Содержание к диссертации
Введение
1 Анализ процесса производства изделий из натурального меха и основных направлений создания систем автоматизации проектирования в меховой промышленности 10
1.1 Анализ этапа начальной обработки изделий из натурального меха 10
1.2 Анализ способов и материалов, используемых для повышения прочности деталей изделий из натурального меха на этапе их начальной обработки 15
1.3 Системы автоматизации проектирования швейных изделий из натурального меха 25
1.4 Использование методов математического моделирования для решения задач проектирования швейных изделий 30
Выводы 35
2 Создание информационного обеспечения для автоматизации процессов определения комплексного показателя состояния кожевой ткани полуфабриката и проектирования пакета материалов изделий из натурального меха 38
2.1 Разработка модели предметной области базы данных «Информационное обеспечение» 38
2.2 Формирование информации 43
2.3 Оценка упрочняющей способности материалов предназначенных для повышения прочности деталей изделий из меха 48
Выводы 53
3 Разработка математического обеспечения определения комплексного показателя состояния кожевой ткани полуфабриката и проектирования пакета материалов 54
3.1 Разработка математической модели определения комплексного показателя состояния кожевой ткани полуфабриката при проведении входного контроля 54
3.2 Построение графа и разработка математической модели проектирования пакета «кожевая ткань полуфабриката -упрочняющий материал» 63
Выводы 69
4 Разработка методического и программного обеспечения для проведения входного контроля состояния полуфабриката и проектирования пакета материалов на этапе начальной обработки 70
4.1 Разработка методики проведения входного контроля состояния кожевой ткани поступающего в работу пушно-мехового полуфабриката 70
4.2 Разработка методики проектирования пакета материалов «кожевая ткань - упрочняющий материал»
Выводы
Заключение
Список использованных источников
- Анализ способов и материалов, используемых для повышения прочности деталей изделий из натурального меха на этапе их начальной обработки
- Оценка упрочняющей способности материалов предназначенных для повышения прочности деталей изделий из меха
- Построение графа и разработка математической модели проектирования пакета «кожевая ткань полуфабриката -упрочняющий материал»
- Разработка методики проектирования пакета материалов «кожевая ткань - упрочняющий материал»
Введение к работе
Эстетические характеристики, прочность и долговечность изделий из натурального меха обеспечиваются в большей степени в процессе начальной обработки, подготовка которой включает оценку состояния кожевой ткани используемого полуфабриката, выбор упрочняющего материала и способа его соединения с кожевой тканью. Проведённый анализ процессов изготовления изделий из меха показывает, что подбор материала, способа соединения, а также проектирование результатов начальной обработки сводится в основном к органолептической оценке свойств кожевой ткани. Такой подход не учитывает все необходимые аспекты и ставит качество оценивания и правильность принятия решения в зависимость от личного опыта и квалификации исполнителя. Результаты осмотра не фиксируются в виде систематизированной информации, пригодной для длительного хранения и обработки. Все эти факторы оказывают существенное влияние на продолжительность процесса проектирования и на качество готовой продукции.
Применяемые на предприятиях швейной отрасли системы автоматизированного проектирования (САПР) в основном ориентированы на осуществление конструкторско-технологической подготовки производства изделий из текстильных материалов. Модули специализированной «Сапр-мех», предложенной специалистами НИИМП, позволяют 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 поверхности из меха. Модули «Редактор скроев» и «Проектирование поверхностей меховых скроев», разработанные в Омском государственном институте сервиса, предназначены для построения графа поверхности мехового скроя и определения оптимального размещения пушно-мехового полуфабриката на поверхности скроя с учетом различных ограничений.
Анализ САПР изделий из меха показал, что задача формирования пакета «кожевая ткань - упрочняющий материал», исходя из параметров пушно-мехового полуфабриката, особенностей его раскроя и технологических ограничений, накладываемых ими, ранее не решалась. Поэтому поиск путей автоматизации данного процесса с применением математических моделей и созданного на их основе программного обеспечения представляется весьма актуальным.
Цель диссертационной работы заключается в разработке методики автоматизированного проектирования состава пакета материалов меховой одежды «кожевая ткань - упрочняющий материал» на этапе начальной обработки для обеспечения требуемой прочности.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
- создание базы данных, позволяющей систематизировать информацию о нормативных и рекомендуемых значениях параметров кожевой ткани полуфабрикатов, о характеристиках упрочняющих материалов, способах соединения слоев пакета и применяемом с этой целью оборудовании;
- разработка математического обеспечения для автоматизации определения комплексного показателя состояния кожевой ткани при проведении входного контроля и для автоматизации проектирования пакета материалов изделий из натурального меха на этапе начальной обработки; - разработка программного обеспечения оценки состояния кожевой ткани полуфабриката и автоматизированного проектирования пакета материалов на основе предложенных математических моделей;
- разработка методик проведения входного контроля состояния кожевой ткани поступающего полуфабриката и проектирования пакета «кожевая ткань - упрочняющий материал» с использованием созданного программного обеспечения.
Методы исследований. В работе использованы методы математического моделирования, теории графов и операционного свертывания критериев качества, неразрушающие и стандартные методы определения параметров меховых шкурок и объектно-ориентированное программирование.
Научная новизна работы:
- разработаны математические модели определения комплексного показателя состояния кожевой ткани и проектирования пакета «кожевая ткань - упрочняющий материал»;
- на основе предложенных математических моделей создано программное обеспечение, позволяющее в автоматизированном режиме осуществлять определение комплексного показателя состояния кожевой ткани при входном контроле и проектировать состав пакета материалов на этапе начальной обработки;
- предложено методическое обеспечение с применением разработанных программных модулей «Входной контроль состояния полуфабриката» и «Выбор упрочнения», включающее алгоритмы процедуры определения комплексного показателя состояния кожевой ткани и автоматизированного проектирования пакета «кожевая ткань -упрочняющий материал». Практическая значимость результатов работы состоит в следующем:
- создана база данных, позволившая систематизировать информацию о нормативных и рекомендуемых значениях параметров кожевой ткани пушно-меховых полуфабрикатов, о характеристиках упрочняющих материалов, способах соединения слоев пакета на этапе начальной обработки и применяемом с этой целью оборудовании;
- осуществлена замена оценки состояния кожевой ткани полуфабриката органолептическим методом на соответствующие инструментальные методы и компьютерные технологии, обеспечивающие определение комплексного показателя;
- осуществлена замена процесса принятия решения по выбору материала для повышения прочности и способа соединения его с кожевой тканью, основанного на органолептическом осмотре полуфабриката и личных знаниях и опыте исполнителя, на соответствующие компьютерные технологии, учитывающие комплексный показатель состояния полуфабриката, способ раскроя и накладываемые ими технологические ограничения;
- представленные база данных и программные продукты могут быть использованы как самостоятельные или в сочетании с разработанными ранее САПР меховых изделий, как на предприятиях по производству одежды, так и в учебном процессе.
Структура и объем диссертационной работы. Работа состоит из введения, четырёх глав и заключения, изложенных на 107 страницах, и включает 3 таблицы, 32 рисунка. Библиографический список содержит 133 наименований. Приложение представлено на 10 страницах. Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на заседаниях научного семинара аспирантов и преподавателей ОГИС «Компьютерные технологии, сервис и дизайн» (2001 - 2003 гг.) и заседаниях кафедры «Технология швейных изделий» ОГИС; ежегодных научно-практических конференциях аспирантов и преподавателей ОГИС (2000 - 2003 гг.); научно-практическом семинаре для преподавателей и специалистов отрасли, Омск (2003); международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы подготовки специалистов сферы сервиса» ОГИС (2003); II международной научно-практической конференции «Проблемы совершенствования качественной подготовки специалистов высшей квалификации» ОГИС (2004); практических семинарах для производителей меховой одежды «Новое в формировании меховой поверхности», Образовательный центр НДМ (2005); III международной научно-практической конференции «Современные тенденции и перспективы развития образования в высшей школе» ОГИС (2005); научно-практической конференции III Международного фестиваля «Формула моды» «Региональные аспекты развития легкой промышленности в России. Перспективы, конкурентоспособность» Омск (2006).
Разработки получили одобрение администрации области (диплом стипендиата Администрации Омской области № 534-р от 26.10.01), специалистов отрасли.
Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в 11 научных работах.
Автор выражает благодарность научному руководителю Зое Егоровне Нагорной и научному консультанту Ивану Григорьевичу Браилову за внимание к работе и полезные советы.
Анализ способов и материалов, используемых для повышения прочности деталей изделий из натурального меха на этапе их начальной обработки
Подбор материалов в пакет при проектировании и изготовлении меховых изделий является важнейшим фактором, закладывающим основу качества готового изделия. Большинство меховых изделий многослойны и каждый слой пакета выполняет свою, вполне определенную функцию. Упрочняющие материалы, относящиеся к прокладочным, предназначены для повышения прочности и формоустойчивости деталей мехового верха [19,97,112,125,127].
Классически используемый ассортимент упрочняющих материалов для изделий из натурального меха (хлопчатобумажный ситец, бязь, коленкор, хлопчатобумажная фланель и т.п.) на сегодняшний день значительно расширился благодаря отечественным и зарубежным разработкам: трикотажные, нетканые, тканевязанные полотна, тесьма из полиэстера, капроновые ленты, термопластичные клеевые типа «лейкопластырь» и т.д. [98].
Большой вклад в расширение ассортимента внесла химическая промышленность внедрением в производство клеевых эмульсий, паст, дубителей и додубливателей различных классов, низкотемпературных клеев и расплавов [1-17,27,62,65, 88,94,98,124].
Не менее значимым для обеспечения качества изделий является способ соединения упрочняющего материала с кожевой тканью. Данный аспект является важным в связи с тем, что специфика применения способа соединения упрочняющего материала с поверхностью кожевой ткани тесно связана с некоторыми её параметрами: предел прочности при разрыве, температура сваривания, толщина, мягкость, значение которых определяет возможность использования того или иного оборудования и упрочняющего материала в каждом конкретном случае.
В работе Л.А. Терской [112] приведена классификация способов упрочнения деталей мехового скроя (рисунок 1.2), в которой они сгруппированы по назначению: - предохранение деталей от растяжения по их поверхности и, как следствие, повышение прочности швов соединения частей деталей или шкурок (выстегивание деталей мехового верха с прокладочной тканью, дублирование всех или основных деталей); - предохранение от растяжения срезов деталей скроя и, как следствие, повышение прочности швов соединения деталей скроя (забоковка, прокладывание кромки по срезам деталей); - повышение прочности швов соединения шкурок (приклеивание долевых полосок прокладочной ткани по швам соединения шкурок).
Недостатком приведенной классификации является ограниченность ассортимента использованных в ней материалов для упрочнения и способов соединения их с кожевой тканью. Кроме того, в представленной классификации отсутствует детализация способа соединения упрочняющего материала с кожевой тканью относительно применяемого для этого оборудования, что является важным аспектом при выборе упрочнения в зависимости от свойств кожевой ткани.
Известны следующие способы повышения прочности кожевой ткани деталей изделий из натурального меха: соединение хлопчатобумажной упрочняющей прокладки с кожевой тканью мехового скроя различными вариантами
Хлопчатобумажная прокладочная ткань должна быть тонкой, мягкой, лёгкой, сравнительно недорогой и прочнее шкурок. Всем перечисленным требованиям отвечают ткани: коленкор, тонкая бязь и ситец. Ткань должна быть поставлена таким образом, чтобы нити ее основы, имеющие наибольшую прочность, были направлены по линии наибольшего растяжения деталей изделия.
При изготовлении меховых изделий прокладочную ткань соединяют с деталями мехового верха ниточным ручным или машинным, клеевым или комбинированным способом.
Излишки прокладочной хлопчатобумажной ткани обрезают ножницами по всем краям деталей, оставляя припуск на забоковку. Размеры припуска зависят от способов обработки краев: на машине или вручную, ниточным или клеевым способом [19, 81, 86, 90, 98, 112, 125, 129, 132, 133]. прокладывание кромки по срезам деталей
Хлопчатобумажная прокладочная ткань, прикрепленная ниточным способом к скроям, изготовленным из шкурок средних и мелких размеров, не исключает полностью возможность растяжения краев борта, низа изделия, проймы, горловины, так как не может по всем краям проходить по направлению нити. Для обеспечения прочности и формоустойчивости изделия к вышеуказанным местам прикрепляют кромку, представляющую собой льняную или полульняную бортовую тесьму, или кромку с клеевым покрытием [129,132,133]. Кромку прикрепляют и к меховым скроям, изготовленным из шкур крупных видов. упрочнение с использованием материалов с односторонним клеевым покрытием
В меховой промышленности применение данной технологии затруднено в связи с некоторыми сложностями, вызванными низкой температурой сваривания кожевой ткани меха [87,101].
Оценка упрочняющей способности материалов предназначенных для повышения прочности деталей изделий из меха
Целью описываемых экспериментальных исследований было выявление существования постоянной упрочняющей способности у материалов, предназначенных для повышения прочности деталей изделий из натурального меха [33, 34, 36,40,41].
Для проведения полного цикла эксперимента, включающего в себя несколько последовательных этапов, была сделана выборка из не рассортированной партии меха белки. Наличие разносортных шкурок в выборке необходимо для получения наиболее достоверного результата существования постоянного значения упрочняющей способности вне зависимости от вида и состояния упрочняемого полуфабриката [52 - 54].
На первом этапе оценивались механические свойства неупрочненных шкурок, в частности - предел прочности при разрыве. Поскольку существующая методика отбора образцов для проведения данного рода испытаний не дает полного представления о различии значений в зависимости от топографического участка шкурки, предложено выделить несколько зон и отбор проводить в каждой из них.
По вертикали (вдоль) предлагается делить шкурку на хребтовую часть, бочок и черево (рисунок 2.10а). По горизонтали предлагается выделить поперечные участки: шейную, среднюю и огузочную области (рисунок 2.106). Необходимость деления в большой разницей в характеристиках кожевой ткани в продольном направлении.
После деления на топографические участки шкурка дополнительно делится на две части по методу «половинок» относительно хребтовой линии (рисунок 2.1 la). Каждой шкурке, ее половинке и топографическому участку присваивается свой код (например: 1пбс - шкурка №1, правая половина, бочок, средняя часть), который позволит в дальнейшем сравнивать между собой аналогичные участки шкурок (рисунок 2.116).
На втором этапе исследовались механические характеристики пакетов «кожевая ткань - упрочняющий материал». Для этого были сформированы пакеты с упрочняющими материалами, представленные в таблице П.А.З Приложения А. Соединение слоев пакета между собой было выполнено с соблюдением всех необходимых требований и технологий.
По результатам определения предела прочности пакетов были высчитаны коэффициенты упрочняющей способности (КПС) для каждого из выбранных материалов (таблица П.А.5 Приложения А), путем соотношения предела прочности пакета к аналогичной характеристике неупрочненной шкурки. По значениям КУС построена диаграмма (рисунок 2.13).
Из рисунка 2.13 видно, что каждый материал вне зависимости от топографического участка и качества кожевой ткани полуфабриката показывает близкие значения упрочняющей способности.
Выводы
1. Разработана модель предметной области данных, на основе которой реализована БД «Информационное обеспечение», предназначенная для хранения и обработки информации о принятых заказах, нормативной и рекомендуемой информации о свойствах и параметрах пушно-меховых полуфабрикатов, о характеристиках упрочняющих материалов, способах их соединения с кожевой тканью и применяемом оборудовании.
2. Разработанная БД позволяет корректно формировать и использовать информацию о принятом заказе на различных участках предприятия.
3. В ходе экспериментальных исследований выявлено существование упрочняющей способности, индивидуальной для каждого материала, применяемого для повышения прочности, и не зависящей от вида и состояния полуфабриката. Определенные в работе значения коэффициента упрочняющей способности (КУС) предложено применять в качестве самостоятельного инструмента проектирования повышения прочности пакета на предприятиях, не оснащенных современными компьютерными технологиями.
4. Предложенная БД может быть использована как самостоятельный продукт, содержащий справочные систематизированные сведения о нормируемых и рекомендуемых параметрах пушно-меховых полуфабрикатов, о характеристиках и ассортименте упрочняющих материалов, способах их соединения с кожевой тканью и применяемом с этой целью оборудовании.
Построение графа и разработка математической модели проектирования пакета «кожевая ткань полуфабриката -упрочняющий материал»
Пушно-меховой полуфабрикат проходит процесс начальной обработки деталей, заканчивающийся образованием пакета материалов с максимально однородным по всей поверхности деталей значением прочности, либо с её заданным распределением соответствующим эксплуатационным требованиям к изделию. Принятие решения по выбору материала для повышения прочности и способу его соединения с кожевой тканью деталей мехового изделия выполняется исполнителем на основе проведенного осмотра полуфабриката и собственных знаний и опыта. Сделанный выбор является решающим для формирования качества изделия на этапе его начальной обработки.
При осуществлении выбора упрочняющего материала желательно учитывать ряд важных параметров шкурки, определяющих не только прочность кожевой ткани полуфабриката, но и его кондиционность [42, 52, 54, 67, 82, 121]. Это связано с тем, что отклонение значения некоторых параметров от рекомендуемого интервала значений накладывает ряд технологических ограничений на возможность применения того или иного упрочняющего материала, а главное на использование способа соединения его с кожевой тканью. Эти ограничения служат основой для рационального выбора материала для повышения прочности деталей мехового изделия и способа его соединения с кожевой тканью [99].
Наиболее эффективным подходом к решению таких задач является автоматизация проектирования пакета «кожевая ткань полуфабриката -упрочняющий материал» на этапе начальной обработки деталей меховых изделий для получения требуемой прочности деталей. Математическое описание свойств объекта проектирования позволяет применить соответствующий аппарат для решения задач рационального выбора состава пакета с учетом характеристик используемого полуфабриката и готового изделия. Для автоматизации процесса проектирования состава пакета предлагается использовать аппарат математического моделирования. Описанные задачи можно сформулировать в терминах теории графов [20,66, 70, 89, 113,120,123].
С целью получения математической модели процесса проектирования пакета «кожевая ткань полуфабриката - упрочняющий материал» и способа соединения слоев, строится граф, представляющий дерево, состоящее из конечной совокупности вершин и ребер (рисунок 3.9).
В качестве вершин построенного графа использованы объекты, оказывающие непосредственное влияние на конечную прочность проектируемого пакета материалов: % - разнообразие видов пушно-мехового полуфабриката, используемого для изготовления мехового изделия, і = 1,..., п, где п - количество видов меха, заложенное в БД (меняется при изменении данных в БД); Bj - множество, характеризующее комплексный показатель состояния кожевой ткани полуфабриката, где j = 1,.., 5 - номер группы комплексного показателя, учитывающего параметры: прочность, температуру сваривания, толщину и мягкость кожевой ткани: В] -значения всех параметров соответствуют рекомендуемым в нормативно-технической документации; В2 - частичное несоответствие значений вследствие повышенной жесткости кожевой ткани; Вз - частичное несоответствие значений вследствие слишком маленькой толщины кожевой ткани; В4 - частичное несоответствие вследствие незначительного отклонения показателей предела прочности и температуры сваривания кожевой ткани; В5 - полное несоответствие вследствие значительных отклонений показателей предела прочности или температуры сваривания кожевой ткани, что соответствует состоянию полуфабриката, характеризующемуся как «Брак». Ст - множество способов образования поверхности, где m = 1,.., 9 - номер способа раскроя полуфабриката: 1 - роспуск; 2 - расшивка; 3 -перекидка; 4 - шаблоны мелкого размера; 5 - шаблоны среднего размера; 6 - целые шкурки; 7 - шаблоны крупного размера; 8 -спайка; 9 - лоскут. В работе учтены способы для образования только односторонней поверхности различной фактуры (рисунок 3.8) [31, 90, 103,112].
Разработка методики проектирования пакета материалов «кожевая ткань - упрочняющий материал»
Основные понятия:
Поверхность из натурального меха - поверхность, образованная одной или несколькими шкурками, соединенными между собой посредством ниточного соединения. В данной работе учтены только односторонние поверхности из натурального меха. Поверхность может быть цельномеховая и комбинированная. Цельномеховая - поверхность, образованная только из мехового полуфабриката одного вида. Комбинированная - поверхность, образованная с использованием элементов из другого вида натурального меха, натуральной кожи, натуральной замши и т.п.
Способ образования поверхности (способ раскроя полуфабриката) - это модельная особенность изделия, характеризующаяся размером и формой деталей, выкраиваемых из полуфабриката, а также схемой соединения их между собой. Существуют сложные и простые способы раскроя [21].
Упрочняющий материал - любой материал (текстильный, трикотажный, нетканый, химический реагент), предназначенный для повышения прочности кожевой ткани деталей изделий из натурального меха и кожи [46, 112].
Способ соединения упрочняющего материала с кожевой тканью - это принцип соединения слоев пакета материалов «кожевая ткань -упрочняющий материал» между собой. По применяемому оборудованию: ручной, машинный, намазной; по скрепляющему материалу: ниточный, клеевой, комбинированный [46, 112].
Назначение и область применения:
Методика предназначена для проектирования в автоматизированном режиме пакета материалов «кожевая ткань полуфабриката -упрочняющий материал» с требуемой прочностью.
Может быть использована в лабораторных и исследовательских работах, направленных на изучение методик обеспечения качества изделия из натурального меха. А также в целях рационального подбора прикладных материалов и технологии начальной обработки на предприятиях занимающихся изготовлением изделий из натурального меха.
Сущность метода заключается в использовании компьютерных технологий для осуществления рационального выбора упрочняющего материала, способа соединения его с кожевой тканью и применяемого оборудования на основе данных о состоянии кожевой ткани полуфабриката, способе его раскроя и технологических ограничениях, накладываемых ими.
Оборудование и материалы:
IBM PC-совместимый компьютер с объемом ОЗУ не менее 128 Мбайт и быстродействием процессора не менее 500 МГц, операционная система Windows 98/2000/ХР.
Обработка данных:
Формирование пакета материалов «кожевая ткань полуфабриката -упрочняющий материал» с требуемым уровнем прочности выполняется в автоматизированном режиме средствами программного модуля «.Выбор упрочнения».
Пользователь начинает работу с запуска диалогового окна «Выбор способа упрочнения» из списка необработанных файлов по номеру договора принятого заказа.
Диалоговое окно визуально разделено на три части (рисунок 4.5). В первой пользователю представляется ранее полученная информация: вид полуфабриката и группа КПС. Недостающие данные для работы модуля вид и способ образования поверхности указываются соответственно во второй и третьей частях окна [39,41, 56 - 59, 116].
