Содержание к диссертации
Введение
1. Современные аспекты конфекционирования материалов для одежды различного назначения 12
1.1. Терминология и общие сведения о конфекционировании 12
1.2 Оценка качества изделий 15
1.2.1 Одежда как многофункциональная система 16
1.2.2 Современная методология оценки качества продукции .17
1.3 Основные свойства и общие требования к одежде и материалам для ее изготовления 18
1.3.1 Физиолого-гигиенические требования, предъявляемые к одежде специального назначения ;. 19
1.3.2 Основные свойства и общие требования к материалам 24
1.3.2.1 Структурный и параметрический анализ физико-гигиенических и эксплуатационных свойств материалов 24
1.3.2.2 Роль состава материалов в формировании микроклимата под одеждой 31
1.3.3 Обобщенная структура свойств, влияющих на микроклимат под одеждой и тепловое
состояние человека 33
2. Исследование методов теории подобия и функциональной взаимозаменяемости сложных систем ..38
2.1. Анализ методов исследования сложных систем по показателям их функционирования 42
2.1.1. Особенности метода теории функциональной взаимозаменяемости 42
2.1.2. Особенности метода теории подобия 52
3. Разработка научно обоснованной методики конфекционирования одежды различного назначения 60
3.1 Функционально-структурный анализ системы «средство -технология»- «объект технологии»- «продукция» 60
3.2 Разработка методики формирования критериев подобия функционирования подсистем 67
3.3. Разработка условия существования детерминированного подобия функционирования подсистемы 77
3.4 Моделирование системы «человек-одежда-среда» на этапе конфекционирования материалов для подсистемы «одежда» 82
3.5 Разработка методики конфекционирования материалов при создании одежды различного назначения 114
3.6. Методика конфекционирования по критерию комфортности при создании теплозащитной одежды 116
4. Разработка методики конфекционирования для проектирования и изготовления новых тканей 121
4.1 Проектирование тканей при оценке по критерию деформации растяжения 121
4.2 Проектирование тканей.при оценке их по критерию износостойкости 126
4.3 Проектирование тканей при комплексной оценке 130
5. Апробация методики конфекционирования материалов и разработка рекомендаций для ее внедрения 134
5.1 Применение методики конфекционирования для создания пакета теплозащитной
одежды по критерию комфортности 134
5.2. Рекомендации по внедрению методики 138
Общие выводы по работе 143
Библиография
- Современная методология оценки качества продукции
- Особенности метода теории функциональной взаимозаменяемости
- Разработка методики формирования критериев подобия функционирования подсистем
- Проектирование тканей.при оценке их по критерию износостойкости
Введение к работе
В современных условиях производства залогом успеха продукции, выпускаемой швейными предприятиями, является ее безупречное качество и безусловное выполнение одеждой своего функционального назначения, которое может быть весьма различным. Среди всей номенклатуры швейных изделий можно выделить достаточно большую группу, характеризующуюся общностью свойств и, в то же время, являющуюся относительно специфической. Это - многофункциональная рабочая и спортивная одежда для отдельных видов физкультуры и спорта, изготавливаемая из различных пакетов материалов. Верхний слой такого пакета должен быть высокопрочным и устойчивым к внешнему воздействию. Внутренние слои выполняют различные специфические функции: теплозащитные, потопоглощающие, водоотталкивающие и т.п. К одежде каждого типа, помимо общих, предъявляются свои, специфические требования, зависящие от ее назначения (от функции цели). Сегодня выпускают одежду мужскую, женскую, детскую, спортивную, рабочую, для горноспасателей, для защиты от холода, дождя и мн. др. Дизайнеры, конструкторы и технологи, разрабатывая ту или иную модель конкретного функционального назначения, должны учитывать весь спектр разнообразных требований к данному типу одежды. Очевидно, что наилучший результат достигается тогда, когда идеи специалистов подкреплены научной и технической базой, позволяющей воплотить творческую мысль в реальное изделие.
Человек при любых условиях окружающей среды должен чувствовать себя в одежде комфортно, т.е. любая система «человек-одежда-среда» (ЧОС) в целом должна отвечать критерию комфортности. В настоящее время наукой установлены параметры, оптимальные для организма человека с точки зрения его комфортности. К ним относят: зимнюю и летнюю температуру, соответствующую им скорость движения воздуха, его влажность, теплопроводность и др. Однако для реальных систем ЧОС действительные значения этих параметров, как правило, отличаются от оптимальных.
Достижение комфортности, при отличных от оптимальных значениях параметров подсистем «человек» и «среда», при создании одежды различного назначения в настоящее время осуществляется подбором подсистемы «одежда» со значениями показателей соответствующих свойств материалов, или, по возможности, путем изменения состояния подсистем «человек» и «среда».
Отметим, что для решения вопросов подбора параметров материалов подсистемы «одежда» (конфекционирования) до настоящего времени используются методы, в основном, вербального характера; численные методы анализа и синтеза признаков комфортности рассматриваемых систем отсутствуют. До сих пор результаты конфекционирования, осуществляемого методами экспертной оценки, определяются опытом и квалификацией экспертов. Такое положение, вероятно, приводит к тому, что при конфекционировании материалов для одежды различного назначения не исключены ошибки, что удлиняет сроки её проектирования и изготовления.
Таким образом, главными недостатками используемого в настоящее время метода конфекционирования материалов являются: субъективность решений, принимаемых исполнителями на основе имеющихся рекомендацией и их опыта в области конфекционирования; отсутствие системного подхода к определению показателей конкретной системы ЧОС; а также то, что разработка требований к материалам, как правило, опережает разработку предпосылок развития ассортимента и моды в одежде. Указанные недостатки приводят к тому, что время проектирования и изготовления одежды различного назначения возрастает, что при прочих равных условиях приводит в период действия рыночных отношений к потере конкурентоспособности изделий.
Результаты маркетинговых исследований в практике производства и сбыта одежды различного назначения свидетельствуют о том, что при прочих равных условиях (уровень качества, соответствие моде и проч.) наибольший экономический эффект и прибыль получают те производства, которые быстрее других изменяют свой ассортимент, ориентируясь на меняющийся спрос населения. Отсутствие научно-обоснованной теории и формализованной методики
6 конфекционирования не позволяет использовать на данном этапе производства одежды - системы автоматизированного проектирования (САПР) и ускорить, таким образом, процесс создания одежды.
Известные методы конфекционирования материалов для швейных изделий заключаются в том, что после анализа исходной ситуации осуществляют: разработку требований к материалам и номенклатуре их свойств иерархической структуры показателей качества материалов; определение коэффициентов весомости показателей качества; выбор методов определения показателей качества материалов и установление интервалов их изменения; выбор базовых значений показателей качества; установление вида зависимостей между показателями свойств материалов и их оценками; выбор методов и определение комплексных оценок показателей качества.
Недостатком применяемых методов является то, что конфекционирова-ние материалов выполняется в явном виде лишь по показателям одной из подсистем системы ЧОС, а именно, подсистемы «одежда». Указанная система с определенными физическими параметрами исследуется здесь, по существу, без учета взаимной функциональной связи составляющих ее подсистем, взаимовлияния этих параметров при заданных условиях однозначности, без системного ориентирования процесса конфекционирования на достижение конечных заданных функций целевого назначения, комфортности одежды, требований моды и др.
Не вызывает сомнения, что исследование, направленное на повышение объективности и точности конфекционирования материалов швейных изделий, своевременно и актуально.
Итак, объективные потребности населения в комфортной одежде различного назначения, а также отсутствие численных методов анализа и синтеза признаков комфортности систем ЧОС являются причиной возникновения научной проблемы - необходимости разработки теории конфекционирования при проектировании и изготовлении одежды различного назначения, основанной на новых, выходящих за рамки достигнутых, знаниях. Учитывая суть проблемной си-
туации, тема данной научной работы является актуальной и своевременной, и обладает элементами экономической и социальной значимости.
Анализ существующих методов конфекционирования и научных теорий, которые могут быть использованы для разработки теории конфекционирования при проектировании и изготовлении одежды различного назначения, выявил большие возможности теории подобия, которая может быть использована применительно к проектированию швейных изделий, выбору материалов для их изготовления и, в особенности, при оценке комфортности одежды по теплофизи-ческим показателям и условиям эксплуатации. Это научное направление до сих пор никем не разрабатывалось, и поэтому весьма перспективно.
Таким образом, объектом исследования в данной работе является процесс конфекционирования материалов при проектировании и изготовлении одежды различного назначения. Предметом исследования - базирующиеся на научно обоснованной теории конфекционирования методы расчета и прогнозирования значений искомых показателей свойств материалов, по которым осуществляют их выбор и формирование пакета, или разрабатывают техническое задание (ТЗ) на новый материал.
Целью работы является повышение объективности, точности и производительности процесса конфекционирования материалов швейных изделий, путем разработки и использования научно обоснованной методики конфекционирования.
Для достижения поставленной цели в работе решаются следующие задачи:
проведение анализа современного состояния теории и практики в области конфекционирования материалов, с точки зрения повышения его объективности и точности, при проектировании и изготовлении одежды различного назначения;
выявление и анализ основных показателей свойств материалов, влияющих на повышение объективности и точности конфекционирования материалов для одежды различного назначения, по которым выбирают основной материал и формируют пакет, или разрабатывают ТЗ на новый материал;
проведение теоретического анализа модели процесса конфекционирования
материалов при проектировании и изготовлении одежды различного назна
чения, в том числе:
определение номенклатуры показателей качества материалов одеж- і/ ды различного назначения в соответствии с функцией цели;
установление интервальных значений, базовых значений и комплексных оценок этих показателей как критериев выбора материалов; (/
разработка критериальных зависимостей, составленных из измеряемых, априори известных и искомых параметров системы ЧОС, повышаю- ^ щих точность и объективность конфекционирования материалов одежды как материальной системы определенного целевого назначения;
проведение экспериментальной проверки теории конфекционирования мате
риалов для одежды различного назначения, в том числе:
разработка теории конфекционирования и методики расчета искомых значений критериев подобия при известных базовых значениях системы- ^ эталона;
разработка методики конфекционирования новых материалов (неизвестного артикула) для одежды нового целевого назначения по ТЗ значений параметров /-ой целевой системы ЧОС;
разработка методики расчета и прогнозирования теплофизических свойств тканей для одежды различного функционального назначения;
разработка методики и проведение экспериментального исследования основных потребительских характеристик искомых значений критериев подо- \^/\у бия при известных базовых значениях системы-эталона (на примере определения теплофизических свойств одежды различного назначения);
разработка методики и проведение экспериментального исследования теп- i/ W лофизических значений критериев подобия при известных базовых значениях системы-эталона (на примере определения теплофизических характеристик ткани);
разработка рекомендаций для внедрения и практического использования результатов исследования, включая их экономическое обоснование.
В диссертационной работе использованы такие методы исследования, как эмпирический и теоретический, а также методы абстрагирования, анализа и синтеза, индукции и дедукции, физико-математического моделирования. Для обработки и анализа результатов экспериментсв применены методы статистического анализа, программирования и логической алгоритмизации.
Достоверность результатов исследования обеспечивается: использованием в качестве теоретической и методологической базы диссертационного исследования фундаментальных трудов отечественных и зарубежных авторов, а также передового опыта в практике производства одежды различного назначения; использованием современных методов исследования, оборудования и приборов для подготовки и проведения экспериментов, применением ПК и пакета специальных и прикладных программ в программной оболочке Windows-2000 для обработки полученных результатов; апробацией теоретических выводов и методических рекомендаций на научных конференциях различного уровня, в том числе - международного, а также в опубликованных работах. Научная новизна работы заключается в том, что в ней:
проведено теоретическое исследование процесса конфекциониро-вания и предложена методика расчета искомых значений критериев подобия при известных базовых значениях системы-эталона;
разработана методика расчета конфекционирования новых материалов (неизвестного артикула) для одежды нового целевого назначения по ТЗ значений параметров /-ой целевой системы ЧОС;
разработана методика расчета для прогнозирования теплофизиче-ских свойств тканей, из которых изготовляют одежду различного функционального назначения;
разработана научно обоснованная методика и проведено экспериментальное исследование основных потребительских характеристик искомых значений критериев подобия при известных базовых значениях системы-
эталона (на примере определения теплофизических свойств одежды различного назначения);
разработана научно обоснованная и достоверная методика экспе
риментального исследования теплофизических значений критериев подобия
при известных базовых значениях системы-эталона (на примере определения
теплофизических свойств тканей для одежды различного функционального на
значения), позволяющая получать научно-обоснованные исходные требования
для проектирования новых тканей.
Конструкторская ценность и практическая значимость работы заключается в том, что в ней:
разработано научное обоснование для конфекционирования материалов (при получении исходных требований на одежду различного назначения), на которое в Федеральный институт промышленной собственности (ФИПС) подана заявка на новый способ конфекционирования, который позволит сократить сроки проектирования и изготовления одежды, на основе использования САПР;
показан путь создания новых тканей для изготовления одежды различного функционального назначения, позволяющий получать научно-обоснованные исходные требования для ее проектирования;
результаты диссертации могут быть использованы в научно-исследовательских организациях отрасли, как в России, так и за рубежом для совершенствования процесса конфекционирования.
Практическая значимость результатов диссертационной работы подтверждена актами производственной проверки и апробации на предприятиях швейной отрасли. Установлено, что результаты работы позволяют получить экономический эффект.
Апробация работы. Основные результаты диссертации были доложены и получили положительную оценку на ряде научно-технических конференций: межвузовской конференции ЮРГУЭС (г. Шахты), международных конференциях (гг. Уфа, Витебск), деппонированы в ЦНИИТЭлегпром, опубликованны в
11 Известиях вузов Северо-кавказкого региона, сборниках научных трудов Открытого института МГУДТ, МГУС , ЮРГУЭС.
Материалы диссертации опубликованы в щ печатных работах и отражены в заявке на новый способ конфекционирования.
Современная методология оценки качества продукции
Количественной оценкой одного или нескольких свойств продукции, входящих в состав ее качества, являются показатели качества продукции (ПКП), которые называют единичными, если они характеризуют одно из свойств, и комплексными, если несколько свойств. Уровень ПКП - это относительная характеристика качества продукции, основанная на сопоставлении значений ПКП с их базовыми значениями.
Каждое из свойств, согласно основным принципам квалиметрии, обычно характеризуют тремя числовыми параметрами /6/: числовым значением (абсолютным показателем Qi); относительным показателем Kf, характеризующим степень удовлетворения потребности в данном свойстве; коэффициентом весомости Gj, определяющим степень важности свойства среди других свойств, составляющих качество.
Относительный показатель качества принято определять /6, 10/ как KHlQi/qi1) или KrnV/Qi), (1.1) где qi3 - показатель качества базового образца — эталона.
Выбор одной из этих зависимостей осуществляют исходя из условия, что улучшению качества объекта всегда должно соответствовать увеличение относительного показателя К,.
Помимо этого для комплексной оценки качества используют коэффициент весомости Gj, определяющий степень важности данного ПКП среди других, составляющих качество продукции 161: G,=1; / = І7«, (1.2) =i где п - общее число ПКП, определяющих качество продукции.
Существующие методы определения единичных ПКП по способу получения информации классифицируют на: измерительные (на основе метрологии); органолептические (на основе индивидуального восприятия); регистрационные (на основе подсчета числа событий). Подчеркнем, что научного обоснования здесь не наблюдается, поэтому методология оценки качества продукции, несомненно, требует совершенствования.
Как видно даже из такого краткого изложения, на качество одежды и тканей оказывает влияние множество факторов, которые по своей значимости варьируют в зависимости от их назначения, а конкретнее от функции цели. Имеется также наука, занимающаяся разработкой научно обоснованной методологии измерения и количественной оценки качества имеющейся продукции, использующая показатели качества базового образца - эталона. Однако известные методики оценки качества продукции, основанные на принципах квалимет-рии, до сих пор недостаточно использовались при прогнозировании сложной функции цели и не позволяют научно обоснованно прогнозировать качество проектируемой продукции на этапе конфекционирования.
Так как для оценки качества имеющейся продукции используют показатели качества базового образца — эталона, то, вероятно, необходимо выполнить анализ свойств и общих требований к одежде и материалам для ее изготовления с целью выявления эталонных показателей качества. Рассмотрим данные вопросы несколько подробнее.
Как было показано выше (выражения 1.1 и 1.2), при оценке качества изделий необходимо использовать эталонные показатели. Под изделиями здесь понимаем одежду и материалы для ее изготовления.
В широком смысле исходным принципом классификации потребительских свойств изделий должна являться их адекватность удовлетворяемым потребностям в определенной среде. В.П. Склянниковым /11/ выделены три класса потребительских свойств текстильных материалов, адекватных удовлетворяемым потребностям, - материальные (утилитарные, эргономические), нематериальные (эстетические и др.) и функционирование во времени (надежность). Им предложено все материальные потребности человека рассматривать в трех основных системах: «человек - изделие», «человек - изделие - климатическая среда», «человек - изделие - предметная среда».
Исходя из этой посылки, всю совокупность свойств текстильных материалов В.П. Склянников /11/ подразделяет на три крупные группы: 1) свойства, удовлетворяющие материальные потребности человека в сис теме «человек — изделие - физическая среда»; 2) свойства, удовлетворяющие нематериальные потребности человека (общества) в системе «человек - изделие - социальная среда»; 3) свойства, обеспечивающие удовлетворение потребностей во времени (надежность изделий).
При проектировании одежды специального назначения (предназначенной для защиты человека от различных внешних воздействий) основное внимание уделяется первой и третьей группе свойств, которые рассмотрим в работе подробнее.
Одними из основных функций одежды специального назначения являются: защита от воздействия внешних факторов и поддержание теплового баланса человека, обеспечение температурного гомеостаза. В профессиональной (или спортивной) деятельности различных групп занятости это относится к необходимым условиям нормальной жизнедеятельности человека, продолжительного сохранения его работоспособности на высоком уровне 161.
Организм человека, как известно, представляет собой саморегулируемую систему, тепловой баланс которой в нормальных условиях уравновешен, т.е. уравновешен процесс выработки тепла в организме и отдачи его во внешнюю среду. Постоянная температура тела человека обеспечивается терморегуляцией, которую по способу сохранения температурного гомеостаза условно разделяют на две группы: химическую, связанную с увеличением теплообразования в организме в ответ на его охлаждение, и физическую, регулирующую интенсивность теплоотдачи в окружающую среду. Количество тепла, производимого организ мом человека, определяется интенсивностью его физической деятельности, условиями внешней среды, свойствами одежды. Основными путями теплоотдачи являются радиация, конвекция, кондукция, испарение диффузионной влаги с поверхности кожи, испарение влаги с верхних дыхательных путей, испарение пота. Соотношение этих путей теплоотдачи может существенно изменяться в течение непродолжительного времени в зависимости от энергозатрат человека, метеорологических условий, степени теплоизоляция человека.
Теплоотдача излучением в комфортных метеорологических условиях, по данным А.Е.Малышевой /12/, составляет 43,8 - 59,1% общей величины теплопо-терь. При увеличении разности температур окружающего воздуха и окружающих предметов (при более низкой температуре окружающих предметов) удельный вес теплопотерь человека радиацией возрастает и может достичь 71 %. Если же температура предметов, окружающих человека, выше температуры поверхности его тела, радиационные теплопотери уменьшаются. В условиях спортивных или физических нагрузок интенсивность выделения тепла человеком резко возрастает, что изменяет условия теплового обмена в системе «ЧОС».
Доля теплоотдачи конвекцией по отношению к общим теплопотерям в условиях теплового комфорта составляет, по данным Н.К. Витте /1/, 33,1%. Потери тепла конвекцией возрастают при изменении внешних факторов, например, с усилением ветра. Аналогичные процессы происходят и при высокой скорости перемещения человека, когда вокруг него возникают воздушные потоки. Конкретным примером такого явления может служить спуск на горных лыжах, езда на мотоцикле, снегоходе и т.п. Теплоотдача кондукцией осуществляется в тех случаях, когда тело человека плотно соприкасается с каким-либо предметом. Кондукционные теплопотери в обычной жизни играют, как правило, незначительную роль в общих теплопотерях организма человека, в наибольшей степени они связаны с потерей тепла с поверхности подошв при ходьбе в холодное время года. При работе в определенных условиях или занятиях спортом эти потери могут существенно увеличиваться.
Особенности метода теории функциональной взаимозаменяемости
Теория функциональной взаимозаменяемости находится в стадии активной разработки; основные положения её отражены в работах Н.А. Калашникова /41/, А.И. Якушева /33/, Л.А. Архангельского, Г.А. Лившица, Г.И. Ткачев-ского /42/, В.И. Милованова /43/, В.А. Нефедова, А.Н. Мартынова /44/, СВ. Кондратюка, А.Б. Романова и др. /45 /.
"Функциональная взаимозаменяемость" как понятие появилось сравнительно недавно и характеризует более высокую форму взаимозаменяемости технических объектов (деталей, агрегатов и проч). По определению А.И.Якушева, функциональная взаимозаменяемость - это "... принципы и методы обеспечения в заданных пределах оптимальных в технико-экономическом отношении эксплуатационных показателей объектов техники, например, мощности, производительности, долговечности, у однотипных изделий путем установления допустимых отклонений на их функциональные параметры" /33/.
Из этого определения следует, что при реализации функциональной взаимозаменяемости принцип обычной, размерной взаимозаменяемости, дополняется принципом эксплуатационной взаимозаменяемости. Это позволяет в процессе анализа или синтеза технических объектов в комплексе, с позиций системного подхода, рассматривать их функциональные и эксплуатационные показатели и параметры.
В работе /35/ дается иное понятие функциональной взаимозаменяемости. Здесь под функциональной взаимозаменяемостью понимается свойство изделий одного или различного конструктивно-технологического исполнения выполнять функции в соответствии с требованиями технической документации без доработки или подгонки.
Сопоставляя эти понятия, можно отметить, что в обоих случаях объектом исследования на функциональную взаимозаменяемость является изделие (одного, а в другом случае, и различного) конструктивно-технологического исполнения. Кроме того, в обоих случаях принципиально по-разному трактуется сущность функциональной взаимозаменяемости: во втором случае это свойство изделий, а в первом - это принципы и методы обеспечения этого свойства. В дальнейшем, однако, в работе /33/ при формулировании задач функциональной взаимозаменяемости, этот антагонизм исчезает, и оба понятия синтезируются, причем заметно слабеет и требование о реализации свойства "без доработки и подгонки" изделия.
С учетом изложенного можно констатировать, что теория функциональной взаимозаменяемости - это теория, рассматривающая принципы и методы обеспечения функциональной взаимозаменяемости - свойства двух и более изделий одного или различного конструктивно-технологического назначения выполнять заданные функции в заданных пределах их эксплуатационных и функциональных показателей, параметров.
Эксплуатационный показатель - это параметр или показатель качества изделия, выход которого в процессе эксплуатации за границы допуска является критерием отказа. К эксплуатационным показателям относятся, например, мощность, производительность, точность позиционирования, сила тока, индуктивность, сила и др. Функциональный параметр - это параметр изделия, его составных частей, или эксплуатационных характеристик, изменение которого влияет на эксплуатационный показатель. В число функциональных параметров могут входить /33/ геометрические (линейные и угловые размеры, параметры формы, качества поверхностей и др.); физико-механические (твердость, упругость, усталостная прочность и др.); электрические (напряжение, плотность тока, удельное сопротивление и др.); химические (кислотность и др.); данные о режимах нагруже-ния и условиях эксплуатации. Следует заметить, что приведенные примеры функциональных параметров показывают на условность их причисления к функциональным: все зависит от решаемой задачи, например, в одних случаях твердость можно считать функциональным параметром (когда исследуется ее влияние на износостойкость и т.п.), а в других - рассматривать её как эксплуатационный показатель, который изменяется при изменении температурного режима и времени эксплуатации детали, твердость поверхности которой исследуется.
Задачи, которые решаются методами теории функциональной взаимозаменяемости, классифицируют по ряду признаков следующим образом /34/, /35/: а) по количеству пар взаимосвязанных эксплуатационных показателей и функциональных параметров - на однокритериальные и многокритериальные; б) по характеру рассматриваемых величин - на задачи расчета номиналь ных величин и задачи расчета их допусков; в) по условиям задания исходных данных - на задачи расчета номиналь ных величин и допусков функциональных параметров при заданных номи нальных значениях и допусках эксплуатационного показателя, задачи расчета номинальной величины и допуска эксплуатационного показателя качества при заданных номинальных значениях и допусках функциональных параметров, и на задачи расчета оптимальных номинальных значений эксплуатационного по казателя и функциональных параметров при заданных интервалах допустимых значений номинальных величин функциональных параметров; г) по сложности изделий - на одноуровневые и многоуровневые задачи; д) по виду зависимости между эксплуатационными показателями и функ циональными параметрами - с линейной или нелинейной зависимостью, на де терминированные и стохастические; е) по виду структурной схемы изделия - на параллельного, последова тельного и комбинированного соединения; ж) по наличию или отсутствию избыточности - со структурной, времен ной, функциональной избыточностью.
Функциональная взаимозаменяемость, как свойство изделий, подразделяется на полную и неполную, внутреннюю и внешнюю /33/.
Полная функциональная взаимозаменяемость изделий позволяет производить сборку или замену любых сопрягаемых деталей и составных частей без дополнительной их обработки, пригонки или регулирования при обеспечении требуемого качества изделий.
Неполная функциональная взаимозаменяемость изделий обеспечивает требуемое качество функционирования, но предусматривает перед сборкой или заменой составных частей проведение операций сортировки, регулировки с целью получения заданных значений функциональных параметров и их соответствия эксплуатационным показателям.
Разработка методики формирования критериев подобия функционирования подсистем
Подсистема П - продукция. Множества параметров этой подсистемы мо Z" гут включать: множество { J} для вещества и детали - параметры химического X" состава и размерные параметры; множестве { } для вещества и детали - исходные, заданные техническими условиями, физические параметры материала S" вещества, детали; множество {L j } - для вещества параметры внешней среды типа влаги давления и др., а для детали параметры внешних воздействий типа Y" усилия, момента, влаги и др.; множество для вещества параметры функционального назначения (выходные характеристики функционирования) типа параметров физико-химической активности в определенных условиях, а для детали параметры физико-механической активности типа нормальных и касательных напряжений, жесткости (гибкости) и др.
Подсистема С - средство технологии. Множества параметров этой под системы могут включать: множество { } - размерные и физико-химические параметры элементов технологических аппаратов и технологического оборудования, типа диаметров и зазоров в цилиндропоршневой группе вырубочных прессов, диаметры шестерен коробок скоростей (передач) и др.; множество { J} - входные теплофизические и физико-механические параметры технологической энергии (температура, момент, скорость, давление и др.); множество ус { } - выходные (преобразованные входные) теплофизические и физико механические параметры технологической энергии; множество {L J } - нормативные по составу и значениям параметры технологических процессов получе ния продукции из объекта технологии (скорость, давление, подача, температура и др.) Подсистема Т - технология. Множества параметров этой подсистемы мо Z1 гут включать: множество { } - параметры формализованных алгоритмов физико-химических и (или) физико-механических технологических процессов по с элементарным операциям, переходам, стадиям; множество {к } отклонения Y выходных параметров объекта технологии { J } от их состава и нормативных IY1 Xі значений множество входные параметры, объединяющие пара X" Z" i\Y"W = i\X""l\ метры множеств { 7},{ j } и l J if u Jii объекта технологии; множество Y1 { } - нормативные по составу и значениям параметры технологических процессов получения продукции из объекта технологии.
Анализ составов множеств параметров, показателей подсистем позволяет установить связи и соотношения между множествами системы СТОП в процессе ее функционирования. Так, прямые связи очевидны между множествами (рисунок 3.2), объединенными соотношениями:
Представленные соотношения между множествами нестрогие. Возможные неравенства (включения) между ними могут иметь место при избыточности составов параметров одних множеств по отношению к составам параметров других множеств или при возможности наличия в составах отдельных MHOS жеств, например {к } , появления параметров случайных воздействий, помех.
Функционирование системы СТОП с заданными составом и значениями выходных характеристик u if возможно при наличии обратных связей. Главная обратная (отрицательная) связь формируется путем сравнения действительных состава и значений множества выходных характеристик функционирования IY") (ГУН IAY") продукции J с заданными множествами u J . Результат сравнения l J , преобразованный корректирующим органом (KOI и К02) поступает в качестве возмущающих воздействий в состав множеств { J } и { } . Дополнительная обратная связь формируется путем сравнения действительных состава и значено ний множества выходных параметров объекта технологии { J } с заданными составом и значениями параметров этого множества {l J}. Результат сравне (АК0} ния J, преобразованный корректирующим органом (КОЗ), поступает в ка S честве возмущающих воздействий в состав множества { J }.
Таким образом, выполненный функционально-структурный анализ сложной системы СТОП позволяет сделать вывод о том, что процесс формирования и управления функционированием этой системы предполагает необходимым и достаточным использование общих системных методов. К таким методам относятся системный и операционный подходы, активно разрабатываемые в теоретическом плане и широко используемые в ряде отраслей техники и технологии /49/,/52/,/53/.
Системный подход дает возможность рассматривать систему с учетом всех необходимых внутренних взаимосвязей, составляющих ее компонентов и внешних взаимосвязей системы со средой или с другими системами, объектами, участвующими в рассматриваемом процессе, явлении. При этом возможны два случая применения системного подхода - на стадии существования реальной системы (эксплуатации, экспериментальных исследований и др.) и на стадии создания системы или ее модели (проектировании, изготовлении и др.) /55/. Операционный подход позволяет сформулировать общие принципы построения модели функционирования системы в условиях достижения поставленной перед ней цели. Под операцией понимается совокупность взаимосвязанных действий, выполняемых всеми компонентами, участвующими в рассматриваемом процессе функционирования для достижения поставленной перед системой цели
Проектирование тканей.при оценке их по критерию износостойкости
Проблема создания одежды, соответствующей гигиеническим (комфортным) требованиям, становиться все более актуальной в связи с широким внедрением материалов, изготовленных химическим путём, с тенденцией к значительному снижению материалоёмкости тканей, с необходимостью эксплуатации одежды в различных климатических зонах нашей страны, предъявляющих целый ряд дополнительных, иногда разноплановых требований. Это обусловливает тот факт, что всё большее значение в проектировании и оценке качества одежды занимает проблема её гигиеничности (комфортности) /51/.
Одним из путей создания рациональной одежды является использование в ней материалов, обеспечивающих в течение продолжительного времени непрерывной эксплуатации удаление влаги с поверхности тела человека, воздухообмен пододежного пространства с внешней средой, обладающих необходимой теплоизоляцией, защищающих организм человека от воздействия атмосферных влаги и загрязнений.
Одна из основных функций одежды заключается в поддержании теплового баланса человека, обеспечении температурного гомеостаза, что является необходимым условием нормальной жизнедеятельности человека, сохранения его работоспособности на высоком уровне /51/.
Для обеспечения теплового комфорта одежда должна удовлетворять требованиям, обусловленным, прежде всего физиологическими функциями организма человека, а также назначением и условиями эксплуатации одежды.
Выше, в разделе 1 показано, что параметрами подсистем «человек», «одежда», «среда» являются: для подсистемы «человек» - энергозатраты (Е); влагопотери (Впт); температура поверхности тела человека (гч); время пребывания в среде (/); для подсистемы «одежда» - толщина ( 5); коэффициент воздухопроницаемости (Вр); теплопроводность(Я); температуропроводность (я); площадь одежды (5); поверхностная плотность (р); влагопроницаемость (Вл ); -у 4 , для подсистемы «среда» - скорость ветра (v); температура воздуха (тв).
Основными факторами, определяющими микроклимат под одеждой, являются тепловое состояние человека, природно-климатические условия внешней среды, свойства одежды. Показатели микроклимата под одеждой (темпера-тура, влажность, подвижность воздуха, содержание углекислоты) широко используются в целях гигиенической оценки одежды, особенно сравнительной оценки одежды различных назначения, конструкции и состава.
Человек в любых условиях окружающей среды должен чувствовать себя » комфортно, т. е. любая система «человек-одежда-среда» (ЧОС) в целом должна отвечать критерию комфортности. Конкретные значения, необходимые для выполнения расчетов, приведены в приложении П.2.
Проблема управления свойствами многослойной одежды для различных природно-климатических условий и различной степени интенсивности физической деятельности человека значительно сложнее, чем проектирование однослойной одежды. Свойства пакетов материалов многофункциональны, не сводятся только к свойствам составляющих их слоев и не представляют их сумму. Несмотря на то, что подавляющую часть времени человек использует многослойную одежду (за исключением жарких летних дней), ее гигиенические свойства изучены крайне недостаточно. Отсутствуют гигиенические нормативы бытовой многослойной одежды различного назначения, эксплуатируемой в различных условиях окружающей среды. Проектирование этой одежды осуществляется, как правило, априорно, без должного учета предстоящих условий ее эксплуатации.
В подсистеме «человек — одежда — климатическая среда» большое значение имеют свойства материалов, влияющие на газовый состав пододежного пространства, на влажность кожи и воздуха под одеждой свойства, обеспечивающие тепловую изоляцию организма человека от воздействия низких или высоких температур окружающего воздуха. Имеют значение также свойства, обеспечивающие защиту пододежного пространства от проникновения загрязняющих частиц, свойства проницаемости для ультрафиолетовых лучей и легких ионов.
Достижение комфортности, при отличных от оптимальных значениях параметров подсистем «человек» и «среда», при создании одежды различного назначения в настоящее время осуществляется посредством подбора подсистемы «одежда» со значениями показателей соответствующих свойств материалов, или, по возможности, путем изменения состояния подсистем «человек» и «среда».
Для решения вопросов подбора параметров материалов подсистемы «одежда» (конфекционирование) используем известные положения теории по добия функционирования /40/, /51/, в основу которых положено описание системы «человек-одежда-среда» математическими моделями /62/.
Синтез и (или) анализ систем методом подобия функционирования выполняется путем формирования и использования обобщенных и частных моделей. Обобщенные модели подобия функционирования являются общими для систем определенного класса. Эти модели базируются на следующих признаках общности: областью их применения являются системы единого целевого назначения; они должны быть универсальными для использования, как при синтезе, так и при анализе, а также на различных этапах «жизненного цикла» систем; модели должны быть инвариантны по отношению к нестабильности условий однозначности систем; критерии подобия функционирования должны иметь постоянные значения для всех систем одного функционального назначения.
