Визуализация инженерных и научных расчетов

Написание графического интерфейса наоборот, требует специальных знаний графических библиотек и упрощает разработку структуры интерфейса, так как все GUI стандартизированы и строятся одинаково. Однако программы с графическим интерфейсом занимают больше места, и гораздо больше времени на создания, которое, однако можно сократить используя определенные языки программирования и определенные IDE, например: Object Pascal - Delphi, C++ - C++ Builder с библиотекой OWL, C++ - Visual C++ с библиотекой MFC. Однако не все современные языки программирования имеют развитые IDE и хорошие библиотеки для создания GUI. Частный пример - язык Fortran. Compaq Visual Fortran 6.5 входящий в пакет Visual Studio 6 не поддерживает библиотеку MFC и способен работать только с WIN32 API, что заметно замедляет скорость написания программы, и увеличивает количество строк кода.

Заключение

Итак, мы подробно рассмотрели все 4 этапа создания программного обеспечения для визуализации инженерных расчетов, а также основные и наиболее часто используемые алгоритмы и математические методы применяемые в таких программах. Подытоживая все выше сказанное, можно отметить что в наше время выгоднее писать программы, в которых модель строится на готовых библиотеках и компонентах. Выгоднее также использовать графический интерфейс, если это позволяет выбранный язык программирования.

Раздел 3.

Организационно-экономический раздел

Оценка целесообразности создания программного продукта с применением методики оценки конкурентоспособности.

Введение

Созданная в процессе дипломного проектирования программа использует пакет Compaq Array Visualizer v1.5 для своей работы. Целью данного раздела является показать целесообразность такого выбора, а так же экономические выгоды от использования данной программы.

Созданное ПО имеет массу конкурентов на рынке. В основном это большие САПР для ИМС такие как, например Cadence имеющие свои, встроенные, программы визуализации.

Оговоримся сразу, что использование созданного ПО предполагается в рамках университетской программы, к тому же работающей по расчетам программ инженеров. Таким образом основными техническими характеристиками будут являться системные требования программ, так как компьютерная техника в России остается достаточно дорогой и поставить мощные рабочие станции во всех классах и лабораториях института не представляется возможным. К тому же по всем остальным параметрам очень сложно определить различия узкоспециализированной программы от САПР более общего назначения. Можно еще заметить, что алгоритмы визуализации программы Array Visualizer ничем не уступают тому же Cadence.

Оценим конкурентоспособность созданного товара с этими условиями (т.е. как университетской программы).

3.1 Понятие конкурентоспособности

Чтобы товар представлял интерес для покупателя, он должен обладать определенными технико-эксплуатационными и экономическими параметрами. Условием приобретения товара, совершения покупки является соответствие этих параметров основным характеристикам неудовлетворенной потребности потребителя. В процессе покупки покупатель осуществляет выбор товара, устанавливает отличительные признаки, характеризующие конкурентное превосходство данного товара, устанавливает отличительные признаки, характеризующие конкурентное превосходство данного товара над аналогичными по значению товарами конкурентов, находящимися на рынке. Приобретая товар, покупатель там самым оценивает его привлекательность, возможную степень удовлетворения своей конкретной потребности и свою готовность нести затраты, связанные с приобретением и использованием данного товара.

Совокупность качественных и стоимостных характеристик товара, способствующих созданию превосходства данного товара перед товарами-конкурентами в удовлетворении конкретной потребности покупателя, определяет конкурентоспособность товара.

По степени конкурентоспособности товара производитель может судить о целесообразности вывода данного товара на рынок. Конкурентоспособность характеризует способность товара быть купленным в числе первых на рынке среди товаров-конкурентов. А покупателю конкурентоспособность товара раскрывает уровень привлекательности данного товара и степень его конкурентных преимуществ.

Таким образом, конкурентоспособность товара может рассматриваться как степень привлекательности товара для потребителей, которая определяет возможность удовлетворения целого комплекса их требований. Покупатель обосновывает выбор товара, оценивая полезный эффект от его использования и расходы связанные с его покупкой и эксплуатацией. Поэтому конкурентоспособность товара определяется путем сравнения потребителем цены, качества и уровня сервиса, который ему может быть предоставлен до и после покупки товара. Сравнению подлежит также такой показатель, как уровень маркетингового окружения (сопровождения) товара, т.е. состояние расширенных характеристик товара (маркетинг-логистика, сервис, гарантии, реклама, имидж, упаковка, брэндинг и т.д.)

Классификационную схему, отражающую факторы привлекательности товара и его конкурентоспособности, можно представить в виде цепочки: цена - качество - сервис - маркетинговое окружение. Или в виде следующей таблицы:

Качественные показатели конкурентоспособности характеризуют свойства товара, его характеристики с точки зрения готовности товара удовлетворить конкурентную потребность.

Качество товара - это совокупность свойств, обуславливающих его пригодность удовлетворять определенные потребности в соответствии с назначением. Качество товара проявляется в потреблении. Оценивая качество товара, потребитель опосредует степень полезности этого товара как потребительской стоимости.

Свойство товара может проявляться при его создании и при эксплуатации. Свойства могут характеризовать товар как объект проектирования (новизна, сложность, патентная чистота и т.д.), как объект производства (материалоемкость, энергоемкость и т.д.) и как объект потребления, эксплуатации (производительность, мощность, скорость, надежность, безопасность, расход материалов и т.д.).

Качество услуги включает следующие факторы: компетентность фирмы; надежность деятельности и обязательности фирмы; отзывчивость и внимательность сотрудников; доступность коммуникаций и общения; быстрое понимание потребностей клиента; безопасность обслуживания (в юридическом, финансовом и моральном отношениях); представительность инфраструктуры фирмы и культура обслуживания.

Количественные характеристики какого-либо свойства товара, определяющие качество, называются показателями качества. Показатели качества могут классифицироваться по следующим критериям: характеризуемые свойства, способ измерения, способ использования, стадия определения и др.

Конкурентоспособность товара характеризует не само по себе его качество, а степень соответствия качества данного товара показаниям аналогичного по назначению товара конкурента. Таким образом, оценка конкурентоспособности товара подразумевает сопоставление значений показателей качества товара фирмы с показателем качества товара конкурента. В связи с этим качественные показатели конкурентоспособности товара подразделяются на классификационные и оценочные.

Классификационные показатели раскрывают свойства товара, которые определяют его назначение, область применения и условия использования.

Оценочные показатели характеризуют свойства товара, которые определяют его качество. Оценочные показатели используются для анализа соответствия параметров продукции технологическим требованиям и стандартам, а также для установления степени соответствия товара, его свойств конкретной потребности.

Оценка соответствия параметров продукции технологическим требованиям и стандартам, как правило, осуществляется на стадии производства и аттестации товара. Поэтому эту группу оценочных показателей можно условно называть нормативно-производственной.

Для оценки уровня нормативных параметров используется специальный показатель, который имеет только два значения - 1 или 0.

где qi - частный показатель по i-му нормативному параметру;

m - число нормативных параметров, подлежащих оценке.

Если изделие соответствует нормам и стандартам, то этот показатель равен 1, если нет, - то 0. Общий показатель по нормативным параметрам (Iнп) рассчитывается как произведение частных показателей по каждому параметру:

Как видно, если один из частных показателей будет равен 0, то общий показатель также будет равен 0, а значит изделие или товар в этом случае являются неконкурентоспособными.

Экономические показатели конкурентоспособности товара должны оценивать цену потребления, т.е. затраты потребителя, необходимые для удовлетворения его потребности. Они включают затраты на приобретение товара и затраты по эксплуатации товара. Цена потребления (Цп) складывается из рыночной цены товара (Цт), а также из расходов, связанных с эксплуатацией (Цэ), использованием этого товара в период его жизненного цикла:

Цп=Цт+Цэ.

Оценка соответствия свойств товара конкретной потребности производится чаще всего в процессе использования товара. Поэтому эту группу оценочных показателей условно можно называть консументной (от англ. consume - потреблять).

При оценке консументных параметров устанавливается, какие свойства товара наиболее ценны для покупателя, а затем определяется соответствие свойств существующего товара этой потребности или эталону. В количественном отношении такая оценка может быть произведена по формуле:

где Ki - частный консументный показатель по i-му параметру;

Pнi - величина i-го параметра анализируемого изделия;

Pэi - величина i-го параметра эталонного изделия (например, товара-конкурента ).

После расчета частных консументных показателей определяют общий показатель по консументным параметрам (Kкп):

где ai - удельный вес i-го параметра.

m - число параметров

Рассчитанный общий показатель Kкп показывает, на сколько создаваемый (или уже созданный) товар соответствует эталонному товару по данному параметру. На практике сопоставление возможно с товаром-конурентом. Поэтому реальное значение Kкп должно быть проверено на соответствие конкретной потребности (1):

где Pнi - величина консументного параметра создаваемого изделия;

Pкi - величина консументного параметра изделия-конкурента.

Оценка экономических параметров конкурентоспособности связана с определением цены потребления анализируемого (или создаваемого) изделия и сравнением ее с ценой потребления товара-конкурента. Сравнение цен потребления производится по формуле (2):

где Э - общий показатель по экономическим параметрам;

Цпа - цена потребления анализируемого изделия;

Цпк - цена потребления товара-конкурента.

После определения общих показателей конкурентоспособности по качественным, экономическим и маркетинговым параметрам рассчитывается интегральный показатель уровня конкурентоспособности изделия (3):

При Kип>=1 изделие считается конкурентоспособным.

Оценка конкурентоспособности изделия или товара - достаточно сложный процесс. Определенные трудности могут возникнуть при выборе единой размерности сопоставляемых показателей и оценке их значимости, определении коэффициентов весомости различных свойств изделия для потребителя.

3.2 Оценка конкурентоспособности

В качестве товара-конкурента возьмем популярную САПР для ИМС Cadence.

Созданное в процессе дипломного проектирования ПО соответствует минимальным нормативным требованиям, предъявляемым к ПО. Поэтому Iнп=1.

Рассчитаем экономический параметр Э. Цена используемой программы Compaq Array Visualizer 1.5 составляет от $200 до $500 в зависимости от поставки. Будем брать максимальную. Система Cadence для ПК стоит порядка $5000 (не будем брать в учет затраты на обучение персонала считаем что сотрудники уже обучены). В соответствии с формулой (2):

Э = 500/5000=0.1.

Выделим теперь консументные параметры (поскольку системные требования - чем меньше - тем лучше, то взята обратная величина, за идеальное принята минимальная величина).

Расчет относительных значений технических параметров:

С учетом экономического параметра Э=0.1 интегральный показатель

Kин=(Kкп / Э)=(2 / 0.1)=20.

Обоснуем выбор коэффициентов ai. Наиболее дешевой компонентой компьютера из всех системных требований является жесткий диск. Величина в 1.5 Gb уже не является заоблачной. Однако процессоры по-прежнему дороги, как и модули ОЗУ. А вот удобство использования - очень важный параметр. Итак общий Kкп в соответствии с формулой (1) : Kкп=2. Тогда, исходя из формулы (3) интегральный показатель уровня конкурентоспособности изделия Kин=20. Это означает что производимое ПО конкурентоспособно.

Заключение.

Естественно, что мы сравнивали созданное ПО с САПР для ИМС Cadence только в узкой, специализированной нише. Т.е. наша программа ни в коей мере не заменяет полностью такую систему как Cadence. Однако для выводов инженерных расчетов на уровне университетской программы она может в некоторых случаях оказаться экономически выгоднее, чем большие системы (например: лабораторные работы студентов, проектирование новых приборов с написанием собственных программ сотрудниками института).

Раздел 4.

При использовании человеком даже самой передовой технологии у него могут возникнуть соответствующие профессиональные заболевания, если работая, он будет пренебрегать даже элементарными правилами техники безопасности.

Типичными ощущениями, которые испытывают к концу рабочего дня чрезмерно увлеченные и беспечные пользователи персональных компьютеров, являются: головная боль, резь в глазах, тянущие боли в мышцах шеи, рук и спины, зуд кожи на лице и т.д. Испытываемые день за днем, они могут привести к мигреням, частичной потере зрения, сколиозу, кожным воспалениям и другим нежелательным явлениям. Все это не случайно.

Вероятнее всего, человеку уже никогда не удастся полностью избежать пагубного влияния передовых технологий, но, как и во многих других случаях, сами пользователи персональных компьютеров, по крайней мере, могут свести их к минимуму. Большинство проблем решаются сами собой при правильной организации рабочего места, соблюдении правил техники безопасности и разумном распределении рабочего времени.

При рассмотрении вопросов охраны труда большое внимание уделяется производственному освещению, оздоровлению воздушной среды, защите от шума, электробезопасности, пожарной безопасности и др.

4.1 Требования к производственному освещению

Правильно спроектированное и выполненное производственное освещение обеспечивает возможность нормальной производственной деятельности. Сохранность зрения человека, состояние его центральной нервной системы и безопасность на производстве в значительной мере зависят от условий освещения.

Производственное освещение должно удовлетворять следующим требованиям:

1. Освещенность должна соответствовать характеру труда, который определяется объектом различия, фоном, контрастом объекта с фоном.

2. Необходимо обеспечить достаточно равномерное распределение яркости на рабочей поверхности, а также в пределах окружающего пространства. Светлая окраска потолка, стен и производственного оборудования способствует созданию равномерного распределения яркости в поле зрения.

3. На рабочей поверхности должны отсутствовать резкие тени. Особенно вредны движущиеся тени, которые могут привести к травмам. Тени необходимо смягчать, применяя, например, светильники со светорассеивающими молочными стеклами. На окнах необходимо предусматривать солнцезащитные устройства (например жалюзи).

4. В поле зрения должна отсутствовать блескость. Блескость - повышенная яркость светящихся поверхностей, вызывающая нарушение зрительных функций (ослепленность), т.е. ухудшение видимости объектов. Блескость снижают уменьшением яркости источника света или выбором рациональных углов светильника.

5. Величина освещенности должна быть постоянной во времени. Колебания освещенности, вызванные резким изменением напряжения в сети, приводят к значительному утомлению. Пульсация освещенности связана также с особенностями работы газоразрядной лампы. Снижение коэффициента пульсации с 55 до 5% (при трехфазном включении) приводит к повышению производительности труда на 15%.

6. Следует выбирать оптимальную направленность светового потока. Наибольшая видимость достигается при падении света под углом 60 градусов к его нормали, а наихудшая при нуле градусов.

7. Следует выбирать необходимый состав спектра освещения. Это существенно при работах, где требуется правильная цветопередача.

8. Все элементы осветительных установок должны быть достаточно долговечными, электро- и взрыво- безопасными.

Обеспечение этого условия достигается применением зануления или заземления, ограничением напряжения для питания местных или переносных светильников до 42 вольт и ниже.

Анализируя условия работы программиста получаем следующие требования к производственному освещению:

- наименьшая допустимая освещенность от общего освещения составляет 300 лк;

- при работе за компьютером желательно, чтобы освещенность рабочего места не превышала 2/3 нормальной освещенности помещения;

- экран дисплея не должен быть ориентирован в сторону источников света (окон, настольных ламп и т.п.);

при размещении рабочего места рядом с окном угол между экраном дисплея и плоскостью окна должен составлять не менее 90 градусов (для исключения бликов), прилегающую часть окна желательно зашторить;

- не следует располагать дисплей непосредственно под источником освещения или вплотную с ним;

- стена позади дисплея должна быть освещена примерно так же, как и его экран;

- яркость для блестящих поверхностей более 0.2 кв.м не должна превышать 500 кд/кв.м;

- показатель ослепленности не должен превышать 40 единиц;

- коэффициент пульсаций 10 - 20 %.

Специфика работы за ПК, состоит в том, что работать приходится с так называемым самосветящимся объектом.

Свечение со стороны экрана, а также частая смена заставок на экране при большой продолжительности трудовой деятельности может отрицательно воздействовать на зрение. Такой режим работы утомляет зрительные органы. Поэтому разработчику программного обеспечения следует учитывать этот фактор при проектировании программного обеспечения и его отладке за компьютером.

4.2 Защита от излучений

Основным источником эргономических проблем, связанных с охраной здоровья людей, использующих в своей работе персональные компьютеры, являются дисплеи (мониторы), особенно дисплеи с электронно-лучевыми трубками. Они представляют собой источники наиболее вредных излучений, неблагоприятно влияющих на здоровье операторов.

История исследования этого вопроса достаточно длительная и непростая, но полученные результаты носят пока еще преимущественно статистический характер и не имеют адекватного объяснения. Частотный состав (спектр) излучения монитора характеризуется наличием рентгеновских, ультрафиолетовых, инфракрасных и других электромагнитных колебаний. Опасность рентгеновского и части других излучений большинством ученых признается пренебрежимо малой, поскольку их уровень достаточно невелик и в основном поглощается покрытием экрана. Наиболее тяжелая ситуация связана, по-видимому, с полями излучений очень низких частот (ОНЧ) и крайне низких частот (КНЧ), которые, как выяснилось, способны вызывать биологические эффекты при воздействии на живые организмы. Было обнаружено, что электромагнитные поля с частотой порядка 60 Гц могут инициировать изменения в клетках животных (вплоть до нарушения синтеза ДНК). Особенно поразительным для исследователей оказался тот факт, что, в отличие, например, от рентгеновского излучения, электромагнитные волны обладают необычным свойством: опасность их воздействия при снижении интенсивности излучения не уменьшается, мало того, некоторые поля действуют на клетки тела только при малых интенсивностях или на конкретных частотах.

Специальные измерения показали, что мониторы действительно излучают магнитные волны, по интенсивности не уступающие уровням магнитных полей, способных обусловливать возникновение опухолей у людей. Более серьезные результаты были получены при обследовании беременных женщин. Оказалось, что для тех женщин, которые проводили за дисплеем компьютеров не менее 20 часов в неделю, вероятность преждевременного прерывания беременности (выкидыша) на 80% выше, чем для выполняющих аналогичные работы без применения компьютера.

Исследователи из Macworld обнаружили, что если на расстоянии 10 см перед мониторами, обычно используемыми с компьютерами Macintosh, напряженность магнитного поля составляет примерно от 5 до 23 мГс, то на расстоянии 70 см от экрана ни у одного из обследованных мониторов напряженность поля не превышала величины 1 мГс. (Интенсивность поля вне указанных пределов составляла 0.1 - 0.5 мГс.)

Как это ни странно, но до сих пор нет нормативов для излучений КНЧ-магнитных полей, хотя в некоторых странах (в том числе в Швеции и Канаде) разработаны стандарты для излучений ОНЧ-магнитных полей. Большое число поставщиков - например, фирмы IBM, DEC и Philips - продают мониторы, удовлетворяющие указанным стандартам. Кроме того, любой монитор, работающий не на ЭЛТ, имеет то преимущество, что не излучает переменных компонент, связанных с наличием систем вертикального и горизонтального отклонения электронного луча.

Пользователям персональных компьютеров, желающим снизить уровень облучения переменными магнитными полями, следует расположить мониторы так, чтобы расстояние до них составляло величину, равную расстоянию вытянутой руки (с вытянутыми пальцами). Поскольку магнитные поля сзади и по бокам большинства мониторов значительно сильнее, чем перед экраном, пользователи должны располагать свои рабочие места на расстоянии не менее 1.22 м от боковых и задних стенок других компьютеров. Следует иметь в виду, что магнитное излучение ни чем не задерживается.

4.3 Электробезопасность

Электроэнергия получила широкое применение во всех отраслях промышленности. С электроэнергией связаны в той или иной степени все работающие. При неумелом обращении или несоблюдении установленных требований электрический ток представляет серьезную опасность.

С применением ПК эта проблема встает особенно остро, поскольку систему электропитания нужно проложить по всему помещению, где расположены ПЭВМ.

Основными причинами воздействия тока на человека являются: случайное прикосновение или приближение на опасное расстояние к токоведущим частям; появление напряжения на металлических частях оборудования в результате повреждения изоляции или ошибочных действий персонала; шаговое напряжение на поверхности Земли в результате замыкания провода и др.

ГОСТ 12.4.011-75 в разделе "Средства коллективной защиты" определяет следующий перечень основных видов средств защиты от поражения электрическим током: устройства оградительные, автоматического контроля и сигнализации, защитного заземления и зануления, автоматического отключения, выравнивания потенциалов и понижения напряжения, дистанционного управления; изолирующие устройства и покрытия; предохранительные устройства; молниеотводы и разрядники; знаки безопасности.

ГОСТ 12.2.007-75 устанавливает требования безопасности, предотвращающие или уменьшающие до допустимого уровня воздействие на человека электрического тока; электрической искры или дуги; движущихся частей изделия; частей изделия, нагревающихся до высоких температур; опасных и вредных материалов, используемых в конструкции изделия, а также опасных и вредных веществ, выделяющихся при эксплуатации.

Основными средствами защиты от поражения электрическим током при работе на компьютере являются защитное заземление и зануление.

Защитное заземление - это преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей электрического и технологического оборудования, которые могут оказаться под напряжением.

Защитное заземление является простым, эффективным и широко распространенным способом защиты человека от поражения электрическим током при прикосновении к металлическим поверхностям, оказавшимся под напряжением. Обеспечивается это снижением напряжения между оборудованием, оказавшимся под напряжением, и землей до безопасной величины.

При установке ПК типа IBM PC с использованием защитного заземления наибольшее допустимое сопротивление защитных заземляющих устройств составляет 4 Ома.

Зануление является одним из средств, обеспечивающих безопасную эксплуатацию электроустановок. Оно выполняется присоединением к неоднократно заземленному нулевому проводу корпусов и других конструктивных металлических частей электрооборудования, которые нормально не находятся под напряжением, но могут оказаться под ним при повреждении изоляции.

Наибольшее допустимое сопротивление заземляющих устройств и заземлителей в системе зануления при подключении ПК типа IBM PC составляет 30 Ом.

Изоляция имеет важное значение в электроустановках, она защищает их от чрезмерной утечки токов, предохраняет людей от поражения током и исключает возникновение пожаров.

Правилами устройства электроустановок определено, что сопротивление изоляции сети на участке между двумя смежными предохранителями или за последними предохранителями между любыми проводами должно быть не менее 0.5 МОм.

Проводка в производственных помещениях выполняется изолированными проводами или кабелями, которые в местах, где возможны их механические повреждения, укладываются в металлические трубы.

Помещения, в которых устанавливаются персональные компьютеры должны соответствовать всем вышеуказанным требованиям.

4.4 Пожарная безопасность

Очень важным организационным мероприятием является также проведение обязательного и периодически повторяемого инструктажа по электро - и пожаробезопасности всех лиц, которые допускаются к работе на ПК. При проведении периодически повторяемых противопожарных инструктажей необходимо обязательно добиваться, чтобы персонал практически умел пользоваться первичными средствами тушения пожара и средствами связи

Для тушения пожара должны применяться ручные огнетушители и переносные установки. Электросети и электроустановки, которые находятся под напряжением, тушить водой нельзя ни в коем случае, т.к. через струю воды может произойти поражение электрическим током. Именно поэтому для тушения пожара, который возник из-за неисправности электроприборов, применяют только пенные огнетушители.

Возможность быстрой ликвидации пожара во многом зависит от своевременного оповещения о пожаре. Обычно на предприятиях электронной промышленности весьма распространенным средством оповещения является телефонная связь.

4.5 Защита от шума и вибрации

Шум - это беспорядочное сочетание звуков различной частоты и интенсивности.

Шум на рабочих местах в помещениях, где приходится работать программистам, создается внутренними источниками: техническими средствами, установками кондиционирования воздуха и другим оборудованием.

Допустимые шумовые характеристики рабочих мест регламентируются ГОСТ 12.1.003-83.

Мероприятия, проводимые для снижения уровня шума определяются ГОСТ 12.1.029-80 "ССБТ. Средства и методы защиты от шума. Классификация".

Снижение уровня производственных шумов в машинных залах достигается ослаблением шумов самих источников и специальными архитектурно-планировочными мероприятиями, такими как:

- облицовка стен и колонн звукопоглощающими перфорированными плитами с прокладкой из пористых поглотителей шума;

- уменьшение площади стеклянных ограждений и оконных проемов;

- установка особо шумящих устройств на упругие (резиновые, войлочные и т.п.) прокладки;

- применение на рабочих местах звукогасящих экранов;

- отделение помещений с высоким уровнем шума от других помещений звукоизолирующими перегородками.

Колебания тел с частотой, меньшей 16 Гц, воспринимаются организмом человека только как вибрация. Сопровождающие шум механические вибрации не только вредно воздействуют на организм, но и мешают человеку выполнять как мыслительные, так и двигательные операции. Зрительное восприятие также ухудшается под воздействием вибрации.

Нормируются параметры вибрации в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.012-78 "ССБТ. Вибрация. Общие требования безопасности".

Для ограничения распространения вибрации по материалу жестких конструкций рекомендуется применение изолирующих прокладок (резина, иногда войлок), или пружин, на которые опираются вибрирующие механизмы или их узлы.

4.6 Психофизиологические опасные и вредные производственные факторы

Психофизиологические факторы в зависимости от характера действия делятся на следующие группы: физические перегрузки (статические, динамические) и нервно-психические перегрузки (умственное перенапряжение, перенапряжение анализаторов, монотонность труда, эмоциональные перегрузки).

Монотонность или монотония - психическое состояние человека, вызванное однообразием восприятий или действий.

Под утомлением понимается процесс понижения работоспособности, временный упадок сил, возникающий при выполнении определенной физической или умственной работы.

Для уменьшения влияния этих факторов необходимо применять оптимальные режимы труда и отдыха в течении рабочего дня:

- общее время работы за дисплеем не должно превышать 50% всего рабочего времени программиста;

- при обычной работе за компьютером необходимо делать 15-минутные перерывы через каждые два часа, а при интенсивной работе - через каждый час;

- не следует превышать темп работы порядка 10 тысяч нажатий клавиш в час (примерно 1500 слов);

- предпочтительнее использовать дисплеи с высокой разрешающей способностью (разрешением) и удобным размером экрана (лучше не применять CGA и EGA-мониторы и малоразмерные, менее 15" по диагонали, экраны);

- лучше выбирать видеоадаптеры с высоким разрешением и, по возможности (если есть на рынке и цена приемлемая), частотой обновления экранного изображения не менее 70-72 Гц;

- обязательно ставить на дисплеи экранные, в частности, поляризационные, фильтры, в несколько раз снижающие утомляемость глаз;

- наконец, при вводе данных с клавиатуры рекомендуется не зажимать телефонную трубку между плечом и ухом.

Рабочая поза оказывает значительное влияние на эффективность работы человека. Основные требования к рабочим местам при выполнении работы сидя приведены в ГОСТ 12.2.033-78 "ССБТ. Рабочее место при выполнении работ сидя. Общие эргономические требования".

При организации рабочего места программиста необходимо придерживаться следующих рекомендаций:

- рабочее место должно быть оборудовано так, чтобы исключать неудобные позы и длительные статические напряжения тела;

- поскольку найти такое идеальное положение для тела, в котором можно было бы пребывать в течении всего дня, вряд ли возможно, для большинства людей комфортабельным может быть рабочее место, которое можно приспособить, как минимум, для двух позиций (при этом положение оборудования должно соответствовать выполняемой работе и привычкам пользователя).

К обслуживанию и работе на ПК допускаются лица прошедшие медосмотр при поступлении на работу. Последующий медосмотр проводится раз в два года.

Также необходимо соблюдать ограничения на работу с персональными компьютерами для служащих, страдающих заболеваниями опорно-двигательного аппарата, глаз (или нарушениями зрения), кожи, а также для беременных женщин (во всех случаях лучше получить консультацию у врача).

4.7 Расчет воздухообмена

Одним из основных параметров по оптимизации микроклимата и состава воздуха в помещении является обеспечение надлежащего воздухообмена.

Санитарными нормами установлено, что объем производственных помещений на одного работающего должен составлять не менее 15 кубометров, а площадь помещения - не менее 4.5 кв.м.

В производственных помещениях объемом до 20 кубометров на одного работающего при отсутствии загрязнения воздуха производственными вредностями вентиляция должна обеспечивать подачу наружного воздуха в количестве не менее 30 куб.м/час на одного работника, а в помещениях объемом 20 - 40 кубометров на одного работающего - не менее 20 куб.м/час. Во всех указанных случаях при этом должны быть выдержаны нормы по температуре и влажности воздуха.

Помещение, где располагается рабочее место программиста, имеет площадь 24.5 кв.м и объем 81 кубометр. Учитывая вышеприведенные

требования найдем допустимое количество одновременно работающих человек:

а) N < 24.5 / 4.5 = 5.5

б) N < 81 / 15 = 5.4

Получаем, что для выполнения указанных требований в данном помещении могут работать не более пяти человек.

Произведем расчет воздухообмена.

Исходные данные:

1. норма температуры в рабочей зоне для помещений, характеризуемых избытком [>23 Вт/м3] теплоты для легкой работы t = 20 - 22 °C ;

2. Объем помещения: 81 кубометр.

3. Количество аппаратуры и выделяемая ей мощность:

Монитор SK-3142 - K1=4 шт. - W1=150 Вт

ЭВМ IBM PC/AT - K2=4 шт. - W2=250 Вт

5. Количество работающих: n = 4.

При расчете будем исходить из требований санитарно-профилактических норм, предъявляемых к помещениям типа дисплейного класса.

Для одного человека необходимо L'=30м3/ч воздуха. Для удаления тепла выделенного аппаратурой тоже необходим воздухообмен.

Исходя из количества работающих, необходим следующий воздухообмен

L1 = n * L' = 4 * 20 = 120 м3/ч.

Для расчета воздухообмена по теплоизбыткам используется следующая формула:

где:

Qя - явно выделяемое тепло в помещении в Дж/ч;

p - плотность воздуха - 1,2 кг/м3;

c - теплоемкость воздуха - 1 кДж/кг К;

tух - температура воздуха, уходящего из помещения;

tпр - температура воздуха, подаваемого в помещение.

tух обычно определяется по следующей формуле:

tух=tрз + t(H-L) ,

где

tрз - температура в рабочей зоне;

H - высота от пола до центра вытяжного отверстия;

t - температурный градиент (0,5 - 1,5 °C/м);

L - высота от пола до рабочей зоны.

Избыточное тепло выделяемое аппаратурой:

Qа = 3600*(W1*K1 + W2*K2) =

= 3600*(4*150+4*250) =

= 3600*1600 Дж/ч = 5760 кДж/ч

Избыточное тепло выделяемое людьми:

Qл = 4 чел * 355 кДж/ч = 1420 кДж/ч.

Явно выделяющееся избыточное тепло:

Qя = Qа + Qл = 5760 + 1420 = 7180 кДж/ч.

Температура удаляемого воздуха:

tух = 22 oC+1.5 ( 2.2-1 ) = 24 °C.

Пусть температура поступающего воздуха

tп=20 °C.

Тогда

Таким образом получаем, что система воздухообмена должна обеспечивать собственную производительность 1496 м3/ч для поддержания нормального микроклимата, при обеспечении кондиционером температура поступающего воздуха не более 20 °С.

Заключение

В данном разделе проведен анализ нормативов по освещенности, защите от шума и вибрации, электро и пожаробезопасности, защите от излучений, психофизиологических факторов при работе с персональными компьютерами, нормативов помещений дисплейных классов. Так же произведен расчет воздухообмена для дисплейного класса кафедры, который показал что при работе четырех человек в помещении объемом 81 кубометр необходим воздухообмен примерно 1500м3/ч.

Выводы по дипломному проекту

В процессе дипломного проектирования была создана программа - расширение для визуализатора инженерных и научных расчетов Compaq Array Visualizer. Эта программа написана на языке Фортран и рассчитана на визуализацию расчетов полупроводниковых приборов, хотя может быть использована для визуализации любых инженерных и научных расчетов. Программа согласуется с инженерными программами на языках C++ и Fortran и может быть использована как на этапе отладки, так и на этапе демонстрации. Режим сценариев (скриптов) позволяет проводить презентации.

Программа, в совокупности с визуализатором Compaq Array Visualizer показала индекс конкурентоспособности по отношению к САПР Cadence в нише визуализации Kкп=20, в основном из-за малой цены.

Литература

1. Братеньев О.В. Современный Фортран. Москва. Диалог-МИФИ, 1998г.

2. Братеньев О.В. Фортран для профессионалов. Математическая библиотека IMSL. Москва. Диалог-МИФИ. 2000г.

3. Шелеств В.Д. Программирование. Санкт-Петербург. BHV. 2001г.

4. Самарский А.А. Введение в численные методы.

5. Боресков А.В. Шикин Е.В. Шикина Г.Е. Компьютерная графика: первое знакомство. Москва. Финансы и статистика. 1996г.

6. Константинова Л.А. Ларионов Н.М. Писеев В.М. Методические указания по выполнению раздела “Охрана Труда” в дипломном проекте для студентов МИЭТ. Москва. МИЭТ. 1988г.

7. Багиев Г.Л., Тарасевич В.М., Х. Анн “Маркетинг: учебник”. Москва. “Экономика”. 2001г.

Приложение 1.

Листинг программы console

program Diplom_console

use AVDef

use DFLib

use AVViewer

!Block_1

implicit none

integer :: lbi=1,ubi,lbj=1,ubj,lbk=1,ubk,i,j,k,status,hav

integer(2) :: plx, ply, vis, pld

integer(4) :: delay

real(4) :: hx,hy,ii,jj

real(4), allocatable :: TDMas(:,:,:)

real(4), allocatable :: VMas(:,:)

!DEC$ATTRIBUTES array_visualizer :: VMas

real(4), allocatable :: PXMas(:)

!DEC$ATTRIBUTES array_visualizer :: PXMas

real(4), allocatable :: PYMas(:)

!DEC$ATTRIBUTES array_visualizer :: PYMas

!Sclaes

real(4), allocatable :: XAxis (:)

!DEC$ATTRIBUTES array_visualizer :: XAxis

real(4), allocatable :: YAxis (:)

!DEC$ATTRIBUTES array_visualizer :: YAxis

character (8) :: com

character (70) :: preFile, txtFile

character (20) :: xname, yname, zname

!Block_2

!reading filenames

call Help()

1 write (*,'(a\)') 'Enter name of file with presets values >'

read *,preFile

write (*,'(a\)') 'Enter name of file with matrix values >'

read *,txtFile

!default values

hx=1

hy=1

xname='X'

yname='Y'

zname='Z'

!reading presets

98 format (E4.2)

open (3,FILE=trim(preFile))

read(3,'(I2)', END=2) ubk,ubi,ubj

read(3,98, END=2) hx,hy

read(3,'(a)', END=2) xname

read(3,'(a)', END=2) yname

read(3,'(a)', END=2) zname

2 close (3)

!allocate arrays

allocate (TDMas(lbk:ubk,lbi:ubi,lbj:ubj))

allocate (VMas(lbi:ubi,lbj:ubj))

allocate (PXMas(lbj:ubj))

allocate (PYMas(lbi:ubi))

allocate (XAxis(lbj:ubj))

allocate (YAxis(lbi:ubi))

!set axis scales

do j=lbj,ubj

XAxis(j) = real(j)*hx

end do

do i=lbi,ubi

YAxis(i) = real(i)*hy

end do

!reading values

99 format (E12.5)

open (3,FILE=trim(txtFile))

do k=lbk,ubk

do i=lbi,ubi

do j=lbj,ubj

read(3,99,END=3) TDMas(k,i,j);

end do

end do

end do

close (3)

!starting state k=1, i=1, j=1

3 k=1

do i=lbi,ubi

do j=lbj,ubj

VMas(i,j)=TDMas(k,i,j)

end do

end do

j=1

do i=lbi,ubi

PYMas(i)=VMas(i,j)

end do

i=1

do j=lbj,ubj

PXMas(j)=VMas(i,j)

end do

delay = 80

!Block_3

!prepare to start AV

call faglStartWatch(VMas, status)

call faglStartWatch(PXMas, status)

call faglStartWatch(PYMas, status)

call faglStartWatch(XAxis, status)

call faglStartWatch(YAxis, status)

!starting graph is 'visual' k=1

plx=0;

ply=0;

pld=0;

vis=1;

call favStartViewer(hav, status)

call favSetArray(hav, VMas, status)

call favSetDimScale(hav, 1, YAxis, status)

call favSetDimScale(hav, 2, XAxis, status)

call favShowWindow(hav, av_true, status)

call favSetUseAxisLabel(hav, X_AXIS, 1, status)

call favSetAxisLabel(hav,X_AXIS, trim(xname), status)

call favSetUseAxisLabel(hav, Y_AXIS, 1, status)

call favSetAxisLabel(hav,Y_AXIS, trim(yname), status)

call favSetUseAxisLabel(hav, Z_AXIS, 1, status)

call favSetAxisLabel(hav,Z_AXIS, trim(zname), status)

call Stat()

!Block_4

4 call favSetArrayName(hav, 'Array Visualizer Extender Shell', status)

write (*,'(a\)') 'Enter comand (help for comand list)> '

read(*,'(a)') com

if (trim(com) == 'status') then

call Stat()

end if

if (trim(com) == 'anim') then

call Animat()

end if

if (trim(com) == 'delay') then

call ChangeDelay()

end if

if (trim(com) == 'k') then

call ChangeK()

end if

if (trim(com) == 'plainx') then

call PlainX()

end if

if (trim(com) == 'plainy') then

call PlainY()

end if

if (trim(com) == 'plain3d') then

call Plain()

end if

if (trim(com) == 'visual') then

call Visu()

end if

if (trim(com) == 'help') then

call Help()

end if

if (trim(com) == 'exit') then

goto 5

end if

if (trim(com) == 'pause') then

call Paus()

end if

if (trim(com) == 'newfile') then

goto 1

end if

goto 4

!Block_5

5 print *, "Ending work"

call faglEndWatch(Vmas, status)

call faglEndWatch(PXMas, status)

call faglEndWatch(PYMas, status)

call faglEndWatch(XAxis, status)

call faglEndWatch(YAxis, status)

deallocate(TDMas)

deallocate(VMas)

deallocate(PXMas)

deallocate(PYMas)

deallocate(XAxis)

deallocate(YAxis)

call favEndViewer(hav, status)

contains

!Block_6

!Subroutins

subroutine Stat()

print *, "Matrix information"

write (*,*) 'min i=',lbi,' max i=',ubi

write (*,*) 'min j=',lbj,' max j=',ubj

write (*,*) 'max k=', ubk

print *, "Current position"

write (*,*) 'k=', k

write (*,*) 'Animate delay is ', delay

end subroutine

subroutine ChangeDelay()

write (*,*) 'Current animate delay is ', delay

write (*,'(a\)') 'Enter new value of delay > '

read *, delay

return

end subroutine

subroutine Animat()

integer :: k1, k2, tmp

if (pld==1) then

print *, "Can't animate in this view type"

return

end if

write (*, '(a\)') 'Current k is '

print *, k

write (*, '(a\)') 'Enter start k > '

read *, k1

if (k1>ubk) then

k1=ubk

end if

if (k1<lbk) then

k1=lbk

end if

write (*, '(a\)') 'Enter end k > '

read *, k2

if (k2>ubk) then

k2=ubk

end if

if (k2<lbk) then

k2=lbk

end if

if (k2<k1) then

tmp=k1

k1=k2

k2=tmp

end if

if (plx==1) then

write(*,'(a\)') 'Enter i > '

read *,ii

i=int(ii/hy)

if (i>ubi) then

i=ubi

end if

if (i<lbi) then

i=lbi

end if

end if

if (ply==1) then

write(*,'(a\)') 'Enter j > '

read *,jj

j=int(jj/hx)

if (j>ubj) then

j=ubj

end if

if (j<lbj) then

j=lbj

end if

end if

print *, "Start animation"

if (vis==1) then

print *, "3D animation"

do k=k1,k2

write (*,*) 'k=', k

do i=lbi,ubi

do j=lbj,ubj

VMas(i,j)=TDMas(k,i,j)

end do

end do

call favUpdate(hav,0,status)

do tmp=1,(delay*1000000)

end do

end do

end if

if (plx==1) then

do k=k1,k2

write (*,*) 'k=', k

do j=lbj,ubj

PXMas(j)=TDMas(k,i,j)

end do

call favUpdate(hav,0,status)

do tmp=1,(delay*1000000)

end do

end do

end if

if (ply==1) then

do k=k1,k2

write (*,*) 'k=', k

do i=lbi,ubi

PYMas(i)=TDMas(k,i,j)

end do

print *, k

call favUpdate(hav,0,status)

do tmp=1,(delay*1000000)

end do

end do

end if

k=k-1

print *, "End animation"

return

end subroutine

subroutine Help()

print *, "Array Visualizer extender v1.01"

print *, "by V. Sidorin (year 2002)"

print *, "View comands:"

print *, "anim, plainx, plainy, plain3d, visual"

print *, "Other comands:"

print *, "newfile, help, k, delay, status, exit"

return

end subroutine

subroutine ChangeK()

write (*,*) 'Current k is: ', k

write(*,'(a\)') 'Enter k > '

read *,k

if (k>ubk) then

k=ubk

end if

if (k<lbk) then

k=lbk

end if

do i=lbi,ubi

do j=lbj,ubj

VMas(i,j)=TDMas(k,i,j)

end do

end do

j=1

do i=lbi,ubi

PYMas(i)=VMas(i,j)

end do

i=1

do j=lbj,ubj

PXMas(j)=VMas(i,j)

end do

call favUpdate(hav, 0, status)

return

end subroutine

subroutine PlainX()

if (plx==0) then

plx=1

ply=0

pld=0

vis=0

call favSetArray(hav, PXMas, status)

call favSetDimScale(hav, 1, XAxis, status)

call favSetUseAxisLabel(hav, X_AXIS, 1, status)

call favSetAxisLabel(hav,X_AXIS, trim(xname), status)

call favSetUseAxisLabel(hav, Z_AXIS, 1, status)

call favSetAxisLabel(hav,Z_AXIS, trim(zname), status)

end if

write(*,'(a\)') 'Enter i > '

read *,ii

i=int(ii/hy)

if (i>ubi) then

i=ubi

end if

if (i<lbi) then

i=lbi

end if

do j=lbj,ubj

PXMas(j)=TDMas(k,i,j)

end do

call favUpdate(hav,0,status)

return

end subroutine

subroutine PlainY()

if (ply==0) then

plx=0

ply=1

pld=0

vis=0

call favSetArray(hav, PYMas, status)

call favSetDimScale(hav, 1, YAxis, status)

call favSetUseAxisLabel(hav, X_AXIS, 1, status)

call favSetAxisLabel(hav,X_AXIS, trim(yname), status)

call favSetUseAxisLabel(hav, Z_AXIS, 1, status)

call favSetAxisLabel(hav,Z_AXIS, trim(zname), status)

end if

write(*,'(a\)') 'Enter j > '

read *,jj

j=int(jj/hx)

if (j>ubi) then

j=ubj

end if

if (j<lbj) then

j=lbj

end if

do i=lbi,ubi

PYMas(i)=TDMas(k,i,j)

end do

call favUpdate(hav,0,status)

return

end subroutine

subroutine Plain()

if (pld==0) then

plx=0

ply=0

pld=1

vis=0

call favSetArray(hav, VMas, status)

call favSetDimScale(hav, 1, YAxis, status)

call favSetDimScale(hav, 2, XAxis, status)

call favSetGraphType(hav, 2, status)

call favSetUseAxisLabel(hav, X_AXIS, 1, status)

call favSetAxisLabel(hav,X_AXIS, trim(xname), status)

call favSetUseAxisLabel(hav, Y_AXIS, 1, status)

call favSetAxisLabel(hav,Y_AXIS, trim(yname), status)

end if

do i=lbi,ubi

do j=lbj,ubj

VMas(i,j)=TDMas(k,i,j)

end do

end do

call favUpdate(hav,0,status)

return

end subroutine

subroutine Visu()

if (vis==0) then

plx=0

ply=0

pld=0

vis=1

call favSetArray(hav, VMas, status)

call favSetDimScale(hav, 1, YAxis, status)

call favSetDimScale(hav, 2, XAxis, status)

call favSetGraphType(hav, 1, status)

call favSetUseAxisLabel(hav, X_AXIS, 1, status)

call favSetAxisLabel(hav,X_AXIS, trim(xname), status)

call favSetUseAxisLabel(hav, Y_AXIS, 1, status)

call favSetAxisLabel(hav,Y_AXIS, trim(yname), status)

call favSetUseAxisLabel(hav, Z_AXIS, 1, status)

call favSetAxisLabel(hav,Z_AXIS, trim(zname), status)

end if

do i=lbi,ubi

do j=lbj,ubj

VMas(i,j)=TDMas(k,i,j)

end do

end do

call favUpdate(hav,0,status)

return

end subroutine

subroutine Paus()

integer(4) :: tmp, a, b

write(*,'(a\)') 'Enter number of delays > '

read *, a

if (a<1) then

a=1

end if

do b=1,a

do tmp=1,(delay*1000000)

end do

end do

end subroutine

end program

Страницы: 1, 2, 3