Основная трудоёмкость проектирования трикотажного полотна заключается в неограниченном многообразии видов трикотажа, обусловленном наличием различных рисунчатых эффектов, а также использованием пряжи и нитей, отличающихся по структуре, линейной плотности и виду сырья. Особенно высокую сложность имеет разработка новых видов основовязаного трикотажа, поскольку на современных основовязальных машинах имеется возможность не только использовать более 90 рисунчатых гребёнок с разной сновкой и проборкой, но также осуществлять различные варианты расстановки узорных и грунтовых гребёнок, что предоставляет дополнительные возможности структурообразования рисунчатого трикотажа основовязаных переплетений и существенно усложняет задачу проектирования изделия с заданными свойствами [2].
Цель работы: произвести формализацию процесса художественно-технологического проектирования основовязаного трикотажа сложных переплетений для создания интеллектуальной САПР в виде информационно-программного комплекса (ИПК).
Формализация процесса автоматизированного художественно-технологического проектирования основовязаного трикотажа сложных переплетений произведена на примере проектирования уточного трикотажа для спортивной одежды с малой растяжимостью и незначительной усадкой. Для создания модели использовалась технология структурно-функционального моделирования SADT (Structured Analyses & Design Technique), которая предполагает ведение проекта создания сложной системы и позволяет получать требуемое решение в кратчайшие сроки. Данный метод считается классическим и реализуется путём описания технологических процессов посредством IDEF0-диаграмм [3].
Для рассматриваемого примера начальными условиями проектирования являются [5]: 1) переплетение грунта - сукно-трико; 2) направление уточной нити - продольное; 3) рисунчатый эффект - цветной; 4) расположение уточных нитей - внутри полотна в каждом третьем и в каждом пятом столбике под протяжками петель грунта без их обвития; 5) принятые ограничения к нитям и пряже - на лицевой стороне синтетическая нить красного цвета, на изнаночной стороне искусственная нить синего цвета, уточная нить образует вертикальные полосы белого цвета; 6) выполнение необходимых требований к вязальной машине - наличие системы прокладывания уточной нити, количество грунтовых гребёнок ≥ 2, количество уточных гребёнок ≥ 2.
Контекст системы художественно-технологического проектирования основовязаного уточного трикотажа изображён на рис. 1. Стрелки входа I1, I2, I3, I4 представляют собой: 1) потоки начальных условий проектирования; 2) базы знаний специалистов по параметрам и видам переплетений, вязальным машинам и сырью; 3) дополнительную информацию, хранящуюся в геометрических библиотеках, библиотеках атрибутов, библиотеках выпущенных проектов и в производственных базах данных.
Рис. 1. Контекстная диаграмма художественно-технологической разработки основовязаного уточного трикотажа.
Стрелки выхода О1, О2 характеризуют результирующие потоки, а именно: рекомендации по выбору технологического оборудования и технико-экономические показатели вязального производства. Стрелки управления С1, С2, С3, С4, С5, С6 представлены различными по характеру информационными потоками. Это потоки, обусловленные запросами коммерческого рынка (требования маркетинга и моды, требования к потребительским свойствам и показателям качества, функционально-экономические требования), а также потоки нормативно-регламентирующих документов (различные аспекты методологии проектирования, требования ГОСТов). Они отвечают за регулирование того, как и когда выполняется функциональный блок А0 и какой выход получается в результате его выполнения. Стрелки М1, М2, М3 - средства исполнительного механизма, которые непосредственно выполняют моделируемое действие. К таким средствам относят ресурсные потоки: материальные (аппаратное обеспечение вычислительной системы), трудовые (инженерно-технические работники - ИТР), информационно-вычислительные (программное обеспечение вычислительной системы).
На рис. 2 представлена формализация процесса художественно-технологического проектирования основовязаного уточного трикотажа в виде IDEF0-диаграммы. На первом этапе (блок А 1.1) производится художественное проектирование грунта и выбор расположения рисунчатого эффекта, полученного за счёт использования уточных нитей. Результатом выполнения данного этапа является определение раппортов грунта по ширине (Rb) и высоте (Rh), а также расположение уточной нити: 1 - на лицевой стороне; 2 - на изнаночной стороне; 3 - внутри полотна. На втором этапе (блок А 1.2) осуществляется выбор вязальной машины и рассчитывается её класс. После этого производится выбор взаимного расположения уточных и грунтовых гребёнок и присвоение порядкового номера каждой гребёнке (N) по отношению к спинкам игл (блок А 1.3). Таким образом, первая гребёнка по отношению к спинкам игл будет иметь номер 1, вторая - 2 и т.д. Полученная нумерация гребёнок (NГг1, NГг2, NГу1, NГу2, где NГг и NГу - порядковые номера соответственно грунтовой и уточной гребёнок) даст возможность произвести в автоматическом режиме их попарный анализ (блок А 1.4). При этом могут возникнуть ситуации, когда порядковый номер уточной гребёнки меньше, чем грунтовой (NГу1<NГг1). Это означает, что уточная гребёнка является передней по отношению к грунтовой (вариант А). В противном случае (NГу1>NГг1) уточная гребёнка будет являться задней по отношению к грунтовой (вариант В). В случае нетрадиционной расстановки гребёнок может оказаться, что позади рассматриваемой уточной гребёнки имеется ещё одна грунтовая, по отношению к которой данная уточная гребёнка является передней (NГу1<NГг2) (вариант С). В случае если уточная гребёнка расположена дальше от спинок игл, чем грунтовая (NГу1>NГг2), а сдвиги уточной и грунтовой гребёнок однонаправленные и одинаковые по величине, уточные нити не закрепляются в структуре. Для их закрепления уточной гребёнке необходимо в некоторых рядах выполнить кладки в другом направлении или не равные по величине кладке грунтовой гребёнки (вариант D) [4].
На следующем этапе художественного проектирования (блок А 1.5) выбирается способ закрепления уточной нити в трикотаже. Для этого следует решить, как расположить уточные нити: между петельными столбиками грунта или с пересечением нескольких столбиков, то есть с размахом по ширине. Выходными данными этапа являются коды видов уточного трикотажа. Для переплетений с расположением уточных нитей между петельными столбиками использованы следующие коды: 1) уточные нити на лицевой стороне, в грунт не ввязываются (код А 1.1.1); 2) уточные нити на изнаночной стороне, в грунт не ввязываются (коды А 2.1.2, С 2.1.3, D 2.1.4); 3) уточные нити под протяжками соседних столбиков грунта без их обвития (коды А 3.1.5, С 3.1.6); 4) уточные нити обвивают протяжки соседних столбиков (коды А 3.1.7, С 2.1.8). Для переплетений, уточные нити в которых пересекают несколько столбиков, использованы коды: 1) уточные нити между остовами и протяжками петель грунта.
Рис. 2. Этапы процесса художественно-технологической разработки основовязаного уточного трикотажа
Продолжение рис. 2
(коды А 3.2.9, С 3.2.10); 2) уточные нити между остовами и протяжками грунта, а в местах изменения направления кладок на изнаночной стороне (коды А 3.2.11, С 3.2.12); 3) уточные нити на изнаночной стороне (код D 2.2.13).
На шестом этапе производится решение вопросов колористики, ритма и орнамента трикотажа за счёт использования уточных нитей, а также определение цветового решения лицевой стороны (блок А 1.6). Данные художественного проектирования в дальнейшем используются для технологического проектирования уточного трикотажа. Это проектирование цифровой записи работы уточных гребёнок (блок А 1.7), а также проектирование параметров структуры трикотажа с учётом заработки уточной нити [средний диаметр грунтовых и уточных нитей (dг, dу); петельный шаг (А); высота петельного ряда (В); число уточных нитей одного артикула в раппорте (ni), число артикулов уточных нитей (mj)] (блок А 1.8). На основе полученных значений определяется поверхностная плотность трикотажа (ρ) и содержание в трикотаже уточных и грунтовых нитей (lг, lу) (блок А 1.9). На заключительном этапе (блок А 1.10) определяются технико-экономические показатели вязального производства в виде теоретической производительности вязальной машины (Ат) и выдаются рекомендации по выбору вязального оборудования.
Полученная формальная модель положена в основу создания интеллектуальной САПР основовязаного трикотажа сложных переплетений в виде информационно-программного комплекса (ИПК), включающего базы знаний по оборудованию, сырью и видам переплетений, а также алгоритмы и программы для виртуального моделирования и проектирования рисунчатых эффектов на компьютере [6]. ИПК позволяет: 1) осуществлять идентификацию положения рабочих органов трикотажной машины в экранной модели; 2) производить построение матрицы структуры, определять параметры и свойства трикотажа; 3) обеспечивать переход от экранной модели к реальному процессу проектирования, 4) определять производительность вязального оборудования с различным числом и формой игольниц для любого вида метражного полотна.
Рецензенты:
Клочков Юрий Васильевич, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой, Волгоградская государственная сельскохозяйственная академия, г. Волгоград.
Кузнецов Николай Григорьевич, доктор технических наук, профессор, Волгоградская государственная сельскохозяйственная академия, г. Волгоград.