Содержание к диссертации
Введение
1 Исследования в области автоматизации проектирования швейных изделий 15
1.1 Организационно-технологическая схема процесса подготовки пушно-мехового полуфабриката к раскрою 16
1.2 Системы автоматизации проектирования швейных изделий 24
1.3 Использование методов математического моделирования для решения задач проектирования швейных изделий 31
Выводы к главе 1 36
2 Формирование поверхностей меховых изделий на основе задач оптимального размещения 37
2.1 Постановки задач оптимизации размещения меховых шкурок на поверхностях скроев изделий и описание подхода 38
2.2 Генетический алгоритм для проектирования поверхностей изделий из натурального меха 43
2.2.1 Общая схема генетического алгоритма 43
2.2.2 Применение генетического алгоритма для проектирования поверхностей изделий из натурального меха 46
2.3 Характеристика поверхностей изделий из натурального меха 51
2.3.1 Свойства поверхностей изделий из натурального меха 51
2.3.2 Определение интервалов зрительного безразличного восприятия параметров пушно-меховых полуфабриката 54
Выводы к главе 2 60
3 Создание информационного обеспечения для автоматизированного проектирования поверхностей изделий из натурального меха 61
3.1 Разработка модели предметной области базы данных «Мех» 62
3.2 Формирование информации о параметрах и свойствах пушно-мехового полуфабриката 68
Выводы к главе 3 83
4 Разработка программного обеспечения для автоматизации размещения мехового полуфабриката на поверхности изделий 84
4.1 Применение базы данных «Мех» для автоматизированной сортировки пушно-мехового полуфабриката 85
4.2 Разработка программного модуля «Редактор скроев» 90
4.3 Разработка программного модуля «Проектирование поверхностей меховых скроев» 100
4.4 Оценка качества меховой поверхности 113
Выводы к главе 4 121
Заключение 122
Список использованных источников 124
Приложение А 143
- Использование методов математического моделирования для решения задач проектирования швейных изделий
- Применение генетического алгоритма для проектирования поверхностей изделий из натурального меха
- Формирование информации о параметрах и свойствах пушно-мехового полуфабриката
- Разработка программного модуля «Проектирование поверхностей меховых скроев»
Введение к работе
Актуальность темы. Развитие новых форм хозяйствования на предприятиях серийного и единичного производства швейных изделий из натурального меха способствует повышению роли эффективного использования достижений науки и техники, внедрению компьютерных технологий на различных стадиях производственных процессов.
В последнее время ассортимент изделий из натурального меха значительно изменился. Востребованными стали пальто и куртки, костюмы и платья, галантерейные изделия и многое другое. Возрос спрос на изделия, изготовленные из дорогостоящих полуфабрикатов, мехов с интересными по окраске и фактуре поверхностями.
Оперативное реагирование на изменение конъюнктуры рынка становится всё труднее осуществлять без внедрения в процессы проектирования изделий и подготовки производства компьютерных технологий, обеспечивающих скорость и качество выполнения работ.
Технологические операции подготовительного производства предприятий по изготовлению изделий из натурального меха традиционно выполняются с использованием больших затрат ручного труда. Все подготовительно-наборочные работы осуществляются на основе многократного перекладывания и сравнения характеристик пушно-мехового полуфабриката, и результаты работы зависят от субъективных оценок исполнителей.
Системы автоматизированного проектирования (САПР),
применяемые на предприятиях швейной отрасли, предназначены для
осуществления конструкторско-технологической подготовки
производства и ориентированы в основном на проектирование изделий из
текстильных материалов. Специальные модули САПР «Ассоль», созданной в центре прикладных компьютерных технологий Московского физико-технического института (МФТИ), позволяют выполнять раскладку лекал изделий на поверхности натуральных кож с учётом их внешнего контура и дефектов. Некоторые САПР, например «Gerber» (США), дополнены функциями передачи информации на автоматизированные раскройные комплексы или в базы данных автоматизированных систем управления технологическими процессами («Ассоль», «Комтенс»).
Модули специализированной «САПР-мех» (единственной в рассматриваемой области), разработанной в ОАО «Научно-исследовательский институт меховой промышленности» («НИИМП»), позволяют создавать изделия сложных силуэтных форм и разбивать контуры лекал на простые геометрически составляющие - шаблоны. Основой определения параметров шаблона служат среднестатистические размеры кожевой ткани пушно-мехового полуфабриката.
Вопросы использования современных компьютерных технологий с целью совершенствования подготовки пушно-мехового полуфабриката к раскрою в настоящее время недостаточно разработаны, поэтому поиск путей автоматизации в данном направлении на основе применения математического аппарата весьма актуален. При этом наиболее трудными являются построение математических моделей для автоматизации процессов проектирования меховых изделий и создание соответствующего программного обеспечения.
Цель диссертационной работы заключается в автоматизации проектирования изделий из натурального меха с использованием дискретных задач оптимального размещения.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
анализ процессов подготовительного производства и выявление этапов, требующих первоочередного внедрения автоматизированных систем и методов проектирования;
разработка математических моделей для автоматизации процесса проектирования поверхностей меховых изделий;
создание базы данных для хранения информации о параметрах пушно-мехового полуфабриката;
разработка программного обеспечения для автоматизации проектирования изделий из натурального меха.
Методы исследований. В работе использованы методы математического моделирования, дискретной оптимизации, теории графов и экспертных оценок, неразрушающие и стандартные методы определения значений параметров меховых шкурок, современные компьютерные технологии и объектно-ориентированное программирование. Научная новизна работы:
предложен новый подход к формированию процесса подготовительного производства предприятий по изготовлению одежды из натурального меха, основанный на автоматизации проектирования изделий;
- разработаны математические модели дискретной оптимизации для выполнения наиболее трудоемкой операции - определения мест размещения шкурок на поверхности изделий из натурального меха с учетом индивидуальных свойств каждого элемента;
создана база данных для обработки и хранения информации о параметрах пушно-меховых полуфабрикатов, позволяющая выполнять
операцию сортировки в соответствии с требованиями, предъявляемыми к элементам проектируемой поверхности;
определены интервалы зрительного (органолептического) безразличного восприятия значений параметров пушно-мехового полуфабриката;
на основе предложенных математических моделей создано программное обеспечение для оптимизации размещения элементов на поверхности мехового скроя изделия.
Практическая значимость результатов работы состоит в следующем:
созданная система автоматизации проектирования, включающая базу данных «Мех», модули «Редактор скроев» и «Проектирование поверхностей меховых скроев», даёт возможность автоматизировать отдельные этапы конструкторско-технологической подготовки производства меховых изделий;
база данных позволяет централизованно управлять производственным процессом, при необходимости территориально разъединив участки хранения пушно-мехового полуфабриката и подразделения, осуществляющие маркетинговые исследования и инженерную подготовку производства. При этом появляется возможность оперативного получения информации о параметрах меховых шкурок с целью проектирования поверхностей скроев и о движении пушно-мехового полуфабриката по подразделениям предприятия;
обеспечена возможность получения информации из базы данных о свойствах пушно-мехового полуфабриката с целью комплектования производственных партий;
осуществлена замена ручных операций перебора и сравнения меховых шкурок на соответствующие компьютерные технологии;
программный продукт может быть использован в качестве самостоятельного программного продукта или в сочетании с системами автоматизации проектирования изделий из натурального меха в учебном процессе и на предприятиях по производству одежды.
Структура и объем диссертационной работы. Работа состоит из введения, четырёх глав и заключения, изложенных на 142 страницах, и включает 3 таблицы, 43 рисунка. Библиографический список содержит 145 наименований. Приложение представлено на 15 страницах.
Во введении обоснована актуальность исследования, определены цель и задачи, научная новизна и практическая значимость, приведено краткое содержание работы и сведения об её апробации.
В первой главе даётся анализ процессов подготовки пушно-мехового полуфабриката к раскрою, действующих на предприятиях серийного и единичного производства одежды из натурального меха, и систем автоматизированного проектирования швейных изделий.
Проведённый анализ показывает, что технологические операции сортировки меховых шкурок в основном осуществляются с использованием органолептических методов оценки их параметров. Такой подход ставит качество оценивания в зависимость от личного опыта и квалификации исполнителей. Результаты оценки каждой меховой шкурки являются субъективными и не фиксируются в виде систематизированной информации, пригодной для хранения и обработки. Это приводит к необходимости многократного перекладывания шкурок и сравнения их характеристик в процессе выполнения большинства операций, в том числе
при осуществлении производственной сортировки, наборки и складки, оказывающих существенное влияние на качество готовой продукции.
«САПР-мех» состоит из трех модулей, позволяющих строить конструкции меховых изделий, выполнять конструктивное моделирование и производить разбивку лекал на шаблоны. Проектирование осуществляется без учета характеристик каждой меховой шкурки и требований к объёмно-пространственному и колористическому решению меховой поверхности. Следует отметить, что ни в одной из известных автоматизированных систем проектирования не рассматривается задача оптимизации размещения элементов на поверхностях меховых скроев с учетом индивидуальных параметров пушно-мехового полуфабриката.
Исследуются возможности применения методов математического моделирования для проектирования поверхности мехового скроя изделия и формулируются задачи исследования.
Во второй главе с целью автоматизации процесса проектирования поверхностей изделий из натурального меха и повышения качества результатов выполнения технологической операции «складка» предложен подход, основанный на применении моделей и алгоритмов дискретной оптимизации. Эти модели представляют собой задачи оптимального размещения объектов и являются обобщениями известной JVP-трудной задачи оптимальной нумерации вершин графа в направлении увеличения количества используемых нумераций и учета дополнительных ограничений, связанных со спецификой области приложений.
Идея подхода заключается в следующем. На основе разбиения конструкции мехового изделия на шаблоны формируется схема его поверхности. Каждый шаблон служит местом возможного разхмещения
элемента (меховой шкурки), выбираемого из конечного множества (его мощность не меньше числа шаблонов).
С целью получения математической модели строится граф, каждая вершина которого отвечает некоторому шаблону, а рёбра указывают на наличие связей между ними. В качестве такой связи может рассматриваться наличие у шаблонов общей границы или учёт каких-либо дополнительных условий (например, симметричности расположения шаблонов).
Между элементами, выбираемыми для формирования поверхности изделия, и вершинами графа устанавливается взаимно-однозначное соответствие. Задача заключается в поиске размещения совокупности элементов в вершинах графа, которое удовлетворяет применяемым ограничениям на разность значений параметров элементов для соседних вершин и является в определенном смысле оптимальным.
Для решения этой задачи нами применяется один из вариантов генетического алгоритма.
При формировании исходных данных для предложенных математических моделей весьма важным является вопрос определения максимально допустимых значений разностей параметров элементов, размещаемых в связанных вершинах, не воспринимаемых органами чувств человека.
В случае, когда расположение всех шкурок находится в пределах границ незаметности, достигается эффект однородной по характеру окраски и рельефа поверхности. Определение значений указанных границ приводит к понятию «интервал зрительного (органолептического) безразличного восприятия» (ИЗБВ).
Интервалы зрительного (органолептического) безразличного восприятия параметров меховых шкурок предложено использовать для формулирования ограничений на размещение элементов поверхности.
В третьей главе рассмотрены вопросы создания базы данных, являющейся основой для функционирования автоматизированной системы сортировки мехового полуфабриката.
Предметная область базы данных объединяет локальные представления пользователей о свойствах и параметрах экземпляров и партий пушно-мехового полуфабриката, предназначенного для проектирования поверхностей или производства изделий. БД является реляционной и позволяет обрабатывать информацию о свойствах каждой меховой шкурки.
Сравнимость значений параметров меховых шкурок обеспечивается формализацией описания свойств волосяного покрова и кожевой ткани, кодированием топографических участков и использованием единого для всего производственного процесса словаря терминов.
Четвертая глава посвящена автоматизации сортировки пушно-мехового полуфабриката и созданию программного обеспечения для решения задач оптимального размещения элементов на поверхности скроя мехового изделия.
В состав автоматизированной системы сортировки мехового полуфабриката (АССМП) включены устройства измерения параметров пушно-мехового полуфабриката и автоматизированные рабочие места с установленной БД «Мех». АССМП решает широкий круг производственных задач и оказывает влияние на организацию подготовки производства. Внедрение этой системы даёт возможность изменить не
только технологический процесс подготовительного производства, но и подход к проектированию изделий.
Созданное программное обеспечение состоит автономно работающих приложений, «Редактор скроев», «Проектирование поверхностей меховых скроев» предназначенных для построения графа поверхности мехового скроя проектируемого изделия и определения оптимального размещения пушно-мехового полуфабриката на поверхности скроя с учетом ограничений.
«Редактор скроев», позволяет формировать информацию о структуре проектируемой поверхности мехового изделия для осуществления автоматизированного процесса размещения шкурок.
Программный модуль «Проектирование поверхностей меховых
скроев» написан с использованием языка C++. Программное обеспечение
позволяет выполнить оптимальное размещение мехового полуфабриката
на поверхности скроя изделия с учётом индивидуальных параметров
каждой шкурки и требований к их взаимному расположению. Требования
определяются типом проектируемой поверхности и описываются
интервалами зрительного (органолептического) безразличного восприятия
' параметров её элементов, а также «весом» влияния каждого параметра на
целостное восприятие композиции изделия.
Взаимодействие пользователя с программами реализовано в виде
диалоговых окон. Процессы построения графической модели поверхности
скроя и определения мест размещения пушно-мехового полуфабриката на
ней осуществляются в автоматическом режиме. Интерактивный режим
позволяет на любом этапе проектирования вернуться к предыдущему
) шагу, изменить критерии остановки алгоритма или критерии требований к
размещению.
Программа «Проектирование поверхностей меховых скроев» может быть использована в качестве самостоятельного программного продукта, или в комплексе с системами автоматизации проектирования изделий из натурального меха, применяемыми на предприятиях и в моделирующих организациях.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на 4-й Международной научно-технической конференции «Динамика систем, механизмов и машин», Омск (2002); ежегодных научно-практических конференциях студентов, аспирантов и преподавателей ОГИС (2000-2002 гг.); научно-практическом семинаре для студентов, преподавателей и специалистов отрасли, Омск (2002); Всероссийской конференции «Математическое программирование и приложения», Екатеринбург (2003); XIV заседании Европейской рабочей группы по задачам оптимального размещения, Греция (2003); заседаниях научного семинара «Математическое моделирование и дискретная оптимизация» в Омском филиале Института математики СО РАН, научного семинара аспирантов и преподавателей ОГИС «Компьютерные технологии, сервис и дизайн» и заседаниях кафедры "Технология швейных изделий" ОГИС.
Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в 9 научных работах [18 - 22, 72, 74, 105, 143].
Автор выражает благодарность научным руководителям Александру Александровичу Колоколову и Зое Егоровне Нагорной за внимание к работе и полезные советы.
Использование методов математического моделирования для решения задач проектирования швейных изделий
С целью создания систем автоматизированного проектирования швейных изделий применяют разнообразный математический аппарат, позволяющий решать сложные задачи, возникающие на различных этапах конструкторско-технологической подготовки производства одежды, в том числе из натурального меха.
Для автоматизированного проектирования меховой пластины, изготавливаеімой с использованием сложного метода раскроя «в роспуск», предложена математическая модель отыскания параметров роспуска меховой шкурки по величине критерия оптимизации [52]. Критерием оптимизации выбрано качество пластины со стороны волосяного покрова. На априорном уровне оно считается высоким, если сохраняется четкость рисунка хребтовой линии и отсутствует «рябь». Качество меховой пластины, изготовленной на основе расчета параметров роспуска, оценивается экспертным методом. В качестве управляемых факторов (параметров роспуска) автором выбраны: угол роспуска, величина смещения клина, ширина полоски роспуска. Экспериментальным путем определены особые уровни их варьирования, зависящие от длины волосяного покрова и выраженности рисунка хребтовой линии. Экспериментально-статистическая модель позволяет прогнозировать процесс повышения качества изделия путем варьирования управляемыми факторами.
В работе [23] представлена модель оптимизации объединения размеров и ростов в раскладке лекал швейных изделий, ориентированная на минимизацию количества раскладок при соблюдении ряда технологических ограничений. Критерием оптимизации выступает минимизация количества сочетаний размеров и ростов в раскладке.
Одним из условий оптимального расчета куска материала является величина концевого остатка. Для решения полученной оптимизационной модели автором предложен метод пошаговой оптимизации.
Геометрические задачи построения конструкций швейных изделий решаются методами кусочно-линейной аппроксимации, сплайн функций, преобразования геометрических объектов и прочими [8, 13, 14, 16, 38]. С целью создания эскизов моделей швейных изделий в некоторых работах [25, 26] предложено использовать числовой ряд Фибоначчи. Различные методы оптимизации и исследования операции нашли своё применение при автоматизации этапов формирования эскизов моделей и при описании тела человека [51, 56-58, 64, 65, 80-82, 87, ,94-96,108-111, 139].
Уровень развития современных компьютерных технологий позволяет совершенствовать процессы проектирования одежды не только из текстильных материалов, но и из натурального меха и кожи. Для успешного решения этих задач необходимо более широко использовать теорию и методы оптимизации. Оптимизационные постановки нашли применение при автоматизации этапов выполнения раскладок лекал и градации их по размерам и ростам, расчёта кусков ткани в настилы, выбора оборудования для технологических процессов и. т. д. [10, 15, 16, 92, 93]. Многие задачи, возникающие при проектировании одежды, относятся к области дискретной оптимизации.
Весьма перспективным является использование теории графов [63, 84, 90, 131] для решения сложных задач проектирования изделий и процессов швейной отрасли. С помощью графов удобно описывать трудноформализуемые процессы различных этапов проектирования и производства одежды, сложную структуру швейных изделий и связи между их элементами [68].
В ряде работ для автоматизации различных этапов проектирования одежды применяются задачи и методы многокритериальной оптимизации [36,69,72,99, 137].
В Омском государственном институте сервиса в сотрудничестве с Омским филиалом Института математики им. С. Л. Соболева СО РАН разрабатываются модели и методы дискретной оптимизации для проектирования швейных изделий и решения ряда других задач [67, 70, 71,73,75,143,144].
В работах [73, 75, 144,] предложен и развивается подход к автоматизации этапа эскизного проектирования одежды, основанный на использовании моделей дискретной оптимизации с логическими ограничениями, в том числе задачи максимальной выполнимости логической формулы, и её обобщений. Подобного типа задачи представляют значительный интерес для теоретических исследований и имеют широкий круг приложений в теории расписаний, планировании, проектировании и во многих других областях.
Авторами рассматривается процесс проектирования швейных изделий, формирующихся из множества составляющих с использованием ряда характеристик (силуэтных форм, объемов, свойств материалов и т.д.). Составляющие выбираются из достаточно широкой совокупности, которая свойственна данному классу изделий. Аналогичное разнообразие имеется и при подборе характеристик. Предлагаемые ограничения логического типа играют важную роль, так как они существенно влияют на структуру будущего изделия и его характеристики.
Для решения указанных задач построены модели целочисленного линейного программирования, на основе которых создан программный комплекс и проведены экспериментальные исследования на примере женских демисезонных пальто, показавшие перспективность рассматриваемого подхода.
В работах [67, 70, 71] изучаются возможности использования задач о покрытии на графах с целью выделения ведущих свойств пушно-мехового полуфабриката, что необходимо для оценки качества меховой шкурки. Авторами предложен подход, основанный на использовании некоторых задач о покрытии множества. Идея подхода заключается в построении ориентированного графа, соответствующего исходному набору свойств пушно-мехового полуфабриката и их зависимостей, и отыскании в указанном графе минимального по мощности доминирующего множества вершин. Оптимальное решение такой задачи дает совокупность ведущих свойств, которые наиболее существенно влияют на все остальные свойства шкурки. Решение задачи осуществлялось путем построения модели целочисленного линейного программирования.
Применение генетического алгоритма для проектирования поверхностей изделий из натурального меха
Для решения задач оптимального размещения пушно-мехового полуфабриката на поверхности скроев меховых изделий предлагается использовать генетический алгоритм (ГА).
Генетический алгоритм представляет собой метод эволюционного моделирования, применяемый для приближенного решения задач дискретной оптимизации, которые трудно решить точными методами. ГА основан на принципе имитационного моделирования развития популяции живых организмов в процессе эволюции. Он заимствует у природы некоторые важные механизмы, такие как скрещивание, мутацию и естественный отбор.
Процесс работы алгоритма представляет собой последовательную смену популяций, состоящих из фиксированного числа особей. Каждая особь отвечает некоторой точке в пространстве решений задачи и оценивается мерой ее приспособленности согласно тому, насколько хорошим является соответствующее решение. Более приспособленные особи с большей вероятностью получают возможность "воспроизводить" потомство. Это приводит к появлению новых особей, которые сочетают в себе некоторые характеристики, наследуемые от родителей. Менее приспособленные особи с меньшей вероятностью смогут воспроизвести потомков, поэтому свойства, которыми они обладали, будут постепенно исчезать из популяции в процессе эволюции. При формировании очередной популяции часть потомков идентична родителям, а часть изменяется случайным образом в результате действия мутации, кроссинговера (скрещивания) и некоторых других операторов генетического алгоритма.
Приведем общую схему генетического алгоритма [140-142, 145]. Пусть требуется найти максимум или минимум функционала/на области допустимых решений D в пространстве решений X ГА осуществляет поиск решений данной задачи с помощью популяции размера N. Каждая особь в популяции состоит из генотипа g и фенотипа x(g). Генотип g -это строка фиксированной длины, состоящая из / генов g , g ,...,g, где g — некоторые символы. Фенотип отображает генотип в пространство поиска X. Пространство генотипов далее будем обозначать через у.
Функция пригодности особи - это некоторая функция Ф: у — R+, которая при x(g) є D зависит от целевой функции где ф- монотонная функция. Функция пригодности определяет степень "приспособленности" особей. Если точка x(g) не является допустимым решением задачи, то функция Ф может действовать как функция штрафа. Существуют два основных способа организации ГА. В популяционной схеме воспроизводства на каждой итерации ГА генотипы новой популяции порождаются в соответствии с одним и тем же распределением вероятностей, определяемым текущей популяцией и распределениями вероятностей операторов селекции, мутации и кроссинговера, которые будут описаны ниже. При стационарной схеме на каждой итерации создается только одна новая особь, замещающая в популяции наименее пригодную особь или другую особь, выбранную по некоторому эвристическому правилу. Иногда применяется обобщение популяционной и стационарной схем воспроизводства - схема с элитными особями. В этом варианте ГА при формировании очередной популяции без изменений сохраняется элита — фиксированное число лучших по пригодности особей. Генотипы начальной популяции генерируются случайным образом в соответствии с некоторым распределением вероятностей. Для создания потомка выбирается пара родительских особей при помощи оператора селекции, который отдает предпочтение более пригодным особям. Два наиболее распространенных оператора отбора — пропорциональная и турнирная селекция. При пропорциональной селекции вероятность выбора особи пропорциональна ее пригодности. Оператор турнирной селекции с размером турнира s при построении очередного решения извлекает из текущей популяции s особей с равномерным распределением и выбирает лучшую из них. К выбранным генотипам с фиксированной вероятностью pcr0ss, применяется оператор кроссинговера, который заменяет часть генов одного генотипа генами другого. Например, оператор одноточечного кроссинговера действует следующим образом. Для входных генохипов g и h выбирается некоторая позиция j с равномерным распределением от / до /— /, и результат (g f h ) = Cross (g,h) формируется в виде: Полученный после кроссинговера генотип подвергается мутации, в результате которой часть генов изменяется случайным образом. Чаще всего в ГА используется оператор мутации, который с фиксированной вероятностью мутации рт изменяет значения генов, подставляя на их место случайные символы соответствующих алфавитов. Иногда генотип перед добавлением в популяцию обрабатывается с помощью какой-либо эвристики или оператора "исправления", который восстанавливает допустимость решения, если это необходимо. В качестве критерия остановки ГА предлагается использовать ограничение по времени, по числу итераций или достижение оптимума. Результатом работы ГА является лучшее из найденных решений. Описанные выше параметры - численность популяции, вероятности кроссинговера и мутации - относятся к настраиваемым параметрам алгоритма и оказывают большое влияние на его эффективность. Эти величины чаще всего подбираются эмпирическим путем для рассматриваемого класса задач.
Формирование информации о параметрах и свойствах пушно-мехового полуфабриката
В качестве критерия определения места расположения элементов, предлагается использовать "интервал зрительного (органолептического) безразличного восприятия" (ИЗБВ) — максимальный модуль разности значений параметров меховых полуфабрикатов, не определяемый органами чувств (органолептическими методами) специалистов [19].
Определение интервала зрительного (органолептического) безразличного восприятия таких параметров пушно-мехового полуфабриката, как: длина остевых и пуховых волос, угол наклона волоса к кожевой ткани (степень прилегания волоса к кожевой ткани), толщина кожевой ткани и окраска волосяного покрова шкурки, было выполнено на основе экспертного опроса.
В качестве экспертов выступали специалисты отрасли с различным стажем работы, а также работники торговых предприятий, консультирующие покупателей в процессе формирования наборов полуфабрикатов на изделия.
Для органолептической оценки и сравнения параметров пушно-меховых полуфабрикатов (что соответствует условиям сегодняшнего производства) экспертам предоставлялся комплект шкурок норки в количестве 50 единиц. Всем образцам присвоены идентификационные номера. В контрольных точках были измерены следующие параметры: длина остевых волос, длина пуховых волос, угол наклона роста волоса (полученные данные представлены в таблице П. А)
Мнение эксперта о значениях определенного параметра заносилось в подготовленные заранее таблицы — матрицы. Критериями сравнения характеристик полуфабриката были выбраны следующие показатели: для оценки длины пухового и остевого волоса - «длиннее», «короче» и «равнозначные по длине»; для оценки угла наклона волоса к кожевой ткани и толщины кожевой ткани - «больше», «меньше», «равны»; для оценки окраски волосяного покрова — «светлее», «темнее» и «одинаковые». Каждому эксперту было предложено сравнить поочередно все образцы друг с другом, органолептическими способами определить различия в значениях указанных параметров остевых и пуховых волос, а так же выявить наличие разницы в окраске образцов. На следующем этапе проведено измерение характеристик полуфабрикатов. Измерения выполнены в соответствии с известными методиками [19], а также при помощи планшетного сканера, цифровой камеры и известных средств измерения. Угол наклона волоса к поверхности кожевой ткани измерялся в момент расположения мехового полуфабриката в естественном положении (для большей части поверхности меховых изделий -вертикально, огузком вниз). Толщина кожевой ткани пушно-меховых полуфабрикатов определялась по стандартной методике [43] с использованием микрометра. Для определения толщины выбраны контрольные точки, расположенные на хребтовой линии шкурки. Первая точка соответствует пересечению линии хребта с линией соединяющей передние лапки, вторая - пересечению линии хребта и линии огузка. Цвет волосяного покрова шкурок определялся в соответствии с палитрой цветов, используемой прикладными графическими пакетами в процентном соотношении содержания цветового тона, насыщенности и яркости. Участки определения цвета соответствуют участкам определения толщины кожевой ткани. Для сравнения результатов, полученных путем инструментального измерения и органолептической оценки полуфабрикатов экспертами составлены сводные таблицы для каждого из параметров (таблица П.А). Каждый образец из вертикального ряда сравнивался поочередно с каждым образцом из горизонтального ряда. Суждения экспертов записывались в порядке: ость, пух, цвет. В таблице П.А представлены результаты проведенного опроса экспертов. Графы 1 и 2 представляют все возможные сочетания образцов, графы 3-22 — содержат суждения экспертов, знаком «+» отмечены сочетания образцов, обладающих, по мнению экспертов, одинаковыми параметрами. В графах 23-24 представлен процент совпадений мнений экспертов, а в графах 25-26 - измеренная разница длин остевых и пуховых волос сравниваемых образцов.
Анализ полученных данных с использованием программы «Эксперт» позволил определить величины ИЗБВ по исследуемым параметрам. Результаты обработки информации представлены на рисунке П.Б.1.
На основании полученных данных установлено, что только в некоторых случаях разница длин остевых волос в размере до 5 мм может не восприниматься. Но наибольшее количество совпадений мнений экспертов лежит в области от 0 до 3 мм разницы длин остевых и пуховых волос сравниваемых образцов.
Разработка программного модуля «Проектирование поверхностей меховых скроев»
В результате предварительной сортировки, выполненной в соответствии с запросом, из БД «Мех» для проектирования поверхности скроя женского пальто из меха норки отобрано 42 экземпляра шкурок с наиболее подходящими параметрами.
Для изготовления выбранной модели изделия из указанных полуфабрикатов потребуется 25 шкурок. Они распределятся следующим образом: стан изделия сформируется из двух рядов по 9 шкурок в каждом; рукава - из одного ряда по три шкурки; для воротника необходим один полуфабрикат. Меховая поверхность изделия должна быть монохромной, односторонней, плоской (с естественным перепадом рельефа по топографическим участкаїм полуфабриката), с ориентированным направлением волоса, получена путем использования простых методов раскроя. Граф поверхности мехового скроя, представленный на рисунке 4.17, построен в результате работы программы «Редактор скроя». Вершины графа соответствуют позициям элементов на деталях изделия, а дуги - ограничениям на размещение элементов на соседних и симметричных позициях. Дополнительные элементы поверхности скроя — проймы - расположены таким образом и имеют такие размеры, что ни одна вершина графа не исключается.
Построенный граф используется для работы с программой «Проектирование поверхностей меховых скроев». Дополнительно необходимо открыть файл, содержащий информацию о параметрах 42 отобранных шкурок норки (расширение файла . par). Для создания описанной выше поверхности необходимо, чтобы модуль разности значений параметров соседних и симметричных элементов не выходил за пределы интервала зрительного безразличного восприятия.
В качестве критерия остановки работы генетического алгоритма выбираем время - 5 секунд. При численности популяции 15 и размере турнира 10, с вероятностью перехода к худшему решению = 0,25, с вероятностью мутаций 0,5 и числом мутаций 10 будем считать, что значения весов для всех параметров равны. Вводим желательные значения интервала зрительного (органолептического) безразличного восприятия и запускаем генетический алгоритм. Полученное решение представлено на рисунке 4.18.
Значение целевой функции полученного решения равно 0,603, а время нахождения наилучшего решения - 2,86 с. Визуальный контроль размещения пушно-меховых полуфабрикатов по некоторым параметрам представлен в приложении Д. Для сравнения результатов работы программы «Проектирование поверхностей меховых скроев» с результатами работы специалистов по традиционной технологии проведен следующий эксперимент.
Партия шкурок норки, отобранная компьютером в количестве 42 единиц с достаточно однородными признаками, была предложена специалистам для отбора 25 штук с целью изготовления той же модели женского пальто. Данные об измерениях параметров пушно-мехового полуфабриката до сведения специалистов не доводились. Они отобрали группу шкурок, используя опыт и органолептические методы определения свойств. Итоги выполнения операций наборки и складки представлены в таблице 4.1 в виде перечня номеров пушно-меховых полуфабрикатов и деталей изделия, для которых они предназначены. В таблице 4.1 приведён и вариант решения, полученного с использованием генетического алгоритма.
В соответствии с предложенной схемой скроя выполнено три варианта размещений пушно-мехового полуфабриката: шкурки, отобранные специалистом, размещены с использованием традиционной технологии (вручную, на основе органолептического сравнения их характеристик); шкурки, отобранные специалистом, размещены с использованием компьютерной программы; шкурки, отобранные из партии и размещенные с использованием генетического алгоритма. На рисунках 4.19 - 4.21 приведены полученные варианты размещений, анализ которых позволяет сделать следующие выводы. Существует значительная разница не только в положении одного и того же элемента, но и в выборе самих элементов из исходного множества. Внешний вид поверхностей, полученных в результате расчетов, соответствует эстетическим требованиям, описанным в задаче проектирования. Полуфабрикаты, отобранные из партии, в обоих случаях имеют различия в значениях параметров. При максимальной разнице в длине ости 1,57 см. специалист отобрал экземпляры, для которых интервал значений составил 1,21 см., а компьютер - 1,19 см. по другим параметрам картина складывается аналогично. Выбранные с помощью программы комплекты полуфабрикатов не уступают по своим характеристикам комплектам, отобранным специалистами.
