Разработка классификации топографических схем для градиентного распределения свойств по зонам
Международная
публикация
Л.
Р. ГирфановаБиблиографическое описание статьи для цитирования:
Гирфанова
Л.
Р. Разработка классификации топографических схем для градиентного распределения свойств по зонам // Научно-методический электронный журнал «Концепт». –
2014. – Т. 20. – С.
926–930. – URL:
http://e-koncept.ru/2014/54449.htm.
Аннотация. Разработана классификация топографических схем для проектирования одежды с градиентным распределением свойств по зонам. Приведены примеры совмещения схем для оптимального решения задач соответствия проектируемой одежды функциональному назначению.
Текст статьи
Гирфанова Лилия Рашитовна,кандидат технических наук, доцент кафедры технологии и конструирования одежды,ФГБОУ ВПО «Уфимский государственный университет экономики и сервиса», г. Уфа321Li@mail.ru
Разработка классификациитопографических схем
дляградиентного распределения свойствпо зонам
Аннотация.Разработана классификация топографических схем для проектирования одежды с градиентным распределением свойств по зонам. Приведены примеры совмещения схем для оптимального решения задач соответствия проектируемой одежды функциональному назначению.Ключевые слова:Одежда, топографическая схема, функция, градиентное распределение свойств.
Одежда для человека в современном мире обретает все большее значение и выполняет различные функции, определяемые ее назначением. Современное состояние производства и общества ставит задачи по изготовлению не просто специальной одежды, но отличающейся специфическими функциями. Первым шагом к получению таких изделий является проектирование.Проектирование одежды –это сложный процесс, в котором выступают две стороны в двух параллельно протекающих взаимосвязанных процессах, обеспечивающихв результате созданиежизнеспособной системы (рисунок 1). Один процесс –обеспечение соответствия одежды телу человека и требованиям к ее безопасности. Другой процесс –решение задач взаимодействия одежды и внешней среды, которое основывается на различных особенностях строенияи функционирования тела человека,его восприятиясвоей оболочки и окружающей среды [1].
Рисунок 1. Схема фрагмента системы «ЧЕЛОВЕКОДЕЖДАСРЕДА»
Градиентным распределением свойств можно считать ступенчатое изменение показателей специфических свойств зоны. Например, для защиты от повреждений в результате механических воздействий локтя или колена на соответствующих участках одежды в десятки раз повышается жесткость [2].Использование топографических схем позволяет локализовать градиент в свойствах и достичь синергетических эффектов в одежде специального назначения со специфическими функциями. Учитывая значительный объем необходимой информации, как по топографическим схемам, так и по варьируемым свойствам, предложена иерархическая классификация схем, каждая из которых отражает возможную локализацию одного из специфических свойств. Величинапоказателя nого свойства зоны будет подчиняться функции следующего видаZ
Gn={�(Cn,Zn),Zn(ݔ,ݕ,ݖ,�)
гдеGn
показатель nого свойства зоны; Сn–топографическая схема nого свойства зоны; Zn–величина показателя nого свойства каждой зоны. x, y, z–координаты зоны в топографической схеме; t–время или период необходимого обеспечения nого свойства в зоне.В одном изделии может присутствовать градиентное распределение сразу нескольких свойств, тогда для каждой зоны определяют доминирующее или единственное значимое и решают последовательно несколько систем уравнений.Наличие условия непрерывности свойства указывает на его доминирование.Наиболее оптимальные решения многоаспектных и многокритериальных задач лежат в сфере применения принципов градиентного распределения свойств по зонам. Например, при проектировании формоустойчивой одежды рассматриваются единичные свойства комплексного показателя формоустойчивости, такие, как растяжимость, остаточная деформация, жесткость, упругость [1]. Градиентное распределение этих свойств в соответствии с топографическими схемами позволяет проектировать эргономичную формоустойчивую одежду [2]. Принципы градиентного распределения реализуемы на основе топографических схем, отражающих различные аспекты представления тела человека и оболочки, соответствующей ему. В работе предлагается семиуровневая иерархическая классификация схем.Каждая топографическая схема отображает один из аспектов однокритериального представленияповерхности тела человека или одежды. Такая детализация в подходепозволяет комплектовать критерии для градиентного распределения свойств и обеспечивает решаемость задачи ее уровневым представлением. Топографические схемы позволяют решать задачу градиентного распределения свойств на микроуровне, котороехарактеризуется локальностью применяемых решений и инвариантностью. Инвариантность выражается в многообразии конструктивного и компонентного состава участков.Топографические схемы проектируемой одежды как оболочки, соответствующей телу человека, разделяются по характеру формирования на две большие группы –ограничительные и варьируемые. Ограничительные топографические схемы(рисунок 2)определяют участкиоболочки, соответствующие жизненноважным функциям тела человека и обеспечивающих их систем и относятся к телу человека. Варьируемые топографические схемы отражают характер одежды и относятся к оболочке и ее восприятию человеком и обществом, характером специальных и специфических функций, обусловленных производственными, физиологическими и прочими условиями.
Рисунок 2. Общая классификация топографических схем
Ограничительные топографические схемы(рисунок 2)разделяются в соответствии с физиологией человека на антропометрические, отражающие особенности строения тела человека, и системные, отражающие особенности функционирования тела человека. В свою очередь, антропометрические топографические схемы(рисунок 3)подразделяются на скелетные, динамические и статические.Динамические топографические схемы подразделяются на мышечные, суставные, дыхательныеи т.п.Суставные топографические схемы представляют собой схемы расположения внутренних (покрытых мышечной тканью) и наружных (покрытых только кожей) суставов, обеспечивающих двигательную активность человека.
Рисунок 3. Классификация антропометрических топографических схем
Системные топографические схемы (рисунок 4) подразделяют на выделительнообменные, рецепторные, сосудистые, нервные. Среди нервных топографических схем(рисунок 5)выделяют соответствующие центральной системе, вегетативной и сенсорной, которая в свою очередь разделяется на обонятельную, висцеральную, зрительную, вестибулярную, слуховую.Специальные топографические схемы (рисунок 6) отражают специфику функций, обеспечиваемых проектируемой одеждой и пополняются при выполнении адресных разработок. В настоящее время такой подход широко используется в проектировании производственной одежды, но он не оформлен в систематизированном виде, что затрудняет передачу опыта и каждому проектировщику зачастую приходится проходить весь путь заново. На основе исследований влияния специфических производственных факторов разработана рабочая одежда для работников опасных производств, пожарных, атомщиков, строителей и т.п. Существующие результаты исследований целесообразно представить и в виде топографических схем.
Рисунок 4. Классификация системных топографических схем
Рисунок 5. Некоторые виды сенсорных топографических зон
Варьируемые топографические схемы подразделяют на две группы –дизайнерские и специальные. Специальными топографическими схемами можно отразить и специфику назначения проектируемой одежды, например, для зимнего сезона северных регионов защита от пониженных температур (рисунок 7). Такая схема основана на градиенте показателей теплозащитных свойств одежды различных участков, обеспечивающих защиту от экстремально пониженных температур окружающей среды. Совмещение этой топографической схемы со схемой чувствительных зон к погодным факторам, например, ветру, позволяет обеспечить в проектируемой одежде защиту человека в штормовых условиях.
Рисунок 6. Классификация специальных топографических схем
Рисунок 7. Фрагмент детализированной классификации защитных топографических схем
При проектировании одежды для рабочих опасных производств важно обеспечить учет системных нервных топографических схем (рисунок 5). Например, при проектировании головного убора для комплексной защиты от механических факторов и пониженных температур, необходимо учитывать и схему слуховую сенсорную.На основании использования этих схем, появляется дополнительное условие в частизон, которое можно признать доминирующим, так как оно непосредственно влияет на безопасность человека и позволяет вовремя услышать предупреждения и команды. Реализация в конструктивнокомпонентном составе многообразна –в настоящее время используют каски из различных материалов, под которые надевают головные уборы. Звукопроницаемость материала утепляющего головного убора диктует подход к обеспечению звукопроводимости. Для меховых шапок используют вырезание клапанов на уровне ушных раковин. Такие клапаны могут быть отогнуты, но и в закрытом состоянии за счет нарушения целостности меховой шкуры, звукопроницаемость существенно увеличивается.Модульные топографические схемы позволяют находить рациональные решения в области проектирования трансформируемой и многофункциональной одежды. Интересен анализ форм в одежде, их взаимосвязь, взаимозамещаемость, вариативность. Дизайнерские топографические схемы (рисунок 8) делят на следующиеподгруппыZ эргономические, эстетические, ассортиментныеи т.д. Эти топографические схемы дают общее представление об одежде и позволяют решать задачи проектирования на макроуровне, характеризующиеся оптимизацией решений микроуровня с позиции интеграции конструктивнокомпонентного состава различных зон.
Рисунок 8. Классификация дизайнерских топографических схем
Применение одной или нескольких топографических схем обусловлено исходными задачами проектирования, следовательно, на этапе технического задания следует тщательно компоновать список и иерархию таких требований.Под характер и величины параметров доминирующих единичных свойств подбирают соответствующие материалы. Перечень материалов, используемых в каждой зоне для обеспечения заданного уровня градиентного распределения свойства, называется компонентным составом. Далее под компонентный состав разрабатывается конструкция зоны, которая включает в себя размеры дискретных элементов, их расположение и способы пространственного и плоскостного соединенияс основой и между собой.В целом топографические схемы позволяют определить положение участков с отличающимися отостальной поверхности показателями. Чаще всего при проектировании одежды необходимо использовать несколько схем, которые накладываются одна на другую и дают двухтрех –и более критериальное отображение распределения требуемых свойств по поверхности. При совпадении зон различных топографических схем используют иерархическую структуру требований к свойствам одежды для выявления основного свойства каждой зоны и дискретные элементы для обеспечения остальных свойств в этой же зоне.Так, например, в области коленного или локтевого сустава необходимо обеспечить высокую жесткость, обеспечивающую защитные функции, и растяжимость, обеспечивающую динамику. Решение задачи представляется следующим образом –на первом месте находятся показатели физиологического соответствия одежды телу человека, поэтому основным свойством устанавливают растяжимость, которая обеспечивается использованием трикотажного полотна. Таким образом, разработанная классификация топографических схем для градиентного распределения свойств по зонам позволяет систематизировать, накапливать и эффективно использовать в новых проектах апробированные варианты распределения свойств. На основе иерархичности классификации и системы требований, обеспечивать градиент в показателях свойств каждой зоны изделия. Разбиение сложной задачи проектирования одежды со специфическими свойствами на последовательное выполнение несложных, логически обоснованных процедур, делает результат более прогнозируемым и предсказуемым.
Ссылки на источники1.Гирфанова Л.Р. Способы и методы улучшения промышленнопотребительских свойств швейных изделий. УфаZ Уфимская государственная академия экономики и сервиса, 2011. –80 с2.Гирфанова Л.Р., Каюмова Р.Ф. Понятие формоустойчивости материалов и методы ее оценки // Естественные и технические науки. –2007. №1(27). –с. 1711743.Гирфанова Л.Р. Некоторые подходы к проектированию формоустойчивой одежды на различных участках // Вестник ВосточноСибирского государственного университета технологий и управления. Научнотехнический журнал. –2013. –№ 1(40). –с. 3238
Liliya GirfanovaCandidate of Technical Sciences, Assistant Professor für Technologie undGestaltung KleidungUfa State Universityof Economicsand Service, UfaThe development of topographical schemes’ classification for the gradient distribution of zone characteristicsAbstract.The hierarchical classification of topographical schemes for clothes designing with the gradient distribution of zone characteristics is developed. The logical approaches to completing of schemes for the optimal problem solving of accordance of designed clothes with monoand multifunctional purpose are introduced in this articleKeywords. Clothes, topographical scheme, function, gradient distribution of characteristics
Разработка классификациитопографических схем
дляградиентного распределения свойствпо зонам
Аннотация.Разработана классификация топографических схем для проектирования одежды с градиентным распределением свойств по зонам. Приведены примеры совмещения схем для оптимального решения задач соответствия проектируемой одежды функциональному назначению.Ключевые слова:Одежда, топографическая схема, функция, градиентное распределение свойств.
Одежда для человека в современном мире обретает все большее значение и выполняет различные функции, определяемые ее назначением. Современное состояние производства и общества ставит задачи по изготовлению не просто специальной одежды, но отличающейся специфическими функциями. Первым шагом к получению таких изделий является проектирование.Проектирование одежды –это сложный процесс, в котором выступают две стороны в двух параллельно протекающих взаимосвязанных процессах, обеспечивающихв результате созданиежизнеспособной системы (рисунок 1). Один процесс –обеспечение соответствия одежды телу человека и требованиям к ее безопасности. Другой процесс –решение задач взаимодействия одежды и внешней среды, которое основывается на различных особенностях строенияи функционирования тела человека,его восприятиясвоей оболочки и окружающей среды [1].
Рисунок 1. Схема фрагмента системы «ЧЕЛОВЕКОДЕЖДАСРЕДА»
Градиентным распределением свойств можно считать ступенчатое изменение показателей специфических свойств зоны. Например, для защиты от повреждений в результате механических воздействий локтя или колена на соответствующих участках одежды в десятки раз повышается жесткость [2].Использование топографических схем позволяет локализовать градиент в свойствах и достичь синергетических эффектов в одежде специального назначения со специфическими функциями. Учитывая значительный объем необходимой информации, как по топографическим схемам, так и по варьируемым свойствам, предложена иерархическая классификация схем, каждая из которых отражает возможную локализацию одного из специфических свойств. Величинапоказателя nого свойства зоны будет подчиняться функции следующего видаZ
Gn={�(Cn,Zn),Zn(ݔ,ݕ,ݖ,�)
гдеGn
показатель nого свойства зоны; Сn–топографическая схема nого свойства зоны; Zn–величина показателя nого свойства каждой зоны. x, y, z–координаты зоны в топографической схеме; t–время или период необходимого обеспечения nого свойства в зоне.В одном изделии может присутствовать градиентное распределение сразу нескольких свойств, тогда для каждой зоны определяют доминирующее или единственное значимое и решают последовательно несколько систем уравнений.Наличие условия непрерывности свойства указывает на его доминирование.Наиболее оптимальные решения многоаспектных и многокритериальных задач лежат в сфере применения принципов градиентного распределения свойств по зонам. Например, при проектировании формоустойчивой одежды рассматриваются единичные свойства комплексного показателя формоустойчивости, такие, как растяжимость, остаточная деформация, жесткость, упругость [1]. Градиентное распределение этих свойств в соответствии с топографическими схемами позволяет проектировать эргономичную формоустойчивую одежду [2]. Принципы градиентного распределения реализуемы на основе топографических схем, отражающих различные аспекты представления тела человека и оболочки, соответствующей ему. В работе предлагается семиуровневая иерархическая классификация схем.Каждая топографическая схема отображает один из аспектов однокритериального представленияповерхности тела человека или одежды. Такая детализация в подходепозволяет комплектовать критерии для градиентного распределения свойств и обеспечивает решаемость задачи ее уровневым представлением. Топографические схемы позволяют решать задачу градиентного распределения свойств на микроуровне, котороехарактеризуется локальностью применяемых решений и инвариантностью. Инвариантность выражается в многообразии конструктивного и компонентного состава участков.Топографические схемы проектируемой одежды как оболочки, соответствующей телу человека, разделяются по характеру формирования на две большие группы –ограничительные и варьируемые. Ограничительные топографические схемы(рисунок 2)определяют участкиоболочки, соответствующие жизненноважным функциям тела человека и обеспечивающих их систем и относятся к телу человека. Варьируемые топографические схемы отражают характер одежды и относятся к оболочке и ее восприятию человеком и обществом, характером специальных и специфических функций, обусловленных производственными, физиологическими и прочими условиями.
Рисунок 2. Общая классификация топографических схем
Ограничительные топографические схемы(рисунок 2)разделяются в соответствии с физиологией человека на антропометрические, отражающие особенности строения тела человека, и системные, отражающие особенности функционирования тела человека. В свою очередь, антропометрические топографические схемы(рисунок 3)подразделяются на скелетные, динамические и статические.Динамические топографические схемы подразделяются на мышечные, суставные, дыхательныеи т.п.Суставные топографические схемы представляют собой схемы расположения внутренних (покрытых мышечной тканью) и наружных (покрытых только кожей) суставов, обеспечивающих двигательную активность человека.
Рисунок 3. Классификация антропометрических топографических схем
Системные топографические схемы (рисунок 4) подразделяют на выделительнообменные, рецепторные, сосудистые, нервные. Среди нервных топографических схем(рисунок 5)выделяют соответствующие центральной системе, вегетативной и сенсорной, которая в свою очередь разделяется на обонятельную, висцеральную, зрительную, вестибулярную, слуховую.Специальные топографические схемы (рисунок 6) отражают специфику функций, обеспечиваемых проектируемой одеждой и пополняются при выполнении адресных разработок. В настоящее время такой подход широко используется в проектировании производственной одежды, но он не оформлен в систематизированном виде, что затрудняет передачу опыта и каждому проектировщику зачастую приходится проходить весь путь заново. На основе исследований влияния специфических производственных факторов разработана рабочая одежда для работников опасных производств, пожарных, атомщиков, строителей и т.п. Существующие результаты исследований целесообразно представить и в виде топографических схем.
Рисунок 4. Классификация системных топографических схем
Рисунок 5. Некоторые виды сенсорных топографических зон
Варьируемые топографические схемы подразделяют на две группы –дизайнерские и специальные. Специальными топографическими схемами можно отразить и специфику назначения проектируемой одежды, например, для зимнего сезона северных регионов защита от пониженных температур (рисунок 7). Такая схема основана на градиенте показателей теплозащитных свойств одежды различных участков, обеспечивающих защиту от экстремально пониженных температур окружающей среды. Совмещение этой топографической схемы со схемой чувствительных зон к погодным факторам, например, ветру, позволяет обеспечить в проектируемой одежде защиту человека в штормовых условиях.
Рисунок 6. Классификация специальных топографических схем
Рисунок 7. Фрагмент детализированной классификации защитных топографических схем
При проектировании одежды для рабочих опасных производств важно обеспечить учет системных нервных топографических схем (рисунок 5). Например, при проектировании головного убора для комплексной защиты от механических факторов и пониженных температур, необходимо учитывать и схему слуховую сенсорную.На основании использования этих схем, появляется дополнительное условие в частизон, которое можно признать доминирующим, так как оно непосредственно влияет на безопасность человека и позволяет вовремя услышать предупреждения и команды. Реализация в конструктивнокомпонентном составе многообразна –в настоящее время используют каски из различных материалов, под которые надевают головные уборы. Звукопроницаемость материала утепляющего головного убора диктует подход к обеспечению звукопроводимости. Для меховых шапок используют вырезание клапанов на уровне ушных раковин. Такие клапаны могут быть отогнуты, но и в закрытом состоянии за счет нарушения целостности меховой шкуры, звукопроницаемость существенно увеличивается.Модульные топографические схемы позволяют находить рациональные решения в области проектирования трансформируемой и многофункциональной одежды. Интересен анализ форм в одежде, их взаимосвязь, взаимозамещаемость, вариативность. Дизайнерские топографические схемы (рисунок 8) делят на следующиеподгруппыZ эргономические, эстетические, ассортиментныеи т.д. Эти топографические схемы дают общее представление об одежде и позволяют решать задачи проектирования на макроуровне, характеризующиеся оптимизацией решений микроуровня с позиции интеграции конструктивнокомпонентного состава различных зон.
Рисунок 8. Классификация дизайнерских топографических схем
Применение одной или нескольких топографических схем обусловлено исходными задачами проектирования, следовательно, на этапе технического задания следует тщательно компоновать список и иерархию таких требований.Под характер и величины параметров доминирующих единичных свойств подбирают соответствующие материалы. Перечень материалов, используемых в каждой зоне для обеспечения заданного уровня градиентного распределения свойства, называется компонентным составом. Далее под компонентный состав разрабатывается конструкция зоны, которая включает в себя размеры дискретных элементов, их расположение и способы пространственного и плоскостного соединенияс основой и между собой.В целом топографические схемы позволяют определить положение участков с отличающимися отостальной поверхности показателями. Чаще всего при проектировании одежды необходимо использовать несколько схем, которые накладываются одна на другую и дают двухтрех –и более критериальное отображение распределения требуемых свойств по поверхности. При совпадении зон различных топографических схем используют иерархическую структуру требований к свойствам одежды для выявления основного свойства каждой зоны и дискретные элементы для обеспечения остальных свойств в этой же зоне.Так, например, в области коленного или локтевого сустава необходимо обеспечить высокую жесткость, обеспечивающую защитные функции, и растяжимость, обеспечивающую динамику. Решение задачи представляется следующим образом –на первом месте находятся показатели физиологического соответствия одежды телу человека, поэтому основным свойством устанавливают растяжимость, которая обеспечивается использованием трикотажного полотна. Таким образом, разработанная классификация топографических схем для градиентного распределения свойств по зонам позволяет систематизировать, накапливать и эффективно использовать в новых проектах апробированные варианты распределения свойств. На основе иерархичности классификации и системы требований, обеспечивать градиент в показателях свойств каждой зоны изделия. Разбиение сложной задачи проектирования одежды со специфическими свойствами на последовательное выполнение несложных, логически обоснованных процедур, делает результат более прогнозируемым и предсказуемым.
Ссылки на источники1.Гирфанова Л.Р. Способы и методы улучшения промышленнопотребительских свойств швейных изделий. УфаZ Уфимская государственная академия экономики и сервиса, 2011. –80 с2.Гирфанова Л.Р., Каюмова Р.Ф. Понятие формоустойчивости материалов и методы ее оценки // Естественные и технические науки. –2007. №1(27). –с. 1711743.Гирфанова Л.Р. Некоторые подходы к проектированию формоустойчивой одежды на различных участках // Вестник ВосточноСибирского государственного университета технологий и управления. Научнотехнический журнал. –2013. –№ 1(40). –с. 3238
Liliya GirfanovaCandidate of Technical Sciences, Assistant Professor für Technologie undGestaltung KleidungUfa State Universityof Economicsand Service, UfaThe development of topographical schemes’ classification for the gradient distribution of zone characteristicsAbstract.The hierarchical classification of topographical schemes for clothes designing with the gradient distribution of zone characteristics is developed. The logical approaches to completing of schemes for the optimal problem solving of accordance of designed clothes with monoand multifunctional purpose are introduced in this articleKeywords. Clothes, topographical scheme, function, gradient distribution of characteristics
