автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.12, диссертация на тему:Автоматизированное проектирование трикотажа основовязаных переплетений

На правах рукописи

Казначеева Анастасия Александровна

АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТРИКОТАЖА ОСНОВОВЯЗАНЫХ ПЕРЕПЛЕТЕНИЙ

05.13.12 - Системы автоматизации проектирования (промышленность)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

13 ІІІ0Н 2013 005061654

Волгоград-2013

005061654

Работа выполнена на кафедре «Информатика» в Камышинском технологическом институте (филиал) федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Волгоградский государственный технический университет»

Научный руководитель доктор технических наук, профессор

Кочеткова Ольга Владимировна.

Официальные оппоненты: Дворянкин Александр Михайлович

доктор технических наук, профессор, Волгоградский государственный технический университет, кафедра «Программное обеспечение автоматизированных систем», заведующий;

Игнатьев Александр Владимирович

кандидат технических наук, доцент, , Волгоградский государственный архитектурно-строительный университет, кафедра «Прикладная математика и вычислительная техника», заведующий.

Ведущая организация Пензенский государственный университет.

Защита состоится «2» июля 2013 года в 1200 на заседании диссертационного совета Д 212.028.04 при Волгоградском государственном техническом университете по адресу: 400005, г. Волгоград, пр. Ленина, 28.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Волгоградского государственного технического университета.

Автореферат разослан «30» мая 2013 г. Ученый секретарь у^уа^ъ*^

диссертационного совета ' Водопьянов Валентин Иванович

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. Важнейшей задачей динамично развивающейся экономики является необходимость сокращения сроков и стоимости инженерной подготовки производства при одновременном повышении сложности и качества разрабатываемых инновационных проектов. Решить эту задачу можно только на базе автоматизации функционального, конструкторского и технологического проектирования путем развития, совершенствования и внедрения в производство соответствующих автоматизированных систем. •„■< .

В настоящее время созданы и наиболее развиты системы автоматизированного проектирования (САПР) в машиностроении, электроэнергетике, строительстве, текстильной отрасли, горном деле. Существующие САПР основаны на алгоритмическом подходе, имеют средства автоматизации оформления технической документации, а также средства информационной поддержки проектирования. Однако подавляющее большинство САПР инженерной подготовки производства не способны в полной мере поддерживать автоматизацию принятия решений. Применительно к проектированию трикотажа они являются узкоспециализированными. В них задача интеграции подсистем художественно-технологического и структурно-параметрического проектирования решена для ограниченного круга переплетений в рамках рисунчатых возможностей конкретной вязальной машины. Создание универсальных алгоритмов проектирования трикотажа является актуальной задачей, позволяющей наиболее полно использовать весь парк вязального оборудования предприятия, быстро проектировать новые рисунки и осуществлять перезаправку вязального оборудования, а также рационально использовать интеллектуальный труд проектировщиков.

Спецификой проектирования трикотажа является то, что значительная часть знаний - это личный опыт специалистов высокого уровня. Кроме того, знания данной предметной области слабо структурированы. Для повышения качества проектных решений необходимо в системе иметь базу знаний, использовать методы искусственного интеллекта и предоставлять возможность носителям технологического опыта сохранять его в системе, то есть произвести «интеллектуализацию» подсистем.

В данной работе сделана попытка автоматизации проектирования менее изученного и наиболее сложного по структуре объекта трикотажной технологии -трикотажа основовязаных переплетений (ТОП). Интеллектуализация проектирования достигается за счет использования онтологического подхода в процессе разработки модели представления знаний и предусматривает применение современной методологии, позволяющей довести методы проектирования до готовых технологий, под которыми понимаются апробированные стратегии создания проектных решений. Предлагаемые автором теоретические разработки, используемые для автоматизированного проектирования, доведены до практической реализации - создания программного продукта, позволяющего выполнять в комплексе процедуры художественно-технологического и структурно-параметрического

проектирования ТОП.

Кроме того, в интеллектуальных САПР возрастает обратное воздействие

ЭВМ на человека за счет резкого увеличения объема новых знаний, вырабатываемых при функционировании подсистем, поэтому их можно применять для обучения и повышения квалификации проектировщиков, а также в качестве учебно-исследовательских САПР при подготовке инженеров-технологов трикотажного производства, а также инженеров-системотехников — создателей автоматизированных систем.

Настоящая работа проводилась по теме «Функциональное проектирование механических объектов сложных технических систем на микро - , макро - , ме-тауровне. Этап V: Разработка системы автоматизированного проектирования трикотажных полотен», (№ Госрегистрации 01201351142), выполняемой Камышин-ским технологическим институтом (филиал) Волгоградского государственного технического университета.

Цель работы — повышение эффективности проектирования трикотажа ос-нововязаных переплетений за счет развития и совершенствования автоматизированных методов реализации проектных процедур и операций на основе онтологического подхода и моделей представления знаний.

Достижение поставленной цели требует решения следующих задач:

1. Анализ моделей и инструментальных средств представления знаний, используемых в автоматизированных системах.

2. Разработка концептуальной модели ТОП.

3. Построение и адаптация онтологической модели знаний для решения задач художественно-технологического и структурно-параметрического проектирования ТОП.

4. Создание и реализация программно-методического комплекса моделирования и проектирования ТОП.

5. Оценка эффективности проектирования трикотажа основовязаных переплетений с использованием программно-методического комплекса «ПМК-ТОП».

Методы исследования.

При разработке теоретических и практических положений диссертационной работы применен комплексный метод исследований, включающий: анализ литературных источников; описание и онтологическое представление знаний; теорию систем, математическую логику и моделирование; алгоритмизацию и программирование; планирование, проведение и обработку машинных экспериментов, компьютерную графику.

Научная новизна диссертационной работы заключается в следующих положениях, выносимых на защиту:

1. Предложен онтологический подход для создания и совершенствования модели знаний, обеспечивающий описание предметной области автоматизированного проектирования основовязаного трикотажа и ее формализованное представление.

2. Разработана системная концептуальная модель ТОП, как объекта функционального, конструкторского и технологического проектирования, которая является организацией структурированной информации, позволяющей подсистеме

экспертной поддержки автоматизированного проектирования эффективно формировать и манипулировать знаниями в данной предметной области.

3. Разработана онтологическая модель знаний в области автоматизированного проектирования основовязаного трикотажа на базе разделения знаний на инвариантные компоненты: знания о задаче, методах решения этих задач, предметной области и знания о том, как предыдущие три компонента объединяются в единую модель знаний. Предложена технология работы с онтологической моделью знаний.

4. Разработано компьютерное представление онтологической модели знаний для решения задач автоматизированного художественно-технологического и структурно-параметрического проектирования ТОП.

Достоверность результатов диссертационной работы обеспечивается:

• анализом методологических аспектов автоматизированного проектирования структур и параметров ТОП;

• адекватным алгоритмическим и программным воспроизведением на ЭВМ процессов художественно-технологического и структурно-параметрического проектирования трикотажных изделий на основе реализации в системе онтологической модели знаний;

• результатами вычислительных экспериментов, в которых проводится сопоставление расчетных качественных и количественных показателей изготовления трикотажа на вязальной машине с фактическими значениями оцениваемых характеристик, полученных в производственных условиях.

Практическая значимость результатов.

1. Разработаны алгоритмы выбора онтологии и метода решения задач художественно-технологического и структурно-параметрического проектирования ТОП.

2. Разработаны структура и алгоритмы функционирования программного комплекса моделирования знаний специалиста, где реализован модуль редактирования онтологического представления компонентов модели знаний.

3. Разработана подсистема художественно-технологического проектирования трикотажа путем формирования матрицы рисунка, а также воспроизведения узора трикотажа на вязальной машине, преобразуя информацию о рисунке в информацию о технологии его воплощения в реальное изделие.

4. Разработана подсистема структурно-параметрического проектирования, заключающегося в подборе сырья, установлении параметров структуры трикотажа и выборе вязального оборудования.

5. Реализован пример решения задачи автоматизированного проектирования основовязаного трикотажа уточного переплетения с использованием созданного на базе проведенных исследований программно-методического комплекса «ПМК-ТОП», проведенные испытания которого подтвердили его работоспособность и корректность.

Реализация и внедрение результатов.

Программно-методический комплекс «ПМК-ТОП» и разработанная на его основе интеллектуальная учебно-исследовательская САПР трикотажа основовя-

заных переплетений используются в Камышинском технологическом институте (филиал) Волгоградского государственного технического университета для подготовки бакалавров направлений 261100.62 «Технология и проектирование текстильных изделий», 230100.62 «Информатика и вычислительная техника», 231000.62 «Программная инженерия».

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на Международных и Всероссийских научных и научно-практических конференциях: Международной научно-практической конференции «Воспитание студента-кооператора - активного участника кооперативного движения России» (Волгоград, 2008); II Международной научно-практической конференции молодых исследователей «Наука и молодежь: новые идеи и решения» (Волгоград, 2008); V Международной конференции «Стратегия качества в промышленности и образовании» (Варна, Болгария, 2009); Международной научно-практической конференции, посвященной 65-летию Победы в Великой Отечественной войне «Новые направления в решении проблем АПК на основе современных ресурсосберегающих, инновационных технологий» (Волгоград, 2010, работа получила первое призовое место); Международной научно-практической конференции «Интеграционные процессы в науке, образовании и аграрном производстве - залог успешного развития АПК» (Волгоград, 2011); Международной научно-практической конференции «Профессиональное аграрное образование XXI века: новые стандарты, методики, технологии» (Волгоград, 2012); V, VI, VII, VIII Всероссийских научно-практических конференциях «Инновационные технологии в обучении и производстве» (Камышин 2008, 2009, 2010,2011).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 19 печатных работ, в том числе: 2 монографии (в соавторстве), 2 публикации в зарубежном журнале, 5 публикаций в центральной печати, 3 из них в журналах, рекомендованных ВАК. На созданный в ходе выполнения диссертационной работы программно-методический комплекс «ПМК-ТОП» оформлена и подана заявка Há получение свидетельства о государственной регистрации его Федеральном органе исполнительной власти по интеллектуальной собственности. Правообладатель: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Волгоградский государственный технический университет».

Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы из 89 источников и 6 приложений. Основной текст изложен на 147 страницах, включая 22 рисунка и 10 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы; определены цель и задачи исследований; раскрыта научная новизна и практическая значимость результатов исследований; сформулированы основные положения, выносимые на защиту; представлены сведения о реализации и апробации работы, структуре диссертации.

В первой главе приводится анализ публикаций, посвященных меТодологи-

ческим аспектам автоматизированного проектирования структур и параметров трикотажа основовязаных переплетений с применением интеллектуальных технологий.

Значительный вклад в разработку методов и средств автоматизации проектирования ТОП внесли российские и зарубежные ученые. В работах JI.A. Кудряви-на, И.И. Шалова, О.Н. Талакиной, 3. Миколайчик, О.В. Попоновой, К.Н. Комова, В.А. Заваруева, С.И. Спивкиной, Е.А. Воробьева, Е.М. Зиминой, Ф.А. Моисеенко, М.А. Алексеевой, В.П. Король, Н.В. Холодковой, Н.М. Ромашевской, А.Н. Лебедевой, В.И. Дзюбы, а также в программных продуктах фирм Texion Software Solution, ALS, J-Magic, Karl Mayer нашли отражение результаты исследований по созданию алгоритмов проектирования патрона-матрицы рисунка и последующего перехода к матрице структуры трикотажа, разработке компьютерной программы функционирования узорообразующих исполнительных органов вязальных машин и воспроизведения трикотажа по расчету. Однако анализ работ выше названных ученых и фирм показал, что характерным для большинства из них является установление эмпирических зависимостей, справедливых только для определенного ассортимента трикотажа, вида переплетения, оборудования и сырья, что делает их непригодными для разработки универсальных алгоритмов. Новый подход к автоматизированному проектированию ТОП был предложен О.В. Кочетковой. Ею разработана методология автоматизированного проектирования всего многообразия ТОП в виде модели, обладающей многоуровневой иерархической структурой. Реализация модели трикотажа каждого уровня в порядке возрастания его номера расширяет набор инструментальных средств, необходимых для отображения всей гаммы возможных рисунчатых эффектов.

Вместе с тем, автоматизированное проектирование ТОП является сложной многовариантной задачей, решение которой затруднено тем, что знания этой предметной области недостаточно структурированы и формализованы. Модель знаний специалиста должна описывать все многообразие знаний об объекте и процессе проектирования, обеспечивать представление и средства интерпретации семантической составляющей модели для проверки ее полноты, согласованности и непротиворечивости. Проведенный анализ существующих моделей знаний, представленных в работах Дж. Элти, П. Хэммонда, Д. Норманна, Г. Скрэгга, П. Уинстона, М. Минского, показал, что общими проблемными вопросами на сегодняшний день являются: недостаточно глубокое отражение семантики предметной области, отсутствие возможности использования накопленных знаний специалиста для решения широкого класса задач, ориентированность представления знаний на среду реализации. Учитывая выше сказанное, можно сделать вывод о высокой актуальности исследований в этой области, а также необходимости разработки новых подходов.

Для повышения качества и одновременного упрощения компьютерной обработки моделей и ее компонентов в конкретной предметной области в качестве инструментария для формальной спецификации понятий и отношений, характеризующих определенную область знаний экспертов, используется онтологический подход, описание понятий которого представлены в работах Т.А. Гавриловой, В.Ф. Хорошевского, Н.В. Елисеевой, Т. Груббера, М. Ушолда, X. Такеды, Н. Гуа-

рино, H. Ноя. По сравнению с традиционными методами главной отличительной особенностью онтологического подхода является наличие определенной (а не подразумеваемой), формальной и поддерживаемой компьютером семантики понятий модели знаний специалиста.

В настоящее время для создания и поддержки онтологии существует целый ряд программных инструментальных средств, представленных зарубежными институтами и фирмами Ontolingua, KASTUS, Protégé, Сус, OntoEdit, OilEd, WebOnto, которые обеспечивают: работу с одним или более проектами, редактирование онтологий, а также дополнительные возможности (использование механизма логического вывода, поддержка языка запросов, многопользовательский режим и удаленный доступ через Интернет). Основными недостатками данных инструментальных средств являются: наличие у значительной части программ закрытого кода, отсутствие методологической поддержки, у большинства средств нет расширяемости для редактирования моделей в разных форматах, отсутствие у некоторых программ средства графического редактирования таксономии классов и концептов, высокая стоимость адаптации. В связи с этим возникает необходимость разработки новых, более эффективных инструментальных средств представления знаний на основе онтологического подхода для их использования в области автоматизированного проектирования ТОП.

Во второй главе с привлечением типовых процедур проектирования - анализа и синтеза разработана системная концептуальная модель ТОП и проведена ее глубокая детализация. Полученная модель положена в основу создания онтологической модели знаний, для формализации которой использована технология функционально-структурного моделирования SADT, предполагающая описание процессов посредством IDEFO-диаграмм.

Концептуальная модель ТОП представляет собой многоуровневую иерархическую структуру, состоящую из главного уровня и шести подуровней (групп). Каждый уровень имеет сетевую конфигурацию и описывается графом с помеченными вершинами и ребрами. На рисунке 1 приведена концептуальная модель главного уровня. В вершинах модели располагаются понятия в виде прямоугольников с заголовками, представляющие собой наименования некоторого предмета, явления или события. Независимые понятия (ТОП, основовязальные машины, нити) изображаются прямоугольниками со скругленными углами, а зависимые (размер, раппорт, техническая характеристика основовязальной машины, способ изготовления и т.д.) — с острыми. Внутри прямоугольников записываются признаки, определяющие содержание понятия. Связи между понятиями могут относиться к двум основным типам: «род - вид» или «есть - некоторый», либо «целое - часть» или «состоит - из».

ТОП I группы включает переплетения с одинаковыми элементами структуры трикотажа (ЭСТ) - главные и производные, а также с разными ЭСТ - комбинированные, киперные и простейшие филейные переплетения. Может иметь цветные, ажурные и оттеночные рисунчатые эффекты. Вырабатывается на одно- или двух-гребеночных основовязальных машинах нитями одной гребенки. ТОП II группы состоит из простых филейных переплетений, где межпетельные промежутки в не-

которых рядах не пересекаются протяжками и за счет этого получаются отверстия. Трикотаж имеет цветные, ажурные, отгеночные и ворсовые рисунчатые эффекты, вырабатывается на многогребеночных основовязальных машинах нитями двух гребенок. К III группе ТОП относятся многогребеночные переплетения: комбинированные филейные и платированные. Комбинированные филейные переплетения образуются из петель, состоящих из нескольких нитей. Межпетельные промежутки в некоторых рядах не пересекаются протяжками, за счет этого получаются отверстия. Могут иметь цветные, ажурные, рельефные, оттеночные и ворсовые рисунчатые эффекты. Вырабатываются на многогребеночных основовязальных машинах нитями двух и более гребенок. Платированные переплетения включают переплетения, где все или некоторые петли образованы из нитей, принадлежащих разным системам. Имеют цветные, ажурные, рельефные, оттеночные и ворсовые рисунчатые эффекты. Выработка первых трех групп ТОП осуществляется без использования дополнительных приспособлений. ТОП IV группы включает простые жаккардовые переплетения, в которых линии петель имеют зигзагообразную форму, отличающихся углом наклона к линии петельного ряда. Имеет цветные, ажурные, рельефные, оттеночные рисунчатые эффекты. Вырабатывается на многогребеночных основовявязальных машинах нитями двух гребенок с использованием рисунчатого пресса в качестве дополнительного приспособления для вязальных машин. ТОП, относящийся к V группе (прессовые, вышивные жаккардовые переплетения), в настоящее время не получил достаточно широкого распространения. В VI группу входят многогребеночные переплетения, содержащие дополнительные нити, не образующие петель. Это уточные и футерованные переплетения. Такой трикотаж вырабатывается на основовязальных машинах с дополнительным устройством в виде уточного механизма и может включать все вышеперечисленные рисунчатые эффекты. Цветной эффект образуется в тех случаях, когда имеются наброски и протяжки различных цветов как на лицевой, так и на изнаночной стороне трикотажа.

Полученная концептуальная модель положена в основу создания онтологической модели представления знаний, которая является организацией структурированной информации, позволяющей подсистеме экспертной поддержки автоматизированного проектирования ТОП эффективно формировать и манипулировать знаниями инженера-проектировщика. Установлено, что построение модели знаний в современных автоматизированных системах проектирования должно основываться на следующих главных принципах: а) необходимо четкое разделение знаний о решаемой задаче, методах, с помощью которых может быть решена данная задача, о предметной области проектирования; б) независимые друг от друга описания задач, методов решения, объектов предметной области могут объединяться и храниться в базах знаний и в различных комбинациях использоваться для создания автоматизированных систем; в) модель должна отражать структурную составляющую знаний, описывать и сохранять их семантическое содержание, иметь формальное представление. Для решения широкого спектра задач проектирования знания в автоматизированных системах можно представить на основе двух принципов: модульности и общедоступности. Принцип модульности заключается в разделении модели знаний на несколько выше приведенных инвариант-

ных компонентов. В основе принципа общедоступности лежит представление компонентов модели знаний в виде онтологий. При этом не только знания о задаче, методах и предметной области должны быть представлены в онтологическом виде, но и подсистемы, связывающие компоненты модели в единую концептуальную модель.

Для формализации процесса разработки сложной онтологической модели нами использована технология структурно-функционального моделирования БАБТ, предполагающая описание процессов, состоящих из некоторой последовательности этапов, посредством ГОЕРО-диаграмм. На первом этапе (рисунок 2) в соответствии с описанием проблемы производится спецификация задачи, для которой из базы знаний «Класс задач» выбирается наиболее приемлемое онтологическое описание задачи. Данный выбор обеспечивается в результате интерактивного диалога со специалистом, позволяющим пошагово перейти от проблемы к

Методика работы с онтологической

Специалист предметной области

Рисунок 2 - Технология работы с онтологической моделью представления знаний; БЗ -

база знаний

спецификации задачи и подобрать для нее онтологию. На втором этапе на основе выбранной онтологии задачи определяется онтология метода решения путем выбора одного из стандартных приемов для задач рассматриваемого класса. Если задача является сложной и комплексной, то для подбора нужного метода производится ее декомпозиция на некоторое множество подзадач. На третьем этапе совокупность онтологий задачи и метода объединяются с онтологией предметной области для наполнения конкретными данными. Эта процедура осуществляется с помощью взаимодействия подсистем «Методы - Предметная область». На заключительном этапе достигается окончательное решение задачи.

В третьей главе разработана онтология автоматизированного проектирования основовязаного трикотажа, иллюстрирующая реализацию основных этапов инженерной подготовки производства применительно к уточному переплетению. Представлена последовательность решения задач художественно-технологического и структурно-параметрического проектирования на базе адаптированной он-

тологической модели знаний, включающей механизм взаимодействия подсистем «Задача - Методы - Предметная область» и данные описания процессов в предметной области в виде ГОЕРО-диаграмм.

Художественно-технологическое проектирование предполагает создание такого изделия, которое бы соответствовало, с одной стороны, его утилитарной и художественной функциям, т.е. требованиям потребителей, а с другой - конкретным технологическим условиям его изготовления, т.е. требованиям производства. Следовательно, художественно-технологическое проектирование совмещает технологическое и художественное творчество.

Этап художественного проектирования осуществляется художником-десси-натором. Он в своем дизайнерском решении не ориентируется на какое-либо переплетение, а выбирает тот или иной вид рисунчатого эффекта и его цветовое оформление, возможности которого применительно к трикотажным полотнам реализуются на множестве {Му}, дополняются различием в цветах нитей множеством {Щк}, а также самыми различными видами отделки трикотажных полотен на множестве {М^}, где индексы /,/, к, I относятся соответственно к элементу рисунка, виду переплетения, цвету нити, виду отделки трикотажа. Количество всех вариантов цветового решения видов переплетения трикотажа определяется декартовым произведением множеств М= {Му, Ць М^}, что создает практически неограниченные возможности разнообразия трикотажа.

Кроме того, один и тот же рисунчатый эффект может быть получен при использовании различных видов переплетения, а следовательно при разных режимах вязания и использовании различных механизмов узорообразования, что в значительной мере влияет на производительность вязальной машины. Поэтому важно на этапе художественного проектирования рассмотреть все возможные способы воспроизведения рисунчатого эффекта с тем, чтобы выбрать для реализации наиболее эффективный. На данном этапе производится формирование матрицы рисунка, элементами которой являются рисунчатые эффекты (цвета, условные обозначения рельефных или ажурных эффектов, блестящих и матовых участков). Второй этап автоматизированного художественно-технологического проектирования называется технологическим. На этом этапе осуществляется проектирование данных для воспроизведения узора трикотажа на вязальной машине.

Основой построения онтологии художественно-технологического проектирования трикотажа служит математическая модель, определяемая множеством компонентов: = <], %гоирр /), аф, /гы„ к, ЯЬр Мр щ, кф I, Ер Тур> и множеством моделей проектных решений ..., 5,0/.л}, где] - наименование основовязаного переплетения; gгоиру - наименование группы, к которой относится у'-ое переплетение, принимает целое значение от 1 до 6; г, - рисунчатый эффект, присутствующий ву-ом переплетении; 65/, - набор элементов рисунка, входящих ву'-ое переплетение; - набор характеристик элемента рисунка (цвет, вид, размеры); к -цвет нити; ЯЪР Щ- раппорты рисунка по ширине и высоте, характеризующиеу'-ое переплетение; пу - артикул нити, которая образует г-ый элемент рисунка, входящий в /-ое переплетение; Ип] - набор характеристик нити, применяемой для изготовления трикотажа у'-ого переплетения (вид сырья, состав вещества, цвет, блеск, плотность вещества, линейная плотность нити); / - вид отделки полотна; Ej -

класс основовязальной машины, вырабатывающей у'-ое переплетение; Ту} - набор технологических условий, необходимых для выработки у-ого переплетения (сновка и проборка грунтовых и уточных гребенок; цифровые записи работы грунтовых и уточных гребенок).

После выполнения художественно-технологического проектирования трикотажного полотна следует этапы его структурно-параметрического проектирования. Трикотажное полотно представляет собой структуру, состоящую из элементов, находящихся в определенной взаимосвязи. Такими элементами структуры трикотажного полотна являются петля, протяжка, набросок, уточная нить. Структурно-параметрическое проектирование - это процесс, в результате которого определяется структура объекта и находятся значения параметров составляющих ее элементов, таким образом, чтобы были удовлетворены условия задания на проектирование. Если при этом проектируемый объект получается оптимальным по какому-либо критерию, то проектирование является оптимальным.

Описание математической модели структурно-параметрического проектирования основовязаного трикотажа определяется множеством компонентов: А = Р, Уп С, Я, Рп с/> и множеством моделей проектных решений {Ао/-/> —. Ао/-Л> где

5- набор элементов структуры {я,,..., 5„}; Р - набор параметров {р,.....рп}\ К ~

набор значений параметров {V,,..., У„}, где У,={уи......набор значений каждого

параметра; С - набор ограничений на значения {с;,..., ст}\ Я - набор требований, предъявляемых к модели {о. П}; Рг ~ набор предпочтений {/>,;,..., Рп}\ с/- глобальная стоимостная функция.

Элемент структуры описывает примитивный элемент модели проектирования. Параметр р, характеризует тот или иной элемент структуры. Каждый параметр связывается с диапазоном значений V,, который определяется множеством величин, присваиваемым /?,-. Предположим, что существуют в среднем т возможных значений для параметра и п параметров. Тогда размер пространства проектирования N определяется по формуле Ы=тп.

Ограничения с, описывают условия, которые не должны нарушаться проектируемым объектом. Требования г, определяют свойства, которым должно удовлетворять решение. Обычно ограничения независимы, а требования, как правило, зависят от конкретного случая. В общем, ограничения и требования выражают проектные предписания, которые помогают различать конкретную результирующую модель проектирования от всех остальных моделей.

Предпочтения Рг, описывают знания задачи, которые классифицируют модели проектирования в соответствии с некоторой точкой зрения. Формально предпочтение - это отношение частичного порядка, определенное в пространстве моделей проектирования. Различные точки зрения связаны с различными отношениями частичного порядка. Очевидно, что частичный порядок моделей проектирования, определенный для одного предпочтения может отличаться от другого. В некоторых случаях различные точки зрения могут противоречить друг другу.

Для построения онтологии принятия решения в задачах художественно-технологического проектирования ТОП согласно его концептуальному представлению, положенному в основу модели знаний, необходимо выполнить анализ всех видов рисунчатых эффектов трикотажа (колористики, фактуры, размера и

ритма рисунка), а также условий их получения на вязальной машине с целью перехода от матрицы рисунка к матрице структуры трикотажа для обеспечения сопряженности художественной и технологической частей в процессе проектирования. При разработке онтологии принятия решения в задачах структурно-параметрического проектирования трикотажа следует ввести понятие обобщенной задачи проектирования, под которой понимается комплексное описание задачи и знаний, необходимых для успешного осуществления процесса принятия решения. Для класса задач структурно-параметрического проектирования применяется ряд методов («Предложить и возвратиться», «Расширить модель, затем пересмотреть», «Закончить модель, затем пересмотреть», «Восхождение», «А *-алгоритм», «Предложить и улучшить»), общим алгоритмом решения в которых является алгоритм поиска оптимального решения в пространстве возможных состояний.

Основными принципами построения онтологии предметной области являются: 1) использование знаний об этой области в виде набора понятий и связывающих их отношений, каждое понятие имеет имя и атрибуты, каждый атрибут, в свою очередь, может иметь значение с учетом специфики предметной области; 2) онтология создается с использованием следующих средств: словаря терминов, применяемых при описании характеристик объектов и процессов, относящихся к рассматриваемой системе; точных и однозначных определений всех терминов ' данного словаря и классификации логических взаимосвязей между этими терминами; 3) выделение понятий предметной области производится исходя из основных понятий, которыми оперируют инженеры-проектировщики.

Ниже представлены элементы онтологического описания процессов проектирования основовязаного трикотажа:

I. Онтология художественно-технологического и структурно-параметрического проектирования: 1) имя задачи (имя проектной задачи)-, 2) понятия задачи {цель, входные и выходные параметры)-, 3)свойства (ограничение и требования, предъявляемые к трикотажному полотну, вязальной машине, нитям)-, 4) правила (отношения между понятиями)-, 5) аксиомы (дополнительные ограничения на значения свойств).

II. Онтология принятия решения в задачах художественно-технологического и структурно-параметрического проектирования: 1) компетентность метода (полнота означиваемых параметров, оптимальность, согласованность)-, 2) предусловия и постусловия на параметры (ограничения, требования к трикотажному полотну)-, 3) пространство проектирования (входные и выходные параметры); 4) правила {отношения между элементами онтологического описания принятия решения для художественно-технологич&жого и струкщрно-параметричеекого проектирования)-, 5) управляющая процедура {процедура реализации поисковой стратегии метода).

III. Онтология предметной области проектирования: 1) предметные категории {трикотажное полотно, его рисунок и структура, основовязальная машина, дополнительные устройства; 2) понятия предметной категории ТОП {вид трикотажа, переплетение грунта, уточные нити, рисунок, рисунчатый эффект, элемент структуры, нити и пряжа, основовязальная машина, дополнительные уст-

ройства)-, 3) свойства (свойства выше приведенных понятий и их значения)', 4) правила (,отношения между понятиями)-, 5) аксиомы {дополнительные ограничения на значения свойств).

В четвертой главе произведена формализация компонентов онтологической модели знаний на языке F-logic. Разработаны структура и алгоритм функционирования программно-методического комплекса моделирования и проектирования «ПМК-ТОП», интеллектуальным ядром которого является модель знаний, позволяющая создавать и редактировать онтологии формализованных компонентов в визуальном режиме. Проведенные испытания «ПМК-ТОП» подтвердили его работоспособность и корректность, а также пригодность для решения задач инженерной подготовки трикотажного производства.

Для формализации онтологической модели знаний была выбрана фреймовая логика, которая представляет собой формальный механизм описания^ данных с использованием объектно-ориентированного подхода и дедукции. Фреймовая логика - это исполняемый язык с формальной семантикой, ориентированный на идентификацию и моделирование знаний, предназначенный для спецификации и анализа его задач. Фрагмент описания онтологии предметной области проектирования основовязаного трикотажа уточного переплетения на языке фреймовой логики имеет вид:

/* Трикотаж уточных переплетений*!

yjop: понятие, отношение [размерность 5; понятия -+ group: номер группы переплетения по классификации; class: класс переплетения грунта; Vrs\ вид рисунчатого эффекта; Vpyn: вид прокладывания уточной нити; rasst: расстановка грунтовых и уточных гребенок]

Rb, Rh: свойства !*раппорты переплетения по ширине и высоте*! [содержание[тип_значения -> "integer"; допустимые значения -*(2...Ю)]] kg, ky. свойства !*количество грунтовых и уточных гребенок*! [содержание[тип_значения -> "integer"; допустимые значения Х]«-Х>1]] !* Правило выбора взаимного расположения уточных и грунтовых гребенок с присвоение порядкового номера каждой гребенке *!

рг. правило [размерность -> 7; понятия (group, class)- свойства (Vpyn, kg, ky, Vrs, rasst)]

!*Аксиома. Уточные переплетения имеют в грунте дополнительные системы нитей, которые не провязаны, а проложены между остовами или протяжками петель*!

аЬ: аксиома [размерность 6; понятия (group, class, yjop)-, свойства (Rb, Rh, Vpyn)].

Разработаны структура и алгоритм работы программно-методического комплекса моделирования и проектирования «ПМК-ТОП», интеллектуальным ядром которого является онтологическая модель представления знаний в области автоматизированного проектирования трикотажа основовязаных переплетений (рисунок 3). Даны рекомендации по применению программно-методического комплекса и рассмотрены требования и ограничения, а также направления его дальнейшего развития. Реализован функциональный блок, позволяющий осуществлять соз-

дание и редактирование онтологий компонентов модели знаний в визуальном режиме. Разработаны подсистемы художественно-технологического и структурно-параметрического проектирования ТОП путем формирования матрицы рисунка, воспроизведения узора трикотажа на вязальной машине, подбора сырья, установления структуры и параметров ТОП, выбора вязального оборудования.

Рисунок 3 - Структура и состав программно-методического комплекса «ПМК-ТОП»

В качестве среды реализации «ПМК-ТОП» был выбран объектно-ориентированный язык программирования С# (С ЯЬагр), сочетающий в себе объектно-ориентированные и контекстно-ориентированные концепции. Этапы работы пользователя с программно-методическим комплексом осуществляются в следующей последовательности (рисунок 3). Этап /. В программу вводится описание некоторой проблемной ситуации. В процессе диалога с проектировщиком производится преобразование неформализованного и абстрактного описания проблемной ситуации в описание специфицированной задачи. Этап II. На основании полученной спецификации устанавливается принадлежность ее к одной из задач проектирования (художественно-технологического или структурно-параметрического) и осуществляется выбор соответствующих компонентов онтологическо-

го описания из подсистемы «Класс задач». После этого с использованием блока ввода данных производится построение онтологии задачи путем наполнения ее предметным содержанием. Этап III. С использованием подсистемы «Методы» происходит выбор метода решения задачи. В названной подсистеме хранятся методы принятия решения в разрезе их специфического применения к конкретному классу задач проектирования. Все знания, влияющие на выбор метода, передаются в блок взаимодействия подсистем «Задача-Методы», где происходит их интерпретация в терминах этого метода и определяются аксиомы отображения. Онтология взаимодействия подсистем динамически меняется в каждом конкретном случае, поэтому в блоке взаимодействия подсистем предполагается задание базового шаблона онтологии данного вида с наиболее общими понятиями и отношениями, применимыми к любому взаимодействию. Этап IV. Для наполнения метода данными предметной области создается онтология взаимодействия подсистем «Методы-Предметная область», которая интерпретирует метод в терминах предметной области. Данные, необходимые методу для нахождения проектного решения задачи в предметной области, выбираются из подсистемы «Предметная область». Для корректировки существующих компонентов описания онтологии предметной области на объектном уровне используется блок ввода данных для построения конечного варианта онтологии. Проектировщик имеет возможность дополнять онтологию новыми понятиями и отношениями, изменять ее структуру. Этап V. На заключительном этапе на основании полученной онтологической модели знаний, данных предметной области и исполняемой процедуры реализации, определяемой выбранной онтологией метода, формируется требуемое проектное решение.

Функциональные возможности «ПМК-ТОП» представлены окнами информационных процессов (рисунок 4). Для запуска программы необходимо активизи-

Ш Проектирование основраяааниогоікТрико

Рисунок 4 - Окна информационных процессов «ПМК-ТОП» 17

ровать запускающий файл Ontolog.exe, в результате чего появляется главное окно программы. Его структура включает строку меню, состоящую из пунктов «Файл» и «Окна». При щелчке на каждом из пунктов открывается ниспадающее меню, подпункты которого позволяют осуществлять вызов соответствующих диалоговых окон и производить операции в них по подготовке и реализации экспериментальных исследований. При щелчке на пункте «Файл» открывается меню, команды которого позволяют осуществлять управление файловой системой прикладной программы по аналогии с приемами работы в приложениях операционной системы Windows. Команды меню пункта «Окна» обеспечивают вызов диалоговых окон управления информационными процессами. Кроме строки меню, главное окно программы содержит вкладки «Спецификация», «Метод решения», «Выбор нити и пряжи», «Переплетение грунта», «Выбор вязальной машины», «Расположение уточной нити», «Расстановка гребенок», «Графика» и «Test-вывод проектного решения», позволяющие пошагово осуществлять решение задачи проектирования ТОП.

Архитектура программно-методического комплекса представлена диаграммой пакетов и UML-диаграммой классов, описывающих понятия предметной области автоматизированного проектирования ТОП и демонстрирующих сущности системы, их атрибуты, методы и зависимости между этими сущностями. Полученные диаграммы положены в основу создания программного кода ПМК-ТОП. Апробация «ПМК-ТОП» на примере решения задачи автоматизированного художественно-технологического и структурно-параметрического проектирования ос-нововязаного трикотажа уточного переплетения показала корректность предлагаемого метода представления знаний и его пригодность для инженерной подготовки трикотажного производства. Установлено, что программно-методический комплекс по совокупности функциональных свойств на 14% эффективнее автоматизированных систем, в основе которых лежит алгоритмический подход.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

В диссертационной работе реализовано новое решение актуальной задачи по развитию и совершенствованию метода автоматизированного проектирования ос-нововязаного трикотажа путем создания и внедрения программно-методического комплекса, интеллектуальным ядром которого является онтологическая модель представления знаний.

1. Создана модель знаний предметной области автоматизированного проектированного трикотажа основовязаных переплетений, которая обеспечивает представление семантики знаний, их повторное использование и возможность дальнейшего расширения.

2. Для представления семантики при описании модели знаний использован онтологический подход, обеспечивающий описание предметной области и ее формализованное отображение, которое состоит из понятий и утверждений об этих понятиях, а также включает словарь указателей на термины предметной области и множество логических связей между ними.

3. С привлечением типовых процедур анализа и синтеза разработана системная концептуальная модель ТОП, проведена ее глубокая детализация. Полученная

концепция положена в основу создания онтологической модели знаний,- которая является организацией структурированной информации, позволяющей подсистеме экспертной поддержки автоматизированного проектирования ТОП эффективно формировать и манипулировать знаниями инженера-проектировщика.

4. Для формализации процесса разработки сложной онтологической модели использована технология структурно-функционального моделирования БАШ-, предполагающая описание процессов посредством ГОЕРО-диаграмм. Методология ЮЕРО включает набор функциональных блоков и интерфейсных дуг, иллюстрирующих конкретные функциональные действия компонентов моделируемой системы в рамках рассматриваемого процесса, состоящего из некоторой последовательности этапов.

5. Разработана онтология художественно-технологического и структурно-параметрического проектирования трикотажа основовязаных переплетений, представляющая реализацию основных этапов инженерной подготовки производства и включающая механизм последовательного взаимодействия подсистем «Задача -Методы - Предметная область». Подсистемы являются связующими звеньями, показывающими по каким критериям выбирается тот или иной метод для решения поставленной задачи, и с помощью которых метод, выраженный в терминах задачи, будет заполняться знаниями о предметной области.

6. Описанная в явном виде онтологическая модель знаний позволяет повторно использовать знания специалистов, существенно сокращая время проектирования, модифицировать и развивать модель, не прибегая к услугам аналитиков и программистов.

7. Проведена формализация компонентов онтологической модели знаний на языке описания онтологий Б-к^с. Разработаны структура и алгоритмы работы программно-методического комплекса моделирования и проектирования «ПМК-ТОП», интеллектуальным ядром которого является онтологическая модель представления знаний в области-автоматизированного проектирования ТОП. Даны рекомендации по практическому применению данного программно-методического комплекса и рассмотрены требования и ограничения, а также направления его дальнейшего развития и совершенствования.

8. Разработаны на программном уровне в рамках «ПМК-ТОП» подсистемы художественно-технологического и структурно-параметрического проектирования трикотажа основовязаных переплетений путем формирования матрицы рисунка, воспроизведения узора трикотажа на вязальной машине, подбора сырья, установления структуры и параметров ТОП, выбора вязального оборудования.

9. Апробация «ПМК-ТОП» на примере решения задачи автоматизированного проектирования основовязаного трикотажа уточного переплетения показала корректность предлагаемого метода представления знаний и его пригодность для инженерной подготовки трикотажного производства. Установлено, что программно-методический комплекс по совокупности функциональных свойств на 14% эффективнее автоматизированных систем, в основе которых лежит алгоритмический подход.

Основные результаты диссертации изложены в следующих работах.

Статьи в изданиях, рекомендованных ВАК РФ

1. Кочеткова, О.В. Реализация онтологического подхода в учебно-исследовательской САПР основовязаного трикотажа / О. В. Кочеткова, A.A. Ка-значеева // Известия ВолгГТУ: межвуз. сб. науч. ст. № 11/ ВолгГТУ. - Волгоград, 2011. - 120 с. [Сер. Актуальные проблемы управления, вычислительной техники и информатики в технических системах. Вып. 12]. - С. 118-122.

2. Кочеткова, О.В. Формализация процесса автоматизированного художественно-технологического проектирования основовязаного трикотажа сложных переплетений [Электронный ресурс] / О.В. Кочеткова, A.A. Эпов, A.A. Казначеева // Современные проблемы науки и образования. - 2011. — №6; — Режим доступа: http://www.science-education.nl/pdf/2011 /6Z76.pdf

3. Кочеткова, О.В. Разработка модели знаний и ее онтологическое представление в алгоритмах автоматизированного проектирования основовязаного трикотажа [Электронный ресурс] / О.В. Кочеткова, A.A. Эпов, A.A. Казначеева // Современные проблемы науки и образования. -2012. - №. 6; Режим доступа: http ://www.sc ience-education.ru/106-7535

Статьи в сборниках и периодических изданиях

4. Казначеева, A.A. Разработка функционально-структурной модели САПР технико-экономической подготовки основовязаного производства / A.A. Казначеева // Наука и молодежь: новые идеи и решения. Матер. II Международной научно-практической конф., г. Волгоград, 14-16 мая. 4.1. — Волгоград, 2008. - С. 264-268.

5. Кочеткова, О.В. Основные принципы построения учебно-исследовательских САПР для студентов текстильных специальностей / О.В. Кочеткова, A.A. Казначеева // Воспитание студента-кооператора - активного участника кооперативного движения России: сб. научн. ст. Международной научно-практической конф., г. Волгоград, 15 ноября. - Волгоград, 2008. - С. 275-284.

6. Кочеткова, О.В. Формирование требований к учебно-исследовательским САПР трикотажа / О.В. Кочеткова, A.A. Казначеева // Инновационные технологии в обучении и производстве: матер. V Всероссийской научно-практической конф., г. Камышин, Т.2. - Волгоград, 2008. - С. 176-179.

7. Кочеткова, О.В. Анализ моделей представления знаний в онтологии трикотажных основовязаных переплетений / О.В. Кочеткова, A.A. Казначеева // Инновационные технологии в обучении и производстве: матер. VI всероссийской научно-практической конф., г. Камышин, Т.4. - Волгоград, 2009. - С. 83-87

8. Кочеткова, О.В. Онтология трикотажа основовязаных переплетений / О.В. Кочеткова, A.A. Казначеева // Современные проблемы науки и образования. -2009,-№5.-С. 73-79.

9. Кочеткова, О.В. Разработка онтологии трикотажа для использования в учебно-исследовательской САПР / О.В. Кочеткова, A.A. Казначеева // Стратегия качества в промышленности и образовании: матер. V Международной конф., г. Варна, Болгария Т.2. - Варна, 2009. - С. 587-589.

10. Кочеткова, O.B. Выбор формального представления знаний в онтологии трикотажа основовязальных переплетений / О.В. Кочеткова, A.A. Эпов, A.A. Каз-начеева // Современные проблемы науки и образования. - 2010. - №6. - С. 59-62.

11. Кочеткова, О.В. Применение онтологического инжиниринга в подготовке будущих технологов трикотажного производства / О.В. Кочеткова, A.A. Казначеева // Вісник Київського національного унівеситету технологій та дизайну. - Киів, 2010. - №3. - Р. 141 -144.

12. Кочеткова, О.В. Представление модели знаний в автоматизированных системах проектирования / О.В. Кочеткова, A.A. Казначеева // Новые направления в решении проблем АПК на основе современных ресурсосберегающих, инновационных технологий. Матер, международной научно-практической конф., г. Волгоград Т.4. - Волгоград, 2010. - С. 236-239.

13. Кочеткова, О.В. Разработка онтологического представления компонентов модели знаний для решения задач в области художественно-технологического проектирования трикотажа / О.В. Кочеткова, A.A. Казначеева // Инновационные технологии в обучении и производстве: матер. VII всероссийской научно-практической конф., г. Камышин, Т.2. - Волгоград, 2011. - С. 94-98.

14. Кочеткова О.В. Художественно-технологическое проектирование основовязаного трикотажа уточных переплетений на основе онтологической модели знаний / О.В. Кочеткова, A.A. Казначеева // Интеграционные процессы в науке, образовании и аграрном производстве - залог успешного развития АПК: матер. Международной научно-практической конф., г. Волгоград, Т.З -

Волгоград, 2011. - С. 262-265.

15. Кочеткова, О.В. Разработка концептуальной модели трикотажа основовязаных переплетений / О.В. Кочеткова, A.A. Казначеева // Вісник Київського національного унівеситету технологій та дизайну. - Киів, 2012. № 4 (66).-Р. 125-133.

16. Казначеева, A.A.' Использование онтологической модели знании в учебно-исследовательской САПР / A.A. Казначеева // Профессиональное аграрное образование XXI века: новые стандарты, методики, технологии: матер. Международной научно-практической конф., г. Волгоград / - Волгоград, 2012. -С. 153.

17. Кочеткова, О.В. Разработка метода и средств представления модели знаний специалиста в учебно-исследовательских САПР / О.В. Кочеткова, A.A. Казначеева // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. - 2012. - № 9. - С.79.

Монографии

18 Кочеткова, О.В. Имитация на ЭВМ сложных систем технологического оборудования / О.В. Кочеткова, A.A. Эпов, E.H. Ломкова, A.A. Казначеева: монография. - Волгоград: ВолгГТУ, 2010. - 192 с.

19. Кочеткова, О.В. Разработка метода и средств представления модели знаний специалиста в учебно-исследовательских САПР / О.В. Кочеткова, A.A. Казначеева: монография. - Волгоград: ВолГАУ, 2012. - 236 с.

Казначеева Анастасия Александровна

АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТРИКОТАЖА ОСНОВОВЯЗАНЫХ ПЕРЕПЛЕТЕНИЙ

Автореферат

Подписано в печать 27.05.2013 г. Заказ № 385. Тираж 100 экз. Печ. 1,0 Формат 60 х 84 1/16. Бумага офсетная. Печать офсетная. Отпечатано в типографии ИУНЛ Волгоградского государственного технического университета. 400005, Волгоград, просп. им. В.И.Ленина, 28, корп. №7.



зглщ ■•шшт

Файл Окн$

Спецификация! Метод решения! Вид Трикотажа | Выбор нити | Переплетение Гранта | Выбор Вязальной Машины } Расположение цточК < *

Выбор нити и пряжи

Линейная платность

Гребенка номер 1

12 Искусственные и синтетические нити Е Искусственные ; Ацетатные Вискозные Е? • Синтетические !„■*,•• Капроновые • Лавсановые а Натуральные нити

Использование

11,1

Бельевой трикотаж Мужские сорочки Женские блузки Спортивная одежда

• Гребенка номер 2 -

-Линейная плотность

Э Искусственные и синтетические нити

| В Искусственные - Ацетатные

S Синтетические It] Капроновые Лавсановые х Натуральные нити

Использование

Бельевой трикотаж Мужские сорочки Женские блузки Верхняя одежда Спортивная одежда

Назад

Вперед

Графика

test

Рисунок Пр.У1.5 - Форма определения нити и ее линейной плотности

ЩЛроектирощ

чРфайд » Окне

Спецификация I Метод решения ;. Вид Трикотажа | Эь^ор шти Переплетение Трупа] Выбор Вяза;ъной Машины | Раслспо^ение уточной нити ;. Гребенки : Рисунок,; Полуненнь * Укаж^е тип вяэа/ъной машины

ЕнаМашиьы Маиины Класс машины • Рабочая ширина, мм Дополнительные Устройства, Влияющие На Качество

14£03 о '51140 !5706 О

Количество Трактовых Гребенок Количество Узоросбразующих Гр Допсглите/ънь'е Устройства Для У зс сообразована

ЕТГ,. вейгшш^ШГ

Количество Грунтовых гребенок 1

Количество узорны* гребенок

г~............. I

Ф^а производитель

лИ ! 1

Пет да образующие Органы Применение Т ри^отажной Продукции ительные Устройства. Автоматизирующие Управление

Вертая осе «да Тюль

Возможности (№ Группы]

Груша №2 Группа №1 Группа №

Характеристика Выраб-этыьаемого Трикотажа

Назад

Вперед § Tpaiwa

Рисунок Пр.У1.6 - Форма выбора вязальной машины и определения ее

технических характеристик

"зад

ВЙ 1.Я., Г, ' "ЧТ'.Д rtiygf.. Т. ГПГ^'У^.ьТЬ,'^ '^г*!^' , " ' ''

• 1 Ь >'rii

Фаил Окна

Спецификация | Метод решения [ Вид Трикотажа I Выбор нити ¡| Переплетение Грунта | Выбор Вязальной Машины] Расположени < > ,

Выбор расположения уточном нити

Направление

I Диагональное |

Поперечное |

Поперечное и продолы

Роль

Расположение

Барромная Каркасная Подкладочная Связующая

П На лицевом стороге п На изнаномои crof

01

Назад

Вперед Графика

test

Рисунок Пр.У1.7 - Форма определения расположения уточной нити внутри трикотажного полотна, а так же ее направления и роли

Ш& 'УрЗЛГЛ:!;;'

Фай!1»1» Окна

Ж>1

Ы

Спецификация! Метод решения | Вид Трикотажа | Выбор нити [ Переплетение Грунта Выбор Вязальной Машины Р< ^

Присвоение порядкового номера грунтовым и узорным гребенкам

N: Гг2

№Га1 1

№Гу2 3

2

4

1

3

Расположение уточной нити

Уточная ребенка Гу1 -передняя по отношению к фунтовой Гг1 (вариант А)

Коды вариантов

Уточная гребенка Гу2 -передняя по отношению к грунтовой Гг2 (вариант А)

Расположение уточной нити по ширине трикотажа -для Гу1 между петельными столбиками, для Гу2 пересекает несколько столбиков

Назад

Вперед

Графика

test

i г •

t

t t -

» \

Рисунок Пр.VI.8 - Форма расстановки грунтовых и уточных гребенок в вязальной машине и присвоения порядкового номера каждой гребенке. На основе расстановки - вывод кодов вариантов получения проектируемого трикотажа

[^Проектирование оснопонязамою трикотажа

Гг .,- т 11Ги.А^.^пГЙ^т^Щ

Результаты проектирования

Линейная плотность нити 1. такс 11.1

Линейная плотность нити 2. текс 11.1

Линейная плотность нити 3, текс 16,7

Линейная плотность нити А. текс 16,7 Раппорт по ширине, сукно (ЛЬ 1) э

Раппорт по нирине. трико (Rb 2) 2

Раппорт по высоте, сукно (Rh 1) 2

Раппорт по высоте, трико (Rh 2) 2

Команды сдвига Гг1 1-0-1 2-3-2

Команды сдвига Гг2 1-2-1 1-0-1

Смешение X1 -2

Смещение X 2 0

Команды сдвига Гу1 2-2 3-3

Команды сдвига Гу2 0-0 2-2

Теоретическая производительность

12

Средний диаметр нитей грунта, мм 0.125

Средний диаметр уточной нити, мм 0.14

Длинна петли сукно, мм 2,35

Длина петли трико, мм 2.30

Высота петельного ряда, мм 0.23

Длина протяжки сукно, мм 2.15

Длина протяжки трико, мм 1,26

Длина протяжки уточной нити 1. мм 1,28

Днина протяжки уточной нити 2. мм 1,28

Длина участка уточной нити 1. мм 0,49

Длина участка уточной нити 2. мм 0,49

Суммарная длина грунтовых нитей, мм 808,6

Суммарная длина уточных нитей, мм 75.4

□ □

вязальной машины, кг

Поверхностная плотность трикотажа, гр/кв м 317,0 Норма производительности, кг 9.6

Cancel

Help

Рисунок Пр.У1.9 - Форма вывода результатов проектирования основовязаного

трикотажа уточного переплетения

Класс вязальной машины Е26

Am, кв.м/час

150

4318

3302 160

190,4

181,6

Класс вязальной машины Е28

Am, кв.м/час 200

150

190,4

181.6

5334 4572 4318

3302 160

Рисунок np.VI.10 - Зависимость теоретической производительности вязальной машины (Ат) от ширины игольницы (Ь) и количества петельных рядов в 100 мм

трикотажного полотна (.Пв)

ПРОГРАММНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС МОДЕЛИРОВАНИЯ И ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТРИКОТАЖА ОСНОВОВЯЗАНЫХ ПЕРЕПЛЕТЕНИЙ «ПМК-ТОП»

Руководство оператора Лист утверждения

А.В.00001-01 34 01-ЛУ

Руководитель разработки Зам. директора по НИР

_Назарова М.В.

¿У " 2013 г.

Начальник информационно-вычислительного центра

Арефкин С.А.

" " иг£1г£ 2013 г.

Ответственный исполнитель вед. инженер каф. «ИНФОРМАТИКА»

jß. faßsiubbSa^ Казначеева A.A.

2013 г.

УТВЕРЖДЕНО

А.В.00001-01 34 01-ЛУ

ПРОГРАММНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС МОДЕЛИРОВАНИЯ И ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТРИКОТАЖА ОСНОВОВЯЗАНЫХ ПЕРЕПЛЕТЕНИЙ «ПМК-ТОП»

Руководство оператора

А.В.00001-01 34 01

Листов 8

АННОТАЦИЯ

В данном программном документе приведено руководство оператора по применению и эксплуатации программно-методического комплекса «ПМК-ТОП», предназначенного для моделирования и проектирования трикотажа основовязаных переплетений. «ПМК-ТОП» состоит из подсистем художественно-технологического и структурно-параметрического проектирования трикотажа путем формирования матрицы рисунка, воспроизведения узора трикотажа на вязальной машине, подбора сырья, установления структуры и параметров трикотажа, выбора вязального оборудования.

В данном программном документе, в разделе «Назначение программы» указаны сведения о назначении программы и информация, достаточная для понимания функций программы и ее эксплуатации.

В разделе «Условия выполнения программы» указаны условия, необходимые для выполнения программы (минимальный состав аппаратных и программных средств и т.п.).

В данном программном документе, в разделе «Выполнение программы» указана последовательность действий оператора, обеспечивающих загрузку, запуск, выполнение и завершение программы, приведено описание функций, формата и возможных вариантов команд, с помощью которых оператор осуществляет загрузку и управляет выполнением программы, а также ответы программы на эти команды.

Оформление программного документа «Руководство оператора» произведено по требованиям ЕСПД (ГОСТ 19.101-77 1}, ГОСТ 19.103-77 2), ГОСТ 19.104-78* 3), ГОСТ 19.105-78* 4), ГОСТ 19.106-78* 5), ГОСТ 19.505-79* 6), ГОСТ 19.604-78* 7)).

0 ГОСТ 19.101-77 ЕСПД. Виды программ и программных документов

2) ГОСТ 19.103-77 ЕСПД. Обозначение программ и программных документов

3) ГОСТ 19.104-78* ЕСПД. Основные надписи

4) ГОСТ 19.105-78* ЕСПД. Общие требования к программным документам

5) ГОСТ 19.106-78* ЕСПД. Общие требования к программным документам, выполненным печатным способом

6) ГОСТ 19.505-79* ЕСПД. Руководство оператора. Требования к содержанию и оформлению

7) ГОСТ 19.604-78* ЕСПД. Правила внесения изменений в программные документы, выполненные печатным способом

А.В.00001-01 34 01 СОДЕРЖАНИЕ

АННОТАЦИЯ....................................................................................................................................2

СОДЕРЖАНИЕ..................................................................................................................................3

1. НАЗНАЧЕНИЕ ПРОГРАММЫ....................................................................................4

1.1. Функциональное назначение программы............................................4

1.2. Эксплуатационное назначение программы........................................4

1.3. Состав функций............................................................................................................4

2. УСЛОВИЯ ВЫПОЛНЕНИЯ ПРОГРАММЫ..................................................5

2.1. Минимальный состав аппаратных средств..........................................5

2.2. Минимальный состав программных средств....................................5

2.3. Требования к персоналу......................................................................................5

3. ВЫПОЛНЕНИЕ ПРОГРАММЫ..................................................................................5

3.1. Загрузка и запуск программы..........................................................................5

3.2. Выполнение программы......................................................................................5

3.2.1. Выполнение функции художественно-технологического проектирования трикотажа основовязаных переплетений........................6

3.2.2. Выполнение функции стуктурно-параметрического проектирования трикотажа основовязаных переплетений........................6

3.3. Завершение работы программы....................................................................7

ЛИСТ РЕГИСТРАЦИИ ИЗМЕНЕНИЙ........................................................................8

А.В.00001-01 34 01 1. НАЗНАЧЕНИЕ ПРОГРАММЫ

1.1. Функциональное назначение программы

Программный комплекс «ПМК-ТОП» предназначен для выполнения процедур художественно-технологического проектирования трикотажа основовязаных переплетений путем формирования матрицы рисунка, а также воспроизведения узора трикотажа на вязальной машине, преобразуя информацию о рисунке в информацию о технологии его воплощения в реальное изделие. Подсистема структурно-параметрического проектирования заключается в подборе сырья, установлении параметров структуры трикотажа и выборе вязального оборудования.

1.2. Эксплуатационное назначение программы

Программный комплекс «ПМК-ТОП» и разработанная на его основе интеллектуальная учебно-исследовательская САПР трикотажа основовязаных переплетений используются в Камышинском технологическом институте (филиал) Волгоградского государственного технического университета для подготовки бакалавров направлений 261100.62 «Технология и проектирование текстильных изделий», 23100.62 «Информатика и вычислительная техника», 231000.62 «Программная инженерия».

1.3. Состав функций

Программа обеспечивает возможность выполнения перечисленных ниже функций:

- определение спецификации задачи проектирования трикотажа основовязаных переплетений и вывод на экран ее онтологического описания из подсистемы «Класс задач»;

- определение метода принятия решения для задачи класса структурно-параметрического проектирования. Вывод на экран основных характеристик метода из подсистемы «Методы»;

- формирование матрицы рисунка трикотажа основовязаных переплетений на лицевой и изнаночной стороне, а так же с заработкой уточной нити;

- выбор нити и ее линейной плотности. Вывод на экран описания использования сырья;

- выбор переплетения грунта для проектирования основовязаного трикотажа уточного переплетения в зависимости от условия задачи;

- выбор вязальной машины, в зависимости от количества гребенок, необходимых для выработки проектируемого основовязаного трикотажа уточного переплетения, и определения ее технических характеристик;

- выбор расположения уточной нити внутри трикотажного полотна, а так же ее направления и роли;

А.В.00001-01 34 Ol

- расстановка грунтовых и уточных гребенок в вязальной машине и присвоения порядкового номера каждой гребенке. На основе расстановки - вывод кодов вариантов получения проектируемого трикотажа;

- вывода результатов проектирования основовязаного трикотажа уточного переплетения, в зависимости от входных параметров задачи.

2. УСЛОВИЯ ВЫПОЛНЕНИЯ ПРОГРАММЫ

2.1. Минимальный состав аппаратных средств

Процессор Pentium 600 МГц; 64 Мб оперативной памяти; 10 Мб свободного места на диске; разрешение экрана 800x600 пикселей с глубиной цвета 16 бит.

2.2. Минимальный состав программных средств

Исходные коды программы должны быть реализованы на любом языке (... С#). В качестве интегрированной среды разработки программы должна быть использована среда Microsoft Visual Studio 2005(локализованная, русская версия). Взаимодействие с СУБД и создание базы данных реализуется на языке MsAccess.

2.3. Требования к персоналу

Минимальное количество персонала, требуемого для работы программы, должно составлять не менее 2 штатных единиц - системный программист и конечный пользователь программы - оператор.

Системный программист должен иметь техническое образование. В перечень задач, выполняемых системным программистом, должны входить:

- задача поддержания работоспособности технических средств;

- задачи установки (инсталляции) и поддержания работоспособности системных программных средств - операционной системы;

- задача установки (инсталляции) программы.

3. ВЫПОЛНЕНИЕ ПРОГРАММЫ

3.1. Загрузка и запуск программы

«ПМК-ТОП» представлен окнами информационных процессов, реализующими средства взаимодействия пользователя с онтологической моделью представления знаний при ее испытании и эксплуатации. Для запуска программы необходимо активизировать запускающий файл Ontolog.exe, в результате чего появляется главное окно программы.

3.2. Выполнение программы

Структура главного окна программы включает строку меню, состоящую из

пунктов «Файл» и «Окна». При щелчке на каждом из пунктов открывается ниспадающее меню, подпункты которого позволяют осуществлять вызов соответствующих диалоговых окон и производить операции в них по подготовке и реализации экспериментальных исследований. При щелчке на пункте «Файл» открывается меню, подпункты которого позволяют осуществлять управление файловой системой прикладной программы по аналогии с приемами работы в приложениях операционной системы Windows. Команды меню пункта «Окна» обеспечивают вызов диалоговых окон управления информационными процессами.

Главное окно программы содержит вкладки «Спецификация», «Метод решения», «Выбор нити и пряжи», «Переплетение грунта», «Выбор вязальной машины», «Расположение уточной нити», «Расстановка гребенок», позволяющие пошагово осуществлять решение задачи проектирования трикотажа. Формирование спецификации задачи, определение принадлежности ее к одной из задач проектирования осуществляется посредством вкладки «Спецификация». В подсистеме «Методы» хранятся методы принятия решения в разрезе их специфического применения к конкретному классу задач проектирования. В процессе разработки онтологии методов принятия решения для класса задач структурно-параметрического проектирования производится анализ их состава и структуры, что позволяет выявить наиболее значимые для выбора метода характеристики и определить общий алгоритм выбора методов для данного класса задач.

3.2.1. Выполнение функции художественно-технологического проектирования трикотажа основовязаных переплетений

Художественно-технологическое проектирование трикотажа начинается с работы в окне «PictureForms», которое вызывается путем нажатия кнопки «Графика» в нижней части главного окна программы. Окно «PictureForms» содержит четыре вкладки, позволяющие отдельно формировать матрицы рисунков грунта на лицевой и изнаночной стороне трикотажа, а также рисунки трикотажного полотна с заработ-кой уточных нитей. В правой верхней части окна располагается поле со списком переплетений, принадлежащих классу «Главные», который позволяет выбирать из базы знаний элементы рисунка грунта для получения матрицы.

3.2.2. Выполнение функции стуктурно-параметрического проектирования трикотажа основовязаных переплетений

При помощи вкладок «Переплетение грунта», «Выбор нити и пряжи», «Выбор вязальной машины», «Расположение уточной нити», «Расстановка гребенок» главного окна программы производится ввод данных из подсистемы «Предметная область», необходимых выбранному методу для нахождения проектного решения задачи. Выбор переплетения грунта для проектируемого трикотажа осуществляется при помощи вкладки «Переплетение грунта» главного окна программы. В левой части окна находится поле вывода онтологического описания предметной области трикотажа основовязаных переплетений, которая представлена в виде таксономии классов. При выборе трикотажного переплетения в иерархии классов в правой части

окна отображаются отдельные экземпляры для выбранного класса.

Формы окон «Выбор нити и пряжи» и «Выбор вязальной машины» позволяют производить операции по подбору сырья и вязального оборудования. В результате выполнения этих действий подбирается линейная плотность нитей, а также марка и класс вязальной машины. Кроме основных характеристик в полях форм отображаются дополнительные свойства: использование нити и пряжи; общее количество гребенок вязальной машины и ее рабочая ширина; возможности вязания (№ группы); дополнительные устройства, влияющие на качество вырабатываемой продукции; характеристика и применение трикотажного полотна.

3.3. Завершение работы программы

Завершение работы программы осуществляется нажатием кнопки «Закрыть» главного окна программы.

I

ЛИСТ РЕГИСТРАЦИИ ИЗМЕНЕНИЙ

Номера листов (страниц) Всего листов (страниц) в докум № документа Входящий № сопрово дительного документа и дата Поди. Дата

Изм изменен пых заме ценных новых анулиро ванных