CC BY
74
I
SCIENCE TIME
I
АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ РАЦИОНАЛЬНОГО КОМПЛЕКТА ПОДРОСТКОВОЙ ОДЕЖДЫ НА БАЗЕ КОМБИНАТОРНОГО ПРИНЦИПА ВЗАИМНОГО ЗАМЕЩЕНИЯ МОДЕЛЬНО-КОНСТРУКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
Демченко Ольга Николаевна, Коробова Антонина Брониславовна, Иващенко Мария Алексеевна, ФГБОУ ВПО Омский государственный институт сервиса, г. Омск
E-mail: hotta_muse@mail.ru
Аннотация. В статье описан метод комбинаторики, который за счет принципа взаимного замещения конструктивных элементов обеспечит множество вариантов изделий, составляющих целостный гардероб. Метод удобен для формализации и достигает высокого социально-экономического эффекта.
Ключевые слова: комбинаторика, элемент, взаимозаменяемость, подростковый гардероб, автоматизация проектирования, комбинаторные сочетания.
Обоснование выбора метода комбинаторики в рационализации гардероба
В настоящее время в условиях сложившихся мировых кризисных ситуаций становится актуальной проблема экономии материальных ресурсов, как для потребителей, потребности которых не уменьшаются, так и для производителей, экономика которых наиболее остро реагирует на кризис.
Покупатель заинтересован в приобретении универсального товара, который удовлетворяет одновременно несколько потребностей при минимальных затратах. В частности, такие требования к товару предъявляют потребители, имеющие детей подросткового возраста.
Необходимость формирования рационального гардероба для молодёжи обусловлена особенностями их потребностей и образа жизни. Решение проблемы составления рационального молодёжного гардероба ставит множество сопутствующих задач, в числе которых: определение правильной цветовой гаммы, выбор оптимальных моделей одежды, анализ гардероба современной
1 SCIENCE TIME 1
молодёжи, составление рациональных трансформируемых комплектов (капсул), разработка рекомендаций по формированию гардероба и организации гардеробного пространства [1, 2].
В стремлении к созданию рационального подросткового гардероба действенным становится решение задачи применения методов комбинаторного синтеза. Применение методик комбинаторного синтеза на этапах эскизного, инженерного и технологического проектирования может быть эффективным при создании отдельных моделей одежды, комплектов, а также при формировании целостного вариативного гардероба. Относительно проектирования подростковой одежды, под вариативностью гардероба подразумевается наличие изделий и их элементов, способных к трансформации и взаимному замещению в пределах одной системы «Гардероб».
Комбинаторика - это область математики, в которой изучаются вопросы о том, сколько различных комбинаций, подчинённых тем или иным условиям, можно составить из заданных объектов; рассматривает общие правила суммы, произведения, размещения, перестановки и сочетания [3].
Комбинаторика возникла в XVI веке. Термин «комбинаторика» происходит от латинского слова «combina», что в переводе на русский язык означает -«сочетать», «соединять». Изначально теоретические исследования вопросов комбинаторики изучали Тарталья, Паскаль, Ферма. Дальнейшее развитие комбинаторики связано с именами Якова Бернулли, Лейбница и Эйлера. Комбинаторные методы используются для решения транспортных задач, для составления планов производства и реализации продукции. Установлены связи между комбинаторикой и задачами линейного программирования, статистики и т. д. Комбинаторика используется для составления и декодирования шифров и для решения других проблем теории информации [3].
Знание общих правил комбинаторики необходимо представителям самых разных специальностей. С комбинаторными задачами приходится иметь дело физикам, химикам, биологам, лингвистам, криптографам, программистам и специалистам других научных областей.
В настоящее время при высоком уровне развития физико-математических, информационных и других наук, а также с появлением систем автоматизированного проектирования на предприятиях и в учебных учреждениях, роль комбинаторных методов и её общих правил стала еще более значительна для научно-исследовательских работ. Основные методы комбинаторики используются для разработки систем автоматизированного проектирования во многих отраслях промышленности, будь то машиностроительная отрасль или легкая промышленность, в том числе швейная.
Комбинаторика интересна швейной отрасли при создании автоматизированных систем в ключе своего определения как раздела науки,
занимающегося различного рода соединениями, которые можно образовывать из элементов некоторого конечного множества. Посредством комбинаторного метода проектирующие автоматизированные системы имеют возможность создания законченных конструкций изделий из имеющихся модулей отдельных элементов.
Комбинаторика применяется в швейном производстве на уровнях конструктивного и технологического проектирования, для изготовления специальной одежды, а также изделий различных ассортиментных групп в серийном производстве.
В проектировании швейных изделий комбинаторный метод положен в основу построения многовариантного композиционного ряда при моделировании образцов с использованием ЭВМ. Метод заключается в выявлении базовых элементов, типичных для большинства конструкций, и их комбинаторном объединении и преобразовании для получения возможных сочетаний деталей в конструкции. В наглядном виде функционирование метода можно отобразить в виде матрицы формообразования, позволяющей на основе базовых формализованных элементов формы получить разнообразные варианты блоков и блок-элементов (см. рис. 1). Элемент - такая часть системы, представление о которой нецелесообразно подвергать при проектировании дальнейшему членению. Для расчёта количества максимально возможных комбинаций элементарных соединений можно воспользоваться построением матрицы либо формулами высшей математики и достаточно близкой комбинаторике теории вероятности [6, 7].
Рис. 1 Пример матрицы базовых формализованных элементов
1 SCIENCE TIME 1
Решение проблемы автоматизированного проектирования подросткового гардероба посредством применения методов комбинаторики сводится к тому, чтобы правильно составить комбинаторную задачу. Решение этой задачи необходимо свести к простым комбинаторным действиям (сложение, произведение и т. д.).
В прикладной комбинаторной задаче проектирования требуется найти оптимальное решение среди очень большого (но конечного!) числа вариантов. Иногда есть возможность построить это решение сразу, но в большинстве случаев единственный способ его отыскать состоит в переборе всех возможных вариантов и сравнении их между собой. Поэтому очень важно построить алгоритм перебора различных комбинаторных объектов - последовательностей, перестановок, подмножеств и т.д. [6, 7].
Комбинаторные объекты в данном случае представляют собой геометрические элементы, которые являются деталями изделий, и над которыми непосредственно производятся математические действия. Комбинаторный геометрический элемент - элемент, входящий в состав детали изделия или являющийся деталью изделия, имеющий форму геометрической фигуры с прямолинейными контурами. В результате произведённых действий посредством получения различных сочетаний элементов (геометрических фигур) реализуется разнообразие модельного ряда трансформируемого гардероба.
Поскольку решение комбинаторной задачи сводится к построению алгоритма, то привязка данного метода к программному и информационному обеспечению автоматизированных систем проектирования одежды не оставляет сомнений в целесообразности изучения метода.
Формирование целостного вариативного гардероба с применением метода комбинаторики происходит по той же схеме, что и при серийном изготовлении отдельных швейных изделий в системах автоматизированного проектирования. Но в отличие от серийного производства, где комбинаторика используется для расчёта возможного количества вариантов конструкций одной детали изделия, в изготовлении трансформируемого гардероба комбинаторика решает другие задачи. Правила комбинаторики проецируются на элементы, которые не обязательно являются чётко установленными деталями будущих изделий. Элементы представляют собой простые геометрические фигуры и являются составляющими будущего трансформируемого гардероба. В качестве возможного количества вариантов развития событий, в данном случае сочетаний, здесь рассчитывается количество вариантов использования данного элемента, т. е. его трансформации в различные детали изделия. Идея трансформируемого гардероба состоит в создании комплектов изделий из комбинаторных геометрических элементов с прямолинейными контурами.
Таким образом, каждый элемент, входящий в состав гардероба и
1 SCIENCE TIME 1
являющийся геометрической фигурой, обладает способностью трансформироваться в различные, установленные на стадиях эскизного проектирования, детали изделий.
Целостный гардероб, спроектированный на базе информационно -технологических систем, по описанному принципу должен представлять собой набор элементов - геометрических фигур, способных перевоплощаться в другие при взаимном перераспределении, обусловлено в пределах одного гардероба. При перераспределении геометрических фигур отбор сочетаний элементов между собой происходит не случайно, так как необходима композиционная согласованность в эскизе будущего изделия.
Реализация комбинаторного замещения элементов в автоматизации этапа проектирования
Сущность метода комбинаторики заключается в формировании конструкций и деталей изделий разного назначения, за счёт оптимальных комбинаций установленных элементов, образующих новую модель. Метод функционирует по принципу выбора элементов в форме простых геометрических фигур, наиболее приближенных к конкретным участкам конструкции, и нахождения оптимального решения среди возможных комбинаций.
Реализуется метод комбинаторики в программном продукте за счет накопления информации в базу данных, которая включает набор простых геометрических фигур заданных постоянных параметров, а также варианты их взаимозаменяемости.
На этапе формализации определяются точные значения таких параметров, как высота, ширина оснований простых геометрических фигур, приравненных к деталям изделия (см. рис. 2). Происходит упорядочение значений и нахождение оптимума отношения количества элементов к количеству изделий за счет упорядоченного перебора [6].
Применение метода комбинаторики и взаимозаменяемых элементов достигает социально-экономического эффекта, характеристика которого отражена в таблице 1.
1 SCIENCE TIME 1
Новый гардероб * Q - Guarde гоЫ )ЫТЬ 0)* [ ез ¡ В I'
Файл Справка Создать гардероб Отк| База элементов Выборка:сетка гардероб... Р\ Создать изделие,., ¿¿j Удалить изделие й* Подбор ейка*?, 1) |
А Л 1 1 2 Ш А , ЕЭ bi-i к 3 А ьы А 4 ík М-1 a i 5 A J Ь4-1 т 6 i J5-Í Л 7 □ Ь6-1 É я I Ь 7-J А 9 ■ bSL * 10 И Ь9-1 ■ ti ЬЫ-1 j
Л Изделие Новый набор сеток Элементы гардероба
ü |l # Имя В L2 Гардероб Изделие Деталь ¿66
«J X I _ А -*> _ ^_ § -и- - б j т 0 a ti 3 1 j е с 5 3
П .J V 12 ж 12
£Ь _ 2 úi -Q-! R - 1 С í \ F 1 12 V у.
SJ -<у- - V V у.
./у. ■<'У- "О" у.
ы _ <Я— <Áy- у. у.
in -<у- -\У- -<Ау- у.
zJ
Рис. 2 Реализация выбора взаимозаменяемых элементов в специальном
программном обеспечении
Таблица 1
Социально-экономический эффект
Социальный Экономический
Коррекция пропорций фигуры подростка за счёт подбора комбинации геометрических элементов, обеспечивающих нужный силуэт будущего изделия. За счёт множества новых изделий или сочетаний изделий, различных по назначению и силуэтному решению.
Эффект заключается: в хорошем самочувствии подростка, комфортном состоянии организма; в успешных отношениях со сверстниками; в более уверенном поведении в коллективе. Эффект заключается в том, что подросток, приобретая пакет с набором обработанных деталей (геометрических фигур) стоимостью приравненной к стоимости двух или трёх полноценных изделий, получает в несколько раз больше изделий, способных образовывать различные пропорциональные и силуэтные решения.
1 SCIENCE TIME 1
Взаимосвязь процесса проектирования подростковой одежды с основными принципами комбинаторики требует тщательного изучения, и продуктивна по отношению к серийным производствам подростковой одежды, использующим системы автоматизированного проектирования.
Таким образом, подробное исследование основных производственных этапов в совокупности с изучением основных методов комбинаторики, при автоматизации процессов, позволит обеспечить рынок подростковой одежды укомплектованным набором изделий. Такой набор представляет собой гардероб, удовлетворяющий всем критериям создания трансформируемого гардероба, и обеспечивает возможность выбора комплекта в соответствии с назначением.
Литература:
1. Коробова, А.Б. Общие вопросы гармонизации фигуры, образа [Текст]: учеб. пособие / А.Б. Коробова. - Омск: ОГИС, 2006. — 160 с.
2. Коробова, А.Б. Гармонизация образа [Текст] : учеб. пособие / А.Б. Коробова. -Омск : ОГИС, 2009. - 102 с.
3. Виленкин, Н.Я. Комбинаторика. - М. : Наука, 1969. - 323 с.
4. Жаунгарова, А.А. Комбинаторика как средство многовариантного преобразования базовой основы // Швейная промышленность. - 2007. - № 5. - С. 46 - 47.
5. Элементы комбинаторики [Электронный ресурс]. - Режим доступа : http:// www.mathelp.spb.ru/book2/tv3.htm. (дата обращения : 25.12.2008 г.).
6. Демченко, О.Н. Коробова, А.Б., Иващенко, М.А. Формирование критерия оптимальности для создания автоматизированной системы с элементами // Science Time. - 2014. - № 10 (10). - С. 117-121.
7. Булычев, В.А. Методы программирования: переборные алгоритмы [Электронный ресурс]. - Режим доступа : http://algolist.manual.ru/maths/combinat/ sequential.php. (дата обращения : 24.12.2008 г.).
