Применение методов компьютерного моделирования в процессах скорняжного производства Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

УДК (№4.94:675

ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДОВ КОМПЬЮТЕРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ В ПРОЦЕССАХ СКОРННЖНО! О Ш'ОИЗВОДС I ВА

Л Н Ту.п.рчкс>ки ^ ,ТТ И Михаилом " , И В А.к*кстнм!^ 1 Омский 20Г\'дсрстеоимыИ тсхничсскиИ университет, г. Омск, Россия " ООО лРИКТ» г. Омск. Россия

.Ьчютаиия При сооремеиных методах изготовления одежды из натурального моха отсутствуют тех ннческне и аппаратные средства для автоматизированного контроля качества пушно-мехового полу-фзприкз!^ п кыIН1 Iиннии |111>1111111ки1рльн11-н»Гн1|111чнь» шк-рлшм гкирнмжнш и 1Ц111ИЧК11111 на. гинцаалн-сты предприятий ограничиваются учетом простейших раскройных свойств меховых шкурок. В таких условиях актуальным представляется совершенствование этапов проектирования мехооон одежды с применением информационных технологии, позволяющих сократить трудовые и временные затраты на

прии СКЩГ1 Н» II иГн'ПИ'ЧШК качни НИ ККШи к'ИНМПН 1ЦН1 I V КН.1111. В п:пкс 11[ШК1) ЩИ Ч к'[1;11КНИ ЛИА ни

научных разработок о этой области, указываются недостатки, препятствующие их практическому плед рению. Целью исследовании является создание программного обеспечения, позволяющего проектировать 1Н1Р.ШМ н< ни1ур».1ьнш11 мехи (- у чинки информации пи им ним п имен н:< ирн ш|шч ■ и и пушнм-мнюкшн iiil.iv-фаорнкяте. Для достижения поставленной цело предложен подход к автоматизации этапов скорняжного производства с прпмепеппем методов компьютерного моделирования: разработай и реализован ал го ритм автоматизированного выполнения подготовптельно-наборочных операций, таких как сортировка шкурок; г учншм их .шннинмх гадюьперип икг, рл*че1 [сим^шк шл^шник, н;шо[>ьм шкурок; на н^г ни- и проектирование схемы их размещения на лекале стана мехового скроя с учетом процента использования плошади шкурок. Описанный алгоритм позволяет сократить трудовые и временные затраты предприя тия. повысить качество труда специалистов и изделии. Представлены результаты экспериментальных исследований, подтверждающие эффективность предложенного подхода. Дальнейшее совершенствование разработанного программного приложения предполагает внесение условий учета информации о свойствах волосяного покрова шкурок, конструкции проймы п нагрудной вытачкп изделия, рациональном 1нишьл)ьанш1 лиршопимшеш и? шни-мелижл и иид> фабрикаы.

Ключевые слова: скор)шжпое производство, свойства пушпо мехового полуфабриката, паборка мехо вых шк>-рок на изделие, расчет размеров шаблонов, размещение шаблонов на лекалах мехового скроя.

]. ВщдашЕ

Анализ организаиконно-техналогнчсского уровня процессов производства изделии из пушно-мехоЕого полуфабрикат их. гсхничссыли ибесиечешш ношам, ни наименее производи ¿е.хьным являпся лап иошоюви-ifjihmt-HalHijK)4HKiк :шгр.ший сксрниднпи' прпичкодпни ГТри с окрг-мгнны* мгш;^х и:<шшклгнии и «дг*. шй и< мех? ограничите ютг я учртом грогтеРтттих раскройных свойств ттугтко-?,тг*ховогп полуфабриката отсутствуют технические п аппаратные средства для автоматизированного контроля качества поступающего ка производство пушно-мехового полуфабриката, в то время ках возросший уровень качества изделии требует более подробной н объективной информации. Сортировка и насорка меховых шкурок ка изделие выполняется вручную, свойства пушпо мехового полуфабриката определяются оргаполеотпчески, что существeinio повышает трудо емкость данных оперший, снижает качество выпускаемых кзделий. увеличивает расход дорогостоящего материала. IIa этом этапе учитываются свойства пушно-мехового полуфабриката, конструкция изделия, режимы техиило! ическо1 и ipouecca. Противоречие между нсоСло дкмисiьк> учега билыних иОьеу.ов информации и oi-гутеттшет.! ягамшжяоети оперативного ее получения обуславливает гниженяе -чф^егтинногги технологических процессов.

В настоящее время разработки в области определения свойств пушно-мехового полуфабриката с применением информационных технологий осуществляются специалистами Костромского государственного техноло-гического ушшерситета и Омского угшверситета дизайна и технологий.

Ж.Ю. KOHTODOH и С.11. Рассадиной разработала методика определешея естественной скрапа: волосяного по крове пушно-мехового полуфабриката, основанная на анализе пнфрозого изображения шкурки («цветовой маски») посредством графического редактора Photoshop [1. 2). Оценпзается размер, форма к распределение цветовых учм ТМЖ, Л 1ЯКЖГ ЦКП ÜHklP XajMKirpHiTIWliM кяж/уип уЧМТГКЯ ЯрКСКТГК, Н-1ГЫ1ЦГННСК-1 К. ЦКГШКЛЧ 1ИММИ,

группа контрастности Полученные количественные характеристики ттотволиют ютассифипироиятт. пгжурки и сортировать их по данным показателям. Однако в процессах скорняжного производства, кроме цвета волосяного покрова, учитывают комплекс свойств пушно-мехового полуфабриката.

Объективная информация с свойствах пушно-мехового полуфабриката, имеющегося в наличии на предприятии. необходима для выполнения иаборкп шкурок па изделие, схем размещения шкурок на лекалах изделия с учетам максимального использования площади полуфабриката. АА. Старовойтовой разработано программное обеспечение, позволяющее рассчитывать площадь шкурки к выбирать форму шаблона (лекало, по которому раскраивают шкурку) с наибольшим процентом ее использования [3]. Данный способ подходит для раскроя мелких видов пушно-мехового полуфабриката. Технология их раскроя предполагает первоначальный сокрой шкурок с иилучгннгм шлопптж iv.HHKiKOKoiti |1имми|ю, rurirwi шгдингниг их к нш шнм, ич четтрых ни лггкилам рлскраи-вают детали мехового скроя. то есть форма шаблон?, згвиеит только от размера шкурки. При раскрсе пушно-мехового полуфабриката средних видов сначала выполняется расчет размеров шаблона с учетом формы лекал, затем раскрой шаблонов и соединение их в детали мехового скроя. то есть форма шаблона зависит, главное, от параметров лекал и только затем от размеров шкурки Креме того, в данном программном продукте не учнты ваются сзойства золосяного покрова пушно-мехового полуфабриката н пластические ceohcibc. коэссвон тканн

ШКУрКИ.

O.IL Смнрнозой разработан программно-ме1сдическии комплекс, позволяющий выполнять разбиение контура лекал на лаблоны с >чсш.м положения ншрулной аыгачкк и илаошческих. свойств кожеаой ткани [4] С чой 1(глкк< нкгдгны к : > -m]i ф и i |иг н i ->i ншиаки икурки ш> s-t-;и1ин- и i и и[)и нг* Однако сигдугг тмпшь. Ч1х»р«--чег размеров шаблонов выполняется на основе среднестатистических значении размера шкурок, а данный показатель даже внутри одного внда пушно-мехового полуфабриката варьируется в значительных пределах, что затрудняет виедрешге разработки.

Авторами статьи разработано программное оооспсчсннс, предназначенное для измерения линейных оазмеров шкурки н се плошали, длины волосяного покрова [3. 5. 6]. Предложен способ определения густоты волосяного покрова. оснозонный на анализе изменений интенсивности светового потока, излучаемого лазером при прохождении через волосяной покоев [7].

ЦгМЬН) НИС1 НИЩИХ ИП ЛГДОН^Н ИИ МК.1ИГ11Х С'И-УИННГ ||]ММ]]ИММН1М1! ()(|К1!СЧГНИ>1. ПОЧКПЛХКМЦГШ МП О, ИМ и

ко\тчч>терного моделирования г учетом информяции об hw тощих с я на предприятии партиях mvypov вчтпол-нять наборку пушко-мехсвого по.туфабркката на изделие, расчет размеров шаблонов и их размещение за лекалах мехового скроя. Применение методов компьютерного моделирования позволяет получать оптимальные реше-штя лсдоопых задач с визуализацией конструкции объекта.

П Посшюзка задачи

При раскрое изделий кз пушно-мехового полуфабриката лекале стана мсхоеого скроя (меховой скрой -ио.жый комилсм осноаныл легален шлслия. ни осиленных но лекалам в сошнсшвии и моделью и размерим

изделия: стан - деталь мехового с кроя, представляющая собой детали полочек и спинки совмещенные по боковым шлам) рассматривается как сектор кольца (рис. 1а).

Исходной информацией при выполнении расчета размеров шаблонов являются параметры лекала стана [рис. 1а) н шкурок (рис. 16):

— л1ини и1ку]1ки — /,

- ширина шкурки в нижней части -

- ширина шкурки в верхней части - и»;

- длина лекала -1 (ЛВ), нижний радиус лекала Л (ОБ):

— кгрхний [ы;(иус лгьи.ш — /• (ОЛ),

— угол, образующиеся пересечением линий, являющихся продолжением линий борта лекала стана мехового скроя - а .

Ркс. 1. Геометрические параметры лекала н шкурок, используемые при еыполнсник подготевительно-нйСоречныл операций ыищжяжшми иродонодсгва. а - иарамефы лекала счанл мехозию скроя.

6 - параметры шкурки

При выполнении наборкн лушно-мехового полуфабриката на изделие учитывается процент использования площади меховых окурок (к), который определяется по формуле:

S„

к--—*100

где S, площадь лекал изделия:

~ общая площадь шкурок, используемых для изготовления изделия.

З'Л.ЧЦЧЯ :й«ЛК)ЧЖ1ГМ К ТОМ. Ч1о()К НМПОЛНИЖ ННГОрку МГХ1ЖМХ I 1Кур[)К ни и.чдглиг г учггтм ИХ 11ИНГЙНЫХ характеристик: рассчитать размеры шаблонов и осуществить их размещение на лекале стана мехового скроя с учетом процента использования площади шкурок

Ш. Теория

Ррптрри?! погтачттенчей задачи отгоняется в 4 этапа ввод исходных ляинктк г ofтиров va пткуротг, рагче-размеров шаблонов: выполнение наборкн шкурок на изделие и схемы их размещения на лекале.

Не вход алгоритма подается информация об имеющихся па предприятии шкурках пуши о мехового делу

фабриката в виде пеупорядочепной последовательности кортежей S ~ {s,}. Каждый кортеж содержит следу ющие данные: длш:а г й ппсуркнL¡, ширила г й шкурки э швхпей части JV¡. ширила г й шкурки в верхней часта 11',. Вводятся параметры летала стала мехового скроя К, г.

Для выполнения сортировки шкурок задаются шаги дискретизации для разбиения их на труппы по пга-рипе и р - по дшше. Выполняются следующие действия.

1. Вычисляются минимальное и максимальное значения длины шкурок, представленных в наборе .5 . Опре-

делжпся ко.шчссхво групп но ¿-шне шдурок как О =

'»« К

Д.1Я кхькдой 1руш1ы но жшне шкурок зада-

. Для каждой группы по пшрние

Р

ёгсд номинальное значение длины. Это значение будег использовано ¿ил ошесения шкурок к данной хрушкг. Номинальные значения устанавливаются увеличением начального значения с шагом р Таким образом, получается арифметическая прогрессия номинальных значений длин шкурок.

2. Вычисляются минимальное и максимальное значения ширины шкурок в нижней части. Определяется ко-

Гцг -Ж

лнчество групп по пшршге ппсурок в шькиен части как(уг = —^-

I £

шкурок в шедшей части задаётся номинальное значение ширины. Ном1шаль:пле значения строятся аналогично шагу1.

3. Итоговое розененне множества шкурок на группы будет определяться декартовым произведением групп по длине на группы по ширине в нижней части О = От к 0{ -

4. Перебираются все шкурки, каждой из них приписывается отношение к некоторой группе шкурок из групп по длине и групп по ширине в нижней части. Оюфка считается отнесенной к той группе, сели ее линейные размеры не превосходят соответствующие номинальные значения группы.

5. Для каждой группы вычисляется минимальнее значение ширины хпкурхн в верхней части. Это значение будет являться характеристикой группы наравне с номинальными размерами.

6. Формируйся млижесхво кортежей П = {(¡: /. каждый из коюрых содержи! следующие иол*, номина.1ь-

ную длину/и . номинальную ширину в нижней части Жп . минимальною ширину в верхней части . количество шкурок в группе -V . отметку о количестве использованных шкурок Л/ на изделие.

Таким сбразом. если известно, что в некоторой области изделия используется элемент из множества кортежей I). то е данное место можно установить любого представителя соответствующей группы. Расчет размеров шаблонов осуществляется следующим образом.

Сначала выполняется разбиение длины лекала (Л — г)на ряды, что эквивалентно решению одномерной задачи о рюкзаке. Используется рекурсивная процедура

Вход процедуры: остаточная длина )г, минимальная длина шкурки /,„„,. максимальная длина шкурки .

последовательность уже построе1шого разбиения V = ,___¡^ . результирующее множество разбиений Н .

Рекурсивная процедура выполняет действия:

1) сс.ш 1екушее значение )гменьше -0,75. то рабога проселуры завершаемся.

2) еслп текущее значе1ше /^находится в пределах от 0.75 до 1тг, то в результирующее хшолсество разбиений //на ряды добавляется элемент V, — ¡-. и работа процедуры завершается:

3) выполняется цикл для значений / от п 0,75 до /па> с шагом р .

4) на каждом шаге цикла к текущему множеству V добавляется текущее значение / . рассчитывается 1е = — /". и данная процедура вызывается рекурсивно с параметрами , 1тт , ¡пяу . Н :

5) после возврата ш рекурсивною вызова процедуры на шлхе цикла из мнижесдеа V извлекаем* добавленное ранее чняченч?-

6) переход к следующему птагу цяктга

Каждый ряд тпаблпков при ра^мещ?нии на лекяле рачбивяется по птчрине Ра* биение пг> ширин? строится тая чтобы ио игех рядах было одиняковое число шаблонов Формируется арифметическая прогрессия с начальным шагом тш^К,) и разностью g Берутся члены прогрессии, не превосходящие тах^) - Полученное мно-

жество обозначим через О Итоговое разбиение лекала на ряды и разбиение рядов на шаблоны можне записать как дгкпртко п]хтч№дкннг множгпкаГ = 11 у Н

На следующем »таге происходит набор гтсурок на изделие т групп и выполнение схемы размещения шаблонов на лекале. Для каждого разбиения ki F К выполняется следующий цикл

1. Создается копия множества D, у которой элементы кортежей Mt устанавливаются в нулевые значения

2. Для каждого ряде J с Н формируется выборка из множества D. = {d,}, удовлетворяющая условиям:

- ширина шаблона дагсюго ряда (с учётом текущего количества шаслонов в ряду 1/,) должна быть меньше ширины вигоу любого представителя выборки:

длина шаблона данного ряда должна сыта меньше длины любого представителя выборки:

- у каждого элемента зыберкн количество отметок об пепользеваннн Мj должно Зыть меньше количества полуфабрикатов в труште ЛЛ Ряды перебираются r порядк е сничу тжерх

3. Если в множестве О. = {</.} со держится меньше элементов, чем количество шаблонов в ряду и, (с учетом количества неиспользованных полуфабрикатов d каждом Ое, которое вычисляется как Дг. М.), то эге езиача

п 411) данный н/риин ]ж1к11идки fc к нгжимпжкн н римких и«ги11цгпии hf-6(»jih i hi.lycjl-lgjmkrl кж алгоригм 1ГрГХОДИ1 к елгдующгму шагу ЦИК. и

4. В противном случае (предетазнтедей групп достаточно для заполнения данного ряда]; выполняются следующие действия:

для каждого представителя множества dс вычисляется степень отходов кок разность площади элемента

группы и площади представителя текущего ряде.. Множество D. сортируется алгоритмом Ьысгрой сортироЕкн по возрастанию степени отходов:

- выбираются первые .'V, олементов отсортированной выборки (с учетом количества неиспользованных по

луфабрикатов в каждом dc ). Далее этн элементы устанавливаются в соответствующие места на текущем ряду, а в их группах соответствующим образом изменяются отметки об использозашш шкурок па изделии М f.

5. Если для всех рядов удалось подобрать элементы нз текущего множества D. то полученная раскладка заносится в результаты работы алгоритма, вычисляется процент непользования шкурок к.

6. Переход к следующему шагу цикла.

Результатом являются варианты раскладки шкурок на леваде сгона мехового с края, которые отображаются кользсчинелю в порядке убывших процента нешшшмших шкурок. Отображаются первые 300 вариантов раскладки

iv. изультаты оксгшгемшгга D ходе эксперимента выполнялась сортировка и на "Зорка шкурок на изделие из 5 партий пс 100 шкурок скан-

ДИИИКГМЖ НОТЖИ .ТГиНГЙНМГ JM4'.»rjlKI И1Ку]КЖ были 1!11]>Г71ГЛГНМ НИ IIJM'/Ihl.'iyillHX липах жглсишний МиКГН-

мальная разннпа длины шкурок в различных партиях - 1-0 мм пс ширине - 143 мм. Следует отметить, что величины большей длины и ширины не всегда относятся к одной шкурке.

В приведенном примере (рис. 2) в диалоговом охие пользователем сводятся параметры лекала стана (длина ле кала L. угол а . верхний радиус лекала г). Значения шагов днекреттгзаош по длине р п ширине g пдкурок высланы равными 10 мм. в соответствии с которыми выполнено сортировка шкурок на ЬО групп. В диалоговом окне справа зверху приводится таблица ко дев групп с указанием параметров и количества шкурок, вхедяших в каждую I руину Код ipyilllKI обшничаги-и дну ми мифрнми игр кой [¡ИИООЙ — ни длинг шкурки, К от х > й нулГх кой — 1111 ширине. Продолжительность операции сортировки шкурок по группам составляет около 3 минут.

После выполнения сортировки шкурок выполняется расчет размеров шаблонов и схема их размещения на лекале стана мехового скроя. Результатом являются варианты раскладки шкурок па лекале, которые отображаются пользователю з таблице справа внизу в порядке убывания процента непельзования площади шкурок. При выборе любою вариаша схемь. размещения шаблонов на лекале из первых 300 в окне слева появляется се изображение. Шкурки. относящиеся к одной группе. на схеме размещения показываются одним цветом. Длительность этого этапа составляет менее 1 минуты. Максимальное значение процента пспользова1шя шкурок в примере со ставляет / /%.

При выборе варианта расчета размеров шаблонов и схемы их размещения на лекале с максимальным иро-

ЦГНЮМ Ш 1ИШ1К:40№1НИЯ Ш1(М|Д'|И МГХОКЫХ шкурок ИОЧМПЖНН ОПуИЦИМ КОЧНИ&НОКГ НИ» 171Н11ГО 1МТ1И1НИ мгхокык

шкурок в группе при котором затруднительно пли даже невозмолшо ах использование при паборке па другие изделия. Выбор ССУЩССТВЛЯСТСЯ специалистом с учетом трсЬований предприятия.

Рис. 2. Диалоговое окно расчета размеров шаблонов и визуализации схем их размещения

на лекале стана мехового скроя

Дня |ркнгни1 рту-^^кж :4м иг[№мгнг<1 ■юд111ц]к1г1г,льн(1-ни(м1|ючнмг п1г|»1ЦИИ шкжг 1м.1и кымолнгны гнг-

циажягтпм вручную В холе гертировтги ппсурок выделены ?0 групп Прттолжителккогтк румяной гпртиргжки со-етавляет около 300 минут. Дштельность наборкн шкурок на изделие и расчета размеров шаблонов составляет около 90 минут Значение процента использования шкурок равно 74%.

v. обсуждение результатов

Автоматизированный способ выполнения подготовительно-наборочных операций скорняжного производства имеет ряд преимуществ: снижение затрат времени и повышение качества труда специалиста.

Разнила в количестве выделенных 1руип обусловлена значением шагов дискрсшзашш. При ручней сортировке ДГЛГНИГ на фуннм КШИШНЧГЦ-^ Г ОН 1ММИМИ ИН ГГр-ЧНЯМИ МсНМИ.-1И Ц-ИНИЦЛ .1ИНГЙНК1Х р;им«-|хж IIIКУ2X)Ь нну г-

ри групп птвеляет повысить гтропечг чгголч*->няния ттутттно-мехпвого полуфабриката на 3

Не в настоящей версии программ:-*}го приложения возможно получение вариантов расчета размеров шаблонов со значением процента использования площади меховых шкурок ниже нормативного Для совершенствования программного обеспечения следует ввести условие, задающее минимальное нормативное значение данного показателя.

Следует отметить, что лекало стана мехового скроя рассматривается упрощенно, как сектор кольца. В дсль нейшем необходимо в качестве исходной информации ввести сведения о расположении на лекале участха проймы и нагрудной вытачки, а также предусмотреть изменения схемы размещения шаблонов, которые могут возникать 1111И учпг данных участок лгкали

V. ВЫВОДЫ И ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Компьютерное моделирование является одним из эффективных методов имения сложных систем и обеспечивает Еысор опгнмального решения с учетом значительного количества факторов. Предложенный подход позволяет автоматизировать наиболее трудоемкие операции скорняжного производства: паборку меховых шку рок па изделие с учетом лтшепшях параметров пушио мехового полуфабриката рассчитать размеры шаблонов и осуществить их размещение на декеле стана мехового скроя с учетом процента использования площади шку-

Оцикнгнкг ргчулыитк ручном» и иктмитичирикинншо ккпчынгнин т^пшн^^-'ьно-на&ртных опгрлций гкорияжнпго производства показывает сокращение «трат времени гпетщаттнг-а предприятия повышение качества его труда и выпускаемой продукции.

Предметом дальнейших исследований является совершенствование программного обеспечения посредством учета дополнительной информации о свойствах волосяного покрова шкурок с целью повышения качества скорняжных операций. Для более рационального использования дорогостоящего материала следует предусмотреть возможность выполнения параллельной наборки шкурок на несколько изделий.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Рассадина, С. П. Оценка естественной окраски волосяного покрова нату рального меха методом «цветовых масок» / С П. Рассадина. Ж. Ю. Койтова. II. А. Кавзннадзе И Кожевенно-обувная промышленность. - 2003.

»4 - С. 37-39

2. Рассадина, С. П. Оценка топографии цвета пушно-меховых полуфабрикатов на основе трассированных изображений / С. П. Рассадина /У Известия вузов. Технология текстильной промышленности — 2007. - № 6С (304) - С. 25- 28.

3. Алексеенко. И. В. Производство меховой одежды: инновационные подходы в проектировании / И. В. Алексеенко, Л. Н. Бодрякова. Р. Х_ Зарниова, Н. II. Ковалева, Л. Ф. Немирова. А. А. Старовойтова. - Омск : Омский государственный институт сервиса, 2014. — 146 с.

4 Смирнова. О. Н. Автоматазнрованный способ построения шаблонов шкурок и нанесение плана раскроя пушно-мехового полуфабриката на детали конструкции женского пальто / О. Н. Смирнова, О. С. Янду.тьская. Л. В. Лопасова И Вестник ДИТУД. - Днмитровград : ДИГУД. - 2003. - № 2, - С. 5-7.

5. Бодрякова, Л. Н. Совершенствование процессов скорняжного производства на основе учета свойств пушно-мехового полуфабриката / Л. Н. Бодрякова. В. И. Стельмашеико. — Омск : Омский государственный институт сервиса, 2012. — 160 с.

6. Бодрякова, Л. Н. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ «Определение длины волосяного покрова пушно-мехового полуфабриката» № 2013611155 ■' Л. Н. Бодрякова. П. И. Михайлов. Г. Ю Кузьмина: заявлено 07.12.12; опубл. 09 01.13.

7. Бодрякова, Л. Н. Анализ возможностей применения информационных технологий для определения густоты волосяного покрова пушно-мехового полуфабриката / Л. Н. Бодрякова. С. А. Кашуба // электронный сб. материалов Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Проблемы и перспективы развитая легкой промышленности и сферы услуг» [Электронный ресурс] - Омск : Омский государственный институт сервиса. 2015. - С. 13. — Режим доступа: ЬИр:/Лт™г.о11Щ15,т' с оп1еШ/ пЛ'рпЬЬс ■'