Оптимизация проектирования корпусной мебели в системе БАЗИС с помощью составных элементов

Павел Бунаков

На современном рынке корпусной мебели прослеживаются две тенденции. Первая из них — это быстрая смена моды на различные стили и направления, а также их смешение, на основе которого создаются новые стили. Вторая тенденция — усиление конкуренции, когда продукция совсем «молодых» предприятий вдруг становится модной, а предприятия с «долгой» историей исчезают с рынка. Эти тенденции взаимосвязаны: конкуренция активно способствует зарождению новых идей, которые, в свою очередь, укрепляют позиции предприятия. Кроме того, они предполагают индивидуализацию мебельных изделий, их проектирование и изготовление в соответствии с интерьером конкретного клиента и заданными им размерами.

Рынок стандартной мебели остается, но и он «подстраивается» под требования индивидуальности. В мебельных салонах предлагаются модульные системы, представляющие собой заранее сформированные наборы мебельных изделий, у которых на этапе формирования заказа можно в той или иной степени изменять отдельные элементы или размеры, например устанавливать фасады другого стиля или цвета, изменять геометрические размеры отельных изделий, добавлять дополнительные функциональные элементы и т.п.

В связи с этим при автоматизированном приеме заказов возникает необходимость выполнения определенных доработок моделей изделий, что практически не реализуется в большинстве программ расстановки мебели. В системе БАЗИС для доработки и редактирования моделей используется модуль БАЗИС­Мебельщик. Он позволяет моделировать изделия корпусной мебели любой сложности и назначения: от простых навесных шкафов до авторских эксклюзивных моделей [1]. БАЗИС­Мебельщик является модулем автоматизированного конструирования, поэтому работа с ним требует определенных знаний и умений, которыми сотрудники мебельных салонов, как правило, не обладают. Кроме того, в процессе приема заказов вносимые изменения сводятся в большинстве случаев к некоторому множеству типовых действий, не требующих применения полной функциональности САПР, а именно:

• замена фасадов на аналогичные фасады, но изготовленные из другого материала или в ином стиле;
• изменение габаритных размеров изделий с сохранением его внутренней структуры;
• изменение размеров фасадов в соответствии с новыми размерами изделий.

В системе БАЗИС для автоматизированного приема заказов разработан модуль БАЗИС­Салон, в котором эти возможности были реализованы изначально. Однако до недавнего времени подобная работа требовала значительной предварительной подготовки, включающей создание моделей фасадов всех размеров, которые могут потребоваться для замены. Технология замены моделей фасадов только на такие модели, размеры которых совпадали с ранее установленными фасадами, ограничивала возможности адаптации имеющихся моделей под пожелания клиентов. При отсутствии фасадов­заменителей с нужными размерами автоматическая замена становилась невозможной, что не позволяло удовлетворить заданные требования. В условиях же высокой конкуренции потеря даже одного клиента чувствительна для предприятия.

Эластичность — новая технология конструирования

В системе БАЗИС 9 появилась возможность формировать математические модели корпусной мебели, обладающие свойством эластичности. Подобное название было выбрано не случайно: при редактировании таких моделей они ведут себя в полном соответствии с определением этого понятия как способности изделий испытывать значительные упругие деформации без изменения структуры.

С точки зрения автоматизации проектирования эластичность — это механизм визуальной параметризации моделей, законы которой определяются непосредственно пользователем [2]. Данная возможность позволила значительно упростить операцию замены фасадов при приеме заказов. Построение полного набора фасадов всех мыслимых размеров для каждой из моделей стало излишним. Достаточно для каждой модели фасада создать одну­единственную эластичную параметрическую модель. Операция замены в этом случае сводится к двум простым действиям:

• выбор из каталога нужной параметрической модели фасада;
• указание на модели мебельного изделия или ансамбля одного или нескольких фасадов, которые необходимо заменить.

При использовании эластичных моделей заменяемые и заменяющие фасады могут иметь различную конструкцию и размеры, а также быть изготовленными из различных материалов. На рис. 1 показана модель кухонного ансамбля, у которого шкафы и полки имеют различные фасады. Модели фасадов эластичные. В результате выполнения команды замены фасадов все их можно быстро сделать одинаковыми, и изделие будет смотреться уже совсем по­другому (рис. 2).

Рис. 1. Исходная модель кухонного ансамбля

Рис. 2. Модель после редактирования

Построение эластичных моделей

Эластичным считается составной объект (блок, сборка или полуфабрикат), для которого заданы правила изменения размеров его составных частей при линейных деформациях. Отличия блока от сборки проявляются только при передаче моделей в другие модули системы БАЗИС. Суть этих отличий в следующем:

• сборка — это единый объект, который не разделяется на составные части при моделировании. Она может включать различные структурные элементы, например панели, но они не будут играть самостоятельной роли. Так, панели, входящие в сборку, не передаются в модуль БАЗИС­Раскрой [3] для выполнения раскроя. Сборки учитываются в штуках и расцениваются соответствующим образом в модуле БАЗИС­Смета. Их можно интерпретировать, как готовые покупные элементы;
• блок — это объединение элементов для обеспечения функциональности проектирования, например анимации подвижных частей изделия. Характер поведения блока в модели определяется его типом. Блоком может быть распашная дверь, которую можно «открыть» для того, чтобы рассмотреть внутреннее наполнение шкафа, или раздвижная дверь (дверь­купе), которую с той же целью можно сдвинуть. Составные элементы блока представляют собой самостоятельные объекты моделирования. Если это панель, то она передается в модуль БАЗИС­Раскрой. Стоимость блока рассчитывается как сумма стоимостей отдельных его элементов и работ, необходимых для изготовления. Его можно рассматривать в качестве изделия, изготавливаемого непосредственно на предприятии и являющегося типовым для других изделий.

Составной объект «полуфабрикат» может быть как блоком, так и сборкой — в зависимости от решаемых задач.

Эластичность составным элементам придают вспомогательные плоскости, задаваемые при создании модели и размещаемые перпендикулярно оси, вдоль которой будет выполняться деформация. Допустим, предполагается изменение размеров модели по ширине, то есть вдоль оси X. Для этого следует построить одну или несколько вспомогательных плоскостей перпендикулярно этой оси, то есть параллельно вертикальной плоскости. Таким образом, создание эластичных моделей фасадов для работы с клиентами в модуле БАЗИС­Салон потребует построения не менее двух вспомогательных плоскостей, перпендикулярных осям X и Y. Для сложных филенчатых фасадов или фасадов с накладными элементами количество вспомогательных плоскостей увеличится. Их точное количество и расположение определяет конструктор исходя из требования неизменности взаимного расположения элементов фасада при деформации.

Эластичные блоки при работе с клиентом

Блоки, которые будут использоваться в модуле БАЗИС­Салон при приеме заказов, должны обладать свойством эластичности и помимо этого иметь атрибут типа. Существует достаточно большое количество функциональных типов составных объектов, например фасады, двери различных конструкций и т.п. Тип блока является одним из его свойств и определяет множество допустимых визуальных операций моделирования. Он может быть назначен при создании составного объекта или позже, поскольку свойства моделей могут редактироваться в любой момент.

Итак, для того чтобы модель фасада могла использоваться для параметрической замены фасадов при работе с клиентом, она должна отвечать следующим требованиям:

• являться составным элементом и быть сохраненной в файле;
• иметь тип «фасад»;
• обладать свойством эластичности и включать, по крайней мере, одну вертикальную и одну горизонтальную вспомогательные плоскости.

Перед применением моделей в модуле БАЗИС­Салон создается специальный каталог товаров или прайс­лист. Для этого используется модуль «Менеджер прайс­листов». Естественно, в него необходимо занести все типы фасадов, которые предприятие может предложить клиентам. Для удобства и скорости работы специалистов мебельного салона целесообразно создать для них отдельный раздел прайс­листа. После его подключения к модулю БАЗИС­Салон система полностью готова к работе с клиентами.

Эластичные блоки при моделировании мебели

Использование свойства эластичности составных элементов при работе с клиентами в модуле БАЗИС­Салон является лишь одним из примеров их применения. Оно исключительно полезно и на этапе проектирования для создания новых моделей путем деформации существующих прототипов. Эластичность обеспечивает возможность изменения размеров отдельных частей модели в разной степени. Для этого модель необходимо разбить на секции несколькими вспомогательными плоскостями. Эти секции можно «заставить» изменять свои размеры по индивидуальным законам при изменении габаритных размеров. Наглядно данный процесс можно представить, если вспомнить, как ведут себя меха гармони или аккордеона при растяжении и сжатии. Подобно им секции могут растягиваться и сжиматься до некоторого минимального размера. Только у музыкального инструмента минимальный размер сжатия равен общей толщине всех складок, а у эластичного блока он определяется положением вспомогательной плоскости.

При уменьшении ширины изделия вертикальная вспомогательная плоскость должна находиться на таком расстоянии от границы секции, чтобы при минимальном размере ее наполнение могло быть изготовлено на имеющемся оборудовании и выполняло свое функциональное назначение. Этими критериями следует руководствоваться при размещении всех вспомогательных плоскостей. Для специалиста, работающего в мебельном салоне и не знакомого с технологией производства мебельных изделий, это будет являться гарантией безошибочного приема заказа.

Свойство эластичности позволяет задавать различные коэффициенты растяжения для разных секций мебельного изделия. Образно это можно представить так, что каждая секция характеризуется своим «коэффициентом эластичности», поэтому при изменении габаритов более эластичные секции растянутся на большую длину. Соответственно, менее эластичные секции будут растянуты в меньшей степени. Коэффициент растяжения задается параметром «вес вспомогательной плоскости». Подбирая значения весов для каждой из вспомогательных плоскостей, можно добиться того, что при деформации исходной модели размеры ее элементов будут изменяться в соответствии с заданными правилами.

На рис. 3 показана исходная модель шкафа.

Рис. 3. Модель шкафа

.Рис. 4. Вспомогательные плоскости

Рис. 5. Шкаф после редактирования по схеме 1-4-1

Вспомогательными плоскостями (рис. 4) она разделена на три секции, при этом для крайних секций задан коэффициент растяжения, равный 1, а для центральной секции — 4. При изменении габаритов модели размеры ее секций изменятся так, как показано на рис. 5. Если же поступить наоборот: веса вспомогательных плоскостей крайних секций задать равными 4, а центральной секции — 1, то результат будет совсем иной (рис. 6).

Рис. 6. Шкаф после редактирования по схеме 4-1-4

Рис. 7. Модель с повернутыми фасадами

Вложенные блоки

Важным свойством составных элементов в системе БАЗИС является вложенность. Если у модели со вспомогательными плоскостями, которая показана на рис. 7, увеличить высоту, то результат (рис. 8) будет далек от ожидаемого: пропорциональность боковых фасадов при растяжении окажется нарушенной. Это происходит по следующей причине. Тумба представляет собой блок, для которого заданы алгоритмы деформации тремя вспомогательными плоскостями. Фасады также являются блоками, но вложенными во внешний блок. Свойство эластичности для них не задано, а следовательно, вспомогательные плоскости, определяющие ее правила, не построены. Возникает противоречие, которое система вынуждена разрешать некоторыми правилами по умолчанию, учитывающими возможность участия вложенного блока в общей деформации. Для этого автоматически создаются виртуальные вспомогательные плоскости, определяющие правила поведения вложенных блоков при деформации внешнего блока. Это делается для исключения конфликтов, поэтому правила, предусмотренные системой по умолчанию, в большинстве случаев не совпадают с ожиданиями пользователя. Во избежание подобной ситуации необходимо заблаговременно позаботиться о настройке эластичности вложенных блоков. В рассматриваемом случае горизонтальную вспомогательную плоскость следует расположить ниже дугообразной части фасада и определить свойство эластичности у всех трех фасадов.

Рис. 8. Результат редактирования при некорректном задании вспомогательных плоскостей

В рассматриваемом изделии проблемы могут возникнуть и при изменении ширины. Это объясняется наличием не параллельных фронтальной плоскости фасадов. При деформации они должны не только изменять свой размер, но и поворачиваться вокруг оси, на которой расположены петли, чтобы сохранить общую целостность конструкции. Программная реализация алгоритма эластичного растяжения способна обеспечить в подобных случаях не только изменение геометрических размеров объекта, но и его автоматический поворот вокруг вертикальной оси таким образом, чтобы взаимное расположение составных частей модели в целом при деформации оставалось неизменным. Однако для этого надо правильно расположить вспомогательные плоскости.

Таким образом, для корректного перестроения сложных моделей необходимо корректно задать правила поведения всех внутренних блоков модели, чтобы избежать ошибок при различных перестроениях модели.

Заключение

Механизм эластичности, реализованный в системе БАЗИС, с одной стороны, открывает огромные возможности моделирования с применением новых технологий, а с другой — требует заблаговременного планирования внутренней структуры сложных составных объектов и правильной реализации этой структуры. Эффект от использования эластичности составных блоков при моделировании мебельных изделий достигается по двум направлениям:

• удобное и быстрое создание новых моделей с применением уже существующих для того, чтобы наиболее полно удовлетворить индивидуальные пожелания клиентов;
• получение готовых заказов из мебельных салонов, которые конструктивно являются безошибочными и после минимальной общей проверки их можно отдавать на производство.

Естественно, это требует дополнительных усилий от конструкторов и технологов мебельного предприятия. Однако сложными они кажутся только на первый взгляд. Все дополнительные работы по подготовке моделей с лихвой окупаются простотой и наглядностью построения моделей для создания индивидуально спроектированных комплектов мебели. Как показала практика использования технологии эластичности на многих мебельных предприятиях, она позволяет значительно повысить производительность работы конструкторов, дизайнеров и менеджеров мебельных салонов, что, в конечном счете, дает весомые конкурентные преимущества. 

Библиографический список

1. Бунаков П.Ю. БАЗИС 9. Новая версия — новый уровень 3D­моделирования // САПР и графика. 2014. № 4(210). С. 72­74.
2. Бунаков П.Ю. Эластичные элементы — новая технология параметризации в CAD­системе комплекса БАЗИС // САПР и графика. 2015. № 2(220). С. 62­65.
3. Бунаков П.Ю., Каскевич Н.В. Новые технологии автоматизированного раскроя материалов для мебельного производства. Коломна: Московский государственный областной социально­гуманитарный институт, 2013. 278