Введение
На современном этапе развития техники и технологии, как в нашей стране, так и во всем мире широкое развитие получают системы автоматизированного проектирования (САПР) в различных областях науки и техники: машиностроении, архитектуре, строительстве, швейной промышленности и др.
Основные цели автоматизированного проектирования – повышение качества, снижение материальных затрат, сокращение сроков проектирования.
Системы автоматизированного проектирования
САПР – организационно-техническая система, базирующаяся на регулярном использовании математических методов и технических средств ЭВМ.
Деятельность НИИ, конструкторских бюро, проектных организаций связана с разработкой новых технологий, устройств, приборов, конструкций. Проектирование сопровождается оформлением большого объема технической документации: чертежей, схем, планов.
Современные программные и технические средства вычислительной техники позволяют перейти от традиционных ручных (рутинных) методов конструирования к новым информационным технологиям проектирования с использованием ЭВМ.
Для облегчения труда конструкторов, проектировщиков разработаны системы автоматизированного проектирования САПР (C omputer A ided D esign). Эти три буквы входят в названия многих иностранных программ, предназначенных для конструирования, черчения, трехмерного моделирования объемных объектов и оформления инженерной документации. Например, P-CAD, AVTOCAD, ARCHICAD.
При помощи САПР выполняют полный цикл проектирования и производства: составление технического задания, разработку объекта, оформление документации. По этой причине чаще всего говорят о системе CAD/CAM (computer aided design/computer aided manufacturing) – системе автоматизированного проектирования и производства, которая охватывает широкий спектр задач от начального конструирования до подготовки данных, необходимых для реального производства.
Системы АП не только облегчают процесс создания и описания новых объектов, но и являются удобным справочником, который позволяет пользователям накапливать и хранить информацию.
САПР на предприятиях легкой промышленности
На многих предприятиях легкой промышленности около 15 лет назад появились первые САПР лекал и раскладок лекал. Это были очень дорогостоящие системы ведущих в этой области зарубежных фирм – «Gerber” (США), “Lectra” (Франция), “Investronica” (Испания). На предприятиях, освоивших компьютерные технологии, быстро ощутили преимущества, и возврат к традиционным методам работы там уже не возможен.
Использование вычислительной техники в швейной промышленности позволяет значительно повысить качество и сократить сроки разработки новых изделий. В отрасли автоматизированы многие технологические процессы. Широкое распространение на крупных предприятиях получили зарубежные системы комплексной автоматизации предприятий (например, Гербер (США), Лектра (Франция), Инвестроника (Испания)), использующиеся в основном для автоматизации расположения лекал в настиле, раскроя лекал и организации производства. На многих технологических операциях давно используется вычислительная техника. Однако использование вычислительной техники на всех этапах проектирования швейных изделий стало возможным только с широким внедрением приближенных к пользователю персональных компьютеров.
Некоторое время отечественные системы не могли конкурировать с зарубежными из-за отсутствия сопоставимой по возможностям и надежности вычислительной техники. Когда же современные персональные компьютеры и периферийные устройства стали широко доступны, начали быстро развиваться отечественные системы, такие как «Леко», «Ассоль», «Грация», «Абрис», «Комтенс» и др.
Автоматизированное проектирование является одним из актуальных направлений совершенствования технологической подготовки производства, обеспечивающих высокое качество и эффективность проектных решений. Прикладные программы и системы, предназначенные для решения профессиональных задач, помогают специалисту справиться с огромным объемом информации, систематизировано хранить, быстро находить, обрабатывать и многократно использовать наработанные данные, а также создавать на их основе новые информационные массивы.
Опыт использования прикладных программ на предприятиях швейной промышленности позволяет сделать вывод о том, что наиболее эффективным и удобным является сочетание нескольких видов прикладных программ в рамках единой информационной среды. Очевидным, например, является преимущественно сквозного проектирования изделия, когда на автоматизированных рабочих местах (АРМ) художника, конструктора, технолога и нормировщика есть возможность доступа и использования информации, сформированной на любом этапе разработки изделия.
В настоящее время на рынке имеется большое количество разнообразных систем АП, отличающихся объемом и качеством выполнения различных этапов конструкторской и технологической подготовки производства одежды, надежностью, производительностью, минимальным комплектом оборудования, необходимого для их функционирования, стоимостью, способностью к развитию, совместимостью с другими системами.
Таблица Современные системы АП одежды
| № | Система | Фирма | Страна | Краткая характеристика |
| Леко | «Вилар» | Россия | Применяется для проектирования одежды. Заявлено о системе 3D проектирования. Возможности системы: - построение лекал; - раскладка лекал; - использование «подложки» лекал; - передача лекал в другие САПР; - оцифровка лекал при помощи цифрового фотоаппарата; - измерение индивидуальных признаков по цифровой фотографии. Новые модели предлагаются на CD дисках или высылаются по электронной почте. | |
| «Комтенс» | «Комтенс Лтд.» | Россия | Состав САПР: - администратор; - АВ OVO – параметрическое конструирование; - графический редактор; - рабочее изделие; - раскладка; - трасса; - расчет куска; - нормирование сырья; - технологическая последовательность; - конвертор. | |
| «Ассоль» | Московский физико-технический институт | Россия | Применяется для проектирования одежды. Включает в себя следующие подсистемы: - конструирование; - градация; - раскладка; - фотодигитайзер; - расчет куска; - технолог; - технический рисунок; - дизайнер. Возможно проектирование головных уборов, кожгалантерейных изделий, сумок, обуви, игрушек, чехлов, мягкой мебели и др. | |
| «Автокрой» | «Лакшми» | Белоруссия | Применяется для проектирования швейных и трикотажных изделий. Включает в себя следующие модули: - разработка базовых конструкций (БК) расчетно-аналитическим методом; - создание модельных конструкций (МК) в интерактивном графическом режиме; - разработка БК и МК на все типоразмеры методом имитационной параметризации; - раскладка лекал в интерактивном режиме. | |
| Julivi | «САПРЛЕГПРОМ» | Украина | Модули САПР: - проектирование базовых конструкций; - ввод информации с дигитайзера; - конструирование; - раскладка; - планирование подготовки производства; - вывод информации на плоттер, автоматизированный раскройный комплекс; - 3D манекен; - конвертор данных. | |
| «Грация» | «Инфоком» | Украина | Автоматизированная система проектирования одежды, включающая в себя следующие подсистемы: - художник; - конструктор; - модели и моделирование; - раскладка и результаты; - технология; - диспетчер; - сбыт. | |
| «СТАПРИМ» | СПГУТД | Россия | Осуществляется проектирование объемной одежды и получение на ее основе разверток деталей. Проектирование плечевой одежды в системе содержит следующие этапы: - создание трехмерной модели торса человека (манекена); - создание трехмерной силуэтной конструкции модели одежды; - разработка модельных конструкций. | |
| Accu-Mark | Gerber Technology | США | Обеспечивает автоматизацию и сокращение обработки данных при подготовке к раскрою при введении индивидуальных параметров клиента. | |
| Системы | Lectra System | Франция | Системы автоматизированного проектирования изделий для швейной, текстильной, обувной и мебельной промышленности. | |
| AGMS – 3D | Asahi Chemical Industry | Япония | Применяется для проектирования одежды как для индивидуального пошива, так и для массового изготовления. | |
| PAD System | PAD System Technologies | Канада | Применяется для проектирования одежды (построение, градация и раскладка лекал). Разработав модель, конструктор может получить ее трехмерное изображение на манекене. | |
| «Абрис» | «Абрис» | Россия | Применяется для проектирования одежды (построение, градация, раскладка лекал). |
САПР в конструировании
Достоинства САПР по сравнению с ручным проектированием:
1. Быстродействие (1 млн. операций в минуту);
2. Большой объем памяти;
3. Возможность сравнения данных в широком диапазоне;
4. Повышение качества конструкторских работ;
5. Точность расчета до 0,001 микрона;
6. Повышение культуры производства;
7. Легкий поиск нужной информации.
Недостатки зарубежных САПР:
- Интерфейс на иностранном языке;
- Системы как правило закрыты для развития;
- Системы рассчитаны на безупречную работу электросети;
- Дорогое тех. обслуживание;
- Стоимость намного выше отечественных.
Экономические показатели внедрения САПР:
- Сокращение длительности первичных разработок конструкций в 3-4 раза;
- Снижение трудоемкости градации в 3-5 раз (или совсем исключается);
- Подготовка модели к производству;
- Экономия материала – 2-3%;
- Снижение затрат на лекальное хозяйство на 80%;
- Повышение производительности труда конструктора в 2-3 раза;
- В условиях производства затраты на САПР окупаются в течение 12 месяцев.
Виды компьютерных технологий проектирования одежды:
| I | II | III | IV | |
| Разработка БК | ||||
| Разработка МК | ||||
| Разработка первичных лекал | ||||
| Проверка конструкции | ||||
| Градация лекал | ||||
| Раскладка лекал | ||||
| Разработка тех. документации | ||||
| Разработка новых моделей путем модификации |
- Ручной метод выполнения;
 |
- Диалоговый метод выполнения;
- Автоматический
По I способу конструкцию изделия на базовый размеро-рост разрабатывают вручную, а подготовку к запуску в производство осуществляют с использованием компьютерных технологий.
По II способу ручные работы полностью исключены, весь процесс проектирования и подготовки к производству осуществляется с помощью компьютерной техники в диалоговом режиме. По II способу работают САПР: «Абрис», «Комтенс», «Славянка», «Силуэт», «Коралл», «САПРО», «САПРЛЕГПРОМ».
При III способе часть этапов система выполняет автоматически (без участия человека), остальные этапы осуществляются в диалоговом режиме при активном участии проектировщика. Работают: «Автокрой», «Ассоль», «Стаприм».
IV способ сочетает диалоговый и автоматический режимы, но они реализованы на основе рациональных компьютерных технологий по усовершенствованным маршрутам проектирования. Работают: «Грация», «Графис», «Леко».
Виды обеспечения САПР
1. Техническое обеспечение
2. Математическое
3. Программное
4. Лингвистическое
5. Информационное
6. Методическое
7. Организационное
Техническое обеспечение включает в себя:
1. Устройство для программной обработки данных (процессор)
2. Устройства для подготовки и ввода данных (клавиатура, мышь, графический планшет, световое перо) – операторские устройства; периферийные – дигитайзер и сканер.
3. Устройства для вывода данных – графопостроители (плоттеры), принтеры. Плоттеры бывают широкоформатные: перьевые и струйные; «большие принтеры». У широкоформатный плоттеров ширина рабочей области достигает 180 см; у «больших принтеров» – до 1метра.
4. Устройство оперативного взаимодействия с ЭВМ – монитор.
5. Устройства обеспечения связи (столы, переходники, модемы).
Математическое обеспечение – это математические выражения, математические модели, которые описывают реализуемые процессы.
Программное обеспечение САПР – перечень команд, записанных на языке, принятом для программирования.
Методическое обеспечение САПР – инструкции о действиях, которые должны выполнять проектировщики при проектировании.
Организационное обеспечение – порядок, штатное расписание, режим работы.
Лингвистическое обеспечение – это языки программирования:
- языки проектирования, которые человек в состоянии понять;
- языки программирования, на которых работают программисты;
- языки машинных кодов, понятны самим ЭВМ.
Языки программирования – это алгоритмические языки высокого уровня для решения вычислительных и логических задач.
Языки проектирования – это:
- язык команд меню;
- язык диалоговых окон;
- специализированный язык программирования.
Информационное обеспечение САПР – совокупность исходных данных и средств управления исходными данными. БД – база данных; СУБД – средства управления БД. БД(размерные признаки, прибавки и т.д.).
Общая структура САПР одежды:
- Художник
- Конструктор
- Раскладка
- Технолог
- Администратор
- Программа работы с индивидуальным потребителем
- Программа диспетчер и т.д.
Подсистема «Художник»
Выполняет следующие виды работ:
- Эскиз проектирования модели (через планшет, сканер (фотография) и т.д.);
- Модификация исходного эскиза (подбор цвета, изменение линий контуров, наложение изображения ткани на модель, в ткани можно изменить масштаб рисунка, цвет рисунка, придать эффект блеска и т.д.);
- Создание модели из элементов;
- Создание каталогов моделей.
Подсистема «Конструктор» САПР «Грация»
Модель хранится в виде алгоритма, поэтому в любой момент можно проверить правильность построения. Алгоритм состоит из последовательности операторов. Каждый оператор выполняет некоторое элементарное действие. В процессе выполнения алгоритма создаются геометрические объекты, на основе которых создаются лекала модели.
Построенные по алгоритму лекала записываются в виде модели, состоящей из лекал заданного базового размера и роста и содержащих нормы приращений для градации.
Подсистема Конструктор реализует компьтерную технологию создания новых моделей с использованием любой из существующих методик конструирования: ЕМКО СЭВ, ЦОТШЛ, Мюллера, Гриншпана,… или собственной оригинальной методики.
Конструктор выбирает методику конструирования и формирует ее информационную базу: задает размеро-ростовые признаки, правила из изменения для различных полнотных групп, прибавок и припусков. Экран разделен на две части: правая, - где конструктор на специальном языке описывает процесс построения базовых конструкций и приемы моделирования, и левая, - где система выполняет и отображает на экране соответствующие построения.
Система рассчитывает положение точек чертежа в соответствии с формулами алгоритма для заданных значений размерных признаков и прибавок. Построив все необходимые лекала, конструктор создает модель – отдельный файл, который используется для создания раскладок. Повторное выполнение алгоритма для других значений размерных признаков обеспечивает:
- автоматическую градацию модели по размерам и ростам;
- автоматическое построение модели на индивидуальную фигуру;
- автоматическое построение табеля мер.