Раскладка лекал в САПР "Ассоль"

М.В. Андреева, канд. техн. наук, Т.Ю. Холина, канд. техн. наук, А.М. Павлов, МФТИ

      САПР "Ассоль" разработана в Московском Физико-техническом институте. При ее создании использованы самые современные информационные технологии и методы программирования в графической среде AutoCAD. Коллектив разработчиков имеет лицензию всемирно известной фирмы Autodeck, создавшей графическую систему AutoCAD.
       САПР "Ассоль" - модульный программный комплекс, который позволяет по эскизу, фотографии или образцу быстро и точно разрабатывать лекала моделей любой сложности. В системе можно конструировать изделия с "нуля", вводить с дигитайзера готовые лекала и редактировать их, выполнять градацию и раскладку, распечатывать чертежи конструкций, лекала, сетки градации, раскладки, создавать сопроводительную текстовую документацию.
       В предыдущих сообщениях рассматривались различные вопросы конструирования и градации лекал в САПР "Ассоль". Данное сообщение посвящено завершающему этапу работы над моделью - проектированию рациональных раскладок лекал на ткани.
Если вспомнить историю возникновения и развития швейных САПР, задача проектирования раскладок на компьютере была решена одной из первых (наряду с градацией). Это произошло одновременно с появлением автоматизированных настилочно-раскройных комплексов (АНРК) в конце 70-х - начале 80-х гг. К нам эти системы пришли в середине 80-х: закупленные в централизованном порядке САПР испанской фирмы Investronica до сих пор действуют на некоторых предприятиях.
       Подсистема раскладки и до сегодняшнего дня является важнейшей составляющей САПР одежды. Ее совершенство в значительной мере (наряду с мастерством раскладчика и особенностями самих изделий) определяет процент межлекальных выпадов при раскрое. В свою очередь, сокращение выпадов хотя бы на 1-2% дает немедленный и явный экономический эффект.
       Так, по каким же направлениям идет совершенствование подсистем раскладки в САПР, и чем подсистема САПР "Ассоль" отличается от своих аналогов?

1. Подготовка к раскладке

      Раскладка лекал в САПР "Ассоль" может выполняться перед градацией лекал (для базового размеро-роста) или после нее (для всех размеро-ростов).
       И в том, и в другом случае перед тем, как делать раскладку, пользователь обязательно заполняет базу данных лекал (рис.1), разделяя лекала модели на комплекты (лекала верха, подкладки, клеевых материалов и т.д.) и задавая для каждого лекала его свойства в раскладке (симметричность, парность, количество одинаковых деталей, допустимый угол отклонения от долевой, разрешение или запрещение поворота детали на 90о).
       Затем подготовленные лекала записываются в файл и загружается программа раскладки. В отличие от прочих подсистем САПР "Ассоль", подсистема раскладки является не приложением AutoCAD, а самостоятельной программой. Ее рабочее окно разделено на две области: в нижней части располагаются неразложенные лекала, в верхней - формируется раскладка (рис. 2). В самом верху окна, как обычно, располагаются падающее меню и панель инструментов для вызова команд пользователем.
       Сразу после вызова программы - окно пустое. Работа над новой раскладкой начинается с задания пользователем параметров материала (ткани, трикотажа), на котором производится раскладка, и выбора комплектов лекал, которые требуется разложить. Можно также загрузить раскладку, которая выполнялась ранее, и продолжить работу над ней.
       При раскладке в САПР "Ассоль" учитываются следующие параметры материала: ширина, длина (понимается длина раскладки; перед началом работы обычно не задается), наличие ворса (есть или нет), наличие, вид и величина раппорта рисунка (полоски, клетки), способ настилания (лицом вниз, лицом вверх, лицом к лицу, в сгиб, трубкой). Есть возможность секционной раскладки (расстояние до разрезов задается).
       Некоторые параметры материала могут быть изменены уже в процессе выполнения раскладки (чаще всего требуется изменить длину и ширину).
       Далее производится выбор комплектов лекал, которые нужно разложить. В САПР "Ассоль" можно делать как одно-, так и многокомплектные раскладки (без ограничения числа комплектов). В многокомплектных раскладках могут участвовать одинаковые или разные размеро-роста одной или нескольких разных моделей. Для того, чтобы комплекты было легко различать на экране, они отображаются разным цветом (по выбору пользователя).
       Особенно удобно, что комплекты можно заменять, убирать и добавлять в процессе выполнения раскладки. Например, при раскладке лекал верха пальто с цельнокроеным рукавом получились очень большие межлекальные выпады. Эти выпады заполняются мелкими лекалами отделки из другой модели пальто, лекалами головных уборов и т.п.
       В САПР "Ассоль" можно также заменять комплекты в уже готовой раскладке, быстро получая целые семейства раскладок с одинаковым расположением деталей на разные сочетания размеро-ростов (затем их можно редактировать, добиваясь идеально плотной укладки деталей в каждой раскладке).

2. Три режима раскладки: ручной, полуавтоматический и автоматический

      Раскладка лекал в САПР может вестись в ручном, полуавтоматическом и автоматическом режимах. В САПР "Ассоль", в отличие от ряда других систем, предусмотрены все три режима.
       В ручном режиме раскладчик лекал выполняет на экране компьютера практически ту же работу, что и на столе. Качество и скорость выполнения раскладки в этом случае зависит, во-первых, от мастерства раскладчика и, во-вторых, от удобства пользовательского интерфейса подсистемы раскладки. Ручная раскладка на компьютере выполняется лишь немногим быстрее, чем на столе (в 1,5-2 раза) - за счет облегчения работы с лекалами. Экономический эффект достигается, в основном, за счет сокращения производственных площадей: раскладчик не занимает стол в раскройном цехе. У раскладки лекал на компьютере есть и еще одно неоспоримое преимущество - она позволяет обеспечить жесткий контроль за расходом материала.
       Набор команд, используемых для ручной раскладки, относительно невелик (по сравнению с градацией и конструированием). Он практически одинаков во всех существующих системах и мало изменился со времени появления первых САПР. Зато современный, хорошо продуманный пользовательский интерфейс САПР "Ассоль" облегчает вызов команд, ускоряет их выполнение и превращает процесс раскладки лекал в подобие увлекательной компьютерной игры.
       Команды можно вызывать тремя способами:

• с помощью меню (падающих и плавающего курсорного);
• с помощью кнопок на панели инструментов;
• нажатием "горячих клавиш" на клавиатуре.
         Последний способ - наиболее быстрый, им обычно пользуются опытные раскладчики. На этапе освоения системы, пока пользователь еще не запомнил все "горячие клавиши", команды вызываются с помощью меню или кнопок.
         Сам процесс раскладки происходит следующим образом. Лекала из выбранных для раскладки комплектов поочередно переносятся на материал. Двигаются они мышью (быстрое перемещение на большое расстояние) или с помощью клавиатуры (точная подгонка). При движении лекала система отслеживает пересечение кромки полотна и контуров других лекал, что позволяет придвигать лекала "до упора" друг к другу и к краю материала. Контроль пересечений можно отключить, и тогда лекало перемещается как бы над полотном или выносится за границу раскладки (можно также "сбросить" его в нижнюю область окна, где находятся неразложенные лекала). Двигать можно как одно, так и сразу несколько лекал - они выделяются щелчком мыши (контур выделенных лекал меняет цвет). Можно также объединить лекала в группу, которая будет выделяться и двигаться как единое целое (это удобно для мелких, компактно уложенных лекал).
         Пользователь может поворачивать лекала (группы лекал) на 180°, 90°, на небольшой угол в пределах допустимого отклонения от направления долевой, а также зеркально отображать относительно горизонтали и вертикали. Система при этом отслеживает соблюдение параметров отдельных лекал и раскладки в целом, страхуя раскладчика от возможных ошибок. Например, при наличии ворса поворот на 180о выполняется только для всего комплекта лекал; при зеркальном отображении одного из двух парных лекал второе также заменяется на свою зеркальную копию и т.п.
         В условиях производства одна и та же модель изделия часто изготавливается из тканей с различной усадкой. В этом случае все или некоторые детали выкраиваются с дополнительным припуском, а затем осноравливаются. САПР "Ассоль" позволяет создавать дополнительный припуск заданной ширины непосредственно в подсистеме раскладки и, если нужно, изменять его.
  Есть возможность также разрезать детали по прямой линии с заданным припуском на шов (создавать надставки подборта, пояса и т.п.).
         Как и в подсистемах конструирования и градации, в подсистеме раскладки САПР "Ассоль" существует механизм пошаговой отмены команд.
         Сервисные команды раскладки позволяют увеличивать и уменьшать изображение на экране, просматривать информацию о каждом лекале и раскладке в целом, выводить на печать данные о раскладках.
         Полуавтоматический режим раскладки может быть реализован двумя способами. При первом способе пользователь вручную размещает на материале часть лекал (наиболее крупных или наиболее сложной конфигурации), после чего остальные лекала раскладываются системой автоматически. При другом способе сначала все лекала раскладываются в автоматическом режиме, а затем получившиеся раскладки просматриваются пользователем и, если нужно, редактируются. В САПР "Ассоль" пользователь может применять любой из этих способов - на свое усмотрение.
         При автоматической раскладке функции пользователя сводятся к заданию параметров материала и выбору комплектов для раскладки. В САПР "Ассоль" перед автоматической раскладкой можно при необходимости объединить часть лекал в группы и задать дополнительные припуски (на усадку, подгонку рисунка и т.п.).
         Далее система все делает сама, предлагая в результате один или несколько наиболее оптимальных вариантов раскладки. Автоматическая раскладка в САПР "Ассоль" способна выполняться в т.н. фоновом режиме, то есть одновременно на том же компьютере пользователь может делать что-то еще.
         Автоматически лекала раскладываются обычно гораздо быстрее, чем вручную. Тем не менее, автоматический режим раскладки лекал есть далеко не во всех САПР, и даже при его наличии в системе им не всегда пользуются на предприятиях.
         Проблема состоит в том, что ни одна автоматическая раскладка не может превзойти опытного раскладчика по минимизации межлекальных выпадов. Математическая задача максимально плотного размещения плоских фигур произвольной конфигурации внутри прямоугольной области с переменной длиной одной из сторон в общем виде до сих пор не решена. Решают ее только методом последовательного перебора вариантов. Но перебор всех возможных вариантов занял бы слишком много времени - даже при современном быстродействии компьютеров. Например, количество вариантов раскладки для комплекта всего лишь из 5 разных деталей при соблюдении направления ворса равен 260, для того же комплекта без соблюдения направления ворса - 520, а с учетом возможных поворотов лекал на малые углы (в пределах допустимого отклонения от заданного направления долевой) их количество возрастает практически до бесконечности.
         Поэтому для быстрого получения приемлемых результатов в алгоритмах автоматической раскладки всегда учитывают априорную информацию о том, как обычно работает раскладчик - человек. Например, первыми укладываются наибольшие по площади или периметру лекала, лекала с прямыми срезами размещаются вдоль кромок и т.п. От того, насколько полно и грамотно учитывается в алгоритме такого рода информация, зависит качество получаемых раскладок и то, насколько быстро работает программа.
         Очевидно, что при больших объемах производства экономия ткани на раскладке даже в 1-3% быстро окупает затраты на внедрение САПР. Недаром крупные западные фирмы - разработчики САПР - тратят большие средства на совершенствование алгоритмов автоматической раскладки. Но стоят эти программы - "оптимизаторы раскладок" - недешево и большинству отечественных предприятий не по карману.
         Среди относительно недорогих профессиональных швейных САПР, пользующихся наибольшим спросом на отечественном рынке, только САПР "Ассоль" предлагает автоматическую раскладку, которая успешно применяется на ряде предприятий. Программа постоянно совершенствуется. В настоящее время она несколько уступает по скорости работы лучшим западным "оптимизаторам", но также дает приемлемые для массового производства проценты межлекальных выпадов.
         Программа последовательно перебирает разные варианты раскладок. Она останавливается либо по указанию пользователя, либо по истечении заданного на поиск раскладки интервала времени, либо при достижении определенного процента межлекальных выпадов. Далее система предлагает либо один наилучший вариант, либо несколько вариантов. При желании пользователь может дополнительно редактировать полученные раскладки вручную (полуавтоматический режим).

  3. Печать готовых раскладок

        Готовые раскладки записываются в файл (для дальнейшего использования) и распечатываются в натуральную величину на плоттере.
         Печать осуществляется на любом современном плоттере: целиком или по частям, в зависимости от формата плоттера. Наиболее удобный вариант - использование широкого плоттера, который позволяет распечатывать раскладки целиком (ширина бумаги до 160 см), но можно использовать и существенно более дешевые плоттеры формата А0 (ширина до 92 см) или А1 (ширина до 62 см), оснащенные рулонной подачей бумаги. В этом случае раскладка склеивается из двух или трех продольных полос. Вспомогательные разметки, которые наносятся системой при печати, помогают совмещать склеиваемые полосы абсолютно точно. Бумажные раскладки накладываются на верхний слой настила, раскрой производится по напечатанным контурам лекал. Возможно также подключение системы к раскройному автомату.

  С полной версией статьи Вы можете ознакомиться из журнала "Швейная промышленность" №4/2001