Введение к работе
Актуальность темы. Многие годы, начиная с конца 70-х годов, расширяется сфера применения компьютерной техники. Однако до сих пор в швейном производстве нет высокоэффективных технологий автоматизированного выполнения раскладок лекал одежды. Особенно остро вопрос разработки таких технологий возникает с появлением гибких производств одежды или, как их еще называют, предприятий быстрого реагирования. Подобные предприятия предъявляют высокие требования к качеству и срокам выполнения операций технологической подготовки производства (ТПП), а следовательно, к качеству и срокам выполнения раскладок. Поэтому возникла необходимость в переходе от физического, натурного моделирования раскладок к математическому, замене эвристических приемов выполнения раскладок, оценки их качества, а также оформления документации формальными алгоритмизированными процедурами.
Впервые задача оптимального раскроя материалов в технике была поставлена и решена Канторовичем Л.В. еще в конце 30-х годов. Полученные тогда результаты легли в основу симплекс-метода - основного метода линейной оптимизации. Дальнейшие исследования ученых Залталлера В.А., Тота Л.Ф., Во-лосатова В.А. и др. в основном были посвящены регулярным раскладкам, т.е. укладкам одинаковых фигур в полубесконечные полосы.
Применение регулярных раскладок в швейном производстве ограничено, поскольку число, конфигурация и параметры лекал в швейных раскладках достаточно разнообразны. Такие раскладки относятся к нерегулярным. Большой вклад в решение задач автоматизации построения нерегулярных раскладок внесли: Козлов Б.А., Коблякова Е.Б., Ивлева Г.С., Иевлева Р.В., Зак И.С., Скатеркой В.А., Стоян Ю.Г., Трухан Г.Л. и др. Однако данное направление нельзя считать полностью сформировавшимся, т.к. алгоритмы, лежащие в основе этих методов, достаточно сложны и требуют для своей реализации большого количества вычислений, поэтому в швейной промышленности наибольшее распространение получил метод интерактивного проектирования раскладок. Достоинством интерактивного метода можно считать высокое качество проектируемых раскладок и низкий процент межлекальных потерь, недостатками Же являются полная зависимость полученного результата от квалификации исполнителя и
4 достаточно длительное время его работы. Избежать такой зависимости можно за счет применения автоматизированного способа выполнения раскладок, когда автоматизируется большинство ругшгаых процедур, человеку же остаются наиболее сложные и трудноформаяизуемые операции по выполнению раскладки.
Учитывая потребности швейного производства, необходимость экономии ткани и сокращения сроков технологической подготовки производства, можно сделать вывод, что проблема автоматизированного выполнения раскладок лекал актуальна.
Цель диссертационной работы: разработка технологии автоматизированного проектирования раскладок лекал одежды, различающихся по числу, конфигурации, комплектности, размерам, количеству одинаковых деталей в одном наборе и методу укладки, для изделий стабильного и нестабильного ассортимента в легкой промышленности, для экономии живого и овеществленного труда.
В соответствии с указанной целью в работе ставятся и решаются следующие задачи:
определение области рационального применения техники автоматизированного проектирования раскладок;
обоснование ассортимента швейных изделий, где данная техника может быть эффективно использована;
определение рационального способа задания контуров деталей швейных изделий;
разработки формализованной технологии выполнения раскладок;
систематизации способов ввода/вывода графической информации;
адаптация для реализации способа автоматизированного выполнения раскладок, поискового метода, основанного на использовании сильноветвящихся деревьев, и дополнение его радом эвристических правил;
формализация задачи описания построения раскладок (пошаговое описание предложенного в работе алгоритма, автоматизированного выполнения раскладок).
Объект исследования. В качестве объекта исследования в диссертационной работе выбрана технология построения раскладок.
В соответствии с целью и задачами, в диссертационной работе используются следующие методы и средства исследований: теория дискретной геометрии, теория вычислительной геометрии, общая теория алгоритмов (алгоритмика), метод вычислительного эксперимента, эвристический подход к моделированию трудяоформализуемых процессов и прикладная теория технологии швейного производства. Кроме того, в качестве методологической базы в данной работе использованы труды отечественных и зарубежных специалистов по проблемам автоматизации проектирования, автоматизации технологических процессов швейного производства и создания гибких производств одежды.
Научная повита. В работе решены следующие задачи:
- создана концептуальная модель процесса автоматизированного выполнения
раскладок;
- исследованы и формализованы вопросы формирования прямоугольных
шаблонов из конкретных деталей швейных изделий, позволивших сократить
затраты времени на выполнение раскладки;
впервые адаптирован для реализации способа автоматизированного выполнения раскладок поисковый метод, основанный на использовании сильно-ветвящихся деревьев, и дополнен рядом эвристических правил;
найдена область рационального применения техники автоматизированного проектирования раскладок изделий стабильного и нестабильного ассортимента;
проведен анализ и систематизация способов ввода/вывода графической информации; .;
определен способ укладки деталей в раскладку и установлены факторы, влияющие на показатели, характеризующие данный процесс;
формализована задача описания построения раскладок, дано пошаговое описание предложенного в работе алгоритма, автоматизированного выполнения раскладок.
Практическая значимость. Результаты выполненной работы представлены в виде компьютерных программ и методик по их применению, приемлемых для использования в практической деятельности швейных предприятий при автоматизированном выполнении раскладок лекал одежды. Предлагаемые методы могут быть легко адаптированы для использования не только на швей-
ных, но и на других предприятиях легкой промышленности, а также использованы в учебном процессе.
Внедрение результатов работы. Результаты работы были реализованы в виде компьютерных программ в методик выполнения раскладок, позволивших получить следующую экономию живого и овеществленного труда (в ценах до 01.01.98):
на Мичуринсхой фабрике швейных спортащелий ВФСО "Динамо" с годовым экономическим эффектом 73 '350'000 рублей.
на Липецкой фабрике швейных спортизделий ВФСО "Динамо" с годовым экономическим эффектом 49"010'000 рублей.
Общий годовой экономический эффект от внедрения результатов диссертационной работы составил 122'360'000 рублей (Согласно акту о внедрении).
Социальный зЛЛект от внедрения работы состоит в улучшении условий труда персонала, а также избавлении его от монотонной и рутинной работы по ручному выполнению раскладок. При этом качество выполняемых раскладок уже не зависит от исполнителя.
Апробация работы. Основные теоретические положения и результаты диссертационной работы были доложены на научно-технической конференции РосЗИТЛП н на заседаниях кафедры "Технология швейного производства" РосЗИТЛП (Москва, 1994-1997 гг.). Кроме того, по теме данной работы была оформлена заявка на участие в конкурсе Грантов в 1994 году в области проблем легкой промышленности, проводившемся в Санкт-Петербургском Государственном университете технологии и дизайна. Название проекта "Информационное и программное обеспечение автоматизированной системы раскладки лекал для изделий нестабильного ассортимента в легкой промышленности".
Публикации. Основные положения проведенных исследований отражены в трех печатных работах в виде тезисов докладов.
Связь с планом основных научных работ. Основные научные исследования диссертации вьшолнены в соответствии с планом НИР РосЗИТЛП по теме "Совершенствование технологии проектирования и производства одежды с применением элементов САПР" (кафедральная тема № 6.30-173).
Структура и объем работы. Композиционно диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, изложенных на 150 страницах
7 машинописного текста, включающих 29 рисунков, 21 таблицу, 7 приложений и списка литературы из 108 наименований.
На защиту выносится: технология и программа автоматизированной раскладки для изделий стабильного и нестабильного ассортимента в легкой промышленности, в условиях частой сменяемости материала и комплектности лекал.