王曉菊,王曉云,白 潔

(天津工業(yè)大學(xué),天津300387)

服裝裁剪方案優(yōu)化系統(tǒng)的研發(fā)

王曉菊,王曉云*,白 潔

(天津工業(yè)大學(xué),天津300387)

為降低服裝裁剪錯(cuò)漏裁片的概率,減少面、輔料耗損率,采用貪心算法以最大鋪布層數(shù)和最大套排件數(shù)為優(yōu)化目標(biāo)對(duì)訂單的號(hào)型數(shù)據(jù)進(jìn)行整理,通過對(duì)訂單資料數(shù)據(jù)進(jìn)行多重分析、運(yùn)算和優(yōu)化自動(dòng)得出最優(yōu)裁剪方案,開發(fā)了服裝裁剪自動(dòng)分床系統(tǒng)軟件,以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)企業(yè)低成本、高效率、高質(zhì)量的述求。

裁剪方案;貪心算法;優(yōu)化系統(tǒng)

在快時(shí)尚的市場環(huán)境下,服裝企業(yè)面臨的挑戰(zhàn)之一就是如何迅速對(duì)客戶多品種小批量訂單做出響應(yīng),其重要一環(huán)就是如何快速準(zhǔn)確地制定優(yōu)質(zhì)裁剪方案。為了充分利用資源,國內(nèi)外學(xué)者分別從目標(biāo)選擇優(yōu)化[1]、數(shù)學(xué)建模[2-3]、算法[4-6]等角度進(jìn)行了研究。為實(shí)現(xiàn)對(duì)影響裁剪方案制定因素的選擇優(yōu)化,庹武等[7]采用層次分析法對(duì)22個(gè)影響裁剪方案制定的因素進(jìn)行權(quán)重計(jì)算和比較,發(fā)現(xiàn)了5個(gè)影響權(quán)重超過10%的關(guān)鍵因素,即訂單中的服裝號(hào)型數(shù)量、排料工藝中的套排件數(shù)和排料圖數(shù)量、鋪布工藝中的鋪布層數(shù)和鋪布長度,其權(quán)重分別為0.130 8、0.126 0、0.114 4、0.122 6、0.109 0。傳統(tǒng)裁剪方案在制定時(shí)主要是根據(jù)裁剪師傅自身的工作經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行估算,但因?qū)?jīng)驗(yàn)的依賴很難推廣且精度有待提高[8]。為擺脫裁剪方案制定對(duì)經(jīng)驗(yàn)的依賴,人們便采用CAD等軟件模擬套排,但由于需要事先制備好所需樣片,且因排料方案較多而搜索時(shí)間較長[9]。徐繼紅等[10-11]利用回歸方法建立裁剪方案鋪布工藝中的鋪布長度與訂單中服裝規(guī)格號(hào)型之間的線性模型,提高了估算的精確程度,降低了對(duì)工人經(jīng)驗(yàn)的依賴度,但是一旦回歸方程確定,參數(shù)權(quán)值不再隨訂單而變化,靈活性較低。為解決這個(gè)問題,張恒等[12]通過訂單信息提取影響裁剪方案的因素,作為BP模型的參數(shù),實(shí)現(xiàn)了對(duì)所需面料用量的預(yù)測(cè),但是效率較低。

本文設(shè)計(jì)開發(fā)出一種裁剪優(yōu)化系統(tǒng),可實(shí)現(xiàn)裁剪方案的自動(dòng)或交互式生成,達(dá)到省時(shí)省料的目的。

1 影響裁剪方案制定的因素

裁剪方案是根據(jù)訂單要求制定出最省面料且耗時(shí)最短的裁剪作業(yè)方法。不同服裝企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品不同,影響裁剪方案制定的主要因素也有差異,閱讀文獻(xiàn)和調(diào)研相關(guān)服裝企業(yè)發(fā)現(xiàn),其主要影響因素為訂單中對(duì)產(chǎn)品的要求、生產(chǎn)條件、綜合因素和規(guī)格號(hào)型組合方式等。其中訂單對(duì)產(chǎn)品的要求包括服裝的款式、數(shù)量、號(hào)型及面料;生產(chǎn)條件包括裁床設(shè)備、拉布條件和嘜架寬度;綜合因素包括床數(shù)、鋪布因素、套排規(guī)格、組合方式、甩單;規(guī)格號(hào)型組合方式包括單色多面料多規(guī)格、單款多色多品牌多規(guī)格、多款多面料多色多規(guī)格等[]。

2 裁剪優(yōu)化軟件關(guān)鍵技術(shù)的實(shí)現(xiàn)

2.1 裁剪優(yōu)化軟件的設(shè)計(jì)思路

設(shè)號(hào)型a,號(hào)型的總個(gè)數(shù)R,號(hào)型對(duì)應(yīng)的生產(chǎn)總數(shù)量A,i為號(hào)型的大小順序i∈[1,R],Ai為號(hào)型ai對(duì)應(yīng)的數(shù)量,漏板系數(shù)U,最大鋪布層數(shù)M,最大套排件數(shù)H,號(hào)型對(duì)應(yīng)的剩余數(shù)量ε。將Ai進(jìn)行降序排列,得到新的序列Ai,對(duì)Ai進(jìn)行條件判斷,根據(jù)判斷結(jié)果進(jìn)行算法操作,生成床號(hào)之后各號(hào)型對(duì)應(yīng)的余數(shù)為εi,此時(shí)完成一個(gè)套排方案;再將εi進(jìn)行降序排序得到新的序列εi,再次進(jìn)行條件判斷,完成一個(gè)套排方案,之后將εi再次進(jìn)行降序排列,如此循環(huán)下去,直到所有號(hào)型最后的余數(shù)εi為0時(shí)結(jié)束。可根據(jù)實(shí)際情況選擇自動(dòng)優(yōu)化組合或人機(jī)交互優(yōu)化組合。自動(dòng)優(yōu)化算法流程如圖1所示,人機(jī)交互算法流程如圖2所示。每次篩選出來的號(hào)型優(yōu)化組合方案相繼保存在一個(gè)表格中,組合完所有的號(hào)型之后得到一個(gè)裁剪優(yōu)化結(jié)果。

2.2 算法的選擇

結(jié)合企業(yè)的實(shí)際需要和相關(guān)數(shù)學(xué)方法,利用VB語言程序?qū)崿F(xiàn)裁剪方案的優(yōu)化,得出優(yōu)化結(jié)果。以最大的鋪布層數(shù)及套排件數(shù)為最優(yōu)目標(biāo),如果無法實(shí)現(xiàn)鋪布層數(shù)和套排件數(shù)量最多時(shí)應(yīng)做到套排的號(hào)型和鋪布層數(shù)盡量多,裁剪床數(shù)盡量少,這種以局部子結(jié)構(gòu)最優(yōu)進(jìn)而實(shí)現(xiàn)整體最優(yōu)的貪心性質(zhì)的算法稱其為貪心算法?，F(xiàn)采用貪心算法來制定優(yōu)化裁剪分床方案。

圖1 自動(dòng)優(yōu)化算法流程

2.3 裁剪優(yōu)化軟件主要功能

(1)自動(dòng)計(jì)算功能 根據(jù)裁剪設(shè)備的裁剪能力、定額等生產(chǎn)企業(yè)的實(shí)際情況人工輸入最大裁剪層數(shù)和最大套排件數(shù),計(jì)算機(jī)一次性自動(dòng)完成優(yōu)化組合裁剪方案。這種功能適用于號(hào)型對(duì)應(yīng)的件數(shù)數(shù)量跳躍性不大較零散的訂單。

(2)人機(jī)交互計(jì)算功能 將訂單的優(yōu)化組合分為幾步完成,根據(jù)訂單號(hào)型數(shù)量情況,第一次進(jìn)行數(shù)量篩選,對(duì)篩選出來的號(hào)型數(shù)量進(jìn)行套排組合,輸入最多的裁剪層數(shù)及套排件數(shù),計(jì)算機(jī)得出第一次套排的號(hào)型組合以及各個(gè)號(hào)型剩余的件數(shù),將剩余號(hào)型的件數(shù)數(shù)量情況第二次進(jìn)行篩選,輸入最多的裁剪層數(shù)及套排件數(shù),計(jì)算機(jī)得出第二次套排的號(hào)型組合以及各個(gè)號(hào)型剩余的件數(shù)。以此循環(huán)下去,直到將訂單中號(hào)型件數(shù)套排完。這種功能適用于號(hào)型對(duì)應(yīng)的件數(shù)數(shù)量跳躍性較大的訂單和件數(shù)數(shù)量比較整齊的訂單。

自動(dòng)、交互功能能夠結(jié)合應(yīng)用,在人機(jī)交互功能對(duì)訂單處理之后得到的結(jié)果,如果數(shù)量上的跳躍性不大,則可以進(jìn)行自動(dòng)計(jì)算功能。

圖2 人機(jī)交互算法流程

3 系統(tǒng)界面及功能模塊

裁剪方案優(yōu)化系統(tǒng)界面包括標(biāo)題欄、菜單欄、工具欄和編輯區(qū),如圖3所示。該系統(tǒng)在PCpentium windows XP和tubobase的軟硬件運(yùn)行環(huán)境下,基于前述思路和方法首先根據(jù)生產(chǎn)計(jì)劃單制定出一個(gè)假定的裁剪方案,然后再在生產(chǎn)條件和生產(chǎn)任務(wù)的限制條件下進(jìn)行極限優(yōu)化得到最優(yōu)裁剪方案。經(jīng)定量分析和實(shí)際生產(chǎn)檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)該軟件系統(tǒng)可以很好地解決企業(yè)面臨的問題且操作簡單方便。該系統(tǒng)功能模塊包括登錄窗體、主窗體、任務(wù)計(jì)劃單管理、分床計(jì)劃單管理、系統(tǒng)設(shè)置、裁剪方案生成和歷史裁剪方案管理七個(gè)。各模塊的功能為:

(1)登錄窗體 用戶的登錄功能,使得其有一定的使用權(quán)限。

(2)主窗體 顯示各功能模塊以及計(jì)劃任務(wù)單據(jù)資料。

(3)任務(wù)計(jì)劃單管理 對(duì)導(dǎo)入的計(jì)劃任務(wù)單資料進(jìn)行編輯整理。

(4)分床計(jì)劃單管理 該界面主要是對(duì)導(dǎo)入的計(jì)劃單中的號(hào)型、數(shù)量進(jìn)行核對(duì),設(shè)有打開、添加、修改、刪除、查詢和打印等功能。

(5)系統(tǒng)設(shè)置 設(shè)置裁剪方案的生成條件。

(6)裁剪方案生成 根據(jù)前述設(shè)置經(jīng)系統(tǒng)優(yōu)化后生成裁剪方案。

(7)歷史裁剪方案管理 可以查詢及打印已經(jīng)生成的裁剪方案。

用戶輸入正確的用戶名和密碼進(jìn)入系統(tǒng)后可導(dǎo)入任務(wù)計(jì)劃單并進(jìn)行整理和編輯,接著可以手動(dòng)設(shè)置生成裁剪方案的條件,完成自動(dòng)分床或交互式分床,最終可得合理裁剪方案,此外還可以進(jìn)行歷史裁剪方案查詢,打印裁剪方案。

圖3 分床計(jì)劃單管理界面

4 結(jié)語

服裝裁剪方案優(yōu)化系統(tǒng)開發(fā)完成后,使用企業(yè)生產(chǎn)實(shí)際所用生產(chǎn)計(jì)劃任務(wù)單進(jìn)行檢測(cè),經(jīng)過試用,面料利用率和工作效率均獲得顯著提升,裁剪錯(cuò)誤率明顯降低,裁剪房設(shè)備得到最大利用,裁剪方案實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生成且裁剪任務(wù)達(dá)到了分配優(yōu)化的目的,說明該服裝裁剪方案優(yōu)化系統(tǒng)具有較好的可行性。但受條件限制,其完整性和可靠性有待進(jìn)一步探討研究和完善。此外,為促進(jìn)服裝裁剪房的整體優(yōu)化,不僅需要開發(fā)出適合服裝企業(yè)的裁剪優(yōu)化系統(tǒng),還要做出預(yù)防性維護(hù)計(jì)劃并提供長期遠(yuǎn)程協(xié)助。隨著服裝快時(shí)尚的興起,要求生產(chǎn)企業(yè)快速響應(yīng),這就對(duì)裁剪方案的制定速度和準(zhǔn)確度有了更高的要求,相應(yīng)的裁剪方案數(shù)字化也必將成為未來服裝企業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。

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Research and Development of Garment Cutting Optimization System

WANG Xiao-ju,WANG Xiao-yun*,BAI Jie
(Tianjin Polytechnic University,Tianjin 300387,China)

In order to reduce the probability of incorrect or missing pieces and the consumption of fabrics and accessories,greedy algorithm was used to finish type data of order with maximum number of laying layers and the maximum number of rows as optimization objective.Optimal cutting scheme was auto-generated through multiple analysis,mathematical operation and optimization of the order data.Automatic garment cutting-plan system software was developed.The software can achieve low cost,high efficiency,high quality requirements.

cutting program;greedy algorithm;optimization system

TS941.2

A

1673-0356(2017)12-0038-04

2017-10-13

石家莊市科學(xué)技術(shù)局項(xiàng)目(09113031A)

王曉菊(1990-),女,在讀碩士研究生,主要從事服裝設(shè)計(jì)與工程的研究。

*通信作者:王曉云,教授,E-mail:wangxiaoyun@tjpu.edu.cn。