Разработка технологии прогнозирования показателей качества одежды при ее проектировании с использованием новых информационных систем

Актуальность проблемы. Начальный этап становления рынка одежды в РФ закончился и сейчас наблюдается прогрессивный рост требований потребителей к качественным, разнообразным изделиям и с быстро меняющимся ассортиментом моделей. Поэтому одним из основных требований рынка одежды к швейным предприятиям является высокая мобильность и эффективность процессов проектирования. В связи с этим совершенствование процессов проектирования конструкций одежды, обеспечивающих оптимизацию требований производства и потребителей на основе прогнозирования показателей качества одежды до материализации проекта, является актуальным.

Резкое повышение качества и конкурентоспособности товаров потребления обеспечивается при переходе на новые информационные технологии проектирования, к числу которых относятся экспертные системы [77−80]. В работах Медведевой Т. В. 1,9] показана целесообразность создания экспертных систем и разработана концепция формирования и прогнозирования показателей качества в автоматизированной технологии проектирования конструкций одежды. При этом используется графический образ, максимально приближенный к проектируемому изделию в виде инженерно заданной системы «человек-одежда». Предложенный инструментарий позволяет путем прямых измерений оценивать сформированные показатели качества одежды уже на стадии «эскизный проект» до разработки проектно-конструкторской документации и изготовления образца изделия.

В последние годы выполнен ряд работ, направленных на измерение и оценку показателей качества одежды на стадии эскизного проекта. Среди них работы Попандопуло В. Н. и Лазарчик Е. В. [89,90], в которых решались вопросы прогнозирования ряда показателей технологичности и экономичности проектируемых изделий на стадии эскизного проекта. Показатели технологичности проектируемых конструкций являются наиболее важными и значимыми для повышения мобильности производства. Например, такой показатель как трудоемкость изготовления изделий влияет как на подбор моделей в семейство модельных конструкций, так и на выпуск изделий. В то же время информационные технологии определения этого показателя качества по инженерно заданной системе «человек-одежда» в экспертной системе, позволяющие исключать нерентабельные изделия, не разработаны. Это подтверждает актуальность выбранного направления.

Цель и задачи исследования

Цель исследований состояла в разработке элементов информационного обеспечения экспертной системы для опережающей оценки показателей качества по максимально приближенному к проектируемой модели изделия графическому образу в виде инженерно заданной системы «человек-одежда».

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

— разработать структуру базы знаний (БЗ) экспертной системы и определить основные правила продукции для прогнозирования показателей качества одежды на ранних стадиях ее проектирования на базе инженерного задания системы «человек-одежда»;

— осуществить анализ существующих методов определения трудоемкости одежды, разработать принципы и формальное представление измерения и оценки трудоемкости одежды в экспертной системе по инженерно заданной системе «человек-одежда" — осуществить детализацию конструктивно-технологических показателей, определяющих трудоемкость изготовления одежды, и разработать их классификациипровести исследование встречаемости конструктивно-технологических показателей для выявления их типовых вариантовосуществить кодирование графических показателей, определяющих конструктивно-технологическое решение изделия и влияющих на трудоемкость его изготовления;

— определить влияние антропометрических параметров фигуры потребителя, а также формы и длины стачиваемых срезов на трудоемкость изготовления изделия;

— разработать признаковые пространства и систему распознавания образов для распознавания в экспертных системах графических элементов, определяющих конструктивно-технологическое построение проектируемых изделий;

— разработать алгоритмы и структурные модели информационных технологий для оценки и прогнозирования трудоемкости и других показателей качества одежды в экспертных системах.

Методы исследований. В диссертации использованы: методология системного анализа, основные теоретические положения САПР и экспертных систем, основы теории распознавания образов, статистические методы исследований и обработки результатов эксперимента, методы инженерного задания типовых фигур потребителей, основные положения пластической анатомии и инженерной графики.

В работе использовались программные продукты операционной среды Windows 98, (Word 2000), MathCad Excel, AutoCAD 2000, Visio 2000, Microsoft Excel, Autodesk 3D Studio, Concord kof.

Объектом исследований являлась система «человек-одежда», первой составляющей которой были инженерно заданные женские типовые фигуры потребителей в виде их графических моделейвторой — женское демисезонное пальто различного художественно-конструктивного построения с втачным покроем рукава из пальтовых шерстяных и полушерстяных материалов.

Научная новизна полученных результатов. Разработаны концептуальные основы функционирования экспертных систем для прогнозирования по инженерно заданной системе «человек-одежда» показателей качества до разработки проектно-конструкторской документации.

Определен состав БЗ экспертных систем для прогнозирования показателей качества одежды на стадии эскизного проекта и формальные модели правил продукции, разработаны структурные модели БЗ с выделением декларативных и процедурных знаний второго рода.

Разработано формальное представление технологий оценки трудоемкости изготовления женского пальто для всех типов производства для автоматизированного процесса проектирования конструкций одежды на основе: формальных моделей расчета трудоемкости изготовления, классификации и кодирования графической информации, выделении типовых графических образов конструктивно-технологических показателей, определения признаковых пространств системы распознавания образов для распознавания графических показателей, определяющих конструктивно-технологическое построение женского пальто.

Практическое значение полученных результатов. Разработана справочно-информационная база, позволяющая определять, оценивать и прогнозировать трудоемкость изготовления женского пальто по инженерно заданной системе «человек-одежда» до разработки проектно-конструкторской документации в различных информационных технологиях.

Определена частота встречаемости конструктивно-технологических показателей, определяющих трудоемкость изготовления женского пальто за последние пятьдесят лет и установлены закономерности влияния моды на их сочетание в изделии.

Разработаны алгоритмы для различных информационных технологий, один из которых реализован в программе по прогнозированию трудоемкости изделия до разработки проектно-конструкторской документации на швейных предприятиях г. Беслана и г. Владикавказа.

Апробация результатов диссертации. Основные положения работы изложены и обсуждены на научных конференциях профессорско-преподавательского состава МГУС (2001, 2004), СОГУ (г. Владикавказ, 2003) и кафедры «Конструирование и технология швейных изделий» МГУС (1999;2005).

Разработанные информационные технологии автоматизированного проектирования конструкций одежды и прогнозирования показателей качества одежды до разработки проектно-конструкторской документации на инженерно заданной системе «человек-одежда» используются в лекционных курсах специальных дисциплин «САПР в сервисе» (спец. 2307.23 «Сервис на предприятиях по пошиву и ремонту швейных изделий») и «САПР одежды» (спец. 2809.05 «Конструирование швейных изделий по индивидуальным заказам») и дисциплины специализации «Художественное конструирование одежды для индивидуального потребителя» для тех же специальностей.

Указанные результаты апробированы на предприятиях швейной промышленности ОАО «Грация» (г. Беслан), ОАО «Одежда» (г. Владикавказ).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано — 7 печатных работ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, выводов, списка использованной литературы и приложений. Работа изложена на 150 страницах, иллюстрирована 13 таблицами и 23 рисунками. Библиографический список содержит 139 источников.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ.

1. Установлено, что процесс проектирования конструкций одежды является определяющим фактором формирования как потребительских, так и технико-экономических показателей качества. Показано, что наиболее важным направлением развития процесса формирования ПК является разработка методов их опережающей оценки, до материализации проекта в виде ПКД в информационных технологиях.

2. Наиболее целесообразным при проектировании одежды является создание в будущем единой экспертной системы, позволяющей измерять, оценивать и прогнозировать показатели качества проектируемых изделий по графическим элементам, определяющим их конструктивно-технологическое построение на инженерно заданной системе «человек-одежда». Использование графических элементов инженерно заданной системы «человек-одежда» в качестве признаков сформированных ПК позволит развить уже существующие метрологические методы.

3. Разработана структурная модель БЗ экспертной системы для опережающей оценки сформированных показателей качества одежды. Определены принципы оценки показателей качества одежды на инженерно заданной системе «человек-одежда» по графическим показателям, определяющим конструктивно-технологическое построение новых моделей одежды.

4. Определена информационная структура экспертной системы и установлены принципы ее функционирования. Осуществлено структурирование основной части БЗ путем разработки вербальной и структурной моделей знаний ЭС применительно к опережающей оценке ПК по графическим моделям одежды в информационных технологиях. Выполнен анализ существующих методов определения трудоемкости изготовления швейных изделий, используемых уже после разработки ПКД.

5. Для реализации разработанных принципов структуры БЗ, а также формальных моделей определения трудоемкости изготовления изделия с целью ее опережающей оценки, определена последовательность прогнозирования показателя качества изделий для различных информационных технологий: развитых САПРО 2-CAD, САПРО 3-CAD, ЭС. Осуществлено структурирование графических элементов БЗ, определяющих трудоемкость женского пальто по инженерно заданной системе «человек-одежда», в виде шестиуровневой иерархической модели, имеющей на нижнем уровне около ста показателей.

6. Выполнено исследование и определено влияние длины и формы соединительных швов женского пальто на трудоемкость изготовления изделия. Предложено оценивать трудоемкость выполнения соединений деталей одежды, используя нормированную трудоемкость изготовления Тн i, приходящейся на 1 см длины шва и зависящей от его формы.

7. Исследовано и установлено влияние размера и роста фигуры на трудоемкость изготовления женского пальто в зависимости от числа вертикальных и горизонтальных соединительных швов. Разработаны аналитические зависимости, позволяющие определять степень влияния наличия соединений деталей в изделии на трудоемкость его обработки и необходимость учета времени их обработки в общей трудоемкости в зависимости от размера и роста фигуры.

8. Выполнен анализ встречаемости КТП, определяющих трудоемкость в женском пальто, определены типовые графические образы исследованных конструктивно-технологических элементов и осуществлено их кодирование. Разработаны каталоги, представляющие типовые графические образы КТП для определения трудоемкости изготовления женского пальто по инженерно заданной системе «человек-одежда».

9. Показана возможность прогнозирования встречаемости КТП в женском пальто, что позволит целенаправленно разрабатывать технологичные методы обработки деталей и узлов на основе принципов прогрессивной технологии с учетом свойств новых материалов и возможностей современного высокопроизводительного оборудования.

10. Исследованы признаковые пространства типовых конструктивно-технологических показателей и разработаны системы распознавания их образов для наиболее перспективных информационных технологий — экспертных систем.

11. Рассмотрены особенности информационного обеспечения различных автоматизированных технологий проектирования: развитых САПРО 2-CAD, САПРО 3-CAD, ЭС и разработаны их информационно-структурные модели. Предложен новый способ оценки трудоемкости изготовления женского пальто для существующих САПРО 2-CAD, разработан фонд исходной информации и, алгоритм, сценарий и прикладное программное средство «Оценка трудоемкости» для реализации в ОАО «Грация» г. Беслан.

12. Установлено, что результаты проведенных исследований имеют научное значение, а их реализация — социальный и экономический эффект, что подтверждено актами внедрения автоматизированного способа оценки трудоемкости изготовления женского демисезонного пальто в производственный процесс ОАО «Грация» (г. Беслан), учебные процессы СОГУ (г. Владикавказ) и МГУС.