Содержание к диссертации
Введение
1 Современное состояние и перспективы развития адресного автоматизированного проектирования одежды 18
1.1 Анализ перспективных методов адресного проектирования женской одежды на нетиповые фигуры 19
1.1.1 Анализ методов определения антропоморфологической характеристики внешней формы женских фигур 19
1.1.2 Современные классификационные схемы типов женских фигур для целей проектирования одежды 23
1.1.3 Анализ методов художественного проектирования одежды с учетом внешнего облика индивидуальных потребителей 29
1.1.4.Анализ методов учета особенностей внешней формы фигур потребителей при разработке конструкций моделей одежды 34
1.2 Роль информационных технологий в процессах проектирования и производства 43
1.2.1 Анализ информационных технологий, используемых при проектировании сложных объектов 45
1.2.2 Проблемы выбора САПР для предприятия 49
1.2.3 Перспективные разработки CAD/САМ - систем и их возможности 51
1.2.4 Автоматизированные методы конструктивного моделирования (КМ) одежды 59
1.2.5 Новые подходы к организации сквозного автоматизированного проектирования одежды 64
Выводы 68
2 Разработка принципов адресной ориентации при автоматизированном проектировании одежды 71
2.1 Сущность концепции адресного проектирования и изготовления одежды с позиции системного подхода 71
2.1.1 Разработка концептуальной модели процесса адресного автоматизированного проектирования (АП) одежды 73
2.2 Интеграция новых информационных технологий в структуру процесса адресного автоматизированного проектирования одежды 83
2.2.1 Разработка структурно - функциональной модели процесса автоматизированного проектирования модельных конструкций изделия на индивидуального потребителя 86
2.2.2 Интеллектуализация процесса автоматизированного проектирования 92
2.2.3 Исследование информационных систем экспертного типа 93
2.2.4 Исследование интеллектуальных моделей процедурного типа... 99
2.2.5 Задачи информационно - поисковых систем в процессе проектирования шейных изделий 103
2.2.6 Информационная поддержка процесса проектирования 105
2.3 Разработка схемы виртуального предприятия, производящего выпуск
швейных изделий в соответствии с принципами адресного
проектирования 107
Выводы 111
3 Идентификация внешнего облика заказчика на основе его компьютерной визуализации 113
3.1 Разработка структурно - логической схемы процесса адресного АП одежды на основе визуализации внешнего облика заказчика 113
3.2 Разработка компьютерного фотограмметрического метода определения размерной характеристики внешней формы тела человека 120
3.2.1 Обоснование цифрового фотограмметрического метода определения размерной характеристики тела человека 120
3.2.2 Разработка программы фотографирования 121
3.2.3 Разработка технологии учета погрешностей фотографических изображений 124
3.2.3.1 Расчет вертикальных искажений 126
3.2.3.2 Расчет горизонтальных искажений 129
3.2.3.3 Учет проекционных искажений 130
3.2.4 Разработка программы измерения размерных признаков по фотографическим изображениям фигуры заказчика 133
3.2.4.1 Расчет обхватных измерений, близких по форме к окружности 136
3.2.4.2 Расчет обхватов груди I, II, III, IV 137
3.2.4.3 Расчет обхвата талии 142
3.2.4.4 Расчет обхвата бедер 143
3.3 Разработка усовершенствованной классификации женских фигур... 145
3.3.1 Характеристика плечевого пояса и верхних конечностей 151
3.3.2 Определение характеристик переднего, заднего и бокового контуров туловища 155
3.3.3 Определение комплекции фигуры 157
3.4 Разработка алгоритма идентификации фигуры заказчика 158
Выводы 162
4 Разработка компьютерных методов проектирования эскиза модели на основе визуализации внешнего облика индивидуальных потребителей 164
4.1 Разработка методологического обеспечения экспертной системы для формирования гармоничных моделей женской одежды 164
4.1.1 Разработка структуры базы знаний экспертной системы 166
4.1.2 Проведение анкетного опроса 170
4.1.3 Разработка алгоритма выбора художественно - конструктивных признаков (ХКП) для формирования рациональных решений внешнего вида моделей одежды 174
4.2 Исследование исходной информации и разработка технологии формирования электронного эскиза модели 177
4.2.1 Разработка функциональной схемы процесса формирования электронного эскиза модели 178
4.2.2 Создание информативных контуров фигуры и модели 181
4.2.3 Разработка сеток пропорционирования модели 184
4.2.3.1 Построение сетки пропорционирования на основе А-ромба 186
4.2.3.2 Построение сетки пропорционирования на основе геометрических пропорций 188
4.2.4 Разработка структуры базы данных деталей и сборочных единиц для формирования внешнего вида моделей женской одежды 190
4.2.5 Разработка рациональной методики одевания графического образа фигуры заказчика в среде универсальных графических редакторов 197
4.3. Установление взаимосвязи между графическими образами фигуры и модели 201
4.3.1 Определение ширины изделия по проекционным параметрам... 202
4.4 Разработка критериев эстетической оценки качества проектируемых
образов моделей одежды 206
Выводы 212
5 Формализация процесса конструирования и конструктивного моделирования одежды 214
5.1 Структурно - логическая модель автоматизированного процесса разработки модельных конструкций одежды 214
5.2 Автоматизированные методы проектирования базовых конструкций
(БК) женской одежды 219
5.2.1 Автоматизированное проектирование базовых конструкций на
типовые и нетиповые фигуры 219
5.2.1.1 Автоматизированное проектирование БК на фигуры с различной осанкой 220
5.2.1.2 Проектирование БК с учетом типа телосложения и пропорциональных особенностей фигур 226
5.2.2 Автоматизированное проектирование базовой конструкции на основе визуализации графического образа изделия 232
5.3 Этап преобразования БК в исходные модельные конструкции (ИМК) 235
5.3.1 Выявление состава стилевых особенностей моделей одежды... 237
5.3.2 Разработка функционально - логической модели процесса оформления стилевых особенностей 241
5.3.3 Формализация типовых проектных процедур процесса преобразования БК в ИМК 245
5.3.3.1 Детализация процесса проектирования формообразующих элементов 248
5.4 Этап преобразования исходных модельных конструкций в модельные конструкции (МК) 257
5.4.1 Детализация процесса преобразования ИМК в МК по функциям конструктивного моделирования 259
5.4.1.1 Оформление контуров деталей 259
5.4.1.2 Оформление функционально-декоративных элементов 261
5.4.1.3 Сложное оформление верхних вытачек 264
5.4.1.4 Оформление конического расширения деталей 264
5.4.1.5 Оформление параллельного расширения деталей 266
5.4.1.6 Оформление членений 272
5.4.2 Разработка функционально - логических моделей основных функций конструктивного моделирования 274
5.5 Проектирование конструктивно-декоративных деталей (КДД) модели 281
5.5.1 Разработка классификаций КДД 281
5.5.2 Разработка универсальной методики проектирования воротников 284
Выводы 288
6 Структурирование процесса адресного проектирования одежды 290
6.1 Комплексная автоматизация конструкторско - технологической подготовки производства одежды 290
6.2 Разработка формализованного способа представления исходной информации об объекте проектирования 293
6.2.1 Разработка методики формирования названий деталей швейных изделий 295
6.2.2 Разработка системы классификации и кодирования внешнего вида моделей одежды 302
6.2.3 Разработка блок - схемы алгоритма автоматизированного поиска моделей прототипов 310
6.2.4 Определение состава исходной информации для формирования маршрута проектирования изделия 313
6.3 Разработка модулей программного обеспечения для реализации локальных проектных решений 316
6.3.1 Программа идентификации фигуры заказчика 316
6.3.2 Экспертная система выбора ХКП моделей одежды 319
6.3.3 Программа автоматизированного расчета и построения БК женского платья на типовые и нетиповые фигуры 321
6.3.4 Организация макрокоманд при реализации основных функций конструктивного моделирования одежды 324
6.3.5 Разработка программы автоматизированного проектирования различных видов воротников 326
6.4 Разработка методики адресного автоматизированного проектирования одежды на основе метода визуализации 329
6.5 Апробация и внедрение результатов работы 334
Выводы 342
Заключение 344
Список литературы
- Анализ методов определения антропоморфологической характеристики внешней формы женских фигур
- Разработка концептуальной модели процесса адресного автоматизированного проектирования (АП) одежды
- Разработка компьютерного фотограмметрического метода определения размерной характеристики внешней формы тела человека
- Разработка алгоритма выбора художественно - конструктивных признаков (ХКП) для формирования рациональных решений внешнего вида моделей одежды
Введение к работе
Актуальность темы. Современные экономические условия в России характеризуются как общемировыми изменениями в экономике, так и сугубо национальными. К первым относится растущая индивидуализация заказов, сокращение времени их выполнения, частая сменяемость моделей выпускаемых изделий, повышение требований к качеству продукции, расширение кооперативных связей предприятий. Ко вторым - рыночное регулирование деятельностью предприятия, усиление конкуренции [1].
В сложных условиях структурной перестройки экономики страны и постоянно меняющейся конъюнктуры рынка, эффективность работы швейных предприятий зависит от переоценки деятельности предприятия с целью адресной ориентации процесса проектирования одежды [2,3]. В связи с усложнением структуры потребностей населения, адресный подход к процессу проектирования одежды является важнейшим условием решения задач повышения качества и обеспечения сбыта продукции [4,5,6].
Основной принцип адресной ориентации проектирования одежды заключается в направленной деятельности предприятия на выявление адресата своей продукции и удовлетворении его потребностей в одежде [4-9].
В настоящее время в МГУДТ, МГУС, СПбТУТД, МГТУ им. А.Н. Косыгина, РЗИТЛП, ИГТА и др. ведутся исследования, посвященные изучению спроса на одежду различных типологических групп и их предпочтений. В МГУДТ под руководством Е.Б. Кобляковой проведен большой комплекс работ по созданию методов адресного проектирования и совершенствованию рациональных конструкций одежды на различные типы мужских и женских фигур с учетом осанки, пропорций и телосложения [7-18 и др.]. На основе принципов целевого маркетинга разработаны методы формирования рациональной структуры ассортимента и промышленных коллекций моделей одежды с учетом сложного комплекса экономических, социально-демографических и эстетических требований различных типологических групп потребителей [19-22].
Научными исследованиями и практикой производственной деятельности швейных предприятий в стране и за рубежом доказано, что приоритетным направлением, обеспечивающим повышение удовлетворенности потребителей высококачественной одеждой, при условии ее стабильного сбыта, является развитие концепции адресного проектирования одежды по индивидуальным заказам с последующим изготовлением в условиях промышленного производства на основе высокоэффективных технологий [4-9,15,17,18].
Однако проведенные исследования, в связи со сложностью разрабатываемого объекта проектирования в системе «человек-одежда», относятся к наиболее стабильному ассортименту - верхней мужской и женской одежде - и направлены, в основном, на автоматизацию легко формализуемых технических приёмов, процедур или этапов процесса, и поэтому носят локальный характер в общей структуре адресного АЛ одежды. В то же время, учитывая многообразие требований современных потребителей, стремление их к созданию собственного имиджа, особую актуальность приобретает необходимость формирования гармоничного внешнего образа индивидуальных потребителей [23]. Для максимального удовлетворения потребностей индивидуальных потребителей в одежде, необходим учет большого числа факторов о их внешнем облике [4,6] и разработка более совершенных, объективных методов его представления.
На основе вышеизложенного можно сделать вывод о необходимости и своевременности теоретического обоснования и решения научной проблемы -разработки методологии адресного проектирования одежды нестабильного ассортимента (максимально учитывающей персонифицированные требования потребителей) с широким привлечением средств комплексной автоматизации как основы повышения эффективности процесса проектирования и качества одежды.
Переход к комплексной автоматизации проектирования требует увязки всех проведенных научно-исследовательских работ в области адресного проектирования одежды в единую организационно-техническую структуру, в основе
которой лежит новая информационная технология сквозного проектирования одежды.
В настоящее время ведется поиск новых путей автоматизированного проектирования, позволяющих повысить производительность труда и качество разработок на творческих этапах создания новых моделей одежды. К числу подобных исследований относятся объемное конструирование одежды [24-27], применение принципов агрегатирования [28], комбинаторики [29] и модульного проектирования [30], автоматизация приемов конструктивного моделирования через параметризацию [31] и пр. Современные исследования, проведенные Г.П. Бескоровайной и Т.В. Медведевой, посвящены объективизации работ на творческих этапах проектирования: созданию научных основ проектирования гармоничной и композиционно-целостной одежды [32] и разработке методов формирования и прогнозирования показателей качества одежды до разработки проектно-конструкторской документации [33].
Однако, применение компьютерных технологий на стадии проектирования, с позиции информационного сопровождения всего жизненного цикла изделия, требует полной формализации исходной информации о субъекте и объекте проектирования [34,35], эвристических элементов конструктивного моделирования и повышения объективности решений, принимаемых на творческих этапах процесса.
Стратегия совершенствования современных методов автоматизированного проектирования одежды связана с поддержкой принятия проектных решений путем интеллектуализации процесса проектирования, осуществляемой посредством создания объектно-ориентированных баз знаний, оболочек экспертных систем, а также процедурных моделей, позволяющих алгоритмизировать практический опыт проектирования [36,37].
Синтез сложных решений, с позиций системного подхода, основывается на подборе локальных проектных вариантов (разработанных по модульному принципу) и рациональную их композицию в результирующую систему для обеспечения сквозного процесса проектирования швейных изделий [38].
Связь работы с научными программами, планами, темами. Работа выполнена в рамках госбюджетных тем НИР 64.01.07; 64.33.14; 50.51 «Разработка методологии информационной технологии автоматизированного проектирования одежды» 64.01.07; 64.33.14 - «Разработка методологии сквозного автоматизированного проектирования одежды и процессов ее изготовления».
Цель и задачи исследований. Основной целью работы является разработка методологии адресного автоматизированного проектирования одежды с использованием новых информационных технологий, комбинаторных принципов и экспертных систем, обеспечивающих персонифицированный подход к потребителям.
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
провести анализ новых информационных технологий, применяемых при проектировании сложных объектов в различных отраслях промышленности, для использования их основополагающих принципов при автоматизированном проектировании одежды;
разработать концептуальные основы процесса адресного автоматизированного проектирования (АП) одежды на базе объективных методов визуализации внешнего облика потребителей и информационной интеграции этапов процесса, с позиций информационного сопровождения жизненного цикла изделия;
разработать структурно — функциональную и информационную модели процесса адресного АП одежды с использованием комбинаторного (модульного) принципа при формировании сквозного маршрута проектирования;
исследовать возможности использования визуализированных на компьютере цифровых фотографических изображений заказчиков для разработки бесконтактного способа определения размерной характеристики и антропомор-фологических особенностей внешней формы фигур потребителей;
усовершенствовать классификацию женских фигур с целью учета более детальной антропоморфологической информации о их внешней форме (включая пластику поверхности и взаимное расположение частей тела), при выборе
предпочтительных моделей и разработке конструкции деталей изделий для обеспечения высокого качества посадки изделий на фигурах индивидуальных потребителей;
провести анализ зависимости признаков объекта (модели одежды) от субъекта проектирования (внешнего облика потребителя) в системе «человек-одежда» для разработки методологического обеспечения и базы знаний экспертной системы, с целью объективизации выбора художественно-конструктивных признаков (ХКП) для формирования гармоничных моделей женской одежды;
разработать базу данных графических элементов и компьютерную технологию создания электронных эскизов моделей, адаптируемых к пропорциональным особенностям внешней формы конкретных фигур, в среде универсальных графических редакторов;
выявить взаимосвязи элементов визуального образа модели и антропомор-фологических особенностей фигуры заказчика с параметрами конструкции деталей для адекватного проектирования силуэтной формы и модельных особенностей изделия;
осуществить структурирование и формализацию функций конструктивного моделирования одежды с целью автоматизации повторяющихся комплексов преобразований при создании новых моделей одежды;
разработать систему оценки качества проектируемых моделей с учетом внешнего облика потребителей на основе визуализации системы «человек-одежда», позволяющую прогнозировать показатели качества разрабатываемой модели на стадии эскизного проектирования;
разработать формализованный способ представления внешнего вида модели одежды, содержащий ключевую информацию для выполнения различных этапов процесса и управляющий формированием маршрута её проектирования;
разработать методику адресного компьютерного проектирования одежды на основе визуализации внешнего облика заказчика и локальные проектные решения наиболее трудно формализуемых этапов процесса, обеспечивающие
синтез (компоновку) результирующей системы сквозного АП одежды;
провести производственную апробацию результатов работы и расчет экономической эффективности.
Методы исследований. В диссертации использованы основные положения системно-структурного анализа, методы структурного синтеза проектных решений, теоретические положения САПР, теория создания баз данных и баз знаний, контактные и бесконтактные методы исследования фигур и одежды, методы экспертных оценок, законы зрительных иллюзий и зрительного восприятия, эвристический подход к моделированию трудно формализуемых процессов, статистические методы обработки результатов эксперимента, методы классификации и кодирования, алгоритмизации и программирования, а также теоретические и практические достижения в области проектирования одежды.
В работе использованы программные продукты операционной среды Windows 98, Microsoft Excel, СУБД Microsoft Exess, пакеты универсальных графических редакторов Adobe Photo Shop, Corel DRAW, универсальной графической системы AutoCAD, специализированных графических систем ПТК «Абрис» и «Леко».
Объектом исследований являлся процесс проектирования женской одежды костюмно-платьевого ассортимента, обладающего большим разнообразием композиционного и конструктивного решения и в наибольшей степени зависящего от внешнего облика и антропоморфологических особенностей фигуры заказчика.
Научная новизна результатов работы заключается в том, что в ней:
научно обоснованы принципы адресного проектирования одежды и разработана научная концепция целенаправленного проектирования изделий с максимальным учетом особенностей внешнего облика потребителей;
разработана методология сквозного автоматизированного проектирования одежды на базе информационного подхода и метода визуализации, позволяющая проектировать высококачественные, конкурентоспособные изделия для
формирования гармоничного внешнего образа потребителей;
разработаны, в рамках общей стратегии системного подхода к проектированию, концептуальная, структурно-функциональная и информационная модели процесса адресного АП одежды, обеспечивающие его информационную интеграцию в условиях деятельности виртуальных предприятий;
разработан бесконтактный способ определения исходной информации о субъекте и объекте проектирования на основе их компьютерной визуализации, позволяющий получать более точную и объективную информацию о внешней форме тела индивидуальных потребителей и закономерностях проектирования формообразующих элементов в области туловища для обеспечения адекватного проектирования силуэтной формы модели и эргономического соответствия изделий фигурам потребителей;
разработаны методологическое и информационное обеспечение экспертной системы (ЭС) для выбора предпочтительных моделей в зависимости от признаков внешнего облика и антропоморфологических особенностей фигур потребителей;
разработана система оценки качества визуального образа модели (в системе «человек-одежда») для прогнозирования на стадии эскизного проектирования её показателей качества с учетом внешнего облика заказчика;
разработан формализованный способ представления информации об изделии, обеспечивающий возможность параллельного проектирования на этапах конструкторской и технологической подготовки производства;
осуществлены структурирование и формализация функций конструктивного моделирования одежды для автоматизации сложных преобразований при разработке новых моделей одежды;
разработан новый способ построения конструкции деталей изделия на основе визуализации его графического образа;
разработаны структурные модели конструктивно-декоративных деталей и разработана универсальная методика проектирования воротников.
Практическая значимость работы заключается в:
разработке расширенной классификации женских фигур, позволяющей на основе количественных данных, описывающих антропоморфологические особенности их внешней формы, производить однозначную идентификацию типа индивидуальной фигуры;
разработке базы знаний и программы ЭС для создания гармоничных моделей одежды с учетом внешнего облика потребителя;
создании базы данных графических элементов для формирования электронного эскиза проектируемой модели изделия и технологии одевания фотографического изображения заказчика;
разработке системы классификации и способа интеллектуального кодирования для формализованного представления информации о внешнем виде модели одежды, управляющим формированием маршрута проектирования изделия и составлением спецификации деталей;
разработке информационного обеспечения для автоматизированного поиска в базе данных моделей и конструкций прототипов при создании новых моделей одежды;
формировании наиболее часто выполняемых комплексов преобразований по функциям конструктивного моделирования одежды, с помощью которых обеспечивается создание макрокоманд для графических САПРО;
разработке методики адресного проектирования одежды на основе визуализации внешнего облика заказчика и программного обеспечения локальных проектных решений для ее реализации.
Достоверность проведенных исследований. Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обусловлена применением корректных теоретических предпосылок постановки задач и современных методов их решения, адекватностью разработанных теоретических моделей наблюдаемым закономерностям, подтверждена высокой сходимостью расчетных и экспериментальных данных, анализом результатов эксперимента, апробацией полученных результатов и положительной их оценкой в промышленности.
Апробация результатов исследования. Основные положения и результаты диссертации доложены, обсуждены и получили положительную оценку на: Международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы науки, техники и экономики легкой промышленности» (Москва, МГУДТ, 2000 г.), 52-й научной конференции, посвященной 70-летию МГУДТ (Москва, 2000 г.), Межвузовской научно-технической конференции «Молодые ученые -развитию текстильной и легкой промышленности» (Иваново, 2001 г.), Международных научно-технических конференциях «Информационные технологии в образовании» (Троицк, 1996 г., 1999 г.), Международной научно-технической конференции «Наука - сервису» (Москва, ГАСБУ, 1996 г.), 53, 54, 56 - ой научных конференциях МГУДТ «Молодые ученые - XXI веку» (Москва, МГУДТ, 2001,2002,2004 гг.), расширенном заседании кафедры ТШП МГУДТ (Москва, 2004 г.).
Материалы исследований и разработок широко используются в учебном процессе МГУДТ: в лекционных курсах, лабораторных работах по дисциплинам «САПР одежды», «Проектирование изделий из тканей в САПР», «САПР швейных изделий», «Методы и средства исследований», «Метрология, стандартизация, сертификация и управление качеством продукции», «Конструирование одежды с элементами САПР», а также курсовом, дипломном проектировании и научно-исследовательских работах студентов по специальностям 28.09.00 «Конструирование швейных изделий» и 28.08.00 «Технология швейных изделий».
Результаты работы апробированы и внедрены на предприятиях швейной промышленности и предприятиях, разрабатывающих прикладное программное обеспечение: ООО «Панинтер СРГП» (г. Москва), ЗАО «Комбинат ПБУ № 1» (торговая марка «KRISTI», г. Москва), ФГУП Комбинат Бытовых Услуг при управлении делами президента РФ (г. Москва), ООО ПТК «Абрис» (г. Москва), ЗАО «САКТОН» (г. Ижевск), ООО Производственной фирмы «Глорио» (г. Астрахань). Установлено, что результаты работы позволяют получить социальный и экономический эффект.
Личный вклад соискателя. Личный вклад состоял в обосновании темы, формулировании цели, научной концепции, задач и программы исследований. При непосредственном участии соискателя и под его руководством работами аспирантов проведены все экспериментальные исследования в лабораторных и производственных условиях, по результатам исследований разработаны новые методы, способы и методики, осуществлена их промышленная апробация.
В научных работах, опубликованных в соавторстве с аспирантами, соискателю принадлежат аргументация выбора исследований, постановка задач, теоретические разработки, организация и участие в проведении экспериментальных исследований, анализ результатов.
Автор защищает научно-обоснованное решение важной научной проблемы - разработки методологии адресного АП одежды для целенаправленного проектирования высококачественных, конкурентоспособных изделий, соответствующих внешнему облику и индивидуальным запросам потребителей, и нового информационного подхода, обеспечивающего эффективность их производства в промышленных условиях.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано более 50 работ во Всесоюзных и Российских журналах, Международных и Межвузовских сборниках и других изданиях, в том числе: 16 статей, 18 тезисов докладов на научных конференциях различного уровня, 9 методических указаний для использования в учебном процессе МГУДТ, получено 3 Патента Российской Федерации на изобретения и Свидетельство об официальной регистрации базы данных.
Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав с выводами, заключения, списка литературы и приложений. Объем диссертации составляет 362 страницы, включающих 78 рисунков, 21 таблицу. Библиографический список содержит 258 источников. Приложения представлены на 181 странице.
Анализ методов определения антропоморфологической характеристики внешней формы женских фигур
В условиях рыночной экономики успех деятельности предприятий, производящих швейные изделия, зависит от быстрого удовлетворения часто меняющихся запросов покупателей, сбалансированности выпускаемого ассортимента продукции, состояния рынка и возможностей производства.
В последнее время заметно возросла конкуренция на внутреннем рынке швейных изделий из-за обилия импортных товаров. Отчасти это обусловлено снижением таможенных пошлин, что позволяет ввозить более дешевую продукцию легкой промышленности. При этом, по данным ВНИИ потребительского рынка и маркетинга, только одну треть от общего объема импорта составляют поставки престижных высококачественных товаров из стран ЕС, остальные - из Азиатско-Тихоокеанского региона (как правило, товары низкого качества, более дешевые и поэтому более доступные большинству населения). Причем сокращается импорт дорогих, эксклюзивных изделий лучших европейских фирм и увеличивается ввоз дешевых изделий из стран СНГ, которые являются прямыми конкурентами отечественных товаров [39,40].
Достижение значительного уровня насыщения рынка одеждой различного вида и назначения способствует усложнению структуры потребностей населения. В странах с нестабильной экономической ситуацией, что характерно для нынешнего периода в России, потребители предъявляют повышенные требования к качеству одежды, выделяя при этом, прежде всего, практичность, качество посадки и функциональность изделия [41]. Для современного потребителя понятие «качество» наряду с традиционной добротностью все больше ассоциируется с внешним видом изделия, его оформлением в соответствии определенным стилевым решением, и дифференцируется в зависимости от индивидуальных требований.
Качество продукции, в том числе и одежды, определяется комплексом присущих ей свойств: потребительских, обусловливающих ее пригодность удовлетворять определенные потребности в соответствии с ее назначением, и техуико-экономических, отражающих уровень технического совершенства и экономическую эффективность ее производства [7,42]. Однако нарушение таких показателей качества, как антропометрическое соответствие, соответствие внешнему облику и психологическим особенностям человека делает неприемлемым приобретение швейного изделия.
Указанные факторы в наибольшей степени характеризуют тенденции изменения структуры потребностей населения, выражающиеся в стремлении создания собственного имиджа и формирования гармоничного внешнего образа.
Поэтому большое число современных научных работ в области художественного и технического проектирования одежды направлено на учет определенных особенностей, характеризующих внешний облик потребителей. Однако вследствие разрозненности проводимых исследований и различной степени проработки конкретных задач, необходимо тщательно изучить состояние существующего процесса адресного проектирования одежды, чтобы наметить тенденции его развития и совершенствования. Наибольший интерес представляет исследование методов получения исходной информации о внешней форме тела индивидуальных потребителей и её использование как при создании эскиза модели, так и в процессе разработки модельных конструкций одежды. Степень реализации применяемых методов в САПРО и анализ новых информационных технологий, используемых в различных отраслях промышленности при проектировании сложных объектов, позволит определить пути усовершенствования процесса адресного АП одежды в целом. характеристики внешней формы женских фигур
Для адресного проектирования одежды с высоким уровнем антропометрического соответствия типовым и нетиповым фигурам потребителей особую важность приобретает получение полной, точной и объективной информации об антропоморфологической характеристике фигур потребителей.
Современные методы исследования пространственно сложных тел по принципу взаимодействия измерительных инструментов с измеряемой поверхностью подразделяются на контактные и бесконтактные [43].
Контактные методы широко используются в практике массовых антропометрических исследований населения [42-44].
Размерные признаки, представленные в государственных стандартах, обес-печиваеют получение исходных данных для конструирования одежды, но не дают характеристику кривизны измеряемой поверхности тела, что не позволяет судить о пространственном положении основных антропометрических точек и пластике формы поверхности тела человека [42-46].
Более полную информацию о пространственной характеристике фигуры человека получают с помощью контурографов [47,48], современных механических сканеров [49], приспособлений, основанных на использовании линий развертывания [42-46,50,51] или других специальных устройств, содержащих различные направляющие стойки, системы датчиков, приемников, блоки регистрации и т.п. [52-55].
Однако контактные методы характеризуются невысокой точностью снимаемых измерений вследствие длительности процедуры, в процессе которой наблюдаются непроизвольные колебательные движения фигуры человека, деформации мягких тканей при контакте с измерительными инструментами, а также субъективных приемов работы экспериментатора. Поэтому наиболее успешно они могут быть использованы для измерений объектов с твердой поверхностью (например, для контроля размеров готовых манекенов).
Разработка концептуальной модели процесса адресного автоматизированного проектирования (АП) одежды
Значительные изменения, происходящие в сфере проектирования, обусловлены усложнением конструкции объектов, повышением ответственности проектировщиков за принятые проектные решения, необходимостью установления связей между объектами, человеком и средой их функционирования [160,161].
Традиционные методы изучения и формализации сложных объектов и процессов, при которых основное внимание уделялось количественному и качественному описанию свойств объектов и составных их частей, не позволяют строить адекватные действительности модели, отображающие связи объектов с окружающей средой, их функции и многоуровневую структуру.
Анализ литературы [5,36,109,145,159,160 и др.] показал, что системный подход занял лидирующие позиции при рассмотрении сложных задач в различных областях науки и техники, и приобрел широкое признание специалистов.
В связи с этим все большее значение для дальнейшего развития теории и методов проектирования приобретает системный подход к объектам производства легкой промышленности, технологическим процессам и процессам проектирования [149,161].
В отличие от традиционных методов формализации системный подход исходит из того, что специфика сложных объектов и процессов не исчерпывается свойствами составляющих их элементов, а обусловлена характером связей и отношений между элементами [116,159,160]. Системный подход опирается на известный диалектический закон взаимосвязи и взаимообусловленности явлений в мире и обществе, требуя рассматривать изучаемые явления и объекты не только как самостоятельную систему, но и как компонент некоторой боль шой системы (по отношению к которой нельзя рассматривать данную систему как замкнутую) [116].
С позиций системного подхода, процесс проектирования одежды следует рассматривать как сложную динамическую систему, состоящую из проектируемой (объектами проектирования являются изделие и процесс его разработки и изготовления) и проектирующей (организация средств и методов проектирования) систем. Процесс проектирования должен рассматриваться как проявление упорядоченного воздействия проектирующей подсистемы на проектируемую (рисунок 2.1). Схема взаимодействия проектируемой и проектирующей систем
Проектируемая система выражается в сущности общественной потребности, содержания проблемы, сведением её в «систему - цель» и определения её структуры, свойств и поведения. Она, в свою очередь, образована из компонентов, подсистем более низкого уровня.
Проектирующая система определяется выявлением возможных средств и путей достижения целей, сведением их в «систему - средство» и определением ее структуры и функций.
Целостная система обладает новыми качествами, которые не присущи составляющим её компонентам. Система действует, развивается во внешней по отношению к ней среде, связана с ней множеством коммуникаций [116,161].
Процесс создания новых изделий является одним из наиболее сложных и трудных для моделирования. Это объясняется тем, что он состоит из большого числа крупных и мелких этапов, операций и других последовательно или параллельно совершаемых актов перехода от менее совершенного и завершенного к более определенному и законченному. Каждый этап, акт процесса может отличаться от предыдущего и последующего по форме и содержанию; они могут быть разнесены в пространстве и во времени, иметь различную длительность, выполняться на разных предприятиях и в подразделениях одного предприятия, быть в начале или конце цикла разработки. Это разнообразие путей создания изделия следует свести к такому множеству свойств, которое бы адекватно отражало действительность, но было бы реально для исследования и позволило бы формализовать процесс его создания и анализа [109].
Усложнение характера производства и потребления изделий легкой промышленности порождает принципиально новый подход к структуре организации самого процесса адресного проектирования, при котором объект деятельности представляется как сложная, многокомпонентная система.
Для представления процесса адресного проектирования одежды с позиций целостности, на основе системного подхода, построена модель системы «среда - потребитель - изделие - проектирование - производство» (рисунок 2.2) [6]. В основу ее построения положена модель системы «среда - потребитель -производство», ранее разработанная Волковой Е.К. в работе [8]. Настоящая модель состоит из «ядра» и «поля» условий. «Ядро» сформировано тремя главными компонентами: потребители, предопределяющие целесообразность создания новых моделей одежды, процесс проектирования и процесс производства изделий, функционирование которых в совокупности направлено на удовлетворение потребительского спроса, как способа достижения целей. «Поле» условий представляет собой комплекс факторов внешней среды, каждый из которых оказывает влияние на процессы, происходящие в «ядре», главным образом на формирование потребностей.
Компоненты «ядра» находятся в сложной взаимосвязи друг с другом.
Чтобы удовлетворить потребительский спрос, необходимо располагать достаточным объемом информации о потенциальных потребителях. Принципиальная неустойчивость спроса связана с постоянным изменением и развитием потребностей, поэтому необходимо не только изучать спрос, но и прогнозировать потребности в их изменении и развитии. Это требует разработки новых методов комплексного прогнозирования, формирования и оптимизации ассортимента изделий.
Разработка компьютерного фотограмметрического метода определения размерной характеристики внешней формы тела человека
Для получения качественного фотографического изображения объекта необходимо использование цифрового способа съемки. В цифровой камере запись изображения осуществляется не химическим способом, как в аналоговых фотоаппаратах, а электронным [200]. Цифровое фотографирование отличается быстродействием - результат полученного изображение можно оценить на жидкокристаллическом мониторе, встроенном в корпус фотоаппарата и, при необходимости, повторить съемку; компактностью - получение фотографий не требует специального оборудования для проявления и печати; точностью - качество фотографических изображений не теряется за счет отсутствия промежуточных процедур копирования [200,201,203].
Для организации процесса фотографирования сформулированы требования: к цифровому фотоаппарату (камере): в цифровой фотографии качество воспроизведения видимых свойств фотографируемого объекта определяется разрешающей способностью матрицы ПЗС и системой регистрации изображения (от этих показателей зависит возможность увеличения масштаба печатной
формы с соответствующей точностью изображения) [201]. Неизбежные искажения получаемых изображений, которые вносятся любыми оптическими системами, возникают вследствие дисторсии (приводящей к нарушению геометрического подобия между объектом и его изображением), сферической аберрации, аберраци - кома (возникающей при косом прохождении световых лучей через оптическую систему), астигматизма, кривизны поля, дифракции света на диафрагмах и пр. [204]. Ортоскопичные объективы обеспечивают наименьшие показатели дисторсии.
Для точной измерительной фотограмметрической съемки в целях конструирования одежды следует использовать цифровые фотоаппараты с разрешением матрицы ПЗС 4-5 мегапикселов и ороскопичным объективом. С целью исключения нежелательных перспективных искажений изображения съемку геометрически строгих объектов (в данном случае это фигура человека) необходимо осуществлять с использованием штатива [201]. В настоящей работе фотографирование фигуры для целей проектирования одежды проводилось цифровым фотоаппаратом Casio QV-3000EX, технические характеристики которого удовлетворяют выдвинутым требованиям; к фотографируемому: человек должен стоять прямо, без напряжения мышц, положение головы - с соблюдением глазнично-ушной горизонтали [42, 44]. Одежда фотографируемого должна быть минимальной, не вызывающей деформации мягких тканей - нижнее белье или облегающая одежда типа футболки и тонких брюк из трикотажного материала, обувь - та, которую предполагается носить с проектируемым изделием; к освещению: фотоаппарат оснащен встроенной вспышкой, поэтому особых требований к освещению в момент фотографирования не предъявляется, оно может быть как дневным, так и искусственным; к проведению съемки: фотографирование фигуры выполняется в двух плоскостях (рисунок 3.2): фронтальной (А) — вид спереди и сзади, и профильной (2?) - вид справа при свободно опущенных руках; вид слева при согнутой в локте руке (для просматривания спинного контура). Известно, что фотоснимки отображают на плоскости 3-х мерную систему «человек-изделие» в виде ее центральной проекции [205,206,207]. В результате исследований, проводимых в ГАСБУ под руководством Т.В. Медведевой для целей конструирования одежды с использованием пленочного фотоаппарата, установлена необходимость учета большого и не полностью изученного количества факторов, действующих как во время фотографирования, так и на всех этапах обработки, хранения и измерения фотоматериалов, приводящих к искажению центральной проекции, и, как следствие, смещению точек фотоизображения [205].
Как показало изучение процессов цифровой съемки, качество воспроизведения истинных пропорций и размеров снимаемых объектов определяется, главным образом, показателями дисторсии оптической системы [200,201]. Значения показателей дисторсии объективов цифровых фотоаппаратов имеют положительный знак [201], в результате чего возникает бочкообразная дисторсия, при которой сетка из правильных квадратов отображается с искривлением прямых линий от центра изображения к краям [199].
Для расчета геометрических искажений фотографических изображений фигуры человека, а также для определения масштаба изображения аспирантом О.В. Покровской и магистром Ю.И. Агаповой под руководством автора были исследованы фотографические изображения сетки размером 180 х 60 см с величиной ячеек 5см х 5см. Положение сетки при фотографировании соответствовало главной фронтальной плоскости фигуры, главная вертикаль проходила вдоль линии, соответствующей среднесагиттальной плоскости фигуры. Высота объектива фотоаппарата от пола составляла 105 см, что является средним значением размерного признака «высота линии талии» (Т7) для фигур с ростом 158-176 см [64,192].
После проведения съемки производят перевод полученного изображения в память компьютера. Профессиональную обработку графических изображений выполняют на мониторах с плоским экраном, изготовленных с применением технологий Perfect Flat, и кинескопом, обладающим высокой разрешающей способностью. Первое гарантирует отсутствие геометрических искажений изо бражения, второе - высокую контрастность и хорошую насыщенность цветов [209].
В настоящей работе для обработки фотографических изображений женских фигур использовался монитор View Sonic Professional Series PF 775 с диагональю 17", плоским экраном и высоким экранным разрешением.
Исследование выполнялось путем измерения горизонтальных и вертикальных параметров ячеек в различных областях сетки с использованием инструментов универсального графического редактора Corel Draw, которые позволяют измерять горизонтальные, вертикальные, наклонные и угловые размеры объектов. Выбор программного пакета Corel DRAW обусловлен его широким применением в среде Windous, совместимостью со многими приложениями и обеспечением достаточной точности проводимых измерений с использованием различных типов единиц и возможностью многократного увеличения рассматриваемых объектов [185].
Поскольку значения измеряемых расстояний на сетке отличны (ввиду оптических искажений) от реальных единиц длины, было принято величины измерений снимать в относительных (экранных) единицах [181]. Описание проводимых исследований для установления искажений при измерении любых размерных признаков фигуры по их фотографическим изображениям даны в работах О.В. Покровской [196] и Ю.И. Агаповой [210].
Разработка алгоритма выбора художественно - конструктивных признаков (ХКП) для формирования рациональных решений внешнего вида моделей одежды
Поскольку фигура человека имеет пространственно сложную форму, только часть ее размерных признаков лежит в основных фронтальной или средне-сагиттальной плоскостях. Измерение некоторых проекционных измерений, среди которых: поперечный диаметр груди (Т460 ) и поперечный диаметр спины на уровне измерения обхвата груди третьего (Т470 ), расстояние между центрами груди (Т46) и лопаток (Т481 ), переднезадний диаметр руки (T57)t и др. - выполняется в параллельных по отношению к основным плоскостям. При их проецировании на основные (фронтальную и среднесагиттальную) плоскости происходят дополнительные искажения получаемых значений [214], зависящие от величины смещения плоскостей (Д7Ї).
Для расчета абсолютных величин перечисленных размерных признаков отмечены проекционные размерные признаки, отсутствующие в ГОСТ, введенные в настоящем исследовании для расчета дуговых и обхватных размерных признаков: их перечень будет дан в подразделе 3.2.4. установлена закономерность изменения параметров масштабной сетки при смещении ее плоскости на каждый 1 см ближе (дальше) к фотоаппарату при неизменном фокусном расстоянии объектива. Смещение фронтальных плоскостей (например, АТ460, АТ470, АТ46, АТ481 для размерных признаков Т460 , Т470 , Т46, Т481 ) фиксируется на профильной проекции фотографического изображения, смещение профильных плоскостей (например, АТ57 для размерного признака Т57) - на фронтальной проекции. Измерения для фиксации величины смещения плоскостей показаны на рисунке 3.4.
Для измерения параметров, характеризующих дуговые участки размерных признаков, крайние точки которых располагаются в различных плоскостях, смещенных по отношению к основным, (например, дуговой участок от сосковой точки до вертикали, проходящей через передний угол подмышечной впадины, на уровне измерения обхвата гуди третьего характеризуют проекционные параметры Т461 и Т462 ), рассчитаны средние коэффициенты искажений, учитывающие величины смещения каждой плоскости.
Таким образом, параметры горизонтальных, вертикальных, наклонных и угловых размеров фотографических объектов, измеряемые в экранных единицах, инструментами графического редактора Corel DRAW, ввиду наличия вышеперечисленных искажений имеют отличия от реальных размеров (см). Поэтому для их расчета аспирантом О.В. Покровской под руководством автора были определены корректирующие коэффициенты, в комплексе учитывающие искажения измерений фотографических изображений фигуры по высоте, по ширине, вследствие смещения плоскостей, а также масштабные изменения. Для автоматизированного пересчета по разработанной методике экранных единиц в реальные (общепринятые) - см, при измерении проекционных параметров фотографических изображений, на базе Microsoft Excel составлена расчетная программа, позволяющая выполнять комплексный учет искажений на любом участке изображения. Пример работы программы представлен в таблице приложения
Разрабатываемый метод определения размерной характеристики фигуры человека должен обеспечить возможность получения всех размерных признаков, представленных в ОСТ и ГОСТ [72,192].
По фотографическим изображениям фигуры человека с использованием инструментов программы Corel Draw прямым измерением можно определить только часть размерных признаков: линейные проекционные и прямые (высоты, глубины, диаметры) и дуговые продольные (длины, расстояния, дуги).
Для определения дуговых поперечных размерных признаков, к которым относятся обхваты (шеи, груди I - IV, талии, бедер, плеча, запястья, бедра, колена, икры, щиколотки) и ширины (спины и груди) выведены специальные расчетные формулы. Расчеты основывались на принятом в работе положении, что искомый размерный признак не является копией поверхности фигуры в соответствующем ему сечении, а представляет собой абрис геометрической фигуры определенной конфигурации, образуемый сантиметровой лентой в процессе снятия данного размерного признака.
Все абрисы рассматриваемых геометрических фигур представлены в виде совокупности прямолинейных или дуговых участков. При этом дуговые участки геометрически описаны достаточным числом проекционных параметров, которые позволяют произвести математический расчет первых. Некоторые из прямолинейных участков являются стандартными размерными признаками (ГОСТ или ОСТ); остальные проекционные параметры являются нетрадиционными. Нестандартные проекционные измерения тела человека введены автором совместно с О.В. Покровской и используются для расчета дуговых и об-хватных размерных признаков. Их перечень представлен в таблице 3.2, в тексте данные измерения обозначены знаком ( ). В приложении Д дана таблица размерных признаков, при измерении которых необходимо учитывать величины смещения плоскостей.
Похожие диссертации на Разработка методологии адресного проектирования одежды с использованием новых информационных технологий
