REPRESENTAÇÃO GRÁFICA DE MOLDES EM UM SOFTWARE PARA O DESIGN DO VESTUÁRIO

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1 REPRESENTAÇÃO GRÁFICA DE MOLDES EM UM SOFTWARE PARA O DESIGN DO VESTUÁRIO Andressa Schneider Alves IFSC, Área do Vestuário andressa.alves@ifsc.edu.br José Luís Farinatti Aymone UFRGS, Departamento de Design e Expressão Gráfica aymone@ufrgs.br Resumo O presente artigo descreve a implementação da representação gráfica de moldes através de matriz bidimensional no software Riscare. O software Riscare foi desenvolvido em ambiente acadêmico para resolver o problema do encaixe de moldes da indústria do vestuário. Ao longo do artigo, são apresentadas todas as etapas necessárias para a transformação de arquivos em formato vetorial para matriz bidimensional e para bitmap, utilizado na visualização pelo usuário na interface do software. O método de representação proposto é todo baseado na representação gráfica, onde as retas e curvas que compõem as formas irregulares dos moldes são transformadas em matrizes numéricas com formato retangular. Essa abordagem facilita a compreensão do processo de encaixe e tem uma implementação mais fácil do que em outros algoritmos. No final do artigo, para poder comparar a eficiência da técnica implementada, é apresentado o encaixe dos moldes de um modelo de vestuário de jardineira infantil nos softwares Riscare e Audaces Encaixe 7 (software comercial). Os resultados demonstram a qualidade do encaixe obtido com o software Riscare. Palavras-chave: representação gráfica, vestuário, encaixe, moda. Abstract This article describes the implementation of the graphical representation of patterns using two-dimensional array in software Riscare. Riscare software was developed in an academic environment to solve the nesting problem of patterns in the fabric for the garment industry. Throughout the article, we presented all the steps needed to transform vector files to the two-dimensional array and to the bitmap format, enabling the user visualization. The representation method proposed is based on the graphical representation, where the lines and curves that create the irregular shapes of the patterns are turned into numerical arrays with rectangular shape. This approach

2 facilitates understanding the nesting process and has easier implementation than other algorithms. At the end of the article, a real nesting example is shown to compare the efficiency of the implemented technique with the commercial software Audaces Fit 7. The results show the good quality of the nesting obtained with the software Riscare. Keywords: graphical representation, garment, nesting, fashion. 1 Introdução O processo produtivo que envolve a confecção de produtos do vestuário é composto de diversas etapas para transformar a matéria-prima bruta em produto. São etapas sucessivas que compreendem: desenvolvimento da peça piloto (pesquisa, criação, desenho, modelagem, encaixe e corte da peça piloto, costura da peça piloto, avaliação da peça piloto), produção das peças piloto aprovadas (graduação dos moldes, encaixe dos moldes no enfesto de tecido, corte do enfesto, costura das peças, processos de beneficiamento, acabamento das peças, embalagem) e comercialização das peças produzidas (FEGHALI e DWYER, 2001). A etapa de encaixe e corte de moldes no tecido tem dentro do processo produtivo grande impacto financeiro e ambiental. O custo da matéria-prima na indústria do vestuário representa em torno de 40 a 50% do custo do produto final (ARAÚJO, 1996). Quanto maior o desperdício de tecido gerado nessa etapa, maior o custo do produto e os resíduos no meio ambiente. Apesar da indústria do vestuário ser a única que confecciona roupas, diversos outros segmentos e indústrias precisam lidar com problemas semelhantes de encaixe e corte de matéria-prima (por exemplo, encaixe e corte de papel, metal, tubos de aço, vidro e couro). As variações incluem problemas unidimensionais, bidimensionais, tridimensionais e moldes com formato regular ou irregular. Atualmente é possível encontrar diferentes pesquisas que lidam com todas as variações do problema (BALDACCI et al., 2012; DEL VALLE et al., 2012; BENNEL et al., 2010; BURKE et al., 2010; COSTA, GOMES e OLIVEIRA, 2009). Os artigos costumam separar o problema de encaixe em duas subdivisões: representação gráfica (também chamada de representação geométrica) e técnica de encaixe. Apesar do volume de pesquisas, as técnicas de encaixe não encontram soluções ótimas e exatas, por este motivo a continuidade das pesquisas é fundamental para que as técnicas se tornem cada vez melhores. O presente artigo apresenta a representação gráfica de moldes e do tecido para a etapa de encaixe e corte de peças do vestuário implementada no software Riscare. O software Riscare foi desenvolvido em ambiente acadêmico e resolve de modo eficiente

3 o problema do encaixe de moldes. O software está registrado no Instituto Nacional de Propriedade Industrial (INPI) do Brasil com número de protocolo O problema do encaixe na indústria do vestuário O problema do encaixe de moldes é classificado como Open Dimension Problem (WÄSCHER, HAUSSNER e SCHUMANN, 2007). Esse tipo de problema trata de vários itens pequenos, heterogêneos, com formato irregular e que devem ser encaixados em um tecido, material com formato retangular em que a largura possui um valor fixo e o comprimento é considerado infinito. O objetivo do encaixe é inserir todos os moldes no tecido e minimizar o desperdício de matéria-prima. Na indústria do vestuário, o encaixe de moldes é feito sobre várias camadas de tecido colocadas uma sobre a outra, o enfesto. Assim, o aproveitamento do encaixe é bastante importante, pois permite a redução da perda em várias camadas de tecido. Um mesmo enfesto pode conter apenas um modelo de um único tamanho até vários modelos com diferentes tamanhos. Um modelo de peça do vestuário pode ser descrito como um conjunto de moldes que servem de guia para o desenvolvimento de peças iguais (MORRIS, 2007). 3 Representação gráfica dos moldes e do tecido Para realizar o encaixe automatizado de moldes da indústria do vestuário é necessário representar graficamente os objetos envolvidos: os moldes e o tecido. Para o processamento da técnica de encaixe no software Riscare foi definida a representação gráfica do tecido (material que será cortado) e dos moldes através de uma matriz bidimensional (também denominada de Raster ou Grid). A Figura 1 apresenta a representação gráfica do tecido através da matriz bidimensional. O tecido, representado através de um retângulo, é dividido em finitas partes de igual dimensão. Cada uma dessas partes é chamada de grid e sua dimensão é igual a 1 centímetro.

4 Figura 01: Representação gráfica do tecido através de matriz bidimensional Conforme pode ser observado na Figura 01, o tecido, enquanto nenhum molde for encaixado, é todo representado pelo número 0. O número 0 indica um local vazio, em que os moldes podem ser encaixados. A largura do tecido é fixa, definida pelo usuário e o comprimento considerado como infinito (já que sua dimensão é muito superior quando comparada com a largura). O que difere o tecido dos moldes é a informação contida na matriz. A representação da matriz bidimensional dos moldes é feita de modo semelhante ao apresentado em Segenreich e Braga (1986 apud Bennell e Oliveira, 2008). Os moldes são contornados por um retângulo envolvente e do mesmo modo que na representação do tecido, os espaços vazios são identificados pelo número 0. Conforme pode ser observado na Figura 02, os grids correspondentes ao contorno dos moldes são identificados pelo número 1 e as partes internas pelo número 3. O objetivo dessa representação é facilitar o processo de encaixe através da identificação de áreas sobrepostas de dois moldes.

5 Figura 02: Representação gráfica do molde de um biquíni através da matriz bidimensional A identificação dos moldes e do tecido através da matriz bidimensional permite que durante o procedimento de encaixe os números contidos nos grids e o somatório dos mesmos representem as possibilidades de encaixe. O número 2 indica uma situação possível, em que os contornos de dois moldes se encostam. O número 4 representa uma situação proibida, já que o contorno de um molde encontra-se sobre a parte interna de outro molde. E o número 6 adverte para outra situação não permitida, a sobreposição de duas partes internas de dois moldes. Na Figura 03 é possível observar dois moldes durante o processo de encaixe. Os números contornados em vermelho na figura indicam situações de impossibilidade, ou seja, sobreposição desses moldes. Para resolver esse problema, o molde menor deverá trocar de posição até que seja encontrado um local disponível.

6 Figura 03: Sobreposição de dois moldes A matriz bidimensional é um modo de representação que permite a utilização no processo de encaixe de formas com buracos e concavidades, indicando partes internas vazias dessas formas (representadas pelo número 0) em que outros moldes podem ser encaixados. A soma dos valores de cada grid faz parte da técnica de encaixe implementada no software Riscare, a qual não seria possível sem a representação gráfica dos moldes. A facilidade de implementação dessa forma de representação também é um ponto positivo. 3.1 Implementação da matriz bidimensional Para poder implementar a matriz bidimensional no software Riscare foram necessárias algumas etapas. A Figura 04 mostra de modo sequencial os passos para a transformação do desenho de um molde (biquíni) para a representação gráfica através de grids com informações.

7 Figura 04: Etapas para a transformação do desenho do molde em matriz bidimensional A parte decisiva de todo o processo de transformação do desenho do molde em matriz bidimensional inicia com a transformação dos grids que coincidem com a linha do desenho do molde em grids de contorno, que são representados pelo número 1. Após essa etapa, é necessário verificar individualmente todos os outros grids que compõem o retângulo envolvente do molde. Para isso, é preciso partir de cada grid e deslocar para cima, para baixo, para esquerda e para direita em busca de pontos de linha. Considerando-se que todos os moldes são objetos fechados, foi possível estabelecer a regra que se a partir do deslocamento de um determinado grid se

8 encontrar quatro pontos de linha aquele grid faz parte do interior do molde. Os grids que fazem parte do interior do molde devem ser representados pelo número 3. Caso a partir do deslocamento se encontrar um, dois ou três pontos de linha, o grid é considerado como exterior do molde. Os grids que fazem parte do exterior do molde devem ser identificados pelo número 0. Essa representação gráfica foi fundamental para o desenvolvimento da técnica de encaixe e apesar de cada molde ter um retângulo envolvente é como se o mesmo não existisse, porque os grids do exterior são identificados como locais vazios e disponíveis para o encaixe. 3.2 Resultados Para testar a eficiência da representação gráfica através de uma matriz bidimensional foram realizados doze testes no software Riscare. Todos os resultados podem ser consultados em Alves (2010). Os testes comparam em alguns casos os resultados obtidos com o software comercial Audaces Encaixe 7 e em outros com problemas considerados benchmarking da literatura. O exemplo apresentado neste artigo são dos moldes de uma jardineira infantil e os resultados já apresentam melhorias implementadas no software em relação ao mostrado em Alves (2010). A Figura 05 mostra todos os moldes do modelo com as respectivas indicações e do lado direito o desenho técnico da jardineira infantil. Figura 05: Moldes da jardineira infantil e desenho técnico Após o desenho dos moldes foi realizada a conversão dos arquivos com extensão.dxf para matriz bidimensional. A Figura 06 apresenta alguns moldes da jardineira e a representação gráfica através da matriz bidimensional (para processamento interno) e bitmap (visualização do usuário).

9 Figura 06: Moldes na forma de matriz bidimensional e em bitmap. a) Molde da pala. b) Molde do bolso. c) Metade do molde da frente. Após a conversão de todos os moldes da jardineira em matrizes foi realizado o encaixe dos moldes. A Figura 07 apresenta o encaixe realizado através da matriz bidimensional com os moldes representados por grids com conteúdos numéricos. É importante destacar que essa imagem não é disponibilizada para o usuário e serve apenas para o processamento interno das informações. A visualização do encaixe pelo usuário é mostrada através da interface do software (fig. 08). As Figuras 07 e 08 mostram o encaixe dos moldes da jardineira, uma em formato de matriz bidimensional e a outra em formato bitmap. O encaixe foi realizado com metade dos moldes da jardineira. Considerou-se uma forma muito comum de corte da peça piloto, quando o tecido é dobrado na largura e encaixa-se apenas a metade dos moldes e os moldes inteiros são dobrados e coincidem com a dobra do tecido.

10 Figura 07: Representação gráfica através de matriz bidimensional do encaixe dos moldes da jardineira Figura 08: Interface do software Riscare com o encaixe dos moldes da jardineira

11 O encaixe dos moldes da jardineira no software Riscare obteve um aproveitamento de 87,21 % em 12 minutos e 11 segundos. Comparou-se a eficiência obtida no software Riscare com o software comercial Audaces Encaixe 7 (fig. 09). Figura 09: Interface do software Audaces Encaixe 7 com os moldes da jardineira O encaixe mostrado na Figura 09 realizado pelo software Audaces Encaixe 7 obteve aproveitamento de 87,21%, em 10 minutos de processamento. Como pode ser observado nas Figuras 08 e 09 o aproveitamento obtido pelo software Riscare foi exatamente igual ao obtido pelo software Audaces Encaixe. Assim, comprova-se a eficiência da utilização da representação gráfica através de matriz bidimensional para os moldes e na resolução dos problemas do encaixe. 4 Conclusão Como apresentado ao longo de todo o artigo, o método de representação implementado no software Riscare é todo baseado na representação gráfica. As retas e curvas que compõem as formas irregulares dos moldes são transformadas em matrizes numéricas com formato retangular. Essa abordagem facilita a compreensão do processo de encaixe e tem uma implementação mais fácil do que em outros algoritmos, como, o polígono de obstrução, também conhecido como no-fit polygon (BURKE et al., 2010), trigonometria direta (MAHADEVAN, 1984), e a função Phi (STOYAN et al., 2004). O alto índice de aproveitamento do encaixe e o tempo de processamento, similares àqueles alcançados por um software comercial, demonstram a eficiência da técnica proposta.

12 Referências ALVES, A. S. Design do vestuário: protótipo funcional para o encaixe de moldes no tecido. Dissertação (mestrado) Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Escola de Engenharia e Faculdade de Arquitetura. Programa de Pós-Graduação em Design, Porto Alegre, ARAÚJO, M. Tecnologia do Vestuário. Lisboa: Fundação Calouste Gulbenkian, BALDACCI, R.; BOSCHETTI, M. A.; GANOVELLI, M.; MANIEZZO, V. Algorithms for nesting with defects. Discrete Applied Mathematics, In Press, BENNELL, J.; SCHEITHAUER, G.; STOYAN, Y.; ROMANOVA, T. Tools of mathematical modeling of arbitrary object packing problems. Annals of Operations Research, 179, p , BENNELL, J. A.; OLIVEIRA, J. F. The geometry of nesting problems: a tutorial. European Journal of Operational Research, 184, p , BURKE, E. K.; HELLIER, R.; KENDALL, G. ; WHITWELL G. Irregular packing using the line and arc no-fit polygon. Operations Research, 58, p , COSTA, M. T.; GOMES, A. M.; OLIVEIRA, J. F. Heuristic approaches to large-scale periodic packing of irregular shapes on a rectangular sheet. European Journal of Operational Research, 192, p , DEL VALLE, A. M.; QUEIROZ, T. A. de; MIYAZAWA, F. K.; XAVIER, E. C. Heuristics for two-dimensional knapsack and cutting stock problems with items of irregular shape. Expert Systems with Applications,39, p , FEGHALI, M. K.; DWYER, D. As engrenagens da moda. Rio de Janeiro: Ed. Senac, MAHADEVAN, A. Optimisation in computer aided pattern packing. Ph.D. Thesis, North Carolina State University, MORRIS, B. Fashion Ilustrator: manual do ilustrador de moda. São Paulo: Cosac Naify, STOYAN, Y. G.; SCHEITHAUER, G.; GIL, N.; ROMANOVA, T. Ɵ-functions for complex 2D-objects. 4OR: Quarterly Journal of the Belgian, French and Italian Operations Research Societies, 2, p , WÄSCHER, G.; HAUSSNER, H.; SCHUMANN, H. An Improved Typology of Cutting and Packing Problems. European Journal of Operational Research, 183, p , 2007.