CC BY
62
ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 2 (130) 2014
%
ИНФОРМАЦИОННЫЕ
ТЕХНОЛОГИИ
удк 004.045 л. Н. БОДРЯКОВА
О. М. КАШУБА О. В. СМИРНОВА
Омский государственный институт сервиса
РАЗРАБОТКА ОСНОВНЫХ ПОДХОДОВ К НОРМИРОВАНИЮ ПУШНОМЕХОВОГО ПОЛУФАБРИКАТА
В статье приводится краткий анализ существующих систем автоматизированного нормирования и наборки шкурок на изделия из пушно-мехового полуфабриката, указываются их недостатки, не позволяющие решить весь комплекс задач автоматизации процесса. Предлагается один из возможных путей решения задачи автоматизации процесса, выбора схемы размещения шаблонов на лекалах мехового скроя, с максимальным процентом использования площади и с минимальным визуальным несоответствием располагающихся рядом шкурок.
Ключевые слова: пушно-меховой полуфабрикат, свойства пушно-мехового полуфабриката, метод нормирования, база данных, автоматизированный процесс размещения шаблонов.
Несмотря на привлекательность российского рынка меховых изделий, обусловленную стабильностью спроса, значительным объемом, продукция отечественных предприятий, по данным различных источников, составляет в настоящее время от 25 до 10 % и менее [1]. Таким образом, задача повышения конкурентоспособности российских предприятий является приоритетной.
Конкурентоспособность предприятий швейной промышленности и предприятий сервиса опреде-
ляется комплексом взаимосвязанных организационных, информационно-технологических и технических задач, решение которых позволяет снизить затраты трудовых и материальных ресурсов, повысить качество выпускаемых изделий.
Наиболее значимыми факторами, определяющими конкурентоспособность предприятий, изготавливающих изделия из пушно-мехового полуфабриката, и их продукции, являются рациональность использования дорогостоящего материала, доля которого
в стоимости изделия составляет до 80 %, а также качество выпускаемых изделий. Анализ технологических процессов показал, что данные факторы закладываются на этапе нормирования и наборки пушномехового полуфабриката на изделие.
С целью улучшения использования шкурок и сокращения трудоемкости данных операций в 80-х гг. XX в. на предприятиях, производящих изделия из пушно-мехового полуфабриката, технологическими лабораториями предприятия разрабатывались различные таблицы назначения полуфабриката на изделия. Указывалось количество (кладь) и линейные размеры шкурок, необходимых для изготовления изделий определенного фасона.
В настоящее время многие авторы указывают на несоответствие теории нормирования использования материалов современному уровню развития науки и техники [2, 3]. Разработка отраслевых норм относится к 70-м годам XX в., и все исследования в области нормирования пушно-мехового полуфабриката проведены на соответствующем этому периоду времени научно-техническом уровне, который в настоящее время существенно устарел.
Во многих работах изучалось влияние различных факторов на рациональность использования пушномеховых и кожевенных полуфабрикатов [2, 3]. Выделенные факторы были разделены на объективные и субъективные.
К объективным факторам относятся:
— конфигурация деталей и их укладываемость между собой;
— форма полуфабриката;
— соотношение между площадью кожи и средневзвешенной площадью детали комплекта;
— неоднородность свойств топографических участков кожи и различные требования, предъявляемые к месту размещения деталей на коже;
— толщина кожи и характер ее распределения по площади;
— наличие пороков;
— метод раскроя.
К субъективным факторам относится квалификация рабочего, производящего раскрой.
Несмотря на значимость операций нормирования и наборки на изделие, а также расчета размеров шаблонов данные операции выполняются вручную, что значительно увеличивает их трудоемкость, обусловливает зависимость качества их выполнения от квалификации исполнителя. Наиболее перспективным решением данной проблемы является внедрение информационных технологий, позволяющих на основе учета объективной информации об имеющемся на предприятии пушно-меховом полуфабрикате выполнять наборку на изделие и расчет размеров шаблонов.
Впервые задачи оптимального раскроя материалов были поставлены и решены Л. В. Канторовичем в конце 30-х гг. прошлого века. Вопросы нормирования и оптимизации раскладок лекал на кожевенном полуфабрикате изучались многими авторами [4, 5]. М. А. Кураковой изучались вопросы нормирования мехового полуфабриката.
Процесс нормирования и наборки пушно-мехового полуфабриката имеет ряд особенностей, связанных прежде всего с ограниченным сложным контуром шкурок, необходимостью раскраивать детали изделия из некоторого количества шкурок пушномехового полуфабриката, различающихся по свойствам волосяного покрова, кожевой ткани и размерам, а также изменением его конфигурации и раз-
меров в результате выполнения операции правка и изменением свойств волосяного покрова и коже-вой ткани по площади шкурки. В связи с этим процессы нормирования и наборки пушно-мехового полуфабриката на изделие, а также факторы, влияющие на его оптимальное использование, нуждаются в глубоком изучении с применением математического аппарата и современной компьютерной техники.
В настоящее время существуют разработки систем автоматизированного проектирования, позволяющие выполнять расчет размеров шаблонов.
Научно-исследовательский институт меховой промышленности (НИИМП) совместно с Московским физико-техническим институтом разработали систему «САПР-мех», состоящую из трех модулей. Данная система позволяет проектировать изделия из пушно-мехового полуфабриката различных конструктивных решений. Модуль «Технолог» позволяет произвести разбивку лекала на шаблоны, и в дальнейшем работать с полученными контурами после выноса их за пределы раскладки. Разбиение на шаблоны осуществляется на основе технического описания и среднестатистических линейных размеров меховых полуфабрикатов [6]. Однако свойства пушномехового полуфабриката, определяющие размеры шаблона, изменяются в значительных пределах не только внутри одного вида пушно-мехового полуфабриката, но и в пределах одной партии шкурок, что обусловливает снижение коэффициента использования пушно-мехового полуфабриката, а иногда и невозможность раскроя шаблона
В работе М. Ю. Архипенко разработана система для автоматизированного размещения мехового полуфабриката на поверхности изделия «Мех» [7]. Система состоит из двух модулей — «Редактор скроев» и «Проектирование поверхностей меховых скроев». С помощью модуля «Редактор скроев» в компьютер вводится информация о лекалах изделия. С помощью модуля «Проектирование поверхностей меховых скроев» выполняют размещение мехового полуфабриката в скрое изделия с учетом свойств и параметров каждой меховой шкурки и требований к их расположению. В процессе размещения можно учесть технологические и эстетические требования к проектируемой поверхности скроя, выполнить оценку полученного размещения пушно-мехового полуфабриката на поверхности скроя и сохранить результаты.
К недостаткам системы относится отсутствие возможности автоматического ввода информации о свойствах пушно-мехового полуфабриката. В работе не приводится структура применяемой в качестве исходной информации базы данных, не указаны свойства пушно-мехового полуфабриката, в большей степени влияющие на выполнение операций «набор-ки» и «складки». Для выполнения схемы размещения шаблонов на лекалах изделия вводят количество столбцов и рядов. На практике же при выполнении сортировки пушно-мехового полуфабриката и наборки его на изделие, исходной информацией служит информация о размерах и свойствах волосяного покрова пушно-мехового полуфабриката, назначенного на изделие. Без учета свойств волосяного покрова каждой шкурки, расположенной в скрое, невозможно изготовить качественную меховую поверхность.
А. А. Старовойтова с целью автоматизации процесса подбора шкурок для шаблонов и рационального размещения шаблона на шкурке, предлагает использовать компьютерные технологии [8]. Для этого было
ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 2 (130) 2014 ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 2 (130) 2014
ШКУРКИ
р id_shkurka
длина_шкурки
ширина_шкурки
густота_покрова
длина_покрова
цвет
ПАРАМЕТРЫ ПАРТИЙ
id_part
площадь_тіп
площадь_тах
густота_тіп
густота_тах
цвет_тіп
цвет_тах
цвет
ПАРТИИ
id_shkurka
номер_партии
площадь_шкурки
густота_покрова
цвет
Рис. 1. Структура данных в PostgreSQL
id_shkurka integer Длина_шкурки real Ширина_иікурки real Г устота_покрова integer Длина_покрова real Цвет integer
1 760 153 6500 21.5 1
2 760 153 5600 21.5 3
3 760 153 7000 21.5 5
4 730 135 6000 22 7
5 760 14S 6600 21 9
6 750 135 6000 24 4
7 750 150 6800 23.5 2
Є 750 150 3500 22.5 8
9 710 105 4000 28.5 10
10 750 150 3000 20.5 4
11 710 105 4000 21 3
12 760 153 6500 25 1
а
id_pa rt integer Площадь_шіп real Площа дь_тах real Густота_тіп integer Густот a _max integer Цвет_тіп integer Цвет_тах integer Цвет text
1 50000 200000 3000 10000 1 2 Сканблэк
2 50000 200000 3000 10000 3 4 Орех
3 50000 200000 3000 10000 5 6 СІК
4 50000 200000 3000 10000 7 8 Белая норка
5 50000 200000 3000 10000 9 10 Сапфир
б
»d_shkurka integer Номер_партии integer Площа дь_шкурки real Густота_покрова integer Цвет text
1 1 116280 6500 Сканблэк
2 2 116280 5600 Орех
3 3 116280 7000 СЕК
4 4 98550 6000 Белая норка
5 5 112480 6600 Сапфир
6 2 101250 6000 Орех
7 1 112500 6800 Сканблэк
3 4 112500 3500 Белая норка
9 5 74550 4000 Сапфир
10 2 112500 3000 Орех
11 2 74550 4000 Орех
12 1 116280 6500 Сканблэк
в
Рис. 2. Фрагменты таблиц формируемой базы данных: а — таблица «Шкурки»; б — таблица «Параметры партий»; в — таблица «Партии»
разработано программное обеспечение, состоящее из трех модулей: модуль отображения и ввода — вывода; расчетный модуль; модуль базы данных. На первом этапе происходит считывание изображения полуфабриката из файла, ввод пользователем кода полуфабриката, описания полуфабриката и масштаба отображения. На втором этапе — формирование геометрического контура полуфабриката, на третьем — размещение шаблона в контуре меховой
шкурки. Таким образом, разработанный программный продукт позволяет рассчитывать площадь мехового полуфабриката, размещать шаблоны в контуре шкурки, а также выбирать форму шаблона, позволяющую раскраивать полуфабрикат с наибольшим коэффициентом использования.
Данный способ более подходит для раскроя шкурок мелких видов пушно-мехового полуфабриката. Технология изготовления скроев из шкурок мелких
>d_shkurka integer Номер_партии integer Площадь_шкурки real Густота_покрова integer Цвет text
1 1 116280 6500 Сканблэк
2 2 116280 5600 Орех
3 3 116280 7000 СТК
4 4 98550 6000 Белая нерка
5 5 112480 6600 Сапфир
€ 2 101250 6000 Орех
7 1 112500 6800 Сканблэк
S 4 112500 3500 Белая норка
9 5 74550 4000 Сапфир
10 2 112500 3000 Орех
11 2 74550 4000 Орех
12 1 116280 6500 Сканблэк
Рис. 3. Результат автоматической сортировки шкурок
видов отличается от технологии изготовления скроев из полуфабриката среднего и крупного размера тем, что при раскрое мелких видов сначала производят обкрой шкурок, собираемых в пластины, из которых затем раскраивают детали скроя. Кроме того, в данном программном продукте не учитываются свойства волосяного покрова пушно-мехового полуфабриката и пластические свойства кожевой ткани шкурки.
В работе О. Н. Смирновой [9] разработан программно-методический комплекс, позволяющий выполнять разбиение контура лекал на шаблоны с учетом положения нагрудной вытачки и пластических свойств кожевой ткани. С этой целью введены коэффициенты потяжки по длине и ширине. Однако следует отметить, что расчет размеров шаблонов выполняется на основе среднестатистических размеров шкурок, а данный показатель даже внутри одного вида пушно-мехового полуфабриката варьируется в значительных пределах, корректировка нагрудной вытачки выполняется в интерактивном режиме, не учитывается положение линии соединения шаблонов относительно линии проймы.
Таким образом, в ходе анализа литературных источников установлено, что применение существующих САПР для процесса производства изделий из пушно-мехового полуфабриката, предназначенных для автоматизации операций подготовительно-раскройного этапа скорняжного производства, не позволяет решить весь комплекс задач автоматизации, так как они учитывают лишь некоторые свойства пушно-мехового полуфабриката. На практике скорняк анализирует комплекс свойств пушно-мехового полуфабриката, определяющих качество изделия и рациональность использования пушно-мехового полуфабриката. Это препятствует практическому внедрению существующих разработок.
Для решения поставленной задачи необходимо создать базу данных о свойствах пушно-мехового полуфабриката, имеющегося в наличии на предприятии, которые в наибольшей степени влияют на процессы нормирования и наборки пушно-мехового полуфабриката на изделие.
На основе проведенного авторами анализа процессов скорняжного производства и исследований в данной области, опроса специалистов отрасли установлено, что наиболее значимыми являются следующие свойства пушно-мехового полуфабриката: площадь шкурок и ее линейные размеры; свойства волосяного покрова (длина, высота, густота, цвет); пластичность кожевой ткани; наличие пороков.
Специалистами Омского государственного института сервиса разработаны способы определения
свойств пушно-мехового полуфабриката с применением компьютерной техники [10]. Использование данной информации позволит автоматизировать операции нормирования, наборки на изделие и расчет размеров шаблонов.
С целью выбора оболочки для разработки систем управления базами данных (далее — СУБД), на основе которых формируется база данных свойств пушномехового полуфабриката для подготовительно-раскройного этапа скорняжного производства, рассмотрены две наиболее популярные системы управления базами данных с открытым кодом: PostgreSQL и MySQL.
Для решения поставленных задач была выбрана СУБД PostgreSQL, в связи с необходимостью хранения большого объема данных с возможностью расширения, репликации, полностью соответствующее современным стандартам языка SQL.
Структура разработанной реляционной базы данных представлена на рис. 1. Фрагменты таблиц базы данных с внесенной информацией приведены на рис. 2. Таблица «Параметры партий» содержит атрибуты максимума и минимума определяемых свойств пушно-мехового полуфабриката. В соответствии с заданными интервалами партия автоматически сортируется на однородные группы, сведения о которых заносятся в таблицу «Партии» (рис. 3).
На следующем этапе решается задача рационального размещения шаблонов на лекалах скроя. Форма лекал мехового скроя задается с помощью пограничных точек, которые определяют ширину и высоту лекал скроя. В настоящей версии программы выбор параметров размещения шаблонов на лекалах выполняется в ручном режиме (рис. 4), вводится число рядов и шаблонов в ряду.
Для примера рассмотрим разбиение лекал стана на 3 ряда. В этом случае три изменяемых параметра: количество шаблонов в ряду, высоту шаблонов первого и второго ряда (высота третьего ряда получается путем вычисления разницы между высотой лекал и суммой высот первого и второго ряда).
Далее выполняют наборку пушно-мехового полуфабриката на изделие с учетом линейных размеров шаблонов и шкурок, стремясь получить максимальный процент использования площади. В рассматриваемом случае (3 ряда) получаем функцию от трех переменных, которая исследуется на максимум.
Для выполненной схемы размещения шкурок в изделии строится функция соответствия. С этой целью анализируют текущую схему расположения шаблонов и раскроя их из выбранных шкурок пушномехового полуфабриката. В случае, когда рядом располагаются шкурки из разных групп по длине и гус-
ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 2 (130) 2014 ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 2 (130) 2014
100%
Рис. 4. Выбор параметров размещения шаблонов на лекалах
тоте волосяного покрова, начисляется определенное количество штрафных баллов. Полученная функция (для рассматриваемого случая — функция от трех переменных) исследуется на минимум.
В результате получаем две точки, которые характеризуют вариант расположения шкурок на лекалах мехового скроя с максимальным процентом использования площади и характеризуют вариант расположения шкурок с минимальным визуальным несоответствием располагающихся рядом шкурок.
На практике скорняк-наборщик как правило учитывает большее количество критериев и выбирает некоторое промежуточное решение. В ходе дальнейших исследований с целью автоматизации процесса расчета размеров шаблона необходимо на основе информации о свойствах пушно-мехового полуфабриката, из формируемой базы данных, с учетом наиболее значимого критерия отбирать оптимальный вариант. Данное направление будет развиваться в ходе дальнейших исследований.
Библиографический список
1. Бодрякова, Л. Н. Совершенствование процессов скорняжного производства на основе учёта свойств пушно-мехового полуфабриката : моногр. / Л. Н. Бодрякова, В. М. Стельма-шенко. — Омск : Омский гос. ин-т сервиса, 2012. — 160 с.
2. Куракова, М. А. Разработка методики нормирования использования мехового полуфабриката : дис. ... канд. техн. наук : 05.19.04 / Марина Алексеевна Куракова. — М., 1991. — 186 с.
3. Железняков, А. С. Основы проектирования и совершенствования процессов и автоматизированных систем подготовки материалов к раскрою. : дис. ... д-ра техн. наук : 05.19.04, 05.13.07 / Александр Семёнович Железняков. — Новосибирск, 2000. - 442 с.
4. Рашева, О. А, Оптимизация раскладок лекал и подбора натуральной кожи при автоматизированном проектировании одежды : дис. . канд. техн. наук : 05.13.12 / Ольга Анатольевна Рашева. - Омск, 2004. - 146 с.
5. Манченко, С. А. Автоматизация процесса подготовки информации подготовительно-раскройного производства в обувной промышленности. : дис. ... канд. техн. наук : 05.13.07 / Сергей Александрович Манченко. — М., 1987. — 188 с.
6. Горячев, С. Н. Разработка современных методик конструирования и технологии изготовления женской меховой одежды / С. Н. Горячев, Е. В. Есина, А. Ю. Рослякова // Развитие меховой промышленности России : материалы III Между-нар. науч.-практ. конф. — М. : НИИМП, 2001 — С. 34 — 37.
7. Архипенко, М. Ю. Автоматизация проектирования изделий из натурального меха с использованием дискретных задач оптимального размещения : дис. ... канд. техн. наук : 05.12.13 / Маргарита Юрьевна Архипенко. — Омск, 2004. — 158 с.
8. Старовойтова, А. А. Автоматизация процесса проектирования рационального размещения шаблонов на пушно-меховом полуфабрикате : дис. . канд. техн. наук : 05.12.13 / Анастасия Александровна Старовойтова. — Омск, 2006. — 169 с.
9. Смирнова, О. Н. Разработка программно-методического комплекса автоматизированного проектирования изделий из натурального меха : дис. . канд. техн. наук : 05.19.04 / Ольга Николаевна Смирнова. — М., 2004. — 205 с.
10. Бодрякова, Л. Н. О возможности измерения длины волосяного покрова пушно-мехового полуфабриката с использованием компьютерной техники / Л. Н. Бодрякова, В. И. Стельма-шенко, П. И. Михайлов // Материаловедение — 2010. Актуальные использования новых проблемы создания и материалов и оценки их качества : сб. статей III Междунар. науч.-практ. конф. - М. : РГУТиС, 2010. - С. 88-93.
БОДРЯКОВА Людмила Николаевна, кандидат технических наук, доцент (Россия), доцент кафедры «Сервис и технологии изделий легкой промышленности». КАШУБА Оксана Михайловна, начальник отдела научно-инновационной деятельности.
СМИРНОВА Ольга Васильевна, доцент (Россия), доцент кафедры «Сервис и технологии изделий легкой промышленности».
Адрес для переписки: [email protected]
Статья поступила в редакцию 10.04.2014 г.
© Л. Н. Бодрякова, О. М. Кашуба, О. В. Смирнова
