирующее трехмерность пространства садов и парков, дает определенный импульс для его восприятия. Постижение пространства, равно как его организация, немыслимо без учета фактора времени. Непрерывность, последовательность определенным образом организованных зрительных картин –обязательное условие возникновения пространственно-временной структуры.
1.2.Основные этапы проектирования. Особенности проектирования ландшафтных объектов
Проектирование технического объекта –создание, преобразование и представление в принятой форме образца этого еще не существующего объекта. Под объектом понимается всё то, что подлежит проектированию. В нашем конкретном случае –это непосредственно территория, подлежащая благоустройству и все связанные с этим виды работ, а также всё многообразие элементов садово-паркового ландшафта, перечисленных выше.
Системный подход при проектировании объектов включает следующие принципы:
Первый принцип предполагает всесторонний анализ предполагаемого объекта проектирования, полный учет всех факторов характеризующих объект и исследование взаимосвязи этих факторов. Второй принцип определяет последовательность анализа проектирования объекта. В начале проектирования мы рассматриваем объект как единое целое. Затем объект разбивается на элементы и анализируется каждый из них и его влияние в целом на весь объект. Использование иерархического подхода предполагает декомпозицию объекта. Декомпозиция –это разбивка единого целого (объекта) на составные части (элементы) с целью анализа и исследования каждого из них независимо друг от друга. каждая из составных частей может разбиваться также на отдельные элементы до того, пока этот элемент не будет считаться неделимым. На каждом этапе декомпозиции необходимо применять комплексный подход при анализе элементов. Третий принцип на начальных этапах проектирования применяются приближенные методы и оценки, при этом при этом пренебрегают второстепенными фактами или характеристиками, с целью изучения и понимания главных характеристик объекта. После изучения и получения таких характеристик можно перейти к учёту второстепенных характеристик, а затем анализ главных характеристик объекта с учётом второстепенных. Этот процесс может повторяться. В ходе этого процесса происходит многократный анализ проектируемого объекта, на каждом этапе итерации с учётом всё большего количества исследованных характеристик. Четвёртый принцип означает, что не стоит стремиться делать или разрабатывать проектируемый объект абсолютно и навсегда совершенным. Это объект необходимо спроектировать так, чтобы он достаточно хорошо удовлетворял требованиям заказчика или поставленных задач, но при этом имел возможность совершенствоваться, модернизироваться и развиваться.
Основным понятием методологии проектирования любого объекта является понятие жизненного цикла. Жизненный цикл объекта –это непрерывный процесс, который начинается с момента принятия решения о необходимости его создания и заканчивается в момент ненужности его использования или снятия с эксплуатации. При этом процессе происходит последовательность этапов или стадий. Для любого объекта можно выделить следующие этапы жизненного цикла:
1-4 - доэксплуатационный период, Т1
,6 –период реального существования объекта, Т2
окончание жизненного цикла, Т3
Моделью жизненного цикла называется структура, определяющая последовательность выполнения этапов взаимосвязи процессов, действий и задач на протяжении жизненного цикла. Понятия жизненного цикла и его модели имеют государственный международный стандарт.
В практике проектирования обычно используют основные или базовые модели жизненного цикла:
.
Использование последовательной или каскадной модели такой обычно происходит тогда, когда на этапе анализа и обоснования требований заказчик может определить все требования к данному проекту или их большинство. Тогда жизненный цикл разбивается на последовательные этапы, причем переход с одного этапа на другой осуществляется после завершения всех работ на предыдущем этапе. На каждом этапе в этой модели разрабатывается определенный набор документов на основе принятых решений. Совокупность этих документов является достаточной для продолжения работ на следующем этапе. Обычно каждый из этапов завершается верификацией или контролем разработанных документов на соответствие их предъявленным требованиям.
Преимущества данной модели:
Недостаток: Процесс проектирования или создания объекта никогда не укладывается в описанную жесткую схему и если допущены ошибки на предыдущих этапах, и они не выявлены, то на последующих этапах могут возникнуть неразрешимые проблемы, которые в ряде случаев могут привести к перепроектированию объекта.
Поэтапная с промежуточным контролем –это итерационная модель с циклами обратной связи между этапами. Межэтапные корректировки обеспечивают меньшую трудоёмкость и более высокое качество принимаемых решений по сравнению с каскадной моделью. Корректировка решений на предыдущих этапах осуществляется в специальных точках контроля предыдущего этапа. Основным недостатком этой модели является то, что каждый из этапов как бы растягивается на весь период разработки, что существенно увеличивает время разработки, при этом происходит некоторое запаздывание с получением окончательного результата. Это иногда приводит к моральному и физическому несоответствию разработанного проекта. Следует заметить, что временные рамки на каждом из этапов существуют и при данной модели, но они трудно определяемы.
Совмещенная модель основывается на интегрированном подходе жизнедеятельности каждого из элементов объекта. В основе этого метода заложена идея одновременного анализа, проектирования и использования объекта, координация работ при использовании такой модели осуществляется группой высококвалифицированных специалистов. При использовании этой модели удается уменьшить сроки проектирования, т.е. уменьшить доэксплуатационный период от 25-50% по времени, а , следовательно уменьшить стоимость проекта.
Качество любого проекта зависит от полноты и правильности реализации работ на этапе анализа и выработки требования. В спиральной модели упор делается на этапы анализа, выработки требований и проектирование. В конце этих этапов реализуемость предметных решений проверяется путем создания прототипа или версии проекта. На каждом этапе уточняются цели и характеристики объекта, определяется качество выполняемых работ, и планируются работы следующего витка спирали. Таким образом, конкретизируя детали проекта, выбирается обоснованный вариант , который доводится до реализации и внедрения. Главная задача при использовании данной модели показать заказчику некий вариант, отвечающий главным требованиям. Недостаток: определение момента перехода на следующий этап. Для устранения этого недостатка накладываются временные ограничения на каждый из этапов, и незавершенные работы осуществляются на таком же этапе следующего витка спирали.
Для ландшафтного проектирования наиболее приемлема спиральная модель проектирования.
Ландшафтное проектирование –метод ландшафтной архитектуры, заключающийся в разработке приемов по преобразованию, художественному оформлению, формированию открытого пространства городской среды, пригородной зоны и т. п.
Перечень работ на отдельных этапах жизненного цикла ландшафтных объектов:
1.Анализ и выработка требований (Подготовительные работы).
2.Проектирование и реализация.
Типовой проект озеленения и благоустройства состоит из чертежей, выполненных на основе предпроектных изысканий, генерального плана и комплекта рабочей документации.
Обычно делается 2-4 первоначальных эскиза. На них в общем виде представляются элементы ландшафта в соответствии с поставленными задачами. Проложены дорожки определенной конфигурации, определены места расположения, цветников, водоема и других объектов сада. Из нескольких эскизов заказчик выбирает по его мнению лучший или направляет их на доработку. На этом этапе определяется планировочное решение, стоимость, технологическая сложность и продолжительность работ, дальнейшее обслуживание.
На основе эскизов создается генеральный план.
В процессе детализации осуществляется окончательный подбор деревьев и кустарников, разработка необходимых инженерных систем (дренаж, полив, освещение), подбор тротуарной плитки и вариантов ее раскладки.
В процессе ландшафтного проектирования составляются следующие документы:
1. Генеральный план
Определен стиль сада и нанесены все будущие объекты, показана привязка всех строительных элементов (покрытия, подпорные стенки и т. п.) к существующим строениям и сооружениям (дом, забор и т. п.).
. План вертикальной планировки
На плане указаны проектные высотные отметки рельефа будущего сада. (Когда участок имеет сложный рельеф и (или) предполагается его изменение, вертикальная планировка).
. Дендроплан
На дендроплане нанесены все древесные растения с привязками. Посадочный чертеж и дендроплан обычно совмещаются на одном листе. Посадочный чертеж это привязка посадочных мест к элементам планировки. К дендроплану прилагается ассортиментная ведомость, в которой перечислен весь посадочный материал по видам и сортам, и указано общее количество растений. Расположение того или иного растения показано на дендроплане.
. Схема дренажной системы
На схеме указано расположение и привязка магистралей дренажной системы и даны высотные отметки необходимых уклонов.
. Схема системы полива
На схеме указаны места расположения и привязки разбрызгивателей и водопроводящих магистралей и других элементов системы. Детально показаны основные конструктивные узлы монтажа системы.
. Схема системы освещения
На схеме указаны места расположения и привязки светильников и электропроводки, их виды. Детально показаны основные конструктивные узлы монтажа системы.
. Схема дорожек и площадок
Это разбивочный чертеж дорожек и площадок со всеми необходимыми привязками. На схеме детально в масштабе показана раскладка плитки и основные технологические узлы.
. Схема подпорных стенок
На схеме расположение и привязка подпорных стенок, основные конструктивные узлы и список используемых материалов.
. Эскизы и схема цветников
Трехмерный рисунок, на котором общая концепция цветника. Плюс детальная схема (разбивочный чертеж) с полным списком растений.
. Эскизы и схема композиций
Трехмерный рисунок, на котором общая концепция композиции. Плюс детальная схема (разбивочный чертеж) с полным списком растений и используемых декоративных материалов.
. Эскизы и схема водоема
Трехмерный рисунок, на котором общая концепция водоема. Плюс детальная схема (разбивочный чертеж) с полным списком материалов и растений. На схеме показаны основные конструктивные узлы водоема.
Кроме того к проекту прилагается следующая документация:
1. Ведомость объемов работ включает в себя общее количество основных работ на участке (газон, покрытия, посадки и т. п.). На основе этой ведомости составляется сметная документация.
. Большой объем текстовой информации. Это пояснительная записка к проекту, описание технологии и последовательность выполнения всех работ, рекомендации по дальнейшему уходу.
Многие работы из второй части могут быть реализованы с помощью компьютерных технологий на базе широкого спектра программных продуктов. В основе почти всех продуктов лежат средства CAD (computer aided designer)
1.3.Обоснование необходимости автоматизации процесса проектирования ландшафтных объектов. Постановка задачи
Ландшафтное проектирование связано с получением, обработкой, анализом и выполнением большого количества графической информации. К ней относятся фотоматериалы, схемы планировки, чертежи и другие виды графического материала.
Естественным является тот факт, что обработка большого количества графических данных в целях ландшафтного проектирования не возможна без использования современных аппаратно-программных комплексов, реализующих современные информационные технологии.
Так только использование компьютерной графики позволяет на предпроектном этапе, т. е. на стадии анализа и выбора решений в короткое время просмотреть множество вариантов, а ходе непосредственного проектирования на основе моделирования получить проект ландшафтных объектов близкий по своим параметрам к фотоматериалам.
Развитие Internet позволяет вести разработку ландшафтных проектов с использованием любых ресурсов сети в on-line режиме.
Конечно, применение информационных технологий предполагает использование как аппаратных средств (от настольных ИС для несложных проектов так и офисных или корпоративных систем), так и специальных программных средств от простых программ ландшафтного проектирования до сложных программных комплексов.
В настоящее время для целей ландшафтного проектирования предлагается большое разнообразие компьютерных программ. Эти программы можно подразделить на две группы: плоскостного, точнее, псевдообъемного и объемного моделирования.
На первый взгляд все эти программы напоминают скорее игрушку. По мнению многих ландшафтных архитекторов программы ориентированы на «домашних хозяек», то есть дилетантов, далёких от профессиональной работы в области ландшафтного дизайна и архитектуры. Однако при грамотном подходе такие программы представляют несомненную ценность для разработки ландшафтных проектов.
Основное их назначение –подготовка, эскизного предварительного варианта ландшафтного проекта. За счет простоты включения в проект различных растительных и архитектурных форм, легкости размещения, замены и удобства просмотра программы позволяют ландшафтному архитектору за короткое время просмотреть множество вариантов и выбрать из них наиболее приемлемые. Что бы объяснить заказчику, что вы собираетесь сделать с его участком одних слов не достаточно. В этих же программах можно продемонстрировать несколько предварительных вариантов, что затруднительно сделать привычными методами. Следует также учитывать, что эти программы постоянно совершенствуются, наглядным примером чего могут служить программы ArchiCad или AutoCAD .
Конечный вариант генерального плана также может быть выполнен на компьютере, например в AutoCAD. Готовая библиотека обозначений элементов ландшафта, возможность использования сканированного изображения топографической съёмки упрощает его создание.
С целью создать представление о существующих программных продуктах ландшафтного моделирования, именно с точки зрения ландшафтного дизайнера можно провести оценку и сосредоточить внимание на лучших/плохих сторонах того или иного программного продукта.
1.4.Программы для 3-х мерного моделирования ландшафта
Программ для 2-х мерного планирования хоть отбавляй, от достаточно универсальных графических пакетов CorelDraw, PhotoShop до специфических, предназначенных только для определенных действий. Простых, а также легких в обучении, плюс ко всему понятных программ по построению 3-х мерных сцен ландшафта и получения качественного результата - практически нет. То есть они конечно существуют, но без соблюдения вышеперечисленных условий. К классу таких программ относятся профессиональные пакеты, которые достаточно трудоемки в изучении, сложны в использовании и требуют больших вычислительных ресурсов компьютера, плюс ко всему отличаются высокой стоимостью от 2000$ и выше. Цена пакета 3D Studio VIZ - 2300$. Для освоения этого пакета, как минимум необходимо полгода (при наличии свободного времени !), для быстрой работы нужен компьютер не менее PIII-1000 с графическим ускорителем, а для получения качественного и окончательного проекта необходим богатый практический опыт и собственные наработки.
Профессиональные студии видеографики, частные мастера, в основном, делают проекты зданий т.е. архитектурное моделирование. Качественный и количественный состав растений в таких проектах оставляет желать лучшего - 2, 3 вида деревьев, пару видов кустарников и цветов, вот все что мы увидим. А для полноценного представления сада необходимо как минимум, 10 видов деревьев, различные по высоте и окраске кустарники и цветы, дополнительные строения. Архитектор не сосредотачивается на отдельных деталях, но для ландшафтного дизайнера, именно сочетание мелких деталей является наиболее существенным.
Обзор продуктов оценивается по следующим характеристикам:
. Качество 2-х мерного представления.
. Качество 3-х мерного представления.
. Доступность и разнообразие объектов (деревья, кустарники, дома).
. Совместимость с распространенными форматами данных.
. Требования к ресурсам компьютера.
6. Простота использования.
7. Общие выводы.
Программные продукты:
. Sierra Land Designer 3D 7.0
. Complete Landscape Designer 3
. Expert Landscape Design 3D
. Punch! 3.5.1
. 3D Max 3.0 + 3D VIZ 3.1
. "Наш сад 3D prо"
. Archi Cad 7.0
SIERRA LAND DESIGNER 3D 7.0
Общий вид программы представлен на рисунке, рис.1.1.
рис.1.1
Профессиональная программа для ландшафтного проектирования. Отличный 2-х мерный вид, много возможностей по проектированию, расстояния, площадь и т.п. Огромная база по растениям, с возможностью добавления собственных вариантов и фильтром по зоне, типу растения. Достаточно проста в обучении. Подходит для стандартных композиций ландшафта.
В результате проектирования в этой программе получается следующее, рис.1.2:
Рис.1.2
Вполне приличный 3-х мерный вид, правда, все объекты 2-х мерные, но на качестве это не страдает. Плюс огромное количество самих объектов: перголы, шпалеры, ворота и т.п. Можно самому "строить" дом, для более реалистичного представления; окна, двери, лестницы - есть в наличии. Так же есть возможность отдельно проектировать освещение. Стадии ландшафта можно посмотреть по временам года, а так же посмотреть изменение солнца в течение дня.
Достоинства
Приемлемый 3-х мерный вид, простота в использовании, быстрота в обучении.
Недостатки
Есть возможность делать индивидуальные вещи, но эта возможность скорее тягость.
Выводы
По соотношению простота обучения/качество конечного результата, эта одна из лучших программ для 3-х мерного дизайна ландшафта.
Стоимость продукта
Официально в Россию не поставляется.
COMPLETE LANDSCAPE DESIGNER 3
Рис.1.3
Довольно приятная программа в работе, даже на русском языке, рис.1.3. Есть база данных по растениям, различным постройкам и т.п. Хотя описание на английском, но кто разбирается поймет без проблем. Неплохой поиск по растениям и объектам, с возможностью задания различных параметров. Например: поиск кустарников, светолюбивых, средней влажности почвы, нейтральной кислотности, и с вечнозеленым типом листвы выполняется простым выделением нужных полей.
Создание плана начинается с загрузки фона (фото) т.е. то, на чем строится дизайн. Сначала фотографируется нужный объект, затем накладываете на него объекты (деревья, цветы и т.п.) и получается окончательный вариант. Достаточно оригинальный и простой вид представления будущего проекта.
Рис.1.4
Но, использование такого подхода оправдано лишь тогда, когда необходимо показать не общий вид плана, а некоторую ее часть, например вход в дом с будущим оформлением. Общей картины участка программа не дает, рис.4.
Достоинства
Приемлемый 2-х мерный вид (фото).
Недостатки
Данный продукт специализирован на создании фото, и в этом его достоинства и недостатки, а именно невозможно посмотреть проект с различных точек.
Выводы
Имеет смысл использовать для конкретного показа определенного объекта.
Стоимость продукта
Официально не поставляется в Россию, только пиратские версии.
EXPERT LANDSCAPE DESIGNER 3
Поразительная программа, которая занимает на диске всего 4.5Мб. Дополнена библиотекой растений и различных построек. Вполне удачный и понятный 2-х мерный вид. А главное, удобна и проста в работе. Хорошая альтернатива "Наш сад pro". Позволяет копировать все объекты, это может быть полезно, если работать в других графических редакторах, например в PhotoShop.
Этот план сделан в течение 10-ми минут, без подготовки, рис.1.5.
рис.1.5
Конечно же, при таком малом объеме нечего и рассчитывать на хороший 3D вид, рис.1.6:
Рис.1.6
Очень похоже на ArchiCad - рисованная графика.
А в целом, программа оставляет приятное впечатление. Разработчики хорошо все продумали. И, если нет желания изучать что либо серьезное, то эта программа удовлетворит любые запросы.
Достоинства
Хороший, цветной 2-х мерный вид, быстрая обучаемость.
Выводы
Оптимальна для людей, которые занимаются благоустройством своего загородного дома, хотя может использоваться как альтернативный вариант ландшафтными дизайнерами.
Стоимость продукта
Не поставляется в Россию, только пиратские версии.
PUNCH! 3.5.1
рис.1.7
Уникальная программа, большие возможности, вполне реалистичный 3-х мерный вид рис.1.8. Но, что самое интересное, обучение практически не требуется, все достаточно удобно и понятно. Простой интерфейс, доступность, огромное количество (более 50 видов) деревьев, кустарников, цветов, много дополнительных объектов: бассейны, пруды, стулья, столы, ворота, дорожки и т.п. Отличный результат окончательной сцены, при чем не требуется определенных навыков. Процесс создания сцены заключается в построении 2-х мерного плана, с использованием различных объектов. Сам же 3-х мерный план не требует доработки в других редакторах. Жаль, что сохранение всего в двух форматах: bmp и jpg, но это не так уж страшно.
Рис.1.8
Но 2-х мерный план оставляет желать лучшего рис.1.7, простое схематическое представление, нет отличий по размерам и форме деревьев. Однако стандартом представления считается именно схематичное представление. Определить цветы это или дерево достаточно сложно, необходимо все пояснять. Все объекты, как и положено, имеют размер, измерить и показать на карте любые расстояния просто. Без проблем можно понять, что длина забора именно 11.22 метра, площадь дома 77 кв.м. и т.п.
И, маленькое уточнение, объекты в проекте не 3-х мерные, а 2-х мерные картинки, но на качестве окончательной сцены от этого не страдает.
Достоинства
Отличный 3-х мерный вид, простота в использовании, быстрота в обучении.
Недостатки
Невозможность импортировать/экспортировать объекты и проекты. Нет поддержки распространенных 3D стандартов. Нет возможности делать уникальные вещи, подходит только для шаблонного заполнения местности.
Выводы
По соотношению простота обучения/качество конечного результата, эта одна из лучших программ для 3-х мерного дизайна ландшафта.
Стоимость продукта
Официально в Россию не поставляется.
3D MAX или 3D STUDIO VIZ .
рис.1.9.
Очень распространенные программные продукты, начиная от школьников, кончая профессиональными студиями и дизайнерами. Используют их там, где необходимо
добиться реалистичного 3-х мерного представления. Виды использования 3D MAX также различны, от создания внешнего вида того или иного здания, до моделирования видео эффектов в кинофильмах, рис.1.9. И, при всех его достоинствах, программа не предназначена именно для ландшафтного моделирования. Возможности 3D Studio VIZ в этом плане богаче. Уже есть готовые объекты: лестниц, каркасы домов, окна, деревья и т.п.
Программы представляют собой высокопрофессиональные продукты для создания реалистичных 3-х мерных сцен, объектов, спец. эффектов и т.п. Возможности программ ничем не ограничены, это универсальные продукты 3-х мерного моделирования, и в этом их слабость.
Для тех, кто уже работали в 3D MAX, создание ландшафта происходит достаточно просто. Накопленные объекты: деревья, дома, созданные раньше сцены, объединяются в одном модуле, дорабатываются и проект готов.
Но, при отсутствии опыта и наработок, все приходится создавать с нуля. И, прежде чем получить окончательную сцену, потребуется очень и очень много сил и времени. Время на поиски объектов (деревья, кустарники, дома), время на их доведение до ума, время на разработку собственных объектов и, наконец, время на составление композиции. Это большой труд и не под силу каждому.
рис.1.10
И кстати, серьезный минус программы - высокие требования к компьютеру.
Для получения реалистичного 3-х мерного вида сада и дома, применяются множество текстур (заливка объектов), большое количество деревьев и кустарников, различные модификаторы и т.п., а это требует огромных вычислительных мощностей компьютера. Кстати, есть отличные plugins для работы с деревьями и кустарниками - TreeStorm, в процессе создания деревьев и кустарников можно представить их как шары - это заметно убыстряет процесс работы.
В двух словах, можно сказать следующее: что это лучший на данный момент продукт для 3-х мерного моделирования, отличающийся реалистичным видом окончательных сцен и богатыми дизайнерскими возможностями. Позволяет реализовать любые дизайнерские идеи используя на полную мощь возможности человека и компьютера, рис.11.
Достоинства
Отличный 3-х мерный вид, возможность создавать любые сцены, совместимость с распространенными 3D форматами файлов.
Недостатки
Надо помнить, что MAX - это универсальное средство моделирования, а не специально заточенный под ландшафтные работы инструмент - это и есть основной минус. Нет встроенных объектов, приходится все создавать с нуля или находить и дорабатывать. Программа трудна в обучении и предъявляет необычайно высокие требования к компьютеру.
Выводы
Перспективное и мощное средство 3-х мерного моделирования, но очень ресурсоемкое. Не каждому по плечу, но если овладеть им то планирование ландшафта превращается в удовольствие.
Стоимость продукта
D Studio VIZ - 2300$, 3D MAX - 4300$. (Хотя, можно приобрести его в любой палатке рублей за 80)
НАШ САД 3D Pro
Рис.1.11
Очень удачный программный продукт российских разработчиков. Лучшее 2-х мерное планирование рис.1.11, отличная графика, быстрое создание проектов с привязкой по растениям, легка в обучение. Много различных объектов, от беседок, до теннисных кортов.
Но есть некоторая кривизна продукта. Например, что бы создать неправильной формы пруд, приходится накладывать друг на друга несколько овалов и квадратов. Хотя если привыкнуть, никаких затруднений не вызывает. Имеется возможность просмотра участка ночью, при различном освещении. Огромную базу растений, более 5000 видов, с возможностью выборки и фильтрации по критериям, а так же добавления и редактирования.
И, при всех его хороших качествах, есть минусы. 3-х мерный вид проекта оставляет желать лучшего, а лучше его и вообще не печатать, ограничится только плоским планом.
Достоинства
Отличный 2-х мерный вид, огромная база данных растений, с возможность добавления и редактирования.
Недостатки
Плохая 3-х мерная графика, нет импорта/экспорта объектов.
Выводы
Предназначен для качественного планирования и отображения в 2-х мерном виде. Для понимания самим дизайнером, где что у него растет. Нет необходимости перелистывать тонны книг, вспоминая, что же нужно садить во влажную почву в тени и т.п. Достаточно сделать выборку из базы данных, с определенными критериями и все.
Стоимость продукта
$. Поставляется с электронным ключом. Пиратских версий нет.
CAD-программы
Рис.1.12
Мощный и профессиональный продукт для архитектурного моделирования. Довольно детально позволяет представить модель будущего проекта (здания, строения, участка), учитывая всевозможные размеры, нагрузку на конструкции и т.п. Очень широко распространен среди архитекторов. Изучается во всех ВУЗах как основное средство проектирования.
В качестве программы для визуализации и 2-х мерного представления будущего ландшафта приспособлен мало. Нет ни базы растений, не очень наглядный 2-х мерный план, а уж о 3-х мерном вообще нечего говорить - больше похоже на рисунки. Для изучения - сложен. Множество ненужных и мешающих работе настроек, окон (рассматривается как ландшафтное средство), рис1.12. Хотя и доступно множество различных объектов: здания, деревья, предметы и т.п., качество визуализации отвратительное, говорить о реалистичности проекта не приходится рис.1.13.
рис.1.13
Достоинства
Профессиональное планирование в в схематике.
Недостатки
Программа не предназначена для специфичного ландшафтного проектирования и не учитывает его специфики, плохой 3D вид.
Выводы
Семейство CAD используется архитекторами в качестве профессионального инструмента проектирования, но учитывая все доблести продукта, его спец. функции планирования 3-х мерный вид будущего проекта оставляет желать лучшего.
Стоимость продукта
Около 2000$, поставляется с электронным ключом, есть русифицированная версия.
ВЫВОДЫ
Оптимальное соотношение простота использования/конечный результат дают программы:
"Sierra Land 3D", "Наш Сад pro" и "Punch! 3D".
"Наш Сад pro" с его хорошим (красивым) 2-х мерным планом, обширнейшей базой данных по растениям, возможностью выборки и "Punch! 3D" & "Sierra Land 3D"с приемлемой 3-х мерной графикой, простотой обучения и быстротой создания сцен являются на сегодняшний день наилучшим решением.
Неплохая альтернатива "Expert Landscape Design 3D".
Как вариант, можно использовать в качестве схематичного проектирования CAD-программы, а графику делать в других.
Важно понять, продукты, созданные специально для ландшафтного проектирования предлагают шаблонные и скупые решения, сделать что то свое практически невозможно. В то же время, программы для общего моделирования предлагают намного больше возможностей, но требуют больше ресурсов, как человеческих так и программных.
P.S. Рисование, как метод 3-х мерного представления ландшафта не рассматривалось, хотя и используется дизайнерами как основной метод представления проекта.
2.Разработка структуры САПР и АРМ
2.1.Принципы построения САПР
2.1.1.Цель создания САПР
Решение проблем автоматизации проектирования с помощью ЭВМ основывается на системном подходе, т. е. на создании и внедрении САПР - систем автоматизированного проектирования технических объектов, которые решают весь комплекс задач от анализа задания до разработки полного объема конструкторской и технологической документации. Это достигается за счет объединения современных технических средств и математического обеспечения, параметры и характеристики которых выбираются с максимальным учетом особенностей задач проектно-конструкторского процесса. САПР представляет собой крупные организационно-технические системы, состоящие из комплекса средств автоматизации проектирования, взаимосвязанного с подразделениями конкретной проектной организации.
Под автоматизацией проектирования понимают систематическое применение ЭВМ в процессе проектирования при научно обоснованном распределении функций между проектировщиком и ЭВМ и научно обоснованном выборе методов машинного решения задач.
Цель автоматизации - повысить качество проектирования, снизить материальные затраты на него, сократить сроки проектирования и ликвидировать рост числа инженерно-технических работников, занятых проектированием и конструированием.
Научно обоснованное распределение функций между человеком и ЭВМ подразумевает, что человек должен решать задачи, носящие творческий характер, а ЭВМ —задачи, решение которых поддается алгоритмизации.
Существенным отличием автоматизированного проектирования от неавтоматизированного является возможность замены дорогостоящего и занимающего много времени физического моделирования —математическим моделированием. При этом следует иметь в виду одно важнейшее обстоятельство: при проектировании число вариантов необозримо. Поэтому нельзя ставить задачу создания универсальной САПР, а необходимо решать вопросы проектирования для конкретного семейства машин.
Для создания САПР необходимо:
Комплекс средств автоматизации проектирования включает методическое, лингвистическое, математическое, программное, техническое, информационное и организационное обеспечение.
2.1.2. Состав САПР
САПР —система, объединяющая технические средства, математическое и программное обеспечение, параметры и характеристики которых выбирают с максимальным учетом особенностей задач инженерного проектирования и конструирования. В САПР обеспечивается удобство использования программ за счет применения средств оперативной связи инженера с ЭВМ, специальных проблемно-ориентированных языков и наличия информационно-справочной базы.
Структурными составными составляющими САПР являются подсистемы, обладающие всеми свойствами систем и создаваемые как самостоятельные системы. Это выделенные по некоторым признакам части САПР, обеспечивающие выполнение некоторых законченных проектных задач с получением соответствующих проектных решений и проектных документов.
По назначению подсистемы САПР разделяют на два вида: проектирующие и обслуживающие.
Процесс проектирования реализуется в подсистемах в виде определенной последовательности проектных процедур и операций. Проектная процедура соответствует части проектной подсистемы, в результате выполнения которой принимается некоторое проектное решение. Она состоит из элементарных проектных операции, имеет твердо установленный порядок их выполнения и направлена на достижение локальной цели в процессе проектирования. Под проектной операцией понимают условно выделенную часть проектной процедуры или элементарное действие, совершаемое конструктором в процессе проектирования. Примерами проектных процедур могут служить процедуры разработки кинематической или компоновочной схемы станка, технологии обработки изделий и т. п., а примерами проектных операций —расчет припусков, решение какого-либо уравнения и т. п.
Структурное единство подсистем САПР обеспечивается строгой регламентацией связей между различными видами обеспечения, объединенных общей для данной подсистемы целевой функцией. Различают следующие виды обеспечения:
2.1.3. Стадии создания САПР
Создание и развитие САПР осуществляется самой проектной организацией с привлечением (при необходимости) других организации-соисполнителей, в том числе научно-исследовательских институтов и высших учебных заведений. Следует подчеркнуть, что создание САПР —сложная и трудоемкая работа, выполнение которой под силу только большому высококвалифицированному коллективу разработчиков.
Процесс создания САПР включает в себя восемь стадий: предпроектные исследования, техническое задание, техническое предложение, эскизный проект, технический проект, рабочий проект, изготовление, отладка и испытание, ввод в действие.
Руководство разработкой, внедрением, эксплуатацией и модернизацией систем и компонентов САПР в проектной организации должно заниматься специализированное подразделение, включающее группы специалистов соответствующих направлений.
Предпроектные исследования проводятся для выявления готовности конкретной проектной организации к внедрению автоматизированных методов. Основу этой работы составляет системное обследование объекта проектирования и используемых в инженерной практике традиционных методов и приемов проектирования, а также объема технической документации, разрабатываемой в процессе проектирования. Процесс обследования осуществляется главным образом опросом опытных проектировщиков и конструкторов.
В результате обследования определяется необходимость и экономическая эффективность создания автоматизированной системы. При этом учитывается объем проектно-конструкторских работ, их периодичность, общие затраты инженерного труда, возможность создания адекватного математического описания и оптимизационных процедур, необходимость повышения качественных показателей проектируемого изделия, сокращение сроков проектирования.
Существенным фактором при решении вопроса о целесообразности создания САПР является подготовленность соответствующего проектного подразделения к созданию и внедрению САПР. Подготовленность может быть оценена по следующим критериям:
Кроме того, важно выявить факторы оценки подготовленности кадров для эксплуатации САПР, к которым можно отнести следующие:
Техническое задание (ТЗ) является исходным документом для создания САПР и должно содержать наиболее полные исходные данные и требования. Этот документ разрабатывает головной разработчик системы. ТЗ на создание САПР должно содержать следующие основные разделы:
«Наименование и область применения», где указывают полное наименование системы и краткую характеристику области ее применения;
«Основание для создания», где указывают наименование директивных документов, на основании которых создается САПР;
«Характеристика объектов проектирования», где приводят сведения о назначении, составе, условиях применения объектов проектирования;
«Цель и назначение», где перечисляют цель создания САПР, ее назначение и критерий эффективности ее функционирования;
«Характеристика процесса проектирования», где приводят общее описание процесса проектирования, требования к входным и выходным данным, а также требования по разделению проектных процедур (операции), выполняемых с помощью неавтоматизированного и автоматизированного проектирования;
«Требования к САПР», где перечисляют требования к САПР в целом и к составу ее подсистем, к применению в составе САПР ранее созданных подсистем и компонентов и т. п.;
«Технико-экономические показатели», где оценивают затраты на создание САПР, указывают источники получения экономии и ожидаемую эффективность от применения САПР.
На стадиях технического предложения, эскизного и рабочего проектирования выбираются и обосновываются варианты САПР, разрабатываются окончательные решения. При этом выполняются следующие основные виды работ:
Оформление всей документации, необходимой для создания и функционирования САПР, выполняют на стадии рабочего проектирования.
На стадии изготовления, отладки и испытания производят монтаж, наладку и испытание комплекса технических средств автоматизации проектирования, на тестовых примерах доводят программное обеспечение и подготавливают проектную организацию к вводу в действие САПР.
Ввод в действие системы осуществляют после опытного функционирования и приемочных испытаний у заказчика.
2.1.4. Отображение процесса проектирования в программное обеспечение САПР
Важнейшим вопросом при создании САПР после формализации процесса проектирования является вопрос отображения проектно-конструкторской деятельности инженера в программное обеспечение.
В общем, виде процесс проектирования в САПР можно упрощенно представить схемой, показанной на рис. 2.1. Эта схема отображает элементарную ячейку проектно-конструкторского процесса, из цепочки, которых состоит реальный автоматизированный процесс. Все системы проектирования, создаваемые с помощью современных средств вычислительной техники, являются автоматизированными. Важнейшую роль в этих системах играет человек-инженер, разрабатывающий проект новых технических средств. Человек в САПР решает все неформализованные проектные задачи и задачи планирования работ. Современная САПР является инструментом высококвалифицированного инженера-проектировщика, поэтому тесное взаимодействие человека и ЭВМ в процессе проектирования —один из важнейших принципов построения и эксплуатации САПР.
Основным блоком в схеме процесса автоматизированного проектирования (рис.2.1) является блок проектных решений. В зависимости от полноты формализации наших знаний в конкретной предметной области проектное решение может быть выполнено автоматически или в интерактивном режиме. На основе входных данных и ограничений (независимые параметры проектирования) блок изменяет варьируемые параметры (факторы решения) до получения приемлемых проектных решений (зависимых переменных).
Ограничения
Получение проектных решений
Входные Варьируемые Проектные Проектные
данные параметры процедуры решения
Оценка результатов проектирования
Выходная документация
Рис. 2.1 Схема процесса автоматизированного проектирования
Результаты проектирования должны быть представлены в виде, удобном для восприятия человеком, и содержать информацию, на основе которой инженер мог бы вынести суждение о результатах проектирования.
Если проектное решение утверждается, то оформляется требуемая выходная документация; если необходима корректировка проекта, инженер, уточняя варьируемые параметры, в интерактивном режиме добивается нужных результатов; когда же проектно-конструкторский процесс не приводит к намеченной цели, необходимо уточнить входные данные и ограничения.
Рассмотрение даже такой упрощенной схемы процесса проектирования позволяет уточнить разделение функции между инженером и ЭВМ в САПР. Получение вариантов проектных решений и их представление в виде, удобном для восприятия человеком, может быть возложено на ЭВМ в той мере, в какой это позволит сделать математическое обеспечение проектных процедур. Но даже при автоматическом получении вариантов проектных решений за инженером остаются важнейшие функции —ввод исходных данных для проектирования, окончательная оценка и утверждение проектных решении. В интерактивном же режиме проектирования инженер непосредственно участвует в ходе решения задач, воздействуя на выбор факторов решения и уточняя независимые переменные. Получение выходной документации в соответствии с существующими требованиями является операцией рутинной и должно выполняться автоматически.
На основании изложенного модель программного обеспечения автоматизированной проектной процедуры можно представить схемой, показанной на рис. 2.2.
Формирование Задание
входных данных варьируемых
параметров
Корректировка Список Список
входных данных входных варьируемых Распечатка
данных параметров варьируемых
Распечатка параметров
входных данных Расчетный
модуль Подготовка
Формирование Список Проектные данных для
ограничений ограничений решения оценки решений
Корректировка Визуализация
ограничений проектных
решений
c4 f0
Распечатка
ограничений
Рис. 2.2. Модель программного обеспечения проектной процедуры в САПР.
Обобщенная модель программного обеспечения проектной процедуры в САПР имеет ряд составляющих и списки данных. В общем виде каждая составляющая должна реализоваться своим программным модулем.
Назначение модуля формирования входных данных состоит в создании списка этих данных для проектирования и его контроля при вводе в систему. Структура и формат списка входных данных зависят от содержания проектной процедуры (расчетного модуля). Необходимо предусмотреть существование нескольких версий списка входных данных, которые с заданными именами хранятся на участках магнитного диска. Структура списка данных определяется разработчиком САПР, а формируется он либо в диалоговом режиме пользователем, либо генерируется автоматически предыдущими проектными процедурами.
Программный модуль корректировки входных данных предусматривает редактирование (удаление, вставку и т. п.) списка, потребность в котором возникает из-за ошибок пользователя при вводе данных, обнаруживаемых при контроле, а также при необходимости их уточнения в результате анализа и оценки проектных решений.
Для обеспечения тщательного контроля в САПР должны быть предусмотрены программные средства для визуализации списков данных. В общем случае необходимо иметь возможность получения нескольких видов распечатки списка данных: двоичный, десятичный, символьный, табличный и по записям. Для реализации различных требований пользователя распечатка может выводиться на экран дисплея или на АЦПУ. Все эти операции выполняет модуль распечатки входных данных.
Программные модули формирования, корректировки и распечатки ограничении на процесс проектирования функционируют аналогично описанным. Структура и формат ограничений зависят от проектного модуля, но они существенно меньше подвержены изменениям, чем структура и формат исходных данных. Однако необходимо предусматривать существование нескольких версий этих списков (например, общих требований к техническим средствам со стороны различных заказчиков).
Создание и контроль списка варьируемых параметров осуществляются программными модулями их задания и распечатки.
Расчетный модуль программного обеспечения процесса проектирования предназначен для автоматического выполнения ЭВМ всех тех операций проектной процедуры, которые удалось полностью формализовать.
Получаемые варианты проектных решений обрабатываются программным модулем подготовки данных для оценки решений и передаются модулю визуализации. Анализируя результаты проектно-конструкторского процесса, инженер должен иметь возможность просмотра выходных данных на АЦПУ, дисплее и графопостроителе, например, в виде таблиц, схем и чертежей.
Допустимо существование нескольких версий проектных решений, которые хранятся на магнитном диске и могут быть представлены в требуемом виде с помощью программного модуля документирования проектных решений.
Связь между различными программными модулями проектной процедуры и взаимодействие данной проектной процедуры с другими происходит через общую память.
Это позволяет осуществлять интерактивный автоматизированный процесс проектирования с сохранением множества различных версий, как входных данных, так и проектных решений. Для выполнения требования принципа рациональной связи САПР с окружающей средой при проектировании программного обеспечения следует стремиться к тому, чтобы список входных данных был результатом предыдущих проектных процедур или модулей. Это достигается при разработке информационного обеспечения САПР.
2.1.5. Специфика информационного обеспечения САПР
В комплекс средств автоматизированного проектирования входит информационное обеспечение, которое представляет собой совокупность документов, описывающих стандартные проектные процедуры, типовые проектные решения, типовые элементы и комплектующие изделия, материалы и другие данные, а также файлы и блоки данных на машинных носителях с записью указанных документов. Главной целью создания информационного обеспечения САПР является разработка информационной системы, позволяющей правильно и быстро решать проектные задачи. Это может быть достигнуто своевременной выдачей источнику запроса полной и достоверной информации для выполнения определенной части проектно-конструкторского процесса.
Основные требования к информационному обеспечению САПР следующие:
. Наличие необходимой информации для обеспечения как автоматизированных, так и ручных процессов проектирования.
. Возможность хранения и поиска информации, представляющей результат ручных и автоматизированных процессов проектирования.
. Достаточный объем хранилищ информации. Структура системы должна допускать возможность наращивания емкости памяти вместе с ростом объема информации, подлежащей хранению. Одновременно необходимо обеспечить компактность хранимой информации и минимальное изнашивание носителей информации.
. Достаточное быстродействие системы информационного обеспечения.
. Возможность быстрого внесения изменений и корректировки информации, доведения этих изменений до потребителя, а также получение твердой копии документа.
При создании информационного обеспечения САПР основная проблема заключается в преобразовании информации, необходимой для выполнения проектно-конструкторских работ над определенным классом объектов, в форму, приемлемую и наиболее рациональную для машинной обработки, и выводе информации на ЭВМ в виде, удобном для восприятия человеком.
Множество данных, которые потенциально могут использоваться при функционировании САПР или служить запоминаемым результатом ее работы, образуют информационную базу данных (БД) системы. Типовыми группами данных информационного обеспечения автоматизированного проектирования являются классификаторы и таблицы соответствия для них, научно-техническая и расчетно-проектная (оперативная) информация.
Информационная база
Информационная система
Интерфейс
Проектные модули
(программы)
Пользователи САПР
(конструкторы)
Рис. 2.3 Схема информационного обеспечения САПР
Информационное обеспечение САПР можно представить в виде схемы (рис.2.3), из которой видно, какое место занимает база данных, и каково взаимодействие информационной системы с проектными модулями. Это взаимодействие осуществляется через специально организуемый интерфейс, который защищает проектные программные модули от влияния специфики программной реализации информационной системы, поддерживая тем самым независимость проектных операций от вида представления информации в базе данных. В функции этого интерфейса входит также согласование и сопряжение информационной системы и проектных модулей по форматам записей (информационный аспект), по колам и обозначениям данных (содержательный аспект), и по программным средствам, языкам программирования и т. п. (программный аспект).
2.2.Анализ АРМ
В последние годы возникла концепция распределенных систем управления народным хозяйством, в которых предусматривается локальная, достаточно полная и в значительной мере законченная обработка информации на различных уровнях иерархии. В этих системах организуется передача снизу вверх только той части информации, в которой имеется потребность на верхних уровнях. При этом значительная часть результатов обработки информации и исходные данные должны храниться в локальных банках данных.
Для реализации идеи распределенного управления потребовалось создание для каждого уровня управления и каждой предметной области автоматизированных рабочих мест на базе профессиональных персональных компьютеров. Для каждого объекта управления необходимо предусматривать АРМ, соответствующие их значению. Однако принципы создания любых АРМ должны быть общими: системность, гибкость, устойчивость, эффективность.
Согласно принципу системности, АРМ следует рассматривать как системы, структура которых определяется функциональным назначением.
Принцип гибкости означает приспособленность системы к возможным перестройкам, благодаря модульности построения всех подсистем и стандартизации их элементов.
Принцип устойчивости заключается в том, что система АРМ должна выполнять основные функции независимо от воздействия на нее внутренних и внешних возмущающих факторов. Это значит, что неполадки в отдельных ее частях должны быть легко устраняемы, а работоспособность системы быстро восстанавливаема.
Эффективность АРМ следует рассматривать как интегральный показатель уровня реализации приведенных выше принципов, отнесенного к затратам на создание и эксплуатацию системы.
Функционирование АРМ может дать желаемый эффект при условии правильного распределения функций и нагрузки между человеком и машинными средствами обработки информации, ядром которой является компьютер.
Создание такого "гибридного" интеллекта в настоящее время является проблемой. Однако реализация этого подхода при разработке и функционировании АРМ может принести ощутимые результаты - АРМ станет средством повышения не только производительности труда и эффективности управления, но и социальной комфортности специалистов. При этом человек в системе АРМ должен оставаться ведущим звеном.
АРМ могут быть индивидуальными, групповыми, коллективными. Применительно к групповым и коллективным АРМ в целях эффективного функционирования системы ЭВМ - специалистам (коллективу) необходимо ужесточить требования к организации работы АРМ и чётко определить функции администрирования в такой системе. Система АРМ, являющаяся человеком - машиной, должна быть открытой, гибкой, приспособленной к постоянному развитию и совершенствованию. В такой системе должны быть обеспечены:
- максимальная приближённость специалистов к машинным средствам обработки информации;
- работа в диалоговом режиме;
- оснащение АРМ в соответствии с требованиями эргономики;
- высокая производительность компьютера;
- максимальная автоматизация рутинных процессов;
- моральная удовлетворенность специалистов условиями труда,
стимулирующая их творческую активность, в частности, в дальнейшем
развитии системы;
- возможность самообучения специалистов.
Структура АРМ - это совокупность его подсистем и элементов. К обеспечивающим системам в первую очередь следует отнести: техническое, информационное, программное и организационное обеспечение. Кроме того, существует целый ряд подсистем.
Техническое обеспечение представляет собой комплекс технических средств, основой которого служит профессиональный персональный компьютер, предусматривающий работу специалиста без посредников (программистов, операторов и др.). У групповых АРМ таким компьютером могут пользоваться 4 - 6 человек. В комплект профессионального персонального компьютера входят процессор, дисплей, клавиатура, магнитные накопители информации, печатающие устройства и графопостроители.
К комплексу технических средств следует отнести и средства коммуникаций для связи различных АРМ в сетях, а также средства телефонной связи.
Информационное обеспечение - это массивы информации, хранящиеся в локальных базах данных. Информация организуется и хранится, в основном, на магнитных дисках. Управление ею осуществляется с помощью программной системы управления базами данных, которая производит запись информации, поиск, считывание, корректировку и решение информационных задач. В АРМ может быть несколько баз данных.
Организационное обеспечение включает средства и методы организации функционирования, совершенствования и развития АРМ, а также подготовки и повышения квалификации кадров.
Для групповых и коллективных АРМ в подсистему организационного обеспечения включаются функции администрирования АРМ: проектирование, планирование, учет, контроль, анализ, регулирование, организационные связи с инфрасистемами и др.
Организационное обеспечение предусматривает определение и документальное оформление прав и обязанностей пользователей АРМ.
Программное обеспечение состоит из системного программного обеспечения и прикладного. Основой системного обеспечения является операционная система и системы программирования, например, алгоритмический язык БЕЙСИК. Системные программы обеспечивают рациональную технологию обработки информации. Так называемые сервисные программы, которыми АРМ комплектуется в зависимости от потребности в них, расширяют возможности операционной системы. Для обеспечения информационной связи в сетях АРМ и связи АРМ по различным каналам также применяются программные средства, которые можно отнести к системному программированию.
Прикладное программное обеспечение составляют программы пользователей и пакеты прикладных программ (ППП) разного назначения. Стандартные программы пользователей представляют собой программные решения определённых задач на алгоритмическом языке, чаще всего Бейсик.
ППП выполнены по модульному принципу и ориентированны на решение определенного класса задач. ППП являются основным видом проблемного программного обеспечения. Они позволяют формировать алгоритмы, изменять условия решения задач данного класса, контролировать ход решений, вносить коррективы в алгоритмы и др. При работе на АРМ ППП реализуются в диалоговом режиме.
Примерами ППП являются: ППП для формирования различных документов с выполнением расчётных операций, ППП для задач оптимизаций планов, ППП балансовых задач. Особое место уделяется ППП для создания автоматизированных информационных систем, которые могут иметь различное назначение: справочные, для обработки таблиц, ведения массивов информации, создания и ведения баз данных, документальные. Пакеты для работы с графической информацией позволяют представить в наглядном и компактном виде состояние и процессы, свойственные объектам, проиллюстрировать результаты прогнозного анализа.
Следует отметить, что разработка программного обеспечения процесс сложный, дорогостоящий и доступный специалистам высокой квалификации. В режиме взаимодействия с САПР АРМ позволяет эффективно решать задачи проектирования сложных объектов с возможностью использования базы данных автоматизированной системы.
2.3. Задание на проектирование
Разработать автоматизированное рабочее место (АРМ) для ландшафтного проектирования на основе персонального компьютера (ПК). Данное АРМ должно обеспечивать ввод изображений (фотографий), их обработку, редактирование, вывод на внешнее устройство (принтер), а также сохранение полученных результатов на внешний носитель информации (CD-R/CD-RW диск).
2.4. Устройства ввода изображения
Компьютерная техника предоставляет широкие возможности по решению как локальных, так и глобальных задач. Поскольку в поставленной задаче требуется разработать рабочее место для ландшафтного проектирования, необходимо рассмотреть некоторые специфические вопросы, связанные с данным АРМ.
Прежде всего, определим необходимое оборудование для решения задач, связанных с вводом изображений (фотографий, топосъемок) в ПК.
Для непосредственного считывания графической информации с бумажного или иного носителя в ПК применяется оптические сканеры.
Сканируемое изображение считывается и преобразуется в цифровую форму элементами специального устройства: CCD - чипами.
Существует множество видов и моделей сканеров. Какой из них выбрать, зависит от задач, для которых сканер предназначается.
Самые простые сканеры распознают только два цвета: черный и белый. Такие сканеры используют для чтения штрихового кода.
Ручные сканеры - самые простые и дешевые. Основной недостаток в том, что человек сам перемещает сканер по объекту, и качество полученного изображения зависит от умения и твердости руки. Другой важный недостаток - небольшая ширина полоса сканирования, что затрудняет чтение широких оригиналов.
Барабанные сканеры применяются в профессиональной типографической деятельности. Принцип заключается в том, что оригинал на барабане освещается источником света, а фотосенсоры переводят отраженное излучение в цифровое значение.
Листовые сканеры. Их основное отличие от двух предыдущих в том, что при сканировании неподвижно закреплена линейка с CCD - элементами, а лист со сканируемым изображением движется относительно нее с помощью специальных валиков.
Планшетные сканеры. Это самый распространенный сейчас вид для профессиональных работ. Сканируемый объект помещается на стеклянный лист, изображение построчно с равномерной скоростью считывается головкой чтения с CCD - сенсорами, расположенной снизу. Планшетный сканер может быть оборудован специальным устройством слайд-приставкой для сканирования диапозитивов и негативов.
Слайд-сканеры используются для сканирования микроизображений.
Проекционные сканеры. Относительно новое направление. Цветной проекционный сканер является мощным многофункциональным средством для ввода в компьютер любых цветных изображений, включая трехмерные. Он вполне может заменить фотоаппарат.
В наше время у сканеров появилось еще одно применение - считывание рукописных текстов, которые затем специальными программами распознавания символов преобразуются в коды ASC II и в дальнейшем могут обрабатываться текстовыми редакторами.
Цифровая камера служит для видеоввода изображений, являющихся основой для проектирования нового ландшафта, в компьютер.
Принцип действия аналогичен описанному для сканеров. Хотя камера имеет фотооптику подобную оптике фотоаппарата, но нет необходимости в фотопленке, как и для проекционного сканера. Сканируемое камерой изображение сразу принимается и преобразовывается в цифровую форму. В данный области ожидается быстрый процесс и снижение цен на соответствующее оборудование.
2.6.Устройства вывода информации.
Дисплей (монитор).
Позволяет вывести на экран алфавитно-цифровую или графическую информацию в удобном для чтения и контроля пользователем виде.
Сегодня самый распространенный тип мониторов - это CRT (Cathode Ray Tube)-мониторы. Как видно из названия, в основе всех подобных мониторов лежит катодно-лучевая трубка, но это дословный перевод, технически правильно говорить "электронно-лучевая трубка" (ЭЛТ). Используемая в этом типе мониторов технология была создана много лет назад и первоначально создавалась в качестве специального инструментария для измерения переменного тока, проще говоря, для осциллографа. Развитие этой технологии, применительно к созданию мониторов, за последние годы привело к производству все больших по размеру экранов с высоким качеством и при низкой стоимости. Сегодня найти в магазине 14" монитор очень сложно, а ведь года три-четыре назад это был стандарт. Сегодня стандартными являются 15" мониторы, и наблюдается явная тенденция в сторону 17" экранов. Скоро 17" мониторы станут стандартным устройством, особенно в свете существенного снижения цен на них, а на горизонте уже 19" мониторы и более.
LCD (Liquid Crystal Display, жидкокристаллические мониторы) сделаны из вещества, которое находится в жидком состоянии, но при этом обладает некоторыми свойствами, присущими кристаллическим телам. Фактически, это жидкости, обладающие анизотропией свойств (в частности, оптических), связанных с упорядоченностью в ориентации молекул. Жидкие кристаллы были открыты давным-давно, но изначально они использовались для других целей. Молекулы жидких кристаллов под воздействием электричества могут изменять свою ориентацию и вследствие этого изменять свойства светового луча проходящего сквозь них. Основываясь на этом открытии и в результате дальнейших исследований, стало возможным обнаружить связь между повышением электрического напряжения и изменением ориентации молекул кристаллов для обеспечения создания изображения. Первое свое применение жидкие кристаллы нашли в дисплеях для калькуляторов и в кварцевых часах, а затем их стали использовать в мониторах для портативных компьютеров. Сегодня, в результате прогресса в этой области, начинают получать все большее распространение LCD-мониторы для настольных компьютеров. Далее речь пойдет только о традиционных LCD-мониторах, так называемых Nematic LCD.
К преимуществам LCD-мониторов можно отнести то, что они действительно плоские в буквальном смысле этого слова, а создаваемое на их экранах изображение отличается четкостью и насыщенностью цветов. Отсутствие искажений на экране и массы других проблем, свойственных традиционным CRT-мониторам. Добавим, что потребляемая и рассеиваемая мощность у LCD-мониторов существенно ниже, чем у CRT-мониторов. Ниже приведена сводная таблица сравнения LCD-мониторов с активной матрицей и CRT-мониторов Таблица2.1:
|
Параметры |
Active Matrix LCD monitor |
CRT monitor |
|
Разрешение |
Одно разрешение с фиксированным размером пикселей. Оптимально можно использовать только в этом разрешении; в зависимости от поддерживаемых функций расширения или компрессии можно использовать более высокое или более низкое разрешение, но они не оптимальны. |
Поддерживаются различные разрешения. При всех поддерживаемых разрешениях монитор можно использовать оптимальным образом. Ограничение накладывается только приемлемостью частоты регенерации. |
|
Частота регенерации |
Оптимальная частота 60-75 Гц, чего достаточно для отсутствия мерцания. |
Только при частотах свыше 75 Гц отсутствует явно заметное мерцание. |
|
Точность отображения цвета |
Поддерживается True Color и имитируется требуемая цветовая температура. |
Поддерживается True Color и при этом на рынке имеется масса устройств калибровки цвета, что является несомненным плюсом. |
|
Формирование изображения |
Изображение формируется пикселями, число которых зависят только от конкретного разрешения LCD-панели. Шаг пикселей зависит только от размера самих пикселей, но не от расстояния между ними. Каждый пиксель формируется индивидуально, что обеспечивает великолепную фокусировку, ясность и четкость. Изображение получается более целостным и гладким. |
Пиксели формируются группой точек (триады) или полосок. Шаг точки или линии зависит от расстояния между точками или линиями одного цвета. В результате, четкость и ясность изображения сильно зависит от размера шага точки или шага линии и от качества CRT. |
|
Угол обзора |
В настоящее время стандартным является угол обзора 120o и выше; с дальнейшим развитием технологий следует ожидать увеличения угла обзора. |
Отличный обзор под любым углом. |
|
Энергопотребление и излучения |
Практически никаких опасных электромагнитных излучений нет. Уровень потребления энергии примерно на 70% ниже, чем у стандартных CRT-мониторов. |
Всегда присутствует электромагнитное излучение, однако его уровень зависит от того, соответствует ли CRT какому-либо стандарту безопасности. Потребление энергии в рабочем состоянии на уровне 80 Вт. |
|
Интерфейс монитора |
Цифровой интерфейс, однако большинство LCD-мониторов имеют встроенный аналоговый интерфейс для подключения к наиболее распространенным аналоговым выходам видеоадаптеров. |
Аналоговый интерфейс. |
|
Сфера применения |
Стандартный дисплей для мобильных систем. В последнее время начинает завоевывать место и в качестве монитора для настольных компьютеров. Идеально подходит в качестве дисплея для компьютеров, т.е. для работы в Интернет, с текстовыми процессорами и т.д. |
Стандартный монитор для настольных компьютеров. Крайне редко используются в мобильном виде. Идеально подходит для отображения видео и анимации. |
Таблица2.1
Критериев, определяющих правильный выбор монитора, очень много. Более того, для разных целей выбираются разные мониторы. Стоимость мониторов может очень существенно отличаться, их возможности и технические параметры тоже различны.
К основным характеристики мониторов относятся размер, разрешение и частота обновления. В случае с мониторами, размер - один из ключевых параметров. Монитор требует пространства для своей установки, а пользователь хочет комфортно работать с требуемым разрешением. Кроме этого, необходимо, чтобы монитор поддерживал приемлемую частоту регенерации или обновления экрана (refresh rate). При этом все три параметра - размер (size), разрешение (resolution) и частота регенерации (refresh rate) - должны всегда рассматриваться вместе, если вы хотите убедиться в качестве монитора, который решили купить, потому что все эти параметры жестко связаны между собой, и их значения должны соответствовать друг другу.
Разрешение монитора (или разрешающая способность) связана с размером отображаемого изображения и выражается в количестве точек по ширине (по горизонтали) и высоте (по вертикали) отображаемого изображения. Например, если говорят, что монитор имеет разрешение 640x480, это означает, что изображение состоит из 640x480=307200 точек в прямоугольнике, чьи стороны соответствуют 640 точкам по ширине и 480 точкам по высоте. Понятно, что разрешение должно соответствовать размеру монитора, иначе изображение будет слишком маленьким, чтобы его разглядеть. Возможность использования конкретного разрешения зависит от различных факторов, среди которых возможности самого монитора, возможности видеокарты и объем доступной видеопамяти, которая ограничивает число отображаемых цветов.
Выбор размера монитора жестко связан с тем, как используется компьютер: выбор зависит от того, какие приложения обычно используются, например, игры, использование текстового процессора, занятие анимацией, использование CAD и т.д. В зависимости от этого, требуется отображение с большей или меньшей детализацией. На рынке традиционных CRT-мониторов под размером обычно понимают размер диагонали монитора, при этом размер видимой пользователем области экрана обычно несколько меньше, в среднем, на 1", чем размер трубки. Производители могут указывать в сопровождающей документации два размера диагонали, при этом видимый размер обычно обозначается в скобках или с пометкой "Viewable size", но иногда указывается только один размер, размер диагонали трубки.
Обычно мониторы с большой диагональю трубки представляются в качестве лучшего решения, даже при наличии некоторых проблем, таких, как стоимость и требуемое пространство на рабочем столе.
Тем, кто пользуется электронными таблицами, занимающими большую площадь и требуется одновременное использование нескольких документов, стоит остановить свой выбор на 17" мониторе с разрешением 1024x768, а лучше с разрешением 1280x1024. А тем, кто профессионально занимается версткой (DTP, Desk Top Publishing) или дизайном и моделированием в CAD-системах, потребуется монитор с диагональю от 17" до 24" для работы в разрешениях от 1280x1024 до 1600x1200 точек. Большой монитор с поддержкой высокого разрешения позволит более комфортно работать, так как не потребуется увеличивать картинку, или перемещать отдельные ее части.
Частота регенерации или обновления (кадровой развертки для CRT мониторов) экрана - это параметр, определяющий, как часто изображение на экране заново перерисовывается. Частота регенерации измеряется в Hz (Герцах, Гц), где один Гц соответствует одному циклу в секунду. Минимально безопасной частотой кадров считается 75 Hz, при этом существуют стандарты, определяющие значение минимально допустимой частоты регенерации. Считается, что чем выше значение частоты регенерации, тем лучше, однако исследования показали, что при частоте вертикальной развертки выше 110 Hz глаз человека уже не может заметить никакого мерцания.
Принтер.
Это широко распространенное устройство вывода информации на бумагу, его название образовано от английского глагола to print - печатать.
Существуют разные типы принтеров:
Типовой принтер работает аналогично электрической печатающей машинке. Достоинства : четкое изображение символов, возможность изменения шрифтов при замене типового диска. Недостатки: шум при печати, низкая скорость печати (30-40 зн./сек.), невозможна печать графического изображения.
Матричные (игольчатые) принтеры - это самые дешевые аппараты, обеспечивающие удовлетворительное качество печати для широкого круга рутинных операций (главным образом для подготовки текстовых документов). Применяются в сберкассах, в промышленных условиях, где необходима рулонная печать, печать на книжках и плотных карточках и других носителях из плотного материала. Достоинства: приемлемое качество печати при условии хорошей красящей ленты, возможности печати "под копирку". Недостатки: достаточно низкая скорость печати, особенно графических изображений, значительный уровень шума. Среди матичных принтеров есть и достаточно быстрые устройства (так называемые, Shattle-принтеры).
Более высокое качество печати обеспечивают струйные принтеры, которые особенно удобны для вывода цветных изображений. Применение чернил разного цвета дает сравнительно недорогое изображение приемлемого качества. Цветную модель называют СМYB (Саун-Мадента-Yellow-Black) по названиям основных цветов, образующих палитру: циан, пурпурный, желтый, черный.
Струйные принтеры значительно меньше шумят. Скорость печати зависит от качества. Этот тип принтера занимает промежуточное накопление между матричными и лазерными принтерами.
Лазерные принтеры. Имеет еще более высокое качество печати, приближенное к фотографическому. Они стоят намного дороже , однако скорость печати в 4-5 раз выше, чем у матричных и струйных. Недостатком лазерных принтеров являются довольно жесткие требования к качеству бумаги - она должна быть достаточно плотной и не должна быть рыхлой, недопустима печать на бумаге с пластиковым покрытием и т.д.
Особенно эффективны лазерные принтеры при изготовлении оригинал-макетов книг и брошюр, рекламных проспектов, деловых писем и материалов, требующих высокого качества. Они позволяют с большой скоростью печатать графики, рисунки.
За последние годы, с одной стороны, стоимость лазерных принтеров снизилась, и теперь их все чаще можно встретить у "рядовых" пользователей. С другой стороны, струйные принтеры по качеству и другим возможностям неуклонно сближаются с лазерными.
Светодиодные принтеры. Альтернатива лазерным. Разработчик - фирма OKI.
Термические принтеры. Используются для получения цветного изображения фотографического качества. Требуют особой бумаги. Такие принтеры пригодны для деловой графики.
Принтер на технологии Micro Dry. Дают полные фотонатуральные цвета, имеют высочайшее разрешение. Это новое конкурентоспособное направление. Намного дешевле лазерных и струйных принтеров. Разработчик - фирма Citizen. Печатает на любой бумаге и картоне. Принтер работает с низким уровнем шума.
Плоттер (графопостроитель).
Это устройство применяется только в определенных областях: чертежи, схемы, графики, диаграммы и т.п. Широкое применение нашли плоттеры совместно с программами систем автоматического проектирования (САПР), где частью результатов работы программы становится конструкторская или технологическая документация. Незаменимы плоттеры и при разработках архитектурных проектов.
Поле черчения плоттера соответствует форматам А0-А4, хотя есть устройства, работающие с рулоном не ограничивающие длину выводимого чертежа (он может иметь длину несколько метров). То есть различают планшетные и барабанные плоттеры.
Планшетные плоттеры, в основном для форматов А2-А3, фиксируют лист и наносят чертеж с помощью пишущего узла, перемещающегося в двух координатах. Они обеспечивают более высокую по сравнению с барабанным точность печати рисунков и графиков. Но эти плоттеры практически проиграли рынок принтерам.
Фактически единственным развивающимся видом плоттера остается рулонный (или барабанный), с роликовой подачей листа и пишущим узлом, перемещающимся по одной координате (по другой координате перемещается бумага).
Распространены режущие плоттеры для вывода чертежа на пленку, вместо пишущего узла они имеют резак.
В настоящее время развивается группа струйных плоттеров для создания художественной, графической и рекламной продукции.
2.6. Требования к ПК
Поскольку получаемые изображения и необходимое программное обеспечение (графические пакеты) имеют большой объем (несколько Гб), требования к ПК в данном АРМ к оперативной памяти и объему жесткого диска должны быть велики, а поскольку обработка изображений достаточно трудоемкий процесс, то и скорость центрального процессора должна быть тоже немалой.
Не менее важно использование современных блоков и узлов ПК с внедренными в них передовыми технологиями, такими как шина IDE ATA 133, ОЗУ типа DDRAM 266MHz или RIMM и т.д. Это обеспечит максимально возможную скорость и производительность АРМ.
При выборе конечной конфигурации ПК и его дальнейшей эксплуатации следует помнить, что на устойчивость работы системы влияют такие параметры, как хорошее охлаждение устройств и блоков ПК, своевременное и регулярное их техническое обслуживание (удаление пыли, смазка вентиляторов охлаждения и т.д.) и многое другое. В случае если АРМ будет работать продолжительное время без перерыва необходимо предусмотреть систему автономного питания ПК - блок бесперебойного питания UPS (universal power supply). Он предотвратит потерю данных при внезапных скачках напряжения сети питания, обеспечит возможность сохранить промежуточные результаты на диск и корректно выключить компьютер в случае внезапного отключения сети переменного тока. Тем самым мы защитим чувствительные блоки АРМ от перегрузок по питанию и обеспечим более длительный срок его эксплуатации.
Стоит отметить также, что работа с изображениями требует хорошего и качественного вывода информации на экран монитора, а также поддержки большой разрешающей способности, как самого монитора, так и видео карты системного блока.
Для того, чтобы можно было работать достаточно долго на АРМ и не чувствовать утомления глаз необходимо выбирать монитор с частотой регенерации экрана не ниже 75 Гц (вертикальная развертка).
Видео карта должна содержать не менее 16Mb внутренней памяти и иметь хорошее качество (четкость) изображения на больших разрешениях. К сожалению большинство видео карт представленных на российском компьютерном рынке не обладают этим свойством. В результате эти карты хотя и работают на разрешениях до 1900х1600 точек, но изображение не имеет четкости. Особенно это заметно на тонких линиях при контрастном изображении (черная линия на белом фоне). Также имеется оттененный след справа от линий и букв, который отстает от основного изображения на 1-2 мм. Этим свойством обладают видео карты малоизвестных производителей китайского производства в силу того, что себестоимость производства, а следовательно, и конечная розничная цена их не высока. Выбор желательно производить среди известных фирм таких как ASUStek, Gigabyte и т.д.
2.7.Выбор оборудования и конфигурации АРМ
Стоит начать с устройств ввода/вывода изображения и их подключения к ПК. Для подключения цифровой камеры нам потребуется дополнительный универсальный порт IEEE1394.
Минимальные системные требования:
- процессор Pentium II™ совместимый 350MHz или быстрее;
- свободный PCI слот стандарта V2.1 или выше;
- 64Mb ОЗУ (128Mb рекомендуется);
- видео карта с поддержкой разрешения 800х600х16 бит (3D-акселератор рекомендуется);
- 300Mb для установки программного обеспечения;
- мышь;
- CD-ROM привод;
Windows® 98, Windows® Millennium Edition
Конфигурация системного блока:
Процессор AMD K7-1600+ Athlon XP
Материнская плата Soltek SL-75DRV5
ОЗУ DDRAM 512Mb 266Mhz
НЖМД
Системный Maxtor 20Gb IDE
Дополнительный Seagate 80Gb Barracuda 4 IDE
НГМД 3,5”/1.44Mb
Видео карта NVidia GeForce 4 MX440 Ti DDR 64Mb
Видео бластер MiroVideo Studio DC 10 plus
CD-ROM Drive NEC CDD-RW 7800 IDE
Прежде всего базовая платформа системного блока выбрана на процессоре К7 фирмы Advanced Micro Devices семейства Athlon с тактовой частотой 1400 MHz. Почему именно AMD? По целому ряду причин. На сегодняшний день в компьютерной индустрии существуют процессоры двух фирм-разработчиков заслуживающих особого внимания это Intel Corp. и Advanced Micro Devices Inc. (AMD). По скоростным характеристикам процессоры этих фирм практически не уступают друг другу –около 5% в пользу AMD. Однако в плане цены разница между платформами Intel® Pentium 4® и AMD K7 Athlon с одинаковой тактовой частотой достаточно «чувствительна» для частного пользователя и составляет около 15-20% и не в пользу Intel.
Материнская плата Soltek SL-75DRV5 обладает весьма хорошими скоростными характеристиками при не высокой стоимости. Эта плата использует тип памяти DDRAM, внутренняя частота шины памяти до 300 MHz, встроенный контроллер IDE шины имеет два разъема для подключения 4-х устройств IDE (в общей сложности) и поддерживает стандарт ATA 133, поддерживает все современные процессоры семейства AMD K7 вплоть до модели 2100+. Таким образом дальнейшую модернизацию АРМ можно провести путем замены только центрального процессора на более быстрый и современный.
Выбор оперативной памяти типа DDRAM тоже имеет под собой достаточно веские основания –увеличение общей производительности ПК на 13-15% по сравнению с ПК с памятью типа SD-RAM. Что касается ОЗУ типа RIMM, то она используется только на платформе Intel® Pentium 4® и, как показывает практика, не оправдывает надежд по увеличению общей производительности ПК. В свою очередь это самая дорогая на сегодняшний день память, а в силу того, что она не получила широкого распространения, цены на нее снизятся еще не скоро.
Поскольку скорость обмена информацией с жестким диском (НЖМД) нам очень важна, а цена быстрых моделей НЖМД всегда была несколько выше остальных, выберем один НЖМД со скоростью вращения шпинделя 5400 об./мин. (Maxtor 20 Gb IDE) как системный (его скорость не играет особой роли), а второй НЖМД со скоростью вращения шпинделя 7200 об./мин. (Seagate 80Gb Barracuda 4 IDE) –для обработки видео изображения.
Выбирая видео карту необходимо учитывать то обстоятельство, что работа с видеоматериалами будет происходить на больших графических разрешениях и высокой глубине цвета. Чтобы иметь такие возможности необходимо иметь большой объем видеопамяти и скоростной графический процессор (особенно в режиме 2D). Оптимальными характеристиками по цене, скорости и объему видеопамяти являются видео карты на основе графического процессора фирмы NVidia GeForce 4 MX440 Ti с типом памяти DDRAM и объемом 64Mb. Производитель видео карты не особо важен –единственное, на что следует обратить внимание при выборе конкретной модели это качественная прорисовка линий и общая четкость изображения по всему растру экрана монитора на больших разрешениях с большой частотой.
Особо следует отметить выбор устройства записи CD-дисков. Цены на данные устройства имеют достаточно большой диапазон (от $70 до $300). При относительно малой цене ($80) CD-привод NEC CDD-RW 7800 IDE имеет хорошие характеристики (запись CD-R 16 скоростей, запись CD-RW 10 скоростей, чтение 40 скоростей) и надежность.
Монитор для данной АРМ необходимо выбирать не ниже 17" поскольку работа будет вестись на больших разрешениях. Также необходимо учесть и величину точки растра экрана. Чем она меньше, тем четче и качественнее будет изображение на мониторе. Исходя из этих соображений, выберем монитор фирмы NEC с диагональю 19" и величиной точки растра экрана 0,25 модели FE950 Plus Flat. Особенностью этой модели являются хорошие частотные характеристики регенерации экрана (кадровой развертки). Так на разрешении 1280х1024 точек максимальная частота кадровой развертки может составлять 85Гц.
Не будем заострять особого внимания на устройствах управления АРМ –клавиатуре и манипуляторе «мышь», поскольку удобство данных устройств подбирается индивидуально. Однако необходимо отметить, что оптические и беспроводные манипуляторы наиболее практичны с точки зрения долговечности и обслуживания.
2.9. Выбор программного обеспечения
Для работы в сфере ландшафтного проектирования потребуется следующее программное обеспечение:
- Microsoft® Windows® Millennium Edition;
- Microsoft Office;
- Photoshop;
- 3D Studio Max ;
- Наш Сад 6.0 Омега; или другие ландшафтные программы;
- драйверы оборудования.
В качестве операционной системы (ОС) рекомендуется использовать Microsoft® Windows® Millennium Edition, т.к. эта ОС обладает удобным интерфейсом, проста в управлении и т.д.
Минимальные системные требования, предъявляемые этой ОС к ПК:
- Pentium процессор совместимый 150Mhz или выше;
- 32Mb ОЗУ или выше;
- 320Mb свободного дискового пространства или более;
- CD-ROM или DVD-ROM привод;
- дисковод 3,5"/1.44Mb;
- Мышь Microsoft или совместимая;
- Видео карта и монитор VGA с поддержкой высокого разрешения;
- Звуковая карта;
- Колонки или наушники.
Более подробную информацию можно найти в Интернет на сайте http://www.microsoft.com.
Системные требования, предъявляемые 3D Studio MAX R2 к ПК:
- Windows® 2000 (рекомендуется), NT или Windows® 98;
- процессор Intel® - совместимый с частотой 300 MHz (рекомендуется система с двумя процессорами Pentium© III);
- оперативная память 128Мб и 300Мб свободного дискового пространства для файла подкачки;
- видео карта, поддерживающая разрешение 1024х768 и палитру цветов 16-bit (поддерживаются видео карты с аппаратным ускорением OpenGL и Direct3D);
- CD-ROM привод.
Более подробную информацию можно найти в Интернет на сайте http://www.softline.ru.
НашСад6.0Омега
Удобный и функциональный инструмент ландшафтного дизайнера, с большими библиотеками объектов и возможностью добавления пользовательских текстур, позволяющий создавать сложные ландшафтные проекты.
Стандартные требования к оборудованию:
Для установки и работы программы Наш Сад 6.0 Омега компьютер должен иметь:
- Операционная система Microsoft Windows 98, Windows ME, Windows 2000 Professional, Windows XP
- Привелегии Администратора (для Windows 2000 Professional или Windows XP), чтобы обновлять системные файлы
- Microsoft Internet Explorer 5.01 или более новый
- Процессор Pentium III (600 MHz и выше)
- Оперативная память RAM 256 MB (128 MB для Windows 98)
- Свободное место на жестком диске: 250 MB
- CD или DVD привод
- Видеокарта с 16MB текстурной памяти, драйвер с поддержкой OpenGL
- Монитор с установленным режимом 800x600 16 млн. цветов (24 или 32 бита на цвет), нормальный размер шрифта
Принтер
Программа печатает на большинстве принтеров (цветных или монохромных), поддерживаемых Windows.
*Конфигурация
Иногда может потребоваться настройка конфигурации Вашей операционной системы, BIOS и/или обновление драйверов
Остальные программные продукты менее требовательны к конфигурации ПК. Почему же мы выбрали ПК с конфигурацией, многократно превышающей минимальные требования самых мощных программ, используемых нами в АРМ?
Оснований для такого решения на самом деле достаточно много:
. Неудовлетворительная производительность ПК с более слабыми техническими характеристиками;
. Отсутствие на компьютерном рынке ПК более ранних платформ. Развитие научно-технического прогресса, а как следствие, быстрая смена поколений ПК и вытеснение более ранних платформ современными с компьютерного рынка.
2.9. Установка и настройка АРМ
Подключение устройств не составляет особого труда, поскольку каждый разъем отличается количеством контактов, габаритами или ответной частью. Соответственно подсоединение разъемов производится к соответствующим ответным частям этих разъемов.
Особое внимание следует уделить требованиям техники безопасности и правилам эксплуатации электрических приборов. В частности установку АРМ следует производить не менее чем в 1,5 метрах от отопительных приборов и сетей водоснабжения, отопления и канализации. Разъем розетки должен содержать контакт заземления. Эксплуатация АРМ разрешается при относительной влажности воздуха не более 80%.
Следует также располагать монитор компьютера таким образом, чтобы на его кинескоп не попадали прямые солнечные лучи, поскольку они пагубно влияют на маску кинескопа, на которой нанесен люминофор. Однако, расположение монитора перед окном тоже не желательно, поскольку яркий свет, падающий из окна, неизбежно будет приводить к быстрому утомлению глаз пользователя АРМ, и как следствие, к ухудшению зрения.
Конфигурирование ПК сводится к настройке BIOS, установке ОС и драйверов оборудования, а также используемых программ.
Настройка BIOS сводится к подбору параметров работы оперативной памяти таким образом, чтобы ПК работал максимально быстро и, в тоже время, устойчиво. Необходимо также включить кэширование BIOS видео карты и системной (материнской) платы в оперативную память ПК. Большинство BIOS имеют встроенную систему Plug and Play, но ее работа зачастую приводит к конфликтам с ОС где существует своя аналогичная система. Исходя из соображений максимальной устойчивости работы ПК, систему Plug and Play BIOS следует отключить. Особо следует отметить одну особенность работы менеджеров питания BIOS (ACPI) и ОС на некоторых чипсетах (например, VIA 693A). При одновременной работе этих двух менеджеров могут возникать проблемы при выключении питания у ПК (система просто «зависает»). Нормальной работы, в этом случае, можно добиться путем подбора режимов менеджера питания BIOS (как правило его отключают полностью). Следует также проверить корректную работу спящего режима ОС.
При выборе ОС Microsoft® Windows Millennium Edition, настройка и конфигурирование загрузочных файлов (типа autoexec.bat и config.sys) не требуется ввиду их отсутствия. Однако для наибольшего быстродействия системы следует обратить внимание на настройки устройств IDE. Подключение жестких дисков и устройств CD-ROM/CD-RW/DVD следует производить на разные шины IDE. Этим мы обеспечим наибольшую производительность дисковой системы и избежим конфликта на аппаратном уровне между этими устройствами. В свойствах устройств IDE необходимо установить флажок в опции "DMA" (т.е. прямой доступ к памяти или Direct Memory Access).
Таким образом, можно получить АРМ с хорошей производительностью, которая позволит использовать его по назначению.
3.Методика моделирования АРМ
.1.Моделирование информационных систем
Сейчас, когда для реализации идеи распределенного управления потребовалось создание для каждого уровня управления и каждой предметной области автоматизированных рабочих мест на базе профессиональных персональных компьютеров, необходима поддержка принятия решений для создания АРМ.
Производительность АРМ определяется выбором технических и программных средств. Поддержка принятия решений на базе использования информационных компьютерных систем управления (ИС) предназначена для обеспечения работников фирмы различного рода данными, информацией и знаниями, облегчающими принятие им эффективных решений. В структуре поддержки при этом выделяются три составляющие: информационная - для обеспечения пользователя необходимыми данными, модельная - для обеспечения пользователя аналитическими данными о взаимосвязях в исследуемой экономической системе и возможном её поведении в будущем и, наконец, экспертная, призванная снабдить пользователя правилами и знаниями формирования дедуктивного вывода и экспертного анализа для выбора эффективного метода решения задачи.
Рассматривая функциональное назначение составляющих компонентов поддержки, следует отметить, что составляющая информационной поддержки предусматривает непрерывное оперативное информационное обеспечение процессов управления и принятия решений. Основной функцией этой компоненты является формирование у пользователя некоторого информационного образа проблемной ситуации. При этом информация отбирается как из собственной информационной базы, так и из других информационных источников. Степень адекватности формируемого образа в немалой степени зависит как от качества используемых данных, так и от процедур формирования информационного фонда. Функции информационной поддержки сводятся к обеспечению пользователя первичными данными.
Иногда оказывается, что данных, представленных пользователю по линии информационной поддержки, недостаточно для построения и оценки альтернатив принимаего решения. Здесь наступает очередь обратиться к помощи модельной поддержки (моделирования). На основе модельной поддержки пользователь может получить недостающую ему для принятия решения информацию путем установления диалога с моделью в процессе её исследования.
В ряде случаев может возникнуть ситуация, когда имеющихся в информационном фонде системы данных не хватает для построения модели решения, или данная информация является нечеткой, в таком случае запускается система экспертной поддержки для генерации и оценки возможных альтернатив.
3.2. Особенности компьютерного моделирования
В компьютерных информационных системах (ИС) выделяют три вида поддержки принятия решений:
Сущность каждого из них рассмотрена в предыдущем пункте. Данный раздел посвящен рассмотрению вопросов, связанных только с модельной поддержкой, то есть с моделированием.
Рассматриваемые в работе количественные модели, используя математическую интерпретацию проблемы, при помощи определенных алгоритмов способствуют нахождению информации, полезной для принятия правильных решений.
Модель представляет собой некоторое упрощение проблемы, по которой должно быть принято решение. Такое упрощение достигается введением в рассмотрение только наиболее существенных соображений и исключением из него второстепенных моментов.
Таким образом, первый шаг в построении модели заключается в том, чтобы выявить факторы или переменные, которые наиболее важные.
Модель представляет собой и определяет структуру отношений между переменными. Определение этой структуры представляет собой второй шаг построения модели. Некоторые виды отношений между переменными представляют собой простые вычислительные действия, другие - зависят от физических параметров.
Обычно, когда работают над проблемой, используемые модели усложняются (делаются более детализированными) по мере того, как все глубже вникают в исследуемую область. Попытка сразу начать с высокодетализированной модели в большинстве случаев оказывается неудачной, поэтому прием улучшения первоначальной модели является более перспективным.
Построение модели - итеративный процесс. Обычно начинают со сравнительно простой модели и затем, по мере того, как понимание исследуемого процесса проясняется, стремятся улучшить модель, сделать её более точной и детализированной. Можно выделить основные шаги построения модели:
.Формулировка решаемой проблемы.
.Характеристика внешних факторов.
.Введение ряда переменных.
.Построение модели (зависимостей, связывающих введенные переменные).
.Решение построенной модели.
.Исследования полученного решения.
Во многих отношениях формулировка проблемы может явиться наиболее трудным шагом данной работы. Сформулировав решаемую проблему, можно перейти к разделению параметров на те, которые составляют её внутреннюю сущность и должны быть математически промоделированы, и те, которые относятся к внешним факторам.
Оказывая влияние на внутренние параметры решаемой проблемы, мы полагаем, что внешние факторы являются неконтролируемыми. Цель принимаемых решений - контролировать лишь внутренние параметры.
Исходная модель может оказаться, а может и не оказаться удовлетворительной. Единственный способ проверить это заключается в том, чтобы попытаться использовать модель для предсказания ситуации, которая может возникнуть при определенных условиях, задаваемых входными переменными. Здесь наступает наиболее ответственный момент - необходимо решить, отражает ли модель «реальный мир» и соответствует ли она установленным целям моделирования, если нет, то в модель вносятся изменения, и процесс повторяется.
После обзора аппаратных и программных средств и выбора метода моделирования можно приступить к построению АРМ с показателями производительности не хуже заданных и с минимальными финансовыми затратами на приобретение технических и программных средств.
3.3.Основные допущения и ограничения при моделировании.
Выбирая конфигурацию АРМ для ландшафтного проектирования можно выбирать её исходя из технических требований, предъявляемых к данному АРМ, но будет ли эта конфигурация оптимальной с точки зрения стоимости можно определить с помощью следующей методики.
Введем показатель П, характеризующий производительность АРМ, причем максимальное значение Пmax принимается для компонентов, имеющих лучшие соответствующие характеристики по оценкам экспертов. Пусть По, есть предельно допустимое значение показателя П, для АРМ ландшафтного проектирования, (т.е. необходимо запроектировать такое АРМ в котором П ≥ По, а затраты на приобретение технических и программных средств, на монтаж оборудования, на установку и настройку программного обеспечения будут минимальны).
Будем считать что, общие затраты на создание АРМ складываются из затрат на аппаратное обеспечение куда входят затраты на покупку комплектующих базовой конфигурации системного блока, а также на покупку периферийного оборудования: монитора, принтера, сканера, плоттера (подобный выбор обусловлен тем, что присутствие этих устройств в данном АРМ обязательно, именно эти подсистемы имеют первостепенное значение в выборе аппаратной конфигурации ); и затрат на покупку программного обеспечения. Затраты на программное обеспечение АРМ состоят из затрат на покупку операционной системы и затрат на покупку специального программного обеспечения.
З=Зсб+Зм+Зпр+Зск+Зпл+Зос+Зспо, (1)
где
Зсб–затраты на покупку системного блока;
Зм–затраты на покупку монитора;
Зпр- затраты на покупку принтера;
Зск- затраты на покупку сканера;
Зпл - затраты на покупку плоттера;
Зос - затраты на покупку операционной системы;
Зспо - затраты на покупку специального программного обеспечения.
Формула затрат представляет собой сумму, которую преследуя различные цели (в зависимости от требований предъявляемых к оборудованию) можно уменьшать и увеличивать.
Таким образом была получена целевая функция, которую необходимо минимизировать, т.к. необходимо чтобы затраты на создание АРМ были минимальны.
3.4. Показатели надежности и производительности оборудования и ПО
Показатель производительности является линейной функцией затрат (т.е чем выше цена тем выше производительность приобретаемого оборудования) тогда:
Прс =К1*Зсб
Пм =К2*Зм
Ппр =К3*Зпр
Пск =К4 *Зск
Ппл =К5 *Зпл
Пос =К6 *Зпо
Пспо=К7*Зспо, (2)
где
Псб - показатель производительности системного блока;
Пм - показатель производительности монитора ;
Ппр - показатель производительности принтера;
Пск - показатель производительности сканера;
Ппл - показатель производительности плоттера;
Пос - показатель производительности операционной системы АРМ.
Пспо - показатель производительности специального программного обеспечения АРМ.
Коэффициенты К1-К7 являются нормировочными коэффициентами и определяют потребительскую эффективность оборудования АРМ и ПО (т.е. показывают взаимосвязь между стоимостью оборудования и показателями производительности: Псб, Пм, Ппр, Пск, Ппл, Ппо). Для расчета коэффициентов необходимо получить значения показателей производительности оборудования , а также цен на это оборудование на базе опубликованных данных и экспертных оценок различных типов оборудования и ПО и занести эти значения в таблицу(см. таблица 3.1.).
Таблица 3.1.
|
Псб |
Y1 |
Y2 |
Y3 |
Y4 |
|
цена |
X1 |
X2 |
X3 |
X4 |
Зависимость между ценой и показателем производительности линейна, значит Y (Псб)=к* X (цена)+b, но таких прямых можно построить не одну, следовательно необходимо выбрать оптимальную. Оптимальной будет та, у которой сумма квадратов отклонений (2) будет минимальна, а значит необходимо провести аппроксимирующую прямую. Опираясь на уравнения (2), получим, что значение коэффициентов качества равно котангенсу угла наклона аппроксимирующей прямой к прямой показателей производительности или надежности оборудования.
Уравнения 2 -это ограничения для целевой функции, полученной ранее, необходима математическая постановка задачи.
3.5. Математическая постановка задачи оптимизации АРМ
Как сказано в начале этого раздела, необходимо минимизировать целевую функцию затрат
=( Зсб+Зм+Зпр+Зск+Зпл+Зос+Зспо) min (3)
при следующих ограничениях:
По ≤ К1*Зсб ≤ 100
По ≤ К2*Зм ≤ 100
По ≤ К3*Зпр ≤ 100
По ≤ К4 *Зск ≤ 100
По ≤ К5 *Зпл ≤ 100
По ≤ К6 *Зпо ≤ 100
По ≤ К7 *Зпо ≤ 100 (4)
Зсб>0, Зм>0, Зпр>0, Зск>0, Зпл>0, Зос>0, Зспо>0. (5)
Выражения (2)–(4) представляют собой классическую задачу линейного программирования.
В качестве входных данных задаются По.
3.7.Расчет нормировочных коэффициентов для автоматизированного рабочего места (К1 –К7).
Расчет нормировочного коэффициента для системного блока компьютера.
Конфигурация комплектующих системного блока АРМ оценивается по следующим параметрам:
1 Тактовая частота процессора Ггц;
2 Тактовая частота шины Мгц;
3 Объем оперативной памяти Мгбайт;
4 Объем винчестера Гбайт;
5 Быстродействие винчестера.
Для определения показателей производительности необходимо рассмотреть различные конфигурации на основе процессоров разных марок их параметры в таблице 3.2.
Таблица3.2.
|
№ |
Тактовая частота процессора, ГГЦ |
Тактовая частота шины, МГц |
Объем ОП, Мб |
Объем винчестера, Гб |
Быстродействие винчестера |
Цена, $ |
|
1 |
Duron 700 |
x 128 DIMM |
||||
|
2 |
Duron 1200 |
x 256 DDR |
||||
|
3 |
Duron 1600 |
x 256 DDR |
||||
|
4 |
Duron 1800 |
x 256 DDR |
||||
|
5 |
Athlon XP1 1700+ |
x 128 DIMM |
||||
|
6 |
Athlon XP1 1800+ |
x 128 DIMM |
||||
|
7 |
Athlon XP1 2400+ |
DDR |
||||
|
8 |
Celeron 433 |
x 64 DIMM |
||||
|
9 |
Celeron 633 |
x 128 DIMM |
||||
|
10 |
Celeron 1000 |
x 128 DIMM |
||||
|
11 |
Celeron 1700 |
x 256 DDR |
||||
|
12 |
Celeron 1700 |
x 256 DDR |
||||
|
13 |
Celeron 2000 |
x 256 DDR |
||||
|
14 |
Celeron 2400 |
x 256 DDR |
||||
|
15 |
Celeron 2400 |
x 512 DDR |
||||
|
16 |
P4-1800 |
x 256 DDR |
||||
|
17 |
P4-1800 |
x 256 DDR |
||||
|
18 |
P4-2000 |
x 128 DDR |
||||
|
19 |
P4-2400 |
x 512 DDR |
80 |
Анализ содержимого таблицы показал, что одной из лучших (среди оцениваемых) был признан компьютер №19 (P4-2400), его показатели производительности Пmax примем за 100%; остальные компьютеры в сравнении с этим получили следующие показатели производительности (табл.3.3.):
Таблица 3.3.
|
№ |
Тактовая частота процессора, ГГЦ |
Прс % |
|
1 |
Duron 700 |
|
|
2 |
Duron 1200 |
|
|
3 |
Duron 1600 |
|
|
4 |
Duron 1800 |
|
|
5 |
Athlon XP1 1700+ |
|
|
6 |
Athlon XP1 1800+ |
|
|
7 |
Athlon XP1 2400+ |
|
|
8 |
Celeron 433 |
|
|
9 |
Celeron 633 |
|
|
10 |
Celeron 1000 |
|
|
11 |
Celeron 1700 |
|
|
12 |
Celeron 1700 |
|
|
13 |
Celeron 2000 |
|
|
14 |
Celeron 2400 |
|
|
15 |
Celeron 2400 |
|
|
16 |
P4-1800 |
90 |
|
17 |
P4-1800 |
|
|
18 |
P4-2000 |
Имея значения показателей производительности компьютера, можно построить график зависимости этих показателей от стоимости компьютеров рис. 3.1.
Рис. 3.1.
После построения точек зависимости показателя производительности компьютера от их стоимости можем определить котангенс угла наклона аппроксимирующей прямой.
сtg(α)=К1= 0,26
Аналогично рассчитываются нормировочные коэффициенты для принтеров, сканеров, плоттеров и программного обеспечения.
Расчёт нормировочного коэффициента для мониторов .
Показатель производительности (Пм) монитора оценивается по следующим параметрам:
. Диагональ монитора
.Частота регенерации
.Разрешение
Необходимо составить таблицу по предложению мониторов имеющихся на рынке таблица 3.4
таблица 3.4
|
Т N |
Диагональ |
Модель |
Характеристики |
Цена |
|
1 |
17 |
LG T710BH |
Flatron, 50-160Hz,1280×1024/66Hz |
$14 |
|
12 |
17 |
LG F720P |
0.24, 1280×1024/85Hz, щелевая маска |
$17 |
|
13 |
17 |
Samsung SyncMaster MB |
0.2, 1024×768/85Hz, теневая маска |
$14 |
|
14 |
17 |
Samsung SyncMaster DF |
0.2, 1024×768/85Hz, теневая маска |
$13 |
|
15 |
17 |
Samsung SyncMaster 793DF |
0.2, 50-160Hz,1280×1024 |
$13 |
|
16 |
17 |
Samsung SyncMaster DF |
0.2, 1280×1024/75Hz, теневая маска |
$14 |
|
7 |
17 |
Samsung SyncMaster DF |
0.2, 1600×1200, 50-160Hz |
$15 |
|
8 8 |
17 |
Samsung SyncMaster 797DF |
0.2, 1280×1024/85Hz, теневая маска |
$17 |
|
89 |
17 |
IIYAMA HF703UT |
0.25, Flat, 1600×1200/72Hz, 430кд/м2 |
$19 |
|
110 |
17 |
IIYAMA HF703UT E |
0.25, 1280×1024/85Hz, теневая маска |
$18 |
|
11 |
19 |
LG F920B |
0.24, 1280×1024/85Hz |
$29 |
|
112 |
19 |
MitsubishiDiamond Plus 93SB |
0.25-0.27, Diamondtron, 1792×1344/68 Hz |
$33 |
|
113 |
19 |
Samsung SyncMaster 959NF |
0.25, 1920×1440/73Hz, MitsubishiDiamondtron |
$30 |
|
114 |
19 |
Samsung SyncMaster 997DF |
0.2, 1280×1024/85Hz, теневая маска |
$237 |
|
115 |
19 |
IIYAMA HM903DT |
0.24, 1280×1024/100Hz, апертурная решетка |
$472 |
|
116 |
19 |
MitsubishiDiamond Pro 930 |
0.24,1920×1440/73Hz NI, SuperBrightDiamondtron |
$505 |
Среди данных представленных в таблице монитор под №16 лучший, его показатели производительности примем за 100%; остальные мониторы в сравнении с этим получили следующие показатели производительности:
|
№ |
Модель |
Пм,% |
|
1 |
LG T710BH |
42 |
|
2 |
LG F720P |
45 |
|
3 |
Samsung SyncMaster MB |
40 |
|
4 |
Samsung SyncMaster DF |
40 |
|
5 |
Samsung SyncMaster 793DF |
45 |
|
6 |
Samsung SyncMaster DF |
50 |
|
7 |
Samsung SyncMaster DF |
52 |
|
8 |
Samsung SyncMaster 797DF |
50 |
|
9 |
IIYAMA HF703UT |
55 |
|
10 |
IIYAMA HF703UT E |
50 |
|
11 |
LG F920B |
70 |
|
12 |
MitsubishiDiamond Plus 93SB |
85 |
|
13 |
Samsung SyncMaster 959NF |
85 |
|
14 |
Samsung SyncMaster 997DF |
70 |
|
15 |
IIYAMA HM903DT |
85 |
|
16 |
MitsubishiDiamond Pro 930 |
100 |
Имея значения показателей производительности монитора, можем построить график зависимости этих показателей от стоимости мониторов.
Рис.3.2
После построения точек зависимости показателя производительности монитора от его стоимости можно определить котангенс угла наклона аппроксимирующей прямой.
сtg(α)=К2= 0,174
Расчёт нормировочного коэффициента для принтера.
Для этого необходимо составить таблицу по предложению принтеров имеющихся рынке таблица 3.4, анализ проведём на основе рынка лазерных принтеров.
Таблица3.4
|
№ |
Модель |
Характеристики |
Цена,$ |
Ппр,% |
|
1 |
Brother HL-5150D |
600×1200,16(144)Mb,LPT/USB2.0,20ppm |
329 |
|
|
2 |
Epson AcuLaser C4100 |
1200dpi,24ppm |
1171 |
|
|
3 |
Canon LBP-1120 |
600×600, 10ppm |
161 |
|
|
4 |
HP LaserJet 1012 |
600×600dpi, 14ppm |
183 |
30 |
|
5 |
HP LaserJet 1015 |
600×600dpi, 15ppm,16Mb |
232 |
35 |
|
6 |
HP LaserJet 1320 |
1200dpi,21ppm,16Mb |
317 |
40 |
|
7 |
HP LaserJet 2410 |
1200dpi,28ppm,32Mb |
545 |
45 |
|
8 |
HP LaserJet 2550N |
600dpi,19ppm,64Mb |
715 |
50 |
|
9 |
HP LaserJet 4250 |
1200dpi,43ppm,48Mb |
1030 |
65 |
|
10 |
HP LaserJet 4250TN |
1200dpi, 43ppm,64Mb |
1528 |
|
|
11 |
HP LaserJet 4250DTN |
1200dpi,43ppm,80Mb |
1799 |
75 |
|
12 |
HP LaserJet 4350 |
1200dpi,52ppm,64Mb |
1410 |
|
|
13 |
HP LaserJet 4350DTNSL |
1200dpi,52ppm,96Mb |
2900 |
|
|
14 |
HP LaserJet4650N |
600dpi,22ppm,128Mb |
2040 |
90 |
|
15 |
Samsung ML-1210 |
600×600dpi,12ppm,8Mb |
161 |
30 |
|
16 |
Samsung ML-1520 |
660dpi,15ppm,8Mb |
137 |
20 |
|
17 |
Samsung ML-1750 |
600×1200dpi,16ppm,64Mb |
197 |
35 |
|
18 |
Xerox Phaser 3116 |
1200dpi,15ppm,8Mb |
164 |
30 |
|
19 |
Xerox Phaser 3130 |
1200dpi,16ppm,32Mb |
192 |
35 |
Рис.3.3
После построения точек зависимости показателя производительности принтера от его стоимости можем определить котангенс угла наклона аппроксимирующей прямой
сtg(α)=К3=0,029
Расчёт нормировочного коэффициента для сканеров .
Для этого необходимо составить таблицу по предложению сканеров, имеющихся рынке таблица3.5.
Таблица3.5.
|
№ |
Модель |
Характеристика |
Цена,$ |
Пск,% |
|
1 |
BENQ 5000U |
A4, USB1.1, 1200х2400 dpi |
||
|
2 |
Canon CanoScan 4200F |
A4, USB2.0, 3200х6400 dpi, слайд-модуль |
||
|
3 |
Canon CanoScan LiDE 20 |
A4, USB2.0, 600х1200 dpi |
||
|
4 |
Canon CanoScan LiDE 35 |
A4, USB2.0, 1200х2400 dpi |
||
|
5 |
Canon CanoScan LiDE 80 |
A4, USB2.0, 2400х4800 dpi |
||
|
6 |
Epson Perfection 1270 |
A4, USB2.0, 1200х2400 dpi |
||
|
7 |
Epson Perfection 2480 Photo |
A4, USB2.0, 2400x4800 dpi, слайд-модуль |
118 |
|
|
8 |
Epson Perfection 2580 Photo |
A4, USB2.0, 2400x4800 dpi, слайд-модуль |
142 |
|
|
9 |
Epson Perfection 3170 Photo |
A4, USB2.0, 3200x6400 dpi, слайд-модуль |
223 |
|
|
10 |
Epson Perfection 4180 Photo |
A4, USB2.0, 4800x9600 dpi, слайд-модуль |
284 |
|
|
11 |
Epson Perfection 4870 Photo |
A4, USB2.0+IEEE1394, 4800х9600 dpi, слайд-модуль |
420 |
|
|
12 |
Epson Perfection 4990 Photo |
A4, USB2.0+IEEE1394, 4800х9600 dpi, слайд-модуль |
498 |
|
|
13 |
HP ScanJet 2400 |
Q3841A, A4, USB2.0, 1200х1200 dpi |
76 |
|
|
14 |
HP ScanJet 3770 |
L1915A, A4, USB2.0, 1200х2400 dpi, слайд-модуль |
102 |
|
|
15 |
HP ScanJet 4070 |
L1920A, A4, USB2.0, 2400х2400 dpi, слайд-модуль |
148 |
|
|
16 |
HP ScanJet 5590P |
L1912A, A4, USB2.0, 2400х2400 dpi, слайд-модуль |
225 |
|
|
17 |
HP ScanJet 8250 |
C9932C, A4, USB2.0, 4800х4800 dpi, слайд-модуль, ADF |
1022 |
|
|
18 |
Mustek ScanExpress 1248 UB Plus |
A4, USB1.1, 600х1200 dpi |
||
|
19 |
Mustek Bear Paw 2400 CU |
A4, USB1.1, 1200х2400 dpi |
||
|
20 |
Mustek Bear Paw 2448 CU Pro |
A4, USB2.0, 1200x2400 dpi |
Среди данных представленных в таблице сканер под №17 лучший, его показатель производительности примем за 100%; остальные модели сканеров в сравнении с этим получили соответствующие показатели производительности. За тем можем построить график зависимости этих показателей от стоимости сканеров и определить котангенс угла наклона аппроксимирующей прямой.
Рис.3.4
сtg(α)=К4= 0,09981
Расчёт нормировочного коэффициента для плоттеров .
Для этого необходимо составить таблицу по предложению плоттеров, имеющихся на рынке, таблица3.6.
Таблица3.6.
|
№ |
Модель |
Характеристика |
Цена,$ |
Пск,% |
|
1 |
HP DesignJet 130 |
А1,2400×1200dpi,64Mb |
1545 |
70 |
|
2 |
HP DesignJet 130NR |
А1,2400×1200dpi,64Mb,USB |
80 |
|
|
3 |
HP DesignJet 430 |
А1,600dpi,36Mb |
90 |
|
|
4 |
HP DesignJet 500 |
А0,1200×600dpi,160Mb |
50 |
|
|
5 |
HP DesignJet 500 |
А1,1200×600dpi,160Mb |
100 |
Рис.3.5
сtg(α)=К5= 0,021
Расчет нормировочных коэффициентов качества программного обеспечения АРМ.
Затраты на программное обеспечение АРМ состоят из затрат на покупку операционной системы и затрат на покупку специального программного обеспечения.
Показатель производительности программного обеспечения (Ппо) показывает распространенность данного продукта на рынке программных средств и устойчивость к возможным сбоям оборудования рабочих станций.
Сравнив 4 операционных системы (табл.3.7), можно выяснить, что самой распространенной и устойчивой среди представленных является система MS Windows XP Professional, ее показатели и примем за 100%; остальные показатели рассчитаны относительно лучшей и представлены в таблице (табл. 3.6.).
Стоимость операционных систем и их показатели.
Таблица 3.7.
|
№ п.п. |
Операционная система |
Цена.$ |
Ппофс, % |
|
1 |
MS Windows XP Professional |
||
|
2. |
ALT-Linux Master 2.2 |
||
|
3. |
Windows 98 |
70 |
|
|
4. |
HP-UX11i |
60 |
После получения показателей производительности всех анализируемых операционных систем, можно построить график зависимости этих показателей от цены на эти системы рис.3.5 .
Рис.3.5.
После построения точек, можно провести аппроксимирующую прямую и найти сtg(α)=К6=0,67
Сравнив специальное программное обеспечение для ландшафтного проектирования, имеющегося на рынке, можно сделать вывод, что оптимальное соотношение простота использования/конечный результат дают программы: " Sierra Land 3D ", "Наш Сад pro" и " Punch! 3D".
Этот показатель будем называть производительностью, приняв производительность " Sierra Land 3D " за 100%. Значения показателей производительности остальных программных продуктов приведены в таблице.
Таблица3.8
|
№ |
Программные продукты: |
Цена |
Пспо,% |
|
1 |
3D STUDIO VIZ |
2300 |
|
|
2 |
3D Max 3.0 + 3D VIZ 3.1 |
||
|
3 |
"Наш сад 3D prо" |
||
|
4 |
Archi Cad 7.0 |
||
|
5 |
Sierra Land 3D |
||
|
6 |
Punch! 3D |
По данным таблицы, можем построить график зависимости производительности от цены и найти сtg(α)=К7= 0,27
Рис.3.6
Были определены коэффициенты К1=0,26; К2=0,174; К3=0,029; К4=0,01; К5=0,02; К6=0,67; К7= 0,27.
3.8. Решение задачи линейного программирования
Пусть входное значение
По=60%
Получив все необходимые коэффициенты, можно подставить их в целевую функцию и уравнения ограничений:
К1=0,26; К2=0,174; К3=0,029; К4=0,01; К5=0,02; К6=0,67; К7= 0,27.
Целевая функция:
=( Зсб+Зм+Зпр+Зск+Зпл+Зос+Зспо) → min
при следующих ограничениях:
60 ≤ К1*Зсб ≤ 100
60 ≤ К2*Зм ≤ 100
≤ К3*Зпр ≤ 100
≤ К4 *Зск ≤ 100
≤ К5 *Зпл ≤ 100
60 ≤ К6 *Зпо ≤ 100
≤ К7 *Зпо ≤ 100
Зсб>0, Зм>0, Зпр>0, Зск>0, Зпл>0, Зос>0, Зспо>0.
Дальнейшее решение задачи происходит в электронной таблице Excel, и осуществляется программой ПОИСК РЕШЕНИЯ (меню СЕРВИС), которая позволяет решать сложные линейные задачи линейного программирования со многими переменными и ограничениями.
После того, как определена задача и выбрана команда выполнить, программа изменит значения переменных и выполнит необходимые вычисления, а затем, основываясь на полученных результатах, будет повторять эту процедуру до тех пор, пока не получит решение, удовлетворяющее условию задачи.
Таким образом, можно получить значения затрат на покупку компонентов и программного обеспечения АРМ.
Заключение
В дипломной работе обоснована необходимость автоматизации рабочего места для ландшафтного проектирования.
Разработана и предложена модель специализированного АРМ удовлетворяющего требованиям для решения задач в ходе проектирования ландшафта.
Показано, что основная проблема при проектировании –это уменьшение затрат на покупку оборудования и программного обеспечения, при максимальных значениях производительности этого оборудования и ПО. Эта задача сводится к оптимизационной.
В работе определены ограничения и целевая функция, а решение задачи происходит в электронной таблице Excel.
литература
http://www.landshaft.ru/article