Содержание к диссертации
Введение
1 Анализ этапов становления и развития методологии эргономического дизайна спецодежды . 13
1.1 Основные понятия в области дизайна и эргономики 13
1.2 Ретроспективный обзор этапов развития теории и методологии эргономического дизайна спецодежды 19
1.2.1 Основные этапы развития ассортимента специальной одежды в России 19
1.2.2 Этапы развития теоретических и методических основ конструирования одежды с учетом антропоморфоло-гических особенностей тела человека в статике и динамике движений 27
1.3 Анализ рынка и свойств современных материалов для спецодежды 34
1.4 Анализ технологических возможностей существующих систем автоматизированного проектирования одежды 41
1.5 Выводы. Постановка целей и задач работы 48
2 Разработка когщепции информационного обеспечения процедур проектирования и оценки конструктивных параметров изделий в структуре эргономического дизайна спецодежды 50
2.1 Разработка информационно-логической модели процесса конструирования изделий в структуре эргономического дизайна спецодежды 50
2.2 Антроподинамические исследования женских фигур при выполнении движений в основных суставах 57
2.3 Разработка типологии потребительских ситуаций по двигательному компоненту трудовой деятельности 65
2.4 Типизация конструктивных решений изделий специальной одежды 71
Выводы по главе 78
3 Методические аспекты разработки комбинированного изделия женской спецодежды 80
3.1 Анализ изменений в структуре коллекций женской всесезонной специальной одежды 80
3.2 Исследование проектной ситуации (фрагмент) 88
3.3 Функциональное обоснование выбора материалов для изготовления женского комбинезона 92
3.2.1 Определение номенклатуры показателей и формирование выборки тканей 93
3.2.2 Сбор экспериментальных данных и их первичная статистическая обработка 95
3.2.3 Оценка значимости различия между качеством тканей по рассматриваемым показателям 99
3.2.4 Анализ корреляционной зависимости между показателями 106
3.2.5 Комплексная оценка качества тканей для проектируемого комбинезона 109
3.4 Выбор параметров формообразования и разработка конструкции женского комбинезона 116
3.4.1 Разработка исходного художественно-технического решения 117
3.4.2 Разработка исходной модельной конструкции 120
3.4.3 Разработка модельной конструкции 127
Выводы по главе 136
4 Эргономическая оценка проектных решений в лабораторных и натурных условиях 138
4.1 Оценка динамического соответствия конструкции женского комбинезона амплитудам трудовых движений
4.2 Оценка влияния комбинезона на функциональное состояние женщин-испытуемых и их физическую работоспособность 143
4.3 Потребительская оценка эргономической рациональности проектных решений 150
4.4 Эстетическая оценка художественно-графического решения женского комбинезона 157
Выводы по главе 163
Основные результаты и выводы 165
Список использованных источников 169
Приложения 181
- Основные этапы развития ассортимента специальной одежды в России
- Разработка информационно-логической модели процесса конструирования изделий в структуре эргономического дизайна спецодежды
- Анализ изменений в структуре коллекций женской всесезонной специальной одежды
- Оценка влияния комбинезона на функциональное состояние женщин-испытуемых и их физическую работоспособность
Введение к работе
Актуальность работы. Примат функциональных аспектов был всегда характерен для проектирования специальной (рабочей) одежды. Действительно, функционально-эргономическое обоснование принимаемых проектных решений имеет доминирующее значение в обеспечении гарантированного соответствия спецодежды условиям ее эксплуатации, а именно:
соответствия свойств материалов и конструктивно-технологического решения одежды требованиям защиты от воздействия опасных и вредных факторов производственной среды;
соответствия спецодежды климатическим (микроклиматическим) характеристикам условий эксплуатации и профессиональным особенностям двигательного компонента трудовой деятельности;
соответствия конструктивных элементов спецодежды (застежки, регулировочные элементы, решения граничных участков) закрепленным и вновь формируемым навыкам пользования изделиями;
соответствия изделий транспортировочной функции, обусловленной профессиональными особенностями трудовой деятельности (хранение, размещение и перенос инструмента, аппаратов связи, личных вещей и документов).
Длительный период в проектировании изделий специальной одежды господствовал функционально-экономический подход, при котором максимальная унификация конструкций, узлов, деталей и элементов обеспечивала минимизацию затрат промышленных предприятий на обеспечение (бесплатную выдачу) спецодеждой работающих массовых профессий, занятых в различных отраслях народного хозяйства.
Начиная с 90-х годов XX века происходит постепенный переход к гармонической бифункциональное проектных работ по созданию новых видов и изделий спецодежды, выражающийся, при сохранении всех аспектов функционального (инженерного) проектирования, в повышенном внимании к обеспечению информационно-эстетической функции спецодежды. Наблюдается выраженное стремление к формированию фирменного стиля специальной одежды предприятий, реализуемое в виде разработок промышленных коллекций изделий, адекватно соответствующих спектру потребностей организаций-заказчиков, финансирующих разработку. Расширяются комплектность изделий и цветовая гамма одежды данного назначения. Широко применяются различные варианты отделхи изделий (вышитые и печатные логотипы, канты, световозвращающие элементы и др.)
Другими словами, именно в эти годы проектирование изделий специальной одежды приобретает выраженные черты комплексного эргономического дизайна, в котором, наряду с утилитарными функциями, активно решаются проблемы обеспечения таких эстетических показателей, как художественная и информационная выразительность, композиционная целостность и рациональность формы, совершенство производственного исполнения и
стабильность товарного вида. В целом, в такой постановке проектного процесса, целью эргономического дизайна спецодежды является создание необходимого (или достаточного) удобства и комфорта трудовой деятельности человека, социально-экономическая эффективность которых выражается в повышении работоспособности, снижении количества случаев профессиональной заболеваемости и тяжести их последствий, обеспечении престижности работ на различных должностях конкретных предприятий и организаций.
Ввиду того, что эргономическая система «человек-спецодежда-производственная среда» проявляется в динамических процессах, основным эргономическим требованием к конструкции и решающим фактором в выборе конструктивных параметров спецодежды является обеспечение ее динамического соответствия характерным и экстремальным движениям работающего в конкретных производственных условиях.
Значительный вклад в формирование методологии эргономического проектирования одежды внесли работы, выполненные в МГУДГ под руководством проф. Е. Б. Кобляковой и в ЦНИИШП под руководством проф. П. П. Кокеткина и 3. С. Чубаровой. Несомненную значимость в развитии методологии художественного проектирования спецодежды с использованием в качестве творческого источника кроя народной одежды имеют работы проф. И.Н. Савельевой (РосЗИТЛП). В известных разработках теоретико-методических основ эргономического проектирования одежды специального назначения, выполненных в СПГУТД под руководством проф. В. Е. Романова и проф. Е. Я. Сурженко, сформирована концептуальная схема организации этого процесса, доказана взаимосвязь и взаимообусловленность эргономически рациональных конструкций спецодежды и биомеханики трудовых движений. Рассмотрены конструктивно-технологические средства обеспечения динамического соответствия изделий условиям их функционирования (использование различных покроев рукава, применение эластичных вставок, нестачанных участков, складок, ластовиц, регулируемых деталей и т. п.).
Вместе с тем, методические материалы по проектированию и оценке т.н. «оригинальных» конструктивно-технологических решений до настоящего времени не систематизированы должным образом. В основном, эти решения остаются результатом дизайнерских изобретений квалифицированных проектировщиков. Не рассмотрены данные конструктивные приемы и в качестве средств обеспечения художественной .. выразительности изделий спецодежды, их визуально-эргономического совершенства.
Не вызывает сомнений актуальность дальнейшей функциональной и композиционной систематизации рациональных (с позиции обеспечения антроподинамического соответствия) конструктивно-технологических решений народной (рабочей) одежды, кроя одежды различного утилитарного назначения. В совокупности эти систематизированные решения могут быть положены в основу формирования достаточно представительной базы знаний для потенциального использования (идейного или параметрического заимствования, творческой
переработки и модифицирования) в эргономическом дизайне изделий, коллекций и ассортиментных групп спецодежды различного назначения.
Требуют дальнейшего совершенствования методы проведения и анализа эргономических предпроектных исследований с целью повышения их информативности, методы синтеза конструктивных решений и оценки эргономических параметров, т.е. методы выполнения работ практически на всех стадиях проектной триады эргодизайна (анализ, синтез, оценка).
Диссертационная работа соответствует следующим пунктам паспорта ВАК научной специальности 17.00.06: 12. Методы формообразования и структурообразования изделий текстильной, легкой и др. видов промышленности; 15. Методы расчета и измерения параметров проектирования.
Работа выполнена в соответствии с тематическим планом госбюджетных НИОКР СПГУТД 2004 ... 2008 гг. (тема 6.030) в рамках одного из направлений научной работы кафедры конструирования и технологии швейных изделий «Совершенствование методов проектирования специальной и производственной одежды для различных условий труда и климата».
Цеїлю работы является совершенствование методов выбора, обоснования и оценки конструктивных параметров проектирования в эргономическом дизайне специальной одежды.
Для достижения поставленной цели в работе решены следующие научные и технологические задачи:
выполнен ретроспективный анализ зарождения, становления и развития методологии эргономического дизайна спецодежды, его роли в системе повышения качества и конкурентоспособности промышленной продукции;
систематизированы рациональные с позиции обеспечения антроподинамического соответствия конструктивно-технологические решения народной (рабочей) одежды, варианты кроя одежды различного утилитарного назначения;
разработана дифференцированная по видам рабочих движений библиотека конструктивных решений элементов и узлов спецодежды, обеспечивающих эргономическое соответствие изделий двигательному компоненту производственной деятельности работающих;
проведены антроподиламические исследования женских фигур при выполнении рабочих движений в основных суставах;
предложено и обосновано расширение вариативности типажа модельных конструкций спецодежды в базах данных, применяемых при автоматизированной реализации заказов на целенаправленную разработку дизайн-концепции ассортимента производственной одежды и конструктивно-технологическую подготовку его производства;
разработана информационно-логическая модель процесса проектирования и оценки конструктивных параметров изделий в структуре эргономического дизайна спецодежды;
осуществлена практическая реализация предложенной модели процесса проектирования при разработке оригинальной конструкции женского комбинезона для защиты от общих производственных загрязнений и механических воздействий;
изготовлена опытная партия и осуществлена опытная носка изделий по разработанной модели в условиях промышленного предприятия;
произведена экспертная, социологическая и экспериментальная оценка эргономической рациональности предложенных модельных конструктивных решений спецодежды.
Методы и средства исследований. В работе использованы: общая методология системного подхода к проектированию спецодежды; теория информационных процессов и структур; основные положения проективной эргономики; инженерные методы построения разверток деталей одежды; методы эргономической биомеханики, в том числе динамической антропометрии.
В антроподинамических исследованиях женских фигур использованы контактные и бесконтактные методы измерений. Исследование показателей свойств материалов производилось по стандартным методикам. Обработка результатов экспериментов осуществлялась с помощью методов математической статистики и использованием программ Table Curve и Microsoft Excel. Исходные модельные конструкции изделий были получены в трехмерной системе автоматизированного проектирования СТАПРИМ, рабочая конструкторская документация - в системе Comtense.
В качестве средств исследований использовали: стандартный комплекс антропометрических измерительных средств, компьютер IBM PC, сканер, цифровой фотоаппарат, программное обеспечение Windows ХР, Microsoft Office ХР.
Достоверность полученных результатов и выводов обеспечена обоснованным объемом выборок, корректным применением методов математической статистики и критериев, согласованностью результатов теоретических и экспериментальных исследований.
Научная новизна заключается в разработке информационно-логической модели процесса проектирования и оценки конструктивных параметров изделий в структуре эргономического дизайна спецодежды, базирующейся на систематизированном обобщении результатов ранее проведенных и собственных исследований принципов выбора конструктивно-композиционных решений спецодежды в зависимости от особенностей двигательного компонента трудовой деятельности.
Впервые получены следующие научные результаты:
1. Выявлены основные этапы развития методологии эргономического дизайна спецодежды и установлена необходимость дальнейшего совершенствования процедур прогностической оценки эргономической рациональности проектных решений.
Установлены полиномиальные зависимости изменения динамических эффектов размерных признаков женских фигур от угловых биомеханических параметров движений в основных суставах.
Предложен алгоритм эргономического анализа прототипов и аналогов конструктивных решений спецодежды.
Сформирована структурированная база справочной информации по функционально-эргономическим признакам изделий спецодежды, определяющих их соответствие условиям эксплуатации.
Обоснована вариативность типажа исходных модельных конструкций спецодежды в соответствии с многообразием проектных ситуаций по двигательному компоненту трудовой деятельности.
Практическая значимость и реализация результатов работы.
Разработанная методика эргономического анализа, синтеза и оценки конструктивно-композиционных решений спецодежды, практически реализованная на примере наиболее сложного в этом плане изделия (комбинезона), обеспечивает гарантированное и эффективное обеспечение соответствия проектируемых изделий заданному комплексу трудовых движений работающих.
Результаты работы в виде проектной документации на изготовление опытной партии женских комбинезонов для защиты от механических воздействий и общих производственных загрязнений внедрены в научно-производственной фирме «Коруна». Опытная эксплуатация изделий в реальных условиях производства на ООО «ПО «Киришинефтеоргсинтез» подтвердила их эргономическую рациональность.
Техническая новизна разработанной конструкции женского комбинезона подтверждена выдачей патента № 66035 РФ на промышленный образец.
Результаты работы используются в учебном процессе СПГУТД в соответствующих разделах .курсов «Основы прикладной антропологии и биомеханики»» и «Конструирование одежды различного назначения» при подготовке инженеров по специальности 260902 «Конструирование швейных изделий».
Апробация работы. Результаты работы докладывались, обсуждались и получили положительную оценку на следующих конференциях:
XXVIII итоговой научно-технической конференции преподавателей, сотрудников, аспирантов и студентов ДГТУ (Махачкала, 2007 г.);
Всероссийской научно-практической конференции «Технические науки» (Махачкала, ДГТУ, апрель, 2007 г.);
второй Всероссийской научно-практической конференции 2-3 декабря 2008 г. Махачкала, ДГТУ. «Проблемы теории и практики повышения эффективности функционирования первичных звеньев отраслей народного хозяйственного комплекса региона» (Махачкала, ДГТУ, 2-3 декабря 2008 г.);
на международных научных конференциях «Мода и дизайн: исторический опыт - новые технологии», Санкт-Петербург (СПГУТД, Российский этнографический музей), 2008,2009 гг.;
на заседаниях кафедры конструирования и технологии швейных изделий СПГУТД, 2005, ...,2009гг.;
Публикации. Основные результаты работы опубликованы в журнале «Швейная промышленность», входящем в список изданий, рекомендованных ВАК (1 статья), 1 статье в журнале «Вестник Дагестанского технологического университета. Технические науки», 1 статье в каталоге «Легаромбизнес» («В мире оборудования»), 2 тезисах докладов в сборниках материалов международных научных конференций, 1 патенте на промышленный образец.
Структура и объем работы Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав с выводами, заключения, списка использованных источников из 130 наименований и приложений. Работа изложена на 180 страницах машинописного текста, содержит 32 рисунка, 18 таблиц.
Основные этапы развития ассортимента специальной одежды в России
Получение кроя деталей в течение многих веков осуществлялось муляжным методом без каких-либо расчетов путем объемного макетирования одежды из куска ткани на фигуре человека или приближенной модели его торса — манекене. При всей кажущейся простоте этого метода, он позволял получить довольно рациональные конструкции изделий, о чем свидетельствует, например, эргономический анализ конструкций народной одежды [42, 43,44,45]. Представленные в табл. 1.2 и приложении 1 варианты кроя плечевых и поясных изделий народного костюма с очевидностью демонстрируют заложенную в них рациональность с позиции выполнения основных движений человека в основных суставах (плечевом и тазобедренном).
Расчетно-графические методы конструирования одежды, систематизирующие эвристические алгоритмы построения шаблонов деталей одежды, начали формироваться в конце XVIII - начале XIX вв. Известно, что одну из первых систем кройки предложил лондонский закройщик, француз Мишель в 1800 г. На базе этой системы в дальнейшем создается т.н. клеточная система [46]. К периоду введения во Франции метрической системы мер относится создание масштабной сантиметровой системы кройки (Компейн), различные варианты которой существовали достаточно продолжительное время и совершенствовались целым рядом авторов. В 1840 г. Г.А.Мюллером разработана тригонометрическая система кройки, на основе которой в дальнейшем созданы различные варианты т.н. расчетно-мерочных систем (Маурер, Гирш, Лутц и др.). В 1886 г. М. Лутц разработал универсальную систему кройки, которая базировалась на началах аналитической геометрии [47]. В России эту систему использовало и развивало Общество Санкт-Петербургских закройщиков [48]. Наибольшее распространение в России получили различные варианты координатной системы конструирования одежды {Метузал, братья Левитанус, Ленгридж и др.).
Анализ конструкций данного периода показывает, что вопрос обеспечения соответствия изделий особенностям двигательного компонента их эксплуатации находит отражение в крое одежды: конструкции проймы и рукава для фрака; рейтуз для верховой езды (рис. 1.2), брюк для езды на велосипеде и др.
С развитием массового производства одежды, при котором снятие мерок с заказчика является невозможным, потребовалась замена закройных измерений их расчетными значениями на основе предполагаемой зависимости от ведущих размерных признаков фигуры человека - роста и обхвата груди.
Так сформировался принципиальной иной подход к построению разверток деталей одежды, положенный в основу расчетно-пропорционалъных систем конструирования. Именно этот период (1918-1930 гг.) ознаменовался бурным развитием прикладных антропологических исследований пропорций тела человека, направленных на разработку рациональных размеро-ростовочных стандартов, обеспечивающих соответствие готовой одежды реальным типам строения фигур взрослого и детского населения (работы ученых НИИ антропологии Московского государственного университета В.В.Бунака, П.Н.Башкирова, М.В.Игнатьева и др.) [49,50].
Расчетно-пропорциональный метод конструирования использовался в промышленности и подготовке кадров для массового производства одежды достаточно длительный период. Большой вклад в его развитие внесли ведущие ленинградские конструкторы М.И.Смирнов и Н.И.Царев [51, 52].
С 1959 г. в Центральном научно-исследовательском институте швейной промышленности ведутся работы по созданию единой методики конструирования мужской, женской и детской одежды (ЕМКО), в основу которой положен расчетно-аналитический метод построения геометрических разверток сглаженного контура типовой фигуры человека с прибавками на свободное облегание [53]. Разработке методики сопутствует формирование размерной типологии населения 1960 г., учитывающей изменчивость полнотных признаков (обхватов талии и бедер).
Последующие массовые антропометрические обследования, в результате проведения которых разработана новая размерная типология населения стран-членов СЭВ (1972), разработки новых методик конструирования (методика ЦНИИТТТП, 1980; ЕМКО СЭВ, 1988) по существу не изменили традиционной технологии конструирования одежды. При этом кроме алгоритмов построения, заложенных в этих методиках конструирования, используется широкий арсенал эмпирических приемов преобразования исходных шаблонов, соответствующих различным конструкторским задачам, в т.ч. и отработке конструкции на антроподинамическое соответствие.
Первые систематические исследования динамических признаков тела человека, определившие выбор программы и методики их измерений, а также способов статистической обработки были проведены в 1968 г. в рамках антропометрического обследования населения стран-членов СЭВ (рис. 1.7). Несмотря на большой объем этих исследований, рекомендации по их результатам сводились лишь к формулированию гипотетической возможности учета данных динамической антропометрии при выборе припусков в одежде и определении оптимальной растяжимости текстильных материалов [54].
Разработка информационно-логической модели процесса конструирования изделий в структуре эргономического дизайна спецодежды
К основным компонентам информационного обеспечения процедур проектирования и оценки конструктивных параметров изделий в структуре эргономического дизайна спецодежды следует отнести базы знаний, базы правил, базы данных, библиотеки эргономически рациональных конструктивных решений, позволяющие проектировщику органично, без излишнего регламентирования, осуществлять синтез художественно-конструкторского и эргономического решений.
Общеизвестно, что исходным этапом процесса проектирования является разработка технического задания - документа, который, являясь программой требований, выступает в роли связующего звена между предыдущим этапом исследования характера и объема потребностей и последующими этапами проектирования и производства, поскольку именно в нем формулируются функционально-эргономические и социо-культурные требования к свойства проектируемого объекта [38].
На данном этапе, после получения исходных требований предприятия-заказчика, производятся, как правило, предпроектные исследования, или, как они называются в ряде источников [38,59,103], исследования проектной ситуации. Обычно в перечень работ рассматриваемого этапа включаются следующие работы: исследование опасных и вредных производственных факторов (ОВПФ); исследование микроклиматических условий в рабочих зонах и зонах отдыха; изучение травматизма и профзаболеваний работающих, связанных со спецификой производства; идентификация основных и сопутствующих рабочих поз и трудовых движений; исследование социально-психологических и эстетических факторов производственной среды; интервьюирование потребителей с целью выявления их замечаний по комплектности, внешнему виду, конструкции изделия и др. В контексте данной диссертационной работы обобщение результатов данного этапа должно сопровождаться не только функционально-эргономическим анализом действующей спецодежды и изделий аналогичного назначения, но и художественно-конструкторским анализом их композиционных и цветографических решений. Таким образом, в результате выполнения работ данного этапа, формируется информационное пространство для выработки целевых ориентиров, на достижение которых должна быть направлена конкретная разработка. Проблема последующих за накоплением информационных данных этапов их «свертывания» состоит, прежде всего, в неопределенности связей между исследуемыми функциональными процессами и морфологией объекта проектирования. Принятие проектных решений в такой ситуации существенным образом зависит от предшествующего опыта и квалификации проектировщика, более того, даже при наличии последних не исключена возможность принятия нерациональных решений или использования шаблонных приемов комбинаторики известных вариантов. В период жесткой унификации и стандартизации конструктивно- технологических решений, допускающих лишь согласованные изменения внешнего вида или отдельных элементов изделия (например, при изготовлении моделей из Единых промышленных коллекций допускалось использовать следующие изменения: «...спинка без шва посередине или со швом; боковые накладные карманы, не входящие в боковые швы; концы поясов, курток и брюк различной конфигурации» и т. п. [00]) вышеуказанной проблемы просто не существовало. Положение во многом осложнилось, когда целью разработки стало не просто проектирование искусственно выделенного из общего потребительского комплекса единичного изделия, а формирование целостного ассортимента изделий для заданной совокупности производств или же выработка рекомендаций по использованию изделий ассортимента предприятия-изготовителя спецодежды, функционально соответствующих выявленной структуре потребностей. Тогда наработка и выбор вариантов художественно-конструкторского, эргономического и цветофактурного решений спецодежды на этапе эскизного проектирования должны осуществляться в рамках принятой концепции формирования целостного ассортимента производственной одежды конкретного предприятия с обоснованной видовой номенклатурой изделий, принятой системой композиционных признаков корпоративного стиля (комплект 53 ность, масштабность, пропорционирование, ритм, степень тонового и цветового контраста основных и вспомогательных материалов и др.). В этих условиях перед конструктором спецодежды часто возникает проблема компромиссного решения сложной проектной задачи удовлетворения многочисленных и, зачастую, противоречивых требований (функциональных, эргономических, эстетических и др.) и ограничений технико-экономического характера. В этой связи уместно выделить несколько вариантов подхода к решению рассматриваемой задачи: модернизация существующих решений или их компоновка, при которых используются ранее признанные в качестве рациональных конструктивные решения изделий или отдельных его комплектующих элементов (базы данных или библиотеки конструктивных решений); разработка оригинальных конструктивно-технологических решений на основе феноменологического обобщения опыта проектирования и эксплуатации изделий соответствующего назначения (принцип «дизайнерского изобретения»); целенаправленная разработка рационального (оптимального) проектного решения на основе глубокого проникновения в структуру изучаемой системы «человек-одежда-среда» и реализации проектного принципа «абстрактное-конкретное» . Первый вариант решения успешно реализуется, например, в системе в «Реликт» [104] и является весьма эффективным при условии ограничений вариативности объемно-силуэтных решений, композиционных элементов, а также выпуска спецодежды на заранее согласованную с заказчиком размер-но-ростовочную шкалу, соответствующую принятой размерной типологии населения.
Для реализации второго варианта необходимо проводить глубокий эргономический анализ биомеханики рабочей позы и трудовых движений работающего, обусловленных спецификой его профессиональной деятельности. Данный вариант решения предполагает оперативное согласование художественно-конструкторского и эргономического решений. Так, в условиях заданных эскизным проектом ограничений (или запрета) на использование раздвижных участков, конструктору необходимо предложить рациональное преобразование шаблонов деталей исходной модельной конструкции в соответствии с параметрами движений человека в основных суставах.
И, наконец, последний, третий вариант постановки конструкторского обеспечения эргономического дизайна спецодежды предполагает использование методов прогнозирования эргономической рациональности конструктивно-технологических решений на этапе их проектирования. Данный вариант в определенной степени реализован при моделировании теплофизиче-ских процессов в системе «человек-одежда-среда» с выходом на обоснование конструктивных и функциональных припусков в теплозащитной одежде [105]. Моделирование же процессов взаимодействия элементов данной системы в динамике трудовых движений в настоящее время следует отнести к задачам перспективных исследований.
Анализ изменений в структуре коллекций женской всесезонной специальной одежды
Как уже было показано в главе 1, основным недостатком сложившегося подхода к конструированию специальной одежды, при, безусловно, правильной тенденции к типизации ее конструктивно-технологических решений, является жесткое регламентирование основных измерений базовых конструкций, не допускающее изменения конструктивных параметров, необходимость которого часто возникает при решении практических задач.
С принципиальных позиций в разработке базовых конструкций спец-одежды реализован лишь частный вариант обеспечения функционально-эргономической рациональности конструкции: расчет общей прибавки по ширине изделия и распределение ее по участкам с учетом динамических приростов отдельных размерных признаков и толщины пакета материалов. В реальной практике разработки функциональных конструкций спецодежды многообразие проектных ситуаций чрезвычайно широко и, при стремлении разработчиков к максимальному учету всего комплекса профессионально-производственных и социо-культурных факторов, имеет тенденцию к расширению.
С учетом возрастания требований к уровню качества и конкурентоспособности продукции, развития практики прямых договоров на целевую разработку т.н. корпоративной одежды для заданной совокупности производств, функционально-эргономические и эстетические ограничения унификации конструктивных решений спецодежды становятся все более очевидными. Более того, в практике выполнения заказов на проектирование и поставку фирменной спецодежды все чаще встречаются ситуации, когда требуется изготовление изделий с учетом индивидуальных особенностей фигур конкретных носчиков. В этих случаях разработчик вынужден переходить на индивидуальный раскрой изделий с предшествующей (весьма трудоемкой) корректировкой шаблонов основных, производных и вспомогательных лекал.
Трудности заключаются не столько в сложности учета множества факторов, определяющих качество конструкции, а также ее соответствия предложенной проектной ситуации, сколько в существующей на данный момент последовательности разработки новых моделей спецодежды.
В традиционной постановке процесса проектирования и производства спецодежды вся конструкторско-технологическая документация хранится по моделям. Это приводит не только к хранению большого объема избыточной информации, но и к тому, что проектирование новых моделей ведется на базе документации, отработанной ранее для других условий эксплуатации, а точнее, при компоновке документации на новую модель переделывают лекала и технологические последовательности, разработанные ранее для нескольких различных моделей. При этом все ранее произведенные с их лекалами модификации чаще всего не воспроизводимы повторно и не могут быть описаны последовательностью и числовым выражением преобразований, а значит, их использование в другой проектной ситуации может привести к ошибкам. При таком положении дел неизбежно использование множества приближений, которые не могли не сказаться на точности лекал. Кроме того, выполняется очень большой объем работ, которые могут повторно производиться после экспериментальной проверки вновь разработанной модельной конструкции в результате вносимых корректировок.
Решение рассмотренных проблем может быть осуществлено в автоматизированной постановке процесса проектирования с использованием технологических возможностей блочно-модульного подхода в САПР одежды. Так, например, система «Грация» предлагает пользователю возможность алгоритмической записи (и, соответственно, хранение в базах данных) не только построения чертежей основных и вспомогательных деталей, но и всех преобразований исходных шаблонов деталей, выполняемых при конструктивном моделировании и отработке конструкций на антроподинамическое соответствие трудовым движениям [93].
Таким образом, в данной САПР появляется возможность отказаться от жесткой регламентации параметров конструктивных решений и обеспечить необходимый уровень многообразия изделий спецодежды в соответствии с принятой типологией производственных ситуаций.
При рациональной организации алгоритма весь процесс сводится к выбору из предложенного списка проектных ситуаций тех, которые наиболее полно смогли бы отразить условия эксплуатации нового изделия спецодежды и введения в программу только соответствующего кода, по которому программа выполнит уже имеющийся алгоритм с учетом новых условий. В данном случае сочетание начальных условий сможет удовлетворить практически любую проектную ситуацию без дополнительных трудозатрат и переделки ранее отработанных моделей, т.е. новая модель будет построена исключительно для заданных пользователем параметров.
Второй этап проектирования предполагает получение шаблонов основных деталей, в которых, помимо начальных условий был бы учтен такой аспект, как соответствие проектируемой одежды заданному комплексу рабочих поз и производственных движений. Решение поставленной задачи предполагается производить по вышеизложенному принципу с использованием алгоритма построения базовой конструкции. Учет биомеханических параметров производится путем последовательного выбора рабочей позы и соответствующего ей производственного движения и ввода задающего их кода, который дает программе возможность перестроить базовую конструкцию для предложенных пользователем условий.
При этом пользователь не набирает программу построения нового изделия с самого начала, а использует готовый алгоритм, в который он вводит только коды (или, если того требует проектная ситуация, отдельные параметры). Все построение не занимает много времени и позволяет получить чертежи основных деталей новой модели, максимально соответствующие поставленным перед проектировщиком условиям.
Так, например, для разработки конструкций поясных изделий спецодежды (брюк) в САПР «Грация» была использована следующая типология проектных ситуаций с соответствующим алгоритмическим обеспечением построения чертежей деталей: разновидности базовых конструкций изделий (брюки, поясные части полукомбинезонов и комбинезонов); типовые варианты модификации шаблонов деталей базовых конструкций с учетом биомеханических параметров рабочих поз («стоя», «сидя» и т.д.) и движений в основных суставах (отведение в тазобедренном суставе, сгибание в тазобедренном и коленном суставах); модельные варианты конструктивно-технологических решений с позиции выбора линий вертикального и горизонтального членений основных деталей.
Следует особо отметить, что за счет рационального выбора исходных данных и параметров формообразования при сохранении выработанного алгоритма построения типовых решений в САПР «Грация» могут быть построены чертежи деталей изделий спецодежды различного назначения по сезонности (летняя, всесезонная, утепленная одежда), а также получены варианты решений по согласованной с заказчиком шкале типоразмеров.
На рис.2.8 представлены частные конструктивные решения женских брюк для производственных ситуаций, связанных с систематическим сгибанием нижних конечностей в коленных суставах. Введение линий горизонтального членения или формообразующих разрезов (вытачек, защипов) в исходную конструкцию обусловлено необходимостью учета, как угловых биомеханических параметров движений, так и линейных динамических приростов к размерным признакам фигуры человека.
Оценка влияния комбинезона на функциональное состояние женщин-испытуемых и их физическую работоспособность
Брюки внесезонного комбинезона соединены с верней частью комбинезона центральной планкой, а по остальному периметру отстегиваются при помощи застежки молнии, которая скрыта под настрочным клапаном. Такое решение выбрано для обеспечения удобства комбинезона при отправлении естественных физиологических надобностей. На уровне колена на передних полотнищах брюк по два защипа. На переднем правом полотнище брюк ниже колена накладной карман типа «портфель» с клапаном, пристегивающимся на кнопку. Длина брюк позволяет регулировать за счет подгибки вовнутрь, так как низ обработан трикотажной манжетой, кроме регулировочной, выполняющей еще и защитную функцию от проникновения пыли в пододежное пространство.
На уровне талии вшиты мобильные шлевки в боковые швы на линии талии из основного материала. Съемный пояс из основного материала, выполненного с применением резинки и застегивающегося на металлическую застежку может, кроме обеспечения желаемого прилегания изделия на уровне талии, служить еще и средством для крепления съемных карманов для размещения в них необходимых инструментов и личных вещей работающего.
В основу создания художественно-технического решения комбинезона женского положен принцип рационального сочетания функционального соответствия и современного направления моды в одежде. Учтены современные тенденции формообразования в специальной одежде, определяющие тектоничность одежды и рациональность членения изделий в целом и их деталей
Суть представленного художественно-технического решения комбинезона состоит в том, что рациональный выбор величин прибавок должен обеспечивать лаконичность объемно-силуэтной формы изделия и минимально необходимый уровень антроподинамического соответствия комбинезона, в то время как оригинальная конструкция элементов (цельновыкроенной ластовицы рукава покроя реглан, застежки, мобильных шлевок, низа брюк,) гарантировать дополнительный уровень удобства при выполнении экстремальных трудовых движений (подъем и приведение рук, наклоны корпуса, переход в позу «сидя» и др. в соответствии с перечнем систематических движений, установленных в п. 3.2).
Наличие карманов обеспечивает возможность размещения необходимых личных вещей, предметов гигиены, документов и инструментов;
Воротник-стойка обеспечивает защиту от пыли и создает завершенность образа в комбинезоне.
Целесообразность предлагаемого решения женского комбинезона заключается в том, что все конструктивные линии и элементы изделий разрабатывались с позиций их функциональности с учетом эстетических требований. Предлагаемая форма изделий умеренного объема подчеркивает пластику тела человека и гармонично вписывается в пространство производственной среды.
Цветовое решение комбинезона может быть различным в соответствии с традиционной цветовой гаммой производственной одежды, или в соответствии с фирменным (корпоративным) стилем производственной одежды конкретного предприятия (для «КИНЕФ» в качестве основного цветового решения принят синий цвет с различными вариантами контрастной отделки).
Комбинезон должен быть выполнен из современных технологичных материалов соответствующего назначения для защиты от механических воздействий и общих производственных загрязнений (см. п. 3.3) с применением унифицированных методов поузловой обработки элементов и деталей.
В соответствии с концептуальной схемой эргономического проектирования специальной одежды с позиции обеспечения ее антроподинамического соответствия двигательному компоненту трудовой деятельности человека разработка конструкций изделий производственной одежды может производиться в плоскостной и трехмерной версиях конструирования [81]. Логика методического подхода к проектированию эргономически рациональных конструкций спецодежды, рассматривающая каждый двигательный акт человека как совокупность изолированных движений в основных суставах, и основанная на дифференцированном анализе соответствия конструктивных элементов одежды угловым и линейным параметрам этих движений остается единой для каждой из них. Вместе с тем, формообразование трехмерной поверхности проектируемого изделия в системе трехмерного автоматизированного проектирования (СТАПРИМ) имеет специфические особенности.
Проектирование одежды в системе СТАПРИМ выполняется на основе линейного каркаса торса (манекена) фигуры, построенного с помощью проекционных измерений и системы фронтальных, сагиттальных и горизонтальных сечений тела человека. Традиционные линейные измерения размерных признаков используются в качестве контрольных после задания объемного изображения торса на экране монитора. Трехмерная характеристика типовых фигур введена в базу данных системы. При необходимости проектирования одежды на индивидуальную фигуру потребителя (а такие случаи в настоящее время нередко встречаются при выполнении заказа на разработку одежды для конкретного предприятия) дополнительно вводятся исходные данные об измерениях фигуры, полученные бесконтактными способами и, путем автоматического преобразования каркаса близкой по параметрам типовой фигуры, осуществляется построение соответствующего трехмерного изображения торса индивидуальной фигуры.
На следующем этапе производится выбор параметров формообразования модели одежды, варьируя которыми конструктор создает трехмерный образ внешней формы изделия на экране монитора, производит визуальную оценку этой формы в различных ракурсах и добивается соответствия изображения проектному замыслу [101].
