Software & Systems

В современных экономических условиях одним из ключевых условий выживания отечественных предприятий (практически в любой отрасли народного хозяйства) является максимально возможное сокращение сроков проектирования и освоения новой продукции. Наиболее вероятным способом решения  данной задачи является использование информационных технологий, в частности, САЕ-систем (Сomputer-Aided Engine­ering), предназначенных для поддержки решения инженерных задач. В текстильной промышленности известны отечественные и зарубежные САЕ-системы, предназначенные для технических и технологических расчетов хлопчатобумажных, шерстяных и синтетических тканей. Узкая специализация подобных систем связана с существенными отличиями свойств пряжи различного волокнистого состава, используемой для изготовления тканей.

Свойства льняного волокна и выработанные из него пряжа и ткани обладают рядом уникальных гигиенических свойств, обеспечивающих комфортность при эксплуатации. Однако особенности физико-механических, оптических и технологических свойств льна затрудняют процессы автоматизированного исследования и проектирования  льняных изделий, и тканей в частности. Для решения данной задачи нами предложена САЕ-система «Проектирование льняных тканей», которая позволяет проводить процедуры автоматизированного анализа и проектирования тканей льняного ассортимента. Процедура анализа ткани не связана с ее разрушением, так как исследуется плановое изображение фрагмента ткани, полученное способом сканирования. Разработаны методика и оригинальный программно-математический аппарат для обработки информации заключенной в цифровом полутоновом или полноцветном изображении ткани, позволяющие исследовать ткани как  ахроматических, так и хроматических цветов. Метод неразрушающего (бесконтактного) анализа  ткани основан на идентификации признаков элементов ткани по числовому значению индекса яркости  цветового тона на нитях и просветах между ними (Сокова Г.Г., Бейтина А.А Бесконтактный метод структурного анализа однослойных тканей. // Научн. альм. Спецвыпуск журн. «Текстильная промышленность». 2006, № 8). В результате автоматизированного структурного анализа ткани определяется ряд показателей ткани (линейная плотность пряжи, плотность ткани, параметры переплетения, показатели технологичности ткани и др.), нахождение которых традиционными стандартными методами требует больших временных и материальных затрат и уничтожения исследуемой пробы.  

Разработанная САЕ-система представляет собой пакет программ:

·     Анализ ткани – программа для неразрушающего исследования ткани и определения структурных параметров;

·     Расчет структуры ткани – программа для проектирования структурных параметров ткани;

·     Расчет эксплуатационных показателей ткани – программа для прогнозирования показателей качества и свойств ткани.

САЕ «Проектирование льняных тканей» содержит базы данных, облегчающие процесс разработки ткани: Сырьевая база – содержит информацию о механических и технологических свойствах сырья; Ткацкие переплетения – содержит перечень переплетений главного и мелкоузорчатого классов и их параметры; Отделка ткани – хранит информацию о влиянии различных видов отделки на эксплуатационные свойства ткани.

Математический аппарат расчетных модулей САПР тканей построен на известном принципе использования эмпирических регрессионных моделей, который  вполне удовлетворяет требованиям выработки бытовых тканей. В качестве информационного и математического обеспечения  программной реализации САЕ использованы экспериментальные данные и разработанные на их основе аналитические и эмпирические зависимости показателей качества ткани от параметров ее структуры. Использованные модели получены в результате углубленного анализа взаимосвязей между геометрическими и физико-механическими характеристиками ткани и свойствами составляющих ее нитей, что обеспечило достоверность  прогнозирования параметров и свойств ткани. Проведенная оценка степени соответствия расчетных значений, полученных при использовании САЕ, экспериментальным данным, определенным в ходе исследования тканей льняного ассортимента, показала удовлетворительную точность работы автоматизированной системы, при этом отклонение между расчетными и экспериментальными данными не превысило 5 %.

По окончании процедуры проектирования пользователь САЕ-системы (дессинатор или технолог ткацкого производства) имеет возможность оценить качество проектирования с помощью разработанного метода сравнительной оценки параметров и свойств ткани по профилю качества. Профиль качества представляет собой круг с радиальными линиями, разделенный сегментальными отрезками, на каждом из которых в масштабе автоматически размещаются значения показателей ткани, которые соединяются между собой, кроме того, указываются контрольные точки – значения показателей и свойств ткани, рекомендуемые ГОСТом или заказчиком ткани. В результате на радиальных линиях формируется два профиля: профиль с контрольными значениями показателей и профиль, соответствующий спроектированной ткани. Графическое представление требований к ткани и результатов проектирования наглядно покажет пользователю САЕ «Проектирование льняных тканей» недостатки проектирования и поможет сориентироваться в ситуации и изменить стратегию в дальнейшем.

Для разработанной САЕ-системы установлены: методика отбора проб, подготовки и проведения испытаний (для неразрушающего анализа ткани); требуемое оборудование и материалы; методы обработки результатов исследований. Это позволяет рассматривать созданную автоматизированную систему как эквивалентный метод контроля параметров и свойств ткани.

Концептуальная схема использования САЕ-системы «Проектирование льняных тканей» при разработке нового ассортимента ткани и размещении заказа на предприятии отображена на рисунке. Ведущий замысел предлагаемой схемы заключается в том, что при проектировании нового ассортимента ткани и/или размещении заказа максимально учитываются как требования заказчика, так и возможности текстильного предприятия: сырьевая база, вид и параметры установленного оборудования.

Использование САЕ-системы «Проектирование льняных тканей» на текстильных предприятиях позволяет повысить качество проектирования, сократить материальные затраты и сроки разработки нового ассортимента тканей, а также упростить процедуру размещения заказа на производстве.