Введение к работе
Актуальность темы диссертации. Динамика социально-экономических показателей текстильной отрасли за 2000-2008 гг. характеризуется неравномерностью и нестабильностью. Основными ограничениями развития отрасли являются: зависимость от зарубежных поставщиков сырья; высокая доля фальсифицированной и контрабандной продукции; недостаточная конкурентоспособность продукции; низкая мотивация компаний к инвестированию; недостаток квалифицированных кадров; низкий уровень производительности труда.
Основная проблема на микроуровне (на уровне предприятий) заключается в использовании морально и физически устаревшего технологического оборудования. По оценке Росстата, на начало 2009 года доля оборудования, эксплуатируемого до 5 лет, составила 1,4 %, 6-10 лет -21,2%, 11 - 20 лет - 57,3 %, более 20 лет - 20,1 %. Следствием применения морально и физически устаревшего оборудования является низкий уровень производительности труда, а также выпуск продукции в самой низкой ценовой группе.
Ограниченность финансовых ресурсов зачастую не позволяет предприятиям отрасли проводить эффективную политику технического развития и перевооружения.
Решение данных проблем возможно путем реализации системного подхода к оценке уровня технологии и организации производства с целью снижения затрат предприятия и повышения конкурентоспособности продукции путем повышения результативности производства.
Диссертационная работа выполнена в рамках нескольких научных программ, финансируемых из федерального бюджета, в т.ч. в рамках научно-технической программы Министерства образования Российской Федерации «Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники" на 2003 – 2004 гг. и научно-технической программы Министерства образования Российской Федерации «Развитие научного потенциала высшей школы» на 2005 г.
Актуальность диссертационного исследования определяется его направленностью на разработку системотехнической методологии, позволяющей диагностировать, сравнивать и прогнозировать результативность действующих и создаваемых техники и технологий, а также способствующей разработке организационных, технических и технологических решений, направленных на создание конкурентоспособной продукции и повышение производительности труда.
Цель работы - разработка системотехнической методологии проектирования технологии и организации производства, основанной на их диалектической взаимосвязи, направленной на решение проблемы регулирования технического развития и перевооружения текстильных предприятий.
В соответствии с поставленной целью в диссертационном исследовании решены следующие задачи, отражающие его логику:
Изучена взаимосвязь между результативностью производства и уровнем развития технологии, организации производства и труда, разработана блок-схема взаимосвязей основных этапов системного анализа и синтеза проблемы повышения результативности текстильного производства. Особенностью представленной блок-схемы является то, что она предусматривает исходную постановку проблемы, формулирование целей и условий решения проблемы, структуризацию путей достижения целей, разработку проекта решения с учетом поставленных ограничений.
Разработана системотехническая методология проектирования технологии и организации текстильного производства, воплощенная в системе логико-алгебраических моделей, позволяющей диагностировать, сравнивать и прогнозировать результативность действующих и создаваемых (совершенствуемых) техники и технологий, а именно:
разработан блок диагностики результативности действующей технологии, отличительной особенностью которого является количественная оценка зависимости производительности оборудования и труда от конструкторских характеристик, технологических и организационных режимов;
разработан блок сравнительного анализа результативности использования машин различных типов, который применяется в случае технического развития и перевооружения предприятия;
разработан блок прогнозирования эффективности внедрения технико-организационных инноваций, направленных на повышение результативности использования оборудования;
разработан блок контроля соответствия нормы производительности оборудования технически обоснованным нормам;
предложен метод определения изменения себестоимости продукции за счет внедряемых инноваций, направленных на повышение результативности производства.
Проведены теоретические исследования процесса формирования полуфабрикатов в прядении, предложены новые конструктивные решения технических средств, позволяющих снизить обрывность продукта на выпускных органах машин.
Разработаны научные основы для создания универсальных конструкций трикотажных игл, обладающих повышенной износостойкостью и снижающих обрывность нитей.
Проведено совершенствование конструкции основных элементов технологических поточных линий по регенерации отходов с целью повышения качества волокон и экономии сырья.
Объектом диссертационного исследования являются основные производства текстильной и легкой промышленности, рассматриваемые в условиях структурной перестройки, технического перевооружения и роста цен на ресурсы (факторы производства).
Методологической основой исследования послужили методы системного анализа и синтеза, теории организации и управления.
Исследования комплекса технических и организационных мероприятий проводились на всех этапах создания и освоения разрабатываемых технических устройств. Оптимизация организационно-технологических параметров процессов на модернизированном оборудовании осуществлялась непосредственно в производственных условиях.
Теоретические исследования выполнялись с применением статистических расчетных методов, теории интегральных и дифференциальных уравнений, теоретической механики, аналитической и начертательной геометрии, механики идеально гибкой нити и теории упругости. Теоретические выводы по вопросам формирования полуфабрикатов в прядении, нитеподачи в трикотажном производстве подвергались экспериментальной проверке на стендах в лаборатории и на машинах в производственных условиях с использованием современной измерительной аппаратуры. Достоверность результатов экспериментальных исследований обеспечивалась использованием методов оценки погрешности измерений с выполнением расчетов на ПК в программах Excel.
Научная новизна диссертационного исследования заключается в разработке системотехнической методологии проектирования технологии и организации текстильных производств.
Впервые получены основные научные результаты:
по специальности 05.02.22
1. Предложена системотехническая методология проектирования технологии и организации текстильного производства, основанная на системе логико-алгебраических моделей, представляющая собой организационно-техническое и технологическое регулирование производственного процесса, технического развития и перевооружения текстильного предприятия.
2. Предложена система логико-алгебраических моделей обеспечения организационно-технической результативности производства, включающая в себя четыре блока, отличительной особенностью которых является отражение функциональной зависимости между технологическими, организационными параметрами и производительностью оборудования и труда:
- блок диагностики результативности действующей технологии для комплексной системной оценки зависимости производительности оборудования и труда от конструкторских характеристик, технологических и организационных режимов;
- блок прогнозирования эффективности внедрения технико-организационных инноваций, направленных на повышение результативности использования оборудования;
- блок сравнительного анализа результативности использования машин различных типов при техническом развитии и перевооружении предприятия;
- блок контроля соответствия нормы производительности единицы оборудования технически обоснованным нормам.
3. Предложен метод определения изменения себестоимости продукции за счет внедряемых инноваций, направленных на повышение результативности производства.
по специальности 05.19.02
4. Разработаны математическая модель и метод расчета поверхности воронки-вьюрка в форме псевдосферы, необходимой для снижения обрывности ленты и повышения производительности ленточной машины.
5. Разработаны высокоэффективные способы и технические средства формирования ровницы, связанные с теоретическим обоснованием рабочих поверхностей распространителей крутки, позволяющие улучшить её качество и повысить производительность единицы оборудования.
6. Проведены теоретические и экспериментальные исследования влияния профиля крючка трикотажной иглы на натяжение нити.
7. Разработана трикотажная игла с эллиптическим профилем крючка, позволяющая стабилизировать натяжение нити, повысить её износостойкость, что значительно сокращает время простоев оборудования, связанных с заменой игл игловодов.
8. Разработан новый способ регенерации плоских текстильных отходов с использованием секции предварительного разволокнения с тепловлажностной обработкой, позволяющей в большей степени сохранять целостность регенерированных волокон.
Практическая значимость и реализация результатов работы. Системотехническая методология проектирования технологии и организации производства, основанная на их диалектической взаимосвязи, может использоваться предприятиями для организационно-технической подготовки производства как при реконструкции, не требующей существенных капитальных вложений, так и при реализации масштабных инвестиционных программ.
Результаты работы позволили решить комплекс задач по повышению результативности производства за счет сокращения времени простоев оборудования, связанных с конструктивным несовершенством, недостаточной технологической и технической надежностью используемого оборудования, нерациональной организацией труда.
Разработанные способы и технические устройства уплотнения ленты в зоне выпуска ленточных машин прядильного производства и формирования ровницы в зоне выпуска ровничных машин позволили снизить обрывность полуфабрикатов и соответственно сократить количество простоев ленточных и ровничных машин, связанных с обрывностью полуфабрикатов в зоне выпуска. Повышение износостойкости игл вязальных машин позволило уменьшить интенсивность отказов оборудования в трикотажном производстве, а также сократить простои машины, связанные с заменой игл игловодов. Экономический эффект от внедрения разработанных устройств заключается в повышении производительности оборудования и труда, что снижает себестоимость единицы продукции, а также улучшает качество и повышает конкурентоспособность продукции.
Основные результаты работы получили подтверждение в производствах ОАО «Глуховский текстиль» (г. Ногинск Московской обл.), ООО «Ивановский трикотаж», ООО «Куровские ткани» (г. Куровское Московской обл.).
Апробация работы. Основные теоретические положения и результаты диссертационной работы доложены и получили положительную оценку:
- на международной научно-технической конференции «Теория и практика разработки оптимальных технологических процессов и конструкций в текстильном производстве» (г. Иваново, ИГТА, 1996, 1997 гг.);
- международной научно-технической конференции «Студенты и молодые ученые КГТУ – производству» (г. Кострома, КГТУ, 2003 г.);
- международных научно-технических конференциях «Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной и легкой промышленности (г. Иваново, ИГТА, 1998 …2008 гг.);
- совместном расширенном заседании кафедры механической технологии текстильных материалов и научного семинара Ивановской государственной текстильной академии (г. Иваново, 2009 г.).
Отдельные результаты диссертации вошли в коллективную работу ученых ИГТА, получившую премию Правительства Российской Федерации в области науки и техники для молодых ученых 2005 года.
Технические и технологические разработки, предлагаемые в диссертации, экспонировались на всероссийских, региональных и областных выставках и получили самые высокие оценки. В 2007 году получены медаль и диплом победителя конкурса наиболее успешно внедренных разработок на выставке научных достижений Ивановской области «III Ивановский инновационный салон «Инновации – 2007»; в том же 2007 г. – золотая медаль VII Московского международного салона инноваций и инвестиций; в 2009 г. – золотая медаль 37-го Международного салона изобретений и новой техники (г. Женева, Швейцария).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 46 работ, в том числе 14 статей в журнале «Известия вузов. Технология текстильной промышленности», 2 статьи в журнале «Вестник ИГТА», 6 статей в сборниках научных трудов, 9 депонированных рукописей, 6 тезисов докладов международных конференций, пять информационных листов, получены 1 патент РФ на изобретение и 3 патента РФ на полезную модель.
Из 14 статей в журнале «Известия вузов. Технология текстильной промышленности», включенном в перечень ВАК, 10 статей опубликовано в разделах «Прядение», «Трикотажное производство», «Технология нетканых материалов» и 4 статьи - в разделе «Организация производства».
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, общих выводов, списка литературных источников, приложений. Работа изложена на 246 страницах машинописного текста, содержит 36 рисунков, 16 таблиц, список литературы включает 215 наименований.
