Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние вопроса 10
1.1. Неоднородность кож в партионном производстве 10
1.2. Контроль и оценка качества кож для верха обуви 14
1.3. Автоматизация кожевенного производства и требования к методам технологического контроля кожи 22
Выводы 28
2. Методика выбора критериев технологического контроля кож 29
2.1. Принципы выбора критериев неразрушающего контроля неоднородности кож 29
2.2. Объекты и методы экспериментального исследования 37
2.3. Общие закономерности распределения параметров кож в производственных партиях 41
Выводы 48
3. Исследование вариабельности характеристик сырья, полу фабриката и готовых кож в производственных партиях 49
3.1. Изменчивость физических параметров полуфабриката в партии на ряде операций изготовления кож 49
3.2. Изменчивость физических параметров готовых кож в производственной партии 58
3.3. Партионная неоднородность кож по важнейшим свойствам 63
Выводы 67
4. Исследование зависимости свойств кож от физических параметров 68
4.1. Сравнительный анализ взаимосвязи характеристик свойств кож в производственной партии 68
4.2. Зависимость прочности от физических параметров кож 74
4.3. Особенности влияния фйаических параметров на прочность кож 78
Выводы 89
5. Совершенствование контроля кож на основе измерения поверхностной плотности 90
5.1. Контроль неоднородности производственных партий сырья, полуфабриката и готовых кож 90
5.2. Прямой контроль технологических воздействий на полуфабрикат 98
5.3. Контроль и оценка экономической эффективности кожевенного производства 103
5.4. Лабораторная методика оценки прочности кож 105
Выводы 114
Общие выводы и рекомендации 115
Литература 118
Приложения 131
- Неоднородность кож в партионном производстве
- Принципы выбора критериев неразрушающего контроля неоднородности кож
- Изменчивость физических параметров полуфабриката в партии на ряде операций изготовления кож
- Сравнительный анализ взаимосвязи характеристик свойств кож в производственной партии
- Контроль неоднородности производственных партий сырья, полуфабриката и готовых кож
Введение к работе
В решениях партии и правительства определено : "Главная задача одиннадцатой пятилетки состоит в обеспечении дальнейшего роста благосостояния советских людей на основе устойчивого, поступательного развития народного хозяйства, ускорения научно-технического прогресса и перевода экономики на интенсивный путь развития, более рационального использования производственного потенциала страны, всемерной экономии всех видов ресурсов и улучшения качества работы" / I /.
Большое внимание уделяется дальнейшему развитию легкой промышленности, в которой намечено увеличить объем выпускаемой продукции на 18 - 20 процентов. На ХХУІ съезде КПСС отмечалось, что "необходимо предусмотреть оснащение легкой промышленности современным оборудованием, улучшать ее снабжение сырьем и материалами, совершенствовать планирование и управление отраслью", "... уровень требований, предъявляемых к качеству продукции ... должен быть самым высоким" / L /.
В кожевенно-обувной промышленности предусматривается непрерывное увеличение выпуска обуви и расширение ее ассортимента.
Для обеспечения намеченного роста объема производства обуви в стране предусматривается дальнейшее расширение производства натуральных кож. При этом производство кож для верха обуви резко возрастет, а производство кож для низа обуви и юфти изменится незначительно, что обусловлено интенсивным развитием производства искусственных и синтетических материалов, которые успешно конкурируют с подошвенными кожами, но не полностью отвечают гигиеническим требованиям и потому для верха обуви применяются не столь широко. К настоящему времени произошли изменения и в структуре перерабатываемого сырья - увеличилось производство кож из шкур крупного рогатого скота повышенньпфазвесов, что объясняется изменением состава пого- ловья скота.
Важнейшим направлением развития кожевенно-обувной промышленности на современном этапе является повышение эффективности производства и качества выпускаемой продукции на основе автоматизации и широкого внедрения достижений в области организации производственных процессов и научной организации труда.
Выполнение этой задачи во многом связано с разработкой и внедрением в кожевенное производство автоматизированных систем управления технологическими процессами ( АСУ ТП ). Примером внедрения новых систем является ввод в эксплуатацию Курского и Вознесенского кожевенных заводов, оснащенных высокопроизводительным оборудованием, вырабатывающих кожи по прогрессивной технологии. Благодаря применению прогрессивной технологии на этих предприятиях экономится около 8 % кожевенного сырья, выпускаются высококачественные кожи хромового дубления / 2 /.
В условиях современного технически развитого предприятия, эффективность деятельности которого связана с большим количеством технико-экономических задач, вполне закономерно и оправдано применение ЭВМ в нахождении и реализации оптимальных производственных решений. При автоматизации технологических процессов научный подход, математические методы и быстродействующая вычислительная техника должны играт ведущую роль.
Однако разработка АСУ ТП кожевенного производства представляет весьма серьезную проблему. Ее внедрение встречает определенные трудности, обусловленные рядом факторов, из которых наиболее важные следующие: к настоящему времени в легкой промышленности наименее подготовленными к автоматизации являются технологические процессы кожевенного производства. Основная часть оборудования, эксплуатируемая на кожевенных предприятиях, плохо приспособлена для автоматизации; применяемые методы контроля сырья, технологических процессов и готовой продукции требуют значительных затрат материала и времени на испытания. Отсутствуют методы, позволяющие вести непрерывный контроль за проведением процессов производства кож; качество кожи оценивается большим количеством отдельных трудносопоставимых показателей, не завершена разработка математических моделей технологических процессов, что сдерживает постановку формализованных технических задач и алгоритмов управления / 3 /.
В последние годы в СССР и за рубежом ведутся широкие исследования и разработка технологического оборудования, средств контроля, методов регулирования и управления технологическими процессами, отвечающих требованиям совершенствования кожевенного производства. Актуальной проблемой остается изучение влияния особенностей сырья и полуфабриката на ход технологических операций, на качество готовых кож. Известно, что стабилизация технологических факторов на заданном уровне не обеспечивает наилучшего возможного качества кожи, что обусловлено особенностями кожевенного сырья, связанными с его неоднородностью.
Вопросам топографической неоднородности свойств различных видов кож для верха и низа обуви посвящен ряд научных работ, но недостаточно внимания уделяется вопросам неоднородности партий кож в условиях массового производства: должна быть подробнее изучена неоднородность партий сырья и полуфабриката, требует совершенствования система оценки качества полуфабриката на разных стадиях производства.
Целью работы является разработка направлений эффективного технологического контроля неоднородности сырья, полуфабриката и прогнозирования свойств готовых кож для верха обуви на основе их измерения неразрушающими экспрессными методами.
Для достижения поставленной цели в работе предусмотрено реше- ниє следующих задач: разработка методики выбора критериев; определение критериев оценки качества кож, точное измерение которых возможно без затрат материала и значительного времени; обоснование целесообразности разработки и применения соответствующих приборов и методов измерения; определение чувствительности выбранных характеристик к неоднородности сырья, полуфабриката и кож; математическое описание их влияния на основные свойства кож; разработка рекомендаций по совершенствованию контроля кож для верха обуви.
Научная новизна работы состоит в следующем: разработаны принципы научно обоснованного выбора критериев для массового неразрушающего контроля партионной неоднородности кож; исследованы направления эффективного контроля кож в процессе производства на основе измерения их физических параметров. Получены новые данные о неоднородности партий сырья, полуфабриката и готовых кож; впервые доказана целесообразность применения поверхностной плотности в технологическом контроле и оценке свойств кож для верха обуви; установлена взаимосвязь между рядом физических параметров и показателями важнейших механических свойств кож в партии; получены математические зависимости, позволяющие прогнозировать прочностные свойства кож хромового дубления одной производственной партии и разных видов без разрушения; предложена уточненная лабораторная методика оценки прочности кож при растяжении.
Практическая значимость работы заключается в том, что ее результаты использованы в области материаловедения и кожевенного производства, при разработке научно-методических основ АСУ ТП производства кож хромового .дубления, в информационном обеспечении задачи управления технологическими процессами на кожевенном предприятии с помощью ЭВМ.
Результаты исследования внедрены на Курском кожевенном объединении. Экономический эффект от внедрения составит 16,9 тыс. руб. в год. Результаты позволяют дать рекомендации по совершенствованию контроля полуфабриката и готовой продукции кожевенного производства. Полученные в работе новые данные могут быть использованы при оценке качества и выборе материала на изделие.
Основная часть диссертации состоит из пяти глав.
В первой главе проведен обзор литературы по вопросам совершенствования методов контроля качества кож с учетом развития кожевенного производства и повышения требований к свойствам продукции. Показано, что система производственного контроля и оценки свойств кожи требует улучшения; рассмотрены проблемы и перспективные направления, методы и приборы для измерения характеристик сырья, полуфабриката и готовых кож.
Во второй главе дано обоснование выбора объектов исследования, методов математической обработки экспериментальных данных. Изложена методика последовательного сравнительного анализа предпосылок эффективного применения характеристик кож в качестве критериев не-разрушающего технологического контроля.
Третья глава посвящена сравнительному исследованию чувствительности ряда характеристик к неоднородности сырья, полуфабриката и готовых кож.
В четвертой главе представлены результаты исследования влияния выбранных критериев на основные физико-механические свойства кожи.
В пятой главе определены направления совершенствования контро- ля сырья, полуфабриката и готовых' кож на основе измерения поверхностной плотности.
Основные положения исследований опубликованы в шести печатных работах за 1980 - 1983 гг., доложены на научной конференции МТЙШ ( Москва, 1980?.), на Всесоюзной научно-технической конференции "Автоматизация технологических процессов легкой промышленности" ( Москва, 1982 г.), на заседаниях кафедры материаловедения МТИШ ( Москва, I98L- - 1983 г.г.).
Неоднородность кож в партионном производстве
При управлении производством и качеством продукции в кожевенной промышленности необходимо учитывать совокупность факторов, определяющих её специфику. К этим факторам относят: качество сырья и материалов, нестабильность ассортимента вырабатываемой продукции во времени, сочетание поштучной и партионной обработки полуфабриката в процессе производства кожи, высокий удельный вес сырья и материалов в себестоимости готовой продукции / 3 /.
Одна из важнейших и наиболее сложных задач производства - получение кож для верха обуви, равномерных по технологическим и потребительским свойствам. Сложность решения этой задачи заключается в том, что кожевенное сырье является продуктом биологического происхождения с заведомо неравномерными свойствами. В ходе изготовления кожи неоднородность сырья в некоторой степени уменьшается. В то же время ряд операций может быть источником увеличения неоднородности / 4 /, в результате чего часть единиц полуфабриката, готовых кож и деталей верха обуви может не соответствовать установленным нормам по толщине / 5,6 /, сортности, химическому составу и физико-механическим свойствам.
Поэтому для поточно-масоового производства кож и изделий из кожи большое значение имеют исследования причин, характера и путей уменьшения неоднородности кож. Целый ряд исследований, выполненных М.П.Куприяновым, Ю.Л.Кавказовым , А.В.Павлиным и другими учеными, посвящен анализу закономерностей изменчивости свойств кож для верха и низа обуви.
Известно, что изменчивость свойств наблюдается в коже в разных направлениях и в разных топографических участках, от кожи к коже в одной производственной партии и в разных партиях. Проведенные в разное время работы / 4,7-10 / в значительной мере раскрыли сложный характер неоднородности качества кожи и обуви. Выявлена взаимосвязь неравномерности свойств кожи с видом и возрастом животных, методами консервирования шкур, технологией изготовления и другими факторами. Рассмотрены проблемы ограничения неравномерности многих свойств.
Большая вариация значений показателей свойств кожи затрудняет получение корректных результатов при проведении контроля или исследовательских работ, если отбор проб носит случайный характер. А.В.Павлиным уточнены теоретические основы и разработаны приемы отбора групп образцов для исследования кожи методом "асимметрической бахромы" / II /. Данный метод хорошо учитывает определенные закономерности вариации свойств кожи по топографическим участкам. Он нашел широкое применение в кожевенной промышленности / 12 /.
На кожевенных предприятиях контроль неоднородности и мероприятия по её уменьшению осуществляются в процессе изготовления кож неоднократно: при комплектовании производственных партий сырья, при обработке полуфабриката и при выпуске готовых кож.
Принципы выбора критериев неразрушающего контроля неоднородности кож
При постановке задачи совершенствования тиетодов контроля качества продукции одним из наиболее существенных моментов является выбор показателей ( критериев ) отдельных свойств или качества в целом.
Оценка такого материала как кожа в процессе изготовления и в готовом виде, как известно, осуществляется с помощьюрольшого количества различных показателей, часто не согласованных друг с другом. Кроме того, прямым контролем полуфабриката практически невозможно охватить все необходимые стороны процесса формирования свойств кожи - это сложно технически. С другой стороны, даже контроль режимов операций, широко применяемый в производстве, обеспечивает в среднем необходимый уровень свойств кож за счет соблюдения правильности технологии.
В случае правильного проведения технологических процессов причиной нестабильности характерисмк свойств готовых кож является неоднородность самого кожевенного сырья. Поэтому одновременно с решением вопросов стабилизации, регулирования и оптимизации процессов необходимо совершенствование контроля неоднородности кож в сырье, полуфабрикате и готовом виде.
В соответствии с поставленной целью в работе проведено обоснование выбора критериев для неразрушающего контроля неоднородности из общей совокупности, включающей десятки характеристик качества кожи, или новых характеристик, не применявшихся в контроле кож.
Для этого разработана методика выбора критериев, представляющая последовательный сравнительный анализ соответствия большой группы характеристик следующим трем принципам:
1. Соответствие неразрушающему способу контроля.
2. Заметная вариабельность характеристик.
3. Взаимосвязь характеристик с показателями качества кож.
Первое условие однозначно задано целью работы. На данном этапе должны быть отсеяны характеристики, определение которых основано на обязательном разрушении материала. Затем следует выявить возможности практического усовершенствования имеющихся или разработки новых методов определения оставшихся характеристик без разрушения кожи, так как на предприятиях практически все характеристики кож из-за несовершенства методов определяются с вырезанием образцов. Кроме того, надо проанализировать возможность экспрессного контроля, удобство и другие предпосылки соответствия требованиям автоматизации технологического контроля кож.
Среди выбранных характеристик могут иметь место и должны быть отсеяны такие, значения которых одинаковы или близки для кож разного уровня качества. Для контроля неоднородности кож должны представлять интерес нестабильные показатели, так как вариабельность является необходимым условием чувствительности критерия к неоднородности кож.
Изменчивость физических параметров полуфабриката в партии на ряде операций изготовления кож
На данном этапе выбора критериев контроля рассматриваются закономерности распределения физических параметров с целью выявления среди них заметно варьирующих, т.е. чувствительных к неоднородности кож.
С этой целью на Курском кожевенном заводе ( КПКО ) проведен эксперимент, в ходе которого исследована производственная партия полуфабриката на разных стадиях изготовления. В качестве объекта выбраны 75 шкур бычины тяжелой ( развес 25-30 кг ) из одной сборной партии сырья осеннего убоя, мокросоленого, без бактериального поражения, поступившего на предприятие в ноябре 1980 г. из Курской и Орловской областей. Все шкуры были помечены номерными клеймами для контроля состава партии, из чепрачной части в правой половине каждой кожи в месте отбора проб для физико-механических испытаний ( ГОСТ 938.0-75 ) с помощью резака вырубались образцы размером 50 х 50 мм.
Вырубание образцов и измерение их параметров проводились на следующих шести этапах изготовления:
I - в сырье С при снятых с образцов волосе и мездре ),
II-в голье после мездрения,
III - в дубленом полуфабрикате после отжима,
ІV- после распиливания,
V - после красильно-жировальных операций и отжима,
VІ- после вакуум-сушки.
Выбор этих точек ограничен операциями изготовления кож хромового дубления, включающими важнейшие обработки кожевой ткани. Отделочные операции, оказывающие менее существенное влияние на полуфабрикат, но значительно маскирующие измеряемые характеристики при нанесении грунта, покрытия - не рассматривались.
Схема вырубания образцов показана на рисунке 3.1.
С целью сохранения объема экспериментальной выборки после операций распиливания и сегментации все отмеченные правые полуку-латы, минуялсортировку, направлены на дальнейшую обработку для изготовления кож с облагороженной лицевой поверхностью "маст-бокс". ( На предприятии для обозначения производимых видов кож применяется итальянская терминология:"маст-бокси,"миура","градо","экстрали-на" и т.д. ).
Полные данные на всех этапах получены по 50 единицам полуфабриката из 75, что объясняется нечетким соблюдением принципа парти-онности при изготовлении кож. Это субъективное обстоятельство является, на наш взгляд, дополнительным свидетельством необходимости сплошного контроля полуфабриката.
Сравнительный анализ взаимосвязи характеристик свойств кож в производственной партии
Данный этап исследования включает выявление взаимосвязи физических параметров с показателями свойств кож. Достоверная связь, согласно разработанным принципам выбора критериев, является третьим, достаточным условием эффективности применения этих параметров в производственном контроле, оценке и прогнозировании качества кож для верха обуви.
В ходе анализа рассмотрены выбранные выше масса и площадь по-лукож, толщина, поверхностная плотность.
Важнейшие характеристики качества кож представлены рядом химических и физико-механических показателей, нормируемых ГОСТ и определяемых стандартными методами. Рассмотрены также неперспективные параметры - кажущаяся плотность и пористость.
Наряду с измеряемыми и расчетными показателями в исследование включена экспертная органолептическая характеристика кож, что позволяет уточнить роль аттестации, априорной экспертной оценки в технологическом контроле. С этой целью проведена оценка качества образцов площадью 2,7 дм , вырезанных из зоны отбора проб для испытаний кож, на основе опроса десяти квалифицированных экспертов. В состав экспертной комиссии вошли 4 специалиста по технологии кожи, 4 - по технологии обуви, 2 - по материаловедению обуви; в том числе 7 научных работников и 3 производственника; в том числе б инженеров, 3 кандидата технических наук и доктор технических наук.
При обработке на ЭВМ субъективных оценок, выставленных экспертами образцам в 5-балльной системе на основе органолептического анализа ( табл. П.І.ІІ ), получены значимые результаты: величина коэффициента конкордации равна 0,48; значение критерия Пирсона X 2 = 128,9 превышает табличное, что дает основание судить о неслучайной согласованности мнений экспертов / 123 /. После этой проверки усредненные значения оценок кож использованы в исследовании наравне с рядами значений других свойств.
Распределение экспертных оценок, как и других характеристик, подчиняется закону нормального распределения, что подтверждено с помощью критерия согласия "Л ".
Контроль неоднородности производственных партий сырья, полуфабриката и готовых кож
Основной целью исследования, результаты которого изложены в предыдущих главах, являются анализ предпосылок и разработка направлений неразрушающего технологического контроля партионной неоднородности кож для верха обуви применительно к высокомеханизированному и автоматизированному кожевенному производству. Выявлено, что к характеристикам, достоверно отражающим неоднородность сырья, полуфабриката и готовых кож хромового дубления по важнейшим свойствам, можно отнести стандартный физический параметр - толщину кож и их поверхностную плотность - параметр, в контроле и исследованиях кож не распространенный. Проведенное обоснование целесообразности применения данных параметров в качестве критериев контроля .кож ниже дополнено некоторыми рекомендациями, относящимися к прак -тическим методам измерения неоднородности кож в массовом производстве.
Анализ литературных источников показал, что переход от измерения вручную к автоматическому измерению толщины затруднений не вызывает. Для измерения поверхностной плотности кож разработан и апробирован в экспериментальных условиях ряд новейших высокоточных быстродействующих неразрушающих методов, основанных на взаимодействии вещества с проникающими излучениями / 41,114 /.
Заслуживает внимания, на наш взгляд, и другой принцип определения поверхностной плотности - расчет её значений на основе результатов измерений массы и площади кож, также не требующих разрушения. Этот путь представляется более доступным, так как ведет к необходимости создания сравнительно простого измерительного комплекса, состоящего из электронных весов и проходной измерительной машины, связанных с автономным счетно-информационным устройством или, в рамках АСУ ТП, с управляющей вычислительной машиной.
Отдельным вопросом разработки методики контроля неоднородности кож на основе измерения физических параметров должен быть выбор величины площади измеряемого участка кожи. В большинстве случаев контроль кож основан на следующих методиках.
