Разработка методологических основ проектирования технологии и процессов производства швейно-трикотажных изделий

Актуальность темы

В условиях рыночной экономики приоритет производства одежды определяет в качестве основных задач швейной и трикотажной отрасли расширение ассортимента, сокращение сроков внедрения новых моделей и повышение качества выпускаемых изделий.

Качество швейно-трикотажных изделий определяется их внешним видом и комплексом показателей свойств трикотажа. Самопроизвольное изменение линейных размеров трикотажа в процессе производства и при эксплуатации изделий является специфическим свойством полотна, которое необходимо учитывать при проектировании технологических процессов. Решение проблемы выпуска размеростабильных изделий затрудняется отсутствием научно обоснованных методов определения усадочного потенциала полотна на каждом этапе технологического процесса и методов рационального воздействия на полуфабрикат в процессе технологической обработки.

Инновационные технологии представляют собой сложный комплекс исследовательских, проектных и технологических нововведений, которые являются одним из главных резервов технического и экономического роста производства, сохранения и усиления конкурентных позиций на рынках сбыта продукции. Инновация должна сопровождать весь жизненный цикл изделия от разработки новой технической идеи и новой технологии до промышленного внедрения.

В условиях жёсткой конкуренции современного рынка производителю высококачественных швейно-трикотажных изделий требуется концепция разработки инновационных технологий с учётом свойств полотна, реализация которой позволит прогнозировать и управлять качеством продукции и обеспечит эффективное функционирование технологических процессов. Всё это определяет актуальность темы исследования, его характер и основные направления.

В отечественной специальной литературе проявляется значительный интерес к теоретическим и практическим вопросам технологии и проектирования производства швейно-трикотажных изделий. К фундаментальным исследованиям в этой области, направленным на становление современной российской промышленности, относятся труды Шалова И. И., Кудрявина JI.A., Флеровой JI.H., Суриковой Г. И., Андреевой Е. Г., Кобляковой Е. Б. Однако, проведённые исследования не решали вопросов комплексного проектирования технологических процессов производства швейно-трикотажных изделий с применением новых технологий, обеспечивающих изготовление размеростабильных изделий высокого качества. Отсутствие стратегии развития предметной области производства швейно-трикотажных изделий приводит к проблемам выпуска конкурентоспособной продукции.

Цель работы. Цель диссертационной работы состоит в разработке научных основ и практических методов проектирования размеростабильных швейно-трикотажных изделий, обеспечивающих высокую эффективность и качество готовых изделий.

Задачами, требующими решения в соответствии с поставленной целью, являются: исследование механизма поведения трикотажа в процессе производства швейно-трикотажных изделийразработка модели проектирования технологии и процессов проектирования производства размеростабильных швейно-трикотажных изделийразработка методологических основ реинжиниринга процесса технологической подготовки новых моделей к внедрению в производствоисследование и разработка новой технологии внутрипроцессной отделки трикотажаисследование и разработка методов проектирования процесса пошива изделийразработка технологии окончательной отделки швейно-трикотажных изделийразработка механизмов проектирования рентабельности внедрения новых моделей, поиск путей интеграции систем проектированияразработка методов управления качеством изделий в процессе их изготовления.

Объект и предмет исследования. Объектом исследования является технологический процесс швейно-трикотажных изделий. Предметом исследования служат процессы проектирования технологии и процессы производства швейно-трикотажных изделий в среде реинжиниринга с целью повышения качества проектных решений и готовых изделий.

Методы исследований. Для решения указанных задач в диссертационной работе использованы методы и теории экспертных оценок, исследования операций, системного анализа, теории принятия решений, теории разработки информационных систем, алгоритмизации и программирования, теории сложности и построения прогнозирующих систем, теории унификации и классификации, теории реинжиниринга процессов. При проведении экспериментальных исследований широко использовались программные продукты операционной среды Windows ХР (Microsoft Word 2003, Microsoft Excel 2003, Microsoft Access).

На защиту выносятся научные основы инновационных технологий и методы проектирования технологических процессов производства швейно-трикотажных изделий, включающие в себя:

• стратегию развития предметной области производства швейно-трикотажных изделий в среде реинжиниринга;

• методы моделирования и оптимизации технологических процессов;

• новые технологии подготовки трикотажа к раскрою, пошива, внутрипроцессной отделки трикотажных купонов и полотна;

• методологию проектирования технологии и технологических процессов в виде формирования единого информационного пространства разработанных методов, обеспечивающих эффективное решение задач проектирования, снижение сроков внедрения новых моделей и повышение качества готовых изделий;

• методики прогнозирования и проектирования технологической подготовки производства, технологических процессов подготовки трикотажа к раскрою, пошива, внутрипроцессной и окончательной обработки, интеграции систем проектирования швейно-трикотажных изделий;

• методику оценки качества в среде реинжиниринга.

Научная новизна результатов работы исследований заключается в следующем:

• впервые обоснована необходимость и возможность создания методов проектирования технологических процессов изготовления швейно-трикотажных изделий с учётом специфических свойств трикотажа на основе информационных технологий и создана концептуальная модель проектирования технологии и процессов производства в среде реинжиниринга;

• установлено, что изготовление размеростабильных швейно-трикотажных изделий в условиях промышленного производства возможно при комплексном решении проблемы интенсификации релаксации деформаций и оптимизации технологических воздействий на подвижную структуру трикотажа;

• исследован механизм поведения трикотажного полотна в процессе технологического цикла производства изделий и разработан метод установления режимов выполнения технологических операций, обеспечивающих заданную размеростабильность трикотажа;

• разработан метод проектирования технологии пошива швейно-трикотажных изделий на основе моделирования и оптимизации технологических процессов с использованием объектно-ориентированного подхода;

• разработана новая технология выполнения операций и метод автоматизированного проектирования технологического процесса внутрипроцессной и окончательной влажно-тепловой обработки полуфабрикатов и готовых швейно-трикотажных изделийразработан аналитический метод прогнозирования технологичности швейно-трикотажных изделий на стадии технического эскиза новых моделейустановлен механизм взаимодействия потоков информации и разработан метод автоматизированного проектирования швейно-трикотажных изделий в среде интеграции САПР «Конструктор» и САПР «Технолог" — разработана методология информационной поддержки процесса инновационных технологий проектирования производства швейно-трикотажных изделий в виде новых методик: методики проектирования размеростабильного состояния трикотажа, методики автоматизированного процесса прогнозирования целесообразности выпуска новых моделей в условиях ограничения исходных данных, методики информационной технологии интеграции систем проектирования, методики управления оценки качества изделий в среде реинжиниринга. Практическая значимость и реализация работы, разработана и внедрена концепция проектирования технологии и технологических процессов в среде реинжинирингаразработан экспресс-метод достижения эталонного состояния трикотажаразработаны рекомендации по установлению оптимальных режимов технологического воздействия на трикотаж в процессе производства швейно-трикотажных изделийполучены новые сведения о поведении трикотажного полотна в процессе производства изделий для установления рациональных режимов обработки;

• разработаны и внедрены методы автоматизированного проектирования процесса влажно-тепловой обработки, раскроя и пошива швейно-трикотажных изделий с учетом свойств полотна;

• разработаны и внедрены методики проектирования размеростабильного состояния трикотажа, прогнозирования целесообразности выпуска новых моделей в условиях ограничения исходных данных, информационной технологии интеграции систем проектирования методики управления качества изделий в среде реинжиниринга.

Практическая значимость работы подтверждается высокой эффективностью внедрения ее результатов в производственных условиях на ряде трикотажных и швейных предприятий: ОАО «Косино» (г.Москва), СРГП «Панинтер» (г.Москва), ОООСП «Игла» (г.Владимир), ООО «Мужские сорочки» (г.Гагарин), ООО «Аэро-Транс» (г.Москва), ООО «Русс-Фэктори» (г.Москва). Основные результаты работы внедрены в учебный процесс МГУДТ при подготовке инженеров-технологов и инженеров-конструкторов по специальностям 280 800 и 280 900 и направлению подготовки 553 900 бакалавров и магистров, включены в учебники для вузов, техникумов и профессионально-технических училищ.

Достоверность проведенных исследований, выводов и рекомендаций, сформулированных в диссертационной работе, подтверждаются согласованностью результатов теоретических и экспериментальных исследований, выполненных с применением современных методов, высокой эффективностью внедрения разработанных методов в промышленность.

Публикации. Основные результаты исследований, выполненные в рамках настоящей диссертации, опубликованы в 52 работах, в том числе, книгах, патентах, 12 статьях, опубликованных в журналах, рекомендованных ВАК для публикации материалов докторских диссертаций.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ.

1. Обоснована актуальность решения проблемы выпуска размеростабильных швейных изделий на базе применения инновационных технологий. Основным направлением стратегии развития процессовпроектирования и производства является учет обратных релаксационных^ процессов в трикотаже. Отличительной особенностью стратегии является, поэтапное решение проблем полученное размеростабильного трикотажа на всех стадиях технологического процесса.

2. Теоретические и экспериментальные исследования поведения трикотажа в процессе производства и эксплуатации изделий позволили установить, что характеризовать состояние трикотажа целесообразно значениями плотности по вертикали и горизонтали, которые отражают параметры его структуры и связаны обратно-пропорциональной зависимостью с линейными размерами полотна. Разработан аналитический метод, позволяющий определять параметры структуры трикотажа в неком гипотетическом состоянии, что является принципиально новым подходом к решению проблемы поиска I полностью релаксированного состояния. I.

3. На основе исследований релаксационных процессов в структуре! I трикотажа обоснованно применение новой технологии подготовки и раскроя трикотажного полотна, обеспечивающей эффективное использование сырья. I.

Предложены методы проектирования технологических процессов подготовки, I раскроя, пошива, внутрипроцессной и окончательной влажно-тепловой обработки, и выбора режимов обработки на каждом этапе для получения 1 размеростабильности трикотажа. ,.

4. Разработан метод автоматизированного проектирования пошива швейно-трикотажных изделий, обеспечивающий быстрый поиск прототипов новых методов обработки, развитие которых приводит к выбору оптимального варианта на основе объектно-ориентированного подхода к моделированию. Реализация метода в виде методики позволила создать принципиально новую информационную среду проектирования, сократить сроки разработки проектных решений на 16% и снизить трудоемкость изготовления изделий до 18% за счет внедрения прогрессивной технологии.

5. Разработана новая технология выполнения операций межоперационной и окончательной влажно-тепловой обработки учитывающая, специфику свойств трикотажа, конструктивно-технологическое решение изделия и способы воздействия на полуфабрикат. На основе моделирования и оптимизации технологического процесса разработаны состав и структура информационного обеспечения метода автоматизированного проектирования структуры и технических условий выполнения операций влажно-тепловой обработки с учётом свойств трикотажа, внедрение которого в виде методики позволило повысить качество проектных решений и готовых изделий.

6. Разработан метод комплексной оценки целесообразности выпуска новых моделей на стадии технического эскиза. Установлены математические зависимости позволяющие осуществить прогнозирование трудоемкости в зависимости от сложности новой модели. Разработан способ определения коэффициентов, характеризующих конструктивные параметры, технологичность и вид материала швейно-трикотажного изделия.

7. Сформированы состав и структура базы новых знаний, формализация которых в виде интегрированной базы данных позволила организовать внутреннюю среду процесса проектирования конструкторско-технологической подготовки производства. Разработана модель формирования среды интеграции, сформированы механизмы взаимодействия, состав и направление потоков информации процесса проектирования при использовании интегрированной базы данных, включающей элементы баз данных маркетинга, материаловедения, конструирования и технологии.

8. Разработан метод автоматизированного проектирования в среде интеграции САПР «Конструктор» и САПР «Технолог», сущность которого заключается в создании единого информационного пространства, обеспечивающего оптимальное решение задач проектирования с учетом ценового уровня швейно-трикотажных изделий и свойств материалов на основе использования информационных технологий.

9. Для интеграции процессов проектирования разработана система информационной поддержки процесса проектирования и инновационных технологий в виде методик, внедрение которых позволило провести кардинальные преобразования в производстве швейно-трикотажных изделий, направленные на снижение материальных и трудовых затрат при существенном повышении качества продукции.

10. Экономический эффект от применения разработанного метода прогнозирования и обеспечения технологичности моделей на этапе эскизного проекта за счет сокращения длительности процесса разработки коллекции, автоматизации процесса прогнозирования, сокращения количества нерентабельных моделей, нерациональных почтовых расходов при размещении заказов в других странах составил 212 793 руб. при выпуске 400 моделей в год.

11. Разработана функциональная технология проектирования и управления технологической подготовкой производства новых моделей швейно-трикотажных изделий, внедрение которой позволило осуществлять модернизацию действующих и проектировать новые технологические процессы. Внедрение методов автоматизированного проектирования технологической подготовки производства в среде реинжиниринга позволило получить реальный экономический эффект в размере 10,5 млн руб. за счет снижения трудоемкости работ по проектированию унифицированной технологии и повышения качества новых изделий.

12. Установлено, что применение общей интегрированной базы данных при проектировании конструкции и технологии экономически целесообразно. Годовой экономический эффект на конструкторско-технологическом этапе проектирования за счёт уменьшения корректировок проектных решений с использованием вспомогательных интегрированных баз данных составляет.

43 119 руб. Исчисляемый годовой экономический эффект внедрения методики интеграции технологической и конструкторской подготовки производства составил 137 919 руб. за счёт увеличения эффективности работы конструктора на 23%, а технолога — на 20%.

13. Разработана и внедрена методология реинжиниринга бизнес-процесса создания новых моделей, реализация которой позволила:

• выполнить перестройку процессов проектирования и изготовления в направлении создания конкурентоспособной продукции и обеспечения коммерческого успеха в реальном производстве швейно-трикотажных изделий;

• сократить сроки освоения новых моделей швейно-трикотажных изделий до 29%;

• увеличить количество принятых в производство новых моделей в 2 раза;

• сократить трудоёмкость проектных работ на 25%;

• повысить творческий и научный потенциал технологов-проектировщиков;

• сократить потери от дефектности готовых изделий до 17%;

• своевременно реагировать на динамику рынка.