Разработка системотехнической методологии проектирования технологии и организации производства в текстильной и легкой промышленности

Актуальность темы

исследования.

В Концепции долгосрочного социально-экономического развития РФ на период до 2020;2030 гг. представлены основные параметры развития легкой промышленности за последние пять лет: средний темп роста по текстильному и швейному производству 102,2%, по производству кожи, изделий из кожи и производству обуви — 106,3%. Динамика развития отрасли характеризуется неравномерностью. В 2006 году производство выросло: текстильная и швейная промышленность на 12,1%, производство кожи, изделий из кожи и обуви — на 22,2 процента. В 2007 году был спад производства на уровне 98,7−100% [1].

Основными ограничениями для развития отрасли являются: ослабление позиций отечественных компаний вследствие повышения уровня открытости рынков, сменой форматов торговли (экспансией розничных торговых сетей, в том числе иностранных) — отсутствие качественного отечественного сырья (шерсти, синтетических волокон и нитей, длинноволокнистого льна, кожевенного сырья) — высокая зависимость от зарубежных поставщиков сырья (импортируется 100% хлопка, 35% льна, 40% химических волокон и нитей, 50% шерсти, 30% кожевенного сырья для производства обуви) — низкая доля вновь разрабатываемых и внедренных в производство новых по структуре тканей, отвечающих современным требованиям дизайна;

Низкая конкурентоспособность продукции в связи с высокими затратами на производствовысокая доля фальсифицированной и контрабандной и контрафактной продукции на рынке (около 30%) — низкая мотивация компаний к инвестированию (ежегодное обновление мощностей составляет 3−4%, необходимо 14−16%) — отсутствие отечественной промышленной базы для обновления производственного аппарата отрасли: машиностроение для легкой промышленности практически полностью утраченонедостаток квалифицированных рабочих кадров, являющийся следствием низкой оплаты труда (в 2 раза ниже среднего уровня оплаты в обрабатывающих производствах промышленности) — низкий уровень производительности труда.

Почти все отмеченные ограничения (за исключением двух последних) могут быть преодолены только макроэкономическим регулированием. Со стороны Правительства РФ предпринимаются попытки для решения данных вопросов, так например, повышена до двух третей от ставки рефинансирования ЦБ РФ доля возмещения на уплату процентов по кредитам для закупки сырья и материалов, технологического оборудованияразработана программа кредитования государственной корпорацией «Внешэкономбанк» инвестиционных проектов развития легкой промышленности, выращивания и переработки льна и др. [2].

Вопросы формирования трудового коллектива и повышения уровня производительности труда должны решаться на уровне предприятия. Согласно Концепции основные макроэкономические индикаторы на период с 2008 по 2012 гг. представлены в табл. 1.

Таблица 1.

Целевые макроэкономические индикаторы первого этапа (2012 год к 2007 году, %).

Рост валового внутреннего продукта 137−138.

Рост производительности труда 140−141.

Снижение энергоемкости ВВП 81−83.

Рост реальных располагаемых доходов населения 153−154.

Рост инвестиций в основной капитал 180−185.

Рост потребительских цен 140−150.

Как отмечено в данном документе: «Повышение производительности труда является одним из приоритетных направлений в диверсификации промышленности и повышении конкурентоспособности отраслей [1]».

Производительность труда является одним из основных показателей результативности производства, которая определяется количеством продукции вырабатываемой в единицу времени.

О необходимости повышения производительности труда говорил Г. О. Греф (министр экономического развития и торговли РФ в 2005 г.), отмечая, что «единственный путь наращивания нашего экономического потенциалаэто повышение производительности труда и диверсификация экономики» [3]. М. Портер привлекая специалистов разных стран к исследованию конкурентных преимуществ десяти государств, занимающих значительное место в мировой торговле, пришел к убеждению, что «национальное процветание не наследуется — оно создается» и «единственная разумная концепция конкурентоспособности на национальном уровне — это производительность труда» [4].

Объектом наших исследований являются основные производства текстильной и легкой промышленности, рассматриваемые в условиях структурной перестройки, технического перевооружения и роста цен на ресурсы (факторы производства). Текстильная промышленность, несмотря на глубокий кризис, поразивший ее в 90-х годах, сохранила за собой позиции одной из основных отраслей экономики ряда регионов России.

Во многом уровень производительности труда в текстильной промышленности определяется применяемым технологическим оборудованием. Общей проблемой предприятий текстильной и легкой промышленности является использование морально и физически устаревшего технологического оборудования. По оценке Росстата, на начало 2009 года доля оборудования, эксплуатируемого до 5 лет, составила 1,4%, 6−10 лет -21,2%, 11 -20 лет — 57,3%, более 20 лет — 20,1 процента [5].

Специалисты отмечают, что возможен выпуск продукции даже на морально устаревшем текстильном оборудовании путем его модернизации и квалифицированной наладки, а также правильном использовании новых видов качественной технологической оснастки получать конкурентоспособную текстильную продукцию, затратив в 5−7 раз меньше средств по сравнению с заменой оборудования.

Таким образом, в современных условиях, один из основных способов сохранения конкурентоспособности отрасли — это системный подход к управлению техническим развитием предприятия на основе анализа технологии и уровня организации производства, что ведет к целому ряду преимуществ: увеличению прибыльности, большей конкурентоспособности, дополнительным средствам для развития бизнеса.

Исходным пунктом данной работы является подход к повышению результативности производства путем проектирования технологии и организации производства.

В контексте диссертации повышение результативности текстильного производства рассматривается как результат системотехнического анализа и синтеза различных организационных, технических и технологических решений на всех переходах производственного процесса.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ — разработка системотехнической методологии проектирования технологии и организации производства, основанной на их диалектической взаимосвязи, направленной на повышение результативности производства путем решения проблемы регулирования технического развития и перевооружения текстильных предприятий.

В соответствии с поставленной целью в диссертационном исследовании решены следующие ЗАДАЧИ, отражающие его логику: ^ Изучена взаимосвязь между результативностью производства и уровнем развития технологии, организации производства и труда, разработана блок-схема взаимосвязей основных этапов системного анализа и синтеза проблемы повышения результативности текстильного производства. Особенностью представленной блок-схемы является то, что она предусматривает исходную постановку проблемы, формулирование целей и условий решения проблемы, структуризацию путей достижения целей, разработку проекта решения с учетом поставленных ограничений. ^ Разработана системотехническая методология проектирования технологии и организации текстильного производства, воплощенная в системе логико-алгебраических моделей, позволяющей диагностировать, сравнивать и прогнозировать результативность действующих и создаваемых (совершенствуемых) техники и технологий, а именно: разработан блок диагностики результативности действующей технологии, отличительной особенностью которого является количественная оценка зависимости производительности оборудования и труда от конструкторских характеристик, технологических и организационных режимовразработан блок сравнительного анализа результативности использования машин различных типов, который применяется в случае технического развития и перевооружения предприятияразработан блок прогнозирования эффективности внедрения технико-организационных инноваций, направленных на повышение результативности использования оборудованияразработан блок контроля соответствия нормы производительности оборудования технически обоснованным нормампредложен метод определения изменения себестоимости продукции за счет внедряемых инноваций, направленных на повышение результативности производства. Проведены теоретические исследования процесса формирования полуфабрикатов в прядении, предложены новые конструктивные решения технических средств, позволяющих снизить обрывность продукта на выпускных органах машин. Разработаны научные основы для создания универсальных конструкций трикотажных игл, обладающих повышенной износостойкостью и снижающих обрывность нитей. Проведено совершенствование конструкции основных элементов технологических поточных линий по регенерации отходов с целью повышения качества волокон и экономии сырья.

МЕТОДОЛОГИЧЕСКОЙ ОСНОВОЙ ИССЛЕДОВАНИЯ послужили методы системного анализа и синтеза, теории организации и управления.

Исследования комплекса технических и организационных мероприятий проводились на всех этапах создания и освоения разрабатываемых технических устройств. Оптимизация организационно-технологических параметров процессов на модернизированном оборудовании осуществлялась непосредственно в производственных условиях.

Теоретические исследования выполнялись с применением статистических расчетных методов, теории интегральных и дифференциальных уравнений, теоретической механики, аналитической и начертательной геометрии, механики идеально гибкой нити и теории упругости. Теоретические выводы по вопросам формирования полуфабрикатов в прядении, нитеподачи в трикотажном производстве подвергались экспериментальной проверке на стендах в лаборатории и на машинах в производственных условиях с использованием современной измерительной аппаратуры. Достоверность результатов экспериментальных исследований обеспечивалась использованием методов оценки погрешности измерений с выполнением расчетов на ПК в программах Excel.

ИНФОРМАЦИОННАЯ БАЗА ИССЛЕДОВАНИЯ включает научные источники в виде данных и сведений из книг, журнальных статей, научных докладов и отчетов, материалов научных конференций, семинаров, web-сайтов Интернета. В числе информационных источников использованы законодательные и нормативные акты Российской Федерации по вопросам налогового, таможенного регулирования деятельности текстильных предприятий, статистические материалы органов государственной статистики по результатам практической деятельности хозяйствующих субъектов текстильной промышленности, нормативные, информационные и другие материалы Министерства экономического развития и торговли РФ, Государственного комитета по статистике РФ, Ивановского областного Комитета государственной статистики. В основу диссертации положены результаты собственных расчетов и проведенных экспериментальных исследований технологических процессов и их результативности в текстильнь1х производствах.

ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЯ — основные производства текстильной и легкой промышленности, рассматриваемые в условиях структурной перестройки и технического перевооружения и роста цен на ресурсы (на факторы производства).

ВПЕРВЫЕ ПОЛУЧЕНЫ ОСНОВНЫЕ НАУЧНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ: по специальности 05.02.22.

1. Предложена системотехническая методология проектирования технологии и организации текстильного производства, основанная на системе логико-алгебраических моделей, представляющая собой организационно-техническое и технологическое регулирование производственного процесса, технического развития и перевооружения текстильного предприятия.

2. Предложена система логико-алгебраических моделей обеспечения организационно-технической результативности производства, включающая в себя четыре блока, отличительной особенностью которых является отражение функциональной зависимости между технологическими, организационными параметрами и производительностью оборудования и труда:

— блок диагностики результативности действующей технологии для комплексной системной оценки зависимости производительности оборудования и труда от конструкторских характеристик, технологических и организационных режимовблок прогнозирования эффективности внедрения технико-организационных инноваций, направленных на повышение результативности использования оборудования;

— блок сравнительного анализа результативности использования машин различных типов при техническом развитии и перевооружении предприятия;

— блок контроля соответствия нормы производительности единицы оборудования технически обоснованным нормам.

3. Предложен метод определения изменения себестоимости продукции за счет внедряемых инноваций, направленных на повышение результативности производства. по специальности 05.19.02.

4. Разработаны математическая модель и метод расчета поверхности воронки-вьюрка в форме псевдосферы, необходимой для снижения обрывности ленты и повышения производительности ленточной машины.

5. Разработаны высокоэффективные способы и технические средства формирования ровницы, связанные с теоретическим обоснованием рабочих поверхностей распространителей крутки, позволяющие улучшить её качество и повысить производительность единицы оборудования.

6. Проведены теоретические и экспериментальные исследования влияния профиля крючка трикотажной иглы на натяжение нити.

7. Разработана трикотажная игла с эллиптическим профилем крючка, позволяющая стабилизировать натяжение нити, повысить её износостойкость, что значительно сокращает время простоев оборудования, связанных с заменой игл игловодов.

8. Разработан новый способ регенерации плоских текстильных отходов с использованием секции предварительного разволокнения с тепловлажност-ной обработкой, позволяющей в большей степени сохранять целостность регенерированных волокон.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ И РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ. Системотехническая методология проектирования технологии и организации производства, основанная на их диалектической взаимосвязи, может использоваться предприятиями для организационно-технической подготовки производства как при реконструкции, не требующей существенных капитальных вложений, так и при реализации масштабных инвестиционных программ.

Результаты работы позволили решить комплекс задач по повышению результативности производства за счет сокращения времени простоев оборудования, связанных с конструктивным несовершенством, недостаточной технологической и технической надежностью используемого оборудования, нерациональной организацией труда.

Разработанные способы и технические устройства уплотнения ленты в зоне выпуска ленточных машин прядильного производства и формирования ровницы в зоне выпуска ровничных машин позволили снизить обрывность полуфабрикатов и соответственно сократить количество простоев ленточных и ровничных машин, связанных с обрывностью полуфабрикатов в зоне выпуска. Повышение износостойкости игл вязальных машин позволило уменьшить интенсивность отказов оборудования в трикотажном производстве, а также сократить простои машины, связанные с заменой игл игловодов. Экономический эффект от внедрения разработанных устройств заключается в повышении производительности оборудования и труда, что снижает себестоимость единицы продукции, а также улучшает качество и повышает конкурентоспособность продукции.

Основные результаты работы получили подтверждение в производствах ОАО «Глуховский текстиль» (г. Ногинск Московской обл.), ООО «Ивановский трикотаж», ООО «Куровские ткани» (г. Куровское Московской обл.).

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные теоретические положения и результаты диссертационной работы доложены и получили положительную оценку:

— на международной научно-технической конференции «Теория и практика разработки оптимальных технологических процессов и конструкций в текстильном производстве» (г. Иваново, ИГТА, 1996,1997 гт.);

— международной научно-технической конференции «Студенты и молодые ученые КГТУ — производству» (г. Кострома, КГТУ, 2003 г.);

— международных научно-технических конференциях «Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной и легкой промышленности (г. Иваново, ИГТА, 1998 .2008 гг.);

— совместном расширенном заседании кафедры механической технологии текстильных материалов и научного семинара Ивановской государственной текстильной академии (г. Иваново, 2009 г.).

Отдельные результаты диссертации вошли в коллективную работу ученых ИГТА, получившую премию Правительства Российской Федерации в области науки и техники для молодых ученых 2005 года.

Технические и технологические разработки, предлагаемые в диссертации, экспонировались на всероссийских, региональных и областных выставках и получили самые высокие оценки. В 2007 году получены медаль и диплом победителя конкурса наиболее успешно внедренных разработок на выставке научных достижений Ивановской области «III Ивановский инновационный салон «Инновации — 2007" — в том же 2007 г. — золотая медаль VII Московского международного салона инноваций и инвестицийв 2009 г. — золотая медаль 37-го Международного салона изобретений и новой техники (г. Женева, Швейцария).

ПУБЛИКАЦИИ. По материалам диссертации опубликовано 46 работ, в том числе 14 статей в журнале «Известия вузов. Технология текстильной промышленности», 2 статьи в журнале «Вестник ИГТА», 6 статей в сборниках научных трудов, 9 депонированных рукописей, б тезисов докладов международных конференций, пять информационных листов, получены 1 патент РФ на изобретение и 3 патента РФ на полезную модель.

Из 14 статей в журнале «Известия вузов. Технология текстильной промышленности», включенном в перечень ВАК, 10 статей опубликовано в разделах «Прядение», «Трикотажное производство», «Технология нетканых материалов» и 4 статьи — в разделе «Организация производства».

СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, общих выводов, списка литературных источников, приложений. Работа изложена на 222 страницах машинописного текста, содержит 36 рисунков, 16 таблиц, список литературы включает 215 наименований.

4.5. Выводы по главе.

Производственные испытания системотехнической методологии проектирования технологии и организации производства доказали эффективность её использования для выявления резервов роста производительности труда и при проведении модернизации оборудования в трикотажном производстве.

Основными резервами роста производительности оборудования и труда в исследуемых производственных условиях является сокращение интенсивности отказов в работе машины из-за обрывности нитей. Нами ставились задачи повышения износостойкости трикотажных игл и сокращения обрывности нитей путем определения оптимального натяжения нити при сматывании её с паковки.

Для решения указанных проблем предложена универсальная конструкция трикотажных игл, обладающая повышенной износостойкостью. Эллиптический профиль сечения крючка создает условия перемещения нити с меньшего радиуса кривизны на больший, тем самым обеспечивается снижение удельного давления нити на поверхность крючка (на 61,2%) и снижение натяжения в начальной стадии кулирования нити (на 10,5%).

Разработана компьютерная программа для расчёта натяжения нити, огибающей при своём движении направляющую кривую в виде дуги эллипса.

Анализ научных работ, посвященных стабилизации натяжения нити при её сматывании, а также работ внедренных в производство позволил нам рекомендовать к использованию подвижные нитепроводники. Использование подвижных нитепроводников позволяет выровнять натяжение сматываемой пряжи за счёт ликвидации составляющей её геодезического трения о боковую поверхность паковки, в результате чего снижена обрывность пряжи.

Результаты производственных испытаний доказали, что использование трикотажных игл с эллиптическим профилем крючка приводит к снижению частоты отказов машины, связанных с поломкой игл игловодов, что в конечном итоге ведет к повышению производительности единицы оборудования на 2,07%, а производительности труда (нормы выработки оператора) на 1,77%.

Годовой экономический эффект от предложенных мероприятий рассчитанный на 10 машин (при годовом фонде рабочего времени — 3856час), с учетом затрат на производство игл с эллиптическим профилем крючка и подвижных нитепроводников составил 126,62 тыс. руб.