Разработка структуры автоматизированного рабочего места для ландшафтного проектирования.
Оглавление
Введение
Раздел 1. Анализ предметной области.
1.1.Ландшафт, ландшафтные объекты и способы их описания.
1.2.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.
2.1.1.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).
3.7.1.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.
Анализ предметной области
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
3D 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
100$. Поставляется с электронным ключом. Пиратских версий нет.
CAD-программы
Рис.1.12
Мощный и профессиональный продукт для архитектурного моделирования. Довольно детально позволяет представить модель будущего проекта (здания, строения, участка), учитывая всевозможные размеры, нагрузку на конструкции и т.п. Очень широко распространен среди архитекторов. Изучается во всех ВУЗах как основное средство проектирования.
В качестве программы для визуализации и 2-х мерного представления будущего ландшафта приспособлен мало. Нет ни базы растений, не очень наглядный 2-х мерный план, а уж о 3-х мерном вообще нечего говорить - больше похоже на рисунки. Для изучения - сложен. Множество ненужных и мешающих работе настроек, окон (рассматривается как ландшафтное средство), рис1.12. Хотя и доступно множество различных объектов: здания, деревья, предметы и т.п., качество визуализации отвратительное, говорить о реалистичности проекта не приходится рис.1.13.
рис.1.13
Достоинства
Профессиональное планирование в в схематике.
Недостатки
Программа не предназначена для специфичного ландшафтного проектирования и не учитывает его специфики, плохой 3D вид.
Выводы
Семейство CAD используется архитекторами в качестве профессионального инструмента проектирования, но учитывая все доблести продукта, его спец. функции планирования 3-х мерный вид будущего проекта оставляет желать лучшего.
Стоимость продукта
Около 2000$, 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.
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:
· совершенствовать проектирование на основе применения математических методов и средств вычислительной техники;
· автоматизировать процессы поиска, обработки и выдачи информации;
· использовать методы оптимального и вариантного проектирования; применять эффективные, отражающие существенные особенности, математические модели проектируемых объектов, комплектующих изделий и материалов;
· создавать банки данных, содержащих систематизированные сведения справочного характера, необходимые для автоматизированного проектирования объектов;
· повышать качество оформления проектной документации;
· повышать творческую долю труда проектировщиков за счет автоматизации нетворческих работ;
· унифицировать и стандартизовать методы проектирования;
· подготавливать и переподготавливать специалистов;
· реализовывать взаимодействие с автоматизированными системами различного уровня и назначения.
Комплекс средств автоматизации проектирования включает методическое, лингвистическое, математическое, программное, техническое, информационное и организационное обеспечение.
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:
· методическое обеспечение — документы, в которых отражены состав, правила отбора и эксплуатации средств автоматизации проектирования;
· лингвистическое обеспечение — языки проектирования, терминология;
· математическое обеспечение — методы, математические модели, алгоритмы;
· программное обеспечение — документы с текстами программ, программы на машинных носителях и эксплуатационные документы;
· техническое обеспечение — устройства вычислительной и организационной техники, средства передачи данных, измерительные и другие устройства и их сочетания;
· информационное обеспечение — документы, содержащие описание стандартных проектных процедур, типовых проектных решений, типовых элементов, комплектующих изделий, материалов и другие данные;
· организационное обеспечение — положения и инструкции, приказы, штатное расписание и другие документы, регламентирующие организационную структуру подразделений и их взаимодействие с комплексом средств автоматизации проектирования.
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:
· возможность формализации проектно-конструкторских задач и реализации математических методов их решения;
· наличие требуемых технических средств и необходимость приобретения и установки дополнительных агрегатов;
· подготовленность информационных фондов и технических средств хранения и обработки информации.
Кроме того, важно выявить факторы оценки подготовленности кадров для эксплуатации САПР, к которым можно отнести следующие:
· соответствие внедряемой системы принятой организации проектных работ;
· наличие в проектно-конструкторской организации кадров для эксплуатации и поддержания работоспособности САПР;
· отношение руководства организации к созданию си-темы и уровень организации этих работ;
· психологическая подготовленность коллектива к внедрению САПР.
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:
· выявление процесса проектирования (его алгоритм), т. е. принятие основных технических решений;
· разработка структуры САПР и ее взаимосвязи с другими системами (определение состава проектных процедур и операции по подсистемам; уточнение состава подсистем и взаимосвязи между ними; разработка схемы функционирования САПР в целом);
· определение состава методов, математических моделей для проектных операций и процедур; состава языков проектирования; состава информации (объем, способы ее организации и виды машинных носителей информации); состава общего, специализированного общего и специального программного обеспечения;
· формирование состава технических средств (ЭВМ периферийные устройства и другие элементы);
· принятие решений по математическому, информационному, программному и техническому видам обеспечения по САПР в целом и отдельно по подсистемам;
· расчет технико-экономических показателей САПР.
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.
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.
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).
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.
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.
Методика моделирования 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
1. И.П.Норенков, Основы автоматизированного проектирования, Москва, Издательство МГТУ, 2000,
2. А.С.Летин, О.С. Летина, Компьютерная графика в ландшафтном проектировании, Москва, 2003,
3. В.А.Артамонов, Архитектурная композиция садов и парков, Москва, 1980,
4. Б.Я.Цилькер, Организация ЭВМ и систем, СПб, 2004,
5. А.М.Заяц, Информационные системы, методические рекомендации по дипломному проектированию, Сыктывкар, 2002,
6. Т.П.Барановская, В.И.Лойко, Архитектура компьютерных систем и сетей, Москва,2003,
7. С.В.Гуров, Моделирование систем, Сыктывкар, 2003,
8. В.Л.Черных, Информационные технологии в лесном хозяйстве, Йошкар-Ола, 1995,
9. В.Л.Черных, Автоматизированные системы в лесном хозяйстве, Йошкар-Ола, 2000,
10. Панфилов, А.М.Заяц, Архитектура ЭВМ, 2002
11. А.Жуков, Ландшафтная архитектура, статья, СофтКомпас, 2004.
http://www.landshaft.ru/article
Разработка структуры автоматизированного рабочего места для ландшафтного проектирования.
Оглавление
Введение
Дата: 2019-07-30, просмотров: 331.
