автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.12, диссертация на тему:Разработка системы автоматизации эскизного проектирования изделий из пушно-меховых и меховых полуфабрикатов

На правах рукописи

005011040

САЛИХОВА ТАТЬЯНА ЮРЬЕВНА

РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ ЭСКИЗНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ПУШНО-МЕХОВЫХ И МЕХОВЫХ

ПОЛУФАБРИКАТОВ

05.13.12 — Системы автоматизации проектирования (промышленность)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

_ | [ир /Алл

Омск 2012

005011040

Работа выполнена на кафедре «Конструирование швейных изделий» Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Омский государственный институт сервиса»

Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент

Карцева Ирина Владимировна

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Сыркин Владимир Васильевич

кандидат технических наук, профессор Нагорная Зоя Егоровна

Ведущая организация:

ФГБОУ ВПО «Южно-Уральский государственный университет» (национальный исследовательский университет)

Защита диссертации состоится 16 марта 2012 г. в 1600 ч. на заседании объединенного диссертационного совета ДМ 212.250.03 при Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Сибирская государственная автомобильнодорожная академия» по адресу: 644080, г. Омск, пр. Мира, 5, зал заседаний.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Сибирская государственная автомобильнодорожная академия» по адресу: 644080, г. Омск, пр. Мира, 5.

Отзывы на автореферат направлять по адресу: 644080, г. Омск, пр. Мира, 5, тел., факс: (3812) 65-03-23, e-mail: Arkhipenko_m@sibadi.org

Автореферат разослан 02 февраля 2012 г.

Ученый секретарь объединенного диссертационного совета ДМ 212.250.03 кандидат технических наук

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В легкой промышленности методы автоматизации проектирования достаточно широко изучаются и применяются. Активно ведутся работы по автоматизации процессов проектирования изделий легкой промышленности в Московском государственном университете дизайна и технологий, Омском государственном институте сервиса, Санкт-Петербургском государственном университете технологии и дизайна, Новосибирском технологическом институте и других организациях. Таким образом, в настоящее время предложены методики автоматизации процессов конструирования, градации и раскладки лекал, технологической подготовки производства, управления, обработки и передачи информации.

В эскизном проектировании автоматизация процесса создания графического образа изделия исследуется. Следует отметить значительный вклад работ в совершенствование методов автоматизации эскизного и конструкторского проектирования одежды Кобляковои Е.Б., Раздомахина Ы.Н., Бескоровайной Г .П., Андреевой М.В., Карцевой И.В., Кузнецовой Е.И., Медведевой Т.В., Фот Ж.А. и др.'

При существовании методов формирования графического образа изделия для повышения эффективности функционирования систем автоматизированного проектирования на эскизном проекте требуется увеличение числа входных данных об объекте проектирования для объективного представления пропорций фигуры, свойств и фактуры материалов для одежды. Для решения задач объективной визуализации графического образа изделия необходим переход от традиционных плоскостных методов проектирования к современным методам компьютерного моделирования и инженерного анализа.

В легкой промышленности изделия из пушно-меховых и меховых полуфабрикатов (ПМПиМП), как функциональная одежда гардероба большинства жителей регионов России, имеет особую важность, а потому требует повышения уровня функционирования предприятий. Тенденция удовлетвбрения требований надежности, износостойкости и долговечности изделий из ПМПиМП утратила актуальность. В современном процессе изготовления изделий из ПМПиМП ведущими являются эстетические и экономические требования, такие как современность кроя, визуальное корректирование недостатков фигуры, доступность цены для разных категорий покупателей. В этих условиях важной научно-технической задачей является совершенствование этапов планирования производственного цикла и эскизного проектирования изделий из ПМПиМП на предприятиях легкой промышленности.

Создание пространственных моделей в эскизном проектировании изделий из ПМПиМП позволяет увидеть поведение различных видов ПМПиМП непосредственно на разрабатываемой модели. Визуализация графического образа изделия из ПМПиМП .на этапе’ эскизнйго проектирования объясняется также высокой стоимостью сырья для изготовления опытных образцов.

Необходимо отметить, что в производстве швейных изделий успешно функционируют системы автоматизированного проектирования, имеющие в своем

составе модули 3D - визуализации образа изделия с учетом размерных признаков фигуры потребителя и настройками параметров свойств материалов (Ассоль, Стаприм, Optitex Runway, Lectra, Investronica, PAD-system, Грация и др.). Однако до настоящего времени не было разработано САПР для эскизного проектирования изделий из ПМПиМП, наиболее полно учитывающей влияния значений параметров свойств волосяного покрова на визуальное восприятие фигуры потребителя в изделии. Поэтому в настоящем исследовании внимание уделено геометрическому моделированию волоса ПМПиМП. Для объективной визуализации волосяного покрова необходимо исследование положения и конфигурации линии волоса ПМПиМП в зависимости от таких геометрических параметров, как толщина и высота волоса и реализации их аналитического и параметрического описания.

Объектом исследования является процесс эскизного проектирования изделий из ПМПиМП.

Предметом исследования являются закономерности процесса автоматизации эскизного проектирования изделий из ПМПиМП с планированием проектирования и визуализацией графического образа изделия.

Цель диссертационной работы —. совершенствование эскизного проектирования изделий из пушно-меховых и меховых полуфабрикатов на основе разработки информационной, математической и алгоритмической модели планирования проектирования и визуализации графического образа изделия с геометрическим моделированием параметров волоса, обеспечивающих комплексную автоматизацию эскизного проектирования одежды.

Для достижения поставленной цели решались задачи'.

1. Анализ современного состояния автоматизации проектирования и выявление особенностей и закономерностей, связывающих основные этапы эскизного проектирования изделий из ПМПиМП.

2. Разработка алгоритма и методики создания графического образа изделия из ПМПиМП с оценкой результатов визуализации.

3. Разработка алгоритма и методики автоматизации планирования проектирования изделий из ПМПиМП.

Методы исследования. В работе использовались современные методы системного анализа, аналитической геометрии, теории алгоритмов, объектноориентированного программирования и компьютерной графики.

Научная новизна работы:

- предложено аналитическое описание линии волоса параметрическим уравнением параболы с зависимостью от толщины и высоты волоса, что дает возможность учитывать естественную высоту волосяного покрова;

- разработана методика планирования начальных этапов . проектирования изделий из ПМПиМП на основе анализа стадий эскизного проекта, учитывающая материальные, трудовые и временные затраты и позволяющая определять общую площадь поступивших на предприятие полуфабрикатов, количество новых моделей для проектирования и временные и трудовые затраты на работу дизайнерского и конструкторского блоков;

- разработан алгоритм формирования графического образа изделия из

ПМПиМП на основе сформированного информационного, математического и методического обеспечения, учитывающий геометрические параметры волоса и результаты экспертной оценки графических образов.

Практическая ценность работы:

- сформирована входная информация для автоматизации эскизного проектирования изделий из ПМПиМП, состоящая из данных о ЗО-модели фигуры, ЗО-модели изделия и данных свойств материала, структурированных в базе данных «Графические характеристики ПМПиМП»;

- разработан ЗЭ-программный модуль «ЕигСЫЬ» для визуализации графического образа изделия из ПМПиМП с заданными параметрами свойств волосяного покрова и оценкой результата визуализации образа;

- разработан программный модуль «Планировщик проектирования» для планирования и оценки затрат ресурсов начальных этапов проектирования изделий из ПМПиМП;

- разработана модель структуры подсистемы САПР «Эскизное

проектирование» для автоматизации эскизного проектирования изделий из ПМПиМП, включающая программно — технические комплексы «Оценка ПМПиМП», «Техническое задание и предложение», «Планирование проектирования», «Геометрическое моделирование изделия из ПМПиМП» на основе выявленных закономерностей эскизного проектирования изделий из ПМПиМП, теоретических, методических и алгоритмических основ

автоматизации проектирования.

Апробация работы. Основные результаты и положения диссертационной работы представлялись: на научно-практической конференции молодых ученых Хакасского технического института-филиала Красноярского государственного технического университета (Абакан, 2005); на Ш и V Международных научнопрактических конференциях «Современные тенденции и перспективы развития образования в высшей школе» (Омск, 2005, 2007); на XV Международной научнопрактической конференции «Проблемы совершенствования качества подготовки специалистов высшей квалификации» (Омск, 2006); на Межрегиональной научнопрактической конференции «Культура, искусство и образование в регионах. Сибири» (Кызыл, 2007); на VI Международной научно-практической конференции «Научный потенциал высшей школы для инновационною развития общества» (Омск, 2008); на Республиканских Днях науки «Катановские чтения-2008» (Абакан, 2008); на VII Межвузовской научно-практической конференции студентов и аспирантов «Молодежь, наука, творчество-2009» (Омск, 2009); на Региональной научно-практической конференции «Использование информационных технологий в промышленности и образовании» (Абакан, 2008); на Международной научно — практической конференции «Проблемы становления инновационной системы и развития предпринимательства в Республике Казахстан» (Казахстан, Караганда, 2009); на Международной научно-практической конференции «Туризм. Бизнес. Искусство» (Казахстан, Кокшетау, 2010); на конкурсе инновационных проектов в рамках Республиканского конвента «Инновационная Хакасия 2010» (Абакан, 2010); на научно-методическом семинаре аспирантов СибАДИ (Омск, 2011).

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 14 печатных работ, в том числе, 2 статьи в журналах, рекомендованных ВАК.

Внедрение результатов работы. Результаты диссертационной работы внедрены в производственный процесс кожевенно-меховой компании «Ласка» (г‘. Черногорск, Республика Хакасия); учебный процесс кафедры технологии швейного производства и методики профессионального обучения Хакасского государственного университета им. Н.Ф. Катанова.

Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка и приложений. Общий объем работы-132 страницы. Библиографический список содержит 111 наименований. Работа содержит 34 рисунка, 10 таблиц, 9 приложений.

Автор выносит на защиту следующие положения:

- аналитическое описание линии волоса пушно-меховых и меховых полуфабрикатов для разных величин параметров толщины и высоты;

- методику и обобщенный алгоритм автоматизации эскизного проектирования изделий из пушно-меховых и меховых полуфабрикатов с последующей оценкой результата визуализации.

- методику и алгоритм автоматизации планирования начальных этапов проектирования изделий из пушно-меховых и меховых полуфабрикатов.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность проблемы автоматизации эскизного проектирования изделий из пушно-меховых и меховых полуфабрикатов, определены цель и задачи, научная новизна и практическая значимость работы, приведены сведения об апробации основных результатов работы.

В первой главе исследован процесс эскизного проектирования изделий из ПМПиМП и современные системы автоматизированного проектирования, применяемые в легкой промышленности. Выявлено, что основной тенденцией развития САПР для одежды является визуализация графического образа изделия с учетом свойств, применяемых в проектировании материалов, а именно структуры объемных поверхностей, имитирующих ПМПиМП. Для эскизного проектирования изделий из ПМПиМП не выявлено систем автоматизации, позволяющих реализовывать процесс работы с объемными материалами, учитывая их свойства и особенности. Анализ: определений, терминов - и этапов проектирования в современных САПР показал необходимость унификации входной и выходной информации на всех этапах проектирования, а именно применение единообразных соответствующих „ требованиям нормативной документации понятий в автоматизации эскизного проектирования изделий легкой промышленности.

Исследование этапов проектирования изделий из ПМПиМП, где основные виды . работ выполняются традиционными ручными способами, показал необходимость внедрения и совершенствования методов и технологий проектирования для улучшения качества готовой продукции и сокращения трудоемкости изготовления изделий.

В условиях рыночной экономики, когда предприятия изготавливают

продукцию в соответствии с покупательским спросом, актуальным направлением считается планирование деятельности предприятия и исполнителей в зависимости от количества поступающего сырья. Это связано с высокой стоимостью сырья и большой трудоемкостью разработки и реализации изделия из ПМПиМП.

Во второй главе рассмотрены теоретические аспекты формирования информационного, математического и алгоритмического обеспечения подсистемы автоматизации эскизного проектирования изделий из ПМГТиМП.

Описание входной информации для проектирования графического образа изделия из ПМПиМП представлено:

29,20

11.40

Рисунок 1 - Фронтальная проекция 31)-модели фигуры

- готовыми файлами ЗЭ-моделей фигуры человека трех типовых размеров 16488-96, 164-92-100, 164—96—104, созданными в графической среде Autodesk 3D Studio Мах в масштабе 1:20 и проверенными на соответствие типовым измерениям в САПР Autodesk AutoCad по разработанной автором методике (рис. 1);

- готовыми файлами ЗО-моделей изделий пальто двух силуэтных форм, созданными в графической среде Autodesk 3D Studio Мах в масштабе 1:20, используя типовые размерные признаки с учетом величин зазоров между фигурой и изделием;

- информационной базой свойств ПМПиМП, представленной классификатором, состоящим из четырех уровней иерархической модели;

- базой данных «Графические характеристики ПМПиМП», в которой структурированы свойства, определяющие графическое представление волосяного покрова ПМПиМП (рис. 2,3).

Тсдщша

f ш

мм

Ша

Шжшмя І"цент Змсф» Мшс&ъ

ВееОї

іДОінзсюяавя» t|wr3 ІЦ«3 І$ИГ4

1£«т£-кеде*і»к Vttamя&ь

І. Мягкость і

f ш

tm

Рисунок 2 - Структурная схема БД «Графические характеристики ПМПиМП»

ЦЦ название набора • |Гусю п.|»и из - [Мало СКЗЬ’|ТШ [нна»! a -(феті-ос -| 1>ет2 -|ц#мЗт|чкг4-[чмт5-1Ю1-|И!1И1ояъ-}|

Д Лисица кратная 1 1 г г 2 fFFCOfi FK4C1 FF804C В4С23 613518 2

Собойь г 3 і 3 206583 AF93SC СНС39 ВЗД832 20228А 1

[Д Песец белый і 1 2 г 2F6F4FF F6f4fF F6F4FF F6F4FF 3S3735 2

Ш Нуфия г 4 1 13011X6 3D1D06 7f3C0C 7ПС0С 5ШЙ 1

ИЬэбо речной 2 г 3 2 2 301006 30JDQS 7F3C0C 7F3COC 562308 2

■It л™— *1 _ f>rgfw«r fima —паеел—жаіа *

Рисунок 3 - Пример реального информационного наполнения БД «Графические характеристики ПМПиМП»

Математическая модель графического образа изделия из ПМПиМП состоит из трех лодобъектов: модель фигуры манекена, модель изделия, волосяной покров ПМПиМП. Для математического описания процесса визуализации графического образа изделия из ПМПиМП применен математический аппарат геометрического моделирования векторных полигональных поверхностей. Трехмерные модели объектов фигуры манекена и модели изделия с нанесением волосяного покрова реализованы программно с помощью программного пакета Autodesk 3D Studio Мах и трехмерной библиотеки OpenGL.

Описание одного волоса пушно-мехового и мехового полуфабриката представляется в виде нормали в вершине полигона. Для определения нормали вершины находятся нормали граней всех треугольников сетки, в которые входит вершина. После нахождения нормали грани вектор нормали вершины NB вычисляется нахождением среднего значения всех нормалей граней. Пусть вершина В входит в три треугольника, для которых известны их нормали граней No, N,, N2. Тогда NB вычисляется путем усреднением нормалей граней (1):

= n0+n1+n2 (1)

а 3

В соответствии с направлением нормали строится линия v, которая состоит из пяти участков. Начало линии — это вершина полигона, конец линии определяется в зависимости от высоты волоса. Количество линий из вершины полигона может

быть определено от 1 до 3 в зависимости от густоты ПМПиМП. Определены следующие значения густоты, соответствующие реальным показателям ПМПиМП: 1 — редковолосые - 0 — б тыс. шт/см2; 2 — среднегустоволосые — 6 — 12 тыс. шт/см2; 3 — густоволосые — 12 — 20 тыс. шт/см2.

В работе исследована зависимость естественного положения линии волоса от геометрических параметров высоты и толщины Для разных видов

ПМПиМП положение линии волоса различно. Исследования видов ПМПиМП показали, что направление волоса норки и песца приближенно к положению нормали, а волос овчины имеет различный наклон и изгиб в зависимости от толщины и высоты волоса. На основе анализа разных по толщине и длине волос шубной овчины исследованы функции параметрических кривых, среди которых выбрана функция параметрической параболы. Представление волоса параметрической параболой является более экономичным и выгодным с вычислительной точки зрения, что позволяет в машинном виде реализовать процесс построения волоса ПМПиМП в более компактной математической форме. В машинной графике для представления волоса в виде других параметрических кривых необходимыми условиями являются нахождение касательного вектора и наклона кривой, а в случае с гиперболическим представлением, требуются вычисления тригонометрических функций, что также не является эффективным и быстрым способом построения линии волоса. Математическое описание линии волоса моделью параболы в параметрическом виде на плоскости (х,у, 0). Построен параболический сегмент в первом квадранте при 0<х<А, для параболы (2) при а=1:

■ х = ав2 = в2, у = 2а0 = 29, (2)

Так как кривая волоса не замкнутая кривая и задан диапазон изменения координаты х, она ограничена минимальным и максимальным значением параметра в. Границами параметра 0 являются 0хтт и вхтах. Так как 1<х<Ь, ограничения параметра 0 зависят от высоты волоса. Для волоса со значением высоты Ь=3 см, найдены ограничения:

Пусть на сегменте расположено 6 точек (и), так как упоминалось, что линия делится на 5 сегментов, тогда вычислим значение для 60:

&тах ~ втт 1,73 — 1

■ ■ -------= 0,15

71 - 1 6-1

Начиная с 01=От1П, получим из формулы(15) значения точек х/ и у/.

• Х\ = ав2 = 1, ух — 2ав = 2.

Далее используя в построении параболы принцип приращения параметра, где приращение параметра 0 постоянно, для 01+1 = + 89 уравнение (2)

примет вид (3):

Х;+1 = Хг + + (Й0)2

Уг+1 = У1 + 256 (3)

9

Найдены все точки параметрической параболы для значений й=2, (таблица 1). Необходимо отметить, что экспериментальным путем определено, что начальные координаты параболы х1ч у/ не должны равняться нулю. Если Х1=у1=0, то значения х2 и у2 становятся постоянными для разных параметров высоты и толщины волоса. Поэтому после вычисления координат всех точек кривой XI и у] приравниваются к нулю, и тогда значения координат определяются ХгХгХ/ и У,=УгУ1- Получены сегменты параболы, для кривых параболы, соответствующих значениям высоты Н=3 и И=2 (рис. 4).

Таблица 1 - Результаты вычислений кривой параболы при /2=2, И=3

/ Ь=2 . И=3

х( Х1=ХгХ/ у,- У;=УгУ/ х, Х;=Д;ГХ1 У’ УгУгУ/

1 1,00 0,00 2,00 , 0,00 1,00 0,00 2,00 0,00

2 1,32 0,32 2,30 0,30 1,16 0,16 2,16 0,16

3 1,68 0,68 2,60 0,60 1,33 0,33 2,32 0,32

4 2,09 1,09 2,90 0,90 1,52 0,52 2,48 0,48

5 2,54 1,54 3,20 1,20 1,72 0,72 2,64 0,64

6 3,04 2,04 3,50 1,50 1,93 0,93 2,80 0,80

Из визуального представления видно, что кривые не имеют значительных различий в направлении, однако, направление и конфигурация кривой параболы становится ближе к оси ОУ с уменьшением значения высоты.

Для аналитического исследования толщины волоса ПМПиМП в выражение (3) введен параметр коэффициента толщины к,, значит уравнение примет вид (4):

*г+1 = *1 + к1-у1-8в + (8в)2

Ум = к(-У1 + 289, (4)

Таблица 2 - Значения А, для разной толщины и высоты волоса

<, МКМ Значения Ъ, см

1 2 3 4 5 6 7 8 9

0-10 0,94 0,90 0,86 0,82 0,78 0,74 0,70 0,66 0,62

11-20 0,96 0,92 0,88 0,84 0,80 0,76 0,72 0,68 0,64

21-30 0,98 0,94 0,90 0,86 0,82 0,78 0,74 0,70 0,66

31-40 1,00 0,96 0,92 0,88 0,84 0,80 0,76 0,72 0,68

41-50 1,02 0,98 0,94 0,90 0,86 0,82 0,78 0,74 0,70

51-60 1,04 1,00 0,96 0,92 0,88 0,84 0,80 0,76 0,72

61-70 1,06 1,02 0,98 0,94 0,90 0,86 0,82 0,78 0,74

71-80 1,08 1,04 1,00 0,96 0,92 0,88 0,84 0,80 0,76

81-90 1,10 1,06 1,02 0,98 0,94 0,90 0,86 0,82 0,78

91-100 1,12 1,08 1,04 1,00 0,96 0,92 0,88 0,84 0,80

101-110 1,14 1,10 1,06 1,02 0,98 0,94 0,90 0,86 0,82

111-120 1,16 1,12 1,08 1,04 1,00 0,96 0,92 0,88 0,84

Значения к4 определены экспериментально для кривой параболы при разной толщине t волоса ПМПиМП. Для разных значений высоты волоса Ь

коэффициенты толщины составили разные значения (таблица 2). Используя определенные в работе коэффициенты толщины, построены параметрические кривые параболы для различных значений толщины волоса 11=28,20 мкм, 12=68,16 мкм, 1з=124,7 мкм, при постоянной высоте Ь=6 (рис. 5).

Таким образом, принимая во внимание результаты расчетов параметрической кривой параболы для разных значений толщины волоса, где введен коэффициент толщины волоса к), можно получить изменения кривой, имитирующие изменения положения волоса ПМПиМП при различной его толщине.

Рисунок 4 - График зависимости Рисунок 5 - График зависимости

при значениях параметра й=3 и /г=2 при значениях коэффициента толщины

к,=0,78, к,=0,86, к,=0,98

Аналитическое описание линии волоса позволяет улучшить качество отображения графического образа изделия. Для объективной визуализации графического образа также разработана методика процесса обработки результата, которая представлена экспертной оценкой соотношений «фигура - изделие -высота волоса — цвет окраски». Методика нашла применение в реализации обобщенного алгоритма эскизного проектирования изделий из ПМПиМП с последующей оценкой результата визуализации (рис. 6).

В результате исследований разработана и предложена методика планирования начальных этапов проектирования изделий из ПМПиМП с ведущими параметрами затрат времени и рабочих на стадии проектирования. Модель планирования проектирования представлена в виде нескольких этапов:

1. Определение площади полуфабрикатов и новых моделей изделий, из заданного объема ПМПиМП.

2. Определение временных затрат на проектирование в ручном и автоматизированном режимах: в дизайнерском и конструкторском блоках.

3. Формирование отчета о необходимых ресурсах на этапе проектирования.

Г Начало )

I -

Инициализация программы 1

Вывод на дисплей 30 - фигуры

Вывод на дисплей ,30- изделия

Вывод на дисплей волосяного покрова

Выбор файла манекена из шаблонов Ї ~

Обработка данных

"ре:

Файлы моделей фигур топовых размеров 164 - 88 - 96 164-92-100 164 - 96-104

Выбор файла модели изделия из шаблонов

I

Файлы моделей изделий прямого и трапециевидного силуэтов

Обработка данных

, 0, вершины модели -1

>

Расчет геометрических параметров и визуализация волоса вершины № 1

БД «Графические характеристики ^ ПМПиМП» _

нет,

продолжить

расчет

Вывод на дисплей рекомендаций*

ша — ■

Соотношение результатов Значения

визуализации с оценками экспертных

экспертов по коэффициенту оценок щ

весомости у

нет, у^О.ОЗЗ, изменить значения параметров элементов •

с

да, у>0,033 ______1________

Останов программы

)

Рисунок 6 — Блок - схема обобщенного алгоритма эскизного проектирования изделий из ПМПиМП с последующей оценкой результатов визуализации

из заданного объема ПМПиМП. Определено количество моделей пальто (km) исходя из заданного количества полуфабрикатов без учета временных и трудовых затрат по формуле (5):

т - количество шкур, шт.;

Хі - площадь сырья на ] пальто, дм2; ті - количество шкур на 1 пальто, шт.

Этап 2 - Определение временных затрат на проектирование. Временные затраты на процессы проектирования разделены на этапы по блокам: дизайнерский блок: техническое задание и предложение, эскизный проект; конструкторский блок: технический проект, рабочий проект. Трудоемкость одного изделия в дизайнерском блоке ^находится по формуле (6):

где ^ - временные затраты на дизайнерский блок, час.,

I, - временные затраты на техническое задание и предложение, час.

(2 — временные затраты на эскизный проект, час.

Трудоемкость одного изделия в конструкторском блоке 4 находится по формуле (7):

где 4 - временные затраты на конструкторский блок, час.,

I, — временные затраты на технический проект, час.

I, - временные затраты на рабочий проект, час.

Определение трудоемкости (Iо) на проектирование кт - моделей пальто находится по формуле (9):

Этап 3 - Формирование отчета о необходимых ресурсах на этапе проектирования. Время работы одного исполнителя включает затраты времени на выполнение производственного задания, время подготовительнозаключительной работы и обслуживания рабочего места и время перерывов на отдых и естественные надобности. Таким образом, рабочее время сотрудника в смену (Тс, час.) определено по формуле (9): , -

где Тьт - продолжительность смены, час.;

Трг - время подготовительно — заключительной работы и обслуживание рабочего места в течение смены, час.; - . ,

То1 — время регламентированных перерывов на отдых и личные надобности в течение смены, час. ..; ... , . •

Для работы принята величина значения Тс = 6,9 часа.' Месячная норма

(5)

X-1'ГПх

где х - площадь сырья, дм2;

td — t і +

(б)

(7)

to = (td + tk) ■ km

(8)

Tc — Tsm — (Tpz + Тої)

(9)

времени работы сотрудника (Гт), состоящая из 20 смен (с) определена' Тт=Тс-с=6,9-20=138 часов.

Ввод данных о количестве полуфабрикатов

Расчет общей площади полуфабрикатов

Ввод временных затрат на проектирование

т

Расчет временных затрат на проектирование кш-модепей

I

Формирование отчета

Вывод отчета

^Останов программы^

Рисунок 7 — Блок-схема алгоритма автоматизации планирования проектирования изделий из ПМПиМ

Таким образом, необходимое количество сотрудников 8с1 для дизайнерского блока для одного месяца работы находится по формуле (10):

5(1 = (10)

Ттп ' '

Необходимое количество сотрудников Бк для конструкторского блока для одного месяца работы находится по формуле (12):

Бк=^, (11)

Тт '

Описанная методика планирования проектирования позволила разработать алгоритм предварительного планирования начальных этапов проектирования изделий из ПМПиМП (рис. 7).

В третьей главе разработана модель структуры подсистемы САПР «Эскизное проектирование». Разработанная модель подсистемы состоит из четырех программнотехнических комплексов (ГПК): ГГЖ 1.1 «Оценка ПМПиМП»; НТК 1.2 «Расчет экономической эффективности проектирования»; ГГПС 13 «Техническое задание и предложение»; ГГПС 1.4 «Геометрическое моделирование графического образа изделия из ПМПиМП» (рис. 8). Каждый комплекс содержит описание программного, информационного, математического, методического, лингвистического, технического и организационного обеспечения САПР. Предложенная модель позволяет структурировал, процесс автоматизации эскизного проектирования для изделий из ПМПиМП в соответствии с требованиями нормативной документации.

САПР КСДП САПР

КСАП подсистемы 1 - Эскизное проектирование изделий из ПМПиМП

ПТК 1.1 Оценка ПМПиМП ПИК 1.1.1 I

П.1 Операционная система Windows (ХР, Vista, 7)

И.1 Информационная база свойств ПМПиМП Мет.1 Эксплуатация ПТК 1.1, ПМК 1.1.1, 1.1.2

Мет.2 Технология функционирования средств измерений

ПМК 1.1.2

Т.1 ЭВМ и периферийное оборудование

*)т2 Средства измерений"

пТ.З Средства передачи данных

ПТК 1.2 Техническое задание и предложение

ПМК 1.2.1

П.1 Операционная система Windows (ХР, Vista, 7)

И.1 Информационная база моделей аналогов Мет.1 Инструкции по работе с ПТК 1.2, ПМК 1.2.1,1.2.2

И.1 Информационная база маркетинговых исследований

Т.1 ЭВМ и периферийное оборудование

ПМК 1.2.2 -|т.2 Средства передачи данных |

ПТК 1.3 Планирование проектирования ПМК 1.3.2 I

П.1 Операционная система Windows (ХР, Vista, 7)

П.2 Программный модуль «Планировщик проектирования»___________

И.1 Нормы времени на выполнение операций

Мет.1 Инструкции по работе с ПТК 1.3, ПМК 1.3.1,1.3.2

П.1 Язык

программирования

С#

ПМК 1.3.1

Т.1 ЭВМ и периферийное оборудование

■■ ■■ »T.2 Средства передачи данных

ПТК 1.4 Геометрическое моделирование ГОО из ПМПиМП

П.1 Операционная система Windows [ХР, Vista, 7)

ПМК 1.4.1

П.2 Программный модуль «FurCloth»

И.1 БД

Графические

характеристики

ПМПиМП

И.2 Файлы фигур

И.З Файлы изделий

М.1 Векторные полигональные модели

М.2 Модели плоских кривых

М.З Модели экспертных оценок

Мет.2 Инструкции по работе с ПТК 1.3, ПМК 1.3.1,1.3.2

Л.1 Язык

программирования Object Pascal

ПМК 1А2

Т.1 ЭВМ и периферийное оборудование

^Т.2 Средства передачи данных

0.1

02

0.3

0.4

ПОЛЬЗОВАТЕЛИ ПОДСИСТЕМЫ ЭСКИЗНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ПМПиМП

Рисунок 8 — Схема структуры подсистемы САПР «Эскизное проектирование»

15

В четвертой главе на основе информационного и математического описания процессов визуализации графического образа изделия из ПМПиМП и планирования начальных этапов проектирования разработано программное и техническое обеспечение подсистемы САПР «Эскизное проектирование изделий из ПМПиМП», представленное программными модулями: «FurCloth» и

«Планировщик проектирования».

Программный продукт «FurCloth» является оригинальной разработкой и реализован с помощью программной среды Embarcadero RAD Studio 2010, языка программирования Object Pascal и трехмерной библиотеки OpenGL.

Основные возможности: редактирование геометрических параметров

волосяного покрова ПМПиМП с возможностью сохранения настроек в базе данных «Графические характеристики ПМПиМП» и воспроизведения имеющихся наборов свойств для визуализации; визуализация графического образа изделия из ПМПиМП с обоснованием результатов визуализации и выдачей рекомендаций производителю на основе ранее проведенных экспертных оценок специалистов в области дизайна и моделирования костюма.

Рисунок 9 — Отображение графического образа одежды после применения параметров волосяного покрова

Основные требования к техническому обеспечению для работы художника — модельера с программным модулем: персональный компьютер - IBM PC совместимый; операционная система - Windows (ХР, Vista, 7); оперативная память ПК - не менее 512 Mb; монитор - разрешение не ниже 1024*768; периферийные устройства — принтер.

Программный модуль «Планировщик проектирования» позволяет осуществлять предварительное планирование начальных этапов проектирования изделий из ПМПиМП. Основными возможностями модуля являются: определение необходимого количества полуфабрикатов для проектирования новых моделей изделий из ПМПиМП; определение трудовых и временных затрат на

проектирование заданного количества моделей изделий из полученных для производства полуфабрикатов; вывод отчетов о необходимых затратах ресурсов на печать, их сохранение и последующее редактирование (рис. 10, 11).

Планировщик npc*»stT*{K>bs>»*>; ь > Ь

j Прсе<г СК-ет Псиса»

: Hces-3 ; Огрыгь Іооамчгг . Отче" *

«ег «*** бсде-в-інье КТ&ЭТ-. $орм»$сва>*8*!*в''з

йгллестэо сьсья їх. Л!><

: РаЯ'.ЄО і Вік '.tint І 3f£|

Пэд^эа» swfb® Г Жц

"ncbiSte сыааз чз 1 мэгел» f - '""'М «и. ‘

К&№ЄС:ЗС МіЗЙвіЯЙ ; штук

Рисунок 10 - Основное диалоговое окно программы

Проект ' Псиввд-

Чс.гкй і Открыть . 4 Отчет -

: Ргеяа^оъфъ* sajpsibi • «Рсвмргва»»# *г»»т»

Я? 300 ет пл.т.'фгор:асатоЕ общей площадью 100 кв зи на эгалс проеюлрс'агкия ггргзязгаетст *

j\*■’-I•Jii'.cxттгъ. m-гук wt t-чл м.оялп>*й V'#3roR(.tT плгг.тл

Дз* *4»o«iis»pi.eeHii* 5 ноем» «оделе** utxusbtz паеьто необходимы временнь* шраты:

. Для иыполиемю работ zjaзайкгрс*.ого одежа з ручной яеабхолиыо 220 часов, и

da грчюонытд f.’e.ui.-лс I £0 чвьов.

2. Для выг.оякеика рабсч ьонор;.второссгс &ioia и ps чнек рюшые кеоачазгаео 2665 часов, и автомапмлровагпкж режиме 1625 часов

ссотьетстаии с зехглгккьпгм затратам лг.я проекшрованиа 5 новых моделгй меховых пальго

| -Ч»^всй*я Пмятеос^эт© . !«.jv

--.'.лддот-дгоцл— '.л-'улку.-.' Л-./ЛУ-Г -У.-.-ЛЛ’-.",--’

Рисунок 11 — Окно закладки «Формирование отчета»

Для программной реализации модуля использовались: платформа разработки Microsoft .Net Framework, среда разработки Microsoft Visual Studio Express, язык программирования С#. Необходимым техническим обеспечением для работы с модулем является: персональный компьютер - IBM PC совместимый;

операционная система - Windows (ХР, Vista, 7); оперативная память ПК - не ниже 512 Мб; монитор - разрешение не ниже 1024x768; наличие специализированных пакетов - библиотека Microsoft .Net версии 4.0; периферийные устройства -принтер.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Проведенный анализ современных тенденций развития систем автоматизированного проектирования, специальной научной и нормативносправочной литературы позволил выявить актуальные направления САПР в легкой промышленности, а именно, совершенствование и автоматизацию эскизного проектирования изделий из ПМПиМП, а также необходимость предварительного планирования необходимых затрат ресурсов на разработку новых моделей одежды на начальных этапах проектирования.

2. Предложено аналитическое описание линии волоса ПМПиМП параметрическим

17

уравнением параболы, учитывающим толщину и высоту волоса, что дает возможность учитывать естественную высоту волосяного покрова.

3. Разработанная методика и обобщенный алгоритм визуализации графического образа изделия из ПМПиМП с последующей оценкой результатов, реализованные в программном модуле «FurCloth», позволяют создавать 3D -графический образ изделия из ПМПиМП с возможностью изменения настроек свойств волосяного покрова.

4. Разработаны методика и алгоритм предварительного планирования начальных этапов проектирования изделий из ПМПиМП для работы экспериментального цеха, с помощью которой оценивается целесообразность проектирования изделий из меха при разных объемах поступающего сырья. Алгоритм апробирован в программном модуле «Планировщик проектирования», входящим в состав программного обеспечения САПР «Эскизное проектирование».

5. Разработана модель структуры подсистемы САПР «Эскизное проектирование», состоящая из четырех программно-технических комплексов: Оценка ПМПиМП, Техническое задание и предложение, Планирование проектирования изделий из ПМПиМП, Геометрическое моделирование графического образа изделия из ПМПиМП. Предложенная структура позволила формализовать процессы начальных этапов проектирования изделий из ПМПиМП.

ОПУБЛИКОВАННЫЕ РАБОТЫ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

В изданиях, рекомендованных ВАК РФ:

1. Салихова, Т.Ю. Разработка алгоритма визуализации графического образа одежды из пушно-меховых и меховых полуфабрикатов в автоматизированном эскизном проектировании [Текст] / Т.Ю. Салихова, ИВ. Карцева, И.И. Шалмина // Вестник Воронежского государственного технического университета. —Воронеж: ВГТУ, 2011. - № 6 (7). - С. 122 —125.

2. Салихова, Т.Ю. Разработка модели структуры САПР эскизного проектирования одежды из пушно-меховых и меховых полуфабрикатов [Текст] / Т.Ю. Салихова, И.В. Карцева, И.И. Шалмина // Омский научный вестник. Сер.: Приборы, машины и технологии. — Омск: ОмГТУ, 2011. -№3.-С. 270 — 274.

В других издан иях:

3. Никитина, Т.Ю. Формирование набора характеристик для визуализации различных видов натурального меха [Текст] // Сборник докладов и тезисов докладов молодых ученых Хакасского технического института — филиала ЮТУ: Доклады и тезисы докладов студенческих науч. - прак. конф. 2004/2005 уч. года / под ред. С.И. Рябихина; КГТУ, Абакан. 2005. - С. 240 - 242.

4. Салихова, Т.Ю. Реализация процесса создания и трансформации трехмерных моделей с помощью 3D Studio Мах [Текст] / Т.Ю. Салихова, Й.В. Карцева, И.И. Шалмина // Проблемы совершенствования качества подготовки специалистов высшей квалификации. Форум «Омская школа дизайна»: сборник статей: IV Межд. науч.-прак. конф.: под ред. проф. Н.У. Казачуна. - Омск: ОГИС, 2006. -

С. 135-136. . . V- • i. '

5. Салихова, Т.Ю. Анализ свойств пушно-мехового полуфабриката^ йля: целей , выявления возможностей достоверной визуализации изделий из меха [Текст] /

Т.Ю. Салихова, И.В. Карцева, И.И. Шалмина // Современные тенденции и перспективы развития образования в высшей школе. Форум «Омская школа

дизайна»: сборник статей: V Межд. науч.-прак. конф.: под ред. проф. Н.У. Казачуна. - Омск: ОГИС, 2007. — С. 72 - 74.

6. Салихова, Т.Ю. Обзор развития и совершенствования процесса 3D-проектирования одежды в САПР [Текст] / Т.Ю. Салихова, И.В. Карцева, И.И. Шалмина // Научный потенциал высшей школы для инновационного развития общества. Форум «Омская школа дизайна»: сборник статей: VI Межд. науч.-прак. конф.: под ред. проф. Н.У. Казачуна. - Омск: ОГИС, 2008. - С. 61- 64.

7. Санихова, Т.Ю. О процессе автоматизированного проектирования графического образа одежды с объемной текстурой меха [Текст] / Т.Ю. Салихова // Катановские чтения — 2008: тезисы докладов / науч. ред. В.А. Кадычегов; отв. за вып. С.Н. Терских. - Абакан: ХГУ им. Н. Ф. Катанова, 2008. — С.257 - 259.

8. Салихова, Т.Ю. О трехмерной визуализации свойств пушно-меховых и меховых полуфабрикатов для одежды [Текст] / Т.Ю. Салихова, И.В. Карцева // Молодежь, наука, творчество - 2009. VII Межвуз. науч.-прак. конф. студ. и асп.: сборник статей. В 2-х ч. Ч. 1 / под ред. проф. Н.У. Казачуна. - Омск: ОГИС,

2009.-С. 44 - 46.

9. Салихова, Т.Ю. Совершенствование этапа эскизного проектирования одежды из меха в САПР [Текст] / Т.Ю. Салихова // Использование информационных технологий в промышленности и образовании: материалы Регион, науч.-прак. конф., 5-6 декабря 2008 г., г. Абакан / отв. ред. ТВ. Озерова. — Абакан: ХГУ им. Н. Ф. Катанова, 2009. - С. 35 - 38.

10. Салихова, Т.Ю. Автоматизация проектирования изделий сервиса на основе формирования геометрической модели объекта [Текст] / Т.Ю. Салихова, И.В. Карцева, ИЛ. Шалмина // Проблемы становления инновационной системы и развития предпринимательства в Республике Казахстан: Материалы Межд. науч. - прак. конф.: в 2ч.: 4.2. Караганда: КарГУ, 2009.-С. 338-341.

11 .Салихова, Т.Ю. Перспективы разработки имитационной модели для автоматизации эскизного проектирования графического образа швейного изделия [Текст] / Т.Ю. Салихова, И.В. Карцева, И.И. Шалмина // Туризм. Бизнес. Искусство: Сборник материалов Межд. науч.-прак. конф. -Кокшетау. -

2010.-С. 178-181.

12. Салихова, Т.Ю. Проектирование базы данных свойств пушно - меховых и меховых полуфабрикатов «Графические характеристики ПМПиМП» [Текст] / Т.Ю. Салихова, И.В. Карцева // Сервис и туризм: инновации, теория, практика: Материалы Ш межд. науч.-прак. конф. 12-16 мая 2011 г. - Абакан: ХГУ им. Н.Ф. Катанова, 2011. - С. 333 — 335.

13. Программный модуль автоматизированного эскизного проектирования «FurCloth» [Текст]: свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2011616573 Рос. Федерация / Салихова Т.Ю., Карцева И.В. / заявитель и правообладатель ГОУ ВПО «Хакасский государственный университет им. Н.Ф. Катанова». - Заявка № 2011614832 от 30.06.2011; зарегистрировано 23.08.2011.

14. База данных «Графические характеристики ПМПиМП» [Текст]: свидетельство о государственной регистрации базы данных № 2011616573 Рос. Федерация / Салихова Т.Ю., Карцева И.В. / заявитель и правообладатель ФГБОУ ВПО «Хакасский государственный университет им. Н.Ф. Катанова». - Заявка № 2011614832 от 30.06.2011; зарегистрировано 23.08.2011.

Подписано к печати 01.02.2012 Формат 60x90 1/16. Бумага писчая. Оперативный способ печати. Уел. п. л. 1,25; Уч.-изд. 0,9. Тираж 100. Заказ №22.

Отпечатано в подразделении оперативной полиграфии УМУ ФГБОУ ВПО «СибАДИ»

г. Омск, пр. Мира, 5

61 12-5/1914

МИНОБРНАУКИ РОССИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «ОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНСТИТУТ СЕРВИСА»

На правах рукописи

САЛИХОВА ТАТЬЯНА ЮРЬЕВНА

РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ ЭСКИЗНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ПУШНО-МЕХОВЫХ И МЕХОВЫХ ПОЛУФАБРИКАТОВ

Специальность 05.13.12 - Системы автоматизации проектирования

(промышленность)

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент И. В. КАРЦЕВА

Омск, 2012

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

САПР - система автоматизации проектирования ГОИ - графический образ изделия ГОО - графический образ одежды ПМП - пушно - меховой полуфабрикат МП - меховой полуфабрикат

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ..................................................................................................................5

Глава 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И СОВРЕМЕННЫЕ ТЕНДЕНЦИИ АВТОМАТИЗАЦИИ ЭСКИЗНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ................................13

1.1 Сущность и характеристика эскизного проектирования в легкой промышленности. Особенности автоматизированного эскизного проектирования одежды...............................................................................13

1.2 Особенности этапов проектирования изделий из ПМПиМП..................22

1.3 Планирование работы предприятия на начальных этапах проектирования изделий из ПМПиМП .....................................................26

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 1...........................................................................................29

Глава 2. ИНФОРМАЦИОННОЕ И МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭСКИЗНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ПМПиМП..........................31

2.1 Информационное обеспечение системы автоматизации эскизного проектирования изделий из ПМПиМП......................................................32

2.2 Математическое обеспечение процесса проектирования графического образа изделия из ПМПиМП.......................................................................52

2.3 Разработка методики оценки результатов визуализации графического образа изделия из ПМПиМП.......................................................................66

2.4 Информационное и математическое обеспечение методики автоматизации планирования проектирования изделий из ПМПиМП... 73

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 2...........................................................................................81

Глава 3. РАЗРАБОТКА МОДЕЛИ СТРУКТУРЫ САПР ЭСКИЗНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ПМПиМП...................................................82

3.1 Структура подсистемы САПР «Эскизное проектирование» для автоматизации эскизного проектирования изделий из ПМПиМП..........82

3.2 Определение комплексов средств автоматизации проектирования для подсистемы САПР «Эскизное проектирование».......................................85

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 3...........................................................................................90

Глава 4. ПРОГРАММНАЯ И ТЕХНИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ МОДУЛЕЙ САПР ЭСКИЗНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ПМПиМП..............91

4.1 Разработка программного и технического обеспечения визуализации графического образа изделия из ПМПиМП...............................................92

4.2 Разработка программного модуля автоматизации планирования проектирования изделий из ПМПиМП....................................................107

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 4.........................................................................................117

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ..........................................................118

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК...................................................................119

СПИСОК ПРИЛОЖЕНИЙ.....................................................................................133

ПРИЛОЖЕНИЕ А - Анализ модулей эскизного проектирования отечественных

и зарубежных САПР...............................................................................................134

ПРИЛОЖЕНИЕ Б - Типовые измерения фигур женщин 2 полнотной группы

размеров 164 - 88 - 96, 164 - 92 - 100, 164 - 96 - 104 ....................................... 136

ПРИЛОЖЕНИЕ В - Структура заполненных таблиц в базе данных...............139

ПРИЛОЖЕНИЕ Г - Матрица рангов оценки результатов визуализации ГОИ из

ПМПиМП.................................................................................................................140

ПРИЛОЖЕНИЕ Д - Исходный текст программного модуля визуализации ГОИ

из ПМПиМП «FurCloth».........................................................................................142

ПРИЛОЖЕНИЕ Е - Исходный текст программного модуля планирования

проектирования изделий из ПМПиМП «Планировщик проектирования».......165

ПРИЛОЖЕНИЕ Ж - Свидетельство о государственной регистрации

программного модуля «FurCloth».........................................................................174

ПРИЛОЖЕНИЕ 3 - Свидетельство о государственной регистрации базы

данных «Графические характеристики ПМПиМП»............................................175

ПРИЛОЖЕНИЕ И - Акты внедрения результатов диссертационной работы . 176

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность исследования. Одним из актуальных направлений научно-технического прогресса в различных сферах проектирования и производства с применением технических средств, экономико-математических методов и систем управления является автоматизация. Применение новых технологий и методов автоматизации освобождает человека или уменьшает его участие в различных сферах деятельности.

Современные средства и методы автоматизации применяются в различных отраслях народного хозяйства и оказывают воздействие на уровень развития предприятий и отраслей промышленности в целом. Во многих отраслях промышленности, таких как автомобильная, авиационная, машиностроение и судостроение, математические методы и модели применяются наиболее широко, а все этапы проектирования выполняются в соответствии с нормативной документацией, поэтому имеют достаточно высокий уровень автоматизации на всех этапах жизненного цикла изделия.

В легкой промышленности методы и модели автоматизации проектирования также широко изучаются и применяются в различных отраслях, таких как обувное, швейное и текстильное производство. Результаты исследований представлены как зарубежными, так и отечественными системами автоматизированного проектирования. Активно ведутся работы по автоматизации процессов проектирования и изготовления швейных изделий в Московском государственном университете дизайна и технологий, Омском государственном институте сервиса, Санкт-Петербургском государственном университете технологии и дизайна, Новосибирском технологическом институте и других организациях.

Современные системы и модули автоматизации в легкой

промышленности разрабатываются для решения задач на различных этапах,

от планирования, подготовки проектирования и производства до выпуска

готовой продукции. В настоящее время достаточно изучены методы

5

автоматизированного конструирования, градации и раскладки лекал на проектируемые изделия, технологической подготовки производства, управления, обработки и передачи информации в виде баз и банков данных. Однако на начальных этапах проектирования швейных изделий остается ряд трудно формализуемых задач, не позволяющих автоматизировать выполнение трудоемких операций.

Эскизный проект - это один из первых этапов создания изделий, на котором важным является создание графического образа изделия и макета объекта проектирования с отображением наиболее значимых деталей и особенностей изделия. Эскиз модели как плоскостное изображение изделия не дает возможности получить объективную информацию об объекте проектирования, так как выполняется чаще всего в стилизованной форме и не отображает реальных пропорций, свойств, пластичности и фактуры материала. Увеличение числа входных данных об объекте проектирования является необходимым условием повышения эффективности функционирования систем автоматизированного проектирования, в связи с чем требуется научный переход от традиционных плоскостных методов проектирования к современным методам компьютерного моделирования и инженерного анализа.

Значительный вклад в разработку и совершенствование современных технологий, методов автоматизации эскизного и конструкторского проектирования одежды внесли Коблякова Е.Б., Раздомахин H.H., Бескоровайная Г.П., Андреева М.В., Бутко Т.В., Карцева И.В., Кузнецова Е.И., Фот Ж.А. и др.

В проектировании изделий легкой промышленности изделия из

ПМПиМП, как функциональная одежда гардероба большинства жителей

регионов России, занимает особую важность, а потому требует повышения

уровня функционирования предприятий. Тенденция удовлетворения

требований надежности, износостойкости и долговечности изделий из

ПМПиМП утратила актуальность. В современном процессе изготовления

6

изделий из ПМПиМП ведущими являются эстетические и экономические требования, такие как современность кроя, подчеркивание индивидуальности, визуальное корректирование недостатков фигуры, доступность цены для разных категорий покупателей. Для того чтобы одежда из меха отвечала эстетическим и экономическим требованиям необходимо совершенствование этапов планирования производственного цикла и эскизного проектирования на предприятиях легкой промышленности.

Применение современных методов компьютерного моделирования для изделий из ПМПиМП приобретает наибольший интерес в виду того, что при осуществлении проектирования традиционными методами эстетические качества готовой продукции напрямую зависят от субъективных привязанностей специалиста. В меховой отрасли легкой промышленности вопросы создания и функционирования систем автоматизации проектирования на основе разработки и выбора моделей, алгоритмов для синтеза и анализа проектных решений еще требуют серьезных разработок для получения объективной информации о форме и пластике изделия.

Методы поверхностного моделирования как средство визуализации объемных изображений являются наиболее актуальными методами моделирования, так как позволяют создавать и использовать в процессе изготовления товаров широкого потребления пространственные модели объектов проектирования. В эскизном проектировании изделий из ПМПиМП трехмерные графические модели необходимы, так как позволяют увидеть поведение различных видов ПМПиМП непосредственно на разрабатываемой модели. Построение ГОИ и визуализация свойств волосяного покрова ПМПиМП на этапе эскизного проектирования объясняется также высокой стоимостью сырья для изготовления опытных образцов.

Учитывая, что в производстве швейных изделий легкого ассортимента

разработаны и успешно функционируют системы автоматизированного

проектирования конструкторско-технологической подготовки, имеющие в

своем составе модули визуализации ЗБ - графического образа изделия с

7

учетом размерных признаков фигуры потребителя и настройками параметров свойств материалов («Ассоль», «СТАПРИМ», «Optitex Runway», «Lectra», «Investronica», «PAD-system» и др.). В проектировании изделий из ПМПиМП эскизный проект осуществляется традиционными ручными способами. До настоящего времени не было разработано САПР для эскизного проектирования изделий из ПМПиМП, наиболее полно учитывающей влияния значений параметров свойств волосяного покрова на визуальное восприятие фигуры потребителя в изделии.

Необходимо отметить, что основой для диссертационного исследования послужила диссертационная работа Карцевой И.В., где разработан алгоритм автоматизации проектирования трансформируемого графического образа одежды с объемной текстурой меха.

В настоящей работе внимание уделено геометрическому моделированию волоса ПМПиМП. Для объективной визуализации волосяного покрова необходимо исследование положения и конфигурации линии волоса ПМПиМП в зависимости от таких геометрических параметров, как толщина и высота волоса и реализации их аналитического и параметрического описания.

Объектом исследования является процесс эскизного проектирования изделий из ПМПиМП.

Предметом исследования являются закономерности процесса автоматизации проектирования изделий из ПМПиМП с планированием проектирования и визуализацией графического образа изделия.

Цель диссертационной работы - совершенствование эскизного проектирования изделий из пушно-меховых и меховых полуфабрикатов на основе разработки информационной, математической и алгоритмической модели планирования проектирования и визуализации графического образа изделия с геометрическим моделированием параметров волоса, обеспечивающих комплексную автоматизацию эскизного проектирования одежды.

Для достижения поставленной цели решались задачи'.

1. Анализ современного состояния автоматизации проектирования и выявление особенностей и закономерностей, связывающих основные этапы эскизного проектирования изделий из ПМПиМП.

2. Разработка алгоритма и методики создания графического образа изделия из ПМПиМП с оценкой результатов визуализации.

3. Разработка алгоритма и методики автоматизации предварительного планирования начальных этапов проектирования изделий из ПМПиМП.

Методы исследования. В работе использовались современные методы математического моделирования, системного анализа, аналитической геометрии, теории алгоритмов, объектно-ориентированного

программирования и компьютерной графики.

Научная новизна работы:

- предложено аналитическое описание линии волоса параметрическим уравнением параболы, учитывающее толщину и высоту волоса, что дает возможность учитывать естественную высоту волосяного покрова;

- разработана методика планирования начальных этапов проектирования изделий из ПМПиМП на основе анализа стадий эскизного проекта, учитывающая материальные, трудовые и временные затраты и позволяющая определять общую площадь поступивших на предприятие полуфабрикатов, количество новых моделей для проектирования и временные и трудовые затраты на работу дизайнерского и конструкторского блоков;

- разработан алгоритм формирования графического образа изделия из ПМПиМП на основе сформированного информационного, математического и методического обеспечения, учитывающий геометрические параметры волоса и результаты экспертной оценки графических образов.

Практическая ценность работы:

- сформирована входная информация для автоматизации эскизного проектирования изделий из ПМПиМП, состоящая из данных о ЗЭ-модели фигуры, ЗБ-модели изделия и данных свойств материала, структурированных в базе данных «Графические характеристики ПМПиМП»;

- разработан ЗБ - программный модуль «РигС1оШ» для визуализации графического образа изделия из ПМПиМП с заданными параметрами свойств волосяного покрова и оценкой результата визуализации образа;

- разработан программный модуль «Планирование проектирования» для планирования и оценки затрат ресурсов начальных этапов проектирования изделий из ПМПиМП;

- разработана модель структуры подсистемы САПР «Эскизное проектирование» для автоматизации эскизного проектирования изделий из ПМПиМП, включающая программно - технические комплексы «Оценка ПМПиМП», «Техническое задание и предложение», «Планирование проектирования», «Геометрическое моделирование изделия из ПМПиМП» на основе выявленных закономерностей эскизного проектирования изделий из ПМПиМП, теоретических, методических и алгоритмических основ автоматизации проектирования.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы

представлялись: на научно-практической конференции молодых ученых

Хакасского технического института — филиала Красноярского

государственного технического университета (Абакан, 2005); на III

Международной научно-практической конференции «Современные

тенденции и перспективы развития образования в высшей школе» (Омск,

2005); на IV Международной научно-практической конференции «Проблемы

совершенствования качества подготовки специалистов высшей

квалификации» (Омск, 2006); на V Международной научно-практической

конференции «Современные тенденции и перспективы развития образования

10

в высшей школе» (Омск, 2007); на Межрегиональной научно-практической конференции «Культура, искусство и образование в регионах Сибири» (Кызыл, 2007); на VI Международной научно-практической конференции «Научный потенциал высшей школы для инновационного развития общества» (Омск, 2008); на Республиканских Днях науки «Катановские чтения - 2008» (Абакан, 2008); на VII Межвузовской научно-практической конференции студентов и аспирантов «Молодежь, наука, творчество - 2009» (Омск, 2009); на Региональной научно-практической конференции «Использование информационных технологий в промышленности и образовании» (Абакан, 2008); на Международной научно - практической конференции «Проблемы становления инновационной системы и развития предпринимательства в Республике Казахстан» (Казахстан, Караганда, 2009); на Международной научно-практической конференции «Туризм. Бизнес. Искусство» (Казахстан, Кокшетау, 2010); на конкурсе инновационных проектов в рамках Республиканского конвента «Инновационная Хакасия 2010» (Абакан, 2010); на научно-методическом семинаре аспирантов СибАДИ (Омск, 2011).

Программный модуль «РигСЫЬ» зарегистрирован в Федеральной службе по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам с полу