Содержание к диссертации
Введение
1 Современное состояние процесса обеспечения качества швейных изделий 10
1.1 Характеристика раскройного производства и основные перспективы его развития в швейной промышленности 10
1.2 Анализ основных понятий качества продукции 17
1.3 Анализ существующих видов и методов повышения качества швейных изделий 26
1.4 Качество продукции - как фактор успеха предприятия в конкурентной борьбе 31
1.5 Постановка задач исследования 38
2 Исследование факторов, влияющих на качество швейных изделий в раскройном производстве 40
2.1 Разработка классификатора дефектов швейных изделий на стадии их раскроя 40
2.2 Формирование системы показателей качества швейных изделий в раскройном цехе 66
2.3 Исследование влияния свойств материалов на качество деталей кроя швейных изделий 71
2.4 Выводы 103
3 Разработка системы прогнозирования оптимальных параметров раскройного производства 104
3.1 Информационная модель технологического процесса раскроя швейных изделий 104
3.2 Разработка методики управления качеством деталей кроя швейных изделий с использованием нейросети 108
3.3 Нейронные сети как формальный язык описания, обработки и моделирования данных 111
3.4 Анализ программных разработок, применяемых для реализации разработанной методики с помощью нейросетевого моделирования 117
3.5 Разработка алгоритма построения нейросети для реализации разработанной методики 119
3.6 Анализ и подготовка исходных данных для реализации разработанной методики 122
3.7 Выводы 134
4 Реализация методики управления качеством деталей кроя швейных изделий с применением нейронных сетей 135
4.1 Программная реализация разработанной методики 135
4.2 Экономическая эффективность от внедрения разработанной методики в производственный процесс раскройного цеха 147
4.3 Выводы 156
Выводы и рекомендации 157
Список использованных источников 159
Приложения 169
- Анализ основных понятий качества продукции
- Исследование влияния свойств материалов на качество деталей кроя швейных изделий
- Нейронные сети как формальный язык описания, обработки и моделирования данных
- Экономическая эффективность от внедрения разработанной методики в производственный процесс раскройного цеха
Введение к работе
Актуальность темы. В условиях жесткой конкурентной борьбы на рынке товаров и услуг выживают и успешно развиваются только те предприятия, которые способны производить и реализовывать высококачественную продукцию в кратчайшие сроки. Особенно это актуально для предприятий легкой промышленности, поскольку бизнес в моде имеет свои особенности - ограниченное время планирования и подготовки производства при быстрой смене ассортимента выпускаемой продукции.
Современные тенденции управления производственными процессами стремятся к осуществлению операций по обеспечению качества еще на стадии проектирования и запуска проектных решений с целью недопущения брака и исправления бракованных изделий. Эффективность работы предприятий в таких условиях во многом определяется наличием современных информационно-технических средств, позволяющих обеспечить гибкость технологических процессов, автоматизировать работу и взаимодействие производственных подразделений.
В диссертационной работе рассматриваются вопросы, касающиеся технологического процесса раскройного производства, который занимает одно из самых важных мест при изготовлении швейных изделий. Основная задача раскройного производства состоит в ритмичном и бесперебойном снабжении качественными деталями кроя швейных цехов. На точность кроя оказывают влияние сложность модели, способ и скорость настилания полотен, скорость рассекания настила, конструкция режущего инструмента, физико-механические свойства раскраиваемых тканей и другие. Применяемая в настоящее время технология и оборудование не обеспечивают получение качественного кроя. Значительное количество деталей имеет величины отклонений от контрольных лекал в размерах и конфигурации, не допустимые техническими условиями. Если в раскройном производстве допущен хотя бы один дефект (например, укорочение, перекос детали швейного изделия, несоблюдение направления ворса или рисунка в деталях кроя), то в швейном цехе его уже невозможно исправить. Это ведет к выпуску некачественных готовых изделий, а значит и к снижению конкурентоспособности продукции.
Чтобы исключить возможные дефекты, обеспечить качество кроя, необходимо разработать такую методику, благодаря которой удастся получить прогноз оптимальных параметров технологического процесса, напрямую зависящих от свойств материалов. Имея сведения о волокнистом составе материала и его деформационно-релаксационных процессах, что особенно важно для тканей с вложение эластана, можно подобрать оптимальную скорость настилания, при которой растяжение полотен будет сведено к минимуму, а, значит, исключены такие дефекты, как укорочение и обужение деталей. В производственных условиях, как правило, применяют среднюю скорость настилания согласно техническим характеристикам оборудования. С увеличением процентного содержания синтетических волокон в материале уменьшается коэффициент тангенциального сопротивления, что при настилании вызывает смещение полотен в настиле, а при раскрое смещение деталей в пачке относительно друг друга. Это приводит к изменению линейных размеров кроя, а, следовательно, и к снижению качества изделий. Возникающие дефекты раскройного производства связаны, прежде всего, с неправильно установленными режимами выполнения операций.
Актуальность темы обусловлена необходимостью развития теории и методологии менеджмента качества, а также потребностью учета показателей свойств материалов при разработке параметров технологического процесса раскройного производства и подтверждается тем обстоятельством, что исследованиями в данной области занимались такие ученые как Мурыгин В.Е., Голубкова В.Т, Фролова О.А., Золотцева Л.В., Чаленко Е.А., Боткин А.П., Антимонова И.Н., Шурин А.В. и др.
Управление качеством деталей кроя на основе определения оптимальных режимов обработки, в зависимости от свойств материалов, как самостоятельная задача, не рассматривалось ранее. Назревшая потребность и возможности решения этой проблемы с учетом накопленного теоретического и практического опыта в современных условиях определили актуальность диссертационного исследования.
Целью диссертационной работы является разработка системы прогнозирования технологических режимов для бездефектного выполнения операций раскройного цеха.
Для реализации обозначенной цели в работе поставлены следующие задачи:
– исследовать существующие методы обеспечения качества продукции;
– выполнить систематизацию и классификацию факторов, оказывающих влияние на точность кроя;
– разработать и реализовать математические модели оптимизации параметров технологического процесса раскроя в зависимости от свойств материалов;
– разработать методику управления качеством деталей кроя швейных изделий;
– апробировать разработанную методику на примере конкретной производственной системы швейной промышленности.
Объект исследования: технологический процесс раскроя материалов швейного предприятия с точки зрения управления качеством деталей кроя.
Предмет исследования: детали кроя и материалы костюмно-пальтового ассортимента.
Методы исследования. Для достижения поставленной цели и решения задач применялись методы систематизации и классификации, технологического прогнозирования, экспертных оценок и планирования эксперимента, математической статистики и решения задач многокритериальной оптимизации, теория нейронных сетей и принятия решений, методология функционального моделирования IDEF 0, теория и методы экономики и организации производственных систем, современные программные продукты операционной среды Windows XP, Microsoft Excel, Mathсad Professional, Paint, Internet Explorer, аналитическая платформа Deductor.
Научная новизна работы заключается в:
– разработке усовершенствованной модели процесса управления качеством продукции;
– установлении зависимостей параметров технологического процесса и дефектов раскройного производства от свойств перерабатываемых материалов;
– разработке усовершенствованной классификации дефектов деталей кроя швейных изделий;
– математической и программной проработке процедуры выбора, с применением нейросетевых моделей, оптимальных технологических режимов операций раскройного цеха обеспечивающих требуемые показатели качества деталей кроя швейных изделий;
Практическая значимость работы заключается в:
– разработке методики управления качеством деталей кроя швейных изделий, позволяющей получить прогноз оптимальных технологических режимов выполнения операций на стадии раскроя в зависимости от вида и свойств применяемых материалов;
– разработке номенклатуры единичных показателей качества деталей кроя швейных изделий;
– разработке рекомендаций по совершенствованию технологического процесса и документа «Справочник качества» по операциям раскройного цеха, позволяющих производить мониторинг затрат на качество с целью их снижения;
– разработке структуры базы данных, содержащей информацию о виде, артикулах и свойствах обрабатываемых материалов, а также параметрах применяемого оборудования и возможных дефектах деталей кроя швейных изделий.
Реализация работы. Результаты диссертационной работы приняты к внедрению на ОАО «Синар» (г. Новосибирск) и использованы в учебном процессе при выполнении лабораторных, курсовых и дипломных работ студентов направлений «Технология изделий легкой промышленности», «Конструирование изделий легкой промышленности»
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались, обсуждались и получили положительную оценку на следующих конференциях: научно-практической конференции «Будущее легкой промышленности» (г.Новосибирск, 2006 -2007гг.), научной конференции «Интеллектуальный потенциал Сибири» (г.Новосибирск, 2007-2010 г.), международной научно-практической конференция «Инновационные технологии производства товаров, повышение качества и безопасности продукции легкой промышленности» (Республика Казахстан, г.Алматы, 2011г.). Результаты диссертационной работы докладывались на заседаниях кафедры «Технология и дизайн швейных изделий» Новосибирского технологического института (филиала) «МГУДТ» (2007-2012 г.).
Публикации. Основные положения выполненных исследований опубликованы в десяти статьях (5 статьи в научных изданиях, включенных в список ВАК) и шести тезисах докладов.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, выводов и рекомендаций, списка использованных источников, включающего 109 наименований, и 13 приложений. Работа изложена на 168 страницах машинописного текста, содержит 24 таблицы, 58 рисунков. Приложения, включающие исходные данные и результаты проведенных исследований, представлены на 78 страницах.
Анализ основных понятий качества продукции
«Качество» - это философская категория. Вопросу определения термина «качество» отводится достаточно много места как в отечественной, так и в зарубежной научной литературе [27, 28].
Разработчик (конструктор, технолог) изделия вероятнее всего скажет, что качество - это соответствие продукции функциональному назначению, ее надежность, прочность, долговечность и т.п. Руководитель предприятия скажет, что это требование заказчика и нормативной документации, конкурентоспособность. Скорее всего, он пожалуется на то, что с качеством продукции у него много хлопот (подводят поставщики, слишком высокие требования стандартов и т. п.).
Работники отдела технического контроля (ОТК) отметят, что качество -это точное соответствие свойств продукции техническим условиям, чертежам и стандартам. Только при этом, скажут они, продукция может считаться качественной.
Потребитель скажет, что качество продукции - это ее пригодность удовлетворять какие-либо его потребности, это - удобство пользования, экономичность, красота форм, причем по приемлемой цене.
Авторы книги «Что такое качество?» [29] в 60-х годах XX века провели своеобразное исследование. Они проанализировали 232 литературных источника, где так или иначе определяется термин «качество». Только в отечественной научной литературе ими было выявлено более 100 различных формулировок, определяющих понятие «качество продукции». Совершенно естественно, что за время создания и развития науки о качестве у разных ученых и исследователей сложилось свое мнение о том, что такое качество. Но ни одно из нижеприведенных определений не противоречит другому. Наоборот, они дополняют друг друга, помогая взглянуть на качество с разных сторон.
Таким образом, первым исследователем категории качества принято считать греческого философа Аристотеля. Еще в III веке до н. э. в своем труде «Метафизика» он дал два определения качества. Одно - обобщающее, относящееся к тому или иному предмету в целом, а другое - частное, характеризующее одну сторону его свойств. С тех пор понятие «качество» постоянно эволюционировало, однако в связи с бесконечным разнообразием явлений и объектов окружающей действительности данное понятие было неполным, многообразным, неточным, но в то же время в каждом случае оно отвечало конкретным потребностям общества. Динамика понятия «качества» приведена в таблице 1.1 [29-32].
Современные словари русского языка тоже по-разному трактуют понятие «качество». Так, слово «качество» означает [33, 34]:
1. Наличие существенных признаков, свойств, особенностей, отличающих один предмет или явление от других.
2. То или иное свойство, достоинство, степень пригодности кого или чего-нибудь.
В литературном источнике [35] понятию, «качество» придается более философский оттенок: качество - это существенная определенность предмета, явления или процесса, в силу которой он является данным, а не иным предметом, явлением или процессом.
Вместе с тем, учитывая, что термин должен обозначать межотраслевую науку, желательно, чтобы он был достаточно понятен широким кругам специалистов. Это означает, что при его построении нужно брать такие латинские и древнегреческие языковые корни, которые были бы достаточно привычны в научном и техническом обиходе. С учетом перечисленных требований, эту область науки было предложено назвать «квалиметрией», от латинского корня «квали» (образующего слова qualitas - качество, свойство, характер, и qualis -какой, какого качества) и древнегреческого слова «метрео» - мерить, измерять. Корень «метрео» стал общеупотребительным в международном научном лексиконе. Что же касается корня «квали», то производные от него как в русском языке (квалификация, квалифицировать и т. д.), так и в языках большинства стран мира означают «качество». На английском языке понятию качества соответствует термин quality («кволити»), на испанском- cualidad («квади-дад:»), на французском - qualit («калите»), на итальянском - qualita («квали-та»), на голландском - kwaliteit («квалитайт»), на немецком - qualitat («квали-тет»). Таким образом, термин «квалиметрия» очень удобен: он лаконичен и достаточно точно передает содержание понятия «измерение качества»; составные части его понятны для людей, говорящих на разных языках; характер термина позволяет легко образовывать любые нужные производные слова: например, ученый, исследователь занимающийся квалиметрией, - квалиметролог, подход к изучению какого-то предмета с точки зрения измерения его, качества -квалиметрический подход и т. д. Кроме этого, термин входит составной частью в логически связанную систему понятий и терминов - например, наука о качестве - квалиномия; смежная с ней дисциплина, занимающаяся измерением и оценкой качества, - квалиметрия [36,37].
В языковой практике, для характеристики качества продукции, очень часто прибегают к краткому словосочетанию существительного с прилагательным. В этих случаях именно прилагательное призвано характеризовать качество того предмета, которое обозначено существительным.
Подобный подход часто применяется при рассмотрении качества с производственной точки зрения. Использование одного прилагательного не свидетельствует о том, что речь идет об одном качественном свойстве. Здесь за одним словом скрывается совокупность, комплекс свойств.
Специалисты будут стремиться понять, что скрыто за одним, хотя и обобщенным, словом. Конструкторы, например, под термином хорошее качество конструкции швейного изделия будут понимать соответствие изделия размерным признакам фигуры, соблюдение эстетических, функциональных, эргономических и т.п. требований, оригинальность отдельных узлов и деталей; технолог - применяемые материалы, обработку узлов деталей швейного изделия и т.д.
Широкое распространение получили нестандартизованные (бытовые, рекламные) термины «качества», связанные с понятием «хорошо - плохо», «лучше - хуже», «выше - ниже», иногда и с происхождением объекта («американское качество», «настоящее качество», «качественная одежда», «повышение качества» и т. п.).
В некоторых справочных источниках качество обозначается как «пригодность для использования» или «соответствие цели», или «удовлетворение нужд потребителя». Все это представляет собой только некоторые стороны качества.
Одно из направлений, связанных с упорядочением понятия «качество», -использование возможностей стандартизации.
В последнее время разработаны нормативные ряды для систем управления качеством, в том числе на основе государственных и международных стандартов. Государственный стандарт (ГОСТ) 15467-79 устанавливает применяемые в науке и технике термины и определения и вводит понятие «качество продукции». Качество продукции - это совокупность свойств продукции, обуславливающих ее пригодность удовлетворять определенные потребности в соответствии с ее назначением [38].
Качество продукции зависит от качества составляющих ее изделий и материалов. Определение качества продукции важно прежде всего для управления процессом обеспечения качества, с целью улучшения качества продукции на всем протяжении ее жизненного цикла. В связи с изменением содержания понятия «качества продукции», изменились и функции управления качеством: переход от выявления брака (защита потребителя от бракованной продукции) к его предупреждению (прогнозированию), а затем и к обеспечению выпуска продукции с заданными показателями качества [38,39]. В этом смысле интерес представляет внедрение международных стандартов ИСО серии 9000, в которых отражен международный опыт управления качеством продукции на предприятии. Международная организация по стандартизации ISO (ИСО) была создана в 1946 г. Сфера деятельности ISO касается стандартизации во всех областях, кроме электротехники и электроники, относящихся к компетенции Международной электротехнической комиссии (МЭК, IEC). На сегодняшний день в состав ISO входит 163 страны. Россию в качестве комитета - члена ISO представляет Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии. ISO разработаны тысячи стандартов, на соответствие которым оценивается продукция, а также стандартные методы испытаний, позволяющие проводить сличение их результатов, в чем так нуждается международная торговля.
К важнейшим заслугам Организации следует отнести разработку нашедших всемирное применение фундаментальных системных стандартов по организации менеджмента качества (ISO 9000) и экологического менеджмента (ISO 14000).
Исследование влияния свойств материалов на качество деталей кроя швейных изделий
Для проведения основных экспериментальных исследований диссертационной работы по изучению влияния свойств материалов на качество выполнения операций раскройного цеха выбрано одно из ведущих швейных предприятий г. Новосибирска ОАО «Синар». Основной ассортимент, выпускаемый под торговой маркой «СИНАР» - мужские костюмы, женские и мужские пальто.
Сегодня ассортимент костюмных и пальтовых материалов, перерабатываемых предприятием, достаточно широк и разнообразен, поэтому выделены две группы материалов для дальнейших исследований: костюмная и пальтовая. Характеристика материалов, входящих в выбранные ассортиментные группы, является исходной информацией для разработки методики управления качеством швейных изделий на стадии раскройного производства.
Костюмная группа
Для изготовления костюмов предприятие перерабатывает ткани шерстяного и шелкового ассортимента.
Анализируя шерстяной ассортимент тканей, можно сказать, что для мужчин со средним уровнем дохода костюмы изготавливаются из полушерстяных с включением синтетических и искусственных видов волокон (Шерсть 45% + Пэф 55%; Шерсть 42% + Пэф 54% + эластан 4%; Шерсть 20% + Пэф 60% + вискоза 20% и т.д.). Именно для улучшения свойств шерстяных тканей в их состав входят химические волокна; 50-55% полиэфирных волокон повышает формоустойчивость тканей и снижает их пиллингуемость.
В производстве костюмов для мужчин с высоким уровнем дохода используются шерстяные, чистошерстяные ткани, а также ткани с включением шелка и мохера. Такие ткани стоят значительно дороже, чем ткани из обычной овечьей шерсти. Например, шерстяная ткань с включение шелка стоит 950 руб/м , тогда как шерстяная ткань с добавлением полиэфира 400 руб/м [76, 77].
Значительную долю костюмных тканей предприятия занимают ткани шелкового ассортимента. Согласно торговой классификации ткани шелкового ассортимента делятся на группы по волокнистому составу: из нитей натурального шелка; из шелковых нитей с другими волокнами; из искусственных нитей; из искусственных нитей с другими волокнами; из синтетических нитей; из синтетических нитей с другими волокнами; из искусственных волокон в смеси с другими волокнами; из синтетических волокон в смеси с другими волокнами.
Предприятием перерабатываются группы костюмных тканей из синтетических нитей, из синтетических нитей с другими волокнами, из синтетических волокон в смеси с другими волокнами. Это ткани выработаны из 100% полиэфира, из полиэфира с различным процентным содержанием вискозы (20%, 30%, 35%), а также с добавлением полиуретановых волокон (эластана) в пределах 2-5%. Эти ткани износоустойчивы, имеют малую усадку, малосминаемы. Вискозное волокно, входящее в их состав улучшает гигиенические свойства, а эластан придает ткани необходимую эластичность и несминаемость, что улучшает функциональные свойства изделия. С другой стороны, ткани из синтетических нитей скользят и смещаются относительно друг друга при настилании и резании, оплавляются из-за нагревания ножа и слипаются между собой, что ведет к образованию различных дефектов. Отличительными свойствами тканей с эластаном являются дополнительная их растяжимость и несоизмеримо высокая по сравнению с обычными текстильными материалами условно-упругая деформация. Одной из проблем использования таких тканей для производства верхней одежды является их потенциальная возможность значительно изменять свои линейные размеры при механическом взаимодействии с рабочими органами технологического оборудования, что зачастую ведёт к искажению проектных размеров готовых изделий, а значит к возникновению дефектов.
Таким образом, при организации швейного производства, нацеленного на высокое товарное качество и ресурсосбережение, следует брать во внимание, что размерная точность и эксплуатационная формоустойчивость, как критерии качества изделий, закладываются на стадии выполнения операций раскройного производства, представляющей базовую основу построения всего технологического цикла изготовления швейных изделий.
Для исследования свойств материалов перерабатываемых на предприятии, каждая ассортиментная группа разбита на подгруппы с определенными интервалами значений поверхностной плотности, из которых для дальнейшего исследования отобраны типовые образцы. Свойства типового материала будут распространяться на всю группу.
Сегодня текстильные материалы очень дифференцированы по своим свойствам, это в полной мере касается и поверхностной плотности. Анализируя шерстяной ассортимент предприятия, можно отметить, что наибольшую долю костюмных тканей занимают камвольные, поверхностная плотность которых варьируется от 156 г/м2 до 193 г/м2. Это говорит о том, что в настоящее время существует тенденция к уменьшению поверхностной плотности тканей.
Для отбора образцов для дальнейших исследований шерстяной ассортимент костюмных тканей, используемых предприятием, разделен на следующие группы по поверхностной плотности: до 210 г/м включ.; 210-260 г/м включ.; свыше 260 г/м2.
В шелковом ассортименте для выделения групп применялся ГОСТ 29223-91 [78].
Пальтовая группа
Ассортимент пальтовых материалов предприятия, также как и костюмных, достаточно широк и разнообразен. В основном это чистошерстяные и шерстяные ткани с включением различных видов волокон, а именно вискозных, полиамидных, полиэфирных, полиакрилонитрильных волокон. Предприятием перерабатываются ткани с добавлением шелка, кашемира, мохера, шерсти альпака.
Кашемир не зря считается уникальным натуральным волокном. Хорошая кашемировая нить в 3 раза тоньше человеческого волоса. Его способность сохранять тепло корректируется в зависимости от влажности воздуха, а дороговизна объясняется гипоаллергенностью, необыкновенной мягкостью и удобством в использовании.
Шерсть альпака ценится дорого, но из-за большой жёсткости в чистом виде применяется редко. Преимущества шерсти альпака наиболее ярко проявляются в смесовых пряжах. Основное достоинство тканей с включением шерсти альпака заключается в том, что на них практически не образуется пиллинг. Ассортимент пальтовых материалов был разделен на следующие группы по поверхностной плотности; до 380 г/м2 включ.; 380-420 г/м2 включ.; свыше 420 г/м".
На рисунках 2.11 и 2.12 представлена статистика по количеству тканей костюмного и пальтового ассортимента различного волокнистого состава, перерабатываемых предприятием ОАО «Синар» (г. Новосибирск).
Нейронные сети как формальный язык описания, обработки и моделирования данных
Одним из важнейших этапов предлагаемого подхода к реализации методики является выбор адекватного средства формализованного описания классов объектов РЦ.
В первой главе в качестве одного из эффективных средств анализа и моделирования производственных систем был отмечен искусственный интеллект или искусственные нейронные сети (ИНС), интенсивно развивающиеся в последние годы. В настоящее время они широко используются при решении самых разных задач и активно применяются там, где обычные алгоритмические решения оказываются неэффективными или вовсе невозможными. В числе задач, решение которых доверяют ИНС, можно назвать следующие: прогнозирование и решение производственных задач, распознавание текстов, игра на бирже, контекстная реклама в Интернете, фильтрация спама, проверка проведения подозрительных операций по банковским картам, системы безопасности и видеонаблюдения - и это далеко не все. Сочетание невысокой сложности формального описания, высокой степени наглядности (графовое представление нейронных сетей и прочее) разрабатываемых спецификаций и возможность дальнейшей реализации на основе этих спецификаций компьютерного моделирования (наличие специализированного программного инструментария NeuroShell, Megaputer Intelligence, Deductor Studio и др.) с целью анализа и формирования проектных решений определило выбор в качестве языка спецификации в предлагаемом подходе аппарата высокоуровневых ИНС [86-91].
Искусственная нейронная сеть (нейронная сеть) - это математические модели, а также их программные или аппаратные реализации, построенные по принципу организации и функционирования биологических нейронных сетей или, условно говоря - это набор нейронов, соединенных между собой. Как правило, передаточные функции всех нейронов в нейронной сети фиксированы, а веса являются параметрами нейронной сети и могут изменяться. Некоторые входы нейронов помечены как внешние входы нейронной сети, а некоторые выходы - как внешние выходы нейронной сети. Подавая любые числа на входы нейронной сети, мы получаем какой-то набор чисел на выходах нейронной сети. Таким образом, работа нейронной сети состоит в преобразовании входного вектора в выходной вектор, причем это преобразование задается весами нейронной сети.
Формальная модель нейроподобной сети представляет собой ориентированный граф. Предполагается, что все данные, передаваемые от узла к узлу по дугам этого графа, представляют собой числовые значения в узлах сети. Принимая данные от других узлов на обработку, узел умножает их на принадлежащие ему (локализованные в нем) весовые коэффициенты, суммирует полученные произведения и вычисляет значение некоторой функции от полученной суммы. Как правило, во всех узлах производится вычисление одной и той же функции, аргументами которой служат весовые коэффициенты дуг и значения, полученные от других узлов нейросети. Веса дуг являются параметрами настройки нейросети. Модель искусственного нейрона представляет собой дискретно-непрерывный преобразователь входной информации в выходной сигнал (рисунок 3.2).
Нейронные сети могут быть реализованы двумя путями: первый - это программная модель НС [92-95], второй - аппаратная [95-97]. Первые попытки аппаратной реализации нейроподобных сетей основывались на использовании аналоговых устройств. В настоящее время для их реализации применяется цифровая дискретная техника.
Важнейшим свойством нейронных сетей является их способность к обучению, что делает нейросетевые модели незаменимыми при решении задач, для которых алгоритмизация является невозможной, проблематичной или слишком трудоемкой. Обучение нейронной сети заключается в изменении внутренних параметров модели таким образом, чтобы на выходе ИНС генерировался вектор значений, совпадающий с результатами примеров обучающей выборки [98]. Все методы обучения относятся к сетям определенного типа и являются неотъемлемой частью работы с ними. На рисунке 3.5 представлена классификация нейронных сетей в зависимости от различных характеристик [86,98-104].
Достоинством аппарата нейронных сетей является его наглядность, возможность адекватного описания систем с параллельно функционирующими и асинхронно взаимодействующими компонентами, возможность аналитическим путем получить ряд качественных характеристик функционирования системы и приспособленность сетевых моделей для анализа с помощью компьютерного моделирования. Представляется возможным путем нейросетевого моделирования получить новые знания о моделируемой системе, избегая недостатков натурного эксперимента: дороговизны и неудобства манипулирования реальными явлениями.
Основной недостаток НС связан с тем, что они не дают пользователю представление о том, как идет процесс принятия решения при выводе ожидаемого значения состояния объекта. Наиболее целесообразная область применения НС - это решение задач в сложных и трудно формализуемых предметных областях, для которых трудно найти экспертов и нелегко сформулировать четкие правила, но, тем не менее, практически любую задачу можно свести к задаче, решаемой нейронной сетью. Именно поэтому методология нейронных сетей привлекает сегодня внимание многих исследователей.
Экономическая эффективность от внедрения разработанной методики в производственный процесс раскройного цеха
Для оценки целесообразности разработки методики прогнозирования качества кроя швейных изделий на стадии раскройного производства и определения годового экономического эффекта применяется функционально-стоимостной анализ (ФСА) процесса, который является методом комплексного технико-экономического исследования реорганизации объекта с целью развития его полезных функций при оптимальном соотношении между их значимостью и затратами на реализацию.
Метод ФСА - операционно-ориентированная альтернатива традиционным финансовым подходам, согласно которой расчеты затрат на производство продукта выполняются посредством функциональной декомпозиции производственного процесса на функции (операции) и оценки стоимости каждой операции путем оценки времени, затраченного на выполнение этих операций [107].
В общем случае функционально-стоимостной анализ позволяет выполнить следующие виды работ [107-109]:
- определение и проведение анализа себестоимости процессов предприятия;
- проведение анализа, связанного с установлением и обоснованием выполняемых структурными подразделениями предприятий функций с целью обеспечения высокого качества продукции;
- определение и анализ основных, дополнительных и ненужных функциональных затрат;
- сравнительный анализ альтернативных вариантов снижения затрат в производстве, сбыте и управлении;
- анализ интегрированного улучшения результатов деятельности предприятия.
ФСА позволяет представить управленческую информацию (технологическую последовательность действий) в виде финансовых показателей. В данной работе ФСА применяется для сравнительного анализа и обоснования выбора рационального варианта реализации производственного процесса раскройного цеха ОАО «Синар» путем определения затрат, возникающих на каждом этапе процесса, и суммарных затрат.
В основе ФСА лежит функциональный подход при анализе затрат в отличие от наиболее распространенного в настоящее время предметного подхода. При предметном подходе решается вопрос, как снизить затраты на элемент или систему в целом. При функциональном подходе, прежде всего, рассматривается состав необходимых при эксплуатации оборудования, других объектов, функций, задач, целей. Только после этого выявляются возможные способы конструктивной, технологической или организационной реализации операций технологического процесса. Очевидна методологическая и технологическая взаимосвязь между IDEFO-моделью и методом ФСА, т.к. функциональные модели позволяют выявить все существенные связи и отношения в рассматриваемом процессе, обеспечивающие их работоспособность [107-109].
Анализ функций (операций) процесса производится на основе функциональных моделей, которые были рассмотрены в первой главе данной диссертационной работы. ФСА предусматривает сопоставление функциональных моделей технологического процесса КАК ЕСТЬ (AS-IS) и КАК БУДЕТ (ТО-ВЕ) путем определения затрат на функции и выявления диспропорций между затратами и значимостью, определение эффективности организационно-технических вариантов совершенствования процесса.
Затраты на функции определяются на основе их материальных носителей - технологических операций, реализующих эти функции. Т.е. функция характеризуется числом, которое представляет собой стоимость (или время) выполнения этой функции. При этом наиболее просто определяются нормативные затраты, расчет которых осуществляется по выпускаемым или предполагаемым к выпуску изделиям, обеспеченным технической документацией.
Определение стоимости производится в два этапа; определение затрат на выполнение функций на основе необходимых для этого ресурсов, включающих прямые затраты материалов и труда, косвенные затраты труда и накладные расходы; определение затрат на стоимостные объекты (товары) на основе используемых ими функций. Для определения стоимости процесса применяется его упрощенная модель по методу ФСА (рисунок 4.7) [107-109].
Модель процесса включает последовательность из п функций. Результат выполнения каждой функции в рамках процесса определяется тем, какое сырье используется (вход), каким инструментом это сырье обрабатывается (механизм) и по каким правилам (управление) [107-109]. Все перечисленные отношения представлены на функциональных моделях AS-1S и ТО-ВЕ действующего предприятия (ПРИЛОЖЕНИЯ А).
На вход процесса подается сырье с заранее известной стоимостью. На выходе процесса получается продукция, которая является результатом преобразования сырья. При этом стоимость продукции на выходе каждой функции процесса всегда больше стоимости сырья на входе. Добавление стоимости происходит путем переноса стоимости функции на сырье в результате обработки. Таким образом, в рамках процесса существуют три стоимости: стоимость сырья на входе процесса, стоимость процесса и себестоимость продукции на выходе процесса (формула (4.1)).
При традиционной организации технологического процесса в раскройном цехе действующего предприятия материальные затраты на устранение брака переносятся на стоимость сырья. Процент допустимого брака на предприятии ОАО «Си-нар» не должен превышать 1% от общего числа изделий в партии. В данном случае, стоимость материалов на изделие с учетом стоимости испорченной ткани для исправления возможного брака определяется по формуле (4.2)
Стоимость механизма для технологического процесса - это стоимость потребляемого ресурса «труд», который учитывается в виде расценок на выполняемые операции. Управление также является ресурсом, который предприятие
Приобретает, производит и использует в своей деятельности. Для нормативной или конструкторско-технологической документации стоимость за единицу времени может быть рассчитана по времени актуальности подобной документации или времени, в течение которого, должна быть окуплена (амортизирована) стоимость приобретения. Эта стоимость должна быть определенным образом разнесена по всем функциям процесса выпуска продукции [107-109]. В случае управления качеством деталей кроя швейных изделий и расчета ДПЦ с использованием нейронных сетей, результатом использования методики являются документы, содержащие необходимые руководящие указания по организации процесса производства, что исключает стоимость управления при расчете стоимости функций процесса.
В РЦ действующего предприятия были выделены следующие основные функции (операции), на которых возможно осуществлять прогнозирование оптимальных режимов выполнения операций раскройного цеха:
- настилание материала;
- рассекание настила на части;
- вырезание деталей «чистым» кроем;
- дублирование деталей.
Анализ диспропорций в структуре затрат и относительной важности функций по РЦ производится с помощью построения функционально-стоимостной диаграммы (рисунок 4.8).
В результате функционально-стоимостного моделирования было получено распределение трудовых и стоимостных затрат на единицу продукции, связанных с выполнением основных функций (данные расчета представлены в ПРИЛОЖЕНИИ Р).
Согласно функционально-стоимостной диаграмме большинство трудовых и стоимостных затрат приходится на выполнение функций рассекания настила на части, вырезания деталей «чистым» кроем и дублирования деталей. Таким образом, изменение в их структуре будет определять эффективность организационно-технологического совершенствования процесса раскройного цеха. На рисунке 4.9 представлена диаграмма, характеризующая сокращение материальных и временных затрат на операциях РЦ по видам ассортимента при внедрении предложенной методики совершенствования технологической подготовки раскройного производства, что повышает эффективность выполнения основных функций процесса.