автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Разработка автоматизированной системы принятия решения для проектирования тканей, вырабатываемых на станках с электронным управлением

На правах рукописи

СТРАШНОВ Андрей Юрьевич

РАЗРАБОТКА АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЯ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТКАНЕЙ, ВЫРАБАТЫВАЕМЫХ НА СТАНКАХ С ЭЛЕКТРОННЫМ УПРАВЛЕНИЕМ

Специальность - 05.13.06 - "Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (легкая промышленность)"

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 2006 г.

Работа выполнена на кафедре электротехники Московского государственного текстильного университета имени А.Н. Косыгина

Научный руководитель: доктор технических наук

профессор Поляков А.Е.

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор Макаров АЛ.

кандидат технических наук, Никифоров Ю.Н.

доцент

Ведущая организация: ЗАО текстильная фирма

"Купавна"

Защита состоится «_»___2006 года в__часов на заседании диссертационного совета Д212.139.03 в Московском государственном текстильном университете им. А.Н. Косыгина по адресу: 119071, г. Москва, ул. Малая Калужская, д. 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного текстильного университета им. А.Н. Косыгина.

Автореферат разослан «_»_ 2006 года.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук профессор I Г\ . Козлов А.Б.

аооб а

£350

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В условиях современной рыночной экономики для поддержания конкурентоспособности своих изделий текстильные предприятия вынуждены производить частую смену ассортимента выпускаемой продукции.

Для запуска в производство нового ассортимента выполняется его проектирование. Сам процесс проектирования является сложной процедурой, в которой должно быть учтено большое число факторов и параметров.

С целью интенсификации процесса проектирования разрабатываются специальные автоматизированные системы. Наряду с решением общих задач подготовки технической документации, вывода на экран рисунка переплетения и др., системы должны решать целый ряд специфических задач, учитывающих особенности конкретного производства (тип оборудования, режимы эксплуатации, вид сырья). В итоге возникает потребность в автоматизированной системе принятия решений для проектирования тканей с возможностью ее настройки на условия конкретного использования.

Одним из требований создания гибкой автоматизированной системы проектирования тканей является ее модульное построение. Основными требованиями к модулю являются следующие: модуль должен реапизовывать единственную функцию; иметь один вход и один выход; должен возвращать управление объекту или модулю, который его вызвал; иметь возможность обращаться к другим модулям. Таким образом, если каждый модуль будет выполнять одну функцию (расчет заданных параметров), то, комбинируя модули и их последовательности, можно увеличить количество проектируемого ассортимента.

При постановке задачи на проектирование ткани в техническом задании указываются исходные требования к ткани и задаются ее свойства (плотность, гигроскопичность, пыле- и влагопроницаемость, тепловые и др.). При помощи системы принятия решений по данным, лаоаметпам и свойствам

предлагаются возможные варианты схем проектирования, выбор которых осуществляет дессинатор. На следующем этапе автоматически генерируется типовой вариант ткани, который при необходимости можно дорабатывать, изменяя переплетение, плотность и толшину нитей основы и утка, плотность ткани и другие параметры, которые уточняют конкретную ткань. Описанную процедуру можно многократно повторять, добиваясь результата заданного регламентом проектировщика. Таким образом, актуальность данной научно-технической задачи вытекает из потребности разработки автоматизированной системы принятия решения для проектирования тканей, вырабатываемых на станках с электронным управлением.

Цель и задачи работы. Целью диссертационной работы является разработка методических и алгоритмических основ автоматизации исследования процесса проектирования тканей и построение универсальной системы принятия решения.

Для достижения поставленной цели необходимо решение следующих основных задач: разработка объектной модели и методов формирования 1и-повой системы проектирования тканей; разработка методов формирования базовых систем проектирования тканей; систематизация формул расчета и параметров строения тканей; анализ и классификация методов проектирования тканей; разработка алгоритмов формирования типовых систем проектирования по входным параметрам; построение универсальной типовой оболочки системы проектирования; разработка интерфейса системы проектирования тканей.

На защиту вынося гея:

1. Теоретические основы и алгоритмы исследования процесса проектирования тканей и алгоритм построения универсальной системы принятия решений.

2. Структура автоматизированного комплекса для расчета параметров строения ткани.

3. Методические рекомендации по выбору значений входных параметров проектирования и их влияние на рассчитываемые параметры строения ткани.

4. Программа расчета параметров строения ткани.

5. Результаты компьютерного исследования степени влияния различных параметров и факторов на процесс проектирования ткани.

Методика проведения исследований. В работе для построения типовой системы проектирования использованы математические теории множеств и графов. Объектная модель системы построена на базе объектно-ориентированных технологий разработки программного обеспечения. Программа разработана в среде Delphi с использованием СОМ-технологий обмена данными. Для расчета параметров использовано математическое ядро электронной таблицы MS Excel. Программа реализована по клиент-серверной технологии под управлением системы управления базами данных (СУБД) MS SQL Server.

Научнаи новизна. В результате выполнения диссертационной работы решена важная научно-техническая задача построения универсальной системы принятия решения и разработки алгоритма исследования процесса проектирования ткани.

1. Впервые разработана методика построения базовых систем проектирования тканей.

2. Предложена универсальная структура автоматизированной системы проектирования текстильных материалов.

3. Разработаны методические рекомендации по выбору значений входных параметров проектирования и их влияние на рассчитываемые параметры строения ткани.

4. Разработаны алгоритмы для компьютерного моделирования процесса расчета строения ткани в зависимости от набора входных данных.

Достоверность результатов работы. Достоверность теоретических результатов работы подтверждается экспериментальными исследованиями сис-

темы проектирования тканей при расчете параметров готовых и новых образцов тканей. Научные решения диссертационной работы обоснованы в рамках допущений, являющихся общепринятыми.

Практическая ценность. Использование разработанного автоматизированного комплекса для расчета параметров строения ткани позволило: увеличить скорость построения новых систем расчета параметров строения ткани, повысить точность расчета существующих схем, проверить правильность выполнения расчетных операций, сформировать рекомендации по значимости тех или иных параметров строения ткани в общей схеме расчета, создать типовые системы проектирования с удобным пользовательским интерфейсом, повысить скорость обновления ассортимента и его качество.

Разработанные алгоритмы и программы расчета параметров строения ткани планируется использовать в учебном процессе МГТУ им. А.Н.Косыгина в рамках учебно-методических комплексов специальностей 260703 "Проектирование текстильных изделий" и 260704 "Технология текстильных изделий".

Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались на Всероссийской научно-технической конференции "Современные технологии и оборудование текстильной промышленности - Текстиль" (Москва 2003, 2004 гг.), Всероссийской научной конференции "Информационные технологии в образовательной, научной и управленческой деятельности -Инфотекстиль" (Москва 2004 г.), Всероссийской научно-технической конференции "Проблемы экономики и прогрессивные технологии в текстильной, легкой и полиграфической промышленности" (Санкт-Петербург, 2005 г.).

Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 6 печатных работ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, общих выводов, списка использованной литературы из 63 наименований и приложения. Диссертация включает 137 страниц текста, 56 рисунков и 8 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении обосновывается актуальность и перспективность темы диссертации и дается общая характеристика работы.

В первой главе рассмотрены основные аспекты современного состояния рассматриваемого вопроса и сформулирована задача повышения эффективности функционирования автоматизированной базовой системы проектирования тканей, предусматривающая разработку методов расчета формирования типовых систем, включающих создание универсальной типовой оболочки, интерфейса и алгоритма формирования ткани по входным параметрам.

Анализ систем управления электромеханическими системами ткацких станков позволил выявить наиболее рациональные и приемлемые электронные схемы управления на базе программируемых контроллеров.

Установлено, что для решения поставленной задачи необходимо систематизировать методы, порядок расчета и параметры проектирования.

Определены следующие требования к разрабатываемой автоматизированной системе принятия решений для проектирования тканей: увеличить скорость построения новых систем расчета параметров ткани и точность функционирования существующих схем; осуществить проверку правильности выполненных расчетов; сформировать рекомендации по значимости тех или иных параметров; обеспечить условия создания типовых систем проектирования тканей с удобным пользовательским интерфейсом; повысить частоту обновления ассортимента.

Во второй главе на основании анализа существующих методов проектирования тканей по заданным свойствам осуществлена их классификация по следующим основным шести параметрам: поверхностной плотности, толщине, пористости, коэффициенту наполнения, прочности на разрыв, заправоч-

ным данным ткацкого станка. Составлены таблицы параметров и формул, используемых при проектировании тканей, на базе которых получена таблица параметров, необходимых для расчета по соответствующим методам.

Параметры, необходимые для расчета по соответствующим методам проектирования

Метод

По заданной поверхностной плотности По заданной толщине По заданной пористости

По заданному коэффициенту налолненяя ткани

По заданной прочности на разрыв По параметрам заправки ткацкого стан-

Парамсгр

Л Л

£±. *!- И- "г ¡1 lk.Pi 2 Т, К,

При разработке автоматизированной системы принятия решения параметры проектирования определены элементами множества, которые имеют такие характеристики, как название, обозначение, описание, размерность и интервал значений. Все анализируемые методы расчета являются элементами множества, которые характеризуются названием, множеством входных и выходных параметров, множеством формул для расчета и их порядком.

Разработаны основные принципы автоматизации процесса расчета параметров строения тканей, базирующиеся на направлениях, оптимизирующих выполнение операций по расчету параметров и предусматривающих разработку нового метода и (или) уточнение либо дополнение уже имеющегося.

На основе теории множеств предложен порядок расчета параметров строения ткани по параметрам пряжи и характеристикам ткани, определяющий следующую последовательность операций: выбор метода расчета; определение и задание значений входных параметров; расчет по заданным формулам; анализ результатов расчета.

Объединение таблиц параметров и формул позволило составить "Сводную таблицу использования параметров в формулах проектирования тканей".

С использованием полученных результатов разработана методика анализа и расчета параметров автоматизированной системы проектирования тканей, реализация которой предусматривает:

1. Осуществление расчета параметров проектирования по следующей формуле:

Pi = f,({p}BX,f).

где: р, - параметр проектирования ткани, (р, еР); Р - общее множество параметров; f, - формула проектирования ткани, (f.eF); F - общее множество формул; {p}ux f - множество входных параметров для формулы f„ ((PUeP).

2. Задание ранга формулам (число параметров, необходимых для расчета). Ранг любой формулы определен в следующем виде:

Ранг формулы = N,({p}„, f),

где: Nf - мощность множества входных параметров для формулы проектирования ткани.

3. Задание рангов параметрам (число формул, в которые входит заданный параметр). Ранг параметра определяется числом формул, в которых параметр р, участвует как элемент множества входных параметров и может быть представлен как

Ранг параметра = COUNT (р, е {р}„_г).

4. Построение прямой и обратной последовательностей расчета параметров в зависимости от входных данных по разработанным алгоритмам. Блок-схема алгоритма построения прямой последовательности расчета параметров приведена на рис. t.

Рис. 1 Блок-схема алгоритма построения прямой последовательности расчета параметров ({р""} - множество входных параметров для расчета по методу или множеству формул ({р"*}е Р);{рраС4} - множество рассчитанных параметров по методу или множеству формул, ({р,"я}еР); Ж{ррасч}) - мощность множества рассчитанных параметров).

5. Расчет параметров строения ткани по методам проектирования в соответствии с предложенным алгоритмом.

6. Расчет параметров строения ткани по параметрам пряжи и характеристикам ткани в соответствии с полученным алгоритмом.

Структурная схема расчета параметров в зависимости от набора входных данных приведена на рис. 2.

В процессе разработки автоматизированной системы проектирования тканей заложен принцип модульности, который включает: добавление формул в расчетную систему; формирование файла переноса результатов; принятия решений и обратную связь. Предложенная структурная схема модулей системы автоматизированного проектирования состоит из модуля входных данных, представляющего собой набор формул и исходных параметров; модуля работы с формулами, предназначенного для обработки формул и получения результата с использованием математического ядра программы Microsoft Excel; модуля формирования XML-файла, в котором записана

СГначалоЦ^ / {Р"} /

СРкончан|5>

Рис. 2. Схема расчета параметров в зависимости от набора входных данных

последовательность расчета параметров, процедуры обратной проверки значений и дополнительной служебной информации; модуля принятия решения, работа которого основана на принципе многовариантности.

В результате разработана автоматизированная система, которая на основе системы принятия решения самостоятельно строит граф возможных формул и выбирает оптимальный вариант для получения конечного результата. Подбор коэффициентов позволяет снизить погрешность конечного результата до заданного значения.

В третьей главе для реализации предложенной автоматизированной системы принятия решений в качестве среды программирования выбран программный продукт Delphi 7 от фирмы "Borland", представляющий собой объектно-ориентированную среду, в основе которой лежит язык программирования Object Pascal. С целью сохранения начальных данных справочников, настроек и информации, которая накапливается в процессе работы, использованы возможности СУБД фирмы "Microsoft" - MS SQL Server 2000.

Исходные данные для автоматизированной системы классифицированы на две категории: данные для решения задачи проектирования и управляющие данные. К данным для решения задачи проектирования отнесена информация о методе проектирования, формулах, входных параметрах и их типах.

При проектировании тканей выделены два основных направления: автоматизация расчета и автоматизация проектирования. А второе направление разделено еще и на способы проектирования по методам и параметрам, реализованным в разработанной автоматизированной системе.

С использованием таблицы параметров и формул разработана объектная модель, в которой содержится информация о параметре, начиная от названия и обозначения и заканчивая ссылками на формулы, по которым параметр может быть рассчитан. Все данные объекта содержатся в таблице базы данных.

Дано описание блока программного управления механизмом смены цвета четырехцветного станка типа СТБ, предназначенного для управления механизмом смены цвета при прокладке заправочного числа уточных нитей. Назначение данного блока - сократить число карт, управляющих переключением механизма смены цвета до минимума. Для реализации данного блока выбран контроллер МС1142-3 фирмы "Фрактал", программное обеспечение для которого разработано с использованием языка Ргааа1-ВА81С. На рисунке 3 приведена структура управления ткацким станком СТБ на основе МС1М2-3.

Тмвдмй станок СТБ

Ичструямигальим системе

программирования

Прибор ярограммнроаа!**

Рис 3 Типовая структура системы управления с использованием МС1М2-3.

Использованы три варианта проверки адекватности разработанной автоматизированной системы проектирования: типовой классический расчет, расчет по экспериментальным данным, расчет на основе предложенного алгоритма последовательности формул. Для первого варианта в качестве контрольного примера выбран расчет проектирования ткани по заданному коэффициенту наполнения. Для второго варианта осуществлен расчет по экспериментальным данным, характеризующим параметры заправки ткацкого счанка. Третьим вариантом был расчет на основе разработанного алгоритма последовательности формул. Анализ полученных результатов показал, что расчет, проведенный разработанной автоматизированной системой, является

наиболее точным. Особенно это видно по уработке, точность расчета которой определяется технологическими и экономическими показателями.

На основе анализа результатов расчета разработан алгоритм взаимодействия параметров (входных и выходных) и определена их степень воздействия на управляющий выходной параметр.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. Проведенный анализ научных исследований и научно-технической литературы, посвященной проектированию текстильных материалов, показал важность и значимость вопроса разработки и исследования автоматизированных систем принятия решений для проектирования тканей, вырабатываемых на станках с электронным управлением.

2. На основе анализа доступных источников информации исследования в области проектирования тканей автором классифицированы по трем основным направлениям: традиционное проектирование с элементами автоматизации; автоматизированные системы проектирования тканей; общие задачи автоматизации.

3. Анализ систем управления электромеханическими системами ткацких станков позволил выявить наиболее рациональные электронные схемы управления на базе программируемых контроллеров. Наиболее приемлемым для разработки автоматизированной системы является контроллер МСШ2-3 (фирма "Фрактал", Зеленоград).

4. Осуществлена постановка и реализация задачи повышения эффективности функционирования автоматизированной базовой системы проектирования тканей, которая предусматривала разработку методов расчета формирования типовых систем, включающих создание универсальной типовой оболочки, интерфейса и алгоритма формирования ткани по входным параметрам.

5. Разработаны основные принципы автоматазации процесса расчета параметров строения тканей и предложен метод проектирования, определяю-

щий следующую последовательность операций: выбор метода расчета; определение и задание значений входных параметров; расчет по заданным формулам; анализ результатов расчета.

6. На основании системы принятия решения, предложен научный метод расчета параметров строения ткани, позволяющий задать ранги параметрам и формулам, построить прямую и обратную последовательности расчета в зависимости от входных данных.

7. С использованием теории множеств предложен порядок проектирования по заданному методу, заданным параметрам и набору формул.

8. В процессе разработки автоматизированной системы проектирования тканей предложен принцип модульности, включающий добавление формул в расчетную схему, формирование файла переноса результатов, принятия решений и обратную связь.

9. В качестве среды разработки выбран программный продукт Delphi 7 от фирмы Borland, представляющий собой объектно-ориентированную среду программирования.

10. Использованы три способа проверки адекватности разработанной автоматизированной системь! проектирования: типовой классический расчет, расчет по экспериментальным данным, расчет на основе предложенного алгоритма последовательности формул. Анализ полученных результатов показал, что расчет, проведенный разработанной автоматизированной системой, является наиболее точным, особенно это видно по уработке.

11. Решение поставленной задачи позволило: увеличить скорость построения новых систем расчета параметров ткани и точность функционирования существующих схем; осуществить проверку правильности выполнения расчетов; формирование рекомендаций по значимости тех или иных параметров; обеспечить условия создания типовых систем проектирования тканей с удобным пользовательским интерфейсом; повысить частоту обновления ассортимента.

¿OOCft

„ in- 5 9 3 0 S93°

Основное содержание работы отражено в публикациях:

1. Страшное А.Ю., Фирсов A.B. Автоматизированный выбор схемы проектирования тканей / В кн: Перспективы использования компьютерных технологий в текстильной и легкой промышленности - "ПИКТЕЛ-2003". Сб. мат. I Междунар. научн.-техн. конф. 27-29 мая 2003 г. -Иваново: ИГТА, 2003.-С. 60-61.

2. Фирсов A.B., Страшнов А.Ю. Модульная система многовариантного проектирования тканей // Химические волокна. - 2005. - №2. -С. 32-34.

3. Страшнов А.Ю., Фирсов A.B. Разработка модульной системы автоматизированного проектирования тканей / В кн: Современные технологии и оборудование текстильной промышленности - "ТЕКСТИЛЬ-2003". Тез. докл. Все-рос. научн-техн. конф. 18-19 ноября 2003 г. -М.: МГТУ им. А.Н. Косыгина, 2003. -С. 247-248.

4. Страшнов А.Ю., Фирсов A.B. Разработка модульной системы проектирования тканей / В кн: Информационные технологии в образовательной, научной и управленческой деятельности - "ИНФОТЕКСТИЛЬ-2004". Тез. докл. Всерос. научн-техн. конф. 27, 28 января 2004 г. -М.: МГТУ им. А.Н. Косыгина, 2004.-С. 105.

5. Страшнов А.Ю., Фирсов A.B. Влияние точности промежуточных данных на расчет параметров строения ткани / В кн: Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной и легкой промышленности - "Прогресс-2004". Сб. мат. Меэдунар. научн.-техн. конф. 25-28 мая 2004 г. -Иваново: ИГТА, 2004. -С. 75-76.

6. Страшнов А.Ю., Поляков А.Е. Проблемы автоматизации текстильного производства / В кн: Проблемы экономики и прогрессивные технологии в текстильной, легкой и полиграфической отраслях промышленности. Мат. Всерос. научн.-техн. конф. -Санкт-Перербург, 2005 г. -С. 184-187.

Подписано в печать 24.03.06 Формат бумаги 60x84/16 Бумага множ.

Усл.печл. 1,0 Заказ 130 Тираж 80

МГТУ им. А.Н. Косыгина, 119071, Москва, ул. Малая Калужская, 1

Введение.

Глава 1. Анализ современных методов построения систем проектирования тканей.

§ 1.1. Обзор современных методов автоматизированного проектирования тканей.

§ 1.2. Анализ электронных систем управления электромеханическими системами ткацких станков.

§ 1.3. Постановка задачи разработки методов повышения эффективности расчета автоматизированной базовой системы проектирования тканей.

Выводы.

Глава 2. Разработка универсальной автоматизированной системы принятия решений для проектирования тканей.

§ 2.1. Анализ существующих методов проектирования тканей. Составление таблиц параметров и формул расчета параметров строения тканей.

§ 2.2. Разработка основных принципов автоматизации процесса расчета параметров строения тканей.

§ 2.3. Управление процессом выбора схемы расчета параметров строения ткани.

§ 2.4. Построение базовой системы проектирования тканей.

Выводы.

Глава 3. Реализация разработанных положений и научно-технических рекомендаций анализа, построения и расчета автоматизированной базовой системы проектирования тканей.

§ 3.1. Программная реализация разработанной системы проектирования тканей.

§ 3.2. Определение исходных данных.

§ 3.3. Описание системы и ее структуры.

§ 3.4. Блок программного управления механизмом смены цвета четырехцветного станка типа СТБ.

§ 3.5. Экспериментальное исследование работоспособности автоматизированной системы проектирования при расчете параметров строения существующих и новых образцов тканей.

§ 3.6. Использование автоматизированной системы проектирования для анализа параметров строения ткани.

Выводы.

Актуальность работы. В условиях современной рыночной экономики для поддержания конкурентоспособности своих изделий текстильные предприятия вынуждены производить частую смену ассортимента выпускаемой продукции.

Для запуска в производство нового ассортимента выполняется его проектирование. Сам процесс проектирования является сложной процедурой, в которой должно быть учтено большое число факторов и параметров.

С целью интенсификации процесса проектирования разрабатываются специальные автоматизированные системы. Наряду с решением общих задач подготовки технической документации, вывода на экран рисунка переплетения и др., системы должны решать целый ряд специфических задач, учитывающих особенности конкретного производства (тип оборудования, вид сырья и т.д.). В итоге возникает потребность в автоматизированной системе принятия решений для проектирования тканей с возможностью ее настройки на условия конкретного использования.

Одним из требований создания гибкой автоматизированной системы проектирования тканей является ее модульное построение. Основными требованиями к модулю являются следующие: модуль должен реализовывать единственную функцию; иметь один вход и один выход; должен возвращать управление объекту или модулю, который его вызвал; иметь возможность обращаться к другим модулям. Таким образом, если каждый модуль будет выполнять одну функцию (расчет заданных параметров), то, комбинируя модули и их последовательности, можно увеличить количество проектируемого ассортимента.

При постановке задачи на проектирование ткани, в техническом задании указываются исходные требования к ткани и задаются ее свойства (плотность, гигроскопичность, пыле- и влагопроницаемость, тепловые и др.). При помощи системы принятия решений по данным параметрам и свойствам предлагаются возможные варианты схем проектирования, выбор которых осуществляет дессинатор. На следующем этапе автоматически генерируется типовой вариант ткани, который при необходимости можно дорабатывать, изменяя переплетение, плотность и толщину нитей основы и утка, плотность ткани и другие параметры, которые уточняют конкретную ткань. Описанную процедуру можно многократно повторять, добиваясь результата заданного регламентом проектировщика. Таким образом, актуальность данной научно-технической задачи вытекает из потребности разработки автоматизированной системы принятия решения для проектирования тканей, вырабатываемых на станках с электронным управлением.

Цель и задачи работы. Целью диссертационной работы является разработка методических и алгоритмических основ автоматизации исследования процесса проектирования тканей и построение универсальной системы принятия решения.

Для достижения поставленной цели необходимо решение следующих основных задач: разработка объектной модели и методов формирования типовой системы проектирования тканей; разработка методов формирования базовых систем проектирования тканей; систематизация формул расчета и параметров строения тканей; анализ и классификация методов проектирования тканей; разработка алгоритмов формирования типовых систем проектирования по входным параметрам; построение универсальной типовой оболочки системы проектирования; разработка интерфейса системы проектирования тканей.

На защиту выносятся:

1. Теоретические основы и алгоритмы исследования процесса проектирования тканей и алгоритм построения универсальной системы принятия решений.

2. Структура автоматизированного комплекса для расчета параметров строения ткани.

3. Методические рекомендации по выбору значений входных параметров проектирования и их влияние на рассчитываемые параметры строения ткани.

4. Программа расчета параметров строения ткани.

5. Результаты компьютерного исследования степени влияния различных параметров и факторов на процесс проектирования ткани.

Методика проведения исследований. В работе для построения типовой системы проектирования использованы математические теории множеств и графов. Объектная модель системы построена на базе объектно-.ориентированных технологий разработки программного обеспечения. Программа разработана в среде Delphi, с использованием СОМ-технологий обмена данными. Для расчета параметров использовано математическое ядро электронной таблицы MS Excel. Программа реализована по клиент-серверной технологии под управлением системы управления базами данных (СУБД) MS SQL Server.

Научная новизна. В результате выполнения диссертационной работы решена важная научно-техническая задача построения универсальной системы принятия решения и разработки алгоритма исследования процесса проектирования ткани.

1. Впервые разработана методика построения базовых систем проектирования тканей.

2. Предложена универсальная структура автоматизированной системы проектирования текстильных материалов.

3. Разработаны методические рекомендации по выбору значений входных параметров проектирования и их влияние на рассчитываемые параметры строения ткани.

4. Разработаны алгоритмы для компьютерного моделирования процесса расчета строения ткани в зависимости от набора входных данных.

Достоверность результатов работы. Достоверность теоретических результатов работы подтверждается экспериментальными исследованиями системы проектирования тканей при расчете параметров готовых и новых образцов тканей. Научные решения диссертационной работы обоснованы в рамках допущений, являющихся общепринятыми.

Практическая ценность. Использование разработанного автоматизированного комплекса для расчета параметров строения ткани позволило: увеличить скорость построения новых систем расчета параметров строения ткани, повысить точность расчета существующих схем, проверить правильность выполнения расчетных операций, сформировать рекомендации по значимости тех или иных параметров строения ткани в общей схеме расчета, создать типовые системы проектирования с удобным пользовательским интерфейсом, повысить скорость обновления ассортимента и его качество.

Разработанные алгоритмы и программы расчета параметров строения ткани планируется использовать в учебном процессе МГТУ им. А.Н.Косыгина в рамках учебно-методических комплексов специальностей 260703 "Проектирование текстильных изделий" и 260704 "Технология текстильных изделий".

Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались на Всероссийской научно-технической конференции "Современные технологии и оборудование текстильной промышленности - Текстиль" (Москва 2003, 2004 гг.), Всероссийской научной конференции "Информационные технологии в образовательной, научной и управленческой деятельности - Инфотекстиль" (Москва 2004 г.), Всероссийской научно-технической конференции "Проблемы экономики и прогрессивные технологии в текстильной, легкой и полиграфической промышленности" (Санкт-Петербург, 2005 г.).

Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 6 печатных работ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, общих выводов, списка использованной литературы из 63 наименований и приложения. Диссертация включает 137 страниц текста, 56 рисунков и 10 таблиц.

Основные результаты и выводы

1. Проведенный анализ научных исследований и научно-технической литературы, посвященной проектированию текстильных материалов, показал важность и значимость вопроса разработки и исследования автоматизированных систем принятия решений для проектирования тканей, вырабатываемых на станках с электронным управлением.

2. На основе анализа доступных источников информации исследования в области проектирования тканей автором классифицированы по трем основным направлениям: традиционное проектирование с элементами автоматизации; автоматизированные системы проектирования тканей; общие задачи автоматизации.

3. Анализ систем управления электромеханическими системами ткацких станков позволил выявить наиболее рациональные электронные схемы управления на базе программируемых контроллеров. Наиболее приемлемым для разработки автоматизированной системы является контроллер MCU42-3 (фирма "Фрактал", Зеленоград).

4. Осуществлена постановка и реализация задачи повышения эффективности функционирования автоматизированной базовой системы проектирования тканей, которая предусматривала разработку методов расчета формирования типовых систем, включающих создание универсальной типовой оболочки, интерфейса и алгоритма формирования ткани по входным параметрам.

5. Разработаны основные принципы автоматизации процесса расчета параметров строения тканей и предложен метод проектирования, определяющий такую последовательность операций: выбор метода расчета; определение и задание значений входных параметров; расчет по заданным формулам; анализ результатов расчета.

6. На основании системы принятия решения предложен научный метод расчета параметров строения ткани, позволяющий задать ранги параметрам и формулам, построить прямую и обратную последовательности расчета в зависимости от входных данных.

7. С использованием теории множеств предложен порядок проектирования по заданному методу, заданным параметрам и набору формул.

8. В процессе разработки автоматизированной системы проектирования тканей предложен принцип модульности, включающий добавление формул в расчетную схему, формирование файла переноса результатов, принятия решений и обратную связь.

9. В качестве среды разработки выбран программный продукт Delphi 7 от фирмы Borland, представляющий собой объектно-ориентированную среду программирования.

10. Использованы три способа проверки адекватности разработанной автоматизированной системы проектирования: типовой классический расчет, расчет по экспериментальным данным, расчет на основе предложенного алгоритма последовательности формул. Анализ полученных результатов показал, что расчет, проведенный разработанной автоматизированной системой, является наиболее точным, особенно это видно по уработке.

11. Решение поставленной задачи позволило: увеличить скорость построения новых систем расчета параметров ткани и точность функционирования существующих схем; осуществить проверку правильности выполнения расчетов; формировать рекомендации по значимости тех или иных параметров; обеспечить условия создания типовых систем проектирования тканей с удобным пользовательским интерфейсом; повысить частоту обновления ассортимента.

1. Дамяиов Г.Б., Бачев Ц.З., Сурнииа Н.Ф. Строение ткани и современные методы ее проектирования. -М.: Легкая и пищевая промышленность. 1984. — 237 с.

2. Мартынова А.А., Слостина Г.Л., Власова Н.А. Строение и проектирование тканей. -М., МГТА, 1999. 434 с.

3. Васильчикова Н.В., Киселев А.К. Проектирование, строение и свойства меланжевых тканей из лавсановискозной пряжи. -М., 1970. 40 с.

4. Дамянов Г.Б. и др. Строение ткани и современный методы его проектирования. /Дамянов Г.Б. и др. Под ред. Н.Ф. Сурниной/-М.: Легкая и пищевая промышленность. 1984. 240 с.

5. Кутепов О.С. Строение и проектирования тканей. -М.: Легпромбытиз-дат, 1988.-219 с.

6. Никитин М.Н. Проектирование ткани. -М.: Ростехиздат, 1961. 212 с.

7. Сурнина Н.Ф. Проектирование ткани по заданным параметрам. -М.: Легкая индустрия, 1973. 144 с.

8. Кутепов О.С. Строение и проектирование тканей. -М.: Легпромбытиз-дат. 1988.-224 с.

9. Розанов Ф.М., Кутепов О.С., Жупикова С.В., Молчанов С.В. Строение и проектирование тканей. -М.: Гизлегпром. 1953. 253.

10. Николаев С.Д. Прогнозирование и изготовление тканей заданного строения. -М.: МТИ. 1990. 51 с.

11. Алексеев К.Г. Основные расчеты параметров строения и формирования тканей. -М.: Легкая индустрия. 1973. 166 с.

12. Новиков Г.Н. О строении ткани и ее проектировании с помощью геометрического метода. // Текстильная промышленность. 1946. №2. С. 9., №4. С. 18., №6. С. 14., №11-12. С. 17.

13. Синицын А.А. Проектирование пряжи и ткани по крепости на разрыв. -М.: Гизлегпром. 1932. 255 с.

14. Заборовский Ю.А. и др. Автоматическое программирование жаккардовых ткацких рисунков. -Киев: Техника, 1978, 198 с.

15. Бачев Ц.З., Аналитический метод проектирования тканей полотняного переплетения. Дис. . канд. техн. наук. -М., 1970. 184 с.

16. Васильчикова Н.В. Проектирование, строение и свойства меланжевых• тканей из лавсано-вискозной пряжи. Автореф. дис. . канд. техн. наук. —JI., 1968-38 с.

17. Видея В.Э. Проектирование тканей с применением высокообъемной (текстурированной) нити мэрон. Дис. . канд. техн. наук. -М., 1965. 177 с.

18. Виноградов А.Д. Проектирование тканей для верха летней обуви. Автореф. дис. . канд. техн. наук. -JL, 1972. 18 с.

19. Кулабушева И.В. Разработка метода проектирования параметров строения и технологии изготовления тканей. Дис. . канд. техн. наук. -М.: МГТУ им А.Н. Косыгина, 2003. 165 с.

20. Литовченко А.Г. Разработка метода проектирования и оптимальных параметров изготовления тканей и комбинированных нитей. Дис. . канд. техн. наук. -М., 1995. 195 с.

21. Могильный А.Н. Разработка технологии, методов проектирования и исследование структуры и свойств текстильный материалов технического назначения. Автореф. дис. . докт. техн. наук. -СПб.: Санкт-Петербургский университет технологии и дизайна. 2000. 94 с.

22. Новикова О.А. Разработка метода проектирования и определения опф тимальных параметров изготовления тканей комбинированных переплетений. Дис. . канд. техн. наук. -М., 1996. 180 с.

23. Плюханова Т.Ю. Разработка и проектирование тканей новой структуры. Автореф. дис. . канд. техн. наук. -Иваново.: Ивановская государственная текстильная академия. 2000. 19 с.

24. Раченкова О.М. Разработка метода расчета рациональных параметров строения тканей различного переплетения с учетом технологии их изготовлеф ния. Дис. канд. техн. наук. -М.: МГТУ им А.Н. Косыгина. 2000. 239 с.

25. Сидорова Э.В. Разработка метода проектирования и определения оптимальных параметров изготовления неразрезной двухполотной основоворсовой ткани. Дис. канд. техн. наук. -М.: МГТУ им А.Н. Косыгина. 1999. 219 с.

26. Скорикова А.И. Проектирование полушерстяных плательных тканей оптимального строения. Дис. . канд. техн. наук. -М. 1981. -208 с.

27. Трусюк С.Ю. Разработка метода проектирования жаккардовой ткани по заданному ткацкому рисунку. Дис. . канд. техн. наук. -М.: МГТУ им А.Н. Косыгина. 2001 166 с.

28. Черникина JI.A. Проектирование шерстяных костюмных тканей по основным параметрам их строения. Дис. . канд. техн. наук. -М. 1971 -227 с.

29. Николаев С.Д. Прогнозирование технологических параметров изготовления тканей заданного строения и разработка методов их расчета. Дисс. .докт. техн. наук. -М.: МТИ. 1988. 496 с.

30. Юхин С.С. Разработка метода прогнозирования технологии изготовления тканей нетрадиционных структур. Дисс. .докт. техн. наук. -М.: МГТА. 1996.-471 с.

31. Борзунов Г.И. Новые методы автоматизированного проектирования и художественного оформления тканей. Выпуск 5: -М., ЦНИИТЭШегмаш Шерстяная промышленность: обзорная информация. 1988. — 34 с.

32. Бугаева Н.А., Разработка гобеленовых мебельных тканей оптимального строения с использованием современных информационных технологий. Автореф. дис. . канд. техн. наук. -Витебск.: Витебский государственный технологический университет. 2002. 21 с.

33. Малецкая С.В. Разработка автоматизированных методов проектирования узоров многоцветных тканей. Автореф. дис. . докт. техн. наук. -М.: МГТУ им А.Н. Косыгина. 2003. 31 с.

34. Никишин В.Б. Разработка автоматизированного метода расчета параметров строения тканей. Автореф. дис. . докт. техн. наук. -М.: МГТУ им. А.Н. Косыгина. 2002. 251 с.

35. Руденко Л.Г. Разработка автоматизированного метода расчета технологических параметров изготовления тканей. Дис. . канд. техн. наук. -М: МГТУ им А.Н. Косыгина. 2002. 144 с.

36. Севостьянов А.Г., Карташова Е.Н. Исследование свойств ткани двух-факторным дисперсионным анализом с качественно-количественными уровнями факторов. // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности, 2002 №3. с. 104-106.

37. Муратов О.В., Толубеева Г.И.; Поиск параметров переплетений, влияющих на уработку нитей. Поиск-2004. -С. 81-83.

38. Борзунов Г.И., Фирсов А.В. Автоматизация построения полутораслойных и двуслойных переплетений / В кн: Материалы научн. конф. проф.-преп. состава, науч. сотр. и асп. МГТА им. А.Н. Косыгина. -М.: РИО МГТА, 1996. -С 84-85.

39. Борзунов Г.И., Фирсов А.В. Возможности узорообразования на установке с беззевным способом образования ткани / В кн: Бесчелночное ткачество. Строение и проектирование ткани: Межвузовский сборник научных трудов. -М.: МГТА, 1993. -С. 50-54.

40. Павлова М.И. К вопросу проектирования. Научно-исследовательские труды МТИ. Т. 12, 1954. с. 147.

41. Юхин С.С., Мартыненко С.Е.; Автоматизированный метод проектирования тканей по заданной пористости. // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности, 2003 №4, -С. 40-43.

42. Бесхлебная С.Е. Разработка метода расчета объема сквозных пор в тканях главных и производных переплетений. Дис. . канд. техн. наук. -М.: МГТУ им А.Н.Косыгина. 2004. 158 с.

43. Малецкая С.В.; Автоматизированный метод проектирования раппорта цвета по утку". // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности, 2002 №3, с. 110-111.

44. Вильчевская Е.С., Севостьянов П.А.; Автоматизированный моделирующий комплекс для исследования полуциклового растяжения и разрыва пряжи из смеси хлопка и химических волокон // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности, 2004 №2, с. 113-116.

45. Руденко Л.Г. Разработка автоматизированного метода расчета технологических параметров изготовления тканей. Дис. . канд. техн. наук. -М.: МГТУ им А.Н. Косыгина. 2002. 144 с.

46. Боровков В.В., Разработка системы автоматизированного проектирования трикотажа технического назначения. Дис. . канд. техн. наук. -М.: МГТА, 1999.-273 с.

47. Гаврилов В.Л., Разработка методов автоматизированного проектирования шерстяных камвольных тканей. Дис. канд. техн. наук. -М. 1988. 298 с.

48. Кочеткова О.В., Разработка методологии автоматизированного технологического проектирования трикотажа. Автореф. дис. . докт. техн. наук. -СПб.: Санкт-Петербургский университет технологии и дизайна. 2001. -40 с.

49. Xiaogang Chen Characteristics of Cloth Formation in Weaving and Their Influence on Fabric Parameters // Textile Research Journal, Apr 2005; 75: P. 281287.

50. Фирсов A.B., Разработка метода проектирования рисунков мелкоузорчатых переплетений и его реализация на ПЭВМ. Дис. . канд. техн. наук. -М. 1995.- 117 с.

51. Сташева М.А., Коробов Н.А., Гусев Б.Н.; Разработка экспресс-метода компьютерного измерения показателей заполнения и пористости ткани // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности, 2002 №3, -С. 17-19.

52. Никишин В.Б. Разработка автоматизированного метода расчета параметров строения тканей. Дис. . канд. техн. наук. -М.: МГТУ им А.Н. Косыгина. 2002.-251 с.

53. Казарновская Г.В., Бугаева Н.А.; Автоматизированный метод проектирования жаккардовых репсовых тканей. / В кн: Современные технологии и оборудование в текстильной промышленности "Текстиль-2003". -С. 242.

54. Jacqurd Weaving Design System JaCAD. http://www.eziacad.coni/enew/eng main.htm

55. Левин М.Г., Лусткартен H.B., Информационная поддержка технологических процессов ткацкого производства и их режимов. // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности, 2004 №4. -С. 100-104.

56. Фирсов А.В., Страшнов А.Ю. Модульная система многовариантного проектирования тканей // Химические волокна. 2005. - №2. -С. 32-34.