Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Системный анализ факторов, определяющих эффективность трикотажного производства 13
1.1. Текстиль и его место в развитии общества. Тенденции развития 13
1.2. Технический текстиль как наукоемкий продукт 23
1.3. Рынок и его свойства. Инструменты развития реальной экономики 33
1.4. Ориентация промышленного производства на требования международных стандартов качества 46
1.5. Современная функциональная структура текстильного предприятия. Информационное обеспечение жизненного цикла продукции (CALS - технологии) 61
1.6. Основные факторы развития текстильной науки. Основные научные проблемы развития технологии трикотажного производства 76
Выводы по главе 1 87
Глава 2. Основы методологии структурно - параметрического синтеза объектов трикотажного производства 88
2.1. Модели знаний как основа научного мышления и поиска новых технологических решений. Формализация знаний 88
2.2. Общая методология системного подхода к анализу и синтезу объектов трикотажного производства 101
2.3. Математический аппарат дискретных множеств, необходимый для описания объектов трикотажной технологии (полотен, изделий и процессов) 108
2.4. Методология и циклы синтеза структур и параметров текстильных объектов. Процесс проектирования (модели, параметры, функции и критерии) 115
2.5. Объекты структурно - параметрического синтеза (проектирования) в трикотажном производстве. Информационное и техническое обеспечение процессов проектирования в трикотажном производстве. Продукционный подход к проектированию 133
Выводы по главе 2 153
Глава 3. Процесс вязания как сложная технологическая система и объект управления 154
3.1. Обобщенная модель процесса вязания. Перенос ошибок 154
3.2. Параметрическое определение процесса вязания 160
3.3. Процесс вязания как объект управления 164
3.4. Структурный анализ процесса вязания как технологической системы. Функциональные механизмы трикотажных машин 170
3.4.1. Технологическая структура и функциональные механизмы трикотажных машин 170
3.4.2. Параметры режима вязания, определяющие режим переработки нити на трикотажных машинах 177
3.5. Разработка динамической имитационной модели процесса вязания на кругловя-зальной машине 203
3.5.1. Трикотажная кругловязальная машина как сложная событийная система 203
3.5.2. Имитационная модель кругловязальной однофонтурной машины 219
3.5.3. Обоснование и систематизация основных расчетов характеристик производительности трикотажных машин как сопровождение имитационной модели 226
3.6. Технологическое обеспечение заправочных параметров полотен при вязании на кругловязальных машинах 232
3.7. Теоретический анализ условий снижения натяжения нити при вязании на трикотажных машинах 242
Выводы по главе 3 252
Глава 4. Структурный и параметрический синтез процессов трикотажного производства 254
4.1. Основные свойства производственно-технологических процессов трикотажного производства и их обеспечение 254
4.2. Декомпозиция процесса производства трикотажного полотна с кругловязальных машин 264
4.3. Синтез структур обобщенного технологического процесса и индивидуальных технологических маршрутов. Общая методология 267
4.4. Методика проектирования технологического процесса производства трикотажных бельевых изделий и оценка основных ресурсных затрат на изготовление продукции 278
Выводы по главе 4 292
Глава 5. Разработка методов проектирования трикотажных полотен из хлопчатобумажной пряжи 294
5.1. Усадка хлопчатобумажных трикотажных полотен. Проблема контроля воспроизводимости и технологического обеспечения 294
5.2. Основные структурные параметры трикотажных полотен и их влияние на размерную стабильность, усадку и свойства трикотажных полотен 312
5.3. Экспериментальная оценка эксплуатационной усадки трикотажных полотен из хлопчатобумажной пряжи в производственных условиях 323
5.4. Методика проектирования усадки полотна с учетом вида отделки. Анализ экспериментальных результатов 329
Выводы по главе 5 340
Глава 6. Разработка методологии синтеза структур переплетений трикотажных полотен на основе теории дискретных множеств 342
6.1. Основные принципы описания и классификации трикотажных переплетений и синтеза структур 342
6.2. Объекты структурного синтеза. Уровни структурирования переплетений трикотажных полотен 353
6.3. Синтез структур переплетений и их отображение на множестве базовых (исходных) структурных элементов и нитей. Примеры реализации метода 360
Выводы по главе 6 382
Общие выводы по работе 383
Список использованных источников 385
Приложение
- Ориентация промышленного производства на требования международных стандартов качества
- Общая методология системного подхода к анализу и синтезу объектов трикотажного производства
- Структурный анализ процесса вязания как технологической системы. Функциональные механизмы трикотажных машин
- Декомпозиция процесса производства трикотажного полотна с кругловязальных машин
Введение к работе
Цель настоящей работы заключается в реализации определенных примеров системного подхода к решению инженерных задач и процедур, имеющих отношение к технологии проектирования (синтезу) структур и параметров трикотажа и технологических процессов их изготовления в производственных условиях (в частности, как предметной области, технологии производства трикотажных полотен с кругловязальных машин).
С целью выбора определяющих факторов развития производственно-технологических систем, в частности, трикотажного производства, рассмотрены современные подходы построения архитектуры современного трикотажного предприятия и методы, на которых базируется рост эффективности производства. В частности, рассмотрена современная архитектура и функции трикотажного предприятия, обеспечивающие реализацию жизненных циклов трикотажной продукции и ориентацию всех видов деятельности на обеспечение качества, обновление и создание новых видов продукции. Рассмотрены виды деятельности, связанные с информационной поддержкой, и их интеграция на базе вычислительной техники.
Поставлена цель - разработать обобщенную структуру процесса вязания на кругловязальных машинах и реализовать ее в виде имитационной модели, как обучающей программы визуализации процесса и выполнения основных расчетных процедур, сопровождающих процесс вязания и относящихся, в частности, к производительности и технологической трудоемкости изготовления трикотажных полотен при известных заправочных данных их вязания.
Имея в виду, что основными факторами режима вязания трикотажа и технологической надежности процесса является натяжение нити, поставлена цель уточнения существующих методов расчета натяжения и поиска условий снижения напряженного состояния переработки (вязания) нити с учетом реальных физико-механических свойств, в частности, характеристик жесткости при изгибе и фрикционных свойств.
Выбор режима дозированной подачи нити (основного при вязании на кругловязальных машинах) до сих пор базируется на опыте и субъективных подходах к регулированию машины. В этой связи поставлена задача построения алгоритма регулирования и наладки кругловязальной машины и технологического обеспечения качества полотна (как результат проектирования его параметров). Поставлена цель - оценить возникающие при этом технологические погрешности. Соответствующие расчетные модели построены в работе.
Одна из целей работы - уточнение методов синтеза новых структур переплетений и их разработка (как пример, на базе ажурных сетеполотен) при обеспечении роста эффективности их вязания и снижения материалоемкости производства по сравнению с базовыми (главными) переплетениями.
В структуре жизненного цикла как основные рассмотрены функции проектирования и изготовления (вязания и отделки) полотна, имея в виду синтез новых структур и параметров готового полотна, обеспечивающих повышение качества (в частности, снижение усадки) трикотажного полотна из хлопчатобумажной пряжи. При этом поставлена цель -разработать методику проектирования готового полотна с учетом видов отделки.
Основываясь на известных подходах в машиностроении и проектировании (выбору) индивидуальных технологических маршрутов на множестве обобщенных (избыточных) структур технологических операций и переходов, рассмотрены задачи реализации такой системы в программной среде в виде граф-дерева и оценки технологической трудоемкости всего процесса, как важнейшей составляющей себестоимости (затрат ресурсов) в расчете на единицу производимой продукции.
Общая цель работы заключается в дальнейшем развитии методов структурного и параметрического синтеза новых структур переплетений, технологических процессов, разработку методов проектирования трикотажных полотен, имеющих приложение к актуальным задачам: контролю и управлению заправочными данными, размерами и качеством трикотажных полотен (включая проектирование полотна по заданной величине усадки).
АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ обусловлена решением определенных задач, направленных на дальнейшее развитие теории проектирования трикотажных полотен и изделий, обеспечивающих внедрение информационных технологий в практику трикотажного производства, обеспечение качества и условий оперативного обновления ассортимента изделий. Работа связана также с освоением новых областей знаний, направленных на совершенствование подготовки специалистов в области технологии трикотажного производства, в частности, основанных на системном подходе к изучению и проектированию объектов трикотажной технологии, продукционных моделях знаний, понятиях сложных систем (алгебраических и временных). Методология выполнения работы предусматривала необходимость ее гармонизации в соответствии с требованиями международных стандартов в области систем качества, информационных технологий, с учетом тенденций развития текстильной науки.
Основные цели работы предусматривали: - Разработку инструментов информационной поддержки жизненного цикла (ЖЦ) продукции, в частности, обеспечение задач проектирования, уточнение методологии структурного и параметрического синтеза трикотажных переплетений, полотен и изделий и процессов их производства.
Повышение технологической точности и надежности как следствие воспроизводимости и повышение качества трикотажной продукции (включая уменьшение усадки). Разработку моделей проектирования технологических процессов производства и расчетных процедур по оперативной оценке затрат ресурсов при освоении новой продукции. Дальнейшее раскрытие закономерностей процесса вязания как основы для повышения эффективности технологии. - Разработку обучающих программ для подготовки специалистов по специальности 260704 «Технология текстильных изделий».
В частности, в рамках диссертационной работы были предусмотрены следующие основные ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ:
1. Как основу для структурного и параметрического синтеза трикотажных полотен и процессов рассмотреть: основные модели знании, применяемых в структуре информационных технологий; математический аппарат дискретных множеств, необходимый для описания объектов трикотажных технологий; циклы структурного и параметрического синтеза; существующие международные стандарты и инструменты CALS - технологий; систематизировать объекты структурно-параметрического синтеза в трикотажном производстве и необходимое информационное и техническое обеспечение.
2. Разработать обобщенную технологическую модель процесса вязания и уточнить его параметры, критерии эффективности, в частности, относящиеся к натяжению и скорости нити.
3. На основе общей теории систем рассмотреть процесс вязания и трикотажную машину как сложную событийную систему и объект управления.
4. Разработать имитационную модель процесса вязания как обучающей программы и расчетные процедуры, относящиеся к технологической трудоемкости и производительности кругловязальных машин.
5. Уточнить модель процесса вязания в режиме дозированной подачи нити и определить значения регулируемых параметров, обеспечивающих проектируемые характеристики трикотажного полотна и их воспроизводимость.
6. Разработать метод проектирования параметров готового полотна с заданной усадкой и алгоритм расчета заправочных параметров вязального оборудования с учетом вида отделочных процессов.
7. Разработать методологию структурного и параметрического синтеза процессов производства трикотажных полотен, а также алгоритмы построения индивидуальных технологических маршрутов с оценкой основных затрат ресурсов, как основу для принятия решений о выпуске продукции и экономических расчетов.
8. Разработать методологию синтеза структур переплетений на основе теории дискретных множеств при рассмотрении трикотажных переплетений и полотна как алгебраической системы. Привести примеры реализации.
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ. Выполненная работа базировалась на продукционных моделях знаний, использовании основных инструментов и методик информационных технологий (IDEF, SADT и др.), требованиях международных стандартов (ИСО-9000 и др.), математических основах обшей теории систем (алгебраических и временных), методах структурно-параметрического синтеза трикотажных полотен и процессов производства, теории вязания и строения трикотажа, а также анализе информации в смежных областях и в зарубежной практике, относящейся к целям и задач исследования.
Экспериментальные исследования проводились в технологических лабораториях на кафедре.технологии трикотажного производства Московского государственного текстильного университета им. А.Н. Косыгина, на ЗАО «Красная Заря»; информационный анализ, в частности, через сеть Интернет вычислительного центра Университета.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА:
1. С учетом требований международных стандартов ИСО - 9000, ИСО - 14000 и внедрения информационных технологий разработана современная архитектура трикотажного предприятия и выполнена его технологическая декомпозиция. Установлено, что в структуре ЖЦ продукции создание новых видов продукции инициируется инновационным маркетингом и обеспечивается инжиниринговой деятельностью по проектированию новых видов продукции и технологических процессов их производства, в частности со структурным и параметрическим синтезом.
2. Показано, что развитие производства и научно-технический прогресс в трикотажной отрасли реализуются в системе потребностей рынка, новых технологий и материалов, фундаментальных исследований, профессионального обеспечения и внедрением CALS - технологий в пределах ЖЦ продукции. Сформирована база данных по направлениям исследований в области текстильных и трикотажных технологий.
При системном рассмотрении определены объекты структурно - параметрического синтеза в трикотажном производстве. На основании продукционного подхода сформированы основные схемы, относящиеся к структурно - параметрическому синтезу. Установлено, что существующие научные подходы в технологии трикотажного производства в значительной мере относятся к задачам анализа и программирования процессов выработки трикотажных полотен и изделий на существующем оборудовании и лишены инновационного смысла. Показано, что технологические продукционного типа решения составля ют функциональную основу создания нового ассортимента изделий и проектирования новых трикотажных машин.
На основании общей теории систем обосновано понятие трикотажных полотен как алгебраических систем, а процессов производства как сложной событийной временной системы (конечного автомата). Впервые рассмотрены теоретические основы таких систем с приложением к технологии трикотажного производства.
Определено фазовое пространство переменных элементов трикотажной машины как событийной модели. Разработана обобщенная схема кругловязальной машины как имитационной модели с непрерывными и дискретными потоками данных. Показано,- что построение и анализ процесса вязания в отображении графов состояний и переходов позволяет уточнить временные характеристики процесса и обнаружить новые особенности вязального способа петлеобразования.
На основании формализованного описания процессов вязания кругловязальной машины в виде графа состояний и использования программной среды Model Visual (разработчик -Научно-исследовательский Центр компьютерных технологий при РАН) впервые построена динамическая имитационная модель кругловязальной однофонтурной машины. Показано, что модель может быть использована в структуре обучающей программы при подготовке специалистов по трикотажному производству. Разработана информационная среда для расчета основных характеристик производительности кругловязальных машин и поддержки имитационной модели.
Уточнена модель фрикционного огибания нитью нитепроводников и игл трикотажных машин и предложены уравнения и алгоритм расчета натяжения ветвей нити с учетом жесткости нити на изгиб и кривизны огибаемой поверхности. Расчетами установлено, что возможна организация движения нити на трикотажных машинах с «точечным» огибанием нитепроводников, когда натяжение нити существенно уменьшается по сравнению с расчетами по формуле Эйлера. Предложены новые конструктивные схемы нитепроводников.
Уточнена модель процесса вязания на кругловязальной машине как объекта управления в режиме дозированной подачи нити. Показано, что применение разработанной модели и расчетных процедур для подачи нити обеспечивает изготовление полотна с высокой технологической точностью с погрешностями, которые не превышают 1 - 2% (т.е. обеспечивают воспроизводимость качества трикотажа).
Разработаны информационные модели (ИМ) обобщенных технологических маршрутов как пересекающихся множеств и морфологических таблиц, условия выбора индивидуальных маршрутов и алгоритм их синтеза. Установлено, что существующие структуры (блок-схемы) типовых процессов не отвечают требованиям автоматизированного построения индивидуальных технологических процессов (кроме типовых) и могут быть использованы только как информационная база для синтеза обобщенных маршрутов.
10. Как продуктивная разработана методология параметрического синтеза индивидуальных технологических процессов производства полотна в виде Зх-уровневой структуры (граф-дерева) с реализацией задачи оценки ресурсных затрат (в частности, по технологической трудоемкости и стоимости) на определенный выпуск продукции. Приведены примеры программного обеспечения и расчеты ресурсных затрат и их структура для индивидуальных технологических маршрутов.
11. На основании экспериментальных исследований установлено, что в структуре ассортимента полотен из хлопчатобумажной пряжи величина эксплуатационной усадки для различных переплетений и способов отделки полотен превышает 15 - 20%.
В производстве двуластичных полотен имеет место притяжка по ширине полотен до 5 -8%, что снижает эксплуатационные свойства изделий и ограничивает изготовление высококачественной продукции.
12. Основываясь на основных положениях международной программы Starfish по проблеме усадки трикотажных хлопчатобумажных полотен, предложена методика проектирования параметров готового полотна и заправочных данных кругловязальных многосистемных машин по показателям усадки и поверхностной плотности с учетом коэффициента влияния видов отделки трикотажных Полотен.
13. На основании экспериментальных исследований статистически определены коэффициенты влияния отделки на структурные параметры равновесного состояния трикотажа. Найдены статистические оценки коэффициента заполнения для двуластичного полотна и зависимости параметров плотности А (Пг) и В (Пв) от длины нити в петле , что позволяет реализовать алгоритм проектирования для массового ассортимента полотен.
14. Рассмотрены трикотажные переплетения как алгебраические системы в виде множества М = (Е, R}, состоящего из совокупности множества базовых элементов Е и их отношений R. Выполнено обобщение базовых структурных элементов переплетений и сформировано базовое множество Е и обобщенная модель элементов.
15. Построена матрица бинарных отношений Ms и модель формирования основных видов переплетений вида MSKC - ІЕ, Я(е Л как алгебры логических отношений R(es) на множестве Е (пересечений и объединений их компонент и 5-арных отношений) с мощностью решений MSKC = Ms х Kv х Кс на множестве координат раппорта KW,KC a Rb, Rh.
16. Из исходного множества Ms, следуя методологии структурного синтеза, построена вторичная матрица ST на новых переменных ST = Ы1 \ MF\, где Мр - ограниченное множество функций трансформации структурных элементов переплетений или их комплексов.
17. Показано, что последовательное изменение состояний S,- элементов множества R{es) и применение множества Мр функций позволяет синтезировать новые структурные комплексы рисунчатых переплетений на множестве нитей 7)„ множестве структурных элементов Е, отношений R s) И функций трансформации Мр.
18. Предложена методика формализованного описания «продукций» структурного синтеза переплетений, примеры их отображения (визуализации) как основы для принятия решений и составления управляющих технологических программ (УТП) трикотажных автоматов.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ: В результате проведенных исследований получены результаты, имеющие приложение к решению следующих практических задач:
1. Предложена архитектура современного трикотажного предприятия, которую необходимо учитывать при создании современных производств.
2. Разработаны алгоритмы и программы, позволяющие решать задачи в структуре информационных технологий - по расчету натяжения нити в процессе вязания с упругим характером деформации;
выполнять оперативные расчеты характеристик производительности трикотажных ма шин;
- проектировать полотна из хлопчатобумажной пряжи по заданным структурным характеристикам и величине усадки;
- проектировать индивидуальные технологические маршруты из обобщенного на основе разработанной базы данных переходов и операций;
- рассчитывать входные параметры процесса вязания на кругловязальных машинах, обеспечивающих получение заданных структурных характеристик полотна по предложенным алгоритмам (режим дозированной подачи нити).
3. На основании разработанной методологии структурного синтеза переплетений созданы новые структуры высококачественных сетчатых (ажурных) переплетений (патент РФ №2221908). Изготовлены образцы таких полотен, которые рекомендованы к внедрению.
4. Разработана имитационная динамическая модель процесса вязания на кругловязальной машине, которую рекомендуется использовать в структуре процесса обучения при подготовке специалистов по технологии трикотажного производства.
5. Обобщены данные по факторам, влияющим на усадку трикотажных полотен из хлопчатобумажной пряжи и ее оценку, которые необходимо учитывать при разработке стандартов на усадку трикотажных полотен.
6. Результаты исследований входили в перечень работ по теме «Разработка и теоретическое обоснование технологии производства новых видов трикотажных материалов и изделий», отмеченных премией МГТУ им. А.Н. Косыгина в области науки за 2003 г.
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ:
- Работа по методологии проектирования трикотажных полотен и разработанные новые структуры полотен внедрены на ЗАО «Красная Заря» (акт внедрения прилагается).
- Работа проводилась в рамках НИР МГТУ им. А.Н. Косыгина по двум грантам молодых исследователей (2001,2003 гт.) (шифры работ 00-718-16 и 03-614-16).
Основные положения работы докладывались
- На Всероссийской научно-технической конференции «Современные технологии и оборудование текстильной промышленности» (ТЕКСТИЛЬ-2003), МГТУ им. А.Н. Косыгина.
- На Всероссийской научно-технической конференции «Информационные технологии в образовательной, научной и управленческой деятельности» (ИНФОТЕКСТИЛЬ-2004), МГТУ им. А.Н. Косыгина.
На международной конференции «Производство и отделка трикотажа и трикотажных изделий», МГТУ им. А.Н. Косыгина (2005 г.).
ПУБЛИКАЦИИ: По материалам работы опубликовано 8 статей, 2 методических разработки, 2 отчета по гранту, тезисы 5 конференций и 1 патент.
СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ: Диссертационная работа состоит из введения, 6 глав с выводами, общих выводов, списка использованных источников и приложений. Работа содержит 415 страниц машинописного текста, имеет 145 иллюстраций, 11 таблиц и 5 приложений. Список использованных источников включает 141 наименование.
Исследования выполнены в Московском государственном текстильном университете им. А.Н. Косыгина.
Автор приносит благодарность к.т.н., доц. А.Ф. Андрееву за сотрудничество и участие в разработке программ и реализации предложенных алгоритмов и моделей по синтезу объектов трикотажной технологии, а также признательность руководству и сотрудникам ЗАО «Красная Заря» за оказание помощи в проведении экспериментальных исследований и изготовлении опытной партии трикотажных полотен и готовых изделий.
Ориентация промышленного производства на требования международных стандартов качества
Развитые зарубежные страны Европейского сообщества и особенно США для реализации глобальных целей и промышленного роста предпринимают беспрецедентные усилия по организации эффективных систем качества и повышения эффективности управления с использованием современных информационных технологий, основываясь на программно-целевых установках, обеспечении конкурентоспособности, роста ВВП и всех показателей эффективности и безопасности жизнедеятельности.
Перспективы вступления России во всемирную торговую организацию (ВТО) обуславливают необходимость подхода к качеству с общегосударственных позиций и единых международных норм. Госстандартом совместно с Минэкономразвития и Минпромнауки разработана «Концепция национальной политики России в области качества продукции и услуг» [ 11 ]. Концепция представляет систему действий по реализации роли качества в обеспечении национальных интересов России в экономической, социальной, военной, международной, информационной и экологической сферах. Правительством принято решение об использовании Концепции при разработке Федеральной целевой программы «Повышение конкурентоспособности отечественных товаропроизводителей на 2002 - 2006 годы». Целевая функция этих документов формулируется как подъем качества отечественной продукции для достижения ее конкурентоспособности на внутреннем, а также на внешнем рынках и обеспечения на этой основе устойчивого развития экономики страны и интеграции ее в мировую экономику. Решение поставленной задачи обуславливает необходимость формирования правил и норм, которым должны подчиняться все предприятия. Так, например, для обеспечения практической реализации программы «Повышение конкурентоспособности товаропроизводителей» разработаны правила сертификации продукции текстильной и легкой промышленности [ 12 ]. В рамках системы сертификации продукции осуществляется процедура анализа состояния производства и его сертификации. В соответствии с намерением вступления в ВТО российские предприятия, поставляющие продукцию на рынок Европейского Сообщества (ЕС), должны иметь сертифицированную систему качества в соответствии с семейством международных стандартов «ISO 9000» (ИСО - 9000). Стандарты серии ИСО версии 2000 г. [ 13, 14 ] устанавливают требования к системе общего руководства качеством, применяемые как средство гарантирования соответствия продукции и (или) услуги; представляют методическую помощь по всем аспектам системы общего руководства качеством с целью улучшения общих качественных показателей организации. Предприятия, система качества которых не сертифицирована, будут вынуждены работать на рынках ЕС или других международных рынках через посредников, имеющих такую систему качества, с соответствующей потерей части прибыли.
В России уже приняты законодательные акты, направленные на создание на предприятиях систем качества (Постановление Правительства РФ №113 от 02.02.1998 г. «О мерах по дальнейшему развитию систем качества на предприятиях РФ»), в соответствии со стандартами ГОСТ Р ИСО 9000 и последующую их сертификацию. В соответствии с этим Постановлением, предприятия, не имеющие сертификата на систему качества, начиная с 1999 г. не имеют права на получение Государственного Заказа. Традиционно под качеством понимали степень соответствия продукции (пряжи, нити, текстильных полотен, одежды) установленным требованиям, нормативно-технической документации (ГОСТам, ТУ и другим стандартам). Однако, потребитель при покупке товаров не проводит испытания продукции кроме элементарных примерок, осмотров, включений техники. При этом он часто ошибается, рискует и не имеет гарантий, что его ожидания будут удовлетворительны, включая требования безопасности. Оптовый покупатель также рискует, оценивая качество по образцам.
С точки зрения утилитарного представления потребителя качество, например, одежды - это субъективная совокупность органолептических (осязание, зрение) отношений к материалу, стилю, посадке изделия на фигуре, деталям отделки и другим признакам (в т.ч. связь с рекламой, авторитетом изготовителя - брэндом).
Перевод субъективного суждения о качестве (органолептических оценок) в объективные количественные оценки, в том числе комплексные, является одной из проблем в области текстильных изделий (тканей, трикотаж). Особая роль в разработке таких методов принадлежит проф. Kawabata.
С точки зрения продавца качество - это некоторое представление в основном о выгоде, стремление путем рекламы, обслуживания «залезть в душу покупателя и затем в его карман», имея в виду, что «хороша продукция та, которая продана». Философское и субъективное понимания качества многозначны: это польза, ценность веши, то, что отличает один объект от другого и т.д.
С учетом современных философских воззрений категория качества включает объективную, существенную, относительно устойчивую внутреннюю определенность целостности предметов и явлений, а также специфических групп предметов, коллективов, систем, предметов культуры и искусства. В тоже время с точки зрения понятий свободы качество индивидуально субъективно (ощущение комфорта, удовольствия, ощущение выделения адреналина от острых ощущений и т.п.). Можно говорить, наверное, о большей или меньшей мере присутствия в объекте тех или иных свойств по отношению к индивиду, обществу и окружающей среде. В большей степени можно считать, что функциональное назначение объекта и определенные его свойства, включая безопасность по отношению к индивиду или другим объектам, аналоги (прототипы) и внешняя среда определяют качество. Качество часто интегрируется как «пригодность к действию».
Для профессиональных знаний специалистов также «знание - это то, что ты умеешь» (!). Именно функциональная пригодность, высокие эксплуатационные характеристики, точность и надежность - главные признаки, по которым можно отличить качественную продукцию от подделки. Конечно, это относится главным образом к функциональной одежде, достижению безопасности, защиты, достижению определенных результатов (спорт, медицина и пр.).
Качество неотъемлемо связано с такими понятиями как свойство, отношение, множество, распознавание (диагностика). Стандартные определения качества (согласно ИСО 84-02-86 и ГОСТ 15467-79) характеризуются совокупностью свойств продукции, которые придают ей способность удовлетворять обусловленные или предполагаемые потребности в соответствие с ее назначением. Главные аспекты качества, таким образом, связывали с обеспечением потребности, а объектом качества оставалась продукция.
Постепенно у потребителя сложилось представление, что объективное понимание качества и безопасности использования продукции зависят, прежде всего, от технологических процессов производства продукции. Именно результатом технологических процессов является качество продукции.11
Имея право выбора, потребитель, уменьшая свои риски, предпочитает продукцию, которая изготовлена по высоким технологиям при определенной структуре производственной системы, ее управлении, предпочитает купить продукцию у изготовителя, который пользуется доверием и авторитетом.
Более того, потребителя стала интересовать вся система качества (СК), в которой эта продукция создается, включая используемые материалы (сырье) и производственные процессы, эксплуатационное обеспечение (сервис, ремонт), утилизацию и безопасность продукции или наличие соответствующих доказательств или гарантий производителя в виде сертификатов, лицензий. В западных стандартах такие минимальные требования были закреплены в международных стандартах серии ИСО - 9000 (версии 1987, 1994 и 2000 гг.). Внедрение стандартов ИСО серии 9000 в качестве национальных уже в 1998 г. осуществило более 100 государств. Качество относится ко всей системе организации, как объекта, включая его продукцию, деятельность (процессы), архитектуру организации и управление (менеджмент), т.е. к совокупности характеристик объекта, относящихся к его способности удовлетворять установленные и предполагаемые требования. Таким образом, к производственному объекту предъявляется совокупность требований по качеству не только продукции, но качеству процессов всей системы организации и управления производством, включая функции предприятия, информационное обеспечение и соответствие всех видов деятельности стандартам (например ИСО серии 9000). Требования могут относиться к финансовой деятельности, содержать экологические требования (соответствие их стандартам ИСО серии 14000 и Декларации Рио-де-Жанейро об устойчивом развитии), включать требования к технологии (наличие «ноу-хау», патентов и пр.) и, наконец, требования ко всей системе качества организации.
Общая методология системного подхода к анализу и синтезу объектов трикотажного производства
Структурный анализ процесса вязания как технологической системы. Функциональные механизмы трикотажных машин
Процесс вязания на вязальной (трикотажной) машине относится к сложной системе, как по структуре операций, так и по характеристикам объекта, включающего непрерывные и дискретные потоки данных.
Любой объект системоорганизован, т.е. имеет структуру - состав упорядоченных связями элементов и определенное множество определяющих его признаков. Любой объект помещен во внешнюю среду либо функционирует вместе с ней, например, как биологические объекты. Внешняя среда существенна для состояния текстильных объектов.
Системоорганизация иерархична, включает много уровней. Элементы системы данного уровня сложности являются также системами (подсистемами), но более низких уровней. Например, процесс петлеобразования - элемент в системе операций процесса вязания.
Разрозненные данные по структурам технологических процессов трикотажного производства (в т.ч. по процессам вязания) позволяют на основе анализа построить определенную их обобщенную системную структуру, что было сделано нами при анализе функций предприятия и построения современной архитектуры производственных систем (глава 1). Раскрытие структуры процесса на одной машине - основа не только моделирования и конструирования трикотажных машин, но, прежде всего, - основа понимания и объяснения сопровождающих процесс операций, их влияния на показатели эффективности и качества продукции, что важно при формировании обучающих программ при подготовке инженеров -технологов.
Именно основу понимания (и объяснения) «что» представляет из себя объект и «как» он функционирует (действует), исходя из теории познания (гносеологии), составляет дифференциация {структурирование) объекта с последующими актами сравнения, суждения и определения отношений и свойств объекта и т.п. [ 53 ].
Традиционно процесс вязания поперечновязаного трикотажа относили к исследованию отдельных операций петлеобразования, подачи, оттяжки полотна и т.п. При этом многие полезные для практики результаты были получены в работах И.С. Мильченко, С.Х. Симина, В.Н. Гарбарука, Б.С. Окса и др. Основные закономерности механики нити, относящиеся к процессу вязания поперечновязаного (кулирного) трикотажа можно найти в монографиях проф. И.Г. Цитовича [ 47; 8 ], где, кстати, приведена обширная библиография по исследованию процесса вязания, включая зарубежные источники. Нами поставлена задача рассмотреть процесс вязания и трикотажную машину как сложную событийную систему, что создает основу для имитационного моделирования трикотажных машин - автоматов: подход впервые реализованный на трикотажной машине в работе [ 54 ]
Функциональное моделирование имеет два аспекта: системный, который позволяет отвечать на вопрос «Что делает система?» и «Какова ее функция?» и операционный (на основе декомпозиции системы) - модель отвечает на вопрос «Как система это делает?». В первом случае - это язык описаний процессов в виде диаграмм, который позволяет специалисту наглядно представить моделируемые процессы: как последовательность операций и описание, представляемое диаграммами перехода состояний, характерными для конечно - автоматных моделей. Ответы на эти вопросы имеют, прежде всего, обучающий и прогнозирующий смысл.
Имеются стандарты (которые необходимо осваивать для адекватного описания функциональной модели) IDEF0, которые регламентируют описание процессов особенно на стадии концептуального проектирования (CASE - системное проектирование) [ 10, с.288 ].
Среди систем CASE различают системы функционального, информационного и поведенческого проектирования.
Наиболее известной методикой функционачьиого проектирования сложных систем (объектов) является методика SADT {Structured Analysis and Design Technique), предложенная P. Россом в 1973 г. и впоследствии ставшая основой международного стандарта EDEF0 {IntegratedDEFinition 0).
Любой сложный объект как система подлежит декомпозиции (структурно - функциональной). Это может быть производственная система, организация, переход или операция. В этом случае выделяют функции и потоки данных. Второй способ - объектный, тогда система состоит из готовых элементов, компонентов.
Почти все способы функциональных описаний объектов имеют общие черты: модель имеет иерархическую структуру, представляемую в виде диаграмм различных уровней (например, процесс производства - один уровень, процесс вязания - другой, процесс петлеобразования - третий и т.п.); элементарной частью диаграммы каждого уровня является конструкция вход - функция -выход (элемент как объект управления);- имеется определенная БД поясняющего текста для описания объектов.
Мы это попытались сделать для процесса вязания и для структуры сложного производственного процесса (состоящего из переходов, операций и технологического оборудования). Технологические процессы, как правило, отображают функциональными диаграммами.
В большинстве случаев функциональные диаграммы — это диаграммы потока данных (DFD - Data Flow Diagram). В DFD блоки (прямоугольники) соответствуют функциям, дуги (стрелки) - входным и выходным потокам данных. Это относится к системам верхнего уровня и элементарным операциям при декомпозиции процесса.
Для описания информационных моделей наибольшее распространение получили диаграммы сущность - связь (ERD - Entity Relation Diagrams), где предусмотрены средства для описания сущности, атрибутов (признаков) и отношений.
Технологический процесс вязания именно структурируется таким образом, что для каждой операции указывается наличие рабочих органов (механизмов) как средства выполнения операции (в частности, петлеобразующего органа), таким образом структура рабочих органов и функция взаимно логически связаны друг с другом (хотя это соответствие может быть неоднозначным). Именно такой подход декларирует стандарт IDEF0 и методика SADT.
В работе [ 8 ] впервые структура процесса вязания представлена как совокупность операций, включающих сматывание нити с паковки, перемещение нити по элементам ните-проводящей системы, подачу нити, петлеобразование (более точно структурообразование), отвод полотна из зоны вязания и формирование товарной паковки. Такой подход позволяет формировать знание о том, что по своим операциям практически все трикотажные машины (за некоторым исключением) одинаковы. Причем, если операциям поставить в соответствие устройства или механизмы, то мы получим структуру функциональных узлов трикотажных машин: шпулярник, нитепроводящая система, нитеподающее устройство, механизм петлеобразования, механизм оттяжки полотна и товароприемное устройство. Можно отметить, что проф. А.С. Далидович впервые рассмотрел структуру процесса петлеобразования (как известно состоящую из 10 операций). Необходимо отметить, что в зарубежной практике количество операций и их идентификация отличаются от принятой у нас в технологии трикотажного производства. Основываясь на продукционном подходе формирования знаний можно утверждать, что если мы имеем определенное исходное множество технологических операций F0 (или элементов процесса), то ему логически должно соответствовать определенное во времени t и других координатах множество F„. функциональных механизмов (инструментов или рабочих органов), т.е. F0 — Fw, и соответствующей для реальных машин управляюще технологической программы (УТП) или программы вязания (ПВ), в виде последовательности операций кадров {(кадр}\ (как правило, с представлением технологической и координатной информации в разных кадрах) [ 43, с. 154 ].
Причем при описании действий (операций) и УТП мы можем использовать аппарат семантических сетей (см. гл. 2, с.97), указывая объекты (нить, петли, полотно), действия (сматывание, подача, петлеобразование и др.), свойства объектов (нити, петель, полотна), местоположение (координаты объектов), атрибуты (характеристики действий), время (его дискретные значения, включая формализованное), направления действий и инструменты, посредством которых выполняется действие. Именно такое описание раскрывает содержание знаний о процессах и стандартизировано, кстати, при описании патентов на способы и технологические процессы. С этих позиций мы рассматривали как процесс вязания, так и процесс петлеобразования.
Декомпозиция процесса производства трикотажного полотна с кругловязальных машин
Формирование жизненного цикла (ЖЦ) продукции при изменении потребностей рьшка связано с решением двух основных задач проектирования, относящихся, во-первых, к производимой продукции, и, во-вторых, к технологическому процессу изготовления этой продукции. Как было установлено, именно эти две функции составляют основу инженерной деятельности специалиста технолога (в зарубежной технологии инжиниринга). В целом трудно предугадать, тем более на перспективу, изменение моды и потребностей рьшка, хотя имеются различные методы прогнозирования, использования информации и маркетинговой деятельности. Поэтому современная производственная технология должна быть гибкой динамичной, т.е. оборудование и технологические цепочки должны быть переналаживаемыми (перепрограммируемыми), чтобы перестраиваться на выпуск новой продукции (естественно в пределах некоторой технологической специализации).
Хотя известно, что в практических ситуациях можно ориентироваться на выпуск разнородной продукции и искать «своего» потребителя. Однако такая методика несет в себе большие риски. В рыночной системе выживают предприятия, где производится продукция с длительным жизненным циклом (белье, чулочно-носочные изделия или с выпуском разнородной высокомодной продукции). Важнейший этап деятельности - маркетинг — один из видов изучения потребностей человека и освоения новых видов изделий, создания новых профессий. Естественным ограничением выпуска является, как было отмечено, ограничение по стоимости и затратам. Именно этот фактор привел к кризисным явлениям в текстильной экономике многих стран (см. глава 1). Поэтому современные производственно-технологические системы должны быть не только гибкими, но ML ресурсосберегающими. Высокорентабельные производства — это гибкие ресурсосберегающие технологические системы, ориентированные на постоянное обновление выпускаемой продукции, учитывающие развитие продукции и моды, направленные на удовлетворение изменяющегося спроса.
Технологическая гибкость производства - это способность технологии в заданное время и в заданном пространстве (временном, географическом, социальном) удовлетворить потребность человека в новых видах изделий. Технологическая гибкость в противоположность специализации позволяет оперативно перестраивать производство на выпуск новых видов продукции. Гибкая технология реализуется на основе создания автоматизированных интегрированных на базе вычислительной техники систем, где с помощью ЭВМ решаются задачи планирования и проектирования продукции, технической подготовки и управления производством при активном участии в торговле и анализе рынка. В целом циклически обновляется ЖЦ продукции. Необходимым условием реализации такой технологии является автоматизированный комплекс систем технологического оборудования, АРМ для проектирования и информационного обеспечения всех этапов ЖЦ продукции, подготовки программ вязания и раскроя полотен, подготовки и запуска при пошиве новых изделий. Примером высокоэффективной гибкой технологии является также технология регулярного вязания на плосковязальных автоматах с электронным программным управлением в совокупности с системами подготовки программ вязания (CAD и САМ систем). Другое направление - использование вязального оборудования с широкими технологическими возможностями изготовления различных структур полотен из пряжи и нитей в широком диапазоне линейной плотности (т.е. наличие машин различных классов с возможностью узорообразования и применения различного вида переплетений).
Применяемое отделочное оборудование также должно отвечать требованию изменения вида отделки, перестройки технологического маршрута (мерсеризация, крашение, каландрирование, печать различных видов и др.). Многообразие ассортимента готовых изделий реализуется на основе применения гибких организационных форм швейных потоков. Проектируемый процесс должен обеспечить создание высококачественных видов изделий, пользующихся спросом у потребителя, создание новых видов конкурентоспособной продукции. Продукция должна отвечать двум критериям качества: во-первых, по своим физико-механическим свойствам, и, во-вторых, по комплексу потребительских свойств, в частности, наличию признаков новизны (мода, стиль и пр.). В целом, технологическая гибкость предусматривает: - применение машин с электронным программным управлением, укомплектованных
