Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I. Состояние вопроса 10
1.1. Литературный обзор 10
.1.1.1. Работы, связанные с анализом напряженно-
деформированного состояния нитей на ткацком станке при зевообразовании 10
1.1.2. Работы, посвященные обрывности нитей в ткачестве 18
1.1.3. Работы, посвященные влиянию технологических
параметров формирования ткани на ее строение и свойства 23
1.1.4. Работы по оптимизации технологического процесса ткачества 29
1.2. Теоретическая и экспериментальная базы исследования 33
1.3. Цель и задачи исследования 35
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 35
ГЛАВА II. Теоретические исследования 36
II. 1. Расчет деформации и натяжения нитей основы по упругой модели 36
II.2. Расчет натяжения нитей основы по вязкоупругой модели 47
П.З. Расчет повреждаемости нитей основы 58
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 64
ГЛАВА III. Экспериментальные исследования напряженно-деформированного состояния нитей на ткацком станке при зевообразовании 66
III. 1. Исследование натяжения нитей основы при зевообразовании 66
Ш.2. Влияние технологических параметров на натяжение основы при зевообразовании 71
Ш.З. Использование тепловидения при исследовании напряженно-деформированного состояния нитей основы при зевообразовании 75
Ш.4. Использование причинно-следственной теории информации для определения наиболее опасного периода тканеформирования 94
ВЫВОДЫ ПО главе 104
глава IV. Расчет обрывности нитей основы и утка на ткацких станках 106
IV. 1. Обрывность нитей в ткачестве 106
IV.2. Исследование законов распределения вероятностей обрывов нитей на ткацком станке и основных свойств нитей 110
IV.3. Разработка метода расчета обрывности нитей основы и утка на ткацком станке 119
IV.4. Сравнительный анализ расчетных и экспериментальных данных 128
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 131
ГЛАВА V. Влияние технологических параметров изготовления ткани на свойства и строение ткани 133
V. 1. Влияние технологических параметров процесса ткачества на полуцикловые характеристики нитей, вынутых из ткани 134
V.2. Влияние технологических параметров процесса ткачества на полуцикловые характеристики ткани 140
V.3. Влияние технологических параметров процесса ткачества на прочность ткани на раздирание 146
V.4. Влияние технологических параметров процесса ткачества на поверхностную плотность ткани 150
V.5. Влияние технологических параметров процесса ткачества на гигиенические свойства ткани 152
Выводы по главе 157
ГЛАВА VI. Оптимизация технологического процесса ткачества 158
VI. 1. Выбор критерия оптимизации 158
VI.2. Выбор параметров оптимизации 159
VI.3. Оптимизация технологического процесса 160
Выводы по главе 167
Общие выводы по работе 169
Список литературы
- Работы, посвященные обрывности нитей в ткачестве
- Расчет натяжения нитей основы по вязкоупругой модели
- Использование тепловидения при исследовании напряженно-деформированного состояния нитей основы при зевообразовании
- Влияние технологических параметров процесса ткачества на полуцикловые характеристики ткани
Введение к работе
В современных условиях научно-технический прогресс в текстильной промышленности связан, прежде всего, с внедрением и эффективным использованием современного технологического оборудования, повышением скоростного режима работы оборудования, расширением его ассортиментных возможностей, выпускам высококачественных изделий, пользующихся повышенным спросом у населения.
Кризис в экономике больно ударил по науке России. Особенно это
Ф сказалось на текстильной науке в связи с ошибочным мнением многих о том,
что легкая и текстильная промышленность не так важны для страны. В начале девяностых годов эта отрасль промышленности практически вышла из под контроля государства Объем выработки текстильных изделий снизился в десять раз.
Учитывая, что текстильная, легкая и пищевая отрасли промышленности дают так называемые «живые» деньги, это невнимание обернулось резким ухудшением благосостояния большинства населения России. К этому добавились и объективные трудности, связанные, прежде всего с размещением сырьевой базы для текстильной и легкой промышленности в бывшем
Советском Союзе. Россия осталась без своего отечественного хлопка, многие
заводы химических волокон остались вне территории России.
Однако сегодня все понимают, что без развитой текстильной промышленности не может быть современного цивилизованного государства, В последние годы все более отчетливо стали слышны голоса и видны уже первые шаги по возрождению текстильной отрасли. Путь для решения многих вопросов, накопившихся за последнее десятилетие в отрасли один - путь научно-технического прогресса.
Несмотря на то, что в дальнейшем все большее распространение получат
/ нетканые материалы и изделия трикотажа, ткань по-прежнему будет занимать
доминирующее положение, так как она по своей структуре и свойствам
6 наиболее пригодна для изготовления одежды. Кроме того, значительное количество ткани используется для технических целей.
Следует отметить, что в последнее время появилось значительное количество различных видов дефицитных тканей, которые еще недавно отсутствовали в торговле. Отчасти это связано с большим количеством импортируемых товаров. В связи с этим резко ухудшилось положение в текстильной промышленности, ухудшились показатели работы отечественных предприятий, обострилась ситуация с использованием квалифицированной рабочей силы. Российским текстильным предприятиям, оснащенным в техническом плане значительно хуже зарубежных, становится все труднее выпускать конкурентоспособную продукцию. Однако чтобы выжить есть один путь - выпускать текстильные изделия, отвечающие мировому уровню и высокого качества. Требования в отношении качества и новизны предъявляют не какой-то ограниченный круг людей, а практически все население страны. Поэтому задача выпуска таких текстильных изделий общегосударственная.
В условиях развивающегося рынка возникает необходимость в разработке ассортимента конкурентоспособных тканей. Физико-механические, гигиенические и другие свойства вырабатываемых тканей предопределяются строением вырабатываемых нитей, технологией их изготовления на ткацком станке.
Напряженно-деформированное состояние нитей основы и утка на ткацком станке очень сложно. Нити основы и утка различного волокнистого состава имеют физическую и геометрическую нелинейность. Технологические процессы, происходящие на ткацком станке, носят нелинейный характер. Причем релаксационные процессы протекают как в короткие промежутки времени (один оборот главного вала ткацкого станка, отдельные технологические операции: прибой утка к опушке ткани, зевообразование, разгон микропрокладчика и др.), так и в длительные (нахождение основных нитей под нагрузкой при продвижении их от навоя до опушки ткани).
Существующие методы расчета напряженно-деформированного состояния нитей на ткацком станке основаны на гипотезе, что нить имеет
7 упругую природу. Эти методы изложены в основополагающих фундаментальных работах профессоров Гордеева В.А., Ефремова Е.Д., Оникова Э.А., Ерохина Ю.Ф. и др. Однако, в действительности быстрообратимые и медленнообратимые составляющие деформации играют значительную роль в технологическом процессе ткачества.
Чтобы решить поставленную задачу необходимо научиться прогнозировать и управлять напряженно-деформированным состоянием нитей на ткацком станке, технологическими процессами, а не учиться постоянно на ошибках, вызванных недостаточным знанием явлений, происходящих на ткацких станках. Это позволит значительно расширить ассортимент вырабатываемых тканей, прежде всего на отечественном технологическом оборудовании.
Процесс зевообразования занимает особое место в ряду технологических операций формирования ткани. В процессе зевообразования нити основы разрушаются, что в конечном итоге ухудшает качество вырабатываемых тканей.
Актуальность данной работы обусловлена важностью процесса зевообразования, необходимостью создания нормальных условий для прокладывания утка и снижения напряженно-деформированного состояния нитей основы при зевообразования.
Данная работа проведена в соответствии с тематическим планом НИР Московского государственного текстильного университета имени А.Н. Косыгина, в рамках гранта Министерства образования Российской Федерации в области текстильной и легкой промышленности 2000-2002 годов.
Методика данного научного исследования включает проведение теоретических и экспериментальных исследований. Теоретические исследования основаны на использовании современных научных теорий: наследственной теории вязкоупругости, теории упругости, теории накопления повреждений, кинетической теории прочности твердых тел, теории надежности. Экспериментальные исследования проводились в производственных условиях учебных технологических лабораторий МГТУ
8 имени А.Н. Косыгина. Апробация отдельных результатов работы проводилась на ряде текстильных предприятий отрасли: АО «Куровской текстиль», АО «Глуховский текстиль». Определение свойств и строения тканей проводилось в лаборатории кафедры ткачества Ml ТУ им. А.Н. Косыгина. При обработке экспериментальных данных использованы современные методы статистики, анализа и планирования эксперимента. При проведении работы широко использована современная вычислительная техника, тензометрическая аппаратура, современные приборы для исследования строения и свойств и строения тканей. Впервые при исследовании напряженно-деформированного состояния нитей на ткацком станке использована тепловизионная установка шведской фирмы «АГА».
Научная новизна работы заключается в разработке следующих вопросов:
на основе теории вязкоупругости, гармонического анализа и геометрии зева разработан метод расчета деформации и натяжения основы за один оборот главного вала ткацкого станка для различных ремизок;
на основе теории накопления повреждения с использованием критерия длительной прочности Бейли и бинарной причинно-следственной теории информации показано, что наибольшему разрушению и повреждаемости нити основы подвергаются в процессе зевообразования;
на основании теории надежности с учетом знания законов распределения вероятностей полуцикловых характеристик нитей и стойкости нитей к истиранию и выносливости к многократному нагружению разработан метод расчета обрывности основы и утка на ткацком станке;
на основе обработки экспериментальных данных современными методами теории анализа и планирования эксперимента определены факторы, в наибольшей степени оказывающие влияние на условия изготовления исследуемых тканей, их строение и качество;
получены математические модели для расчета основных параметров строения и свойств исследуемых тканей в зависимости от технологических параметров из изготовления на ткацком станке;
получены модели распределения температуры нитей основы по глубине и ширине заправки ткацкого станка при зевообразовании и установлены аналитические зависимости между температурой и натяжением нитей с учетом времени их нагружения на ткацком станке;
разработан метод оценки напряженно-деформированного состояния нитей основы в труднодоступных для экспериментирования зонах - в зоне зевообразования.
Практическая значимость работы заключается в разработке следующих вопросов:
определение оптимальных технологических параметров изготовления двухслойных тканей с соединением слоев по контуру заданного узора на пневморапирных ткацких станках All IP, обеспечивающие высокие показатели их физико-механических свойств и рациональное строение;
получение возможности прогнозирования условий изготовления, свойств и строения исследуемых тканей на основе полученных математических моделей;
разработка метода определения натяжения основы в процессе зевообразования в зоне зевообразования при помощи тепловизора;
разработка методики использования тепловизора в ткачестве при исследовании напряженно-деформированного состояния нитей основы на ткацком станке;
разработка метода прогнозирования обрывности нитей основы и утка по заданным свойствам используемых нитей;
разработка программного обеспечения для оценки напряженно-деформированного состояния нитей при зевообразовании с целью прогнозирования условий формирования тканей.
Работы, посвященные обрывности нитей в ткачестве
Снижению обрывности основных нитей для обеспечения эффективности использования отечественного оборудования - одна из актуальнейших задач. К основным свойствам нитей, характеризующих их способность к переработке в ткачестве, относятся следующие: - разрывная нагрузка - разрывное удлинение - количество циклов на многократное истирание - количество циклов на многократное растяжение
Исследуя процесс зевообразования Руткевич З.Я. в своей работе [2.27] утверждал, что в ходе этого процесса осуществляется переплетение нитей основы и утка — главная технологическая операция тканеобразования, во многом определяющая структуру ткани и возникает интенсивное воздействие рабочих органов станков на нити, оказывающее влияние на их обрывность. Им разработана конструкция зевообразовательного механизма, разработаны параметры зева и конструктивно- заправочной линии, найдена траектория перемещения ремиза, обеспечивающие наименьший износ основы.
Вопросами снижения обрывности нитей основы занимались многие исследователи, такие как Гордеев В.А. [1.9, 2.6, 3.11], Власов П.В. [1.5,1.6, 2.4], Ефремов Е.Д. [3.13], Алексеев К.Т. [3.2]. Из этих исследований можно сделать вывод, что на величину обрывности основных нитей наибольшее влияние оказывают заправочные параметры ткацкого станка и динамические условия работы системы заправки ткацкого станка.
Исследования Г.Н.Кукина, Л.М.Бутузова [3.5] свидетельствуют о том, что прочность нити при растяжении определяется прочностью составляющих ее волокон и силой межволоконных связей .В соответствии с этим, разрыв под действием растягивающей нагрузки происходит вследствие совместного воздействия двух факторов: разрушение материала волокон и разрушение структуры нити. Влияние данных факторов различно при различном характере растяжения. Авторами изучалась зависимость разрывных характеристик нити при многократном и однократном растяжении от размера поперечника в зоне разрушения.
В результате проведенных исследований были выявлены следующие закономерности: - если при многократном растяжении нити прямолинейный характер зависимости сохраняется для всех значений поперечника в зонах разрыва, то при многократном растяжении влияние разрушения структуры становится заметным: как утолщенные участки нити, разрушающиеся вследствие многократной деформации, оказываются устойчивыми к однократному растяжению; - прочность волокон в зоне разрушения при однократном растяжении в большей степени влияет на сопротивление разрушению, чем при многократном растяжении, при котором сопротивление разрушению более тесно связано с устойчивостью структуры; - улучшение структуры нити, укрепление межволоконных связей, позволяет повысить выносливость к многократному растяжению в большей степени, чем разрывную нагрузку.
Исследования Н.Н. Миловидова [3.23] свидетельствуют о том, что между прочностью и обрывностью нитей не наблюдается какой-либо зависимости, поэтому степень разрывной нагрузки нитей не всегда является признаком ухудшения их качеств. Коэффициент корреляции между обрывностью нитей на ткацком станке и разрывной нагрузкой ошлихтованных нитей г = -0.36.
ЛМ.Бутузова [2.3] утверждает, что зачастую нити с высокой прочностью ведут себя в производственных условиях плохо, в то время как нити с низкой прочностью показывают в процессе ткачества хорошие результаты. Это объясняется усталостными явлениями нитей, получаемыми в ткачестве, которые не учитываются на разрывной машине.
В.М.Бутович [3.4] утверждает, что повышение прочности нитей оказывает влияние на снижении обрывности лишь до определенного предела. Дальнейшее повьппение прочности вызывает лишь не значительное снижение обрывности нитей.
Исследования по выявлению причин разрушения основных нитей в процессе ткачества содержатся в работах [3.15, 2.9, 2.30]. Обрывы нити возникают не в слабых местах нитей, поступающих на ткацкие станки, а в местах становящихся слабыми в процессе ткачества под действием истирания. Максимальное натяжение нитей основы на ткацком станке составляет 20-25% от их средней прочности или 50-55% от прочности самых слабых мест. Это обстоятельство вполне обеспечивает прохождение нитей без обрыва в процессе ткачества Процесс ослабевания таких мест возникает из-за слабости нитей на истирание. Следовательно, для снижения обрывности нитей основы нет необходимости увеличивать прочность нитей на разрыв. Между величиной разрывного удлинения нитей и их обрывностью на ткацких станках имеется определенная зависимость: чем выше разрывное удлинение нитей, тем ниже их обрывность. Коэффициент корреляции между обрывностью нитей на ткацких станках и разрывным удлинением основных нитей г = -0.720.
Расчет натяжения нитей основы по вязкоупругой модели
Многими учеными на основе теоретических и экспериментальных исследований установлена временная зависимость прочности для ряда тел с различным строением и физико-механическими свойствами. Установлено, что для текстильных нитей и тканей зависимость между напряжением и деформацией включает время, поэтому их можно отнести к вязкоупругим. Л. Больцман и В. Вольтер для описания процессов деформирования вязкоупругих материалов разработали теорию наследственной вязкоупругости, основанной на принципе суперпозиции. Теория вязкоупругости представляет собой обобщение классических направлений механики сплошных сред — теории упругости с одной стороны (закон Гука), гидромеханики вязкой жидкости, с другой (закон вязкости Ньютона). При этом в теории использованы две гипотезы: упругие силы зависят не только от мгновенно полученных смещений, но и от предшествующих деформаций, которые оказывают тем меньшее влияние на них, чем больше времени прошло с момента предшествующих деформаций; влияние полученных в разное время деформаций складывается.
Эти соотношения можно рассматривать как взаимообратные, поскольку одно из них является решением другого, являющегося интегральным уравнением Вольтера II рода. Если проводить простейпше испытания вязкоупругих нитей при постоянных нагрузках, то принцип Л. Больцмана можно трактовать следующим образом: деформация в момент времени /, возникшая в результате действия напряжений в предыдущие моменты времени, является суммой деформаций, которые наблюдались бы в рассматриваемый момент времени U если бы каждое из постоянных напряжений действовало независимо от других.
Функция K(t) должна обладать сингулярностью, т.е. К(0)= х , так как при t=0 ds/dt- да, а интеграл от K(t) должен быть конечной величиной. При постоянном напряжении G\t)=crK уравнение ползучести принимает вид: w Е \ + \K(r)dt (2.15)
При постоянной деформации нитей S(t)=const уравнение для описания релаксационных процессов имеет вид: cr(t) = E-et \ \v{f)dt (2.16) При решении практических задач в качестве функций влияния часто используют экспоненциальное ядро, которое математически выражается следующей формулой: V(t)=Aexp-i" , (2.17) где А и р - параметры функции влияния.
Однако использование таких ядер при изучении технологического процесса ткачества не может дать достаточно хороших результатов, так как экспоненциальная функция не описывает процесс в начальный период времени, где принимает конечное значение.
В настоящее время известны и другие функции релаксации и ползучести для устойчивых процессов деформирования. Эти функции подбираются таким образом, чтобы учесть наличие бесконечно большой скорости деформирования или релаксации в начальный момент нагружения, когда t- 0, и конечную функцию процесса (є= const, ds/dt=0, или d J/dt=0, o=const). Это позволяет с помощью одних и тех же функций решать задачи и статического, и динамического типа с нагрузками, быстро меняющимися во времени, для любого времени наблюдения.
В расчетной практике наибольшее применение нашли функции, предложенные Ржаницыным А.Р., Колтуновым М. А. Ядро релаксации Ржаницына А.Р. имеет вид: Г(0=Ае-»Г (0 а 1, 0), (2.18) где А,а,0 - параметры материала. Резольвента этого ядра получена Колтуновым М.А. в виде: где Г(а) - гамма - функция аргумента ОС.
Определение вязкоупругих параметров методом логарифмических совмещений осуществлено в работах проф. Щербакова В.П. Для использования этого метода при определения параметров сингулярного ядра и резольвенты, а также модуля упругости, необходимо иметь достаточное количество кривых релаксации напряжения или ползучести деформации. Для этого необходимо иметь большое количество таблиц. Такие таблицы и кривые функций известны и приводятся в специальной литературе.
Однако, данный метод очень трудоемок, требует больших затрат времени, специальных таблиц и графиков. На кафедре ткачества разработан более простой метод. Сущность его заключается в измерении нагрузки при заданной деформации во времени. Нить основы или утка на универсальной разрывной машине ФП-10 доводится до деформации , машина останавливается и далее через определенные промежутки времени фиксируется нагрузка. Графики изменения деформации и напряжения во времени представлены на рисунке 2.5.
Использование тепловидения при исследовании напряженно-деформированного состояния нитей основы при зевообразовании
Термин "тепловидение" относится, главным образом, к регистрации теплового излучения твердых тел, которое складывается из собственного излучения тела, обусловленного его температурой, а также отраженного и прошедшего излучения других тел.
Как известно, абсолютно все процессы связаны с преобразованием энергии. Подавляющая часть этих процессов связана с выделением тепла и, в результате протекания данных процессов у объектов, участвующих в реакциях, или находящихся вблизи, появляются поля температур. Основное число процессов проистекает с малым удельным выделением тепла, и максимум энергии излучения при таких процессах попадает в инфракрасный микроволновый диапазон. Инфракрасные лучи являются электромагнитными волнами с длинами от 0,76 мк до 0,3 мм. Данный диапазон вол находится за гранью видимого спектра волн. Инфракрасные лучи не действуют на фотопластины и химические реагенты, но их можно обнаружить по вызываемому ими нагреванию тел. Таким образом, проглядывая этот диапазон, мы наблюдаем окружающие предметы в энергетическом взаимодействии.
Диапазон использования тепловизионной техники очень широк. Тепловидение используется в авиастроении, ядерной энергетики, военной области, машиностроении, медицине, транспорте, в службах экологического мониторинга и городском хозяйстве, в тепло- и электроэнергетике, в строительстве, пожарной охране, в нефтехимии, искусстве. Тепловизоры видят тепловые поля, которые являются следствием общих процессов преобразования энергии. Иногда некоторые дефекты практически можно заметить только с помощью тепловизора. Поэтому их часто используют при дефектоскопии. Например: на мостах и тяжелых опорных конструкциях при старении металла, нарушение сплошности, или если в ходе строительства не учли деформацию, которая действует на конструкцию, и при этом выделяться больше энергии, чем должно. С помощью тепловизоров можно проверять функционирование дымоходов, вентиляции, процессов тепломассообмена, которые в них происходят; контролировать состояние теплоизоляции, электрических контактов, обрывы проводов, а также состояние жидких и сыпучих субстанций, следить за протеканием атмосферных изменений. При умелом использовании данный прибор можно применять как контроллер состояния безопасности многих объектов и с помощью него можно предотвратить немало катастроф.
Принцип работы тепловизора основан на тепловой энергии и законах теплового излучения. Тепловая энергия передается в твердых телах фононами (теплопроводностью), в жидких телах — молекулами (конвекцией), в газах и в вакууме - квантами (излучением). Распространение фонов аналогично распространению ультразвука. Основной закон используемый в тепловиденье — это закон теплового излучения Планка, который описывает спектральное распределение энергетической светимости тела г(Х,Т) [Вт/м2(мкм)], измеряющий температуру выше абсолютного нуля (-273,16С). Первоначально этот закон был получен для абсолютно черного тела (АЧТ), которое представляет собой объект, не отражающий излучение других тел и испускающий максимум теплового излучения при данной температуре. Реальные тела всегда испускают энергию меньше, чем АЧТ и частично отражают внешнее излучение. Для таких тел вводят спектральный коэффициент излучения (спектральную степень чернота) є (X, Т), который показывает во сколько раз данное тело испускает энергии меньше, чем АЧТ при той же температуре. В этом случае закон Планка имеет следующий вид: г (IV =ї1ЬІ1.еСт_і (3.5) где С/ = 3,74 10 Вт/см1 мкм; С2= 1,44-10 мкмК; А - длина волны в (мкм); Т- абсолютная температура в (К). Для любой температуры и объекта Т функция имеет максимум на длине волны, определяемой формулой Вина: Хт[мкм]=2898/Т[К] (3.6) Поток тепловой энергии, испускаемый телом в некотором диапазоне длин волн, определяется интегрированием функции Планка в указанном диапазоне.
В тепловизорах широко применяются две наиболее распространенных длины волн от 3-х до 5,5 мкм и от 8 — 12 мкм и они обозначаются как коротко волновые и длинноволновые диапазоны.
Влияние технологических параметров процесса ткачества на полуцикловые характеристики ткани
Для управления технологическими процессами, строением и свойствами выпускаемых тканей необходимо определить наиболее значимые факторы, влияющие на выходные параметры. Существующие методы (планирование эксперимента, корреляционный метод анализа) не всегда дают хорошие результаты, так как в конечном итоге присутствуют так назьшаемые "эффекты сопутствия" влияния различных входных параметров, поэтому необходимо при проведении экспериментальных исследованиях факторы варьировать в строго определенных пределах, что сложно в производстве.
В ряде работ, проводимых на кафедре ткачества МГТУ им.А.Н.Косыгина, используется бинарная причинно-следственная теория информации, основанная на предпосылках Шеннона.
Задачи исследования обусловлены использованием метода, который бы позволял: идентифицировать исследуемые факторы; устранять эффекты сопутствия; автоматизировать трудоемкий процесс расчета
При исследовании технологического процесса ткачества приходится сталкиваться с многообразием факторов, воздействующих на процесс, и с многообразием связей между ними. Следует отметить недостаточность имеющейся эмпирической информации и надежно обоснованных теоретических заключений о характере и механизмах связей между этими факторами, которые необходимы для построения количественной теории, позволяющей надежно прогнозировать поведение исследуемой системы во всем множестве допустимых ситуаций.
При анализе процесса методом "черного ящика" получаются эмпирические уравнения, хорошо описывающие поведение исследуемого процесса Однако эти методы страдают одним недостатком: в них не отражаются внутренние, индивидуальные, присущие именно исследуемому явлению, взаимосвязи между отдельными факторами. Удовлетворительная точность численного прогноза, достигается при анализе регрессионных эмпирических зависимостей, во многих случаях не возмещает отсутствие возможностей качественного анализа специфики исследуемого процесса. Необходимым дополнением к методам эмпирических уравнений является диаграммная техника причинного анализа, которая позволяет установить внутреннюю причинно-следственную структуру рассматриваемого процесса и оценить количественно интенсивность причинных воздействий между различными факторами.
В причинном анализе следует выделить две основные фундаментальные проблемы: идентификации причин и следствий в исследуемом процессе; количественной оценки интенсивности прямых и косвенных причинных влияний в процессе. В простейшей постановке проблема идентификации может быть сформулирована следующим образом: рассматриваются две переменные Y и X, между которыми существует причинная связь и имеется статистика значений рассматриваемых переменных ,, ,/ = 1,2,..., . Требуется, не привлекая дополнительных данных и гипотез, на основании анализа статистики определить направление причинной связи и дать ее количественную оценку. На первый взгляд, задачу можно решить методами корреляционного анализа, но величина корреляции может включать в себя связи сопутствия или координационный эффект.
Казалось бы, что в поставленной задаче можно средствами корреляционного анализа установить, по крайней мере, факт корреляционной связи. Но достоверное отличие от нуля коэффициента корреляции еще не гарантирует наличие истинной связи переменных, так как это могут быть "ложная" корреляция, связь сопутствия или координационный эффект. Для снятия такой неопределенности необходимо привлечение некоторых дополнительных данных.
Предлагается использовать следующее соотношение: если /2: Н1 /21: Я2, то 2-И, где 1,Н — соответственно информация и энтропия распределения вероятностей случайных величин. Поскольку 7,2 = 721, то в случае если #, Я2,2- 1.
Энтропия — теоретико-информационная мера степени неопределенности случайной величины. При ее расчете логарифм берется обычно по основанию два. Энтропия также является количественной мерой неопределенности (по Шеннону) и связана со случайными явлениями. Ее не следует путать с термодинамической энтропией. Термодинамическая энтропия — это мера недостатка информации о некоторой физической системе. Причинная связь представляет собой информационный канал между фактором-причиной и фактором-следствием. Следовательно, при одной и той же статистической неопределенности следствия информации, поступающая от причины, должна быть тем больше, чем больше собственная статистическая неопределенность причины.
