Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Анализ состояния вопроса разработки спецодежды для рабочих автомобильной промышленности 14
1.1 Состояние вопроса и постановка задачи проектирования спецодежды для рабочих автомобильной промышленности 14
1.2 Исследование особенностей взаимодействия элементов системы «человек - одежда - производственная среда» на главном конвейере сборочно — кузовного производства ОАО «АВТОВАЗ» 17
1.3 Анализ условий труда рабочих на главном конвейере сборочно -кузовного производства 19
1.4 Особенности технологических операций механосборочных работ сборочно - кузовного производства 26
1.5 Анализ ассортимента спецодежды для рабочих и материалов, применяемых при ее изготовлении 33
1.5.1 Ассортимент и конструктивное устройство спецодежды для рабочих 33
1.5.2 Ассортимент текстильных материалов для изготовления спецодежды 42
1.6 Анализ защитной способности спецодежды и материалов 47
1.6.1 Защита от воздействия химических и смазочных веществ 49
1.6.2 Защита от воздействия движущихся машин, механизмов и режущих поверхностей 50
1.7 Формирование исходных требований к специальной одежде для
рабочих сборочно - кузовного производства 53
Выводы 56
Глава 2 Исследование компонентов системы «человек -одежда-производственная среда» 58
2.1 Теоретическое обоснование совершенствования конструкции специальной одежды с целью оптимизации ее проектирования... 58
2.2 Выбор и обоснование единичных эргокритериев для оптимизации конструкции спецодежды 60
2.3 Исследование рабочих движений для выявления оптимизационных параметров проектирования спецодежды 63
2.3.1 Характеристика и классификация рабочих движений с учетом специфики производства 63
2.3.2 Математическая модель взаимодействия элементов системы «человек - одежда - производственная среда» для сборочно -кузовного производства 71
2.3.3 Построение математической модели оптимизации конструкции спецодежды 74
2.4 Анализ методов исследования эксплуатационной надежности
материалов для спецодежды 76
2.4.1 Устойчивость спецодежды к механическим воздействиям и её зависимость от различных факторов 76
2.4.2 Устойчивость спецодежды к немеханическим воздействиям и её зависимость от различных факторов 80
2.5 Исследование комплексного воздействия на спецодежду опасных и вредных факторов производства 83
2.6. Анализ и исследование биокинематического взаимодействия элементов системы «человек - одежда» 94
2.6.1 Методика проведения биокинематических исследований 94
2.6.2 Исследование биокинематического взаимодействия системы «человек - одежда» в трехмерном пространстве 97
Выводы
Глава 3 Разработка и исследование оптимизационных параметров спецодежды 107
3.1 Выбор материалов для изготовления комплекта спецодежды и исследования их свойств 107
3.1.1 Исследования устойчивости материалов для спецодежды к механическим воздействиям 111
3.1.2 Исследования устойчивости материалов для спецодежды к немеханическим воздействиям 116
3.1.3 Исследование устойчивости материалов для спецодежды к комплексному воздействию стирок, истирания и разрывных нагрузок 118
3.2 Расчет полного факторного эксперимента 121
3.3 Разработка технического обеспечения проведения эксперимента по эргономическому исследованию конструкций спецодежды на динамическое соответствие 127
3.4 Выбор и обоснование видов рабочих движений для исследования эргономических показателей динамического соответствия 144
3.5 Выбор варианта конструктивного решения комплекта спецодежды 148
3.6 Разработка методики эксперимента по эргономическому исследованию конструкции спецодежды на динамическое соответствие 151
Выводы 167
Глава 4 Разработка и исследование комплекта спецодежды для рабочих сборочно кузовного производства ОАО «АВТОВАЗ» 169
4.1 Обоснование требований к художественно — конструктивному и технологическому решению комплекта спецодежды 169
4.2 Разработка комплекта спецодежды 170
4.3 Изготовление опытной партии комплектов спецодежды 188
4.4 Анализ и оценка интенсивности воздействия опасных и вредных производственных факторов на разработанные комплекты спецодежды 199
4.5 Экспертная оценка комфортности в эксплуатации комплектов спецодежды 201
4.6 Расчет годового экономического эффекта от внедрения разработанных комплектов спецодежды 211
4.6.1 Экономический, психофизиологический и социальный эффект от внедрения комплектов спецодежды 211
4.6.2 Расчет экономической эффективности 214
Выводы 216
Выводы по работе 218
Библиографический список
- Исследование особенностей взаимодействия элементов системы «человек - одежда - производственная среда» на главном конвейере сборочно — кузовного производства ОАО «АВТОВАЗ»
- Выбор и обоснование единичных эргокритериев для оптимизации конструкции спецодежды
- Исследования устойчивости материалов для спецодежды к немеханическим воздействиям
- Анализ и оценка интенсивности воздействия опасных и вредных производственных факторов на разработанные комплекты спецодежды
Введение к работе
Развитие научно-технического прогресса, преобразования в сфере производства на современных промышленных предприятиях наряду с прочими выдвигают на передний план задачу оптимального решения вопроса обеспечения безопасности работы людей на производстве, в том числе и путем проектирования специальной одежды для защиты человека от вредных воздействий производственной среды.
Проблема целенаправленного улучшения ассортимента и качества специальной одежды, адекватно соответствующей спектру потребностей организаций-заказчиков в современных условиях хозяйствования имеет особую важность. Средства индивидуальной защиты (СИЗ) занимают особое место в комплексе мероприятий по обеспечению безопасности труда работающих и профилактики профзаболеваний [1]. К числу широко применяемых СИЗ относится специальная одежда, которая является одним из необходимых условий снижения воздействия на человека опасных и вредных производственных факторов и сохранения его высокой работоспособности и здоровья.
В настоящее время накоплен большой научный материал, разработаны методы и критерии физиолого - гигиенической оценки специальной одежды, установлена взаимосвязь между техническими параметрами материалов и спецодежды в целом, сформулированы основные методологические принципы ее проектирования и промышленной технологии изготовления в соответствии с требованиями, обусловленными конкретными условиями эксплуатации спецодежды.
Специалистами ЦНИИШПа, совместно с НИИ Академии медицинских наук, Санкт-Петербургского университета технологии и дизайна, МГУДТ, Новосибирского технологического института, Республиканского Дома моделей специальной и рабочей одежды Украины, Дома моделей специальной и рабочей одежды Минлегпрома РФ была разработана и успешно эксплуатируется одежда для рабочих газовой, угольной, нефтяной, химической, строительной и Развитие научно-технического прогресса, преобразования в сфере производства на современных промышленных предприятиях наряду с прочими выдвигают на передний план задачу оптимального решения вопроса обеспечения безопасности работы людей на производстве, в том числе и путем проектирования специальной одежды для защиты человека от вредных воздействий производственной среды.
Проблема целенаправленного улучшения ассортимента и качества специальной одежды, адекватно соответствующей спектру потребностей организаций-заказчиков в современных условиях хозяйствования имеет особую важность. Средства индивидуальной защиты (СИЗ) занимают особое место в комплексе мероприятий по обеспечению безопасности труда работающих и профилактики профзаболеваний [1]. К числу широко применяемых СИЗ относится специальная одежда, которая является одним из необходимых условий снижения воздействия на человека опасных и вредных производственных факторов и сохранения его высокой работоспособности и здоровья.
В настоящее время накоплен большой научный материал, разработаны методы и критерии физиолого - гигиенической оценки специальной одежды, установлена взаимосвязь между техническими параметрами материалов и спецодежды в целом, сформулированы основные методологические принципы ее проектирования и промышленной технологии изготовления в соответствии с требованиями, обусловленными конкретными условиями эксплуатации спецодежды.
Специалистами ЦНИИШПа, совместно с НИИ Академии медицинских наук, Санкт-Петербургского университета технологии и дизайна, МГУДТ, Новосибирского технологического института, Республиканского Дома моделей специальной и рабочей одежды Украины, Дома моделей специальной и рабочей одежды Минлегпрома РФ была разработана и успешно эксплуатируется одежда для рабочих газовой, угольной, нефтяной, химической, строительной и химической, строительной и деревообрабатывающей промышленности, для сварщиков, рабочих горячих цехов, работников сельского хозяйства и др [2]. Значительный вклад в решение этих задач, а также разработку научных и теоретических основ процесса проектирования спецодежды внесли исследования, выполненные под руководством П.П. Кокеткина, Е.Х.Меликова, Е.Б. Кобляковой, И.Н. Савельевой, Е.Я. Сурженко, З.С.Чубаровой, O.K. Терпеновой, Е.В.Романова и др. [1], [2],. [3]. В них сформулированы методологические основы системного подхода к проектированию одежды различного назначения, структурирована номенклатура факторов и критериев соответствия изделий условиям функционирования системы «человек - одежда - среда», разработаны общие принципы обеспечения эргономической рациональности конструкций, предложены методы и технические средства оценки целого ряда показателей качества одежды по группе эргономических критериев.
Однако следует отметить, что в последние годы значительно возросли требования к спецодежде со стороны потребителей по комплексу защитных, эксплуатационных, гигиенических и эстетических свойств. Возникла потребность в защите объектов труда от контактного взаимодействия их со спецодеждой, в формировании фирменного стиля для конкретных типов производства [4], [5].
Предлагаемая в настоящее время на потребительском рынке спецодежда далеко не всегда соответствует конкретному уровню комплекса предъявляемых требований, не всегда обеспечивает реализацию специфики потребностей в современной специальной одежде для, зачастую, сугубо уникальных условий производственной среды. К тому же сложившиеся в настоящее время несоответствие системы базовых конструкций спецодежды реальному многообразию проектных ситуаций с позиций функционально-эргономических требований к одежде не позволяют решать данную проблему в полном объеме [6]. Следует особо отметить, что обеспечение динамического соответствия конструкций одежды условиям ее эксплуатации актуальных задач проектирования специальной одежды для любой отрасли промышленности, не является исключением и машиностроительная.
Одно из ведущих мест в машиностроении и металлообработке занимает автомобильная промышленность, поскольку она обеспечивает около 22 % валового дохода России [7]. Если учесть рост темпов потребления автомобилей на мировом,, в том числе и отечественном, рынках, то актуальность всестороннего исследования проблемы обеспечения специальной одеждой работников данного сектора экономики становится вполне очевидной. Одним из наиболее важных вопросов комплексной оптимизации производственных процессов в автомобилестроении является вопрос сбалансированного функционирования элементов системы «человек — условия труда — объект труда», в которой существенная роль отводится одежде человека, способной не только эффективно защищать его от производственных вредностей, но и обеспечивать максимальный комфорт. Необходимость поисковых исследований по созданию адаптированных вариантов специальной одежды с улучшенными параметрическими характеристиками для автомобильной промышленности обусловлена спецификой условий ее эксплуатации в данной отрасли, техническими параметрами новых современных материалов и интенсификацией труда рабочих на современных предприятиях.
Назревшая необходимость в выполнении работ такого рода подтверждается также конкретной заявкой на разработку спецодежды Открытого акционерного общества Волжского автомобильного завода (ОАО «АВТОВАЗ») для рабочих сборочно-кузовного производства (СКП).
Целью диссертационной работы является исследование и разработка спецодежды для рабочих СКП ОАО «АВТОВАЗ» с высокими эргономическими, эстетическими, защитными и гигиеническими свойствами на основе учета конкретных условий эксплуатации и имиджа предприятия, которая, обеспечивая высокий совокупный показатель качества и эффективной индивидуальной защиты работающих, позволит реализовать требования безопасности труда, высокой его производительности в сочетании с обеспечением комфортного состояния человека во время рабочей смены.
Для реализации поставленной цели в работе определены следующие задачи:
1. Изучение существующего ассортимента спецодежды для рабочих СКП и специальных материалов, применяемых при ее изготовлении, с целью разработки оптимизационных параметров спецодежды.
2. Систематизация и анализ особенностей технологических операций, комплекса опасных и вредных производственных факторов (ОВПФ) главного конвейера СКП ОАО «АВТОВАЗ» для разработки предложений по обеспечению эксплуатационной надежности спецодежды.
3. Изучение биокинематического взаимодействия элементов системы «человек - спецодежда» на основе принципов проективной эргономики с целью формирования структуры исходной информации для процесса проектирования спецодежды.
4. Разработка и обоснование системы единичных эргокритериев для оптимизации конструкции спецодежды рабочих СКП на основе интеграции объектно-ориентированного подхода и информационной технологии проектирования.
5. Выбор и обоснование видов рабочих движений в технологическом процессе главного конвейера СКП для исследования эргономических показателей спецодежды на основе совокупной характеристики экстремальных трудовых движений.
6. Разработка конструкции, изготовление и исследование комплекта спецодежды для рабочих СКП.
Объектами исследования являются спецодежда рабочих СКП ОАО «АВТОВАЗ», условия труда и параметры систем: «человек - условия труда -объект труда» и «человек - одежда».
Методы исследований. В работе использованы общая методология системного подхода к проектированию спецодежды; методы и средства эргономической биомеханики; методы социологических исследований, системно-структурного анализа, экспертной оценки; методы математического планирования эксперимента и статистической обработки данных; стандартные методы исследования свойств материалов.
Научная новизна работы состоит в следующем:
1. Проведены систематизация и анализ особенностей технологических операций, комплекса опасных и вредных производственных факторов (ОВПФ) главного конвейера СКП ОАО «АВТОВАЗ» с целью разработки объектно-ориентированного подхода к обеспечению эксплуатационной надежности спецодежды рабочих.
2. На основе проведенного анализа разработан метод формирования структуры оптимизационных параметров спецодежды для рабочих СКП с учетом особенностей ее ассортимента и реологических характеристик специальных материалов для ее изготовления.
3. Разработан комплекс приоритетных показателей физико-механических свойств материалов для спецодежды рабочих СКП ОАО «АВТОВАЗ» с высоким уровнем защиты от воздействия ОВПФ.
4. Разработана информационно-логическая модель базы данных процесса проектирования комплекта спецодежды для рабочих СКП.
5. Разработана система оптимальных сочетаний значений критериев качества с величинами конструктивных параметров спецодежды на основных информативных участках конструкции.
6. Разработана математическая модель объемно-пространственного положения информативных точек для расчета значений конструктивных прибавок.
Практическая значимость работы заключается в следующем:
1. Разработан экспериментальный стенд для исследования динамики информативных точек, давления и величин деформации растяжения в спецодежде.
2. Разработаны конструкция и особенности технологической обработки спецодежды для слесарей механосборочных работ (МСР) СКП на основе учета интенсивности комплексного воздействия ОВПФ на спецкостюм и особенностей производственного взаимодействия костюма с объектом труда.
3. Разработан пакет проектно-конструкторской и технологической документации на четыре варианта моделей комплектов женской спецодежды рабочих МСР СКП ОАО «АВТОВАЗ» для изготовления ее в условиях промышленных предприятий.
4. Разработаны комплекты спецодежды для рабочих главного конвейера СКП ОАО «АВТОВАЗ», позволяющие повысить ее эксплуатационную надежность.
5. Результаты работы могут быть использованы в ВУЗах при подготовке специалистов в области проектирования спецодежды.
Апробация результатов работы. Основные результаты работы докладывались и получили положительную оценку на:
1. Международной научно - практической конференции «Актуальные проблемы создания и использования новых материалов и оценки их качества» (Материаловедение - 99), МГУС, в 1999году в п. Черкизово.
2. Первой городской научно - практической конференции «Наука - сервису города», ПТИС, в 2000 году в г. Тольятти.
3. Международной научно — технической конференции «Новые технологии в одежде из тканей и трикотажа», МГУС, 25 - 26 мая 2001 года в г. Москва.
4. Третьей городской научно — практической конференции «Наука - сервису города», ТГИС, в 2002 году в г. Тольятти.
5. Международной научно — практической конференции «Швейное производство: от научно технических разработок до инновационных проектов», МГУС, 12 - 14 октября 2002 года в г. Москва.
6. Четвертой городской научно - практической конференции «Наука -сервису города», ТГИС, в 2003 году в г. Тольятти.
7. IX - научно - практической конференции «Наука - Сервису», МГУС, 17-18 мая 2004года в г. Москва.
Материалы диссертации докладывались и обсуждались на заседаниях кафедр МГУС: «Технология и конструирование швейных изделий» (1998+2002г.г.), «Конструирование швейных изделий» (2002-ь2004г.г.).
Работа выполнена в рамках госбюджетной темы НИР ТГИС «Разработка и совершенствование процессов и методов проектирования и технологии одежды» под регистрационным номером 01.20.00 05624 с 1999 - 2003г.г.
Основные результаты работы были опубликованы в сборниках научных трудов ПТИС, «Проблемы и решения современной технологии», выпуски 8, 10, 2001г. в г. Тольятти, в межвузовском сборнике научных трудов ЮРГУЭС «Проблемы повышения эффективности швейного производства; современные проблемы техники и технологии сервиса» в 2002г., г. Шахты, в журнале «Швейная промышленность», №2,2004г. г. Москва.
Публикации. Основные результаты исследований, выполненных в настоящей диссертации, опубликованы в 14 печатных работах. Результаты работы отражены в двух патентах Российской Федерации на промышленные образцы № 50747 «Комплект рабочей одежды» (два варианта) и № 51676 «Комплект рабочей одежды» (два варианта), свидетельстве на полезную модель № 18131 «Застежка потайная».
Структура и объём диссертации.
Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, общих выводов и рекомендаций, библиографического списка, насчитывающего 117. наименований и приложений, представленных на 115 страницах. Основные результаты работы изложены на 230 страницах машинописного текста и содержат 82 рисунка, 29 таблиц, 39 приложений.
Результаты диссертационной работы апробированы и внедрены в научно-исследовательские работы научно-технического центра ОАО «АВТОВАЗ» г. Тольятти. Разработанная проектно-конструкторская и технологическая документация на комплекты специальной одежды для рабочих МСР СКП ОАО «АВТОВАЗ» внедрена в производство на швейных предприятиях ООО «Дизайн Бизнес Центр», 000 «Тольятти Трикотаж», а 1000 штук первой партии комплектов спецодежды для женщин приняты к эксплуатации в цехе №45-2 СКП ОАО «АВТОВАЗ» г. Тольятти, что подтверждено актами внедрения научно - технических и инженерно -конструкторских работ.
Разработанный экспериментальный стенд для исследования динамики информативных точек, давления и величин деформации растяжения в спецодежде прошел промышленную апробацию в НТЦ ОАО «АВТОВАЗ» г. Тольятти и используется при проведении научно - исследовательских работ на кафедре «Технология и конструирование одежды» Тольяттинской государственной академии сервиса.
Результаты диссертационной работы внедрены в учебный процесс для подготовки студентов по специальностям 280900 «Конструирование швейных изделий», 280800 «Технология швейных изделий» в рамках преподавания дисциплин «Гигиена одежды», «Конструирование одежды», «Методы и средства исследований», «Основы проектирования конструкций швейных изделий». химической, строительной и деревообрабатывающей промышленности, для сварщиков, рабочих горячих цехов, работников сельского хозяйства и др [2]. Значительный вклад в решение этих задач, а также разработку научных и теоретических основ процесса проектирования спецодежды внесли исследования, выполненные под руководством П.П. Кокеткина, Е.Х.Меликова, Е.Б. Кобляковой, И.Н. Савельевой, Е.Я. Сурженко, З.С.Чубаровой, O.K. Терпеновой, Е.В.Романова и др. [1], [2],. [3]. В них сформулированы методологические основы системного подхода к проектированию одежды различного назначения, структурирована номенклатура факторов и критериев соответствия изделий условиям функционирования системы «человек - одежда - среда», разработаны общие принципы обеспечения эргономической рациональности конструкций, предложены методы и технические средства оценки целого ряда показателей качества одежды по группе эргономических критериев.
Однако следует отметить, что в последние годы значительно возросли требования к спецодежде со стороны потребителей по комплексу защитных, эксплуатационных, гигиенических и эстетических свойств. Возникла потребность в защите объектов труда от контактного взаимодействия их со спецодеждой, в формировании фирменного стиля для конкретных типов производства [4], [5].
Предлагаемая в настоящее время на потребительском рынке спецодежда далеко не всегда соответствует конкретному уровню комплекса предъявляемых требований, не всегда обеспечивает реализацию специфики потребностей в современной специальной одежде для, зачастую, сугубо уникальных условий производственной среды. К тому же сложившиеся в настоящее время несоответствие системы базовых конструкций спецодежды реальному многообразию проектных ситуаций с позиций функционально-эргономических требований к одежде не позволяют решать данную проблему в полном объеме [6]. Следует особо отметить, что обеспечение динамического соответствия конструкций одежды условиям ее эксплуатации актуальных задач проектирования специальной одежды для любой отрасли промышленности, не является исключением и машиностроительная.
Одно из ведущих мест в машиностроении и металлообработке занимает автомобильная промышленность, поскольку она обеспечивает около 22 % валового дохода России [7]. Если учесть рост темпов потребления автомобилей на мировом,, в том числе и отечественном, рынках, то актуальность всестороннего исследования проблемы обеспечения специальной одеждой работников данного сектора экономики становится вполне очевидной. Одним из наиболее важных вопросов комплексной оптимизации производственных процессов в автомобилестроении является вопрос сбалансированного функционирования элементов системы «человек — условия труда — объект труда», в которой существенная роль отводится одежде человека, способной не только эффективно защищать его от производственных вредностей, но и обеспечивать максимальный комфорт. Необходимость поисковых исследований по созданию адаптированных вариантов специальной одежды с улучшенными параметрическими характеристиками для автомобильной промышленности обусловлена спецификой условий ее эксплуатации в данной отрасли, техническими параметрами новых современных материалов и интенсификацией труда рабочих на современных предприятиях.
Назревшая необходимость в выполнении работ такого рода подтверждается также конкретной заявкой на разработку спецодежды Открытого акционерного общества Волжского автомобильного завода (ОАО «АВТОВАЗ») для рабочих сборочно-кузовного производства (СКП).
Целью диссертационной работы является исследование и разработка спецодежды для рабочих СКП ОАО «АВТОВАЗ» с высокими эргономическими, эстетическими, защитными и гигиеническими свойствами на основе учета конкретных условий эксплуатации и имиджа предприятия, которая, обеспечивая высокий совокупный показатель качества и эффективной индивидуальной защиты работающих, позволит реализовать требования безопасности труда, высокой его производительности в сочетании с обеспечением комфортного состояния человека во время рабочей смены.
Для реализации поставленной цели в работе определены следующие задачи:
1. Изучение существующего ассортимента спецодежды для рабочих СКП и специальных материалов, применяемых при ее изготовлении, с целью разработки оптимизационных параметров спецодежды.
2. Систематизация и анализ особенностей технологических операций, комплекса опасных и вредных производственных факторов (ОВПФ) главного конвейера СКП ОАО «АВТОВАЗ» для разработки предложений по обеспечению эксплуатационной надежности спецодежды.
3. Изучение биокинематического взаимодействия элементов системы «человек - спецодежда» на основе принципов проективной эргономики с целью формирования структуры исходной информации для процесса проектирования спецодежды.
4. Разработка и обоснование системы единичных эргокритериев для оптимизации конструкции спецодежды рабочих СКП на основе интеграции объектно-ориентированного подхода и информационной технологии проектирования.
5. Выбор и обоснование видов рабочих движений в технологическом процессе главного конвейера СКП для исследования эргономических показателей спецодежды на основе совокупной характеристики экстремальных трудовых движений.
6. Разработка конструкции, изготовление и исследование комплекта спецодежды для рабочих СКП.
Объектами исследования являются спецодежда рабочих СКП ОАО «АВТОВАЗ», условия труда и параметры систем: «человек - условия труда -объект труда» и «человек - одежда».
Методы исследований. В работе использованы общая методология системного подхода к проектированию спецодежды; методы и средства эргономической биомеханики; методы социологических исследований, системно-структурного анализа, экспертной оценки; методы математического планирования эксперимента и статистической обработки данных; стандартные методы исследования свойств материалов.
Научная новизна работы состоит в следующем:
1. Проведены систематизация и анализ особенностей технологических операций, комплекса опасных и вредных производственных факторов (ОВПФ) главного конвейера СКП ОАО «АВТОВАЗ» с целью разработки объектно-ориентированного подхода к обеспечению эксплуатационной надежности спецодежды рабочих.
2. На основе проведенного анализа разработан метод формирования структуры оптимизационных параметров спецодежды для рабочих СКП с учетом особенностей ее ассортимента и реологических характеристик специальных материалов для ее изготовления.
3. Разработан комплекс приоритетных показателей физико-механических свойств материалов для спецодежды рабочих СКП ОАО «АВТОВАЗ» с высоким уровнем защиты от воздействия ОВПФ.
4. Разработана информационно-логическая модель базы данных процесса проектирования комплекта спецодежды для рабочих СКП.
5. Разработана система оптимальных сочетаний значений критериев качества с величинами конструктивных параметров спецодежды на основных информативных участках конструкции.
6. Разработана математическая модель объемно-пространственного положения информативных точек для расчета значений конструктивных прибавок.
Практическая значимость работы заключается в следующем:
1. Разработан экспериментальный стенд для исследования динамики информативных точек, давления и величин деформации растяжения в спецодежде.
2. Разработаны конструкция и особенности технологической обработки спецодежды для слесарей механосборочных работ (МСР) СКП на основе учета интенсивности комплексного воздействия ОВПФ на спецкостюм и особенностей производственного взаимодействия костюма с объектом труда.
3. Разработан пакет проектно-конструкторской и технологической документации на четыре варианта моделей комплектов женской спецодежды рабочих МСР СКП ОАО «АВТОВАЗ» для изготовления ее в условиях промышленных предприятий.
4. Разработаны комплекты спецодежды для рабочих главного конвейера СКП ОАО «АВТОВАЗ», позволяющие повысить ее эксплуатационную надежность.
5. Результаты работы могут быть использованы в ВУЗах при подготовке специалистов в области проектирования спецодежды.
Апробация результатов работы. Основные результаты работы докладывались и получили положительную оценку на:
1. Международной научно - практической конференции «Актуальные проблемы создания и использования новых материалов и оценки их качества» (Материаловедение - 99), МГУС, в 1999году в п. Черкизово.
2. Первой городской научно - практической конференции «Наука - сервису города», ПТИС, в 2000 году в г. Тольятти.
3. Международной научно — технической конференции «Новые технологии в одежде из тканей и трикотажа», МГУС, 25 - 26 мая 2001 года в г. Москва.
4. Третьей городской научно — практической конференции «Наука - сервису города», ТГИС, в 2002 году в г. Тольятти.
5. Международной научно — практической конференции «Швейное производство: от научно технических разработок до инновационных проектов», МГУС, 12 - 14 октября 2002 года в г. Москва.
6. Четвертой городской научно - практической конференции «Наука -сервису города», ТГИС, в 2003 году в г. Тольятти.
7. IX - научно - практической конференции «Наука - Сервису», МГУС, 17-18 мая 2004года в г. Москва.
Материалы диссертации докладывались и обсуждались на заседаниях кафедр МГУС: «Технология и конструирование швейных изделий» (1998+2002г.г.), «Конструирование швейных изделий» (2002-ь2004г.г.).
Работа выполнена в рамках госбюджетной темы НИР ТГИС «Разработка и совершенствование процессов и методов проектирования и технологии одежды» под регистрационным номером 01.20.00 05624 с 1999 - 2003г.г.
Основные результаты работы были опубликованы в сборниках научных трудов ПТИС, «Проблемы и решения современной технологии», выпуски 8, 10, 2001г. в г. Тольятти, в межвузовском сборнике научных трудов ЮРГУЭС «Проблемы повышения эффективности швейного производства; современные проблемы техники и технологии сервиса» в 2002г., г. Шахты, в журнале «Швейная промышленность», №2,2004г. г. Москва.
Публикации. Основные результаты исследований, выполненных в настоящей диссертации, опубликованы в 14 печатных работах. Результаты работы отражены в двух патентах Российской Федерации на промышленные образцы № 50747 «Комплект рабочей одежды» (два варианта) и № 51676 «Комплект рабочей одежды» (два варианта), свидетельстве на полезную модель № 18131 «Застежка потайная».
Структура и объём диссертации.
Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, общих выводов и рекомендаций, библиографического списка, насчитывающего 117. наименований и приложений, представленных на 115 страницах. Основные результаты работы изложены на 230 страницах машинописного текста и содержат 82 рисунка, 29 таблиц, 39 приложений.
Результаты диссертационной работы апробированы и внедрены в научно-исследовательские работы научно-технического центра ОАО «АВТОВАЗ» г. Тольятти. Разработанная проектно-конструкторская и технологическая документация на комплекты специальной одежды для рабочих МСР СКП ОАО «АВТОВАЗ» внедрена в производство на швейных предприятиях ООО «Дизайн Бизнес Центр», 000 «Тольятти Трикотаж», а 1000 штук первой партии комплектов спецодежды для женщин приняты к эксплуатации в цехе №45-2 СКП ОАО «АВТОВАЗ» г. Тольятти, что подтверждено актами внедрения научно - технических и инженерно -конструкторских работ.
Разработанный экспериментальный стенд для исследования динамики информативных точек, давления и величин деформации растяжения в спецодежде прошел промышленную апробацию в НТЦ ОАО «АВТОВАЗ» г. Тольятти и используется при проведении научно - исследовательских работ на кафедре «Технология и конструирование одежды» Тольяттинской государственной академии сервиса.
Результаты диссертационной работы внедрены в учебный процесс для подготовки студентов по специальностям 280900 «Конструирование швейных изделий», 280800 «Технология швейных изделий» в рамках преподавания дисциплин «Гигиена одежды», «Конструирование одежды», «Методы и средства исследований», «Основы проектирования конструкций швейных изделий».
Исследование особенностей взаимодействия элементов системы «человек - одежда - производственная среда» на главном конвейере сборочно — кузовного производства ОАО «АВТОВАЗ»
Спецодежда в автомобильной промышленности, как и в любой другой, считается средством защиты человека от опасных и вредных факторов производственной (ОВПФ) среды и призвана обеспечивать безопасные условия труда, сохранять работоспособность и здоровье человека. Человек является основным элементом системы «человек — условия труда — объект труда», который следует защищать от условий производственной среды.
Условия труда рабочих данного производства зависят прежде всего от характера и степени их воздействия (по всей поверхности или на локальных участках); тяжести выполняемой работы; характерных движений; метеорологических условий (температуры, влажности воздуха и скорости ветра); режима труда и отдыха; нормативного срока эксплуатации спецодежды; эстетического восприятия и т.д. Они же, главным образом, определяют требования, предъявляемые к разработке спецодежды вышеназванного производства [10].
Объектом труда в условиях СКП ОАО «АВТОВАЗ» является автомобиль, который собирается слесарем механосборочных работ (МСР), т.е. элементом системы (человек), одетым в спецодежду, защищающую его от другого элемента системы - условия труда, — которые создаются этим же производством.
С целью разработки новой спецодежды с оптимизированными конструктивно — технологическими параметрами для слесаря МСР СКП ОАО «АВТОВАЗ» были проведены исследования условий труда.
На основе изучения технологического процесса СКП выявлены моменты порчи объекта труда (автомобиля) элементами спецодежды, используемой рабочими. Примерно до середины 1990-х годов такие акты составлялись на предприятии. Сменные мастера следят за фактами порчи и пытаются их устранить собственными силами до сдачи объекта труда с конвейера. Порчей автомобиля являются полосы и царапины, нанесенные на покрашенный кузов пластмассовыми пуговицами или застежкой на тесьму молния использовавшейся спецодежды при их соприкосновении с поверхностью кузова автомобиля. Порча объекта труда, как правило, приводит к дополнительным затратам производства [10]. Устранение появившегося дефекта происходит при повторном выполнении следующих операций: - шлифовка; - обезжиривание; - нанесение фунта; - сушка краски.
Это, естественно, приводит к увеличению времени сборки автомобиля. Кроме того, операция «сушка краски кузова машины» происходит в сушильной камере при очень высоких температурах, что существенным образом сказывается на качестве отдельных деталей машины (особенно на модели ВАЗ -2110) из термонеустойчивых материалов. Следовательно, обнаруженный факт существенно влияет на качество работы главного конвейера и необходимо устранить причины его возникновения, а именно, изменить конструктивно -технологические параметры спецодежды.
Из вышесказанного можно сделать вывод, что важнейший элемент системы - объект труда - нуждается также в защите от элемента «условия труда» в системе «человек - условия труда - объект труда» как и сам элемент системы «человек», только с той разницей, что на элемент «объект труда» воздействуют предметы специальной одежды, а на человека - все условия труда в целом. Поэтому при составлении требований для разработки специальной одежды слесаря МСР СКП автомобильной промышленности следует учитывать ее двойственную функцию: защита человека и защита объекта труда от возможного взаимного негативного воздействия.
К условиям труда предъявляются определенные требования безопасности, предполагающие возможность воздействия на работающих опасных и вредных производственных факторов. Согласно [1], целью изучения условий труда является определение характеристик производственной среды и технологического процесса, для которых необходима разработка специальной одежды как средства индивидуальной защиты работающих.
Проведение анализа условий труда, опасных и вредных производственных факторов, влияющих на защитные свойства спецодежды, было осуществлено на главном конвейере сборочно-кузовного производства (СКП) АО «АВТОВАЗ», который можно принять в качестве базового предприятия для данной отрасли. Сбор информации, проводившейся по методике проф. В.В. Романова [1] позволил установить, что основной процесс работы на главном конвейере включает в себя следующие наиболее характерные операции: - подбор узлов машин; - установка проводки, рычагов, панелей; - обработка моторного отсека; - обработка внутреннего кузова (салона автомобиля); - установка внешних атрибутов [11]. Наиболее распространенной на главном конвейере является профессия слесаря механосборочных работ (слесаря МСР). Рабочие данной профессии работают в две смены. Время непрерывного пользования спецодеждой в одну смену составляет 8 часов 45 минут. В таблице 1.1 приведен рабочий график слесаря МСР.
Выбор и обоснование единичных эргокритериев для оптимизации конструкции спецодежды
Физические эргокритерии считаются [37] наиболее информативными для целей оценки эргономического уровня качества конструкций спецодежды, т.к. они показывают непосредственный эффект взаимодействия элементов системы ЧОС в динамике и дают возможность проведения их объективного измерения.
Функционирование указанной системы при выполнении трудовых движений невозможно рассматривать отдельно друг от друга. Главным элементом этой системы является фигура человека, которая в процессе выполнения трудовых движений изменяет свое положение в пространстве, тем самым непроизвольно заставляя изменять форму и положение конструкции одежды, надетой на него. Причем в начале выполняемого рабочего движения конструкция одежды свободно перемещается за положением тела человека, но в какой-то определенный момент внутренних резервов подвижности конструкции начинает не хватать, что приводит к появлению напряженных участков одежды, где начинают действовать нагрузки. Поэтому возникающие при динамическом контакте изделия с телом человека давление одежды на поверхность тела и деформация материалов деталей одежды в наибольшей степени зависят от параметров конструкции, а также от деформационных свойств материалов.
Физико-механические свойства материалов спецодежды в определенной степени влияют на критерий оптимизации «давления одежды на тело человека», т.к. его величина обусловлена не только геометрическими параметрами оболочек, но и деформационными способностями материалов, из которых она изготовлена.
В процессе эксплуатации изделий спецодежды, одинаковых по конструкции, но изготовленных из различных материалов, как отмечает автор [37], возникают различные по величине контактные давления и деформации растяжения. Следовательно, эргокритерий «деформация растяжения» будет считаться информативным при сравнительной оценке динамического соответствия готовой и проектируемой спецодежды. Давление одежды, возникающее в динамике трудовых движений, влияет и на функциональное состояние организма работающего. Такое положение позволяет сделать вывод о том, что в качестве одного из основных единичных эргокритериев для оценки динамического соответствия конструкции одежды целесообразно выбрать контактное давление между одеждой и телом человека. В процессе динамического контакта наблюдается перемещение одежды относительно тела человека, что тоже представляет собой интерес с точки зрения оценки динамического соответствия конструкции. Для проектирования специальной одежды это особенно актуально. Оно характеризует перемещение свободных участков конструкции низа изделия, а не перемещение изделия в зонах напряженного состояния и может зависеть от значения коэффициента тангенциального сопротивления тканей спецодежды, что в определенной степени скажется на эргокритерии «перемещение». Однако исследования [3], [37], [38] показали, что величина этого коэффициента в большей степени обусловлена характеристиками материала белья, надеваемого под спецодежду. Поэтому эргокритерии «перемещение» главным образом зависит от конструктивных параметров изделия и будет являться еще одним информативным эргокритерием динамического соответствия конструкции. Анализируя механизм взаимодействия элементов системы «человек - одежда» в динамике рабочих движений, можно сделать вывод о том, что наиболее информативными эргокритериями для оценки динамического соответствия конструкций с целью оптимизации являются контактное давление между одеждой и телом человека и перемещение одежды (линии низа куртки комплекта спецодежды) относительно тела человека, особенно зависящее от оптимизации параметров узла «пройма-окат рукава», как наиболее подверженного воздействиям динамических нагрузок вследствие высокой степени подвижности рук относительно туловища человека. Таким образом, для объективного изучения и решения поставленной проблемы необходимо выполнить исследование рабочих движений, характерных для исследуемой производственной среды.
Исследования устойчивости материалов для спецодежды к немеханическим воздействиям
В реальных условиях факторы стирки и истирания материалов воздействуют одновременно, поэтому, моделирование износа в лабораторных условиях целесообразно осуществлять путем воздействия последовательных испытаний на пробу стирки, истирания, разрыва.. Последовательное воздействие факторов износа можно осуществить, используя действующие стандартные приборы и методы, которые учитывают комплекс наиболее значимых изнашивающих факторов. Поэтому использование комплексного воздействия на исследуемые образцы материалов наиболее полно учитывает воздействие всех факторов, действующих на спецодежду в реальных условиях исследуемой производственной среды. Результаты проведенного комплексного исследования представлены в таблице 3.6 и отражены на рисунках 3.10,3.11,3.12,3.13.Процесс изменения прочности хлопчатобумажной ткани в результате стирок можно разделить на два периода. При первых стирках прочность ткани стабилизируется в основном под действием внешних связей. Изогнутые и напряженные в переплетении нити стремятся прийти в равновесное состояние. Вследствие увеличения изгиба более напряженных нитей основы происходит усадка ткани, в результате чего увеличивается ее плотность по утку. Прочность ткани по утку стабильна на некоторое время. Во второй период, при дальнейших многократных стирках, ослабляются внутренние связи, что сопровождается равномерным падением прочности нитей основы и утка. При многократных воздействиях мягких истирающих поверхностей происходит объемное и поверхностное деформирование волокон. На хлопковой ткани при истирании повреждается верхний слой волокна, наблюдаются кутикулярные сдиры [32], [49].
Для выявления математической зависимости изменения прочности материалов после многократных стирок и циклов истирания был проведен полный факторный эксперимент. План, содержащий запись всех комбинаций факторов или их части в кодированной форме, называется матрицей планирования, в которую заносятся факторы, влияющие на процесс, их значения и план эксперимента. В настоящем исследовании факторами являются: волокнистый состав (100% хлопка, 53% хлопка и 47% полиэфирного волокна), количество стирок (от 8-ми до 48-ми стирок) , циклы истирания (оті5 000 до 25 000 об/мин), а критериями оптимизации является разрывная нагрузка материалов после комплексного воздействия на них стирок и истирания: Хі — количество стирок, Хг — % - ное содержание хлопка в тканях варианта 1 и варианта 2
Согласно планам таблиц 3.7, 3.8, 3.9, 3.10 были проведены испытания по лабораторной и комплексной оценке устойчивости исследуемых текстильных материалов к механическим воздействиям. После математической обработки результатов эксперимента получены математические модели изучаемых процессов (табл. 3.12).
Уравнение регрессии, оценивающее влияние количества полиэфирных волокон на устойчивость материалов к многократным стиркам и истираниям, показало, что фактор Хг — процентное содержание полиэфирного волокна — имеет наибольшее влияние на износостойкость материалов при стирках. Уменьшение процентного содержания хлопчатобумажного волокна увеличивает прочностные свойства материала. При истирании же большое влияние оказывает фактор Хг — число циклов истирания, причем увеличение числа циклов истирания ведет к уменьшению прочности материала. Полученные уравнения регрессии показывают, что при комплексном воздействии истирания разрывная нагрузка исследуемых материалов изменяется линейно по основе и по утку. Увеличение абсолютного значения фактора Хг ведет к уменьшению износостойкости материала. При проверке адекватности полученных моделей использовали критерий Фишера (Приложение I).
Сравнение расчетных (Fp) и табличных значений (FT) критерия Фишера показало, что уравнения регрессии можно считать адекватными с доверительной вероятностью 0,95. Следовательно, уравнения регрессии соответствуют реальному процессу и связь между критерием оптимизации и факторами линейная.
Для выявления динамики изменения разрывной нагрузки при эксплуатации данного материала в течение одного года полученные уравнения регрессии преобразованы с заменой кодированных величин именованными: П — процентное содержание хлопка %; И - количество циклов истирания; С — количество стирок. Преобразованные уравнения регрессии представлены в таблице 3.13.
Анализ и оценка интенсивности воздействия опасных и вредных производственных факторов на разработанные комплекты спецодежды
В качестве объекта исследования была выбрана женская куртка, как наиболее часто встречающийся тип плечевой одежды в комплектах специального назначения.
Выбор женской куртки рубашечного покроя обусловлен [94] доказанной эргономической рациональностью эллиптической проймы, с помощью обобщающего критерия динамического соответствия.
Анализ рабочих движений слесарей МСР и проведенные исследования динамических приростов размерных признаков при выполнении 10-ти выявленных поз показали, что основные типы рабочих движений связаны с изменением размерных признаков в области плечевого сустава, спины и верхних конечностей. Анализ же эргономических параметров конструкций у автора [94], показал также, что наиболее весомыми эргономическими параметрами конструкции плечевой одежды являются параметры узла «рукав-пройма». Это вызывает необходимость выбора в качестве эргономических параметров использовать параметры проймы (ширину и глубину), ширину изделия на уровне глубины проймы и ширину детали спинки, варьируя сочетанием значений можно достичь динамического соответствия конструкций определенным видам рабочих движений. Названные выше параметры конструкции определяются общей прибавкой по линии груди, ее распределением по участкам спинки, проймы и полочки, прибавкой на свободу проймы по глубине, высотой оката рукава.
Построение экспериментальных вариантов конструктивных решений курток с втачными рукавами осуществлялось в соответствии с рекомендациями по проектированию базовых конструкций внесезонной женской спецодежды ЦНИИШП [14],[17].. Для изготовления макетов курток проектируемых комплектов спецодежды была выбрана эмпирически доказанная эргономически рациональная эллиптическая форма проймы (отличающейся максимальной прибавкой по ширине и минимальной ее величине по глубине). Установлено [37], что она рациональна практически для всех видов рабочих движений, т.к. обеспечивает целесообразность уменьшения прибавки на свободу проймы и увеличения процента общей прибавки по линии груди, приходящегося на участок проймы.
С учетом ограничений, обусловленных спецификой производства (гладкая поверхность спецодежды) и функциональными требованиями к проектируемой спецодежде выбраны следующие диапазоны и уровни варьирования конструктивных прибавок (факторов): - прибавка по линии груди Пг (см) Xi= 10,5 15,0, с шагом а = 0,5 см; - прибавка на свободу проймы П. (см) от 3,5 см Х2=3,5; 4; 4,5; 5; 5,5; 6 до 8 см без определенного шага, но с приближенным к 0,5 см; - часть общей прибавки Пг, приходящейся на участок проймы, Рпр (%), Х3=55; 60; 65; 70; 75; с шагом а = 5%;
Четвертый немаловажный параметр (фактор) — процентное соотношение прибавки к ширине спинки Пшс (%), Х4=15; 20; 25; 30; 35; с шагом а = 5%.
Исходя из величины общей прибавки по линии груди и факторов Хз и Х4 ее распределение по участкам спинки Рс, проймы Рпр и полочки Рп составило соответственно (таблица 3.15). Для улучшения эргономических свойств плечевых изделий с втачными рукавами рукава имеют окат пониженной высоты. Положение точки высоты оката: Вок = dBp + Пвок. Ширина рукава на уровне низшей точки оката: Шрук = Оп + Поп
С целью увеличения ширины проймы было проведено отклонение передней и задней вертикалей на уровне глубины проймы. (ГіГц = Г4Г44) на 1,5 см. Это обеспечит, как установлено, увеличение резерва ширины изделия для отведения руки в сторону до 18 . В результате макетной проработки было установлено, что конструкция узла «пройма-рукав» гарантированно обеспечивает возможность отведения руки в плечевом суставе до 180, т.е. обеспечивает соответствие конструкции зоне наиболее интенсивного перемещения одежды. Ширина цельнокроеной ластовицы определяется из выражения: Шласт = СЕ = ЧЦС2+ДЕ2-2ДС ДЕ со8Ф, (3.5) где ф= а2- а і ДС = № = 1Л Втр (АС = В3пр),
Для обеспечения амплитуд движений, близких к максимальным, основываясь на данных работы Легензовой Е.А. [95], были внесены дополнительные преобразования в конструкцию брюк (рисунок 3.23).
Обеспечение динамического соответствия брюк при отведении в тазобедренном суставе достигается корректировкой бокового баланса брюк и увеличением длины по шаговому срезу за счет проектирования цельнокроеной ластовицы в области средних срезов задней и передней частей брюк.
