Информационные технологии в управлении швейным производством

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Костромской государственный университет» (КГУ)

Институт дизайна, технологии, материаловедения и экспертизы потребительских товаров

Технология изделий легкой промышленности

Дисциплина материаловедение в производстве швейных изделий

Курсовая работа

По теме: «Информационные технологии в управлении швейным производством»

Выполнила

Гречишникова В.В

Руководитель:

Погорелова М.Л

Кострома 2019 г



РЕФЕРАТ

Курсовая работа изложена на 74 страницах формата А4, содержит 37 рисунков,1 таблицу, 11 литературных источников.

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ, ШВЕЙНАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ, САПР «ГРАЦИЯ», 3D-ПЕЧАТЬ, МУЖСКОЙ КОСТЮМ.

Объектом исследования стали информационные технологии в управлении швейным производством, разработка концепции модели предприятия легкой промышленности, разработка эскиза модели с использованием графического редактора. Целью курсовой работы является формирование способности и выработка навыков разработки мероприятий по автоматизации швейных предприятий.

Основные задачи курсовой работы:

- изучение передовых информационных технологий;

- анализ перспективных направление автоматизации предприятий;

- анализ отечественного и мирового опыта применения информационных технологий для решения конкретных задач, сферы производства изделий легкой промышленности;

- анализ рынка оборудования швейных предприятий, необходимого для внедрения IT;

- разработка инновационных предложений по организации предприятий легкой промышленности с использованием информационных технологий;

Актуальность темы информационных технологий в управлении швейным производством, обусловлена возможностью увеличения производительности продукции, а так же увеличения устойчивости и конкурентоспособности, повышение рентабельности и эффективности швейного предприятия.



ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В УПРАВЛЕНИИ ШВЕЙНЫМ ПРОИЗВОДСТВОМ

1.1 Особенности внедрения информационных технологий на предприятиях швейной промышленности

1.2 Перспективные системы автоматизации в области информационных технологий, применительно к производству изделий легкой промышленности

1.3 Обзорные сведения по 3D-печати швейных изделий

2. ХАРАКТЕРИСТИКА И АНАЛИЗ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ

2.1 Общие сведения о САПР. История и тенденция развития швейных САПР

2.2 Критерии выбора систем автоматизированного проектирования одежды

2.3 Характеристика САПР «Грация»

3. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ



ВВЕДЕНИЕ

Технологии, использующие компьютер, давно применяются во многих сферах производства. Не исключение и производство по изготовлению одежды.

Компьютерная и микропроцессорная техника внедряется в швейное производство достаточно интенсивно. Автоматизируются многие этапы создания одежды -- от проектирования, выполнения технологических операций до отделки изделий.

Эффективное развитие швейного производства сложно представить без использования современных технологий. Чтобы продуктивно работать и получать прибыль, удерживая свои позиции на рынке, предприятия должны шить быстро и качественно. Кроме того, очень важно иметь возможность оперативно обновлять ассортимент, что позволяет расширить спектр выпускаемой одежды.

Создание швейного производства, интегрированного на базе компьютерной техники, требует специалистов, умеющих работать с типовым набором подсистем швейной САПР, и, следовательно, подготовки в образовательных учреждениях специалистов, компетентных в этой области. В настоящее время специалисту швейной промышленности, будь то конструктор или технолог, весьма сложно найти высокооплачиваемую работу без навыков работы в системах автоматизированного проектирования.

Для того чтобы будущие специалисты швейного производства были востребованы на рынке труда, способны к интеграции полученных в процессе обучения знаний и умений, необходимо уметь ориентироваться в основных теоретических вопросах использования информационных технологий в легкой промышленности. Это является задачей, решение которой имеет практическое применение в будущей профессиональной деятельности.



1. ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В УПРАВЛЕНИИ ШВЕЙНЫМ ПРОИЗВОДСТВОМ

1.1 Особенности внедрения информационных технологий на предприятиях швейной промышленности

Усиливающая на международном рынке конкуренция ставит перед швейными предприятиями задачи снижения расходов на производство, сокращения сроков подготовки новых моделей к запуску их в производство, повышение качества проектных решений и готовых изделий. Производителем требуется создавать модели в соответствии с имеющимися компьютерными данными и автоматизировать все вспомогательные процессы. Такие как размножения, копирование деталей, добавление припусков на швы, масштабирование детали, изменения раскладки и т.д.

Одной из основных задач швейной промышленности является разработка и внедрение технологий, обеспечивающих гибкость производства, повышение конкурентоспособности продукции. Применение информационных технологий позволяет решать эти задачи, повышая эффективность производства. Современное промышленное производство ориентировано на использование информационных технологий.

Информационные технологии (ИТ) - технологии управления и обработки данных с применением вычислительной техники. Под ИТ понимаются компьютерные технологии. В частности, ИТ имеют дело с использованием компьютеров и программного обеспечения для хранения, преобразования, защиты, обработки, передачи и получения информации.

Автоматизированные информационные системы в швейной промышленности по сравнению с другими отраслями российской индустрии, внедрение ИТ осуществляется с некоторым запозданием. На предприятиях легкой промышленности позже, чем на предприятиях других отраслей, начали внедрять автоматизированные информационные системы управления предприятием.

Автоматизированные информационные системы (АИС) - это совокупность программно-аппаратных средств, предназначенных для автоматизации деятельности, связанной с хранением, передачей и обработкой информации.

Одним из побудительных мотивов создания и совершенствования АИС на предприятиях швейной отрасли являлось усложнение оперативного учёта, вызванное значительным расширением ассортимента швейных изделий.

Комплексная автоматизация управления швейным предприятием позволяет:

§ своевременно принимать правильные управленческие решения;

§ оптимизировать бизнес - процессы и структуру производственных затрат;

§ уменьшать штат сотрудников, экономя при этом на фонде заработной платы;

§ сокращать количество неликвидов на складе;

§ обеспечивать своевременные поставки материалов и комплектующих на производство;

§ повышать качество и скорость обслуживания клиентов.

Главным фактором, определяющим развитие как швейных, так и любых других промышленных предприятий в условиях рыночной экономики, является: снижение издержек, постоянный контроль над использованием средств и ресурсов, повышение качества продукции и обслуживание клиентов. [1]

На семинаре «Методы и программное обеспечение автоматизации бизнеса предприятий швейной промышленности» в рамках выставки «Телогрейка 2003», проходившей в Москве с 18 по 21 февраля, были сделаны выводы о том что, процесс автоматизации может и должен принести пользу и помочь повысить эффективность бизнеса. Но ни программное обеспечение, ни обилие данных сами по себе прибыли не приносят. Их полезность может выявиться только при принятии конкретных решений, сделанных на основе анализа полученных данных.[2]

Интегрированная система (ИС) управления производством - это система для осуществления организации и планирования всех ресурсов предприятий, которые необходимы для осуществления производства закупок сырья и продажи готового продукта, учета в процессе выполнения клиентских заказов. Под ИС понимают определенный уровень организации планирования и управления всеми ресурсами предприятия.

Модули интегрированной системы не должны быть разрозненными. Это должна быть единая система, которая обслуживает все подразделения производства. Зачастую предприятия уже имеют набор отдельных программных пакетов, решающих задачи только своего конкретного уровня. Комплексная автоматизация должна комбинировать управление всеми производственными процессами в рамках одной интегрированной системы, которая работает с единой базой данных. Такой интегрированный подход позволяет усовершенствовать организацию работы современного предприятия.

На предприятиях швейной промышленности в общем процессе производства можно выделить пять этапов основных потоков, работу которых должна контролировать и координировать интегрированная система управления.

1. Информационный поток начинает формироваться с момента разработки моделей конструктором (площади и длины швов лекал модели, техническое описание на модель, специфика лекал и т.д.). Информацию, сформированную в САПР при работе конструкции и раскладчика, можно автоматически получить в программах планирования и учёта, например для планирования раскроя, для нормирования времени операции пошива, для планирования заказа и т.д. Программа планирования и учета также должны быть взаимосвязаны между собой. Таким образом, на предприятии исключаются ошибки связанные с человеческим фактором, так как существуют общие взаимозаменяемые контролируемые потоки информации.

2. Материальный поток характеризуется тем, что автоматизация складского учета на швейных предприятиях на любом этапе производства должна планировать и управлять потоком материальных ресурсов. Это учет специфики сырья и товара, а также контроль общего движения материального потока.

3. Технологический поток характеризуется тем что, для швейного производства должны быть разработаны такие программные модули интегрированной системы, которые учитывали бы технологические особенности швейного производства. Кроме того, эти модули должна автоматизировать разработка и ведение нормативной документации технологического процесса в ходе производственного цикла предприятий. Технологические особенности производства изделий также необходимо учитывать при расчете финансовых документов.

4. Плановый поток характеризуется тем что, в интегрированной системе производственный процесс рассматривается как поток движения заказов, которые проходят весь цикл производства от момента появления до момента отгрузки клиенту. Имея информацию в одной интегрированной системе, предприятию легче отслеживать ход выполнения каждого заказа и координировать производство. При составлении заказа можно проверить наличие на складах нужного количества сырья и фурнитуры. Только возможности интегрированной системы с единой базы данных позволяют ещё на стадии планирования избежать ошибок и задержек при дальнейшем выполнение заказа.

5. Финансовый поток характеризуется получением точных и своевременных финансовых отчетов и другой финансовой документации. Комплексная автоматизация предприятий внедрения интегрированной системы позволяют получить точные и своевременные финансовые отчёты по технологическим процессом на каждом участке. Каждый отдел предприятия получает соответствующую финансовую документацию. При этом программами должна учитываться специфика швейного производства. Эти данные в дальнейшем могут передаваться автоматизированной системой управления предприятием в стандартные бухгалтерские программы.

1.2 Перспективные системы автоматизации в области информационных технологий, применительно к производству изделий легкой промышленности

Автоматизированные системы управления предприятием являются мощным инструментом бизнеса и средством адаптации предприятия к рыночным условиям. В настоящее время в мировой практике существует ряд информационных технологий позволяющих успешно решать задачи комплексной автоматизации управления швейным предприятиям. К таким информационным технологиям относятся ЕRP-системы, экспертные системы, автоматизированные рабочие места, SCADA-системы, CALS- технологии и особенно САПР.[1]

ERP-системы.

ЕRP-системы - корпоративная информационная система (КИС) предназначена для автоматизации учета управления.

ERP-системы представляют собой интегрированные информационные системы управления. К ним относятся:

· системы не связаны с производственным процессом непосредственно, они не являются автоматизированными системами управления технологическими процессами, но работают с моделью технологического процесса;

· их работа состоит в оптимизации материальных и финансовых потоках на основе, вводимой на рабочих местах информационной информации;

· одна система способна вместить информацию о планировании и управлении всей деятельностью предприятия, начиная от закупки сырья и заканчивая отгрузкой товара потребителю.

В основе ERP-систем лежит принцип создания единого хранилища данных, содержащего всю бизнес информацию и обеспечивающие одновременный доступ к ней любого необходимого количества сотрудников предприятия.

Внедрение ERP-систем на предприятии позволяет стандартизовать и ускорять процесс производства, уменьшать складские запасы, интегрировать различную информацию, циркулирующую на предприятие.

ERP-систем позволяют достигать согласованность работы различных подразделений предприятий. Они являются инструментом повышения эффективности управления, принятия правильных стратегических и тактических решений на основе своевременной достоверной информации выдаваемой компьютером.

ERP-системы строятся по модульному принципу и в той или иной степени охватывают все ключевые процессы деятельности предприятий. Например, над разработкой новой коллекции одежды разные отделы работают не последовательно, а практически одновременно. Благодаря такому подходу устраняются противоречия между сотрудниками разных отделов. С помощью полностью интегрированной системы каждый отдел может быть в курсе деятельности другого, в результате - легко вырабатывается единое решения учитывающие мнение каждого специалиста.

Основными функциями ERP-систем является:

· введение конструкторских и технологических спецификаций, определяющих состав производимых изделий, а также материальные ресурсы и операции, необходимые для его изготовления;

· формирование планов продаж и производства:

· планирование потребности в материалах и комплектующих, сроков и объемов поставок для выполнения плана производства продукции;

· управления запасами и закупками;

· планирования производственных мощностей от укрупненного планирования до использования отдельных машин и оборудования;

· оперативное управление финансами, включая составление финансового плана и осуществления контроля его исполнения, финансовый и управленческий учёт;

· управление проектами планирования этапов и ресурсов, необходимых для их реализации.

Экспертная система (ЭС) - система искусственного интеллекта, включающая в себя знания об определенной предметной области и способная предлагать и объяснять пользователю разумные выходы из проблемной ситуации.

Экспертная система не заменяет специалиста, а является инструментов в его руках. Она способна в сложной ситуации дать квалифицированную консультацию помогающую специалисту принять обоснованное решение.

Основное назначение экспертных систем - использование знаний и опыта специалистов высокой квалификации в определенной предметной области специалистами менее высокой квалификации в тоже предметной области при решении возникающих перед ним проблем. Практическое применение ЭС на предприятиях повышает эффективность работы специалистов, предоставляя им возможность использовать наилучшие проверенные решения.

Главное достижение экспертных систем - возможность накопления, сохранения и обновления знаний, что может обеспечить относительную независимость конкретной организации от наличия в ней квалифицированных специалистов.

В состав ЭС входят следующие подсистемы:

1. база знаний - часть системы, в которой содержатся факты, знания из определенной предметной области;

2. механизм логического вывода - множество правил, по которым осуществляется решение задачи;

3. подсистема объяснений - программа, позволяющая полностью получить ответы на вопросы.

Автоматизированные рабочие места.

Автоматизированное рабочее место (АРМ) специалиста - это индивидуальный комплекс технических и программных средств, предназначенных для автоматизации профессионального труда специалиста и обеспечивающих автоматизацию процессов обработки, хранения, передачи и отображения информации, необходимой для выполнения производственного задания.

АРМ является частью автоматизированных систем управления (АСУ) - комплекс аппаратных и программных средств, предназначенных для управления различными процессами в рамках технологического процесса (ТП), производства, предприятия. Автоматизированное рабочее место оснащается необходимым набором технологического оборудования, состав которого определяется спецификой производства. Автоматизированные рабочие места на предприятии можно рассмотреть как средство повышения производительности труда и эффективности управления, а также социальной комфортности специалистов.

Принципы создания АРМ должны быть общими:

1. Системность, когда АРМ следует рассматривать как системы, структура которых определяется функциональным назначением;

2. Гибкость - свойства системы приспосабливаться к возможным перестройкам благодаря модульности построения всех подсистем и стандартизации их элементов.

3. Устойчивость - свойства системы выполнять основные функции независимо от воздействия на неё внутренних и внешних факторов.

4. Эффективность - интегральный показатель уровня реализации приведенных ранее принципов, отнесенных к затратам на создание и эксплуатацию системы.

Специалисты предъявляют следующие требования к АРМ:

· своевременное удовлетворение информационной и вычислительной потребности специалиста;

· минимальное время ответа на запросы пользователя;

· адаптация к уровню подготовки пользователя его профессиональным запросам;

· простота освоения приемов работы на АРМ и легкость общения, надежность и простота обслуживания;

· возможность быстрого обучения пользователя;

· возможность работы в составе вычислительной сети.

К задачам, решаемым, на АРМ относится:

Информационные - это кодирование, классификация, сбор, структурная организация, корректировка, хранение, поиск и выдача информации. Часто информационные задачи включают в себя не сложные вычислительные и логические операции.

Вычислительные - формализуемые и не полностью формализуемые. Такие задачи возникают очень часто в ходе оперативного управления экономическими объектами, особенно при принятии решений в условиях неполной информации.

Автоматизированное рабочее место специалиста швейного производства представлено для автоматизированного решения основных задач конструкторско - технологической подготовки производства на швейном предприятии. На рабочем месте конструктора имеется ПК с набором программ и устройств ввода хранения, обработки, регистрации и отображения графической и символьной информации, что облегчает расчёт и оптимизацию формы проектируемого изделия, а также поиск их соответствующих справочных данных. Работа конструктора на АРМ построена в режиме диалога с машиной, что позволяет быстро делать исправления в документах и одновременно выдавать исходную информацию для технолога. С помощью ПК технолог разрабатывает практически весь технологический процесс.

SCADA-системы.

При разработке АРМ для управления технологическим оборудованием, как правило, используют SCADA-системы.

SCADA - инструментальная программа для разработки программного обеспечения систем управления технологическим процессом (УСУ ТП) в реальном времени, а также для удаленного сбора данных.

К функциям SCADA-систем относится:

· сбор первичной информации от датчиков;

· хранение, обработка и визуализация данных;

· регистрация аварийных сигналов, выдача сообщения о неисправностях и аварийных ситуациях;

· связь с корпоративной информационной сетью;

· формирование отчетов;

· автоматизированная разработка прикладного программного обеспечения (ППО).

К основным задачам, решаемым SCADA - системами, относится;

· обмен данными с устройствами связи с технологическими объектами (УСО) в реальном времени;

· обработка информации в реальном времени;

· отображение информации на экране монитора в понятной для человека форме (HMI);

· ведение базы данных в реальном времени с технологической информацией;

· аварийная сигнализация и управление тревожными сообщениями;

· подготовка и генерирование отчетов о ходе технологического процесса;

· осуществление сетевого взаимодействия между SCADA и ПК;

· обеспечение связи с внешними приложениями.

CASL-технологии.

Создание интегрированного швейного производства на базе компьютерной техники подразумевает тот факт, что в условиях рыночной конкуренции перед швейным предприятием в качестве одной из основных задач стоит экономия ресурсов. С учетом фактора моды важной задачей для легкой промышленности является также ускорение внедрения товаров на рынок. Особую роль в решении этих задач играют информационные технологии, развитие которых определялось стремлением к объединению информационных ресурсов при создании информационных систем предприятия, а также совместному использованию информации. Итогом этого процесса стало то что, в современных условиях информация стала основным товаром. В настоящее время производство швейных изделий требует обеспечения их информационной поддержки на всех стадиях жизненного цикла.

CASL-технологии - совокупность базовых принципов, управленческих информационных технологий, обеспечивающие поддержку жизненного цикла изделия на всех его стадиях. CASL-технологии это стратегия систематического повышения эффективности производительности и рентабельности процессов хозяйственной деятельности предприятия за счет внедрения современных методов информационного взаимодействия участников жизненного цикла изделия.

Достоинства CASL-технологии состоит в повышении эффективности и качества производства за счет сокращения: производственных затрат, времени планирования и проектирования, стоимости технологической документации и количество ошибок при передаче данных.

Основы CASL-технологий базируются на использовании единого информационного пространства (ЕИП), в котором посредством электронного обмена данными реализуется взаимодействие всех участников жизненного цикла изделия. Участники информационного взаимодействия могут быть территориально удаленными друг от друга и располагаться в разных городах и странах, а совместно используемая информация может быть очень разнородной.

По функциональным возможностям ЕИП:

решает задачи интеграции всех процессов в ходе жизненного цикла изделия;

охватывает всю информацию об изделии;

постоянно развивается.

CASL-технологии, традиционно в первую очередь, используются для создания наукоемкой продукции. В настоящее время в швейной отрасли существуют предпосылки для их внедрения: во-первых, конструкторско-технологическая подготовка производства и само производство в достаточной степени автоматизированы; во-вторых, швейные предприятия всё шире используют различные автоматизированные системы управления; в-третьих, уровень подготовки специалиста в швейной отрасли не ниже чем в других отраслях промышленности. Использованию в отрасли всех преимуществ CASL-технологий препятствует недостаточная интеграция процессов, но будущее швейное производство, несомненно, связано с этими технологиями.

1.3 Обзорные сведения по 3D-печати швейных изделий

В 1984 г. компания Charles Hull разработала технологию трехмерной печати для воспроизведения объектов с использованием цифровых данных, двумя годами позже дала название и запатентовала технику стереолитографии. Тогда же компания разработала и создала первый промышленный трехмерный принтер, который стал началом новой эпохи.[5]

90-е г. стали временем появления новых разработок в сфере трехмерной печати, благодаря которым 3D принтеры нашли применение в производственных условиях и стали использоваться для прототипирования. Наивысшей точкой развития технологии приходится на XXI в. Сегодня печать может осуществляться разными материалами, не только пластиками и металлом, но и тканью, бумагой, керамикой, пищевыми продуктами, а так же живыми клетками. Чаще всего сегодня используют технологию FDM-печати, а также SLA-печати.[7]

FDM-технология (Fused Deposition Modeling) - это технология послойного наплавления нити. Сегодня этот способ 3D-печати считается самым распространенным, одновременно он относится и к одним из самых старых методов. Принцип заключается в послойном наплавлении нити пластика по контуру модели.

Для печати используются термопластики, которые поставляются в виде катушек или прутков. Чаще всего печатают PLA и ABS пластиками, в числе которых нейлон, полиамид, поликарбонат, PET (он же полиэтилентерефталат, который используется для создания пластиковых бутылок) и некоторые другие вещества. FDM-технология позволяет использовать термопластики производственного класса, поэтому распечатанные объекты получают отличную механическую, химическую и термическую прочность. Технология простая, чистая и пригодна для использования в условиях офиса или дома.

Стереолитография (SLA или SL) - предполагает использование для печати жидких фотополимерных смол, которые имеют свойство застывать под воздействием лазера или подобного источника энергии. Метод позволяет получать предметы с очень точной геометрией, ведь толщина слоя может достигать рекордных 15 микрон, поэтому уже широко применяется в стоматологии при изготовлении имплантатов и в ювелирном деле для создания заготовок с обилием сложных деталей. Технология прогрессивная, но требует покупки дорогих расходных материалов.[6 ]

Менее распространенными, но не менее интересными и перспективными являются следующие способы трехмерной печати:

SLS - технология селективного лазерного спекания. Предполагает подачу на рабочую поверхность тонкого слоя плавкого порошкового материала (пластик, керамика, стекло или металл), который под точечным воздействием лазерного луча спекается. После формирования первого слоя рабочая платформа опускается и идет создание следующего слоя. Технология не требует создания поддерживающих конструкций, но очень дорогая, требует дополнительной термической обработки, для бытового использования не подходит;

EBM - технология электронно-лучевого плавления. Технология похожа на предыдущий метод, но тут слои объекта формируются путем плавления порошка металла в вакууме электронным лучом. Термическая обработка после печати не требуется;

SLM - технология селективного лазерного плавления, напоминает SLS-технологию, но тут используются только порошки металлов, а лазеры применяются более мощные, термическая обработка после печати не требуется;

LOM - технология печати путем ламинирования. Под действием давления или нагрева тонкие пленки рабочего материала (полимерная пленка, ламинированная бумага) склеиваются в одно целое, а с помощью лазера или режущих элементов вырезаются необходимые контуры объекта. Более того, вырезать можно и части внутри объекта, правда, не всегда это сделать легко. Технология позволяет отказаться от печати поддерживающих конструкций;

3DP, или 3D Printing - это аналогичная SLS технология, но здесь не используется плавление - объект формируется из порошкового материала за счет нанесения клея путем струйной печати. Так как в клей можно добавлять красители, открывается возможность для цветной трехмерной печати.

Сравнение основных характеристик технологий печати представлено в таблице 1.1.



Таблица 1.1. Сравнение характеристик технологий печати.

Технология печати	Выбор материалов	Сложность моделей	Прочность	Скорость печати	После печатная обработка
FDM	Cмола, полиэфир, поликарбонат, полиэтилен, имитаторы металлов, имитаторы песчаников и др.	Высокая	Низкая	Низкая	Минимальная
SLA	Фотополимерные смолы	Высокая	Высокая	Низкая	Нужна
SLS	Полимеры, металлы и сплавы, композитные материалы, стекло, песчаные составы	Высокая	Высокая	Низкая	Нужна
EBM	Расходные материалы: металлический порошок, титановые сплавы и др.	Высокая	Средняя	Высокая	Минимальная
SLM	Расходные материалы: металлический порошок, титановые сплавы, инструментальная сталь, кобальт-хромовые сплавы, титановые сплавы, титан, алюминий, золото, платина и др.	Высокая	Средняя	Высокая	Минимальная
LOM	Пластик, композитив, металлическая фольга или тонкие металлы, керамика, обычная или ламинированная бумага, полимерная пленка и т.д.	Высокая	Высокая	Высокая	Не нужна
3DP	Гипс, пластик, песочные смеси, металлы и т.д.	Средняя	Низкая	Высокая	Нужна

Преимущества трехмерной печати:

· скорость, универсальность и снижение трудоемкости. Один принтер может заменить небольшую производственную линию со станками, пресс-формами или формами для литья и т.д. Чтобы создать предмет привычными ручными способами, может понадобиться немало времени и усилий по созданию заготовок, обтачиванию, соединению деталей - принтер решает эту задачу гораздо проще и быстрее;

· свобода творчества, принтер может напечатать практически любой объект, созданный в программе;

· разнообразие используемых материалов, и речь не только о пластиках и металле, но и о живых клетках и продуктах питания. Более того, трехмерная печать позволяет полноценно работать с теми материалами, которые другими способами обработать очень сложно или даже невозможно;

· простота в использовании и экономичность, низкая вероятность ошибок;

· возможность использования достижений трехмерной печати в медицине для создания искусственных тканей и органов, протезов, имплантатов.

Недостатки трехмерной печати:

· построение объекта из слоев означает наличие границ-переходов, поэтому поверхность предмета будет шероховатой и матовой. Если же толщина слоя большая, то переходы между ними будут заметны невооруженным взглядом. Прочность напечатанных объектов, особенно по методу FDM, уступает прочности предметов, выточенных из цельного куска материала;

· ограничение в размерах. Напечатать объект, который будет больше рабочей поверхности, невозможно. Сейчас уже есть принтеры с неограниченной зоной печати, но это пока только разработки;

· высокая цена, но это лишь вопрос времени. Новые технологии всегда дорогие, а с развитием и популяризацией они стремительно дешевеют. К стоимости прибавить необходимо еще и цену расходных материалов;

· сокращение существующих промышленных производств и опасность печати оружия - глобальные проблемы трехмерной печати.[6]

Одежда, напечатанная на 3D принтере - изделия, которыми сегодня мало кого удивишь. Дизайнеры и модельеры активно используют аддитивные технологии, экспериментируют и удивляют публику своими экстраординарными и уникальными нарядами, обувью и аксессуарами.[4]

Для изготовления модели одежды, сначала создается эскиз, потом изображение переносят в специальную программу для 3D-моделирования, наряд может быть разбит на отдельные детали, которые потом можно собрать. Последние достижения позволяют печатать одежду, которая не будет нуждаться в сборке.[7]

Наиболее распространенные программы для 3D-моделирования:

Программа Kissslicer - простая в использовании, быстрая, кросс-платформенная программа, принимающая 3D-файлы в STL-формате и генерирующая G- код для 3D-принтера. Программа является одним из самых популярных средств для работы с печатью моделей (рис.1.1). Существует платная версия, также пользователям доступна и бесплатная. Платная версия, имеет ряд преимуществ, среди которых: поддержка нескольких сопел, наличие облачного сервиса и библиотек, большое количество инструментов и настроек. Бесплатная версия, совместима с любой операционной системой. Программа отличается универсальностью, что позволяет применять ее для оснащения практически всех моделей 3D-принтеров.

Рис.1.1.Рабочее поле программы Kissslicer



Преимущества программы Kissslicer:

· обеспечивает высокое качество построения и печати модели;

· интеллектуальный контроль температуры Multi-Head;

· установленные по умолчанию параметры печати требуют от пользователя минимум манипуляций;

· отсутствует эффекта деламинации;

· высокая точность процесса построения пути;

· параметры нарезки отображаются в удобном графическом формате;

· регулируемая скорость принтера;

· ПО обеспечивает высокое качество передачи геометрии независимо от выбранной скорости печати.

Рис.1.3. Рабочее поле программы Cura 3D.

Программа Cura 3D -- это программа-слайсер от производителя 3D принтеров Ultimaker (рис.1.3). Одна из самых удобных и интуитивно понятных программ. В процессе моделирования происходит перевод 3D-файла STL или OBJ в формат, который понимает принтер. 3D-принтеры, работающие по технологии FFF (Fused filament fabrication -- наплавление расплавленной нити), создают 3D-объекты, печатая их послойно. Cura 3D, преобразует 3D-модель в слои, и создает набор инструкций для принтера.

Кроме инструментов редактирования, настроек материала, опций печати, включён ряд удобных функций по расчёту количества материала и его стоимости, веса изделия. Имеет открытый код. Полностью бесплатная, обновляемая утилита. автоматизация информационный печать одежда

Программа Slic3r - это бесплатное программное обеспечение 3D slicing engine для 3D-принтеров. Он генерирует G-код из 3D CAD файлов (STL или OBJ). Один из наиболее универсальных и проработанных продуктов с точки зрения построения и редактирования G-кода для принтера (рис.1.4). Есть настройки практически всех функций непосредственной печати, так же поддержка нескольких сопел и нескольких типов применяемых материалов. Реализована возможность редактирования G-кода пользователем.

Рис.1.4. Рабочее поле программы Slic3r.

Программа CraftWare - это бесплатное, быстрое и простое в использовании программное обеспечение, которое работает с различными моделями принтеров (рис.1.5). Приложение отличается наглядной визуализацией G-кода, где каждая функция выделена своим цветом. В программе присутствуют три режима: работа с моделью, с поддержками и заполнением пустот, а также в наличии слайсер для нарезки моделей для печати. Дополнительно присутствуют функции определения предварительной стоимости и времени. Также пользователь может просмотреть фазы построения по времени.

Рис.1.5. Рабочее поле программы CraftWare

Первой на рынок выпущена партия инновационных трикотажных мужских жакетов в количестве 50 штук, сделанных на основе модели "Boston". Изделие не имеет ни одного шва: все, из чего состоит кофта (включая карманы), напечатано на принтере единым "полотном" (рис.1.6).

Рис. 1.6. Мужской жакет на основе модели «Boston»



В производстве используется технология 3D Robotic Knitting, весь процесс занимает около полутора часов. "Вязальный принтер" сконструирован таким образом, что способен утончать одни элементы (например, в местах повышенного потоотделения - для лучшей вентиляции) и делать более толстыми другие (например, там, где требуется сохранять тепло тела). [8]

Всплеск популярности 3D-печати одежды спровоцировало неординарное появление Dita Von Teese в 2013 году. Ее платье было полностью сделано при помощи аддитивных технологий. Изначально эскиз наряда создали в анимационном приложением «Maya». После этого детали проработали в «Rhino». В итоге на 3D-принтере было напечатано семнадцать деталей нейлонового платья. Чтобы довершить образ, платье было украшено камнями Сваровски. Все детали собирались дизайнерами вручную (рис.1.7). [4]

Рис.1.7. Вечернее платье Dita Von Teese изготовленное на 3D принтере.

Несмотря на то, что футуристическая одежда, распечатанная на 3D принтере, производила впечатление, такие наряды отличались рядом недостатков. Во-первых, платья не могли похвастаться подвижностью, которой обладают обычные ткани. Это стесняло движения и доставляло некий дискомфорт. Во-вторых, наряды нуждались в сборке.

Творческий тандем Jesse Louis-Rosenberg и Jessica Rosencrantz из Массачусетского технологического университета занялись разработкой особого метода трехмерной печати, при котором использовался цельный кусок пластика. То есть, в дальнейшем одежда не нуждается в монтаже. Первый наряд, который представили публике, назвали «Кинетическое платье» -- одежда, напечатанная на 3D принтере из нейлонного пластика, абсолютно нетоксичного материала.

Для его создания использовалась типография Shареways 3D. Весь процесс селективного спекания (SLS) занял около двух суток. Вначале дизайнеры разработали модель платья. Она была сделана из множества компонентов, взаимосвязанных между собой. Каждая деталь состояла из 2,28 тысяч треугольных панелей. Соединялись они больше, чем тремя тысячами петель. В итоге одежда могла «двигаться» точно так же, как если бы ее сшили из обычной ткани (рис.1.8).

Рис.1.8. «Кинетическое платье»

Michaela Jans van Vuuren представила не только одежду, но и обувь, а также аксессуары. Все это было создано на принтере Strаtаsуs Objet500 Connex3. Большинство изделий было изготовлено целиком. Из известных предметов коллекции Gаrdеn оf Еden можно назвать: корсет Stаinеd Glаss, (рис. 1.9), а так же ремень туфли Сlаssic Sеrpеnt и браслеты Fish-in-Соral.[4]

Рис.1.9. Корсет Stаinеd Glаss из колекции Gаrdеn оf Еden

В начале 2015 года дизайнер-новатор Anоuk Wiррrecht представила необычное платье с 3D-печатным экзоскелетом. Данное устройство предназначается для защиты человека. Для этого используется специальный внешний каркас. «Платье-паук» снабжено двадцатью датчиками, которые реагируют на окружающую среду и взаимодействуют с ней (рис. 1.10).

Рис.1.10. «Платье - паук»



Danit Peleg - дизайнер из Израиля, она впервые выпустила полноценную коллекцию предметов гардероба 3D Printed Fashion. Они были созданы с помощью аддитивных технологий. Некоторые свои модели модельер делала около 300 часов. Для этого использовался принтер Witbох 3D. Детали одежды вначале были напечатаны на листах фор мата А4, после чего вручную склеивались между собой (рис.1.11).

Рис.1.11. Коллекция моделей одежды 3D Printed Fashion.

Joshua Harris - автор проекта, который, по мнению экспертов, выведет 3D-печать на совершенно новый уровень. Он разрабатывает принтер, с помощью которого можно создавать индивидуализированные предметы одежды. По задумке Joshua должна быть сформирована онлайн торговая площадка, где будут продавать идеи и эскизы одежды, а также специальные материалы для ее изготовления (в виде картриджей).[4]



2. ХАРАКТЕРИСТИКА И АНАЛИЗ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ

2.1 Общие сведения о САПР. История и тенденция развития швейных САПР

Одним из наиболее перспективных направлений применения вычислительной техники является внедрение системы автоматизированного проектирования для разработки новых конструкций изделий. Система автоматизированного проектирования является управляющим программным модулем для выполнения производственных задач. Постоянно растущий уровень аппаратных средств совершенствования программного обеспечения влекут за собой бурный переход от традиционных ручных методов проектирования к новым компьютерным технологиям разработки и выполнению инженерной документации.

Система автоматизированного проектирования (САПР) по ГОСТу 23501.101-87. «Системы автоматизированного проектирования» определяется как, организационно-техническая система, входящая в структуру проектной организации и осуществляющая проектирование при помощи комплекса средств автоматизированного проектирования (КСАП). [3]

Так как программное обеспечение непрерывно развивается и улучшается, в настоящее время САПР позволяет выполнять не только чертежи, но и всю работу по выполнению проекта. Развитие САПР непосредственно связано с достижениями в области разработки компьютеров, информатики и информационных технологий. Каждая компании разрабатывающая САПР практически ежегодно выпускает новые версии, в которых учитываются изменения аппаратного обеспечения и результаты достижения математической науки.

Швейная САПР - комплекс программ и технических средств, предназначенных для автоматизации работы по художественному проектированию модели одежды, построению базовых модельных конструкций, размножению лекал по размерам и ростам, изготовлению раскладки лекал, составлению технологических схем обработки изделий и т.д.[1]

В САПР накапливается информация, поступающая из библиотеки стандартов. В процессе проектирования разработчик вызывает определенные программы и выполняет их. Из САПР информация выдается в виде готовых комплектов законченной технической и проектной документации.

Автоматизация процессов в легкой промышленности первыми в мире осуществили в США, где была создана автоматизированная раскройная установка (АРУ) для раскроя настилов ткани специальным ножом без предварительной разметки по заданной программе. Для широкого промышленного использования разработчикам пришлось около 5 лет убеждать предприятия лёгкой промышленности в эффективности и перспективности прилагаемой установки. После успешного использования АРУ начали принимать и предприятия легкой промышленности. Первый САПР позволяли автоматизировать процесс создания чертежей, генерируя их по некоторому набору исходных данных.

В нашей стране первые САПР одежды появились на крупных предприятиях легкой промышленности в 1980-е гг. Это были дорогостоящие системы ведущих в этой области зарубежных фирм: Gerber (США), Investronica (Испания), Lectra (Франция). Затем на рынке появились САПР и других иностранных, а затем российских и украинских фирм. Отечественные разработки в области САПР велись разрозненно, при серьезном дефиците компьютерных и технических средств, что значительно снижало возможности использования этих систем на промышленных предприятиях.

В середине 1980-х гг. с приобретением лицензии испанской фирмы Investronica на производство автоматизированных настилочно-раскройных компьютеров. Это решение дало мощный импульс разработке отечественных САПР одежды. Первое САПР для легкой промышленности, разработанное на базе АРМ, появилась в 1988 г. Разработаная система удовлетворяла необходимым требованиям но не получала широкого распространения.

Развитие отечественных САПР началось с появлением в 1990-х гг. в России персональных компьютеров американской фирмы IBM. На их основе были разработаны известные отечественные САПР «Комтенс», «Грация», «Ассоль», и «Леко».

В середине 1990-х гг. начал утверждаться другой подход к автоматизации инженерной деятельности, основанной на создании трехмерных геометрических представлений проектируемых объектов. Использование математических моделей объектов позволяет производить различные расчёты, что ещё больше сокращает расходы на разработку проектной документации. Эти особенности САПР обеспечивают переход на качественно новый уровень проектирования.[1]

В феврале 1995 г. в России появилась система трехмерного автоматизированного проектирования одежды, впоследствии названая СТАПРИМ, которая с помощью компьютера автоматизирует макетный метод. В настоящее время САПР в производстве одежды широко используются не только крупными предприятиями, но и небольшими фирмами и ателье. Работа с САПР не требует специальных знаний и навыков в области компьютерной техники, программирования, и математического моделирования. Полное освоение возможности современных САПР требует фундаментальной инженерной подготовки будущего специалиста.

Тенденцией развития САПР является визуализация - методы выявления и представления структуры и отношений в наборах данных относящихся к определенной предметной области. Важнейшие задачи визуализации - улучшение восприятия информации человеком. Современные программы позволяют использовать трехмерную графику для редактирования пространственных моделей объектов практически неограниченной сложности.

Трехмерная графика обычно имеет дело с виртуальными или воображаемыми трехмерными пространствами, которые отображаются на плоской двухмерной поверхности дисплея. 3D-моделирование изменило структуру, логическую организацию, методы и средства инженерной разработки проекта. Пространственное или геометрическое, воображение становится всё более важным, так как компьютерные трехмерные, или виртуальные модели, все чаще заменяют изготовление реальных моделей. Однако реального применение компьютерные методы проектирования одежды в 3D моделирования получили относительно недавно, что лишний раз подтверждает сложность решаемой задачи.

2.2 Критерии выбора систем автоматизированного проектирования одежды

В настоящее время в швейной промышленности идет интенсивное внедрение систем автоматизированного проектирования, которые позволяют освободить проектировщика от выполнения рутинных, часто выполняемых задач, предоставить больше времени для творчества, повысить скорость и качество выполнения задач. Количество существующих САПР для швейной промышленности исчисляются десятками, все они обладают как преимуществами, так и недостатками по отношению друг другу, отличаются ценой, производительностью, совместимостью с другими системами, надежностью и т.д. Изучение некоторых видов систем позволяет свободно ориентироваться в постоянном возрастающем количестве и адаптироваться к работе практически в любой системе проектирования швейных изделий.

САПР является неотъемлемым звеном в технологической цепи создания высококачественных изделий для современного швейного производства. Ценность САПР измеряется их гибкостью, способностью к самоокупаемости.

Правильный выбор систем автоматизации имеет для любого предприятия большое значение и во многом определяют его будущее. Для выбора САПР существует множество критериев, которые зависят от конкретной ситуации решаемых задач их сложности и объёма, квалификации специалистов и финансовых возможностей предприятий. Этими критериями являются:

· функциональность - системы должны обеспечить решение всего спектра конкретных задач на предприятии и возможность корпоративной работы;

· дружественность интерфейса - общение с САПР должно быть естественным и приятным;

· эффективность - САПР должны реально экономить рабочее время, скорость и трудоемкость, выполняемых операций, должны отличаться в лучшую сторону от их выполнения вручную;

· соответствия стандартам - возможность выпуска документации в соответствии с ЕСКД, а также в соответствии с мировыми стандартами.

· динамичность - САПР должны уметь работать не только с теми изделиями, которые выпускаются сегодня, но с теми которые, будут выпускаться завтра.

· фирма, представляющая систему - освоения всех возможностей любых САПР без технической поддержки специалистов маловероятна, поэтому оценивать надо не только саму систему, но и фирму, ее разработавшую, уровень сервиса, а также возможности обучения и технической поддержки пользователей;

· популярность - если какая-то система имеет значительно больше пользователей, чем другие, то к ней стоит приглядеться внимательнее;

· масштабируемость - если предприятие не имеет финансовых возможностей сразу приобрести САПР в полной мере, это не должно быть препятствием в наращивании функциональных возможностей системы по мере развития производства или накопления денежных средств;

· окупаемость - затраты на освоение и внедрение системы не должны превышать отдачу от неё.[1]

Специализированные САПР швейных изделий.

СТАПРИМ - система трехмерного автоматизированного проектирования в индустрии моды представляет собой систему построения силуэтной конструкции женской и мужской плечевой классической одежды, разработана в Санкт-Петербургском государственном университете технологии и дизайна.[1]

Реализует расчётный метод проектирования одежды путем создания математических формул и обеспечивает возможность создания самых разнообразных пространственных форм манекенов человека и модели одежды с последующим автоматическим получением точных лекал (рис.2.1). СТАПРИМ с помощью компьютера автоматизирует макетный метод или макетирование, который предполагает создание модели непосредственно на трехмерных объектах - манекене или фигуре человека. Система обеспечивает проведение примерки предполагаемого или виртуального изделия. Построение производится исходя из трехмерных характеристик фигуры человека и параметров формообразования изделия.

Рис.2.1. Рабочее поле построения силуэтной конструкции.

Программа позволяет строить объемные изделия как на условно типовую фигуру, так и на фигуру с отклонениями, разрабатывать силуэты одежды, производить поиск пропорций и новых форм, задавать положение швов на объемное изображение изделия. Процесс разработки конструкции полностью происходит в трёх измерениях.

САПР «КОМТЕНС» многофункциональный программный комплекс, предназначенный для автоматизации процесса производства швейных изделий, в настоящее время является современным мощным программным комплексом обеспечивающим автоматизацию подготовительно-раскройного производства, упрощающий процесс проектирования лекал и раскладок. Система создана на базе передовых компьютерных технологий, широко используется в индивидуальном и серийном швейном производстве. Система совместима с операционными системами Windows, поддерживает широкий спектр периферийного оборудования, мультимедию, технологию 3D проектирования лекал и т.д.[1]

Применение САПР «Комтенс» позволяет повысить производительность труда конструкторов и технологов более чем в 2 раза, за счёт этого существенно снизить трудоемкость и сроки разработки изделий в среднем на 5%, сократить расход материала более чем в 3 раза, сократить потребности экспериментального цеха в производственных площадях, значительно улучшить качество продукции. Набор программных модулей и тип используемого оборудования подбираются, и настраиваются индивидуально для каждого конкретного человека с учетом масштаба швейного производства и ассортимента выпускаемой продукции.

Конструкторско-технологическая подготовка швейных изделий в САПР «Комтенс» включает в себя следующие этапы:

· построение базовой конструкции изделия (рис.2.2);

· конструктивное моделирование, градация лекал по размерам и ростам;

· раскладка лекал (рис.2.3);

· зарисовка лекал и раскладок на плоттере, раскрой материала;

· расчет норм расхода сырья;

· составление технологической последовательности производства и разделение труда;

· расчет раскроя для автоматических раскройных установок.

Рис.2.2. Рабочее поле раскладки лекал.

Рис.2.3. Рабочее поле раскладки лекал.

САПР «АССОЛЬ» разработана в Московском Физико-техническом институте. Это универсальная система для проектирования одежды с модульной структурой охватывающей все этапы подготовки конструкторско-технологической документации на изделие. Модульная система позволяет подобрать наиболее оптимальную конфигурацию САПР с учетом потребностей конкретного предприятия. Система работает с любым стандартным оборудованием. Включает в себя под системы:

...