ПОБУДОВА МАТЕМАТИЧНОЇ МОДЕЛІ АДАПТИВНОГО ПРОЕКТУВАННЯ МЕБЛІВ У СЕРЕДОВИЩІ IMOS

Андрій Луценко

doi:10.36930/42255110

Authors

A.O. Lutsenko Ukrainian National Forestry University https://orcid.org/0009-0008-9628-1279

DOI:

https://doi.org/10.36930/42255110

Keywords:

CAD/CAM, IMOS, design thinking, adaptability, furniture design, parametric modelling, Industry 5.0, flexible manufacturing systems

Abstract

The article examines the possibilities of improving the adaptability of the IMOS CAD system in the process of furniture design through the integration of Design Thinking tools. Modern approaches to parametric modelling in environments such as IMOS, TopSolid’Wood, and WoodCAD/CAM were analyzed, and limitations were identified related to rigid library structures and the complexity of modifying rule-based logic in model construction. A methodology for embedding the Empathize–Define–Ideate–Prototype–Test principles into the parametric design process was proposed. Experimental research demonstrated that implementing an adaptive cabinet template in IMOS reduced design time by 32.3%, decreased the number of logical errors in specifications by 27.4%, and improved user convenience (SUS = 84). Based on the conducted research, a three-level adaptive design model was developed for the IMOS environment, including: the parametric level – basic geometric dependencies and rules (Rule Editor); the user level – interactive scenarios forming a set of user-defined variables; the iterative level – feedback loops based on UX data and rapid prototyping. It was found that this structure provides continuous system improvement through feedback mechanisms that enhance both time efficiency and modelling accuracy. From a scientific perspective, the results confirm: (a) the compatibility of design thinking and parametric modelling as complementary approaches in technical sciences; (b) the relevance of using UX data as parameters in adaptive engineering systems; and (c) the formation of a foundation for a new research branch – Adaptive CAD Design, which combines cognitive and algorithmic aspects of design. The practical significance lies in the ability to implement the proposed methodology without modifying the IMOS software core, solely through the development of adaptive libraries and logical templates. The obtained results align with the concepts of flexible manufacturing systems, Industry 5.0, and Human-Centered Design, and can serve as a framework for creating a new generation of CAD systems in furniture manufacturing.

References

Bangor A., Kortum P., & Miller J. (2008). An Empirical Evaluation of the System Usability Scale. International Journal of Human-Computer Interaction, 24(6), 574–594. https://uxpajournal.org/determining-what-individual-sus-scores-mean-adding-an-adjective-rating-scale/

Brown T. (2019). Change by Design: How Design Thinking Transforms Organizations and Inspires Innovation. Harper Business.

European Commission. (2021). Industry 5.0: Towards a Sustainable, Human-Centric and Resilient European Industry. Luxembourg: Publications Office of the EU. https://research-and-innovation.ec.europa.eu/research-area/industrial-research-and-innovation/industry-50_en

Gayda S.V. (2007) Research of concentration of operations is in modern furniture Productsion. Forestry, Forest, Paper and Woodworking Industry, 33, 73-79, (in Ukrainian). https://doi.org/10.36930/42073314

Gayda S.V. (2007): А problem of arboreal raw material is in Europe and Ukraine. Forestry, Forest, Paper and Woodworking Industry 33:60-63 (in Ukrainian). https://doi.org/10.36930/42073312

Gayda S.V. (2016): Technological approaches to cleaning of surface of post-consumer wood of needle-milling tools. Bulletin of KhNTUA 178:3-11, (in Ukrainian).

Gayda S.V. (2019). Scientific and technical basis of the use of used wood in woodworking: thesis of the Doctor of Technical Sciences in the specialty 05.23. – Lviv: UNFU. – 465 (in Ukraini-an).

Gayda S.V. (2023). Determination of the circularity indicator in the forest sector according to the principles of the circular economy. Forestry, Forest, Paper and Woodworking Industry, 49, 99-114. https://doi.org/10.36930/42234908 (in Ukrainian).

Gayda S.V. (2023). State and analysis of the dynamics indicators of the production volume of the woodworking and furniture industry. Forestry, Forest, Paper and Woodworking Industry 49: 4-19 (in Ukrainian). doi: https://doi.org/10.36930/42234901

Gayda S.V., Burkovska N.V. Застосування та класифікація деревооброблювальних цент-рів [Application and classification of woodworking centers]. Proceedings of the 54 Scientific and Practical Conference UNFU (11-13.04.2002). – Lviv : UNFU. – P. 33-35. (in Ukrainian).

Gayda S.V., Kiyko O.A. (2020). The investigation of properties of blockboards made of post-consumer wood. Poznan : Drewno, 63 [206], 77-102. https://doi.org/10.12841/wood.1644-3985.352.10.

Gayda S.V., Voloshyn R.I. Аналіз сучасного розкрійного обладнання [Analysis of modern cutting equipment]. Proceedings of the 55 Scientific and Practical Conference UNFU (15-17.04.2003). – Lviv : UNFU. – P. 20-24. (in Ukrainian).

Gayda S.V., Ya.M. Bilyy (2016): Дослідження формостійкості клеєних щитів із вживаної деревини / Doslidzhennya formostiykosti kleyenykh shchytiv iz vzhyvanoyi derevyny [The investigation of the shape stability of glued panels made of post-consumer wood]. Forestry, Forest, Paper and Woodworking Industry 42: 69-79 (in Ukrainian). doi: https://doi.org/10.36930/42164211.

Gayda S.V. (2011). Recovered wood is additional resource of raw material. Forestry, Forest, Paper and Woodworking Industry 37(1), 238-244. (In Ukrainian). https://doi.org/10.36930/421137165

Gayda S.V. (2016). Ecological and technological aspects of recycling post-consumer wood for production compacted materials]. Lesnoy vestnik / Forestry bulletin of MSFU 20(3).15-22.

Grytsak S.A., Gayda S.V., Kushpit A.S., Salapak L.V. (2023). Analysis of the efficiency of structural and technological solutions in the production of component units of lattice furniture prod-ucts. Forestry, Forest, Paper and Woodworking Industry 49: 61-72, (in Ukrainian). doi: https://doi.org/10.36930/42234905

Gayda S.V. (2013). Strength of combined blockboard made of post-consumer wood (PCW). Bulletin of KhNTUA 197:3-9, (in Ukrainian).

Gayda S.V. (2018). A investigation and analysis of characteristics of solid furniture boards made of post-consumer wood. Forestry, Forest, Paper and Woodworking Industry 44:15-25 (in Ukrainian). doi: https://doi.org/10.36930/42184402.

IDEO U. (2020). Design Thinking for Innovation. IDEO Publications.

Kim S. (2022). Human-Centered Engineering and Design Thinking Integration. Journal of Industrial Design and Engineering, 38(1), 22–35.

Koch A. (2017). Parametric Design in Furniture CAD Systems. Journal of Wood Technology, 65(4), 54–61.

Lapczynski M. (2021). Modelling Furniture Elements in IMOS CAD. Scientific Papers of NULTU of Ukraine, 31(5), 152–159.

Liedtka J. (2018). Why Design Thinking Works. Harvard Business Review, 96(5), 72–79.

Lutsenko A.O. (2024). Ensuring effective symbiosis of the Imos program with flexible automated furniture production. Forestry, Forest, Paper and Woodworking Industry 50: 77-93 (in Ukrainian). doi: https://doi.org/10.36930/42245007

Meinel C., & Leifer L. (2020). Design Thinking: Understand – Improve – Apply. Springer.

Peleszko B. (2023). Integration of Parametric Libraries in CAD/CAM Furniture Systems. Technology of Wood Processing and Design, 28(2), 45–53.

Plattner H., Meinel C., & Leifer L. (2021). Design Thinking Research: Building Innovation Ecosystems. Springer International Publishing.

Smardzewski J. (2020). Furniture Design: Theory and Practice. Springer Nature.

Stanford d.school. (2020). Bootcamp Bootleg. Stanford University.

Todorovic S. et al. (2019). Parametric Rule Systems in Adaptive CAD. Procedia Manufacturing, 39, 125–132.

Zhang Y. (2023). AI-Supported Adaptive Product Design Frameworks. Computers in Industry, 152, 103900. https://doi.org/10.1016/j.compind.2023.103900

Гайда С.В. Аналіз тенденцій обсягів виробництва конструкційних матеріалів в Україні та Європі. Ліс. госп-во, ліс., папер. та деревооб. пром-сть. – 2025, вип. 51. – С. 33-48. doi: https://doi.org/10.36930/42255103

Гайда С.В. Гнучкі автоматизовані модулі у технології ґратчастих меблів. Науковий вісник: зб. наук.-техн. праць. – Львів: РВЦ УкрДЛТУ. –– 2003, вип. 13.2 – С. 120-122

Гайда С.В. Динаміка показників деревинозаготовчої галузі в контексті циркулярної економіки. Ліс. госп-во, ліс., папер. та деревооб. пром-сть. – 2025, вип. 51. – С. 4-16. doi: https://doi.org/10.36930/42255101

Гайда С.В. Інтегровані технології меблевого виробництва. Науковий вісник: зб. наук.-техн. праць. – Львів: РВЦ УкрДЛТУ. – 2004, вип. 14.4 – С. 118-121

Гайда С.В. Методичні вказівки для практичних занять з докторами філософії спеціаль-ності 187 з дисципліни «Технології «Industry 5.0» у виробництві виробів з деревини». – Львів: НЛТУ України, 2025. – 48 с. https://www.researchgate.net/publication/388201807

Гайда С.В. Методичні рекомендації для самостійної роботи та дистанційного навчання з навчальної дисципліни «Гнучкі виробничі системи» для підготовки магістрів спеціальності 187. – Львів: НЛТУ України, 2023. – 48 с. https://www.researchgate.net/publication/390177041

Гайда С.В. Методичні рекомендації до самостійної роботи докторів філософії з дисци-пліни «Технології «Industry 5.0» у виробництві виробів з деревини». – Львів: НЛТУ України, 2025. – 36 с. https://www.researchgate.net/publication/388201433

Гайда С.В. Оперативно-виробниче планування гнучких виробничих систем // Метод. вказівки. – Львів: НЛТУ України, 2022. – 29 с.

Гайда С.В. Проблеми та перспективи роботизації меблевої промисловості. Науковий вісник: зб. наук.-техн. праць. – Львів: РВЦ УкрДЛТУ. – 1999, вип. №9.5. – С. 192-194.

Гайда С.В. Проектування гнучких виробничих систем // Метод. вказівки. – Львів: НЛ-ТУ України, 2022. – 34 с.

Гайда С.В. Роботизація в опорядженні меблевого виробництва // Мебельное дело : ви-робничо-практичний журнал. – Київ : Инфобизнес. – 2018, том 2, вып. 18. – С. 26-29.

Гайда С.В. Технологічні основи роботизації меблевого виробництва // Мебельное дело : виробничо-практичний журнал. – Київ : Инфобизнес. – 2018, том 1, вып. 17. – С. 23-25.

Гайда С.В., Войтович І.Г., Оріховський Р.Я. Дослідження технологічних процесів ви-готовлення ніжок столів обідніх різних конструкцій. Ліс. госп-во, ліс., папер. та деревооб. пром-сть. – 2020, вип. 46. – С. 36-49. doi: https://doi.org/10.36930/42204604

Гайда С.В., Кушпіт А.С., Губер Ю.М. Аналіз впровадження принципів Industry 4.0 у меблеве виробництво. Ліс. госп-во, ліс., папер. та деревооб. пром-сть. – 2023, вип. 49. – С. 73-84. doi: https://doi.org/10.36930/42234906

Гайда С.В., Луценко А.О. Гнучкі деревообробні виробництва – база для реалізації та адаптації CAD-систем на основі Imos для проектування виробів із деревини: матеріали тез Н-ПК (24-25.04.2025 р.). – Харків : ДБТУ, 2025. – С. 163-165. https://doi.org/10.5281/zenodo.15849808

Гайда, С.В. Аналіз функціональності деревообробних центрів. Обладнання та інстру-мент для професіоналів. – Харків: Graf-X. – 2003. – Вип. 9 – С. 33-41.

Гайда, С.В. Аналіз характеристик гнучких автоматизованих виробництв. Обладнання та інструмент для професіоналів. – Харків: Graf-X. – 2003. – Вип. 5 – С. 52-59.

Гайда, С.В. Гнучкі автоматизовані виробництва – майбутнє деревообробки. Обладнання та інструмент для професіоналів. – Харків: Graf-X. – 2003. – Вип. 1 – С. 53-60.

Гайда, С.В. Гнучкі виробничі системи як основа прогресивної технології меблевого ви-робництва. Обладнання та інструмент. – Харків: Graf-X. – 2003. – Вип. 7 – С. 39-47.

Гайда, С.В. Перспективи роботизації меблевої промисловості України. Обладнання та інструмент для професіоналів. – Харків: Graf-X. – 2003. – Вип. 11 – С. 36-37.

Гайда, С.В. Програмні основи гнучкості виробництва. Меблеві технології. – Львів: Д/О. – 2004. – Вип. 2 – С. 49-61. https://www.researchgate.net/publication/390792785

Гайда, С.В. Прогресивні технології поздовжнього зрощування деревини. Обладнання та інструмент для професіоналів. – Харків: Graf-X. – 2004. – Вип. 7 – С. 32-37.

Гайда, С.В. Сучасні тенденції застосування промислових роботів в деревообробленні. Обладнання та інструмент. – Харків: Graf-X. – 2003. – Вип. 8 – С. 39-47.

Гайда, С.В. Хронологія розвитку гнучких автоматизованих виробництв. Обладнання та інструмент для професіоналів. – Харків: Graf-X. – 2003. – Вип. 3 – С. 44-52.

Гайда, С.В., Волошин Р.І. Аналіз сучасного розкрійного обладнання. Матеріали 55-ої Н-ПК НЛТУ України (15-17 квітня 2003 р.). – Львів : НЛТУ України, 2003. – С. 20-24.

Гайда С.В. Матеріали для виготовлення виробів з деревини: Навч. пос. – Л.: ВМС, 2000. - 160 с.

Гайда, С.В. Особливості калібрування щитових заготовок із деревинностружкових плит. Обладнання та інструмент для професіоналів. – Харків: Graf. – 2004. – Вип. 4 – С. 41-47.

Гайда, С.В. Обладнання для прогресивних технологій розкрою деревини. Обладнання та інструмент для професіоналів. – Харків: Graf-X. – 2005. – Вип. 5 – С. 28-38.

Дудюк Д.Л., Максимів В.М., Сорока Л.Я. та ін. Імітаційне моделювання гнучких ав-томатизованих ліній у лісовиробничому комплексі. – К.: ІСДО, 1996. – 140 с.

Луценко А.О., Кійко О.А. Адаптація CAD-системи на основі Imos для проектування меблевих виробів для гнучких автоматизованих виробництв: матеріали тез Н-ПК (7-8.10.2024 р.). – Харків : ДБТУ, 2024. – С. 190-192. https://biotechuniv.edu.ua/wp-content/uploads/2024/12/conf-07-08-10-24-mater.pdf

Максимів В.М., Гайда С.В. Аналіз, особливості, проблеми та досвід використання додаткових ресурсів сировини – відходів та вживаної деревини. Ліс. госп-во, ліс., папер. та деревооб. пром-сть. –2007, вип. 33. –С. 63-73. https://doi.org/10.36930/42073313

Оріховський Р.Я., Гайда С.В. Вплив різних параметрів стабільності виробничих дільниць на ефективність функціонування деревообробного виробництва. Ліс. госп-во, ліс., папер. та деревооб. пром-сть. – 2020, вип. 46. – С. 49-53. doi: https://doi.org/10.36930/42204605

Оріховський Р.Я., Гайда С.В. Оцінювання ефективності використання робочого часу в автоматизованих виробничих системах деревообробного виробництва. Ліс. госп-во, ліс., папер. та деревооб. пром-сть. – 2024, вип. 50. – С. 41-51. doi: https://doi.org/10.36930/42245004

Оріховський Р.Я., Гайда С.В., Грицак С.А., Салапак Л.В. Вибір послідовності про-дуктивностей верстатів в автоматизованих виробничих системах деревообробного виробницт-ва. Ліс. госп-во, ліс., папер. та деревооб. пром-сть. – 2025, вип. 51. – С. 17-33. doi: https://doi.org/10.36930/42255102

Пальчевський Б.О. Технологічні основи гнучкого автоматизованого виробництва: Навч. посібник. – Львів: Світ, 1994.- 208 с.