Содержание к диссертации
Введение
1 Анализ информационных технологий, используемых при подготовке трикотажного производства 7
1.1 Общие тенденции развития автоматизации на предприятиях легкой промышленности 7
1.2 Современные средства подготовки трикотажного производства 9
1.3 Выводы 25
2 Анализ функционирования подготовительного производства трикотажного предприятия 27
2.1 Функциональная структура подготовительного производства 27
2.2 Алгоритм подготовки трикотажного производства 36
2.3 Исследование существующих методов технологической подготовки швейно-трикотажного производства 42
2.4 Выводы 46
3 Метод проектирования технологии пошива верхних трикотажных изделий с применением баз данных 47
3.1 Выявление и обобщение свойств трикотажных изделий, определяющих технологию пошива 47
3.2 Определение множества технологий пошива трикотажных изделий. Выявление закономерностей их проектирования 59
3.3 Информационная модель задачи проектирования технологии пошива верхних трикотажных изделий 69
3.4 Методика проектирования технологии пошива трикотажных изделий с применением баз данных 73
3.5 Выводы 78
4 Моделирование рационального процесса пошива трикотажных изделий 79
4.1 Математическая постановка задачи 79
4.2 Имитационная модель процесса пошива трикотажных изделий 84
4.3 Результаты моделирования процесса пошива трикотажных изделий 90
4.4 Выводы 109
Заключение
Список использованных источников 112
- Современные средства подготовки трикотажного производства
- Алгоритм подготовки трикотажного производства
- Определение множества технологий пошива трикотажных изделий. Выявление закономерностей их проектирования
- Имитационная модель процесса пошива трикотажных изделий
Введение к работе
Современное трикотажное производство не может обходиться без проектирования и расчетов, обеспечивающих получение продукции высокого качества при рациональном использовании сырья и высокой производительности оборудования. Поэтому одним из наиболее ответственных этапов работы трикотажного предприятия является подготовка производства.
В условиях развития малого бизнеса особенностью современного трикотажного предприятия является изготовление изделий малыми партиями в разнообразном ассортименте, что требует быстрой и эффективной подготовки и перенастройки действующего производства на выпуск новых изделий. В результате возникает проблема быстрой смены ассортимента, которая может быть решена путем использования компьютерных средств для подготовки трикотажного производства. Их использование позволяет улучшить качество принимаемых решений, сократить сроки их получения, освободить инженерно-технических работников от выполнения вычислительной и технической работы для решения творческих задач, направленных на совершенствование технологических процессов в целом, создания новых высоко технологичных методов обработки изделий.
Работы по автоматизации подготовки производства ведутся с пятидесятых годов в различных отраслях тяжелой промышленности и на сегодняшний день достигли больших успехов. Для легкой промышленности наблюдается сильное отставание в развитии области автоматизированного проектирования. На наш взгляд это связано, в частности с тем, что процессы подготовки производства легкой промышленности, в частности трикотажного, имеют сложную функциональную структуру. В настоящее время разработаны и реализуются лишь некоторые этапы автоматизированного проектирования, хотя современный уровень развития компьютерных технологий и прикладной математики позволяет автоматизировать работу специалистов на всех стадиях производства.
Наиболее трудоемким при изготовлении трикотажных изделий является их пошив. Именно на этот этап производственного процесса приходится
приблизительно шестьдесят процентов трудозатрат, поэтому для трикотажного предприятия важным является его эффективная подготовка.
В настоящее время не существует готовых средств для автоматизированной технологической подготовки швейно-трикотажного производства. Предлагаемые методы и разработанные на их основе программные средства рассчитаны на проектирование швейных потоков в швейной промышленности и не учитывают особенностей работы трикотажного предприятия. В связи с этим актуальным является совершенствование процесса технологической подготовки швейно-трикотажного производства с применением современных информационных технологий. Разработка методов и алгоритмов для последующей реализации их в программный продукт позволит сократить сроки проектирования и повысить эффективность работы трикотажного предприятия.
Диссертационная работа выполнялась в соответствии с темой гранта №ГР 01.2.00107262 «Разработка теоретических основ автоматизированного проектирования технологии изготовления текстильных изделий».
В связи с выше сказанным целью работы ставилось совершенствовать процесс технологической подготовки швейно-трикотажного производства путем проектирования технологии пошива и поиска рациональных вариантов выполнения процесса с применением информационных технологий.
Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие задачи:
Современные средства подготовки трикотажного производства
Подготовка трикотажного производства состоит из этапов: подготовки вязального, отделочного и швейного производств. В настоящее время отечественные и зарубежные производители программного обеспечения предлагают программные продукты для автоматизированной подготовки вязального и швейного производств. Рассмотрим функциональные возможности предлагаемых систем автоматизированного проектирования.
Современные средства автоматизации подготовки вязального производства Подготовка вязального производства осуществляется при использовании автоматизированных систем, которые выполняют следующие функции [3,4]: - автоматизированное проектирование структуры трикотажа (система CAD); - автоматизированное проектирование параметров трикотажа (система САЕ); - автоматизированное планирование вязального производства (система САР). Автоматизированное проектирование структуры трикотажа (CAD) применяется практически во всех современных вязальных машинах и автоматах, выпускаемых ведущими фирмами-изготовителями трикотажных машин. Системы CAD для плосковязальных машин реализованы фирмами "Штоль", "Универсаль", "Штайгер" (Германия), "Шима Сейки" (Япония), "Римак", "Протти" (Италия), "Дюбье", "Электра" (Швейцария), "Диамант" (Германия), Соболь (Россия) и др.; для многосистемных кругловязальных - фирмами "Бентли" (Великобритания), "Джумберка" (Испания), "Майер и Ки" (Германия) и др.; для чулочно-носочных автоматов - фирмами "Нагата" (Япония), "Лонати", "Ирмак", "Матек" (Италия) и др.; для основовязальных машин - фирмой "Карл Майер" (Германия) [1]. Указанные системы CAD действуют по единому принципу на базе персональных компьютеров и имеют графические цветные дисплеи для ввода и отображения информации о структуре рисунка трикотажа или контуре детали изделия, многоцветные печатающие устройства, цветную палитру варьирования оттенков цветов, а в более развитых системах - сканирующие устройства для ввода графической информации о рисунке, графопостроители и устройства трехмерного изображения структуры трикотажа.
При автоматизированном проектировании структуру трикотажа принято представлять в виде матрицы символов-кодов [5-10]. В одних автоматизированных системах предлагается представлять структуру в виде матрицы кодирования лицевой и изнаночной сторон проектируемого образца, в других - в виде матрицы кодирования структурных рядов. Каждый метод имеет свои преимущества при проектировании определенных видов рисунков трикотажа. Например, при проектировании жаккардовых переплетений быстрее и удобнее использовать метод кодирования лицевой и изнаночной стороны; при проектировании комбинированных переплетений - структурный метод.
Для запуска изделия в производство необходимо проектирование параметров трикотажа, т.е. инженерная подготовка в системе САЕ, которая включает в себя расчет технологических параметров трикотажа (длины нити в петле, плотности по горизонтали и вертикали, поверхностной плотности) и норм расхода сырья на изделие. Решение данной задачи с помощью компьютерной техники стало возможным вследствие разработки математических методов проектирования.
Российскими учеными предложены два основных метода: универсальный, разработанный проф. А.С. Далидовичем и расчетно-экспериментальный - проф. И.И. Шаловым [3]. В основу универсального метода положена гипотеза о правильности геометрической формы петли, а в основу расчетно-экспериментального - качественные признаки трикотажа, которые характеризуются значением модуля петли. В обоих случаях решается задача поиска таких параметров элементов структуры трикотажа, при которых трикотаж будет находиться в равновесном состоянии в условиях эксплуатации, а материалоемкость его будет оптимальной. Применение данных методов проектирования позволяет прогнозировать свойства трикотажа без его изготовления на вязальном оборудовании, решать задачу оптимального расходования сырья.
Данные о структуре трикотажа и его технологических параметрах являются входной информацией для системы автоматизированного производства САМ. Как правило, системы автоматизированного проектирования и автоматизированного производства в современных вязальных машинах интегрированы в единую систему CAD/САМ. Эта система позволяет разрабатывать матрицу символов-кодов, с помощью специальных программ, анализировать матрицу и составлять заправочные карты и программу управления вязальной машиной для выработки продукции.
Несмотря на то, что системы CAD/САМ, разработанные разными фирмами производителями программного обеспечения, действуют по единому принципу, они не совместимы с вязальным оборудованием других фирм. Предприятие должно либо ограничиться использованием вязального оборудования одной фирмы, либо тратить дополнительные средства на программное обеспечение других фирм-производителей вязального оборудования. Как указывает проф. Л.А. Кудрявин [11], данную проблему можно решить путем унификации процесса проектирования и приведения различных систем к единой за счет применения единообразной матричной системы кодирования элементов структуры трикотажа для всех видов переплетений. При этом преобразование информации о структуре трикотажа в вид необходимый для составления программы производства изделия на вязальном оборудовании различных фирм можно проводить с помощью специально разработанных трансляторов.
При производстве партии изделий система CAD/САМ одновременно ведет автоматический учет самого производства, фиксируя выпуск продукции с каждой машины, время работы и простоев машин по различным причинам. Все эти данные являются исходными для систем автоматизированного планирования вязального производства САР. Система САР предназначена для расчета заработной платы, числа машин и рабочей силы, необходимой для выпуска запланированного объема, продукции, и т.д. Следует отметить высокий уровень разработок автоматизированных систем для подготовки вязального производства, как в России, так и за рубежом. Однако, недостатком является то, что все системы несовместимы между собой и не имеют общей информационной поддержки для эффективной подготовки вязального производства. Современные средства автоматизации подготовки швейного производства Подготовка швейного производства с помощью, программных продуктов, предлагаемых различными фирмами, включает в себя решение следующих задач: - разработка лекал и проектирование оптимальной раскладки (система CAD); проектирование оптимальной технологии пошива изделия (система САР).
При разработке лекал изделия и проектировании оптимальной раскладки используют системы автоматизированного проектирования производства CAD. Анализ рекламных проспектов показал, что наиболее популярными на мировом рынке программной продукции являются системы «Инвестроника» (Испания), «Лектра» (Италия) и «Гербер» (США) [12, 13, 14]. Отечественные производители программного обеспечения также предлагают CAD системы, которые имеют более низкую стоимость, адаптированы к различному аппаратному обеспечению, поддерживают особенности отечественного проектирования. Большинство этих систем основано на принципах, принятых в системах «Инвестроника» и «Гербер», а наиболее известными являются «Ассоль», «Грация», «Комтенс», «Силуэт» [15-18]. Работа в этих системах проводится путем построения лекал в плоскости по известным методикам конструирования.
Алгоритм подготовки трикотажного производства
Разработка эффективного инструмента для технологической подготовки швейно-трикотажного производства, как части интегрированной системы проектирования подразумевает построение алгоритма подготовки трикотажного производства. Это позволяет установить связи между этапами проектирования и определить движение информационных потоков внутри системы. Алгоритм позволяет организовать разработку интегрированной системы как параллельную, одновременную разработку ее частей (локальных информационных систем), которые впоследствии можно скомпоновать с учетом установленных связей.
Проведенные исследования функциональной структуры подготовительного производства трикотажного предприятия, задач, решаемых специалистами-проектировщиками, позволили разработать алгоритм подготовки трикотажного производства (рисунок 2.4).
Блок 1 Проектирование нового изделия осуществляется по техническому заданию, что является ограничением на творческий процесс создания нового изделия.
Блок 2 В соответствии с видом технического задания проектирование может осуществляться как с разработки нового переплетения, так и с разработки технического эскиза изделия. Если проектирование осуществляется с разработки нового переплетения, то должны быть выполнены блоки 3-9, в противном случае блоки 10-15.
Блок 3-9 В соответствии с видом технического задания проектирование может осуществляться с разработки нового переплетения. Специалисту-проектировщику предоставляется возможность выбора переплетения из разработанных, либо разработки нового переплетения (блок 3). В первом случае (блок 5) используя базу данных готовых структур трикотажных переплетений, во втором случае (блок 4) используя подсистему разработки новых переплетений. Далее осуществляется разработка технического эскиза изделия (блок 7), либо выбирается готовое проектное решение из базы данных технических эскизов разработанных изделий (блок 8).
Алгоритм подготовки трикотажного производства Технический эскиз изделия должен быть выбран с учетом ограничений, накладываемых видом и свойствами выбранного переплетения.
Для деталей проектируемого изделия подбираются переплетения из базы данных разработанных переплетений (блок 9).
Блок 10-15 Проектирование может осуществляться с выбора технического эскиза из разработанных изделий, либо разработки нового технического эскиза изделия (блок 10). В первом случае (блок 12) используя базу данных конструкций разработанных изделий, во втором случае (блок 11) используя подсистему разработки технического эскиза изделия.
Для каждой детали проектируемого изделия подбирается переплетение из базы данных разработанных переплетений (блок 15), либо предоставляется возможность разработки нового переплетения (блок 14).
При выполнении функций 2-15 специалисты решают 6 основных задач проектирования по подбору сырья, вязального оборудования и ассортимента изделий, указанных в техническом задании.
Блок 16 Технический эскиз изделия и трикотажное переплетение для его изготовления проходят оценку по эстетическим показателям и стоимости изготовления. В результате принимается решение о разработке опытного изделия.
Блок 17 Свойства трикотажного переплетения и конструктивные особенности изделия являются входящей информацией для проектирования технологии пошива. На данном этапе специалист подготовительного производства определяет набор технологически неделимых операций, необходимых для обработки изделия, устанавливает порядок их выполнения, определяет разряд рабочего, квалификация которого позволяет выполнить операцию.
Определение множества технологий пошива трикотажных изделий. Выявление закономерностей их проектирования
Производственный процесс получения трикотажных изделий осуществляется в несколько этапов. Из предварительно подготовленного к вязанию сырья на основном производстве (вязальном) изготавливается полуфабрикат изделия, далее он проходит отделку и затем шьется готовое изделие. Структура технологического процесса внутри каждого этапа определяется применяемым вязальным оборудованием и способом получения трикотажного изделия. Вязальное оборудование по признаку назначения подразделяется на оборудование для вязания полона, купонов, деталей. В соответствии с этой классификацией различают кроеный, полурегулярный и регулярный способы получения верхних трикотажных изделий [67-69]. В таблице 3.1 представлена структура технологического процесса изготовления верхних трикотажных изделий в зависимости от способов их получения.
1. Подготовка сырья к вязанию заключается в перемотке (в случае необходимости) или сновке сырья с одновременным эмульсированием (нитей), или парафинированием (пряжи). Сновка на катушки осуществляется для подготовки сырья к вязанию на основовязальных машинах (ОВ), перемотка на бобины для плосковязальных и кругловязальных машин (ПВМ и КВМ). Целью технологической операции подготовки сырья к вязанию является улучшение вязальной способности сырья и проверка наличия внутри бобин дефектов. Если трикотажное предприятие работает с поставщиком сырья, гарантирующим качество и обеспечивающим необходимую обработку сырья (эмульсирование или парафинирование), то операция по подготовке сырья может быть исключена, кроме контрольной перемотки. Для производства трикотажных изделий применяют различные виды сырья [70-72]. Предлагаемый ассортимент, его основные характеристики и методы испытаний сырья по показателям качества представлены в приложении Б.
2. В соответствии с возможностями вязального оборудования и способа получения изделия изготавливают полуфабрикат изделия. Для производства верхних трикотажных изделий применяется вязальное оборудование различных типов и видов [57, 73], краткая техническая характеристика которых систематизирована и представлена в приложении В.
Полученный полуфабрикат вязания проходит сортировку с целью выявления недопустимых в готовых изделиях дефектных мест в полотнах, купонах и деталях. Если изделие производится полурегулярным и регулярным способами получения, то дополнительно проводится операция комплектования деталей. .
3. Полотна для верхних трикотажных изделий вырабатываются из предварительно окрашенных нитей и пряжи, поэтому отделка полуфабриката вязания, как правило, заключается в его пропаривании на специализированном оборудовании [74]. Полотна после влажно-тепловой обработки сортируют. Далее полуфабрикат подвергают отлеживанию с целью снятия деформаций, полученных в процессе его изготовления. В заключении проверяют линейные размеры и устанавливают соответствие отклонений с заданными значениями.
4. Для производства изделий, полученных кроеным и полурегулярным способами. требуются раскройные операции Г66. 75. 761. В первом случае полотна подбираются в настил, проводится его настилание и раскрой в соответствии с заданной раскладкой. Полученный крой комплектуется для передачи на следующие операции. Во втором случае, купоны комплектуются в пачки и проводится их подкрои. Готовые к пошиву детали передаются в швейный цех, где изготавливается изделие в соответствии с требованиями, предъявляемыми к пошиву трикотажных изделий (приложение Г).
Краткая техническая характеристика швейного оборудования, применяемого для пошива верхних трикотажных изделий систематизирована и представлена в приложении Д. Окончательными операциями являются влажно-тепловая обработка готового изделия, сортировка, маркировка, складывание и упаковка.
Считается, что наиболее трудоемким при производстве трикотажных изделий является их пошив. Именно на этот этап производственного процесса приходится приблизительно шестьдесят процентов трудозатрат. Поэтому эффективное решение задачи технологической подготовки швейно-трикотажного производства является важным для работы предприятия.
Для реализации поставленной задачи с применением компьютерных средств необходимо представить технологию пошива в формализованном виде и установить закономерности ее проектирования. С этой целью на базовом предприятии ЗАО «СПТО Ника» были выбраны трикотажные изделия плечевого пояса составляющие основу ассортимента и технологические процессы их пошива. Конструктивные элементы выбранных изделий являются типовыми и наиболее часто используются при проектировании новых изделий.
Имитационная модель процесса пошива трикотажных изделий
Имитационная модель процесса пошива трикотажных изделий представлена на рисунке 4.1 в виде блок-схемы алгоритма, воспроизводящего процесс пошива во времени. Алгоритм имитирует выполнение операций, составляющих процесс, с сохранением их логической структуры и последовательности протекания во времени. Это обстоятельство обеспечивает адекватность имитационной модели реальному процессу. Блок-схема модели состоит из следующих блоков: Блок 1 Ввод видов изделий, планируемых к выпуску gu. Блок 2-4 Выбор из базы данных технологии пошива Рки для каждого w-ro изделия такой, которая имеет наименьшее число технологически неделимых операций n— min. Модификация выбранной технологии пошива Рки = {Pk,u,i(Pk,u,(.i-\))} в Pchg,u ={PGR,U) путем комплектования технологически неделимых операций Pkui в группы PQRU ПО виду выполняемого стежка. В результате комплектования операция приобретает свойства pGRju =({pk,u,i} GR,UyStegokGRu). Блок 5 Ввод параметров заказа: объем планируемых к выпуску изделий Vu и сроки выполнения заказа t3adaH. Блок 6 Формирование комплектов пачек для каждого изделия LZU = 1 ..Npu . Блок 7 Выбор швейного оборудования, необходимого для пошива изделий О,-. Блок 8 Ввод начальных значений времени пошива для комплектов пачек изделия задать начальное время обработки ТоЪг L7 = 0. Блок 9 Ввод начальных значений времени загрузки швейного оборудования Блок 10 Выбор операций для комплектов пачек, которые могут быть выполнены в соответствии с технологией и фиксация набора. Такой выбор позволяет осуществлять загрузку оборудования при параллельном, одновременном распределении технологических операций для комплектов пачек изделий без приоритета пошива какого-либо изделия {PQR LZ } Блок 11 Выбор из фиксированного набора таких операций, которые имеют одинаковый вид стежка {PGR,LZ \stegok ) Эта операции для комплектов пачек «конкурируют» между собой при распределении на швейное оборудование. Блок 12 Если выбранные операции с одинаковым видом стежка начальные в технологическом процессе, то к ним применяются правила блока 13, иначе блока 14. Блок 13 Выбор из операций с одинаковым видом стежка той, которая раньше всех может закончиться tGR LZ —» min . Блок 14 Выбор из операций с одинаковым видом стежка той, которая раньше всех может начаться TobrLZ - min. Блок 15 Выбор швейного оборудования, на котором можно выполнить выбранную операцию и фиксация набора. Выбор оборудования осуществляется по виду стежка, необходимого для выполнения операции {О, \s,eg0k ) Блок 16 Если в наборе швейного оборудования имеется то, которое свободно для выполнения выбранной операции, то перейти к блоку 17, иначе к блоку 18. Блок 17 Выбор из набора свободного швейного оборудования такого, которое позже всех освободится tO: — max. Блок 18 Выбор из набора занятого швейного оборудования такого, которое раньше всех освободится tQ, — min . Блок 19 Закрепление выбранной операции за выбранным оборудованием. Изменение значений времени пошива комплекта пачек изделия Tobr LZ и времени загрузки швейного оборудования tQj. Блок 20 Исключение выбранной операции из рассмотрения. Блок 21 Если все операции с одинаковым видом стежка выполнены, то перейти к блоку 22, иначе к блоку 12. Блок 22 Если все операции из фиксированного набора выполнены, то перейти к блоку 23, иначе к блоку 11. Блок 23 Если все операции технологических процессов выполнены, то перейти к блоку 24, иначе к блоку 10.
Блок .24 Определение времени пошива изделия Tobru =max(roiriz ) и выполнения заказа (заказа/ = тгх(ТоЬг и). У и Блок 25 Если время выполнения заказа не превышает заданное время выполнения заказа t3aKa3aj t3adaH, то перейти к блоку 26, иначе к блоку 28. Блок 26-27 Для варианта загрузки удовлетворяющего условиям задачи проводится расчет технико-экономических показателей. Далее осуществляется вывод этих показателей на экран или печать и переход в «конец». Блок 28 Если для каждого изделия достигнуто предельное значение числа комплектов пачек для каждого изделия, т.е. нет возможности деления планируемого объема выпуска на комплекты пачек, то необходимо перейти к блоку 29, иначе к блокуЗ1. Блок 29 Вывод сообщения «К заданному сроку на выбранном швейном оборудовании невозможно выполнить заказ». Блок 30 При невозможности выполнения заказа в заданный срок предлагается выход из программы, тогда перейти в «конец», иначе перейти к блоку 5 и изменить параметры заказа. Блок 31 Увеличение числа комплектов пачек для каждого изделия и осуществление новой загрузки швейного цеха. Блок 32-33 Когда полеченное решение не удовлетворяет условиям задачи, то предлагается выбор действий: изменение количества швейного оборудования (блок 32), изменение параметров заказа (блок 33), либо изменение видов изделий, планируемых к выпуску (блок 1).
