Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Исследование предметной области: технологического процесса отделки трикотажных полуфабрикатов 9
1.1. Анализ организационно-технологического уровня заключительной отделки трикотажных полуфабрикатов 9
1.2. Анализ особенностей проектирования технических систем в условиях неопределенности 27
1.3. Разработка последовательности этапов проектирования технологического процесса отделки трикотажных полуфабрикатов 36
Выводы по главе 1 43
ГЛАВА 2. Разработка мифологической модели пгоцесса проектирования заключительной отделкитрикотажных полуфабрикатов 45
2.1. Структуризация задач проектирования 45
2.2. Характеризация технологических задач проектирования
2.3. Разработка способа проектирования организационно-технологических решений операций отделки 68
2.4. Разработка методики проектирования технологических режимов отделки трикотажных полуфабрикатов 79
2.5. Моделирование процесса заключительной отделки трикотажных полуфабрикатов 96
Выводы по главе 2 100
глава 3. Разработка информационного обеспечения процесса проектирования заключительной отделки трикотажных полуфабрикатов 102
3.1. Разработка исходной информации для проектирования заключительной отделки 102
3.2. Разработка структуры и состава баз данных процесса проектирования заключительной отделки
3.3. Разработка структуры и состава выходной документации 124
3.4. Оптимизация процесса проектирования отделки трикотажных полуфабрикатов 131
Выводы по главе 3 135
ГЛАВА 4. Разработка функциональной информационной технологии процесса отделки трикотажных полуфабрикатов 137
4.1. Предпосылки внедрения новых информационных технологий в технологические процессы заключительной отделки 137
4.2. Разработка системы поддержки принятия технологических решений 141
4.3. Разработка методики проектирования технологического процесса заключительной отделки трикотажных полуфабрикатов 151
Выводы по главе 4 155
ГЛАВА 5. Расчет экономической эффективности метода автоматизированного проектирования 156
5.1. Анализ результатов проектирования технологического
процесса заключительной отделки трикотажных полуфабрикатов 156
5.2. Расчет экономической эффективности 158
Выводы и рекомендации по работе 161
Список литературы
- Разработка последовательности этапов проектирования технологического процесса отделки трикотажных полуфабрикатов
- Разработка способа проектирования организационно-технологических решений операций отделки
- Разработка структуры и состава баз данных процесса проектирования заключительной отделки
- системы поддержки принятия технологических решений
Разработка последовательности этапов проектирования технологического процесса отделки трикотажных полуфабрикатов
Появление дефектов группы «В»: нестабильность линейных размеров (а), неравномерность петельной структуры (б), неравномерность по ширине (в), перекосы (г), клешность (д), - зависит от качества сырья, от качества и стабильности работы вязального оборудования. Выполнение операций заключительной отделки трикотажных полуфабрикатов позволяет ликвидировать указанные дефекты. В условиях производства наличие дефектов группы «В» осложняет процессы раскроя и увеличивает межлекальные отходы.
Известно, что в расходах на производство продукции доля затрат на сырье составляет более 70 % [70]. Следовательно, главные резервы снижения стоимости выпускаемой продукции связаны с рациональным использованием сырья на всех этапах производства, особенно в процессах вязания и раскроя. Проблема снижения материалоемкости трикотажных изделий на этапе вязания заключается в применении отлаженных механизмов вязального оборудования, высококачественного сырья, что снижает отходы при вязании и дефектность полуфабрикатов. Проведение операции разбраковки трикотажных полуфабрикатов до заключительной отделки позволяет получать информацию о необходимости ликвидировать дефекты группы «В», выбирать способы обработки и технологические режимы операций заключительной отделки в соответствии с установленными проблемными ситуациями.
Характеристики трикотажного полуфабриката после проведения каждого ТП должны быть отражены в сопроводительной нормативно-технической документации (НТД). С целью исследования информации о характеристиках трикотажного полуфабриката в НТД проведен анализ состава и структуры документов при существующей технологии (прил.1).
Исследования показывают, что документы, заполняемые для расчета норм расхода полотна и купонов (графы «Г» и «Д», прил. 1), отличаются по некоторым показателям. В документе представлена информация о массе кондиционной куска и виде переплетения купонов; однако, не указывается расход на единицу изделия. Последний показатель рассчитывается только для полотен. Для трикотажных полотен не указывается проектируемая величина усадки трикотажа при заключительной отделке и величина производственной усадки трикотажа. Отсутствие информации осложняет прогнозирование результатов раскроя трикотажных полуфабрикатов.
На основании «Заправочного листа», устанавливающего задание на вязание и отделку, составляют основной документ для выполнения раскроя полуфабриката «Раскладку». Составляются они в двух экземплярах для одного размеророста. Технологические режимы заключительной отделки в документе «Заправочный лист» представлены величиной ширения: для одного размеророста 164-100-108 «плюс 4 см к фактической ширине». Применение этой величины для всех размероростов не является обоснованным. В документе «Раскладка» указаны технологические параметры процессов настилания и раскроя, но отсутствует информация о результатах процессов заключительной отделки (гр. «Ж», прил.1), что не позволяет оперативно управлять процессами отделочного и швейного производства.
После снятия полотна с вязальной машины заполняются «Талон», «Паспорт на наряд (партию)», «Накладная на сдачу продукции из вязального цеха в подготовительно-раскройный (отделочный) цех». «Накладная...» оформляется в одном-трех экземплярах для экономической службы. «Талон» прикрепляют к куску полотна после его снятия с машины и определения массы (кондиционной и фактической). После комплектации наряда из нескольких полотен заполняют «Паспорт на наряд». Затем наряды транспортируют на склад, заполняя при этом «Накладную». Сдача на склад осуществляется по массе, указанной в накладной. После отлеживания трикотажный полуфабрикат со склада поступает на операции отделки. При этом в документах, сопровождающих наряд, не полностью представлена технологическая информация для проведения процессов заключительной отделки.
Для установления режимов операции отделки исполнители используют артикул полотна (или номер модели изделия) из «Талона» или волокнистый состав полуфабриката. Способ выполнения операции не всегда отражен в документах: набор вспомогательных приемов не позволяет определить конкретную последовательность их выполнения. Определение величины затрат времени на операцию осуществляется на основе «Нормировочной карты» разработанной в экономической службе. Соответственно фактическая величина затрат времени не фиксируется, а рассчитывается на основе выработки за смену. Это является недостатком, так как не позволяет контролировать выполнение требований как выполнять операции, что влечет за собой снижение качества полуфабрикатов.
На основе проведенных исследований документации построена структура взаимодействия участка заключительной отделки (ЗО) с вязальным (ВП), красильным (КП), экспериментальным (ЭП) и швейным (ІШТ) производствами и экономической службой (ЭСл), (рис.3). Заполнение вручную большого количества документов увеличивает величину затрат времени на подготовку моделей к запуску. Достаточно часто из-за большого количества документов специалисты, заполняющие их, допускают ошибки, что приводит к несоответствию значений одних и тех же показателей в различных документах.
Анализ структуры и состава документации показывает, что формы, используемые в настоящее время на предприятиях, неполно отражают информацию о технологических особенностях полуфабрикатов при поступлении их на отделку. Следовательно, документация не отражает всей насыщенности информационных потоков между структурными подразделениями предприятия. Входные документы заключительной отделки содержат следующую информацию: модель изделия, номер партии полотна, номер машины, артикул полотна, артикул изделия, ширина куска, фактическую массу куска (гр. А, Б, Е; прил.1). Технологическая информация, представленная в выходных документах отделочного производства, не является достаточной для прогнозирования результатов настилания и раскроя полуфабрикатов
Разработка способа проектирования организационно-технологических решений операций отделки
Предметные знания содержат данные об исследуемых сущностях подсистемы проектирования ТП. На этапе 1 предметными знаниями являются технологические характеристики трикотажного полуфабриката, на этапе 2 - требования и основная целевая функция, на этапе 3 -классификация и характеристики отделочного оборудования.
Управляющие знания содержат информацию, используемую для выбора способа интерпретации знаний, подходящего к текущей ситуации. Для исследуемых функциональных блоков управляющими знаниями являются: способ кодирования - для этапа 1, правила выбора - для этапов 2 иЗ.
«Знания о представлении» содержат информацию о том, каким образом должна быть представлена выходная информация функционального блока для ее дальнейшей обработки.
Качественный характер сведений для решения технологических задач обуславливает применение кодирования при описании информации функционального блока 1. Объектами кодирования выступают сущности предметной области. Кодированию сущностей предшествует их классификация, то есть распределение множества сущностей на подмножества в соответствии с установленными признаками сходства или различия [81].
Совокупность правил, по которым проводится распределение заданного множества объектов, называется системой классификации. Иерархическая система классификации предполагает деление множества объектов на классы, подклассы, группы и т.д. последовательно по взаимно подчиненным признакам (основаниям), имеет жесткую структуру, фиксированный состав и порядок следования классификационных признаков в виде графа типа «дерево». Многоаспектная система классификации позволяет производить деление какого-либо множества объектов одновременно по нескольким независимым признакам, что обеспечивает гибкость системы и группировку объектов путем любого сочетания характерных признаков [97,98].
Классификация учитывает логическую связь признаков сущностей. Для однозначной их идентификации вводится система кодирования -совокупность правил, по которым осуществляется кодирование [81]. Свод наименований классифицируемых элементов и их кодовых обозначений на основе системы кодирования может быть представлен в виде классификатора, который используется для выполнения функций однозначного обозначения объектов и для обеспечения возможности группировки информации по ряду признаков, для поиска и обмена данных.
Системы классификации и кодирования обеспечивают компактность представления информации, однозначность восприятия классификационных групп, сопоставимость и увязку различных показателей. Выбор систем классификации и кодирования определяется спецификой исследуемого множества объектов.
Установлено, что характеристики трикотажного полуфабриката до заключительной отделки определяются процессами: вязания, отлеживания, подготовки к красильно-отделочным операциям; красильными и специальными операциями (п. 1.1.). Трикотажный полуфабрикат после вязания представляет собой сложный объект с множеством характеристик. Математическая модель физико-механических свойств трикотажа {РМ) в общем случае имеет вид: Г f ZFi Ф; gu Pi); I W\ PM= \ [ak,bk; k=l,2,...,I; (2) VA(Kh;Tf;$$;j = l,2,...,n. где Ч - функция зависимости физико-механических свойств трикотажа от волокнистого состава; F) - функция влияния на физико-механические свойства /-го волокна в нити; т - количество волокон различного химического состава в нити: ft - химический состав /-го волокна; gi - способ получения нго волокна; pt - процентное содержание /-го волокна в нити; / - количество нитей в структуре трикотажного полуфабриката; щ -показатель, характеризующий окрашенная нить или нет; Ьи - показатель, характеризующий наличие дополнительных обработок нити при подготовке пряжи к вязанию; А - функция, определяющая состояние трикотажа после вязания, комплексный показатель работы вязальной машины; Kh — характеристика вязальной машины, определяющая плотность вязания, длину нити в петле и пр.; Tf - вид трикотажного полуфабриката; Sj - функция свойств переплетений; п - количество переплетений в структуре трикотажа.
Сложная функциональная зависимость физико-механических свойств трикотажа от большого числа факторов не позволяет в настоящее время разработать адекватную математическую модель конкретного полуфабриката для использования ее при моделировании операций заключительной отделки.
С целью выявления факторов, влияющих на выбор способов обработки и технологического оборудования для заключительной отделки, проведен анализ литературных источников, опыта и знаний технологов как экспертов в исследуемой предметной области (рис.1). В результате установлено, что при проектировании заключительной отделки необходимыми знаниями являются результаты проведения процессов вязания, разбраковки, отлеживания, подготовки к красильно-отделочным операциям, красильных и специальных операций (рис.2).
Разработка структуры и состава баз данных процесса проектирования заключительной отделки
При исследовании модели признака «линейный размер по длине» принята гипотеза, что модель является адекватной, так как расчетное значение F-критерия (Fp ) удовлетворяет условию Fpac4 Ртабл (2.73 6.59). Табличное, или критическое, значение F-критерия определено по числам степеней свободы числителя - дисперсии воспроизводимости (fy==4), знаменателя - дисперсии адекватности (fm =3) и заданному уровню значимости (а=0,05).
Проверка адекватности модели признака «линейный размер по ширине» не может быть осуществлена по формуле (33), так как число степеней свободы ад = N - 1 = 0. Адекватность модели оценена по отклонению предсказанного значения отклика ЛРраСч от его действительной величины в центре плана, где кодированные переменные Xj=0 [133].
Для этого проведено по=5 дополнительных опытов и рассчитаны среднее значение ЛР(Ц.П.)Ф И оценка дисперсии D4n в центре плана (прил.14.1). Расчетное значение критерия Стьюдента вычислено по формуле [133]: tpa = BaJDe = (ЛРф-Ь0)/Оє , (34) где Єц.п. - статистическая значимость отклонения; De=VDnn2 -соотношение дисперсий отклика и воспроизводимости при Nn»no. В результате проведенного анализа установлена адекватности модели признака «линейный размер по ширине» с надежностью вывода (1-а) при а=0.05, так как tPaC4 жг(0,62 2.78).
На основе адекватности полученных моделей построены проекции областей рациональных значений (ОРЗ) признака «линейный размер» для нахождения натуральных значений факторов (прилЛЗ). ОРЗ факторов определены с учетом полученных допустимых отклонений признака ЛР (22) и условия: Noirr-»max, (35) где Nonr - количество случаев попадания в ОРЗ признака ЛР. В результате совмещения проекций ОРЗ по длине ЛРД(ХІ) (по ширине ЛРШ(ХІ)) установлено, что максимальное количество значений определяют отрезки кодированных (натуральных) значений факторов (прил.15, а-в): Хі=[-1;1М2;6], %; х2=[1;2]=[5;10], %; х3=[-1;2.5]=[1.5;6.5], м/мин. При совмещении проекций ОРЗ ЛРд и ЛРш (прилЛЗ, г) установлены следующие рациональные значения: Х!=1=6%; х2=1.5=12.5%; х3=1=4.5м/мин. Полученные теоретические результаты подтверждены производственной проверкой полученных технологических режимов (прил.16). Количество случаев, попадающих в область оптимальных значений по признаку ЛР: МурС МурС + та, - на этапе заключительной отделки составляет 95%. Это позволило минимизировать величины Л1 и Л2: установлено, что их значения обеспечивают непереход изделий в смежные размероросты.
Таким образом, усовершенствована методика проектирования технологических режимов заключительной отделки трикотажных полотен. Суть методики состоит в том, что получают ОРЗ для признака линейный размер на основе нормальности его распределения с целью рационализации параметров технологических режимов. 2.5. Моделирование процесса заключительной отделки трикотажных полуфабрикатов.
На основе проведенных исследований предложены формализованные решения технологических, организационно-технологических и исследовательских задач подсистемы проектирования заключительной отделки трикотажных полуфабрикатов. Для целей автоматизации проектирования необходимо создание общей модели процесса, отражающей информационные связи этапов проектирования ТП.
Формализованное представление качественных характеристик трикотажных полуфабрикатов в виде кода обеспечивает необходимую информацию для выбора способа, оборудования и технологических режимов.
В результате анализа литературных источников установлено, что для формализации решения задач подсистемы проектирования ТП наиболее близок метод «многокритериального выбора альтернатив на основе нечеткого отношения предпочтения» [72,73].
Постановка задач подсистемы проектирования технологического процесса заключительной отделки трикотажных полуфабрикатов в общем виде может быть записана следующим образом: Ppa4 = K(u1)/ui + K(u2)/u2+...+K(un)/uQ, (36) где Ррац - наилучшее рациональное решение определенного типа задач подсистемы проектирования ТП. В правой части выражения представлена совокупность решений задач подсистемы K(ut) при соответствующих параметрах ui, знак «+» означает объединение, символ «/» показывает, что функция предпочтения относится к элементу после черты.
системы поддержки принятия технологических решений
Объединение нескольких функций подсистемы проектирования технологического процесса заключительной отделки трикотажных полуфабрикатов на одном рабочем месте технолога повышает его информационную активность, что обуславливает необходимость автоматизации процессов.
Функциональная информационная технология - система поддержки принятия технологических решений (СППТР) - предназначена для оказания помощи технологу в выборе проектных решений на основе анализа проблемных ситуаций. Такая система выступает в роли помощника, который позволяет расширить способности человека, но не заменяет его мнение или систему предпочтений, в отличие от экспертных систем [77,86,93].
СППТР можно определить как человеко-машинную информационную систему, используемую для поддержки действий в ситуациях, когда невозможно иметь автоматическую систему представления и реализации всего процесса разработки, анализа и выбора проектных решений.
Таким образом, сформулирована задача разработки структуры информационной системы поддержки, которая позволяет решать задачи подсистемы проектирования ТП в интерактивном режиме.
На основе инфологической модели и предложенных методов представления информации подсистемы проектирования заключительной отделки разработана диаграмма системы поддержки принятия технологических решений (рис.17). Структура СГШТР состоит из тридцати двух блоков, обеспечивающих проектирование технологического процесса заключительной отделки с использованием открытых баз данных.
Блок 1 в интерактивном режиме обеспечивает формализацию технологических характеристик трикотажного полуфабриката с использованием разработанных массивов данных формирования кода (прил.29). Сформированная функция ограничений для решения технологических задач подсистемы проектирования ТП имеет вид технологического кода полуфабриката.
В блоке 2 выполняется поиск полуфабрикатов-аналогов с технологическим кодом ТКБП равным коду, сформированному в блоке 1 «ТКІ». Поиск ведется в базе прецедентов по полю «Код п/ф» (прил.26). Если аналог найден, система предлагает на экране информацию из базы прецедентов в соответствии со структурой полей «ЦФ п/ф» и «ФК». В результате пользователь получает сведения о целевой функции (ЦФБП) И функциональном классе (ФКБп) полуфабриката-аналога (блок 3).
Блок 4 предлагает технологу оценить соответствие информации о полуфабрикате-аналоге и проектируемом, если технолога удовлетворяет предложенный аналог, то далее управление переходит к блоку 13. Этот вариант решения задач соответствует подсистеме проектирования ТП типа Б (см.гл.1.3.). В противном случае, решается задача типа А: при отрицательном выводе технолога в автоматическом режиме выполняется поиск эвристических приемов по технологическому коду ТКІ (блок 5).
Поиск выполняется по полю «Код полуфабриката» базы данных эвристических приемов технологических задач подсистемы проектирования ТП (прил.27). Отсутствие известного эвристического приема обуславливает
Условные обозначения к рис. 17: - блок выполняется в автоматическом режиме; блок выполняется в интерактивном режиме; блок вывода информации на дисплей. переход к блоку 8. При наличии кодов-аналогов в базе эвристических приемов система комплектует поля «цф1»-«цф5», - целевую функцию полуфабриката, и предлагает решение функционального класса оборудования. В результате для проектируемого полуфабриката система предлагает на экране информацию о результатах решения технологических задач на основе базы эвристических приемов (блок 6). Если аналог найден, система запрашивает технолога о соответствии предложенного эвристического приема и требований, предъявляемых к трикотажному полуфабрикату с технологическим кодом ТКІ (блок 7).
При положительном решении технолога целевой функции полуфабриката присваивается значение целевой функции эвристического приема и соответствующий функциональный класс оборудования. В результате управление передается в блок 13.
Отрицательное решение обуславливает формирование целевой функции полуфабриката в интерактивном режиме (блок 8). Формирование целевой функции осуществляется в соответствии с требованиями, предъявляемыми к качеству трикотажных полуфабрикатов (рис.9).
Сформированная целевая функция трикотажного полуфабриката обуславливает поиск полуфабрикатов-аналогов по целевой функции - поле «ЦФ п/ф» базы прецедентов (прил.26). Блок 9 осуществляет в автоматическом режиме поиск в базе прецедентов аналогов по целевой функции, сформированной в блоке 8.
Если аналог существует в базе прецедентов, система выводит на дисплей сведения из базы прецедентов по полям «ЦФ п/ф» и «ФК», предлагая технологу функциональный класс машины для обработки проектируемого полуфабриката (блок 10).
Далее следует запрос к пользователю, насколько отвечает предложенная информация его требованиям (блок 11).
Если целевая функция и функциональный класс соответствуют требованиям технологического кода «ТКІ», ТО выполняется блок 13. В другом случае, технолог в интерактивном режиме выполняет выбор функционального класса отделочного оборудования в соответствии с ограничениями технологического кода ТКІ И требованиями целевой функции ЦФ(ТКІ) (блок 12). Выбор осуществляется на основе разработанной функциональной классификации отделочного оборудования (рис.10).
При выполнении блока 13 технолог осуществляет ввод информации о потенциальной величине усадки трикотажа до заключительной отделки (усадочный потенциал трикотажа). Величина усадочного потенциала может быть установлена в ручном режиме по стандартной методике или в автоматическом режиме - расчетным способом, предложенным в работе [10].
В блоке 14 на основе баз данных формирования технологического кода трикотажного полуфабриката (позиции кода девятая, десятая, прил.21) осуществляется автоматический выбор температурного режима заключительной обработки трикотажа (прил. 30).
Автоматическое выполнение блока 15 решает задачу выбора величины размера ширения на основе матрицы величин (прил.9). Выбор осуществляется по шестой, седьмой, девятой и десятой позициям кода (прил. 30). Блок 16 определяет соответствие функционального класса и организационного класса оборудования с использованием таблицы соответствия (прил.28). В блоке 17 наличие данных об организационном классе технологического оборудования обуславливает выбор и формирование совокупности технологических приемов (U ТПрі) из базы данных технологических приемов (прил.24.1) по соответствующему ПОЛЮ организационного класса.
Расчет величины затрат времени на выполнение технологических приемов осуществляется в интерактивном режиме (блок 18). Выполняется работа с базами данных технологических приемов операций заключительной отделки (прил. 24.2-24.10). При необходимости система предлагает ввести информацию о технических параметрах: особенностях планировочных решений, массе полуфабриката, габаритах оборудования. В результате в блоке 18 выполняется расчет оперативного времени на обработку одного килограмма полуфабриката.
Похожие диссертации на Разработка метода проектирования технологического процесса отделки трикотажного полуфабриката
