Оптимизация показателей качества и технологических параметров ниточных воежинений при изготовлении изделий в легкой промышленности тема диссертации по экономике, полный текст автореферата

Автореферат диссертации по теме "Оптимизация показателей качества и технологических параметров ниточных воежинений при изготовлении изделий в легкой промышленности"



| ВСЕСОЮЗНЫЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ НАУЧНО - ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ СТАНДАРТИЗАЦИИ

.ГМг.г'.

На

пр&мх рукописи

ГОРЮКОБА ВАЛЕНТИНА ИВАНОВНА

ОПТИМИЗАЦИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ НИТОЧНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ПРИ ИЗГОТОВЛЕНИИ ИЗДЕЛИЙ В ЛЕГКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Специальность 08.00.20 Стандартизация и управление качеством продукции

05. 19. 04 - Технология швеЛнык изделий

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

МОСКВА 1991

Работа выполнена во Всесоюзной заочном институте текстильной и легкой промышленности.

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор Комиссаров С.А, Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Романов В.Ё. доктор технических наук, профессор Евстропов H.A.

Ведущая организация - научно-производственное объединение "Автоматизациядегпром" Госкомдегпроыа при Госплане СССР.

Защита состоится " У " ,мЖ,/лс. 1991 г. в -/V час. на заседании специализированного совета К 041.06.02 Всесоюзного ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательского института стандартизации по адресу: г.Москва, Электрический переулок.З.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Всесоюзного ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательского института стандартизации.

Автореферат разослан

Ученый секретарь специализированного совета

Актуальность темы исследования. Перестройка государствен- . ной системы стандартизации, обусловленная введением новых ме-т тодов хозяйствования и переход к рыночным отношениям, предполагает коренное изменение горадка и методов разработки стандартов на конкретные виды продукции, которые теперь в большей стешни будут носить рекомендательный характер.

В этих условиях возрастает роль и возможности применения методов экономико-математического моделирования, использование которых позволяет быстро оценить меняющуюся конъюнктуру и требования рынка и дать своевременно рекомендации по уточнению стандартов и совершенствованию производства.

Наиболее эффективным методом стандартизации является разработка стандартных норм на основе определения оптимальных технологических параметров, обеспечивающих заданные свойства продукции, требуемое качество изделий при минимальных затратах на их изготовление. Таким образом, могут быть получены стандарты, регламентирующие рациональные технологические параметры с заданными качественными свойствами конечной продукции.

В настоящее время, при изготовлении изделий в швейной, обувной, коягалантерейкой и других отраслях легкой промышленности широко применяется ниточный способ соединения. Вез ниточных швов в этих отраслях не обходится практически ни одно производство.

Обеспечение заданных свойств по качеству ниточных соединений по существу зависит от совокупности выбранных технологических режимов пошива и конструкций швов, которые в свою очередь характеризуются различными затратами материалов. Изготовление определенных конструкций и параметров соединения требует соответствующих трудовых затрат и непосредственно связано с возможностями использования конкретного швейного оборудования. Это позволяет сформулировать задачу комплексного выбора и стандартизации оптимальных технологических параметров изготовления и конструкций швов с заранее заданными свойствами, ваанейшими среди которых являются их прочностные характеристики. Такая постановка задачи отвечает программным документам по повышению качества производимой продукции,

эффективности производства и всемерной экономики. В связи с зтиы весьма актуальной задачей является обеспечение заданного качества изделий на основе роста технического уровня производства за счет выбора наиболее эффективных технологических параметров изготовления и конструкций ниточных соединений.

Объектом изучения настоящего исследования явились технологии изготовления, прочностные свойства, конструкции швов их многослойных материалов, а также возможности получения швов с необходимыми свойствами с использованием средств стандартизации. Применение методов зкономико-математического моделирования для этой цели является в настоящее время одним из резервов повышения качества и эффективности производства в различных отраслях легкой промышленности. Эти вопросы изучены недостаточно, особенно применительно к многослойным синтетическим материалам. В то же время область применения этих материалов постоянно расширяется, а распространение на них прежнего опыта исследований, проведенных для других материалов, крайне ограничено, так как сами материалы, ниточные соединения из них и прочностные свойства этих соединений характеризуются значительной спецификой, которая определяется повышенной толщиной материалов, невысокой их прочностью, повышенными требованиями температурного режима, особенностями эксплуатации и т.д.

Цели и задачи исследования. Основная цель диссертационной работы состоит в совершенствовании методов выбора и стандартизации показателей качества и технологических параметров ниточ-

изцепии „ п

ных соединений при изготовлении, в легкой промышленности. Для

достижения этой цели были сформулированы следующие основные задачи исследований:

1. Провести анализ существующих методов стандартизации, изготовления соединений из синтетических материалов и их прочностных свойств..

2. Разработать методы выбора и стандартизации технологических параметров изготовления и конструкций ниточных швов на основе средств экономико-математического моделирования.

3. Разработать методы обобщения результатов экспериментальных испытанийо

4.. Практически апробировать разработанные математические гредства на фактических результатах, в том числе на основе проведенных экспериментов.

Методической основой данного исследования явились средства экономико-математического моделирования, а также методические разработки научно-исследовательских институтов, теоретические i прикладные работы советских и зарубежных ученых по проведению 1 обобщению результатов экспериментальных исследований.

Научная новизна. Предложен методический подход, позволяющий выбирать конструкции швов с заранее заданными свойствами и штимальные технологические параметры их изготовления и стандартизации. Созданы экономико-математические модели для взаимоувя-¡анного выбора рациональных конструкций швов с заданными свой-:твами и технологических режимов пошива. Основная оптимизацион-1ая модель позволяет найти эффективна совокупность элементов сонструкций швов и обоснованных технологических параметров их 1зготовления и стандартизации, удовлетворяющую заданным требо-jаниям необходимого качества швов при минимальных затратах на IX изготовление.

Для указанной основной модели разработан метод приростно-'о планирования экспериментов, использующий при описании изу-[аемых процессов кусочно-линейные функции и вспомогательные 1атематические модели обобщения результатов испытаний и анали-•ического расчета прочности ниточных соединений, которые позво-[яют учитывать дискретные влияющие факторы, изменяющиеся на ко-[ичественном и качественном уровнях. Эти вспомогательные модели беспечивают основную модель адекватной исходной информацией.

Применительно к рассматриваемой задаче предложена процеду-ia последовательных расчетов с использованием оптимизационной одели, обеспечивающая построение и эффективные границы по Па-1вто, увязывающие критерий суммарных эксплуатационных затрат и ребуемого уровня параметров качества ниточных соединений.

Практическая значимость применения разработанных математи-еских моделей в значительной мере определяется тем, насколько ифференцированы затраты по отдельным технологиям изготовления вов. Такие затраты, как показали исследования по построению

границ эффективности по Ларето, могут различаться меаду собой в раза. Это позволяет выявить неиспользованный резерв

и получить высокий экономический эффект от применения предложенных моделей, уменьшить трудозатраты на изготовление швейных изделий и соответственно демонстрирует высоки,} экономический Эффект применения разработанного подхода и для оптимизации параметров стандартизации.

Практическая ценность работы также состоит в определении применительно к многослойным синтетическим материалам количественных оценок влияния основных факторов и технологических параметров швов и строчек на их прочностные свойства. Это позволило проранжировать уровни варьирования влияющих факторов соответственно в порядке возрастания прочности конструкций и дать конкретные практические рекомендации.

Использование предложенных аналитических методов определения прочности ниточных швов синтетических материалов во многих случаях позволяет без проведения испытаний выявить предпочтительные варианты конструкций швов, с которыми необходимо проводить экспериментальные исследования.

Исследования, проведенные в диссертации, показали, что используемые в смежных отраслях промышленности методы проведения испытаний "малых проб" могут быть применены в кожгаланте-рейной промышленности. Это обеспечивает примерно ¿-кратную экономию материалов при проведении испытаний на прочность.

Использование результатов диссертационной работы. Исследования автора и предложенные им методический подход и математические модели использовались в центральном научно-исследовательском институте промышленности лубяных волокон при разработке спецтем "Конспект" и "Завиток". Результаты и рекомендации данной диссертационной работы использованы на оогородском производственном швейно-галантерейном объединении при изготовлении покрытий специального назначения из многослойных материалов. Использование результатов диссертационной работы подтверждено соответствующими документами.

Имеющийся экономический эффект по научно-исследовательским работам для изделий специального назначения в соответст-

вии с Положением Государственного комитета по науке и технике СССР № OÜ5/30 от 12.03.74 количественно не определяется.

Апробация работы. Основные методические положения, результаты исследований были доложены и получили положительную оценку на Х1У научно-технической конференции ВЗИТЛП'(г.Москва, 1УЬог,).

Публикации. lio теме диссертационной работы автором опубликовано 4 работы общим объемом 1,1 п.л.

Объем и структура диссертационной работы, диссертационная работа изложена на 166 стр. и состоит из введения, трех глав, выводов, списка использованной литературы и приложений. Основное содержание диссертации изложено на 163 стр., в том числе рис.6 и табл.4У. В первой главе приводится анализ современного состояния рассматриваемых проблем и постановки задач исследования. Ьторая глава посвящена методическим разработкам. В третьей главе дается практика применения предложенных методических подходов. В заключении обобщены результаты исследований и даются практические рекомендации и выводы по работе.

Первая глава диссертационной работы посвящена методам стандартизации и анализу существующих способов соединения синтетических материалов. В ней рассматриваются методы стандартизации, изготовления и области применения соединений синтетических материалов. Описывается технология ниточного способа соединения и качественные свойства этого способа. Анализируются еу-цествующие методы проведения испытаний и расчета прочности ниточных швов, способы их герметизации.

Современный этап развития легкой промышленности характеризуется постоянным расширением сырьевой базы за счет появления новых искусственных материалов. Среди этих материалов осо-5ое место занимают многослойные материалы, созданные для за-циты от высокотемпературного воздействия. Постоянное расширение эбласти применения которых, сопряжено с изготовлением специальных технических покрытий, средств индивидуальной защиты, спец-эдежцы и т.д. В диссертации описывается специфика применения этих материалов, дается анализ некоторых их физико-химических свойств. Отмечается, что изучение качественных свойств соединений этих материалов имеет самостоятельное научное и прикладное значение.

В настоящее время научное направление, связанное с разработкой материалов с заранее заданными свойствами, успешно развивается. В то же время, вопросы выбора эффективных элементов конструкций изделий с заданными свойствами, которые вытекают из требований обеспечения качества конечной продукции в отраслях легкой промышленности разработаны недостаточно. Поэтому в качестве одной из основных задач исследования диссертационной работы ставичся разработка экономико-математических моделей выбора технологических параметров изготовления и конструкций швов с заданными свойствами. Такие мэдели позволят определить наилучше значения технологических параметров и конструкций ниточных соединений, которые могут быть включены непосредственно в стандарты и техническую документацию.

В диссертации дается характеристика основных способов соединения деталей и анализ их применения по отраслям легкой промышленности. Применительно к многослойным материалам показано, что практически единственно возможным и экономически оправданным способом соединения этих материалов являются ниточные швы. Это обьясняется специ(|ическими особенностями таких материалов, преаде всего их многослойностью, и в силу этого разными физико-химическими свойствами отдельных слоев.

В работе анализируются основные направления совершенствования и развития прогрессивной швейной технологии, основанные на современных достижениях научно-технического прогресса. Рассматриваются отдельные операции процесса шитья, классифицируются и количественно оцениваются основные факторы, влияющие на качество ниточных швов.

Привалирующими признаками качества швов являются их прочностные характеристики, прочность ниточных соединений характеризуется величиной разрывной нагрузки, которая определяется экспериментальным путем. Этот путь достаточно трудоемкий, требующий материальных и трудовых затрат. Совершенствование методов проведения испытаний прочности ниточных швов шкет обеспе-'Жть солидную экономию указанных затрат и в этом смысле является одним из резервов повышения эффективности экспериментальных исследований.

Исследования прочностных свойств швов и построение обоб-нных зависимостей их характеризующих, в основном связаны с лением многофакторных экспериментальных задач значительной змерности. Причем, влияющие факторы в данной задаче являют-дискретными (.меняются на качественном и количественном уров-х).

3 настоящее время одним из наиболее эффективных средств эведения экспериментальных исследований стал метод планиро-ния экспериментов, ¿го применение позволяет рационально ор-кизовать эксперименты, сократить их количество и, в конечном эте, обеспечить экономию материальных и трудовых затрат. Одна, применение математического аппарата метода планирования спериментов в значительной мере осложняется, если влияющие кторы являются дискретными, то есть меняются на количествен-м и качественном уровне, дело в том, что этот математический парат часто основывается на применении регрессионного анализа, горый предполагает в конечном счете непрерывное изменение ис-здуемого параметра и влияющих факторов. В этих условиях прихо-гся применять искусственные приемы учета факторов, изменяют;':х-дискретно на количественном и качественном уровнях, предпола-я для описания непрерывного изменения различные варианты интер-ляции. Это может привести к потере точности при построении и пользовании обобщающих зависимостей, так как промежуточные ачения дискретных факторов, изменяющихся на количественном и, и более, качественном уровне просто не существуют.

Кроме того, ряд методов, используемых при планировании спериментов, весьма чувствителен к статистичзскои достоверное— отдельных опытов и поэтому отраслевые стандарты требуют зведенкя от 3 до У параллельных одинаковых испытаний. Ь то время не всегда важно обеспечить достоверность каждого от-иьного опыта. Например, в случае, когда целью является пост-зние обобщенных зависимостей, необходимо обеспечить статисти-:кую достоверность этих зависимостей. Использование методов эбщения результатов исследований менее чувствительных к ст арктической достоверности отдельных опытов и переходов к оцен-статистической достоверности конечного результата исследова-

ний может позволить сократить количество параллельных опытов и тем самым обеспечить соответствующую экономию затрат.

В работе дан анализ и классификация основных способов герметизации швов. Исходя из специфики применения изделий спецназначения выбирается герметик и способ герметизации.

Во второй главе разрабатываются метода обобщения результатов испытаний для целей стандартизации. Здесь представлены методы обработки и обобщения результатов испытаний прочности швов, способные корректно учесть дискретные влияющие факторы, изменяющиеся на количественном или качественном уровнях. Предлагается экономико-математическая модель выбора и стандартизации оптимальных параметров и конструкций швов с заранее заданными свойствами.

Основными влияющими на прочность ниточных соединений факторами являются: конструкция шва; вид, количество слоев и структура сшиваемого материала; материал, структура и толщина ниток; сила их натяжения в швейной машине; диаметр и профиль заточки швейных игл; частота строчки и ее расстояние от края и т.п. большинство перечисленных влияющих факторов изменяется дискретно на количественном или качественном уровнях.

Суть предлагаемого подхода к обобщению результатов испытаний с учетом факторов, изменяющихся дискретно на количественном или на качественном уровнях сводится к описанию этих результатов с помощью приростной математической модели вида:

" -т

где: и =1.,,., п - влияющие факторы:¿=1,..., тс - уровни варьирования влияющих факторов; у - искомое значение исследуемого параметра; у0 - значение исследуемого параметра в некоторой точке, принятой за нулевую; ду . - значение абсолютного прироста исследуемого параметра относительно его значения в нулевой точке при изменении I -го влияющего фактора до ^ -го уровня варьирования; х — - аначение фактора, состоящего из нулей и единиц, в котором единицами отмечены уровни варьирования факторов, соответствующие условиям искомого показателя;

М - символ математического ожидания.

Модель (I) не предполагает непрерывное изменение агрумен-та и позволяет получить точечные оценки раздельно по каждому выбору данных, характеризующих каждый уровень варьирования влияющих факторов. Это принципиальное отличие предлагаемого метода от обычной регрессии, выбирающей зависимость сразу по всей совокупности имеющихся данных. Эа счет этого отличия предлагаемый метод приростного планирования экспериментов позволяет по существу получить новый вид зависимостей - кусочно-линейный, который более объективно отражает реальный моделируемый технологический процесс. План экспериментов при этом организуется таким образом, чтобы условия проведения опытов последовательно отличались друг от друга изменением только одного фактора. Организованные подобным образом эксперименты часто позволяют сократить число опытов и повысить-статистическую достоверность обобщающих факторов.

Из выражения (I) видно, что точность описания технологических процессов с помощью этой зависимости соответствует отклонениям наблюдений в отдельных выборках от их математических ожиданий. При исследовании прочности ниточных швов такие отклонения обычно составляют 1-5%. Это примерно в 2 раза повышает точность по сравнению с другими известными расчетными методами определения прочности швов. Причиной этого в данном случае является привлечение для описания исследуемого технологического процесса в модели (I) большего числа обобщающих коэффициентов, чем в линейной или квадратичной регрессионных зависимостях.

При реализации модели (I) в диссертации предлагается алгоритм пересчета, позволяющий обобщать результаты опытов, проведенных при различных нулевых точках. При этом отпадает необходимость в проведении нескольких одинаковых испытаний, так как достоверность кавдого опыта может быть оценена по конечному результату всех испытаний.

В работе разработан алгоритм итерационной процедуры построения зависимости (I). Предлагаемый методический подход носит достаточно универсальный характер и может использоваться при решении смежных задач. Так, с его помощью в диссертации пост-

роена модель вида и) прочности ниточных швов в зависимости от силы натяжения нити швейной машины и типа сшиваемого материала.

Проведены также экспериментальные расчеты по построению зависимости температуры нагрева иглы от типа, числа слоев материала, диаметра иглы и скорости оборотов главного вала швейной машины.

Анализ причин разрушения ниточных швов показывает, что тате разрушения происходят по тр$м, по существу, независимым друг от друга причинам: разрыв ниток шва; разрыв материала в месте, ослабленном проколами иглы; срыв или прорез нитками края хромки сшиваемого материала. Следовательно, эквивалентная прочность ниточного шва будет соответствовать слабейшему звену, определенному этими независимыми компонентами:

Р= пкщРн; РИ; Рс) (У)

где: Р - искомая прочность шва; Рн; Рс - значение, определяющие прочность разрушения ниточного шва, соответственно, по ниткам, ослаоленному сечению материала и срыву его кромки.

выражение {'¿) описывает подход аналитического расчета прочности ниточных швов. Конкретный метод реализации указанного подхода определяется формулами вычисления отдельных компонентов, характеризующих прочность швов. В диссертации даны предложения по такому аналитическому расчету. Его особенностью является определение с помощью выражения (2) интервальной оценки прочности шва, базирующейся на оптимистичных и пессимистичных оценках, компоненты каждой из которых определяются по различным формулам прочности.

аналитический метод расчета прочности ниточных швов предназначен для оценочны* расчетов и в принципе не требует проведения экспериментальных испытаний. В работе рассматривается комбинированная схема использования аналитического метода совместно с традиционными экспериментальными опытами» В этой схеме с помощью аналитического расчета выделяются предпочтительные варианты конструкций ниточных швов, с которыми проводятся детальные эксперименты. 1Ь предварительным оценкам остающееся число испытаний по предлагаемой комбинированной схеме состав-

ляет около 50£ от первоначального объема испытаний.

В наиболее общем виде, с точки зрения ограничений по заданным качественным свойствам, предлагаемая экономико-математическая модель оптимизации выбора и стандартизации технологических параметров изготовления и конструкций ниточных соединений с заранее заданными качественными свойствами может быть представлена:

11 ¿V -V : • (3)

МШ+II [мив^* = ^

'о * (-и

_ _ (б) «-/ * 17)

где: и - влияющие факторы (конструкции ниточных соедине-

ний, технологические параметры швов и строчек); ^ -

уровни варьирования влияющих факторов; к=1,¿^ - тип швейного оборудования; J »1,2 - заданные свойства ниточных соединений; х^*. - искомые переменные, представляющие собой вектор, состоящий из нулей и единиц и определяющий конструкцию соединений, параметры, строчек, и швов, тип швейного оборудования; - составляющие затрат, связанные с реализацией соответствующих конструкций и технологических параметров швов и строчек, а также применяемым швейным оборудованием; <3.1 В* -количественные оценки, характеризующие, соответственно» заданные свойства ниточных соединений и их свойства при уровнях варьирования факторов, принятых за базисные; ¿й^е - количественные оценки, характеризующие разницу свойств швов между базисными условиями и другими уровнями варьирования факторов; (¿■^л - предельные возможности по реализации соответствующих технологических параметров и по загрузке швейного оборудования; М - символ математического ожидания; и - знак логического сложения (или).

Функция пели данной экономика-математической модели минимизирует суммарные эксплуатационные затраты, связанные с реализацией конструкций и технологических параметров ниточных соединений и используемым оборудованием. Ограничение (4) обеспечивает выполнение заданных свойств ниточных швов. Условие (6) целочисленно и означает, что конструкции, технологические параметры реализуется или отвергаются. При выполнении этого условия, ограничение (Ь) обеспечивает для каждого влияющего фактора единственный уровень варьирования. Ограничение на переменные (7) снизу обеспечивает их неотрицательность, а сверху может возникать при привязке технологических параметров к возможностям их реализации на конкретных предприятиях и связано с имеющимися материальными ресурсами и оборудованием. Задача (3+7) является задачей целочисленного программирования. При имеющейся размерности данной задачи ее решение не представляет серьезных трудностей»

Третья глава посвящена экспериментальным исследованиям прочности и выбору технологических параметров изготовления швов на основе разработанных методических подходов. Описываются проведенные автором практические исследования прочности ниточных соединений из многслойных материалов и представлены обобщенные результаты этих исследований. Проводится практическое сопоставление разных методов проведения испытаний прочностных свойств ниточных швов. Проводятся экспериментальные расчеты с использованием модели выбора оптимальных технологических параметров изготовления ниточных соединений с заданными прочностными свойствами.

Экспериментальные испытания прочности швов в диссертации проводятся на примере новых многослойных материалов, прочностные свойства которых ранее подробно не изучались. Исследовались конструкции швов, применимые в изделиях специального назначения, для которых были разработаны эти многослойные материалы.

Определяющим параметром при формировании наборов исследуемых ниток явились требования температурного режима эксплуатации изготавливаемых изделий специального назначения. Поэтому наиболее полно в процессе исследований прочности швов представ-

гены хлопчатобумажные нитки, которые обладают более высокой остойчивостью к температурным воздействиям по сравнению с синтетическими лавсановыми и капроновыми нитками. Приведенные результаты исследований с этими синтетическими нитками в работе юсят в значительной мере демонстративный характер. В процессе югытатй помимо конструкций швов и используемых ниток также зарьировались: частота строчки; расстояние строчки от края и юмера швейных игл. Общее число проведенных испытаний для рас-:мотренных многослойных материалов составило 336.

Задача состояла в поиске швов, обеспечивающих максимальную трочность. Для ее решения поэтому был реализован предложенный 1терационный метод поиска таких швов. Этот метод предполагает та каждом этапе планирования переход к новой нулевой точке, збеспечивающей максимальную прочность согласно обобщенным щенкам предшествующего этапа планирования. Итерационный про-десс считается законченным при неизменности всех уровней варьирования, определяющих нулевую точку после очередной итерации. 3 результате такого итерационного расчета максимальную прочесть соединений исследуемых многослойных синтетических материалов обеспечили: настрочной шов с одшш закрытым срезом; слопчатобумазсные нитки № ¿0; частота строчки 2,5 стежка/см; расстояние строчки от края - 5 мм; швейная игла № 130.

По результатам проведенных испытаний была построена обоб-ценная зависимость вида (I), а также диаграммы и графики, наглядно иллюстрирующие изменения прочности ниточных швов в зависимости от вариаций основных влияющих факторов. Экспериментальные исследования позволили прораняшровать по степени влияния ¡та прочность ниточных швов не только отдельные уровни варьирования отдельных факторов, но и значимость этих влияющих факторов. Применительно к рассмотренным многослойным материалам наи-5олее сильное влияние на прочность ниточных соединений оказала конструкция ниточных швов (максимальное изменение коэффициентов прочности по этому фактору 17,6%). Далее, в порядке убывания значимости, влияющие факторы расположились: материал и торговый номер ниток (13,0%), частота строчки (8,3%), расстояние строчки от края номер швейной иглы (4,3%).

Ьа рис.1 представлена номограмма определения прочности исследованных многослойных материалов. Для получения оценок прочности и коэффициентов прочности на результирующих шкалах достаточно последовательно задаваться уровнями варьирования основных влияющих факторов. Для оценки сопоставимости результатов проведенных стандартным методом и методом малых проб, а также для оценки точности построенных обобщенных зависимостей была проведена независимая серия экспериментов из 60 испытаний. Проведенный анализ показал, что выборки результатов этих испытаний, полученные двумя разными методами принадлежат одной генеральной совокупности при уровне значимости равном 0,1. Уто подтверждает возможность использования метода малых проб для рассмотренных многослойных материалов. Следует отметить, что этот метод пока не нашел широкого применения в кожгалантерей-ной промышленности. Кго применение позволит обеспечить примерно <:-х кратную экономию материалов и ниток при проведении испытаний образцов швов на прочность.

В диссертации показано, что проведение предварительных расчетов с использованием аналитического метода для рассмотренных материалов дает возможность уменьшить число рассматриваемых уровней варьирования по: частоте строчки, материалу и торговому номеру ниток; модели и номеру швейных игл. Это может сократить число экспериментальных опытов примерно на половину.

Результаты независимой серии испытаний показали достаточно высокую точность прогноза, иолученного с использованием обобщенной зависимости оценки прочности швов. Максимальная погрешность не превышала в данном случае от фактических значений прочности соединений.

В качестве экспериментального примера в работе рассмотрен выбор с помощью экономико-математической модели (.3—7> конструкций и технологических параметров изготовления швов для покрытий специального назначения. Размерность этой задачи равна 37 переменным и ограничениям. Среди них условия обеспечения заданной прочности соединений и температуры нагрева швейных игл, которые описаны с помощью построенных ранее обобщенных зависимостей этих параметров от переменных модели, минимизируе-

Вастрочной Взамок Пастрочной с открытии \ с открытыми

срезами ¿стр. \ - срезами

\ \\\л\Хч\

N \\Ч'-асто^ч-

\/А\\\ V \ Л ^но : с I

\ \\\ Л Ху/Л: кры-

Прочность

---- Коэффициент

прочности

А

Расстояние строчки ^ от края,мм 3 о;-'

Ь

с закрыты' ми срезаг/л

Закладной с открытыми" срезами

3 4 5

Частота строчки ст./см

Прочное материал

Поочное материар.

Кээ.;«:и. сло'ногь

Коэ.ы.иц: ело ;ног:1

ь четырегслоиного ;а ' , Н/ см

ь трехслойного а, Н/с.м

ент поэчности грех-:атериала,/5

х/б 50"

3;тс.I.Номограмма определения прочности ниточных швоз из •ногосло^ных синтетических матеоиалов.

мая целевая функция модели (3) включает затраты материала, ниток и трудовые затраты на изготовление швов.

Для получения более полного представления о влиянии заданного уровня прочности на оптимальные технологические параметры, конструкции швов была проведена серии расчетов при различных заданных коэффициентах прочности соединения (70,7Ь,ь0,Ьо,У0%). Расчеты проводились на 1&-ЮЗЗ с помощью пакета прикладных программ. Результаты этих расчетов сведены в табл.1.

Таблица 1

Результаты оптимизации конструкций, технологических параметров изготовления ниточных соединений при разных заданных коэффициентах прочности

Варианты заданного ! УО ! во ! ЬО ! 76 ! 70

^оэффициента прочности^ ! 1 1 1 1 I ! |

лонструкция шва Настроечной с I Ьаклад- Наклад-

закрытым срезом ной с ной с открытыми закры- срезами ть:м

____________________спелом _________

Материал и торговый

номер ниток Х/б № ¿0

Частота строчки, стежков, см ¿, и ¿,э ¡¿,0

Расстояние строчки от

края, мм 5,0 3,0 э,0 3,0

Номер швейных игл 130

ч::сло оборотов главного вала швейной малины, ¿ЭОО 1000 ¿эОО

Тип швейного оборудования 1-игольная ¿-игольная

значение целевой функции, )ъ от затрат

оазисного варианта 61,3 э7,ь 04,7 45,4 41,у

На-основе этих результатов в диссертации построена зависи-лость границы эффективности по Парето критериев минимальных эксплуатационных затрат и требуемого уровня прочности.

Анализ результатов проведенных расчетов показал, что во зсех оптимальных вариантах, соответствующих разным заданным Л?оваям прочности соединений по сравнению с условиями, принятыми за базисные достигается экономия затрат примерно с 1,0-2,0 раза. Снижение заданного коэффициента прочности ниточных швов 2 УО до 70% приводит к последовательному уменьшению оптимальных затрат на изготовление почти з 1,0 раза. Анализ структуры составляющих затрат показал превалирующую роль затрат, связанных с конструкцией ниточных соединений, которая изменяется в диапазоне от 6Ь до 7о% суммарных затрат на изготовление швов, ¡цце 10-20% приходится на составляющую затрат, зависящую от расстояния строчки от края. Ьа обе составляющие затрат в основном оказывает влияние стоимость используемого материала. Определяющая роль составляющих затрат, обусловленных расходом используемого материала, показывает целесообразность его рационального подбора. Такая возможность возникает при обеспечении требуемых потребительских свойств конечной продукции сразу несколькими материалами. В этих условиях их выбор также может быть включен в (3-7) путем введения дополнительных переменных.

Основные выводы и результаты диссертационной работы.

1. широкое распространение ниточного способа соединений деталей гарантирует высокую эффективность исследований по совершенствованию методов стандартизации и выбора рациональных конструкций и технологических параметров изготовления швов, для соединения рассмотренных многослойных материалов этот способ, по существу, единственно возможны^ и экономически целесообразный.

2. Выбор элементов конструкций изделий с заранее заданными свойствами и их стандартизации в отраслях легкой промышленности является одним из резервов повышения эффективности и качества выпускаемой продукции.

3. Совершенствование методов проведения и обобщения результатов испытаний прочности соединений деталей на основе применения наиболее прогрессивных подходов и методов дает возможность

Га

(

обеспечить значительную экономию трудовых затрат и материалов, в том числе дефицитных. Основными путями достижения экономического эффекта здесь могут стать снижение: общего количества экспериментов, числа параллельных опытов и затрат на кавдое конкретное испытание регламентирующиеся стандартами.

4. Анализ основных способов герметизации показал их существенное влияние на прочность ниточных соединения. Максимальное увеличение прочности оценивается величиной примерно 20-¿5% от

? исходной прочности швов без герметизации.

5. Специфика используемых многослойных теплоотражательных материалов и последующего применения изделий специального назначения из них явились определяющими при выборе герметика и конкретного способа герметизации швов. •

6. В работе предложен методический подход к обобщению результатов испытаний адекватно учитывающий факторы, изменяющиеся дискретно на количественном и качественном уровнях. Этот подход в принципе не требует проведения параллельных опытов и позволяет повысить точность результатов расчета прочности ниточных швов за счет более детального описания моделируемого технологического процесса в виде кусочно-линейных функций.

7. В диссертации рассмотрена модификация аналитического способа расчета прочности ниточных швов. Характерной особенностью этого способа является получение интервальных оценок, основанных на оптимистичных и пессимистичных оценках. Представлена схема комбинированного применения аналитического метода расчета на стадии выявления предпочтительных вариантов швов для последующих экспериментальных испытаний. Реализация такой схемы может обеспечить примерно двукратное сокращение общего числа испытаний.

ь. Предложена экономико-математическая модель выбора технологических параметров и конструкций ниточных соединений с заранее заданными свойствами позволяющая оптимизировать параметры стандартизации. Эффективность применения предложенной модели в значительной мере определяется существенными различиями затрат по отдельным конструкциям и технологиям изготовления швов.

У.■Экспериментальные исследования соединений многослойных материалов позволили получить удобные в практическом использовании обобщенные зависимости определения их прочности, построить диаграммы, графики и результирующую номограмму оценки прочности швов, а также проранжировать основные влияющие факторы и уровни их варьирования по степени влияния на прочность ниточных соединений.

1и. Независимая серия из ЬО испытаний показала применительно к исследуемым многослойным материалам возможность применения метода малых проб, целесообразность предварительной оценки прочностных свойств швов с помощью аналитических методов расчета и достаточно высокую точность прогноза на основе построенной обобщенной зависимости. 11огрешность не превышает 6,2$.

11. Проведенные экспериментальные расчеты с построением границы эффективности по Парето показали высокую эффективность применения, предложенных экономико-математических моделей определения параметров стандартизации и выбора конструкций и технологических параметров изготовления ниточных соединений с заранее заданными прочностными свойствами, обеспечивающими экономию материальных и трудовых затрат примерно в i,b-2,0 раза.

12. Предложенный методический подход и математические «одели использовались в ЦНИИ промышленности лубяных волокон зри разработке тем специального назначения. Результаты и рекомендации данной диссертационной работы использованы на Ъого-родском производственном швейно-галантерейном объединении при изготовлении покрытий специального назначения.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах автора:

1. Горюнова З.И. Экономико-математическая модель выбора конструкций и технологий изготовления ниточных соединений.

3 сб.: Совершенствование технологии проектирования и производ-:тва одежды с использованием элементов САПР /ВЗПТЛП М.: ЦНИИТЭИ iernpoM Деп.раб. № 1У40-ЛЛ, 19В7, № 6, с.ИО-121.

2. Горюнова В.И.' Выбор оптимальных технологических параметров изготовления и конструкций ниточных соединений с заданными ¡войствами - Известия ВУЗ"ов. Технология легкой промышленности [987, № 2, с.I09-II2.

3. 1'орюнова В.И. Моделирование прочностных свойств ниточных соединений из многослойных синтетических материалов. Меж-вуз.сЬ.: "Вопросы прочности, надежности и механики машин, процессов и изделий в текстильной и легкой промышленности", вып.2

с. 141-144.

4. Горюнова В.И. Оптимизация технологических параметров ниточных соединений с заданными свойствами: - Межвуз.сб.: "Системный анализ, моделирование и оптимизация прикладных задач", ВЗМЕЛИ. и4.: ЬУО, с.77-Ы.