Методика оценки технологичности конструкций заготовок Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

технологии легкой промышленности

УДК 685.34:551.67

DOI: 10.17213/0321-2653-2014-6-133-138

МЕТОДИКА ОЦЕНКИ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ КОНСТРУКЦИИ ЗАГОТОВОК © 2014 г. С.Ю. Полухина, В.Т. Прохоров, В.А. Полякова

Полухина Светлана Юрьевна - аспирант, Институт сферы обслуживания и предпринимательства (филиал) ДГТУ, г. Шахты. E-mail: Svetlanapoluhina@mail.ru

Прохоров Владимир Тимофеевич - д-р. техн. наук., профессор, зав. кафедрой «Технология изделий из кожи, стандартизация и сертификация», Институт сферы обслуживания и предпринимательства (филиал) ДГТУ, г. Шахты. E-mail: prohorov@sssu.ru

Полякова Валентина Алексеевна - доцент, кафедра «Технология изделий из кожи, стандартизация и сертификация», Институт сферы обслуживания и предпринимательства (филиал) ДГТУ, г. Шахты. E-mail: prohorov@sssu.ru

Poluhina Svetlana Yurevna - postgraduate student, Institute of the Service Sector and Entrepreneurship (branch) DGTU, Shakhty. E-mail: Svetlanapoluhina@mail.ru

Prohorov Vladimir Timofeevich - Doctor of Technical Sciences, professor, head of department «Technology of Leather Goods, Standardization and Certification», Institute of the Service Sector and Entrepreneurship (branch) DGTU, Shakhty. E-mail: prohorov@sssu.ru

Polyakova Valentina Alekseevna - assistant professor, department «Technology of Leather Goods, Standardization and Certification», Institute of the Service Sector and Entrepreneur-ship (branch) DGTU, Shakhty. E-mail: prohorov@sssu.ru

В настоящее время для обувных предприятий слабо развиты автоматизированные системы технологической подготовки производства (АСТПП), разрабатываются отдельные процессы АСТПП. Учитывая требования современного мира, когда предприятие должно всегда стремиться к обновлению ассортимента выпускаемой продукции для того, чтобы повысить конкурентоспособность, спрос на изготавливаемую обувь. Без этого предприятие не выживет на рынке сбыта. Но в то же время перед обувным предприятием стоит и другая немаловажная задача - снижение затрат труда и материалов на проектирование, изготовление изделий. Таким образом, существует необходимость в создании программных продуктов для расчёта технологичности конструкции верха обуви.

Ключевые слова: проектирование; конструкция верха обуви; заготовка верха обуви; технологичность; оценка технологичности; затраты; предприятие; трудоёмкость; материалоёмкость; экономические и технические задачи.

At the present time for Shoe enterprises are poorly developed automated systems of technological preparation of production, developed separate processes ASTP. Considering the demands of the modern world, when the company should seek to updating of assortment of the manufactured products in order to increase competitiveness, the demand for manufactured shoes. Without this, the company will not survive on the market. But at the same time in front of a Shoe company is also another important task is to reduce costs of labour and materials for design, manufacturing of products. Thus, there is a need in creation of software products for calculation of technological design of the Shoe upper.

Keywords: design; the design of the top footwear; harvesting top shoes; technology; assessment; technology; costs; business; labor; material; economic and technical tasks.

Проектирование нового изделия - сложная конструкторская задача, включающая не только достижения требуемого технического уровня данного изделия, но и снижение затрат труда, материалов на его разработку, изготовление и ремонт. Оптимальное решение этой задачи зависит, в основном, от конструкторов и технологов.

Изделие лёгкой промышленности, в частности и обувь, должно обладать совокупностью свойств, определяющих рациональные затраты ресурсов при проектировании, производстве, эксплуатации и ремонте для определённого объёма выпуска, требуемых показателей качества и условий выполнения работ. Достиже-

ние этой цели обеспечивается технологичностью конструкции изготавливаемого изделия, во многом зависящей от умения конструктора при проектировании решать технические и экономические задачи, располагать инженерными решениями для достижения необходимых технических показателей при оптимальных затратах ресурсов.

Целью повышения технологичности конструкции изделия является не только получение прибыли предприятием за счёт снижение затрат на производство, но и повышение конкурентоспособности и спроса на выпускаемую продукцию, выживание предприятия на целевом рынке, сохранение рабочих мест.

Данная работа посвящена определению оценки технологичности сборки заготовки верха обуви (ЗВО). Отработка конструкции на технологичность производится на всех стадиях жизненного цикла от проектирования, производства до эксплуатации. Технологичность является основной предпосылкой повышения экономического эффекта производства. Решению проблем, связанных с повышением технологичности изделий лёгкой промышленности, уделялось и до сих пор уделяется много внимания.

К показателям, определяющим технологичность конструкций ЗВО, относятся [1]:

- простота и удобство сборки - последовательность соединения деталей и узлов деталей в готовое изделие;

- трудоёмкость сборки ЗВО - суммарные затраты труда на выполнение технологических операций сборки верха обуви;

- материалоёмкость - суммарные затраты на основные и вспомогательные материалы;

- технологическая себестоимость изделия.

Рассмотрим каждый из показателей. Простота и

удобство сборки определяются схемой сборки в готовое изделие.

Выделяют три основных варианта сборки верха обуви [1]:

- в первом варианте поочерёдно собираются два узла: узел верха и узел подкладки. Сборка каждого узла заканчивается скреплением его по заднему шву, затем оба узла соединяются по верхнему канту в заготовку;

- второй вариант предусматривает сборку узла верха и узла подкладки, за исключением заднего шва, а затем оба узла соединяют в заготовку по верхнему краю. После этого сострачивают задние края верха и подкладки;

- третий вариант предусматривает сборку переднего узла верха и подкладки и заднего узла верха и подкладки. Затем два узла соединяют в замкнутый контур.

В зависимости от выбранного варианта сборки верха обуви формируются схемы сборки ЗВО, определяющие технологическую последовательность. А сама заготовка характеризуется количеством деталей верха и подкладки.

Общая трудоёмкость определяется суммарными затратами труда на выполнение технологических операций сборки верха обуви.

Материалоёмкость характеризуется суммарными затратами на основные и вспомогательные материалы. Она предусматривает нахождение путей рационального раскроя материалов на детали верха обуви. К основным показателям материалоёмкости относятся: коэффициент укладываемости, процент использования материала при раскрое, нормы расхода материалов, а также факторы, влияющие на величину их значений. Технологическая себестоимость сборки ЗВО включает в себя сумму затрат на выполнение всех технологических операций сборки, а именно:

- заработную плату производственных рабочих с начислениями;

- затраты на материалы, энергию, техническое обслуживание, ремонт и амортизацию оборудования;

- стоимость инструмента и приспособлений [1].

Такая система показателей технологичности предопределила необходимость конкретизации и объективности показателей конструкторских и технологических решений ЗВО, т. е. выделения чётких критериев технологичности конструкции верха обуви. При проектировании конструкций верха обуви наиболее приемлемыми и формализуемыми показателями оценки технологичности являются трудоёмкость и материалоёмкость. На материалоёмкость и трудоёмкость конструкции обуви влияют следующие факторы [1]:

- степень закрытости ноги человека верхом обуви;

- наличие внутренних и промежуточных деталей, их толщина, влияющая на величину затяжной кромки, площадь деталей;

- метод крепления верха с низом обуви;

- тягучесть системы материалов. Чем выше тягучесть материалов при формовании, тем меньше требуется материала;

- размер и полнота обуви;

- припуски на обработку и швы для соединения деталей в заготовку;

- количество отрезных деталей. Увеличение числа отрезных деталей уменьшает среднюю площадь, что увеличивает использование материалов;

- конфигурация отрезных деталей.

Целью данной работы является исследование производственной технологичности сборки ЗВО, т. е. определение, объёма работ по подготовке производства, сложности изготовления и удобства сборки. Эксплуатационная технологичность определяет объём работ и затраты на поддержание внешнего вида изделия [2]. Наиболее исследованным является определение оценки трудоёмкости и материалоёмкости непосредственно на стадии проектирования и изготовления обуви, тем самым оценивается технологичность конструкции верха обуви. Сложным и менее исследованным этапом является оценка технологичности на стадии эскизного проектирования. Он требует разработки методики оценки технологичности конструкции верха обуви на основе конкретных показателей. В связи с этим технологичность конструкции ЗВО можно представить как «сложную систему». Системный подход к сборке ЗВО позволяет рассмотреть обеспечение технологичности конструкции как комплекс взаимосвязанных подсистем (рис. 1).

Технологичность ЗВО можно представить в формализованном виде:

Кзво = К1 + К2 + К3 + ... + Кя;

0 < Кзво < 1,

где Кзво - общий показатель технологичности ЗВО; Кь К2, К3, ..., Кп - показатели критериев технологичности.

Рис. 1. Технологичность конструкции заготовки верха обуви как «сложная система»

Конструкция верха обуви рассматривается как объект производства. Технологический процесс её сборки зависит от конструктивно-технологических решений. Поэтому для обеспечения технологичности сборки ЗВО конструкция и технология должны обладать такими свойствами, при которых можно легко изготавливать, транспортировать, хранить, эксплуатировать продукцию. Конструкции верха обуви разделяют на три степени сложности: гладкую, с отделкой, фигурного кроя.

Категория сложности характеризуется конфигурацией кроя деталей, количеством деталей и видом отделки. Сложность модели влияет на трудозатраты, связанные с технологичностью ЗВО.

Для выделения критерия технологичности был исследован ассортимент современной обуви. Создана классификация обуви по виду и родовой группе, составлена схема форм и видов деталей верха обуви. Она помогает систематизировать весь ассортимент по данному виду обуви [3].

Схема форм и видов деталей верха помогает наглядно представить всё разнообразие конфигураций деталей, количество деталей, входящих в конструкцию, тем самым определить категорию сложности конструкции ЗВО той или иной модели. Таким образом, классификатор является основой для выделения критерия технологичности.

Схему форм и видов деталей ранее представлял в своей работе А.Н. Калита с целью получения номенклатуры классификационных признаков для автоматизации проектирования обуви. В его работе сформулирована классификация обуви по виду, родовой группе и назначению, разновидность конструкций, конструкция ЗВО по степени пространственности [4].

В данной работе исследовались конструктивные характеристики всего ассортимента обуви, особенности типовых конструкций на данные виды обуви. В результате анализа выявлены такие характеристики, влияющие на трудоёмкость и материалоёмкость

сборки ЗВО, как: влияние пакета материала для наружных деталей верха, пакета материала для внутренних деталей верха, членение ЗВО и конфигурация деталей, влияние вида отделки деталей верха, способа закрепления на стопе, способа обработки краёв наружных деталей верха, количество деталей, составляющих целостность конструкции. Каждая из перечисленных характеристик содержит перечень критериев, каждому из которых присвоен показатель технологичности.

Для того чтобы выявить критерии, наиболее влияющие на технологичность ЗВО, был проведён экспертный опрос, по результатам которого выполнено априорное ранжирование факторов, заключающееся в объективной обработке данных, полученных в результате опроса экспертов. Использование априорного ранжирование даёт возможность получить сравнительную оценку различных факторов, влияющих на технологичность конструкции верха обуви. Метод априорного ранжирования заключается в ранжировании факторов в порядке убывания их значимости. Показатели значимости критериев определяются по оценке ранга, присвоенного экспертами при проведении опроса. Опрос осуществляется путём заполнения анкет с критериями каждого эксперта. При заполнении анкеты эксперт определяет место, отведённое критерию в ранжируемом ряду. Наивысший ранг присваивается критерию, получившему наименьшую сумму рангов, и наоборот - наименьший ранг присваивается критерию, получившему наибольшую сумму рангов [5].

В табл. 1 представлена обработка результата опроса экспертов. Обработка данных, полученных при анкетировании, проводится с помощью программного обеспечения.

По результатам таблицы строятся априорные диаграммы рангов с еретиками (т.е. согласованными экспертами) и без еретиков (т.е. без учёта мнений несогласованных экспертов).

Таблица 1

Результаты опроса экспертов

Эксперт Фактор

XI Х2 ХЗ Х4 Х5 Х6 XI Х8 Х9 Х10 XII XI2 Х13 XI4 Tj КК Шаг

1 1,5 1,5 6 9 3 10,5 10,5 12,5 14 12,5 4 7 5 8 18 0,527598 2

2 5,5 1,5 3,5 7,5 9,5 1,5 3,5 5,5 7,5 9,5 13 11,5 14 11,5 36

3 1 3 2 4 5 8,5 8,5 11 12,5 12,5 10 7 6 14 12 0,63327 5

4 1 4 7 10 5 12 14 9 8 13 11 2 3 6 0 0,482721 1

5 1 2 8 4 3 9 10 11 12 13 7 14 5 6 0 0,575555 3

6 1,5 11 10 1,5 4 4 4 7 7 7 12 9 13 14 54 0,759287 8

7 1 2 3 9 10 4 5 6 7 8 11 13 12 14 0

8 1,5 11 1,5 9 4 4 4 7 7 7 12 10 13 14 54

9 1,5 11 1,5 10 4 4 4 7 7 7 13 9 12 14 54

10 1,5 10 1,5 3 11 6 6 6 6 6 12,5 9 12,5 14 132

11 2 3 1 13 14 4 5 6 7 8 10,5 9 12 10,5 6 0,786272 9

12 1 2 12 3 4 5 7 8 10 11 6 13 14 9 0 0,608571 4

13 1 2 6 3 4 7 8 9 10 11 12 13 5 14 0 0,669259 6

14 1 2 6 3 4 7 8 9 10 11 12 5 13 14 0 0,704744 7

366

Суммы рангов 22 66 69 89 84,5 86,5 97,5 114 125 136,5 146 131,5 139,5 163 105

Квадратичное отклонение 6889 1521 1296 256 420,25 342,25 56,25 81 400 992,25 1681 702,25 1190,25 3364 19191,5

Все эксперты Без еретиков Еретики КК без него Не еретики

Коэф. конкорд. 0,434561 0,786272 4 0,482721 2

Крит. Пирсона 79,09003 17,90124 1 0,527598 7

Диаграммы позволяют оценить расставленные ранги в порядке от меньшего значения к большему. Факторы формируются в порядке возрастания суммы рангов, важный фактор соответствует минимальной сумме рангов.

По результатам опроса экспертов, представленного в табл. 1, определяется коэффициент конкорда-ции, который варьируется от 0 до 1, оценивающий степень согласованности мнений экспертов. Если он не равен 0, то между мнениями экспертов имеется согласованность.

Критерии являются едиными для всего ассортимента обуви, как для мужской, так и для женской. Но оценка технологичности будет меняться для каждой модели с изменением конструктивных характеристик и оценки показателей технологичности.

В табл. 2 представлена характеристика критериев технологичности женских туфель-лодочка (рис. 2).

Аналогичная характеристика критериев технологичности будет для всех видов женской и мужской обуви.

Рис. 2. Туфли-лодочка. Модель (типовая конструкция)

По результатам исследования составлена база данных для программного обеспечения оценки технологичности сборки ЗВО.

Для получения технологичности в автоматизированном режиме всей конструкции верха обуви конструктору необходимо выбрать на будущую модель соответствующие характеристики из предоставленных списков.

В итоге получаем результат автоматического подсчитывания технологичности конструкций ЗВО [6].

На рис. 3 представлена структура, характеризующая технологичность верха обуви.

Особенности рассмотренных конструктивно-технологических показателей верха обуви позволяют установить определённый комплекс мероприятий по повышению эффективности производства обуви: уровня технологий производства, экономического эффекта. Разработанный метод определения оценки технологичности сборки ЗВО позволяет выделить особенности проектирования конструкций верха обуви разнообразного ассортимента любой ценовой категории, обеспечивающие эффективность производства

[7, 8].

Выполненный расчёт технологичности сборки ЗВО показал, что предполагаемый уровень оценки технологичности снизится на 10 - 15 %.

Таблица 2

Характеристика критериев технологичности женских туфель-лодочка

Характеристика влияния

Пакет материалов для наружных деталей верха Пакет материалов для внутренних деталей верха Членение ЗВО и конфигурация деталей Вид отделки деталей верха Способ закрепления на стопе Способ обработки краев наружных деталей верха

Натуральная кожа хромового дубления К = 0,3 Натуральная кожа К = 0,3 Круговая союзка К = 0,01 Без декоративных деталей К = 0 Без дополнительного закрепления на стопе К = 0 Загибка К = 0,01

Лакированная кожа К = 0,05 Искусственная кожа К = 0,2 Гладкая союзка К = 0,02 Декоративная строчка К = 0,01 С чересподъемным ремнем К = 0,01 Окрашивание+ + загибка К = 0,02

Замша К = 0,04 Текстильный материал К = 0,1 Составная союзка К = 0,03 Перфорация К = 0,03 С ремнем-браслеткой К = 0,02 Отсекание + окрашивание + загибка К = 0,04

Текстильный материал К = 0,01 С Т-образным ремнем К = 0,035 Перфорация + + Декоративная сторочка К = 0,04 С чересподъемным и Т-образным ремнем К = 0,03 Загибка+горячее формование К = 0,045

Искусственная кожа К = 0,02 Прямолинейный берец К = 0,01 Продержка К = 0,035 С пряжкой К = 0,02 Обработка окантовочной деталью К = 0,03

Синтетическая кожа К = 0,015 Берец с Т-образным перегибом К = 0,02 Продержка + +п ерфорация К = 0,05 С велькро К = 0,03 Окрашивание К = 0,015

Натуральная кожа + + искусственная кожа К = 0,035 Круглый носок К = 0,02 Тиснение К = 0,02 С резинкой К = 0,04

Натуральная кожа + + замша К = 0,04 Носок с крыльями К = 0,03

Натуральная кожа + + текстильный материал К = 0,03 Носок с длинными крыльями К = 0,04

Носок с Т-образным перегибом К = 0,07 Накладные детали К = 0,045 Резинка с обтяжкой К = 0,05

Искусственная кожа+ текстильный материал К = 0,025 Прямолинейная задинка К = 0,01 Фурнитура К = 0,04 С застёжкой-молнией К = 0,06

Криволинейная К = 0,03 Тонирование К = 0,04

Фигурная задинка К = 0,04

Задинка с Т-обр. перегибом К = 0,03

Прямолинейный ремень К = 0,01

Расширенный ремень К = 0,03

Мокасиновая вставка К = 0,05

Рис. 3. Структура определения техн Литература

1. Глазунова Е.М. Конструкторско-технологическая подготовка производства обуви: учеб. пособие. М., 2004. 432 с.

2. Лазарчик Е.В. Разработка автоматизированного метода прогнозирования технологичности швейно-трикотажных изделий: дис. ... канд. техн. наук: 05.19.04. М.: МГУДТ, 2004. 212 с.

3. Полухина С.Ю., Прохоров В.Т., Полякова В.А. О предпочтениях критерий при разработке программного обеспечения для оценки технологичности сборки заготовки верха обуви // «Памяти В.А. Фукина посвящается»: сб. науч. статей и воспоминаний. Ч. 2. М., 2014. С. 91 - 98.

4. Калита А.Н. Конструкторско-технологические проблемы программированного проектирования обуви: дис. ... д-ра техн. наук: 05.19.06. М., 1984. 452 с.

5. Прохоров В.Т., Мальцев И.М. Оптимизационные методы для решения технологических задач: моногра-

огичности конструкции верха обуви

фия / под общ. ред. проф. В.Т. Прохорова. Шахты, 2004. 441 с.

6. Полухина С.Ю., Прохоров В.Т., Полякова В.А. Оценка средств эффективности конструкторско-технологической подготовки сборки заготовок верха обуви // Наука - промышленности и сервису: сб. статей VIII междунар. науч.-практ. конф. Ч.2. Тольятти, 2013. С. 479 - 482

7. Мишин Ю.Д., Прохоров В.Т., Осина Т.М., Прохорова Е.В., Нарожная И.Г., Магдалинина С.П., Постников П.М. Управление качеством конкурентоспособных и востребованных материалов и изделий: монография / под общ. ред. проф. В.Т. Прохорова. Шахты, 2008. 654 с.

8. Полухина С.Ю., Осацкая Н.В., Бельшева В.С., Осина Т.В., Рева Д.В., Зиновьева А.С. Влияние востребованности отечественной продукции на экономическую устойчивость деятельности обувных предприятий регионов ЮФО и СКФО // Наука - промышленности и сервису: сб. статей VIII междунар. науч.-практ. конф. Ч. 2. Тольятти, 2013. С. 474 - 478.

References

1. Glazunova E.M. Konstruktorsko-tehnologicheskaya podgotovka proizvodstva obuvi. Ucheb. posobie [Design and technological preparation of production shoes. Textbook. the allowance]. Moscow, 2004, 432 p.

2. Lazarchik E.V. Razrabotka avtomatizirovannogo metodaprognozirovaniya tehnologichnosti shvejno-trikotazhnyh izdelij. Dis... kand. tehn. nauk [Development of an automated method of predicting processability sewing knitwear: Dis... kida. technology. sciences]. Moscow, 2004, 212 p.

3. Poluhina S.Yu., Prohorov V.T., Polyakova V.A. O predpochteniyah kriterij pri razrabotke programmnogo obespecheniya dlya ocenki tehnologichnosti sborki zagotovki verha obuvi [On pre-preferences criterion when developing software to assess the manufacturability of the Assembly for the cooking top shoes]. Pamyati V.A. Fukina posvyaschaetsya». Sb. nauch. statej i vospominanij [In memory of C. A. Fokina spend is transformed": collected scientific articles. articles and memoirs].. Moscow, 2014, vol. 2, pp. 91 - 98.

4. Kalita A.N. Konstruktorsko-tehnologicheskie problemy programmirovannogo proektirovaniya obuv. Dis ... d-r tehn. nauk [Technological problems of programmed design shoes. Dis ... dr. technology. sciences]. Moscow, 1984, 452 p.

5. Prohorov V.T., Mal'cev I.M. Optimizacionnye metody dlya resheniya tehnologicheskih zadach. Monografiya [Optimization methods for solving technological problems: monograph] . Shahty, 2004, 441 p.

6. Poluhina S.Yu., Prohorov V.T., Polyakova V.A. Ocenka sredstv 'effektivnosti konstruktorsko-tehnologicheskoj podgotovki sborki zagotovok verha obuvi [Estimate of the amount of efficiency of design and technological preparation Assembly billet uppers]. Nauka - promyshlennosti i servisu. Sb. statej VH[ mezhdunar. nauch.-prakt. konf. [Science - industries and service: Proc. of the VH[ Intern. nauch.-practical use. proc.]. Tol'yatti, 2013, vol.2, pp. 479 - 482.

7. Mishin Yu.D., Prohorov V.T., Osina T.M., Prohorova E.V., Narozhnaya I.G., Magdalinina S.P., Postnikov P.M. Upravlenie kachestvom konkurentosposobnyh i vostrebovannyh materialov i izdelij [Management as a competitive and demand-Savannah materials and products. Shahty, 2008, 654 p.

8. Poluhina S.Yu., Osackaya N.V., Bel'sheva V.S., Osina T.V., Reva D.V., Zinov'eva A.S. Vliyanie vostrebovannosti otechestven-noj produkcii na 'ekonomicheskuyu ustojchivost' deyatel'nosti obuvnyh predpriyatij regionov YuFO i SKFO [Influence the demand for domestic products on the economic sustainability of footwear enterprises in the regions of the SFD and NCFD]. Nauka - promyshlennosti i servisu: sb. statej VIII mezhdunar. nauch.-prakt. konf. [Science - industry and service: Proc. of the VIII Intern. nauch.-practical use. proc] Tol'yatti, 2013, vol. 2, pp. 474 - 478.

Поступила в редакцию 21 июля 2014 г.