Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1 Анализ состояния проблемы автоматизации оценки свойств пушно-мехового полуфабриката 16
1.1 Анализ современных систем автоматизированного проектирования в швейной и меховой промышленности 17
1.1.1 Системы автоматизированного 2D - проектирования 18
1.1.2 Системы автоматизированного 3D - проектирования 24
1.1.3 Системы автоматизированного проектирования в меховой промышленности 26
1.2 Анализ оценки свойств пушно-мехового сырья, полуфабрикатов и меховых изделий 35
1.3 Номенклатура показателей качества пушно-меховых полуфабрикатов и методы их оценки 41
Выводы по главе 1 48
ГЛАВА 2 Процесс математического моделирования определения показателей качества пушно-мехового полуфабриката 50
2.1 Постановка задачи 51
2.2 Описание подхода 54
2.3 Применение математической модели для нахождения ведущих свойств кожевой ткани 56
2.4 Определение связей между свойствами кожевой ткани пушно-мехового полуфабриката 60
2.5 Применение математической модели для нахождения ведущих свойств волосяного покрова 64
2.6 Определение связей между свойствами волосяного покрова пушно-мехового полуфабриката 69
Выводы по главе 2 71
ГЛАВА 3. Исследование взаимосвязей ведущих свойств пушно-мехового полуфабриката для расчета комплексного показателя качества 72
3.1 Характеристика объекта исследования 73
3.2 Методы проведения исследований 74
3.3 Статистическая обработка результатов исследований 79
3.4 Расчет комплексного показателя качества с помощью функции желательности 95
3.4.1 Расчет значений показателя желательности для волосяного покрова пушно-мехового полуфабриката 99
3.4.2 расчет значений показателя желательности для кожевой ткани пушно-мехового полуфабриката 103
3.5 Расчет комплексного показателя качества для ведущихсвойств пушно-мехового полуфабриката 109
Выводы по главе 3 115
ГЛАВА 4 Разработка программного обеспечения для автоматизации процесса оценки свойств пушно-меховых полуфабрикатов 116
4.1 Обоснование выбора среды проектирования базы данных 117
4.2 Разработка логической структуры базы данных 120
4.3 Программное обеспечение определения оценки свойств пушно-мехового полуфабриката 126
Выводы по главе 4 136
Основные выводы и рекомендации 137
Список использованных источников 139
Приложения 155
- Анализ оценки свойств пушно-мехового сырья, полуфабрикатов и меховых изделий
- Определение связей между свойствами кожевой ткани пушно-мехового полуфабриката
- Расчет значений показателя желательности для волосяного покрова пушно-мехового полуфабриката
- Программное обеспечение определения оценки свойств пушно-мехового полуфабриката
Введение к работе
Актуальность темы. В настоящее время имеется большое количество разнообразных систем автоматизации проектирования (САПР), отличающихся объемом и качеством выполнения различных этапов конструкторской и технологической подготовки производства одежды, надежностью, производительностью, минимальным комплектом оборудования, необходимого для их функционирования, стоимостью, способностью к развитию, совместимостью с другими системами. На многих предприятиях успешно внедрены САПР «Investromka» (Испания), «Gerber» (США) и «Lektra» (Франция), а также отечественные системы «Грация», «Силуэт», «Ассоль», «Автокрой», «Автокрой — Т», «САПР — мех» и др. САПР «ЛЕКО» и «САПРО» ориентированы на конструирование одежды для индивидуального потребителя. Технология виртуального моделирования, проектирования и визуализации одежды вызывает все больший интерес у ее производителей. В последнее время в составе многих швейных САПР появились программы (САПР PAD System v.3.7, САПР Optitex v.8, СТАПРИМ и др.), позволяющие «виртуально», то есть на экране компьютера, собрать и надеть комплект лекал на манекен.
Рассмотренные системы автоматизированного проектирования охватывают практически все стадии разработки новых изделий, начиная от исходной модели будущего изделия и кончая конструкторской и технологической документацией, нормами времени на изготовление и расход материала. Однако прогнозирование свойств материалов и их оценка в рассмотренных системах слабо отражены. Например, в САПР «Автокрой» используют припуски с учетом технологических свойств материалов, а в пакете LookStailor v. 1.0 программы Anaheik фирмы Toyobo можно задавать свойства ткани отдельно каждому лекалу. Для проектирования меховой одежды разработана «САПР-мех». Система «САПР - мех» состоит из трех модулей: «Построение базовой конструкции», «Конструктивное моделирование», «Технолог скорняжного производства», а также содержит систему основных параметров и конструктивных припусков, позволяющих осуществлять построение конструкции мехового изделия по заданным размерам, как на типовую, так и на персонифицированную фигуру.
При выполнении любых операций в меховом производстве необходимо осуществлять контроль технологических процессов изготовления изделий на всех этапах, прогнозировать качество изделия, гарантировать его надежность. Применение инструментов САПР позволяет автоматизировать эти процессы.
Для создания САПР, в области меховой промышленности, необходимо знать свойства объекта автоматизации, т.е. процесс
определения и оценки параметров меховой шкурки. Однако, система определения параметров свойств и их оценка пушно-меховых полуфабрикатов, как одно из звеньев производства меховых изделий, не отвечает современным требованиям.
Пушно-меховые полуфабрикаты отличаются большой
неоднородностью свойств внутри партии. Различие свойств обусловлено разнообразием природных качеств шкурки, а также неоднозначностью результатов жидкостных и механических процессов вьщелки. Наличие различных по характеру работ в технологических процессах обработки пушно-меховых полуфабрикатов существенно затрудняет автоматизацию проектирования и изготовления изделий из натурального меха.
Сложная структура кожевой ткани и волосяного покрова пушно-мехового полуфабриката вызывает необходимость проводить анализ каждого свойства, рассматривать группы свойств в их единстве и взаимосвязи. Объективность и достоверность показателей качества во многом определяется выбором номенклатуры свойств, совокупность которых характеризует рассматриваемый объект. Свойства должны быть не просто приведены в виде перечня, а систематизированы по степени влияния на качество готовой продукции.
В ряде случаев, в зависимости от назначения или цели, можно выделить ведущие свойства. Ведущие свойства совсем не обязательно должны давать полную характеристику изделия. Они могут быть главными потому, что в той или иной степени все остальные свойства будут менять свои параметры при их изменении.
Следует отметить большой вклад ученых и ведущих специалистов ОАО НИИ меховой промышленности, Санкт-Петербургского государственного университета технологии и дизайна, Московского государственного университета дизайна и технологии, Костромского государственного технологического университета и других в исследование свойств натурального меха, однако недостаточно уделяется внимания созданию объективных методик оценки свойств пушно-мехового полуфабриката и готовых изделий.
Свойства пушно-мехового полуфабриката во многих случаях определяются органолептическим путем, некоторые из них можно определять приборными методами.
Из всех изучаемых свойств в ГОСТах нормируются лишь удлинение при разрыве для некоторых видов меха и предел прочности, не характеризующий прочность кожевой ткани для шкурок с различной толщиной, а также показатели жидкостных процессов вьщелки. Отсутствуют универсальные методы оценки показателей качества полуфабрикатов и готовых изделий.
Оценка показателей качества пушно-меховых полуфабрикатов осуществляется в соответствии с ГОСТ 4.420-86 «Шкурки меховые выделанные. Номенклатура показателей».
Обязательное выполнение ГОСТа к выпускаемой продукции в настоящее время в полном объеме нигде не реализуется. Вступивший в силу Закон о техническом регулировании допускает отклонения от требований государственного стандарта, при невозможности их выполнения по каким-либо причинам.
В этих условиях создание автоматизированной системы оценки свойств пушно-меховых полуфабрикатов является важной научно-технической задачей.
В качестве объекта исследования в данной работе выбран технологический процесс определения показателей качества пушно-мехового полуфабриката.
Цель и задачи диссертационной работы. Целью диссертации является совершенствование методики оценки свойств пушно-меховых полуфабрикатов на основе математического моделирования и компьютерных технологий.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
анализ современных САПР и существующих принципов и методик оценки свойств пушно-мехового полуфабриката и готовых изделий;
определение взаимосвязей между свойствами кожевой ткани и волосяного покрова для целей автоматизированного прогнозирования показателей пушно-мехового полуфабриката;
разработка математических моделей для выделения ведущих свойств пушно-меховых полуфабрикатов, влияющих на качество готовых изделий из меха;
разработка структуры исходных данных для создания информационного обеспечения;
разработка программного обеспечения автоматизированной оценки свойств пушно-мехового полуфабриката.
Диссертационная работа выполнена в рамках финансируемой
федеральной программы «Научные исследования высшей школы по
приоритетным направлениям науки и техники» и является частью
госбюджетной работы «Автоматизированное проектирование
технологических процессов на предприятиях сервиса» кафедры технологии швейных изделий Омского государственного института сервиса.
Методы исследований. При выполнении работы применялись методы математического моделирования, задачи и методы оптимизации на графах, компьютерные технологии, методы системного анализа. В процессе экспериментальных исследований использованы стандартные
методики для оценки свойств пушно-меховых полуфабрикатов; при обработке результатов — методы математической статистики, корреляционного и регрессионного анализа.
Научная новизна работы:
предложен новый подход к выделению ведущих свойств кожевой ткани и волосяного покрова позволяющий осуществлять оценку свойств пушно-мехового полуфабриката;
разработаны математические модели для выделения ведущих свойств кожевой ткани и волосяного покрова;
разработана методика прогнозирования показателей физико-механических и физико-химических свойств пушно-мехового полуфабриката;
разработаны исходные данные для автоматизированного прогнозирования показателей свойств кожевой ткани и волосяного покрова на основе уравнений регрессии;
разработан программный продукт. для автоматизации
технологического процесса оценки свойств пушно-меховых
полуфабрикатов.
Практическая значимость работы. Предложенные математические модели позволили выделить ведущие свойства кожевой ткани и волосяного покрова, при использовании которых можно проводить оценку свойств пушно-мехового полуфабриката, используя не более восьми показателей. Установленные взаимосвязи свойств кожевой ткани и волосяного покрова' позволяют прогнозировать показатели свойств натурального меха без проведения лабораторных испытаний. Разработанное информационное и программное обеспечение дает возможность автоматизировать технологический процесс оценки свойств пушно-меховых полуфабрикатов, при этом не требуется использование дорогостоящих приборов и больших затрат времени.
Результаты исследований используются в учебном процессе Омского государственного института сервиса при изучении теоретического материала и выполнении практических работ, предлагаются для внедрения на предприятиях, выпускающих швейные изделия из натурального меха и кожи, а также для стандартизации и сертификации пушно-меховых полуфабрикатов и готовых изделий из меха.
Апробация результатов работы. Основные положения
диссертационной работы докладывались на Международных научно-технических конференциях «Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной и легкой промышленности» «Прогресс-2000» (Иваново, 2000), «Прогресс-2001» (Иваново, 2001), «Прогресс-2002» (Иваново, 2002), научно-методической конференции «Наука и образование» (Омск, 2001), региональной научно-практической
конференции «Совершенствование системы подготовки специалистов для сферы сервиса» (Омск, 2002), научно-практическом семинаре «Мода и современные технологии в дизайне одежды» (Омск, 2002), Всероссийской конференции «Проблемы оптимизации и экономические приложения» (Омск, 2003), межрегиональной научно-практической конференции «Региональные производители: их место на современном рынке товаров и услуг» (Красноярск, 2003), Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы подготовки специалистов для сферы сервиса» (Омск, 2003), на научном семинаре Омского государственного института сервиса «Компьютерные технологии, сервис и дизайн», научном семинаре Омского филиала Института математики СО РАН «Математическое моделирование и дискретная оптимизация», заседаниях кафедры технологии швейных изделий Омского государственного институ сервиса.
Публикации. Материалы, представленные в диссертации, изложены в 12 научных работах.
Структура и объём диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений. Материалы диссертации изложены на 212 страницах, содержит 25 рисунков и 26таблиц, список литературы включает 156 наименований.
Во введении обоснована актуальность исследований, определены их цели и задачи, научная новизна и практическая значимость, приведено краткое содержание и основные результаты работы.
В первой главе проведен анализ зарубежных САПР «Investronika», «Gerber» и «Lektra», «PAD System v.3.7», «Optitex v. 8», пакет LookStailor v. 1.0 программы Anaheik, а также отечественных систем «Грация», «Силуэт», «Ассоль», «Комтенс», «Автокрой», «Автокрой — Т», «САПР — мех», «ЛЕКО» и «САПРО», «СТАПРИМ» и др. Анализ показал, что разработанная для меховой промышленности система «САПР-мех» состоит из трех модулей, в которой модуль «Технолог» будет завершать цикл конструкторско-технологической подготовки скорняжно-пошивочного производства. Планируемые возможности модуля Т системы «САПР-мех» включают построение лекал мехового изделия; построение схем рационального заполнения контуров лекал раскладкой шкурок в соответствии с заданным методом раскроя; измерение площади лекал, вынос шаблона из контуров лекал, измерение площади вынесенного шаблона, а также вывод необходимого чертежа на принтер или плоттер. Однако свойства кожевой ткани и волосяного покрова в данном модуле не рассматриваются и не предусмотрено прогнозирование свойств материалов и их оценка.
Особое внимание уделено существующей оценке свойств мехового полуфабриката и готовых изделий. Выявлено, что необходимы
дальнейшие исследования для определения наиболее важных и объективных свойств пушно-мехового полуфабриката. Анализ методов оценки свойств и используемых приборов показал, что они не в полной мере соответствуют особенностям структуры пушно-мехового полуфабриката и требуют совершенствования. Исходя из изложенного, сформулированы задачи исследований.
Во второй главе изучены возможности выявления совокупности основных свойств пушно-мехового полуфабриката с помощью математического моделирования.
Для определения ведущих свойств кожевой ткани и волосяного покрова предложен новый подход, основанный на применении ряда моделей и алгоритмов дискретной оптимизации. Эти модели представляют собой обобщения известной задачи нахождения минимального доминирующего множества вершин в графе, которая в свою очередь относится к широкому классу задач о покрытии множества.
Идея подхода заключается в построении ориентированного графа, соответствующего рассматриваемому набору свойств пушно-мехового полуфабриката и их зависимостей, и отыскании в указанном графе минимального по мощности доминирующего множества вершин. Оптимальное решение этой задачи дает совокупность ведущих показателей, которые наиболее существенно влияют на все остальные свойства шкурки.
Пусть У1;...,уп - рассматриваемые свойства пушно-мехового полуфабриката, между которыми имеются зависимости. Построим ориентированный граф G = (V,E) с множеством вершин V и множеством дуг Е. Каждая вершина из V соответствует определенному свойству шкурки. Для простоты изложения вершины графа будем обозначать v„ і = 1,...,п. Если свойство vk зависит от vi; то в графе имеется дуга (Vj ,vk) є Е.
Пусть V - множество всех вершин графа G, каждая из которых является началом хотя бы одной дуги. Введем целочисленный вектор b = (Ьь.. .,Ь„)Т, Ь, > 1, і = 1,...,п, который используется для формулирования условия зависимости свойств. Множество V с V называется b-доминирующим,если для любой вершины vk V найдутся bk вершин из V такие, что vk является концом дуг, исходящих из указанных вершин.
Задача состоит в отыскании Ь-даминирующего множества минимальной мощности. Для решения этой задачи используется модель целочисленного линейного программирования (ЦЛП), которая строится следующим образом.
Построим булеву матрицу А = (ац), i, j=l,...,n, по следующему правилу:
v{
І,если дута <у.,У;) єЕ (i*j),
Ь.,если v. eV, i-j, 0,в противном случае.
Введем булевы переменные Xj ,j= l,,.,,n:
1,ссли свойство v. входит в доминирующее множество,
0,8 противном случае.
Модель ЦЛП имеет вид:
F(x)= У x.->mm Я J при условиях п
i = lt...,n,
Уа,.х.>Ь., 0 У J '
x.ejO.l}, j = l,...,n.
Полученные на основе- этих моделей данные обработаны, на компьютере с использованием программы, разработанной в лаборатории дискретной оптимизации Омского филиала Института математики им. С Л.Соболева СО РАН.
Свойства кожевой ткани задаются орграфом с 20 вершинами, где:
V] - толщина, уц- водопромокаемость,
v:- пористость, плотность, V|3- водопроницаемость,
vj- мягкость, V|4~ паропроницаемость,
v4- пластичность, vu- жесткость,
vs- потяжка, Vie-pH водной вытяжки,
v6- температура сваривания, v^- массовая доля влаги,
v7- прочность на разрыв; \ls - массовая доля окиси хрома,
\%- намокаемость, v^ - массовая доля несвязанных жировых
v$— содержание влаги, веществ,
Ую- гигроскопичность, \2а - массовая доля дубящих
v 11 — воздухопроницаемость, веществ.
Вершины Vj6 + V20 являются изолированными. Они не имеют взаимосвязей с другими вершинами, так как характеризуют жидкостные процессы выделки пушно-меховых полуфабрикатов. Поэтому в дальнейшем графическую модель свойств кожевой ткани рассматривали без учета таких вершин.
Для исследований волосяного покрова построен орграф с 21 вершинами, где:
При решении задачи вектор ограничений b был равен: в первом случае Ь, > 1, при І = 1,..7,15 И І = 1,...,21, во втором случае элементы вектора be[1,2], а в третьем случае в правой части ограничения использовались числа от 1 до 3.
Чтобы выявить связи между признаками, характеризующими свойства пушно-мехового полуфабриката, применен метод априорного ранжирования, основанный на методах ранговой корреляции.
В третьей главе дана характеристика объектов и методов исследования, а также методов аналитической и статистической обработки результатов. В качестве объекта исследования были выбраны шкурки норки, являющиеся одним из распространенных видов пушно-мехового полуфабриката. В зависимости от проводимых испытаний использованы образцы кожевой ткани или волосяного покрова.
Проведенные исследования позволили установить линейный характер зависимости между ведущими свойствами кожевой ткани и свойствами волосяного покрова.
В работе разработана методика - прогнозирования свойств пушно-мехового полуфабриката с использованием уравнений регрессии, определенных экспериментальным путем. Оценка полученных уравнений по критерию Стьюдента показала, что они адекватно и достоверно описывают исследованные взаимосвязи.
Определение ведущих свойств кожевой ткани и волосяного покрова, а также полученные во второй главе коэффициенты весомости, позволили сформировать комплексный показатель качества. Для перехода размерных показателей качества к безразмерным, применили функцию желательности, уравнение которой имеет вид d, = ехр[- ехр(-уі)].
Используемая функция монотонно возрастает, при улучшении качественного показателя. В работе применялись только линейные шкалы для нормативных показателей х и у по уравнению у = ао + Л\
С целью выявления градации показателей качества весь интервал значений функции желательности разбили на ряд промежутков: плохо, удовлетворительно, хорошо и отлично. В основных промежутках выбраны базовые точки, соответствующие граничным значениям показателей качества: ниже точки 0,30 качество плохое, до точки 0,63 - качество удовлетворительное, точки 0,63 и 0,80 соответствуют нижним значениям хорошего и отличного качества. Граничные значения выбирались на основе анализа существующей нормативно-технической документации и по результатам исследований.
При этом соблюдались требования: ограничение градации плохо нормативами, ниже которых выпуск изделий считается нецелесообразным; для свойств, не имеющих нормативов, по имеющему более низкий показатель желательности; уровень для градации хорошо определялся как середина между уровнями отлично и удовлетворительно.
Таблица Соответствие значений показателя температуры сваривания кожевой ткани градации показателей качества
Комплексный критерий качества является обобщенной функцией желательности:
К=ехр|-|1У;[ехр-(ао.+аих.)_
После логарифмирования формула (1) имеет вид
(1)
igK=2Yi]gd;=k.
Ы ' 1
Тогда комплексный показатель качества вычисляется как десятичный антилогарифм
К = 10к.
Четвертая глава содержит обоснование выбора среды программирования базы данных, логическую структуру базы данных.
В базе данных содержится информация о коэффициентах функции желательности, которая используется для оценивания качества пушно-мехового полуфабриката. Вся информация хранится в таблицах формата Paradox. Приложения, созданные с помощью Delphi, обращаются к
локальным и удаленным базам данных через систему Borland Database Engine (BDE), так как механизм BDE достаточно эффективен для обеспечения доступа.
Построен алгоритм программы оценки свойств пушно-мехового полуфабриката.
Разработано программное обеспечение для прогнозирования количественных показателей и оценки свойств пушно-мехового полуфабриката. Оценка свойств пушно-мехового полуфабриката происходит в несколько этапов: выбор исходных данных, ввод и корректировка исходных данных, прогнозирование свойств, с использованием базы данных, оценка ведущих свойств и пушно-мехового полуфабриката. Исходные данные задаются в интерактивном режиме. Пользователь выбирает пункт меню действий, который вызывает появление ниспадающего меню, каждый пункт которого в свою очередь, либо активизирует соответствующую функцию, либо вызывает появление подменю. С помощью диалоговых окон, в которых пользователь может задавать опции выполняемой функции посредством выбора, ввода и редактирования значений, соответствующих полей диалогового окна задаются необходимые значения.
На первом этапе пользователь выбирает вид структуры пушно-мехового полуфабриката (волосяной покров или кожевая ткань).
Рис. 1 Диалоговое окно выбора структуры пушно-мехового полуфабриката
На втором этапе программой предусмотрена корректировка коэффициентов весомости, коэффициентов функции желательности, средних значений и коэффициентов регрессии для ведущих свойств. Все эти значения содержит база данных.
Прогнозирование свойств пушно-мехового полуфабриката осуществляется в интерактивном режиме путем активизации диалогового окна «Расчетные данные», где поочередно активизируются вкладки «Среднее значение» и «Коэффициенты регрессии» и набираются с клавиатуры величины среднего значения свойств и коэффициентов регрессии в соответствии с рисунком 2.
Рис 2. Диалоговое окно второго этапа программы
Активизируя диалоговое окно ведущих свойств, пользователь задает необходимые свойства и их значения
ьсчлгтыы* ламы
Потаж*д
Прочное^* м» paaptota Т*Г»іП«ДОГзра СЙ&0МВ4Г Голштл KOKtDOA тче»
Ы 4/
о _ о
2* S2
'4В «г
Пяомо
jOTAH4HO
і I
і пт
дну ч j ти-^аче тд
РвзуЛ&ГВГ оивнкм
Плохо
Рис. 3 Диалоговое окно третьего этапа программы
Процесс определения оценки свойств пушно-мехового полуфабриката происходит в автоматическом режиме.
Анализ оценки свойств пушно-мехового сырья, полуфабрикатов и меховых изделий
Определение показателей свойств пушно-меховых полуфабрикатов, а также их оценка являются сложным процессом, так как шкурки животных обладают большой неоднородностью свойств [83]. Различие свойств обусловлено разнообразием природных качеств шкурки, а также
неоднозначностью результатов жидкостных (партии сырья или полуфабриката погружают в обрабатывающую жидкость) и механических процессов выделки.
В соответствии с ГОСТ 15467 — 79 «Управление качеством продукции. Основные понятия. Термины и определения» введено следующее стандартное определение: «Качество продукции — совокупность свойств продукции, обусловливающих ее пригодность удовлетворять определенные потребности в соответствии с ее назначением». Свойство продукции является исходной характеристикой её качества [107,128,138,146,147].
На основании Международного стандарта ИСО 8402-94 качество определяется как совокупность характеристик объекта, относящихся к его способности удовлетворять установленные и предполагаемые потребности. Показатель качества продукции — количественная характеристика одного или нескольких свойств продукции, составляющих её качество. Показатели качества в отличие от физических величин, отражают общественную потребность в конкретных условиях. Очевидно, что основными факторами, влияющими на качество меховых изделий, будут являться свойства кожевой ткани, волосяного покрова и шкурки в целом [12-18, 86, 121-123,143,144]. Оценка показателей качества изделий из меха значительно сложнее, чем предусмотрено в [36, 37, 38, 40, 41]. Это связано с тем, что значительная часть свойств формируется в природе, остальные создаются в процессе переработки сырья и изготовления изделий. Еще более сложный процесс — прогнозирование показателей качества по одному или нескольким показателям свойств. Для выявления подходов к прогнозированию свойств необходимо произвести анализ связей в системе свойств пушно-мехового полуфабриката. Следовательно, оценку показателей качества пушно-меховых полуфабрикатов и меховых изделий, а также свойств волосяного покрова и кожевой ткани надо рассмотреть в их взаимной связи. Процесс оценки показателей качества мехового изделия предполагает сортировку пушно-мехового сырья [65-77], сортировку и оценку показателей качества пушно-мехового полуфабриката [42-64], оценку показателей качества готового изделия [37, 40, 41]. Таким образом, оценка показателей качества начинает осуществляться уже при сортировке пушно-мехового сырья. Сортировка пушно-мехового сырья проводится с целью определения всех показателей, влияющих на потребительские свойства и цену. Сортировка начинается с определения кряжа или породы, затем цвета, размера, сорта и группы пороков. На кряжи подразделяют шкурки зверей с сильно выраженной географической изменчивостью (белки, лисицы красной, куницы, колонка, горностая, вольной норки и др.). Шкурки отдельных кряжей в пределах одного вида различаются по цветам, пышности, мягкости, высоте и густоте волосяного покрова, плотности кожевой ткани, размерам. Цвет для некоторых видов шкурок является очень важным признаком и существенно влияет на цену. Качество и описание цветовых категорий даются в стандартах [65-77]. Размер шкурки определяется ее площадью в квадратных сантиметрах или длиной и шириной (норка, песец голубой, хорь). По размерам выделяют от двух до пяти групп, наиболее часто три — крупные, средние, мелкие[65,73]. Сорт определяют по степени спелости волосяного покрова в зависимости от сезона добычи (шкурки крота и тюленей, кроме белька, на сорта не подразделяют). При сортировке мехового сырья осуществляется оценка пороков волосяного покрова. По наличию пороков сырые шкурки подразделяют на три-четыре группы: первую, вторую, третью или нормальную, малую, среднюю, большую [65-77]. Приемку и сортировку пушно-мехового полуфабриката проводят на основании ГОСТов, разработанных для каждого вида или группы полуфабрикатов. Полуфабрикат сортируют по кряжам, породам, размерам, сортам, цветам, характеру окраски и отделке волосяного покрова, группам пороков и другим признакам в зависимости от вида полуфабрикатов и технологии их отделки. По кряжам в отличие от сырья подразделяют лишь немногие виды выделанных шкурок (белка, суслик, сурок, крот и др.) [52]. В ряде случаев вместо кряжей шкурки подразделяют на группы в зависимости от мягкости, пышности, блеска, высоты волосяного покрова (куница [46], белка крашенная [52], песец белый [63]). Натуральная окраска волосяного покрова для многих видов полуфабрикатов является важным признаком сортировки. По цветам подразделяют шкурки серебристо-черной лисицы, норки, нутрии, выдры, соболя, куницы, песца и др. [43, 46, 49, 53, 63]. По размерам шкурки многих видов делят на группы — особо крупные, крупные, средние и мелкие. Сорт и группа пороков выделанных шкурок определяются так же, как и сырых. Сорт зависит от степени спелости волосяного покрова (густоты, высоты, характера завитков и др.).
Определение связей между свойствами кожевой ткани пушно-мехового полуфабриката
В настоящее время оценка показателей качества пушно-меховых полуфабрикатов и изделий из меха осуществляется в соответствии с ГОСТ 4.420-86 «Шкурки меховые выделанные. Номенклатура показателей» с помощью инструментального и органолептического методов. Для определения показателей качества по ГОСТу требуется большое количество приборов и химикатов, при этом часто происходит нарушение целостности кожевой ткани пушно-мехового полуфабриката. В то же время органолептический метод оценки не является достаточно объективным. Кроме того, нормируемые показатели характеризуют только качество проведения жидкостных процессов выделки.
Результат литературного обзора позволил выявить, что существует большое количество (более 60) свойств пушно-мехового полуфабриката. При этом выбор наиболее важных и объективных показателей качества недостаточно обоснован.
По результатам анализа научных исследований была составлена матрица показателей свойств, для 42 видов меха, которая может использоваться в качестве исходных данных для автоматизированного проектирования (приложение В). В матрице указаны верхние и нижние пределы показателей для всех свойств кожевой ткани и волосяного покрова, по которым проводились научные исследования.
В связи с этим весьма актуальной является задача выделения относительно небольшого числа «ведущих» свойств меховых шкурок, которые в значительной степени определяли бы качество всего изделия. Рассмотрим возможность выявления соотношения между совокупностью свойств кожевой ткани и волосяного покрова с помощью математического моделирования.
Проблема принятия решений в исследовании свойств неразрывно связана с процессом моделирования. Математическое моделирование — это эффективный метод исследования технологических объектов [92, ПО, 113, 131, 137, 148]. Оно позволяет повысить достоверность информации зависимости показателей от режимов функционирования технологических процессов и получать информацию о количественных значениях указанной зависимости при минимальном количестве физических экспериментов на основе имеющейся априорной информации. В качестве априорной информации нами использовались ранее полученные научно-теоретические сведения, опыт эксплуатации и результаты экспертных оценок.
На первом этапе процесса моделирования, необходимо построить качественную модель в виде графа и установить связи между свойствами пушно-мехового полуфабриката. Второй этап процесса моделирования -построение оптимизационной математической модели. Требуется найти минимальное число ведущих свойств, влияющих на качество пушно-меховых полуфабрикатов и изделий из меха.
Для определения ведущих свойств пушно-меховых полуфабрикатов нами разработан подход, основанный на использовании ряда моделей и алгоритмов дискретной оптимизации. Эти модели представляют собой обобщения известной задачи нахождения минимального доминирующего множества вершин в графе, которая в свою очередь относится к широкому классу задач о покрытии множества.
Использование задачи о наименьшем покрытии множества (ЗНП) возможно в различных ситуациях, в частности, при размещении пунктов обслуживания, в системах информационного поиска, назначении экипажей на транспорте, проектировании конвейерных линий и т.д. К задачам о наименьшем покрытии множества сводятся многие известные задачи дискретной оптимизации: задача стандартизации, задачи упаковки и разбиения множества, задача о наибольшей клике, задача минимизации полинома от булевых переменных и др.[88]. Приведем комбинаторную постановку задачи о наименьшем покрытии множества (ЗНП). Пусть даны множество V={lv..,m} и набор его подмножеств VjcV, где JGN={l,...,n}. Совокупность {Vj}, j є J Q N называется покрытием V, если UjeJ — V Каждому Vj приписан вес Cj 0. Требуется найти покрытие минимального суммарного веса. Эта задача является NP - трудной. Для нее не известно полиномиального по трудоемкости эффективного алгоритма. Существует большое количество задач, особенно комбинаторных, которые можно сформулировать как задачи целочисленного программирования. Многие целочисленные задачи имеют особую структуру и должны решаться с помощью специальных методов. Типичные классы таких задач составляют задачи о рюкзаке, задачи о покрытии и паросочетаниях [134]. ЗНП формулируется как задача целочисленного программирования (ЦП) следующим образом: Здесь А — (mxn) — матрица, причем а — 1, если ieVj, и Щу=0 в противном случае; е обозначает m-вектор из единиц; х = (х[, хг,...,хп) , где Xj=l, если Vj входит в покрытие, иначе Xj =0. Идея подхода к выделению ведущих свойств пушно-мехового полуфабриката заключается в построении ориентированного графа, соответствующего рассматриваемому набору свойств пушно-мехового полуфабриката и их зависимостей, и отыскании в указанном графе минимального по мощности доминирующего (в определенном смысле) множества вершин. Оптимальное решение этой задачи дает совокупность ведущих показателей, которые наиболее существенно влияют на все остальные свойства шкурки. При решении практических задач часто оказывается целесообразным для наглядности изобразить некоторую ситуацию в виде рисунка, состоящего из точек (вершин) и линий (ребер), соединяющих некоторые пары вершин и выражающего связи между ними. Такие объекты называют графами. Теория графов имеет широкий круг приложений, так как ее язык с одной стороны, нагляден и понятен, а с другой — удобен в формальных исследованиях [87,115,126,127,133, 141].
Расчет значений показателя желательности для волосяного покрова пушно-мехового полуфабриката
Операционные оболочки типа Windows З.х/95/NT существенно осложняют процесс разработки прикладных программ. Любое приложение должно следовать канонам Windows в плане оформления пользовательского интерфейса, рабочим полем которого является типовое окно, снабженное большим количеством элементов управления. Прикладные программы, выполняющиеся под управлением Windows, организованы в виде набора процедур, откликающихся на адресованные им сообщения.
Наиболее простое решение указанных проблем предлагает технология визуального программирования. Визуальная среда имеет главное окно прикладной программы и диалоговые окна ввода строк и вывода стандартных сообщений. Данная среда позволяет встроить в приложение любой объект, приписать ему необходимые свойства, сформировать схему поведения объекта в случае возникновения определенных событий [4,93, 139].
Визуальный подход к созданию Windows-приложений реализован в системах Visual Basic, Delphi, Borland C++Builder (ВСВ). Современные версии Visual Basic поставляются без встроенного файла помощи. Необходимо дополнительно устанавливать автономную справочную систему MSDN (Microsoft Developer Network Library).
Интерфейсы сред Delphi, Borland C++Builder похожи друг на друга и большая часть ВСВ была разработана на языке Object Pascal в среде Delphi.
Проектирование базы данных (БД) выполнено в среде программирования Delphi. Среда визуального программирования Delphi - это набор простых и удобных инструментальных средств создания пользовательских программных продуктов, предназначенных для работы в Windows. Языком программирования в Delphi является объектно-ориентированный язык Object Pascal, в основу которого положены конструкции Турбо Паскаля 7.0 [4]. В состав языка Паскаль включены элементы структурного программирования (последовательные, разветвляющиеся и циклические структуры) и структуры данных (массивы, записи, файлы и т.п.). Определения всех переменных задаются в Паскаль-программе в явном виде, что способствует более строгому стилю программирования, уменьшает количество ошибок и улучшает «читаемость» программы. Это простой язык, однако все, чем он располагает, настолько соответствует исполняемым задачам, что на практике этот язык оказывается продуктивнее, чем более развитые языки. Турбо Паскаль 7.0 имеет улучшенный интерфейс пользователя и более быстрый компилятор. Object Pascal позволяет программно определять все атрибуты объектов с помощью классов. Класс, кроме описания данных включает в себя описание процедур и функций.
Объектная модель Delphi охватывает широкий круг задач, обеспечивая высокоуровневые (но при этом исключительно гибкие, практически без ограничений) средства организации пользовательского интерфейса, управления ресурсами операционной системы, манипулирования данными БД, поддержки стандартов открытых систем, поддержку популярных технологий (включая CORBA и СОМ), многоуровневую архитектуру и Internet/Intranet технологии. Базовая архитектура может использовать элементы объектной модели Delphi, дополнив ее необходимыми составляющими, отражающими прикладную специфику конкретной системы.
Среда программирования Delphi имеет в своем составе развитую справочную подсистему Help, позволяющую в большинстве случаев отказаться от других справочных руководств. Программа на объектно-ориентированном языке программирования задается описанием поведения совокупности взаимосвязанных объектов.
Пакет Delphi предназначен для работы с локальными БД в формате Paradox, Access, dBase и др. Инструментарий этой среды позволяет создавать полноценные приложения, а пользователь получает большие возможности, так как Delphi является одним из самых мощных инструментов разработки продуктов любой сложности. Выбор решения обусловлен следующими критериями: развитая среда разработки с исчерпывающим набором средств; простой в освоении механизм доступа к базам данных; . прямой доступ к программному интерфейсу Windows, а также возможность создания современных интерфейсов, которые отличаются удобством разработки; визуальное программирование; встроенные средства отладки; возможность многоуровневой разработки приложений; язык программирования достаточно прост в работе, что позволяет в короткие сроки налаживать программное обеспечение; возможности по экономии ресурсов ПК. Для сбора и накопления информации, ее эффективного использования служит информационная система (ИС) [30]. Информация представляется в виде данных, хранящихся в памяти компьютера (выбор вида меха, выбор топографических участков шкурки и т.п.). Предлагаемая структура информационной системы оценки свойств пушно-мехового полуфабриката включает следующие взаимосвязанные подсистемы; подсистему информационного обеспечения, подсистему математического анализа, базу данных, а также подсистему сопряжения с внешними системами информации, которыми будут являться САПР, АСУ ПРП и др. (рисунок 4.1).
Программное обеспечение определения оценки свойств пушно-мехового полуфабриката
В работе был разработан модуль, ориентированный на подсистему управлением качеством САПР.
Для реализации описанного в главе 2 подхода и построенных математических моделей создан программный продукт для автоматизации оценки свойств пушно-мехового полуфабриката. Программа также может быть использована в учебном процессе при подготовке специалистов в области технологии швейных и меховых изделий.
Общение пользователя с программой реализовано в виде диалогового окна, в котором существует защита от ошибочных действий и позволяющего производить расчеты с минимальной тратой времени.
При разработке программного обеспечения любого уровня сложности следует руководствоваться рядом принципов, чтобы сделать программу: корректной; легко читаемой; допускающей изменения; эффективной. Для определения оценки свойств пушно-меховых полуфабрикатов в автоматизированном режиме с помощью разработанного программного обеспечения необходимо подготовить и ввести в ЭВМ исходную информацию. Оценка свойств пушно-мехового полуфабриката осуществляется в несколько этапов. 1) Выбор исходных данных. 2) ввод и корректировка исходных данных. 3) Прогнозирование свойств, с использованием базы данных. 4) Оценка ведущих свойств и пушно-мехового полуфабриката в целом. На первом этапе выбираются исходные данные с использованием имеющейся БД. В качестве исходных данных служат: структура меха, вид меха, топографические участки, ведущие свойства полуфабриката, которые были выделены при использовании ряда моделей и алгоритмов дискретной оптимизации. Для кожевой ткани пушно-мехового полуфабриката ведущими свойствами являются толщина, температура сваривания, плотность, влажность, а для волосяного покрова это - толщина, длина, густота, цвет. В случае необходимости исходные данные можно дополнить или скорректировать на втором этапе. Выявленные зависимости позволяют осуществлять автоматизированное прогнозирование свойств пушно-мехового полуфабриката, которые необходимы пользователю, без проведения лабораторных исследований. В программе предусмотрена возможность корректировки средних значений и регрессионных коэффициентов, которые были рассчитаны при проведении эксперимента и хранятся в базе данных.
На следующем этапе выбирается и при необходимости корректируется исходная информация с использованием имеющейся БД (коэффициенты весомости ведущих свойств кожевой ткани или волосяного покрова, показатели функции желательности). Оценка свойств осуществляется на базе полученного комплексного показателя и градации показателей качества в автоматизированном режиме.
Исходные, данные задаются в интерактивном режиме. Пользователь выбирает пункт меню действий, который вызывает появление ниспадающего меню, каждый пункт которого в свою очередь, либо активизирует соответствующую функцию, либо вызывает появление подменю. С помощью диалоговых окон, в которых пользователь может задавать опции выполняемой функции посредством выбора, ввода и редактирования значений, соответствующих полей диалогового окна, задаются необходимые значения.
Все элементы вынесены на полоску с вкладками. Каждая из вкладок выдвигает на передний план линейку с пиктограммами. На планке есть кнопки вертикальной прокрутки, чтобы добраться до нужного элемента.
Имеется минимальный набор элементов управления — строка заголовка, на которой расположены название и управляющие кнопки.
Так как основными факторами, влияющими на качество пушно-мехового полуфабриката, являются свойства кожевой ткани и волосяного покрова, то на первом этапе пользователь выбирает вид структуры пушно-мехового полуфабриката с помощью окна, представленного на рисунке 4.4. В зависимости от того, прогнозирование свойств кожевой ткани или волосяного покрова требуется, пользователь нажимает на кнопку «Вариант прогноза», и выбирает вид структуры пушно-мехового полуфабриката.
