2.2. Проектирование ткани

Под проектированием понимают процесс создания прототипа предполагаемого или возможного объекта, состояния [2]. Метод проектирования – совокупность теоретических или практических приемов и способов создания прототипа возможного объекта, состояния [3]. Методика (метóда) проектирования – система практических способов обучения или выполнения процесса создания прототипа объекта, состояния [2].

Цель проектирования тканей заключается в определении основных ее параметров: вида, через коэффициенты рода волокна (С , С ) и линейной плотности основных и уточных нитей (Т , Т ); плотности ткани по основе и утку (Р , Р ); переплетения: раппорта переплетения (R , R ), числа пересечек (t , t ), сдвига перекрытий (S , S ); параметров отделки: усадки ткани по ширине (а ), притяжки (П); уработки основных и уточных нитей (а , а ), а также прогнозировании ряда свойств и показателей ткани в зависимости от ее назначения и предъявляемых требований: линейного и поверхностного заполнений (Е , Е , Е ); коэффициентов наполнения ткани волокнистым материалом (К , К ); гигроскопичности (Н ); воздухопроницаемости (В ); поверхностной плотности (М ); изменение линейных размеров после влажно-тепловой обработки (У , У ); разрывная нагрузка (Р , Р ); стойкость к истиранию (И ), толщины ткани, удлинения в процессе эксплуатации, раздирающей нагрузки и др.[4].

С учетом вышесказанного уточним трактовку понятий «метод» и «методика» проектирования ткани.

Метод проектирования ткани – совокупность теоретических или практических способов определения параметров и показателей ткани, реализуемая в процессе создания заданного прототипа ткани.

Методика проектирования ткани – система последовательно реализуемых способов или приемов определения параметров и показателей ткани при создании прототипа ткани.

Технология проектирования тканей сложна, так как она включает процесс прогнозирования параметров и показателей ткани, при котором необходимо учесть факторы, прямо или косвенно влияющие на свойства и показатели ткани.

Под прогнозированием понимают заключение о предстоящем исходе или результате на основании исходных данных об объекте, событии или состоянии [2]. Согласно ГОСТ [5] прогнозирование качества продукции – это определение вероятных значений показателей и свойств продукции, которые могут быть достигнуты к заданному моменту времени.

В современном представлении метод проектирования ткани – это совокупность теоретических способов, позволяющих определить расчетным путем параметры ткани и прогнозировать ее показатели качества без выработки опытной партии ткани и исследования образцов. Новационные методы и методики проектирования создаются на стыке фундаментальных и прикладных наук.

При проектировании ткани интересующие показатели могут быть рассчитаны:

• аналитически, когда интересующие параметры и показатели ткани рассчитывают по математическим зависимостям;

• эмпирически, при этом используются эмпирические зависимости с коэффициентами, рассчитанными на основании экспериментальных данных.

Процедура расчета параметров и показателей ткани варьировалась и усложнялась в зависимости от уровня вычислительной техники, современная степень развития информационных технологий способствовала автоматизации процесса проектирования текстильных материалов.

Автоматизация проектирования – область науки и техники, включающая методы и средства создания проектов с помощью персональных компьютеров. Автоматизация проектирования осуществляется с помощью систем автоматизированного проектирования – САПР. Целью автоматизированного проектирования является:

• повышение качества проектирования,

• снижение материальных затрат,

• сокращение сроков проектирования,

• ликвидация рутинных непроизводительных операций,

• повышение производительности.

Автоматизация проектирования осуществляется с помощью системы автоматизированного проектирования – САПР. САПР – это комплекс программных средств, предназначенных для автоматизации процесса проектирования технологических процессов, механизмов, устройств и систем с участием человека. К основным требованиями САПР относятся:

• Интегрированность. Современная САПР – это сбалансированная интегрированная CAD/CAM/CAE-система, обеспечивающая весь жизненный цикл изготовления текстильного изделий – от проектирования структуры ткани до готового текстильного изделия. При этом вся используемая информация хранится в единой базе данных.

• Открытость. Современная интегрированная САПР – это открытая система. Информационная база данных САПР должна свободно интегрироваться с работающими на предприятии программами.

• Модульность. Современная САПР способна обеспечить потребности различных предприятий – от небольших дизайн-центров до крупных фабрик.

• Поддержка оборудования. САПР должна обеспечить работу как стандартного, так и специального оборудования.

• Надежность. САПР обязана обеспечить высокую надежность работы, эргономичность, простоту освоения системы.

• Обучение. Для обучения специалистов работе на САПР необходимо: наличие необходимой учебно-методической и пользовательской документации, сопровождение.

Для использования компьютера необходимо иметь:

• математическое обеспечение, которое предоставляет собой математическую модель, описывающую параметры изделий ил процесса, т.е. совокупность математических формул, решение которых позволит найти значение необходимых параметров;

• программное обеспечение, т.е. программу для компьютера, позволяющую проводить расчеты по математической модели;

• информационное обеспечение – это совокупность всех необходимых исходных данных для проведения расчетов, т.е. базовая исходная информация;

• машинное обеспечение подразумевает наличие компьютера для исполнения программы;

• методическое обеспечение – это инструкции по использованию программы.

САПР тканей – комплекс программных средств, полученных путем описания языком программирования методик расчета и прогнозирования параметров и показателей ткани. Концепция систем автоматизированного проектирования тканей состоит в координированном и комплексном формировании технологической, эргономической, эстетической, экономической и других составляющих качественного материала.

К настоящему времени в России и за рубежом разработан ряд систем автоматизированного проектирования, при использовании которых дессинатор имеет возможность в короткий срок рассмотреть различные варианты тканей, спроектированных из имеющегося сырья и выбрать наиболее выгодный для предприятия вариант с учетом пожеланий заказчика.

Качественное проектирование новых тканей может быть обеспечено только при наличии определенной информации о подобных тканях, которую получают в ходе предварительного анализа. На строение ткани оказывает большое количество факторов, которые условно можно разбить на четыре группы (рис. 1).

Структурные

характеристики ткани

Технологические параметры заправки и выработки ткани

Геометрические свойства ткани

Массовые

характеристики ткани

Рис. 1. Факторы, влияющие на строение и структуру ткани

При создании САПР тканей разработчики ориентируются на цель проектирования, определенный ассортимент тканей, их волокнистый состав и назначение. Систематизируем известные САПР ткани по двум классификационным признакам:

По виду проектируемого ассортимента.

По данному признаку следует объединять в группы САПР, предназначенные только для однослойных или только многослойных тканей. Внутри каждой группы надлежит выделить подгруппы, в которых САПР объединить по назначению проектируемой ткани и ее волокнистому составу.

По назначению САПР ткани.

По данному классификационному признаку САПР ткани следует группировать в зависимости от цели и результатов проектирования:

CAD-системы (computer-aided design – компьютерная поддержка проектирования) – предназначены для автоматизации работ, связанных с обработкой графической информации.

CAM-системы (computer-aided manufacturing – компьютерная поддержка изготовления) – предназначены для автоматизации составления технологических последовательностей обработки изделий.

CAE-системы (computer-aided engineering – поддержка инженерных расчетов) – предназначены для решения определенных расчетных задач.

Для внешнего оформления тканей разработаны отечественные и зарубежные CAD-системы, осуществляющие дизайн текстильных материалов, в частности, оформление ткани ткацкими переплетениями (например, программные средства «Weave Point», «Design», «Сетка» и др.), художественное и композиционное оформление жаккардовых тканей с подбором переплетений и цветовых решений компонентов рисунка (пакет программ CAD/CAE «Top-Тex» и др.) [6]. Использование компьютерных технологий CAD при разработке рисунка и воспроизведении его на ткани позволяют максимально усложнять композицию текстильного узора и совмещать авторскую манеру художника и фотографические изображения, имитации фактур различного рода и многое другое.

САПР ткани, применяемые для расчета и проектирования параметров и показателей ткани, реализованы в системах инженерного сопровождения CAE (например, программные средства: «АРМИ» – автоматизация рабочего места инженера-технолога ткацкого производства (КГТУ), «Desint», «Comphoto» (КГТУ), «МИКС-Р» (ЦНИИЛКА) и др.) [6].

Современные САПР тканей позволяют форсировать процедуру размещения заказов на текстильных предприятиях и упрощают диалог между заказчиком и производственниками, тем самым способствуют созданию и продвижению новой продукции на рынки сбыта.