Разработка методики проектирования плотных раскладок сложных геометрических ( матричных) элементов на пушно-меховых полуфабрикатах

УДК 004:675.6.025

Л. А. ОДИНЦОВА Г. М. АНДРОСОВА

Омский государственный институт сервиса

РАЗРАБОТКА

МЕТОДИКИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПЛОТНЫХ РАСКЛАДОК СЛОЖНЫХ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ (МАТРИЧНЫХ) ЭЛЕМЕНТОВ НА ПУШНО-МЕХОВЫХ ПОЛУФАБРИКАТАХ_________________________________

В статье рассматриваются вопросы рационального использования пушно-меховых полуфабрикатов. Предложена методика размещения сложных геометрических элементов на отходах, получаемых при раскрое основных изделий. Разработана блок-схема алгоритма проектирования плотных раскладок заданного количества матричных элементов с учетом топографических участков полуфабриката.

Ключевые слова: пушно-меховой полуфабрикат, отходы, сложный геометрический (матричный) элемент, плотная раскладка, топографический участок, алгоритм, блок-схема.

Введение. В результате географического расположения России в северных широтах на более 75 % территории страны доминирует холодный климат. Поэтому изделия из натурального меха занимают важное место в жизни человека, а меховая одежда, обладающая комплексом положительных свойств, пользуется постоянным спросом потребителей. Благодаря высоким теплозащитным, эксплуатационным и эстетическим свойствам значение меха, как одежного материала, не ослабевает. Меха с давних времен считались «мягким золотом» и до настоящего времени остаются дорогостоящими. При этом следует отметить, что в себестоимости готовых изделий их стоимость составляет 80-90 %.

Одним из наиболее распространенных способов раскроя пушно-меховых полуфабрикатов является обкрой целых шкурок по шаблонам определенной формы, в результате чего получаются одинаковые по размеру пластины. Однако в результате того, что площадь раскраиваемых шаблонов не совпадает с площадью шкурок, которые имеют ограниченный контур сложной конфигурации, образуются отходы.

По результатам исследований И. Н. Каграмано-вой величина отходов, получаемых при раскрое изделий, составляет от 4 до 25 % от общей площади полуфабрикатов и половина из них остается не использованной на предприятиях швейной промышленности [1]. В связи с этим одной из важнейших задач меховой промышленности является рациональное использование пушно-меховых полуфабрикатов.

Одним из направлений ресурсосберегающей технологии использования пушно-меховых полуфабрикатов является производство изделий из матричных элементов (МЭ), названых так потому, что их можно представить в виде матрицы, состоящей из основы, областей соединения, декоративных и соединительных отверстий. Получение полотен из МЭ осуществляется через соединительные отверстия с исполь-

зованием различных элементов крепления. Данная технология позволяет получать разнообразные изделия из меха, используя некондиционное сырье и отходы. Преимуществом применения данной технологии является и то, что размеры и форма МЭ могут изменяться в зависимости от параметров перерабатываемых отходов. Поэтому в выполнении раскладки МЭ на отходах дорогостоящих полуфабрикатов и находится дальнейший резерв их экономного использования [2].

Особенности процесса проектирования раскладок матричных элементов на пушно-меховых полуфабрикатах. Основной причиной неполного использования полуфабрикатов является то, что они имеют сложную неправильную форму и характеризуются большим разнообразием по размерам и конфигурации. Кроме этого, особенностью меховых полуфабрикатов является деление их на топографические участки, различающиеся по свойствам кожевой ткани и волосяного покрова у одной и той же шкурки. В зависимости от этого отходы также имеют различные качественные показатели по степени густоты и высоты волосяного покрова, направлению волоса и толщины мездры, что влияет на их использование для изготовления качественных изделий. Таким образом, информация о видах, топографии и величине отходов является важной составляющей при проектировании раскладок изделий из МЭ.

Также следует отметить, что работы, связанные с проектированием МЭ и изделий из них, являются многовариантными. Во многих случаях они являются трудно решаемыми и требуют разработки алгоритмов поиска приближенных решений. Например, решение задачи плотного размещения МЭ в заданной области пушно-меховых полуфабрикатов [3]. Это делает актуальными вопросы их автоматизации.

Для производства изделий, таких как шарфы, косынки, палантины, пелерины, пояса, манжеты и т.д.,

ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 1 (127) 2014 ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 1 (127) 2014

Рис. 1. Блок-схема алгоритма плотного размещения МЭ в заданной области пушно-меховых полуфабрикатов

лекала конструкции которых приближены к простым геометрическим фигурам, используются МЭ одинаковые по форме и размерам. Решение задачи получения плотных раскладок одинаковых МЭ на основе построения годографа функции плотного размещения и вписывания их в сложный контур полуфабриката приведено в работе [4].

Однако для получения изделий, имеющих объемную форму: головные уборы, пальто, жакеты, жилеты, юбки и т. д., требуется применение МЭ различных по форме и размерам [5, 6]. Это ставит задачу выполнения плотной раскладки: на имеющихся п отходах полуфабрикатов (Ы = {1,..., п}), характеризующихся различными площадями (), геометрическими формами (^) и топографической принадлежностью (Тп), требуется выкроить заданное количество МЭ кмэ (К = {1,., к}) определенных видов й (В = = {1,., й}). При этом для каждого вида МЭ (й) задается их количество р (Р={1,..., р}), что в результате приводит к многовариантности и большому перебору.

Блок-схема алгоритма размещения матричных элементов на пушно-меховых полуфабрикатах. Для

решения поставленной задачи предлагается следующая последовательность действий:

1. Выделить топографические участки Тп на п полуфабрикатах, выведенных из базы данных полу-

фабрикатов (БД ПФ) и характеризующихся показателями: , Fn. Границы ограничений участков опре-

деляются на основании рекомендаций, полученных экспериментальным путем в зависимости от вида и размера полуфабриката.

2. Разместить шаблоны, выбранные из базы данных, в полигональных контурах полуфабрикатов с учетом топографических участков, полезной площади и соблюдением технологических требований к раскрою. Алгоритм рационального размещения шаблона состоит из отдельных этапов и описан в работе [2].

3. Определить параметры отходов полуфабрикатов Вош, полученных после размещения шаблона и их области, которые можно использовать для выкраивания МЭ. На основе построения кусочно-линейных функций, задаваемых отрезками прямых, найти максимальную площадь прямоугольников, вписанных в выделенные области с учетом топографических участков.

4. Выполнить Z плотных раскладок МЭ, необходимых для изготовления заданного изделия, в виде полу-бесконечных полос в сочетании по одному и по два элемента. Требуется определить наиболее плотное размещение этих элементов на плоскости. Искомому решению будет соответствовать параллелограмм наименьшей площади с учетом функции плотного

размещения двух видов элементов [7]. Ограничивающее условие ширины проектируемых полос Вп — ширина отходов полуфабрикатов с учетом топографических участков Вот, определенных требованиями качества проектируемого изделия: В < В < В .

* 1т ^ отшт п отшах

5. Выбрать из ограниченного набора проектируемых полос раскладку Zi, отвечающую условию: ДВшт, где ДВ=Вот-Вп.

6. Определить для выбранной раскладки й и р, попадающих в зоны топографических участков.

7. Если й и р меньше требуемого кш на проектируемое изделие, то выбрать из ограниченного набора проектируемых полос раскладку Zi+^ и определить количество элементов К каждого й и р для Zi и Zi+l. Продолжать цикл до получения кмэ.

8. Вывести план раскладки кмэ для выполнения раскроя МЭ из отходов пушно-меховых полуфабрикатов с учетом топографических участков шкурок.

Для реализации описанной методики разработана блок-схема алгоритма плотного размещения МЭ в заданной области пушно-меховых полуфабрикатов (рис.).

Заключение. Предложенный алгоритм направлен на разработку программного модуля автоматизированного проектирования изделий из МЭ. Его применение позволит автоматизировать проектирование плотных раскладок МЭ на отходах пушно-меховых полуфабрикатов с учетом их сложного контура и топографических участков.

Библиографический список

1. Каграманова, И. Н. Рациональное использование натурального меха на швейных предприятиях. Технологические процессы в сервисе / И. Н. Каграманова. — М. : ФОРУМ : ИНФРА-М, 2006. - 160 с.

2. Автоматизация процесса проектирования изделий из пушно-мехового полуфабриката на основе матричных элементов / Г. М. Андросова [и др.]. — Омск : Омский гос. ин-т сервиса, 2009. — 222 с.

3. Андросова, Г. М. Моделирование технологического процесса проектирования изделий из меховых и кожевенных матричных элементов / Г. М. Андросова, И. Г. Браилов, Л. А Одинцова // Известия вузов. Технология легкой промышленности. — 2013. — № 1. — С. 58 — 62.

4. Решение задачи рационального использования пушномеховых полуфабрикатов / Г. М. Андросова [и др.] // Известия вузов. Технология легкой промышленности. — 2010. — № 3. — С. 51 — 55.

5. Андросова, Г. М. Проектирование поясных изделий из матричных элементов / Г. М. Андросова, И. Г. Браилов, О. И. Гне-дова // Системы управления и информационные технологии. — 2011. — № 3 (45). — С. 112—115.

6. Андросова, Г. М. Автоматизация проектирования меховых головных уборов из матричных элементов / Г. М. Андросова, И. Г. Браилов, С. В. Черепанова // Известия вузов. Технология легкой промышленности. — 2010. — № 2. — С. 61—65.

7. Скатерной, В. А. Оптимизация раскроя материалов в легкой промышленности / В. А. Скатерной. — М. : Легпром-издат, 1989. — 144 с.

ОДИНЦОВА Людмила Александровна, аспирантка кафедры сервиса и технологий изделий легкой промышленности.

Адрес для переписки: luda.29.05@mail.ru АНДРОСОВА Галина Михайловна, доктор технических наук, доцент (Россия), профессор кафедры сервиса и технологий изделий легкой промышленности.

Адрес для переписки: шаПдаПпа@гашЪ1ег.т

Статья поступила в редакцию 19.12.2013 г.

© Л. А. Одинцова, Г. М. Андросова

Книжная полка

Зубарев, А. А. Системы контроля и учета материальных ценностей : учеб. электрон. изд. локального распространения : учеб. пособие / А. А. Зубарев, И. В. Наумова ; ОмГТУ. - Омск : Изд-во ОмГТУ, 2013. - 1 о=эл. опт. диск (СБ-КОМ).

В учебном пособии рассмотрены основы построения систем контроля, учета и управления движением материальных ценностей. Раскрываются роль и место таких систем в системах интегрированной защиты объектов. Разработано на кафедре «Средства связи и информационной безопасности» и ориентировано на специалистов по защите информации, студентов заочной и дневной форм обучения специальности 075400 по дисциплинам «Технические средства охраны», «Экономика защиты информации».

Белик, А. Г. Теория и технология программирования : учеб. пособие / А. Г. Белик, В. Н. Цы-ганенко ; ОмГТУ. - Омск : Изд-во ОмГТУ, 2013. - 85 с. - ISBN 978-5-8149-1635-8.

На основе обзора литературных источников и нормативно-технической документации изложены основные методологии моделирования и разработки программного обеспечения, технология создания программных продуктов. Может быть использовано при изучении дисциплин «Теория и технология программирования», «Проектирование и архитектура программных систем», а также при самостоятельной работе студентами следующих направлений подготовки бакалавров: 220100.62 «Системный анализ и управление», 230100.62 «Информатика и вычислительная техника», 231000.62 «Программная инженерия».

ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 1 (127) 2014 ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ