Разработка методов компьютерного проектирования и оценивания показателей качества продуктов хлопкопрядильного производства

Общая характеристика работы. 6.

1 Современное состояние проблемы проектирования и измерения качества продуктов хлопкопрядильного производства. 10.

1.1 Выявление существующих подходов в проектировании качества продуктов прядильного производства. 10.

1.2 Анализ методов определения результативности процессов прядильного производства. 16.

1.3 Определение возможностей использования информационных технологий для измерения показателей свойств различных текстильных материалов. 25.

1.4 Постановка задач исследований. 29.

1.5 Характеристика объектов исследования. 31.

1.6 Выбор методов и средств решения научных проблем. 32.

2 Формирование методологии проектирования качества продуктов хлопкопрядильного производства. 33.

2.1 Определение общей схемы проектирования качества продуктов прядильного производства. 33.

2.2 Обоснование стратегии нахождения показателей результативности этапов прядильного производства. 37.

2.3 Формирование общего алгоритма проектирования качества продуктов прядильного производства. 39.

2.4 Выявление новых научных результатов по главе. 40.

3 Компьютерное проектирование качества продуктов хлопкопрядильного производства. 42.

3.1 Проектирование сортировки хлопковых волокон заданного уровня качества и экономичности. 42.

3.2 Проектирование смеси хлопковых и химических волокон с использованием компьютерных технологий. 56.

3.3 Проектирование качества технологической смеси волокон. 61.

3.4 Установление качества ленты с чесальных машин. 64.

3.5 Проектирование качества ленты с ленточных машин. 67.

3.6 Проектирование качества пряжи пневмомеханического способа прядения. 70.

3.7 Выявление новых научных результатов по главе. 74.

4 Компьютерное измерение единичных показателей качества продуктов хлопкопрядильного производства. 75.

4.1 Выявление общего подхода по разработке компьютерных методов измерения показателей качества продуктов прядильного производства. 75.

4.2 Формирование алгоритма компьютерного измерения показателей протяженности (длины) хлопковых волокон. 76.

4.3 Разработка компьютерной программы распознавания сорных примесей и определения показателей засоренности хлопковых волокон. 88.

4.4 Формирование метода компьютерного измерения показателей засоренности кардного прочеса. 95.

4.5 Создание алгоритма компьютерного измерения показателей равномерности смешивания волокон в технологической смеси. 99.

4.6 Определение затрат на техническое внедрение методов компьютерного измерения показателей качества продуктов прядильного производства. 103.

4.7 Выявление новых научных результатов по главе. 106.

Заключение

108.

Список использованной литературы. 110.

Приложения. 121.

П. 1. Листинг компьютерной программы измерения показателей засоренности хлопковых волокон. 122.

П. 2. Проект нормативного документа на метод компьютерного проектирования сортировки хлопковых волокон заданного уровня качества и экономичности. 142.

П.З. Акт внедрения разработок в учебный процесс КГТУ. 154.

П. 4. Акт внедрения разработок в учебный процесс ИГТА. 155.

В преддверие вступления Российской Федерации во Всемирную торговую организацию (ВТО) текстильным предприятиям необходимо уделять особое внимание выпуску конкурентоспособной продукции прогнозируемого качества и приемлемой стоимости. Применительно к прядильному производству хлопчатобумажной отрасли это означает необходимость более тщательно подходить к этапу проектирования пряжи, т. е. к тому, какие компоненты вложить в смесь (сортировку) волокон, и на каком оборудовании ее перерабатывать.

Научные рекомендации по составлению сортировок хлопковых волокон и смесей различных видов волокон, используемые на отечественных предприятиях в настоящее время, были разработаны в 50.80-х годах прошлого столетия в условиях устойчивой связи сельскохозяйственных производителей хлопкового волокна с текстильными фабриками. Дефицит хлопкового волокна в России в 90-х годах прошлого века вызвал необходимость изменения общепринятой схемы работы отечественных текстильных предприятий, что привело к утере научных и практических традиций по разработке сортировок и смесей хлопковых волокон.

В этот же период отечественные текстильные предприятия столкнулись с еще одной проблемой, а именно, различием между методами измерения показателей свойств волокон, полуфабрикатов и готовой продукции прядильного производства, применяемыми за рубежом и в России. При этом отечественные методы, разработанные в середине прошлого века, значительно уступают зарубежным по трудоемкости и оперативности.

Действенное снижение остроты данных проблем возможно только при использовании современной компьютерной техники, позволяющей осуществлять большинство операций по проектированию и определению фактических значений показателей качества текстильных изделий.

Общая характеристика работы.

Проблема повышения конкурентоспособности (качества и экономичности) вырабатываемой продукции, товаров и предоставляемых услуг в настоящее время особенно актуальна для предприятий и организаций Российской Федерации, которые продолжают интенсивно осваивать рыночные взаимоотношения. Качество продукции существенно зависит от используемого сырья, применяемых технологий, квалификации обслуживающего персонала и современной системы управления производством. Последняя составляющая в рамках системы менеджмента качества предприятия связана с процессами проектирования продукции в соответствии с конкретными запросами потребителей и проведением оперативного контроля параметров продукции на всех этапах ее производства.

Таким образом, решение научных проблем развития и совершенствования методов проектирования и оценивания качества текстильной продукции является актуальной задачей. Работа выполнена в соответствии с планом госбюджетных научно-исследовательских работ ИГТА.

Целью диссертационного исследования является повышения конкурентоспособности продуктов прядильного производства путем разработки методов компьютерного проектирования и измерения их качества. Для достижения данной цели были поставлены и решены следующие задачи: формирование общей стратегии проектирования качества продуктов прядильного производстваразработка методов определения результативности процессов прядильного производства с целью получения полной информации о состоянии технологического оборудованиясоздание компьютерной программы по проектированию качества продуктов прядильного производства, а именно, смеси (сортировки) волокон, технологической смеси волокон, ленты с чесальной и ленточных машин, пряжиформирование алгоритма метода компьютерного измерения показателей протяженности (длины) хлопковых волоконразработка компьютерной программы распознавания сорных примесей и определения показателей засоренности хлопковых волоконсоздание метода компьютерного измерения показателей равномерности смешивания волокон в технологической смесиразработка метода компьютерного измерения показателей засоренности кардного прочеса.

Методы исследования. При выполнении работы применялись теоретиче ские и экспериментальные методы исследования. В теоретических исследованиях использованы методы дифференциального исчисления, аналитической геометрии, численные методы прикладной математики, методы квалиметрии и математической статистики. Экспериментальные исследования проводились с использованием как стандартизированных, нестандартизированных (разработанных сторонними исследователями) и собственных оригинальных методов. Полученные первичные данные подвергались обработке на ЭВМ как стандартными пакетами прикладных программ, так и оригинальными программными продуктами.

Научная новизна. В диссертационной работе впервые получены следующие научные результаты: предложена новая схема проектирования качества продуктов прядильного производства, основанная на последовательном подходе и объединяющая понятия «качество продукта» и «результативность этапа производства" — определена значимость этапов прядильного производства при выработке смешанной пряжи пневмомеханическим способом (ПМСП) — разработана методология определения результативности этапов прядильного производства с применением метода комплексных оценоксформирован алгоритм проектирования сортировок и смесей волокон заданного уровня качества и экономичности, и создана реализующая его компьютерная программапредложены и реализованы способы компьютерного измерения показателей протяженности хлопковых волокон, засоренности и равномерности смешивания волокнистых продуктов, основанные на анализе их изображений, полученных путем оптического сканирования.

Практическая значимость работы состоит в создании методик компьютерного проектирования сортировок хлопковых волокон и смесей хлопковых и химических волокон заданного уровня конкурентоспособности, в разработке рекомендаций по определению показателей результативности основных этапов прядильного производства, в разработке новых методов измерения показателей длины хлопковых волокон, засоренности волокнистых продуктов, равномерности смешивания компонентов в продукте разрыхлительно-трепального агрегата, в создании пакета программ для ЭВМ, реализующих предложенные алгоритмы определения показателей качества соответствующих волокнистых продуктов.

Результаты работы могут быть использованы в лабораториях по проектированию текстильных изделий, в службах технического контроля качества продукции текстильных предприятий, в, а также в учебном процессе для студентов соответствующих специальностей в технических вузах.

Апробация работы. Основные материалы диссертационной работы доложены и получили положительную оценку: на межвузовских научно-технических конференциях аспирантов и студентов «Молодые ученые — развитию текстильной и легкой промышленности» (Поиск-2002.2004), ИГТА, Иваново, 2002.2004 гг.- на международных научно-технических конференциях «Современные наукоемкое технологии и перспективные материалы текстильной и легкой промышленности» (Прогресс-2004, 2005), ИГТА, Иваново, 2004, 2005 гг.- на международной практической конференции «Актуальные проблемы создания и использования материалов и оценки их качества» (Мате-риаловедение-2002), МГУС, Москва, 2002; на межрегиональной научно-практической конференции «Региональные производители: их место на современном рынке товаров и услуг», КГТЭИ, Красноярск, 2003; на международной научно-технической конференции «Перспективы использования компьютерных технологий в текстильной и легкой промышленности» (ПИКТЕJI-2003), ИГТА, Иваново, 2003; на Всероссийском конгрессе по торговле и общественному питанию «Технологические и экономические аспекты обеспечения качества продукции и услуг в торговле и общественном питании», Кемерово, 2003; на седьмой Всероссийской научно-технической конференции «Проектирование, контроль и управление качеством продукции и образовательных услуг», ТГУ, Москва-Тольятти, 2004; на международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы переработки льна в современных условиях» (Лен-2004), КГТУ, Кострома, 2004; на выставке научных достижений Ивановской области «Ивановский инновационный салон «Инновации-2004», Иваново, 2004.

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 25 печатных работ. Из них пять статей в журнале «Известия вузов. Технология текстильной промышленности», одна статья в журнале «Текстильная промышленность», одна статья в журнале «Вестник ИГТА», восемь статей в сборниках материалов конференций различного уровня, один патент на изобретение, одно свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ, остальные — тезисы конференций.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, четырех приложений. Работа выполнена на 155 страницах машинописного текста, содержит 26 рисунков, 27 таблиц, список использованных источников из 109 наименований и четыре приложения.

Выход.

Поля для ввода фактических значений единичных показателей качества хлопковых волокон.

-) Свод ДЛИМЫМ О neptfH хлопковых волокон шяияшшш.

AJ*.

Ввод данных о качвотве и стоимости новой паотии хлопковых волокон.

Ти1 Сорт Класс I П"TW Долн горот*"" вочоксч. * wдока. rcAwtc UhflrwwtM мвсетж"*. Г.^ПНОСТЬ, MTW? Дол* пореже* * | tffl" Стаиость. ювЛ Срщумг !*-• мыв пярти< V Konncw ют" nepn*t HIT ilwn met"в МД ГЖЛЙД п 1 «.

Вводите данные во аса гюл* таблицы.

Ерсятичныз огдрги^гсч fO’j*c.p ().

Ноокммтв кнопку ОК, Пае тори re процедуру для следующей пар т ни хлопковьи во покои,.

I [риложение Б Форма окончательного протокола с результатами проектирования сортировки хлопковых волокон.

•) Протокол ориентирования сортировки хлопковых оодоком.

Сограютъ протокол как,. Пометь протоколе.*, Закрыть протокол.

X].

Состав сортировки хлопковых волокон г Н, а знамение и с помет ел прчжи, применяемое оборудование >

II.

Условный коп партии пряжи.

И I 1.05 I.

Дета и срамя проектирования | | 16-Jun-Z005 21:12:34.

Порядковым номер партии в базе П"м>ж 8 ни коото Мерка по паспорту (yen код) Tm-Сорт Класс хлопкового волокна Допя XOpOTU"l млокон. X Уйегънэл раэрьвная нагрузка. гсЛекс till aw ЧЛЧ АПт4 Hi.irv.wn п/чтюсть, телекс Доля пррркжи Чч" «< * КтФФ ОТ ДО К ОИНЙ гыгта X Стой миеть. тыс РЧ&h Доля X Количество MVt ШГ.

1 Хпогковое волокно 21 214 5−1'Корои*й 14 241 згэ 162 24 во 46(В0 184 107 5 г Хлопе оеюе ВО ПОЛ, но 13 026 4'2~хорсшнй 10 227 MI 150 35 74 44 500 145 031 4.

3 Хлопковое ПОЛОТНО 11 032 4 2 яорошмн! 14 25 зэ 160 3 75 4ЖШ 105 392 3.

4 Хлогадвое волокна 151 032 4−2-хороший 11 241 334 156 33 75 44 100 713 883 2.

12 Хлопковое волокно 1 099 5−2-*орои"Л 11 253 31 7 138 41 74 Ш1 362 577 1.

13 Хпсгковое волокно 1 015 5−1-мороимй 13 239 31 з нй щ п 42 678 105 332 3.

15 Xnornoeoe ВОЛОКНО 1 000 Я-вдроинЛ 14 24 5 31 4 155 26 73 42 707 351 306 1.

11 Хлогиовое волокно 253 312 51 хороший 12 2S7 31 < 15а 28 78 43 000 IB 4107 5.

1 Пвреты 1 045 24 3D 171 as 657 524 Mnccfl. кг 350.

1 У г ары fCBOM] 135 677 гя5 7 15 000 1 42 777 Mecca, кг ТЕ.

1 Уг^рЫ (покупные | 576 998 288 5 • ггюо 1335 Икса, кг 103.

1 Вата 114 455 29 5 2JOCO 338 155 Чл. гд кг 160 сортировки МУКОвЬЙ волокон 12.4118 2*7449 32Ю41 130 279 2Э6704 77.01И 3386Н8 (>*" 100 J4 ЦТ.

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования.

Костромской государственный технологический университет".

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО.

ПО ОБРАЗОВАНИЮ.

КГТУ).

П. Болотный.

КГТУ.

2005 г.

Дзержинского ул., д. 17, г. Кострома, 156 005, Тел.(0942)31−48−14, Факс (0942)31−70−08 E-mail: info@kstu.edu.ru. ОКПО 2 068 350, ОГРН 1 024 400 529 504 ИНН/КПП 4 401 006 286/440101001 о внедрении результатов диссертационной работы в учебный процесс.

Настоящий акт составлен в том, что методика проектирования сортировки хлопковых волокон заданного уровня качества и экономичности с применением компьютерных средств, разработанная в рамках диссертационного исследования аспирантом кафедры материаловедения и товароведения Ивановской государственной текстильной академии Шаломиным О. А., используется в учебном процессе на кафедре прядения Костромского государственного технологического университета.

Предложенная методика проектирования позволяет оперативно изменять состав сортировки для выработки пряжи в зависимости от требований потребителя и состояния технологического оборудования, на котором предполагается перерабатывать спроектированную сортировку, учитывая при этом стоимость компонентов сортировки. Компьютерная программа, реализующая предлагаемую методику, отличается высоким быстродействием, обладает интуитивно понятным интерфейсом и хорошей наглядностью, а также позволяет в реальном времени проводить учет сырьевых потоков.

Практическая ценность методики заключается в том, что она позволяет снизить себестоимость хлопчатобумажной пряжи при сохранении ее качества и таким образом существенно повысить уровень конкурентоспособности продукции, вырабатываемой отечественными текстильными предприятиями.

АКТ.

Зав. кафедрой прядения КГТУ.

В.Б. Симонов.

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО.

Заключение

.

1. Предложена новая последовательная схема проектирования качества продуктов прядильного, согласно которой качество выходящего продукта зависит от качества входящего продукта и результативности процессов, протекающих на данном технологическом этапе, позволяющая проектировать качество любого продукта с учетом реального состояния технологического оборудования.

2. Определены коэффициенты весомости проектных и технологических этапов производства смешанной пневмомеханической пряжи по степени их влияния на качество конечного продукта.

3. Уточнено понятие «результативности» и предложена методология определения результативности этапов прядильного производства основывающаяся на обоснованном выборе номенклатуры наиболее значимых единичных показателей результативности и формировании комплексного показателя результативности конкретного этапа прядильного производства.

4. Сформирован общий алгоритм проектирования качества продуктов прядильного производства, направленный на широкое применение современных информационных технологий.

5. Выполнены операции по формированию выражений для расчета комплексного показателя качества (КПК) сортировки хлопковых волокон и смеси хлопковых волокон с химическими, которые позволяют оптимизировать состав сортировок и смесей хлопковых и химических волокон для выработки пряжи в соответствии с требованиями заказчика.

6. Разработаны алгоритмы и реализующие их компьютерные программы проектирования сортировки хлопковых волокон и смеси хлопковых и химических волокон заданного уровня качества и экономичности, позволяющие существенно сократить затраты времени на проектирование.

7. Сформированы выражения для проектирования и оценивания качества следующих продуктов прядильного производства: технологической смеси волокон, чесальной ленты, ленты с ленточных машин и пряжи пневмомеханического способа прядения.

8. Проведен расчет единичных и комплексных показателей результативности этапов и КПК продуктов прядильного производства по цепочке выработки смешанной пряжи ПМСП.

9. Предложено для определения показателей протяженности текстильных волокон применять пробу нового вида, состоящую из целостных волокон с различными сдвигами относительно друг друга, что в конечном итоге позволило определить всю совокупность показателей протяженности, применяемых и за рубежом и в РФ.

Ю.Разработан алгоритм измерения показателей протяженности хлопковых волокон и реализующая его компьютерная программа, которые позволили снизить систематическую погрешность применяемого за рубежом метода.

11.Предложен принцип распознавания и выделения сорных примесей и пороков хлопкового волокна по его цифровому цветному изображению, направленный на снижение погрешности широко применяемого за рубежом метода. Создана компьютерная программа по определению показателей засоренности хлопковых волокон, реализующая предложенный принцип.

12.Разработан метод измерения показателей засоренности кардного прочеса, обладающий, по сравнению с существующими методами, повышенным быстродействием и точностью.

13.Создана компьютерная программа автоматизированного подсчета показателей равномерности смешивания компонентов в технологической смеси волокон по ее цифровому изображению, позволяющая также определять степень разрыхленности волокнистого материала.