Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Методологическое обеспечение автоматического формирования раскладок лекал швейных изделий Пендюрина, Галина Владимировна

Диссертация, - 480 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Пендюрина, Галина Владимировна. Методологическое обеспечение автоматического формирования раскладок лекал швейных изделий : диссертация ... кандидата технических наук : 05.19.04.- Санкт-Петербург, 2000.- 155 с.: ил. РГБ ОД, 61 01-5/1692-7

Введение к работе

Актуальность задачи

Швейное производство характеризуется постоянной

сменяемостью ассортимента, сопровождаемого созданием новых наборов деталей, требующих формирования новых раскладок в соответствии с категориями размеров и ростов. При этом требуется каждый раз обеспечить минимизацию потерь материала.

Естественно, что эта практически важная задача привлекла внимание многих авторов в интересах теоретического и теоретико-алгоритмического ее решения, в том числе и на пути автоматизации.

Анализ результатов, предлагаемых указанными авторами, показывает, что схемы и алгоритмы решения данной задачи размещения или не дают по уровню потерь результата, который достигается раскладчиками при ручной работе, в том числе в компьютерном интерактивном режиме (ниже показано, что при этом достигается практический минимум выпадов материала), или требуют перебора такого объема вариантов размещения деталей, что не имеет смысла говорить об ее (имеется в виду машинной) реализации.

Это обстоятельство объясняется двойственным характером задачи с осложнениями. Двойственность задачи заключается в том, что, с одной стороны, размещаются детали определенной площади, а, с другой стороны, эти детали отличаются сложными конфигурациями. Осложнения двойственного характера задачи состоят в том, что как площади деталей, так и их сложные конфигурации отличаются существенным разнообразием.

Оставляя в стороне от дальнейшего рассмотрения случаи нереального времени решения задачи, отметим, что все другие предлагаемые схемы и алгоритмы решения задачи допускают упрощения в описании конфигурации деталей, упрощения в порядке формирования фрагментов совместного размещения деталей и в ряде

других аспектов, конфигураций и размещения деталей

раскладываемого набора, которые отличаются от тех оценок и решений, которые делает раскладчик в ходе формирования размещения деталей на полотне.

Следствием является увеличенный объем потерь материала при попытках использования предлагаемых схем и алгоритмов задачи, пусть даже выполняемых в автоматическом режиме.

В связи с этим в практике работы предприятий, в интересах уменьшения указанных потерь, идут по пути ручного формирования раскладок, как правило, в интерактивном режиме, соглашаясь на факт утомительного труда операторов-раскладчиков.

В связи со сказанным является актуальной задача создания методологического обеспечения автоматического формирования раскладок лекал швейных изделий, которое в своем совокупном применении давало бы результат, эквивалентный эвристической деятельности оператора, что равносильно созданию искусственного интеллекта в предметной области.

Концепция работы

Разработку автоматического формирования раскладок лекал швейных изделий следует создавать с учетом того, что здесь имеет место задача трудноформализуемая.

В связи со сказанным, концепция решения задачи включает следующие позиции.

1. Опора на методы, специально предназначенные для преодоления недостатков, связанных с трудностями формализации задачи. К указанным методам следует, в первую очередь, отнести методы распознавания образов, которые, в числе других подходов, предполагают использование принципа деления объектов изучения на

классы и принципа прецедентности. На основе прецедентов (характеризующих их признаков) формируются распознающие базы данных, позволяющие определять классы новых объектов.

  1. Создание базы знаний по общим рисункам раскладок. База знаний дает словесные описания характера и особенностей общих рисунков раскладок. Примером может служить рисунок с внутренней окаймляющей рамкой раскладки (ВОРР), из близких к прямоугольным деталей, и внутренней столбцовой структурой (ВСС). Указанную базу знаний следует рассматривать, как первоначальный этап выделения классов в решении задачи.

  2. Ориентация на использование интеллекта операторов-раскладчиков, т.е. первоначальные варианты раскладок в каждом классе общих рисунков раскладок дает ручное решение задачи (интерактивный режим).

  3. Работа с информацией - информационные технологии в предметной области. Эту позицию следует понимать широко, в том смысле, что информация о деталях, входящих в представляемые к раскладке наборы, сначала формируется, затем входит в обобщаемую по деталям информацию и в информацию по ансамблям деталей, претендующих на создание фрагментов раскладок (принцип претендентности), наконец, входит в информацию, характеризующую наборы в целом и позволяющую вычислять признаки наборов, необходимые (в числе других - признаков деталей) для формирования распознающих баз данных.

  4. Ориентация при формировании фрагментов раскладок (компоновок деталей) на принцип непосредственного максимально плотного размещения деталей (принцип НМПР) без предположения о возможности максимально эффективно уплотнить раскладку после того, как оставлены во фрагментах неплотности ("дырки").

  5. Как итог накопления опыта применения информационных

технологий в предметной области, создание, так называемого, полного рабочего перечня регламентирующих правил (ПРПРП) формирования раскладок - алгоритмов решения задачи в каждом классе общих рисунков раскладок.

7. Ориентация на прямую и обратную схемы формирования раскладок. При прямой схеме правая граница поля полотна открыта и определяется по завершении формирования раскладки. При обратной схеме размер полотна задается приближенно заранее и раскладка сразу формируется по всему полю полотна.

Предшествующие работы

Предлагаемую работу следует рассматривать как составную часть серии работ данного направления, выполняемых кафедрой автоматизации производственных процессов совместно с кафедрой конструирования и технологии швейных изделий.

Результаты предшествующих работ объединенно можно представить следующими двумя пунктами.

1. Разработаны алгоритмы и программы аналитического
описания сторон деталей, параметрического представления
аналитических описаний контуров лекал, определение площадей лекал
и их впади и других элементов, разработано матричное представление
поля полотна и, соответственно, алгоритмы и программы
автоматического обнаружения пересечения лекал на основе матрично-
аналитического подхода.

Перечисленные результаты вошли в первую часть, предлагаемого данной работой методологического обеспечения.

2. Разработаны и апробированы две автоматически работающие
программы:

программа последовательно-одиночного размещения деталей;

программа размещения мелких деталей.

Совместное применение программ, хотя и дает решение задачи, но по уровню потерь материала результат превышает тот уровень, который обеспечивается раскладчиками при ручной работе в интерактивном режиме.

Вместе с тем, две указанные выше программы дают ориентацию по поводу подходов, на которые следует опираться в разработке программ автоматического формирования раскладок лекал швейных /їзделий, удовлетворяющих поставленным условиям по уровням отхода материала.

Объект исследований

Обобщенным объектом исследований является весь объем зозможных наборов деталей швейных изделий, для которых необходимо сформировать раскладки лекал. Через конкретизацию в орактеристиках наборов деталей (например, по числу деталей разных эазмеров и другие признаки) и в характеристиках отдельных деталей с гочки зрения сложности их контуров требуется выйти на разработку /казанного выше методологического обеспечения, носящего эбобщенный характер.

Цель диссертации

Общая цель диссертации состоит в разработке, а также показательной реализации методологического обеспечения задачи автоматического формирования раскладок лекал швейных изделий.

Для достижения общей цели необходимо:

подготовить к использованию в общем комплексе указанную зыше первую часть методологического обеспечения задачи;

иметь в виду, что алгоритмы и программы решения задачи должны определять очередной шаг в выборе очередного ансамбля деталей (детали) на размещение, с учетом уже размещенных деталей, и с учетом ожидающих своего места (с учетом свойств последних). Но одновременно, иметь в виду, что в общем случае, в содержании очередного шага должна допускаться вариабельность, сочетающаяся с перебором малых сдвигов претендентов на очередной фрагмент раскладки в ходе поиска эффективного их размещения на участке поля полотна;

выделить для деталей швейных изделий те общие свойства, которые практически являются определяющими в решаемости задачи:

для деталей данной раскладки, хотя и с некоторым приближением, оказывается возможным назначать так называемые калибры по ширине и высоте, что позволяет, например, для вертикальных рядов раскладки (фрагментов раскладки) брать в качестве претендентов детали с одинаковым числом калибров по ширине и с суммой калибров по высоте, примерно равной сумме калибров той части поля полотна, в которой должен быть размещен данный фрагмент раскладки (рис.1);

Рис. 1. детали, особенно мелкие, которые могут приближенно быть

іредставленьї прямоугольниками, при их размещении на некоторой їлощади, могут иметь множество вариантов практически близких к оеззазорным перестановок в размещении, что может использоваться ;ля поиска вариантов их размещения, согласующихся по внешним раням получающегося ансамбля с другими смежными деталями (рис.1);

сформировать и частично реализовать программно-шгоритмическую систему обработки исходных данных по деталям эаскладок (система оценки конфигурации и размеров деталей - СОКР), шляющуюся основой информационных аспектов решения задачи;

в качестве "оптимального" принять решение, достигаемое вкладчиками и его считать точным решением, хотя при пробах, осуществляемых при автоматизации задачи, возможно, незначительное тучшение этого результата;

показать многозначность в решении задачи формирования заскладок, когда один и тот же практически минимальный уровень ютерь для данного набора может быть получен при разных оазмещениях деталей; опираясь на эту особенность раскладок швейных їзделий, показать, что задаче свойственна статистическая остойчивость, т.е. средний уровень потерь по совокупности проб и линимум среди них тем ближе к "оптимальному" решению, чем точнее лодель раскладки, что означает более совершенное отражение особенностей деталей в системе СОКР и применение составленного в заботе более полного набора регламентирующих правил при рормировании раскладок (Рис. 2);

одновременно показать, что чем совершеннее модель эаскладки, тем меньшее число проб требуется осуществлять для юлучения точного решения (однако показать, что снимать вопрос іеребора совсем вовсе нецелесообразно в интересах возможного тучшения "оптимального" решения).

Рис.2

;"г;

*

ник)-.

N^

%

іі.

Г'^

"-'&—

^.

-OK

aMFwt ;вред оянж

УІЄ.ПКІ/

5ЄД«И

попытки

11 Научная новизна работы заключается в следующем:

разработанное методологическое обеспечение задачи стоматического формирования раскладок лекал швейных изделий, в :воей существенной части, представлено как состоящее из двух частей, іри этом, с одной стороны, самостоятельных, а с другой - органически юполняющих друг друга в единое целое и представляющих собой юответственно информационный аспект задачи и аспект элементов іскусственного интеллекта в предметной области;

основные решения, относящиеся к информационному ібеспечению задачи (реализуются в системе СОКР) позволяют ірименять информационные технологии формирования раскладок;

предложено аспект искусственного интеллекта в предметной )бласти формировать как состоящий из следующих трех частей: базы наний по общим рисункам раскладок, базы знаний по выбору схемы рормирования раскладки (имеются в виду прямая и обратная схемы) и юлного набора регламентирующих правил; указанные три части іскусственного интеллекта в предметной области тесно взаимосвязаны, іри этом применение указанных трех частей дополняется частичным іеребором вариантов размещения деталей и их фрагментов;

для каждого общего рисунка раскладки, т.е. для каждого класса іервоначально введенной классификации раскладок предложено :оздавать свою ветвь базы данных по выбору схемы формирования эаскладки и полному набору регламентирующих правил;

показано, что основная задача в области реализации іскусственного интеллекта по первому его пункту связана с выбором )бщего рисунка раскладки, наиболее соответствующего каждому набору сталей;

в решении указанной задачи предложено воспользоваться

теорией распознавания образов; некоторые положения этой теории, адаптированные к данной задаче, привели с использованием идеологии потенциалов к созданию распознающей базы данных, решающей указанную выше задачу применительно к общему рисунку с ВОРР и ВСС;

в реализации задачи выбора схемы формирования раскладки рекомендуется, как и в задаче выбора общей схемы формирования раскладки, опираться на методологию распознавания образов;

предложено рассматривать вопрос формирования полоного набора регламентирующих правил как задачу сочетания первоначальных регламентирующих правил (общеизвестных) и дополнительных регламентирующих правил, сформулированных в данной работе, при этом необходимо учитывать те общие свойства деталей, которые определяют решаемость задачи автоматизации;

показана возможность на основе полного рабочего перечня регламентирующих правил и с учетом данных системы СОКР формировать алгоритмы оперативного управления ходом создания раскладки требуемого общего рисунка;

Практическая ценность работы

дана показательная реализация задачи автоматического формирования раскладок лекал швейных изделий с использованием компьютерного интерактивного режима на примерах выполнения раскладок по общему рисунку с внутренней окаймляющей рамкой и столбцовой сердцевиной;

на основе методологического обеспечения для реализации алгоритмического и программного обеспечения задачи предложена и частично реализована система СОКР (Система Оценки Конфигурации и Размеров деталей), предназначенная для подготовки и реализации

інформационной части формирования раскладок лекал для конкретного іабора деталей;

оперативность автоматического формирования раскладок :редней сложности (40 деталей в наборе) определяется временем юрядка 1 минуты (расчет выполнен по оценкам применения юслєдовательно-одиночного метода формирования раскладок в штоматическом режиме), при этом устраняется труд раскладчиков;

получающиеся потери материала при автоматической раскладке жазываются не выше тех, которые имеют место при решении задачи докладчиками;

полученные в работе результаты использовались в учебном
іроцессе кафедр автоматизации производственных процессов и
ехнологии и конструирования швейных изделий.

Достоверность и обоснованность результатов

Достоверность и обоснованность результатов обеспечиваются ірименением методов экспертных оценок и статистическими юпытаниями, в последнем случае показана статистическая і'стойчивость задачи.

Публикации и апробация работы

По теме диссертации опубликовано 7 печатных работ. Основные ручные положения и результаты работы обсуждались и получили юложительную оценку на Международных, Всероссийских и зегиональных научно-технических конференциях, на заседаниях и семинарах кафедры Автоматизации производственных процессов, семинарах кафедры Конструирования и технологии швейных изделий.

Структура работы