Содержание к диссертации
Введение
1 Теоретические предпосылки формирования показателей качества одежды в процессе ее проектирования 18
1.1 Процесс проектирования конструкций одежды определяющий фактор формирования ее качества 18
1.2 Автоматизация процесса проектирования конструкций одежды 34
1.3 Пути повышения показателей качества одежды в процессе ее проектирования 42
Выводы 51
2 Разработка концепции формирования показателей качества одежды на основе развития автоматизированной технологии проектирования 56
2.1 Разработка структурной модели формирования и прогнозирования показателей качества одежды 59
2.2 Разработка автоматизированной технологии проектирования конструкций одежды в системе 3-CAD 67
2.3 Концептуальная модель метода выполнения адаптационного анализа 83
2.4 Разработка информационно-логической модели процесса «одевания» фигуры в изделие 96
2.5 Разработка модели оптимизации процесса конструктивного моделирования одежды по показателям качества 103
Выводы 107
3 Развитие методологии представления системы «человек-одежда» при автоматизированном проектировании конструкций одежды
3.1 Развитие принципов размерной антропологической стандартизации 110
3.2 Разработка методов задания графических моделей фигур 115
3.3 Разработка классификации зрительно-подобных типовых фигур женщин 127
3.4 Развитие основ плоскостного представления геометрических силуэтных форм одежды 136
3.5 Использование метода формирования поверхностей сложных объектов по плоским изображениям применительно к синтезу фигур потребителей 146
3.6 Функциональная модель «одевания» цифровой модели фигуры в изделие 154
Выводы 157
4 STRONG Разработка информационной базы для выполнения работ творческого характера в САПРО
на основе исследования системы «человек-одежда» STRONG 161
4.1 Определение предпочтительных вариантов геометрических силуэтных форм одежды 161
4.2 Исследование влияния процесса конструктивного моделирования одежды на показатели ее качества 174
4.3 Исследование преобразования графической информации 197
4.4 Исследование влияния формообразующих факторов на создание трехмерной системы «человек-одежда» 230
Выводы 244
5 Разработка технологии формирования качества на стадиях проектирования конструкций одежды 247
5.1 Разработка способа задания требований к показателям качества одежды 247
5.2 Формирование показателей качества одежды на стадии технического предложения 258
5.3 Прогнозирование показателей качества одежды 278
5.4 Разработка методов конструирования деталей одежды высокого антропометрического ф соответствия 287
5.5 Совершенствование методов конструктивного моделирования одежды 300
Выводы 309
Заключение 311
Литература
- Пути повышения показателей качества одежды в процессе ее проектирования
- Разработка автоматизированной технологии проектирования конструкций одежды в системе 3-CAD
- Разработка классификации зрительно-подобных типовых фигур женщин
- Исследование влияния формообразующих факторов на создание трехмерной системы «человек-одежда»
Введение к работе
Актуальность проблемы. Стратегический прорыв РФ в рад
экономически развитых стран невозможен без значительного повышения
качества отечественной продукции, се конкурентоспособности, как на
внутреннем, так и на внешнем рынках. Наиболее важным фактором,
обеспечивающим качество товаров, является процесс их проектирования, так как от него в итоге зависит конечный результат — сбыт и реализация товара, а конструкция спроектированного изделия аккумулирует все сформированные в процессе проектирования показатели качества.
В процессе проектирования планка уровня показателей качества продукции должна задаваться более высокой, чтобы обеспечить требуемый уровень показателей качества, который по объективным причинам снижается в процессе изготовления изделий. Резкий скачок в повышении качества и конкурентоспособности товаров потребления обеспечивается при переходе на новые технологии проектирования.
Одежда в виде швейных изделий относится к наиболее значимым видам товара для рынков всех стран мира. Поэтому для повышения показателей качества продукции (1IK1I) совершенствование процесса проектирования швейных изделий имеет первостепенное значение.
Так, в современном процессе проектирования конструкции одежды показатели ее качества начинают оцениваться лишь при разработке проектно-копструкторской документации и изготовлении опытных образцов. Это сдерживает мобильность процесса проектирования и вступает в противоречие с требованиями моды, потребителя и производства: быстрой сменяемости фасонов одежды при ее высоком качестве.
Традиционные технологии проектирования конструкций одежды являются несовершенными со всех точек зрения: по организации процесса; по затратам времени, финансов и материалов; имеют много возвратов к ранее выполненным видам работ и требуют неоднократного изготовления макетов и образцов изделий для отработки их па различные показатели качества и обсуждения на художественных советах предприятия; не позволяют осуществлять сквозное автоматизированное проектирование.
Формирование и прогнозирование показателей качества одежды в полном объеме сдерживает и отсутствие объективных и формальных методов выполнения работ творческого характера на начальных стадиях проектирования конструкций одежды, выполнение которых если и осуществляется, то основывается только па опыте и интуиции конструктора.
Решение указанных проблем, имеющих народно-хозяйственное значение, возможно па основе разработки новых методов выполнения работ творческого характера, позволяющих формировать и прогнозировать показатели качества одежды до разработки проектно-конструкторской документации на основе использования инструментария инженерного задания системы «человек одежда» и интенсификации процесса проектирования путем его автоматизации.
Наиболее полные исследования и разработки в области формирования качества бытовой одежды в процессе ее проектирования, до настоящею времени сохраняющие актуальность, выполнены Н.Б.Кобляковой. В связи с чем, в настоящей работе развитие и совершенствование методов формирования и прогнозирования показателей качества одежды базировались на основных результатах работ указанного автора.
Связь работы с научными программами, планами, темами. Работа выполнена в рамках госбюджетных тем НИР ГБ-11-91 «Разработать гибкие технологические процессы производства швейных изделий», ГБЛТ4-95 «Разработать гибкие технологические процессы по проектированию конструкций и производству швейных изделий для индивидуального потребителя», ГБ- 01.20.03. 02192 «Разработка теоретических основ гибких швейных процессов».
Цель и задачи исследований. Цель исследований состояла в разработке научных основ создания методов формирования, измерения и прогнозирования показателей качества до окончательной разработки проектно-конструкторской документации в процессе проектирования конструкций одежды. Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
- разработать концептуальные основы технологии формирования и прогнозирования показателей качества одежды па ранних стадиях ее проектирования на базе инженерного задания системы «человек-одежда» и автоматизации процесса проектирования;
- разработать методы инженерного задания типовых фигур потребителей для САПРО 2-CAD и 3-CAD и развить инженерные методы получения конструкций деталей одежды по заданной поверхности;
- определить визуально подобные классы типовых фигур потребителей и классы типовых фигур по группам стройности, использование которых позволит формировать и сохранять высокие потребительские показатели качества одежды на всех стадиях проектирования ее конструкций;
- провести исследование геометрических силуэтных форм женской одежды для выявления типовых вариантов и математического описания составляющих их параметров;
выполнить экспериментальное исследование по определению предпочтительных вариантов геометрических силуэтных форм одежды для типовых фигур потребителей, обеспечивающих проектирование изделий с высокими функциональными и эстетическими показателями качества;
определить закономерности преобразования графической информации системы «человек-одежда» при ее перехожего системы 2-CAD +3-CAD, позволяющие измерять и рассчитывать единичные показатели качества одежды до разработки проектно-конетрукторекой документации по ее графическим моделям;
- провести исследование образования трехмерной геометрической формы женской одежды в зависимости от формообразующих факторов на основе оптимизации антропометрических показателей эргономического соответствия; изучить влияние жесткости швейных материалов на процесс конструктивного моделирования женской одежды и разработать способы оптимизации и управления как потребительскими, так и технико экономическими показателями качества;
- определить градации шкал показателей качества и сформировать информационную базу для разработки формального метода задания требований к показателям качества одежды в автоматизированном режиме. Методы исследований: Методологической основой выполненных теоретических и экспериментальных исследований являлись как классические, так и новые научные представления в технологии проектирования конструкций одежды.
В диссертации использованы: методология системного анализа, основные теоретические положения САПР, основные теоретические положения конструирования разверток деталей одежды в чебышевской сети, основы теории распознавания образов, теории принятия решений при многих критериях, статистические методы обработки результатов эксперимента, антропометрические бесконтактные (фотограмметрия) и контактные методы исследования фигур и одежды, стандартные экспертные методы оценки качества одежды, основные положения пластической анатомии и инженерной графики, методы планирования эксперимента с качественными и количественными факторами, стандартные методы исследования свойств материалов.
В работе использовались программные продукты операционной среды Windows 98, (Word 2000), MathCad Dxcel, AutoCad 2000, Visio 2000, Microsoft-Excel, Autodesk 3D Studio, Concord kof.
Объектом исследований являлась система «человек-одежда», первой составляющей которой были инженерно заданные женские типовые фигуры потребителей в виде их графических моделей (для САПРО 2-CAD и САПРО 3-CAD) и трехмерных виртуальных копий (для САПРО 3-CAD); второй -различные виды одежды из разнообразных по свойствам материалов.
Научная новизна полученных результатов. Разработана научная концепция формирования и прогнозирования показателей качества одежды до разработки проектно-копструкторской документации па основе плоскостного задания системы «человек-одежда» и развитой технологии автоматизированного проектирования в системе 3-CAD.
Определены принципы развития размерной антропологической стандартизации, обеспечивающие адекватное представление различных фигур потребителей при автоматизированном проектировании конструкций одежды.
Развиты методологические основы представления составляющих системы «человек-одежда» для плоскостного и трехмерного их представления в САПР одежда. Осуществлен синтез трехмерных копий потребителей на основе использования метода формирования поверхностей сложных объектов по плоским изображениям. Усовершенствован метод конструирования разверток деталей одежды по заданной поверхности в сети путем его автоматизации.
Разработан метод перехода от разверток поверхности фигуры к разверткам поверхности одежды различных видов и членения без разработки трехмерных моделей одежды. Новизна выполненных работ подтверждена авторскими свидетельствами и патентом на оригинальный программный продукт. Созданные методы являются основой для разработки технологии сквозного автоматизированного проектирования одежды.
Разработаны информационно-логическая и функциональная модель одевания» цифровой модели фигуры в изделие в системе 3-CAD на основе оптимизации его параметров статического и динамического соответствия.
Проведено исследование влияния жесткости швейных материалов па творческую составляющую процесса конструктивного моделирования одежды, на основании которых определены оптимальные диапазоны трансформации конструктивных параметров, обеспечивающие формирование высоких потребительских и технико-экономических показателей качества.
Выявлены закономерности преобразования графической информации системы «человек-одежда» при ее переходе из системы 2-CAD—+3-CAD, позволяющие измерять и рассчитывать единичные фактически достигнутые показатели качества одежды до разработки проектно-конструкторской документации по ее ірафическим моделям.
Разработан формальный метод задания показателей качества одежды и прикладное программное обеспечения, реализованное в виде автоматизированной системы поддержки принятия решений.
Обосновано введение нового вида работ процесса проектирования конструкций одежды - адаптационного анализа, позволяющего формировать высокие показатели функционального и эстетического соответствия одежды для всех фигур потребителей. Разработан его способ выполнения, оригинальность и новизна которого подтверждена патентом.
Разработана информационно-логическая модель прогнозирования качества проектируемых фасонов одежды до разработки проектно-конструкторской документации и предложены уравнения для расчета единичных показателей качества одежды на основе их прямых измерений по инженерно заданной системе «человек-одежда».
Практическое значение полученных результатов.
Разработанные научные основы и результаты выполненных экспериментов позволили разработать новые методы и способы выполнения проектно-конструкторских работ, а также создать более совершенную технологию проектирования одежды, обеспечивающую формирование и гарантированное сохранение се высоких показателей качества па всех стадиях проектирования. К основным из них относятся:
- классификация зрительно подобных типовых фигур и классификация фигур по группам стройности;
- справочио-ипформациоииая база для определения единичных показателей прогрессивности, трудоемкости изготовления и материалоемкости изделий с элементами ломаных форм по инженерно заданной системе «человек-одежда» до разработки проектно-конструкторской документации;
- информационная база и способ выполнения адаптационного анализа в автоматизированном режиме, математическое описание параметров, описывающих предпочтительные силуэтные формы изделий для всех фигур потребителей; номограммы для определения оптимальных величин трансформации конструктивных параметров деталей одежды в зависимости от жесткости швейных материалов, обеспечивающие высокие как потребительские, так и технико-экономические показатели ее проектирования при конструктивном моделировании;
- информационная база для творческой составляющей процесса конструктивного моделирования одежды, основанная на с учете свойств материалов и гоиоірафических преобразований графических элементов одежды;
- информационная база и способ формального задания показателей качества одежды, разработанный с использованием теории нечетких множеств, алгоритм и прикладное программное обеспечение, реализованное в автоматизированной системе поддержки принятия решения;
-информационная база и метод формирования поверхности женского платья в инженерно заданной системе «человек-одежца» 3-CAD.
Значение полученных результатов для теории. Для теории формирования показателей качества одежды в процессе ее проектирования существенное значение имеют:
- разработанная концепция формирования показателей качества одежды при выполнении работ творческого характера и их прогнозирования до разработки проектно-конструкторской документации на инженерно заданной системе «человек-одежда»;
- разработанные технологии выполнения работ творческого характера процесса проектирования, основанные на распознавании элементов графической информации, определяющих художественно-конструктивное построение проектируемого фасона изделия, и на прямых измерениях системы «человек-одежда»;
- сформулированные перспективы развития технологий автоматизированного проектирования конструкций одежды и размерной антропологической стандартизации одежды.
Достоверность проведенных исследований. Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций, полученных в работе, подтверждается согласованностью результатов теоретических и экспериментальных исследований, выполненных с применением современных методов исследований, анализом результатов эксперимента, широкой апробацией полученных результатов и положительной оценкой их в промышленности.
Апробация результатов диссертации. Основные положения работы изложены и обсуждены на научных конференциях профессорско-преподавательского состава ГАСБУ (1993-1998 гт) и МГУ С (1999-2003 гг), на международной научно-технической конференции «Проблемы развития малоотходных ресурсосберегающих экологически чистых технологий в текстильной и легкой промышленности» в Иваново 1995г;на международной конференции «Восток-Запад. Информационные технологи в проектировании» в Москве 1996г; на межвузовской научно-технической конференции «Современные проблемы текстильной и легкой промышленности» РОС ЗИТЛП в 2000 г., международной научно-технической конференции «Современные наукоемкие технологии и перспективы развития материалов текстильной и легкой промышленности» в Иваново, 2000 г.
Разработанные технологии автоматизированного проектирования конструкций одежды, концепция формирования показателей качества одежды при выполнении работ творческого характера и их прогнозирования до разработки проектно-конструкторской документации на инженерно заданной системе «человек-одежда» используются в лекционных курсах специальных дисциплин «САПР в сервисе» (спец. 2307.23 «Сервис на предприятиях по пошиву и ремонту швейных изделий») и «САПР одежды» (спец. 2809-05 «Конструирование швейных изделий по индивидуальным заказам») и дисциплины специализации «Художественное конструирование одежды для индивидуальною потребителя» для тех же специальностей, а также в курсовом и дипломном проектировании, при выполнении лабораторных работ и изложены в четырех методических разработках и в одном учебном пособии «Художественное конструирование одежды». М., Форум, 2003 г, 479 с.
Указанные результаты апробированы и внедрены на предприятиях швейной промышленности и предприятиях, разрабатывающих прикладное программное обеспечение: «Абрис», «Вилар», «Дом Моды иа Арбате», ООО «Север-Юг», МГТУ «Станкин» (Москва), ОАО Пиро-РОС (Сергиев Посад), ЧП «Лукин» (Рязань), ЗАО «Зюраткуль» (Челябинск), ГУП «Грация», АО «Одежда» (Владикавказ), ООО «Стелла» (Москва).
Личный вклад соискателя. Личный вклад состоял в обосновании и формулировании целей, научной концепции, задач и программы исследований. При непосредственном участии соискателя и иод его руководством работами аспирантов проведены все экспериментальные исследования в лабораторных и производственных условиях, разработан комплекс методических рекомендаций по результатам исследований и разработок и осуществлена их промышленная апробация. Непосредственно автором проведена теоретико-аналитическая интерпретация результатов исследований и сформулированы вы воды.
Разработка метода синтеза цифровых моделей фигур и метода получения с них разверток поверхностей в системе 3-OAD осуществлялось в совместных работах с к.т.н., ст. научн. сотрудником Петровым СВ. Автору принадлежит научная выбора и подготовки объекта исследований, участие в разработке технологии создания установки для съемки фигур потребителей, в формировании критериев наложения сети на поверхность виртуальных копий фигур и оптимизации параметров разверток на плоскость.
В научных работах, опубликованных в соавторстве с аспирантами, соискателю принадлежат теоретические разработки, организация и участие в проведении экспериментальных исследований, обработка и анализ полученных данных.
Автор защищает:
- развитую технологию проектирования конструкций одежды в системе 3-CAD на основе включения в нее таких видов работ, как художественно конструктивный и адаптационный анализы, прогнозирование показателей качества и «одевание» виртуальной модели фигуры в изделие;
классификацию зрительно подобных типовых женских фигур и классификацию по группам стройности;
- принцип плоскостного задания предпочтительной геометрической силуэтной формы изделия математическим описанием всех составляющих ее элементов на инженерно заданной фигуре потребителя в полный рост при выполнении адаптационного анализа;
- способ перехода от разверток поверхности фшуры к конструкциям деталей одежды различных видов и членения;
метод выполнения процесса конструктивного моделирования одежды с учетом жесткости используемых материалов и топографических преобразований элементов графической информации;
- способ прямого измерения графических элементов по инженерно заданной системе «человек-одежда» с целью расчета ее единичных показателей качества.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано более 70 работ во всесоюзных и российских журналах, международных и межвузовских сборниках и других изданиях, в том числе в изданиях, рекомендованных ВАК 8 работ, в журнале «Швейная промышленность» 13 работ. Основные результаты выполненных исследований и разработок отражены в монографии, в учебном пособии, в двух патентах и двух авторских свидетельствах на программный продукт.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения; 5 глав, выводов, списка использованной литературы и приложений. Работа изложена на 346 страницах, иллюстрирована 58 таблицами и 44 рисунками. Библиографический список содержит 337 источников.
Пути повышения показателей качества одежды в процессе ее проектирования
Теоретические основы качества одежды заложены учеными ведущих организаций страны в конце XX века [1-24]. Однако прогресс в области науки и техники и быстро меняющаяся политика спроса в условиях рыночной экономики ставят задачу постоянного совершенствования методологии науки о качестве одежды.
Для недавнего времени состояние рынка в РФ характеризовалось спадом отечественного производства и увеличением доли импортных товаров. Причина заключается в низкой конкурентоспособности российских товаров и в их качестве. Отмечается, что доля отечественных товаров, качество которых соответствует мировому уровню, не превышает 10% [25]. Такое положение негативно сказывается и на импорте товаров, так как для извлечения прибыли завозятся изделия невысокого качества, лишь слегка превышающие товарный вид отечественных товаров. Так по данным Госторгинспекции бракуется от 30 до 80 % импортных товаров [26].
В настоящее время качество Российских товаров начинает улучшаться, так как производственники начинают понимать, что качество один из важнейших критериев конкурентоспособности российских товаров потребления. Однако такое осознание пришло еще далеко не ко всем производителям, что отрицательно влияет на имидж российских товаров.
В [27] отмечается, что повышение конкурентоспособности
отечественного производства как на внутреннем, так и на мировом рынках, совершенствование технологии проектирования и производства товаров потребления и внедрение современных методов оценки их качества относятся в настоящее время к наиболее важным задачам.
Указанные проблемы имеют еще большую весомость с учетом наметившейся тенденции вступления России во Всемирную торговую организацию. Поэтому обеспечение качества товаров потребления в процессе удовлетворения потребностей имеет важное значение с учетом коньюктуры, сложившейся на российском рынке [26,28]. Весь цикл процесса удовлетворения потребностей состоит из потребления (эксплуатации), изучения спроса и прогнозирования потребностей, проектирования, производства, реализации товаров потребления и опять эксплуатации, но уже на другом уровне [29].
В соответствии с [26,30,31], все факторы, обеспечивающие качество товаров, подразделяются на формирующие и сохраняющие. К сохраняющим факторам относятся: упаковка, тара, упаковочные перевязочные материалы, хранение товаров в процессе их реализации. К формирующим - процесс проектирования и разработки продукции, сырье, конструкция изделия, технология его производства, т.е. комплекс объектов и операций, свойственных определенным этапам технологического цикла и предназначенных для формирования заданных требований к качеству и количеству продукции.
При этом фактор проектирования товара является определяющим для всех остальных факторов, так как от него в конечном итоге зависит конечный результат - удовлетворение потребностей населения в товарах потребления на основе их эффективной реализации, а конструкция спроектированного изделия является воплощением всех заложенных показателей качества [26,29-31]. Таким образом, именно в процессе проектирования конструкций изделий осуществляется формирование показателей их качества.
Однако процесс проектирования конструкций предполагает изготовление и разработку проектно-конструкторской документации (ПКД) для единичных изделий, а окончательно показатели качества изделий, приобретаемые потребителями, формируются при их серийном изготовлении. Качество же серийной продукции будет тем выше, чем выше уровень качества спроектированных образцов-эталонов изделий [32]. Вследствие этого в процессе проектирования планка уровня показателей качества продукции (ПКП) должна
-19 задаваться более высокой, чтобы обеспечить требуемый уровень показателей качества товаров потребления, который по объективным причинам снижается в процессе их изготовления.
Резкий скачок в повышении качества и конкурентоспособности товаров обеспечивается при переходе на новые технологии проектирования [29,33]. Поэтому для повышения ПКП одежды совершенствование процесса проектирования ее конструкций имеет первостепенное значение.
Формирование показателей качества в процессе проектирования конструкций одежды. Одежда в виде швейных изделий относится к наиболее значимым видам товаров потребления для рынков всех стран мира. При ее проектировании формируются все самые важные потребительские показатели качества одежды. Известно [10-12,26,27-32,34-38], что именно предпроектные периодические маркетинговые исследования позволяют формировать социальные и частично функциональные показатели качества. Конфекционирование, выполняемое в процессе проектирования, обеспечивает гигиеническое соответствие одежды и требуемый уровень эксплутационных требований [17,20-21, 39,40].
Учет тенденций моды и выбор оптимальных методов обработки яляются основой для формирования эстетических показателей качества; базовые конструкции одежды высокого антропометрического соответствия и оптимальные методы градации лекал, обеспечивают изготовление изделий высокого эргономического соответствия [1,2,5,13,14,15,16]. Таким образом в процессе проектирования закладываются и формируются все показатели качества одежды. Поэтому совершенствованию процесса проектирования конструкций одежды с целью повышения показателей ее качества уделяется очень большое внимание.
Разработка автоматизированной технологии проектирования конструкций одежды в системе 3-CAD
На основе предложенной модели преобразования категорий формирования ПКП в динамике разработана обобщенная схема последовательности работ в САПРО 3-CAD, предложена схема последовательности работ в САПРО на основе трехмерной базы данных и разработана ее структурная модель автоматизированного процесса проектирования одежды в системе 3-CAD, а также проведена предварительная формализация работ творческого характера.
В разработанной технологии САПРО 3-CAD реализованы следующие принципы: системности, инженерного задания объекта, совмещения двух уровней проектирования конструкций одежды, использования инженерных методов конструирования и методов стандартизации, проектирования конструкций одежды как на типовые так и нетиповые фигуры на основе введения адаптационного анализа, задание, прогнозирование и формирование показателей качества до разработки ГЖД, возможность изготовления изделий А для конкретного потребителя за счет получения точной ГЖД на основе использования инженерных методов конструирования.
1. Создание библиотеки цифровых моделей фигур (ЦМФ) потребителей: идеальных, типовых и конкретных путем получения копий их поверхностей и хранения в памяти компьютера [160,161]. При этом библиотека типовых фигур используется на период действия размерной типологии населения, а библиотека индивидуальных фигур потребителей пополняется и обновляется постоянно. Разработка ЦМФ требует создания специального программно-технического комплекса для синтеза ТІМ поверхностей сложных объектов по плоским отображениям [185].
2. Проектирование и выбор предпочтительного варианта художественно-конструктивного решения фасона изделия для заданной фигуры потребителя. Этот этап работы основывается на развитии художественных методов конструирования деталей одежды [89] и предполагает разработку принципов и методов проектирования предпочтительных и адаптированных вариантов фасонов одежды и их антропометрического анализа на ГМФ потребителей.
3. Проектирование цифровых моделей одежды (ЦМО) с жестко заданной формой поверхности. На этом этапе предполагается разработка специального программного обеспечения по синтезу ЦМО путем «одевания» на ЦМФ проектируемых форм поверхностей изделий. Вследствие большого разнообразия форм одежды и влияния на них различных свойств материалов эту задачу целесообразно решать отдельно для изделий гладких и ломаных форм [81,89,134]. Это позволит создать библиотеку ЦМО базовых форм одежды различных видов.
4. Разработка ПКД на проектируемый фасон изделия. Для реализации этого этапа необходимо разработать математический аппарат и программы получения раЗверток деталей с П Ю с использованием инженерных методов конструирования одежды.
Таким образом, разработка САПРО 3-CAD сориентирована на выполнение прОектно-конструкторских работ без отшива и отработки промежуточных макетов и образцов одежды за счет получения точных конструкций деталей одежды, обеспечивающих антропометрическое соответствие изделия фигуре потребителя, удобство эксплуатации, а также изготовление изделий высокого эстетического соответствия [129,161,162].
С учетом этого была разработана схема (рисунок 2.3), определяющая последовательность и взаимосвязь различных видов работ в САПРО на основе трехмерной антропометрической информации [129]. Функционирование такой САПРО предполагает разработку новой технологи проектирования конструкций моделей одежды. В схеме можно выделить три ветви: 1 - проектирование новых перспективных форм моделей одежды; 2 - разработка ГЖД на новые фасоны одежды для типовых фигур; 3 - разработка ГЖД на новые фасоны одежды для фигур, имеющих особенности строения, в сравнении с типовыми.
База данных САПРО состоит из антропометрической информации, представленной в виде ЦМФ потребителей; закономерностей художественно-конструктивного построения фасонов одежды; методов получения конструкций деталей по заданной поверхности и др. (см. рисунок 2.3).
Проектируемая САПРО рассчитана на разработку конструкций одежды для всего контингента потребителей, так как фигура в зависимости от строения может быть отнесена к идеальной, типовой или конкретной [88,89,129]. Необходимость выделения идеальных фигур не раз уже обосновывалась в работах автора настоящей работы [88,92,96,129,155,156].
ЦМ идеальных фигур могут быть получены на основе копирования фигур манекенщиц или трансформации ЦМ индивидуальных фигур с учетом антропометрического анализа. ЦМ идеальных фигур и их плоскостные (профильные и фронтальные) проекции (ГМФ) используют для поиска и представления на них перспективных геометрических форм одежды, а также для последующей разработки трехмерных ЦМО.
Разработка классификации зрительно-подобных типовых фигур женщин
Исходной информацией для этапа разработки ЦМО служат ЦМФ и ТРО. Разработка ЦМО начинается с анализа ТРО, выполняемого в несколько этапов. На первом этапе анализа ТРО (этап 1, см. рисунок 2.7) производится определение оптимального для целей проектирования ЦМО заданной формы набора горизонтальных сечений, число и расположение которых будет зависеть от вида, силуэтного решения, объема изделия.
Этот этап работ требует разработки каталога в виде набора горизонтальных сечений для разнообразных силуэтных решений моделей одежды [247,248]. Далее (этап 2) осуществляется определение величин композиционных припусков на уровне расположения горизонтальных сечений путем определения величины пространственных зазоров между поверхностью фигуры и изделия на проекциях ТРО и расчета по ним величин соответствующих припусков.
На следующем этапе осуществляется распознавание контурных линий, образующих ТРО (этап 3). Результатом этих действий является система математических описаний построения контуров ТРО, необходимых для однозначной интерпретации силуэтного решения модели в ЦМО.
Следующей блок работ связан с обработкой исходной информацией в виде ЦМФ. ЦМФ должна представлять собой точную копию поверхности фигуры человека и, следовательно, повторять все ее изгибы, неровности. Некоторые из них не только не оказывают существенного влияния на форму изделия, но и осложняют процесс синтеза ЦМО. Для исключения влияния этих факторов на синтез необходимо выполнить сглаживание поверхности ЦМФ (этап 4).
На основе сглаженной ЦМФ в соответствии с общей методологией моделирования поверхностей сложных объектов [249], а также практикой проектирования манекенов фигур и одежды [2,64,65,70,109,250,251], осуществляется формирование ДКФ: определение горизонтальных сечений фигуры (этап 6) с использованием исходной информации о количестве и расположении горизонтальных сечений. Количество вертикальных сечений предлагается одинаковым для плечевой одежды всех видов (этап 7).
ДКО формируется в несколько этапов. Первоначально осуществляется построение горизонтальных сечений одежды на основе горизонтальных сечений фигуры и оптимальных величин соответствующих композиционных припусков (этап 6). После этого на вертикальных проекциях фигуры, расположенной в различных ракурсах, и в соответствии с информацией, полученной при распознавании контурных линий одежды ТРО (этап 7), воспроизводятся вертикальные сечения ДКО, и осуществляется их корректировка с учетом взаимосвязи с горизонтальными сечениями (этап 8, 9).
При наличии плечевых накладок в изделии осуществляется модификация опорной поверхности с учетом их величины и формы (этап 10). Для этого этапа работ целесообразно разработка каталога унифицированных плечевых накладок и определение их параметров. Далее на основе ДКО в автоматическом режиме путем математической интерполяции разрабатывается непрерывная поверхность частей ЦМО - стана и рукава (этап 11). Затем определяется исходная информация для сочленения стана рукава (этап 12) и осуществляется их сочленение (этап 13).
После построения ЦМО ее корректность целесообразно проверять путем визуализации на экране дисплея, поскольку человеческий глаз зачастую гораздо лучше ЭВМ распознает особенности, тенденции или ошибки в больших массивах данных. Для обнаружения мелких изъянов, вместо каркасной модели следует визуализировать модель с непрерывной кривизной, что достигается путем тонирования каркасной модели с использованием специальных машинных процедур. Сформированная таким образом ЦМО будет удовлетворять требованиям эргономического соответствия проектируемому силуэтному решению.
Разработанная информационно-логическая модель процесса «одевания» ЦМФ в изделие позволяет выявить всю полноту и рациональную последовательность необходимых для функционирования моделируемого -процесса проектных работ и условия для их обязательного выполнения в процессе синтеза ЦМО и дает возможность перейти к формализации представления моделируемого процесса.
Любая математическая модель представляет собой совокупность математических объектов (чисел, переменных, матриц, множеств и т.д.) и отношений между ними, отражающими свойства моделируемого объекта [163,252,253].
Суть процесса конструктивного моделирования (ПКМ), исходя из практики конструирования, представляется как преобразование базовой конструкции (БК) в конечную модельную конструкцию (МК): ПКМ = БК - МК. Следовательно, математическая модель ПКМ должна быть представлена исходным математическим объектом (БК) и принципами, определяющими порядок преобразования объекта проектирования в моделируемый (МК).
Принципы преобразования БК в МК в процессе конструктивного моделирования, следуя традиционной логике выполнения работ, определяются двумя основными факторами: заданием вида преобразования (трансформации) исходной конструкции и заданием величины преобразования [81,134]. Поэтому математическая модель ПКМ может быть представлена как: ММпкм =f{BK П (MMnU MMBU ММТ)}, (2.5) где ММп - математическая модель определения вида преобразования; ММв -математическая модель определения величины преобразования; ММт -математическая модель трансформации.
Исследование влияния формообразующих факторов на создание трехмерной системы «человек-одежда»
Разработка классификации зрительно подобных фигур и по группам стройности. При выполнении различных видов работ процесса проектирования конструкций одежды для типового потребителя необходимо располагать информацией о его внешнем образе, который складывается из большого числа параметров.
Учет этих параметров при традиционном ручном проектировании конструкций одежды затруднен и влечет за собой значительные затраты времени. Кроме того, не для всех параметров потребителя разработаны объективные методы их определения и учета при проектировании конструкций одежды. Для решения этих задач проведены исследования, где в качестве исходной информации использовались антропометрические данные о строении типовых фигур по ОСТ 17 326-81 «Изделия швейные, трикотажные, меховые. Типовые фигуры женщин. Размерные признаки для проектирования одежды» [124].
Анализ графических моделей типовых фигур, разработанных с использованием методов их построения [92,156], привел к выводу о возможности выделения в ОСТ классов типовых фигур, зрительно подобных между собой. Предварительно автором с помощью стандартных экспертных методов была разработана классификация зрительно подобных типовых женских фигур, состоящая из 18 классов [155]. Анализ визуального представления ГМФ этой классификации показал необходимость ее уточнения и усовершенствования, которое происходило по следующей методике.
В соответствии с ГОСТ 17 522-72 и ОСТ 17 326-81, результатами исследований проекционных размерных признаков настоящей работы (см.п.3.2.2) [150] и разработанным автором методом инженерного задания ГМФ [92,156], были созданы чертежи 105 графических моделей типовых женских фигур в М 1:8. Ряд проекционных размерных признаков взят из [261]. Каждая -из выбранной фигуры имеет частоту встречаемости среди женского населения не менее 0,3%, а все их количество обеспечивает по [124,246] 80%-ый уровень удовлетворенности одеждой.
При проведении исследования осуществлялись измерения проекционных диаметров во фронтальной и профильной проекциях, высот на фронтальных и профильных проекциях и других проекционных измерений ГМФ 105 типовых женских фигур. Достоверность вывода о принадлежности фигуры к определенному классу подтверждалась путем вычисления абсолютной и относительной ошибок в проекционных измерениях эталонной и рассматриваемой типовой фигуры по ОСТ в соответствии известной методикой, представленной в [262].
Абсолютная ошибка рассчитывалась по формуле: А = Аэ - Ai, где Аэ -значение проекционного измерения эталонной фигуры, по первоначальной классификации [155]; Ai - значение проекционного измерения исследуемой типовой фигуры Относительная ошибка определялась как а = А /А эх 100%. При этом максимальная относительная ошибка была принята 5% что является допустимым в швейной промышленности.
Уточнение классификации зрительно подобных типовых фигур осуществлялась на основе установления комплексных величин интервалов безразличия [151]. Для их определения использовалась стандартная методика экспертной оценки [263], в которой объектом исследования являлись семь ГМФ: эталонная (158-96-104), имеющая по [124,246] наибольшую частоту встречаемости среди всех типовых фигур по ОСТ) и шесть ГМФ, построенных щ относительно эталонной с разницей в проекционных измерениях на ± 6%, ± 8%, ±10%.
В эксперименте принимало участие две группы экспертов, в каждой по семь человек. В качестве экспертов выступали специалисты швейного производства со стажем работы не менее пяти лет. Экспертная оценка состояла из трех туров опроса. Согласованность мнений экспертов оценивалась по коэффициентам конкордации, которые составили для первой и второй группы соответственно: Wi = 0,903 и W2 = 1,087. Проверка значимости коэффициентов конкордации показала, что теснота связи между мнениями двух групп экспертов высокая (расчетные значения критериев Пирсона x2pi и %2р2 при числе степеней свободы v = 6 и вероятности 0,95 составили соответственно 12,64 и 15,21, что больше табличного %т =12,6).
Кроме того, расчетное значение коэффициента ранговой корреляции Спирмена, равное 0,996, также свидетельствует о высокой степени связи между мнениями двух групп экспертов, так как расчетный коэффициент больше табличного, равного 0,550 при 5% уровне значимости.
Для определения допустимой доли правильных ответов использован закон биномального распределения, которому подчиняются ответы экспертов [263]. Установление комплексной величины интервала безразличия осуществлялось с использованием графического метода [262]. Она определялась точкой пересечения 30% уровня верных оценок (19 положительных ответов из 42) с линией эмпирической зависимости между величиной отклонения размерного признака и количеством верных оценок (приложение А.З). Шаг отличия показателей ГМФ был принят 2% от проекционных измерений эталонной фигуры.
Анализ экспериментальных данных осуществлялся в математически ориентированной среде программирования MathCAD. Аппроксимирующей кривой определен полином вида: у(х) = а (х4 + 100х2 )+Ь. На основе полученного графика и относительно величины положительных ответов экспертов программой определена величина интервала зрительного безразличия для зрительно подобных графических моделей типовых фигур, равная ± 8,4% [151,153].
С учетом установленной величины интервала безразличия в значениях величин проекционных размерных признаков была разработана классификация зрительно подобных типовых фигур женщин по ОСТ путем формирования их в 23 класса [92,156].
