Рассмотрим возможные изменения величины потерь давления ДP_с в пневмотранспортной сети прямоточного дозатора, оборудованного выходным наконечником для отвода воздуха (частота вращения крыльчатки транспортного вентилятора =const, транспортировка осуществляется потоком стандартного воздуха). Факторы, влияющие на величину ДP_с, можно условно разделить на две группы:

- воздействия, вызывающие изменение потерь давления при единичном цикле заполнения;

- воздействия, влиянием которых на изменение потерь давления при заполнении одного отсека можно пренебречь, считая, что их величина изменяется дискретно с каждым циклом заполнения.

Из первой группы факторов будем учитывать изменение потерь давления пневмотранспортной сети ДP_с1, вызванное накоплением утеплителя в отсеке.

Ко второй группе отнесём:

- изменение потерь давления ДP_с2, вызванное изменением воздухопроницаемости утеплителя в бункере;

- изменение потерь давления на разгон утеплителя ДP_с3, вызванное изменением расходной массовой концентрации;

- изменение потерь давления ДP_с4, вызванное изменением площади заполняемого отсека;

- изменение потерь давления ДP_с5, вызванное изменением сорта ткани.

Составим структурную схему возмущающего воздействия ДP_с (рис. 3.22). В этой схеме: блоки 1-5 - нелинейные зависимости, отражающие влияние различных факторов на изменение потерь давления в пневмотранспортной сети, блоки 6-7 отражают их взаимосвязь.

Рассмотрим влияния на изменение потерь в пневмотранспортной сети массы утеплителя в заполняемом отсеке, которое на структурной схеме (рис. 3.22) описывается нелинейной зависимостью ДP_с1(m), на примере использования перопухового утеплителя. Рекомендуемая плотность заполнения пакетов этим утеплителем равна 10 г/дм³ [4]. Известно, что для смесей одинаковой плотности при изменении процентного состава пера от 0 до 30 % их воздухопроницаемость практически не изменяется [5].

Тогда за время заполнения отсека t_к плотность утеплителя в нём будет изменяться от 0 до 10 г/дм³. Если допустить, что в процессе заполнения одного отсека скорость и плотность потока утеплителя постоянны, и масса утеплителя распределяется по отсеку равномерно, то величина потерь, описываемая передаточной функцией, увеличится от 0 до ДP_с1к.

Рис. 3.22. Структурная схема суммарного возмущающего воздействия ДP_с

Так как плотность заполнения отсеков пакета одинакова, можно считать, что заполнение каждого отсека происходит при дополнительных потерях в пневмотранспортной сети, равных ДP_с1= ДP_с1к / 2.

Величина потерь давления на разгон потока утеплителя может быть найдена из уравнения моментов количества движения в применении к разгонному участку:

M·d_п =P·dt, (3.38)

где M - масса утеплителя, кг·с² /м; P - сила взаимодействия между потоками воздуха и утеплителя, кг.

При интегрировании выражения (3.38) в пределах времени от t=0 до t величина скорости изменится от 0 до _п. Тогда

М·_п = P·t . (3.39)

Сила P, отнесённая к поперечному сечению канала S, даёт величину ДP_р, а масса М, умноженная на g и поделённая на t, даёт массовый расход утеплителя Q_пм, кг/c. После преобразований имеем:

ДP_р = P/S = M·g·_п / S·g·t = · ·_в² / g . (3.40)

Таким образом, величина изменения потерь давления ДP_с3 зависит не только от расходной массовой концентрации утеплителя , но и от коэффициента скольжения скоростей . Так как ДP_с2 и ДP_с3 в общем случае определяются плотностью утеплителя в бункере , то их суммарное изменение в зависимости от при выгрузке бункера конечного объёма можно выразить одной нелинейной зависимостью ДP_с(). Эта зависимость и будет в основном определять изменение потерь давления в пневмотранспортной системе. Тогда зависимость изменения скорости воздушного потока _п от воздействия возмущающих воздействий можно представить структурной схемой (рис. 3.23).

Рис. 3.23. Структурная схема, отражающая зависимость скорости воздушного потока от плотности утеплителя в бункере:

блок 1 - нелинейная зависимость ДP_с(), описывающая изменение потерь давления

в пневмотранспортной сети от плотности утеплителя в бункере;

блок 2 - линеаризованная передаточная функция вентилятора;

блок 3 - передаточная функция, отражающая связь скорости воздушного потока

в сечении S с производительностью вентилятора

Таким образом, в прямоточном расходном дозаторе, оборудованном выходным наконечником с каналом для отвода воздуха, влияние на величину потерь давления в сети оказывают факторы, зависящие от плотности материала в питающем бункере. Это даёт возможность использовать корреляционную зависимость скорости потока утеплителя в контролируемом сечении всасывающего канала от его плотности для схемного решения расходомера. При этом во избежание возникновения дополнительной погрешности при дозировании необходимо учитывать влияние на скорость воздушного потока дополнительных факторов:

- колебание напряжения питающей сети, которое приводит к изменению частоты вращения крыльчатки транспортировочного вентилятора;

- изменения условий окружающей среды, приводящие к изменению плотности воздуха.

Величину воздушной скорости в контролируемом сечении S всасывающего канала наполняющей станции, дм/c, можно определить по формуле, полученной из уравнения Д. Бернулли, составленного для места измерения статического давления:

, (3.41)

где P_к - статическое давление в контролируемом сечении S, Па; - плотность воздуха, кг/м³.

Формула (3.41) позволяет определить диапазоны изменения температуры и барометрического давления воздуха, при которых величина транспортной скорости изменится на заданную величину. Так, изменение скорости воздушного потока в интервале ±3 % имеет место в диапазонах температур воздуха от 14 до 32 єC и барометрического давления от 743 до 772 мм рт. ст. (99-103 кПа).

Зависимость величины относительной погрешности заполнения нормированных отсеков от дозы перопухового утеплителя при разгрузке бункера в диапазоне плотностей материала от 1,8 до 0,4 г/дм³ представлена на рисунке 3.24. Как показывает график, минимальная погрешность дозирования имеет место в диапазоне доз 10-110 г.

Экспериментальное исследование процесса порционной выгрузки перопухового утеплителя проводилось на технологической установке.

Таким образом, мы получили следующие корреляционные нелинейные зависимости:

- зависимость плотности потока утеплителя в контролируемом сечении от плотности утеплителя в бункере: ();

- зависимость коэффициента скольжения скоростей от плотности утеплителя в бункере: ();

- зависимость скорости воздушного потока от плотности утеплителя в бункере: ();

- зависимость относительного изменения коэффициента массового поглощения пухового утеплителя от плотности его потока: k_м().

Рис. 3.24. График зависимости относительной погрешности дозирования от величины загружаемой дозы

Аппроксимировали полученные зависимости полиномом, с помощью программы, написанной в одной из версий языка математической обработки «MATLAB» (прил. В). Функция p = polyfit(x, y, n) находит коэффициент полинома p(x) степени n, который аппроксимирует функцию y(x) методом наименьших квадратов. Выходом является строка p длиной k+1, содержащая коэффициенты аппроксимирующего полинома p(x) в порядке убывания:

p(x) = p₁xⁿ + p₂x^n-1 +…+ p_nx + p_n+1 .

[p, S] = polyfit (x, y, n) возвращает коэффициенты полинома p и массив записей S, который можно использовать совместно с функцией polival для оценки погрешности. Результаты аппроксимации представлены в таб- лице 3.3.

Таблица 3.3 Результаты аппроксимации корреляционных зависимостей

Зависимость	Аппроксимирующий полином
п(б) г/дм3 (г/дм3)	p(x) = 0,8022 x - 0,0008
(б) б/разм. (г/дм3)	p(x) = -0,1438 x 3 + 0,6487 x 2 -1,1367 x + 1,0446
в(б) м /с (г/ дм3)	p(x) = -0,0558 x 3 + 0,4391 x x2 - 1,0110 x + 13,2272
kп(п) % (г/ дм3)	p(x) = 1,0617 x 2 - 6,8313 x + 7,6902
п(п) дм/с (г/ дм3)	p(x) = -31,8755 x 3 + 120,0785 x 2 -176,0884 x + 132,4976

Опытно-промышленные образцы прямоточных расходных дозаторов пуха, созданные в ЮРГУЭС, представлены на рисунке 3.25.

а б

Рис. 3.25. Прямоточные расходные дозаторы пуха:

а) ДЗО-7М; б) ДЗО-9

Использование расходных прямоточных дозаторов при заполнении деталей и пакетов швейных изделий перопуховым утеплителем позволяет улучшить условия производства и качество изделий, повысить производительность труда и снизить себестоимость готовой продукции.

Роль рабочего-оператора сводится к перемещению заполняемых деталей изделия, заданию доз перопуховой массы на пульте управления в соответствии с технологической картой и заполнению питающего бункера перопуховым утеплителем.

В рамках программы «ТЕМП» участниками проекта разработан дозирующий комплекс для заполнения швейных изделий перопуховым утеплителем, позволяющий существенно повысить производительность [10].

Увеличение производительности процесса заполнения изделия достигается оборудованием прямоточного расходного дозатора программным задающим устройством, обеспечивающим автоматическую установку загружаемой дозы в соответствии с технологической картой. При этом задача, стоящая перед оператором, будет заключаться в предварительной установке нужной программы заполнения изделия, последовательном присоединении отдельных отсеков к выходному наконечнику загрузочной станции и нажатию кнопки «пуск».

Как правило, малые предприятия, использующие прямоточные расходные дозаторы, одновременно производят до пяти различных моделей пуховой одежды. Каждая модель состоит из 5…6 теплозащитных пакетов, содержащих до 25 отдельных отсеков. Эти данные определяют необходимые параметры разрабатываемого задающего программного устройства для прямоточного расходного дозатора. Таким образом, память задающего устройства должна быть рассчитана на хранение программ заполнения пяти различных изделий и быть легко перепрограммируемой.

На рисунке 3.26 представлена схема алгоритма работы программного блока задания массы для прямоточного расходного дозатора при загрузке партии пакетов.

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

В память блока задания предварительно заносят трёхмерный массив доз массы утеплителя A_m,k,n , где m =1…5 - номер модели, k = 1…6 - номер теплозащитного пакета, n = 1…30 - номер отсека. Оператор задаёт количество теплозащитных пакетов определённой модели I, которое необходимо загрузить. После каждого нажатия кнопки «Пуск» происходит автоматическая установка на блоке задания величины следующей дозы D.

В настоящее время участники программы «ТЕМП» продолжают исследования в области совершенствования технологии заполнения швейных изделий несвязными утеплителями.

3.3 ПОДГОТОВКА ПРОЕКТА «РАЗРАБОТКА ПРОЕКТА ДЛЯ ЗАПОЛНЕНИЯ ПАКЕТОВ ОДЕЖДЫ НЕСВЯЗНЫМ УТЕПЛИТЕЛЕМ»

В последние годы часто применяются термины «коммерциализация технологий», «инновационная деятельность». Коммерциализация технологий, или «трансфер технологий», определяет переориентацию экономики России на рыночные отношения. Англоязычное слово «трансфер» заменило термин «внедрение», которым административно-командная система наградила благородный процесс одухотворения, оживления, претворения в жизнь инновационного предложения. Однако это не простое замещение, а существенное преобразование смысла процесса.

Вместо насильственного термина «внедрение» (предполагающего активное или пассивное сопротивление среды, в которую производится это «внедрение» чего-то инородного) «трансфер» предполагает не только передачу информации о новшестве, но и её освоение при активном и позитивном участии автора изобретения, приёмника и реализатора изобретения и конечного пользователя продукта, производимого с помощью этой технологии. Поэтому основной акцент при трансфере технологии делается не столько на технологии как таковой, сколько на субъектах - участниках этого процесса. Ошибочно считается, что предприятия должны просто «с руками отрывать» и тотчас же внедрять созданные в университетах разработки. На самом деле процесс внедрения требует достаточно кропотливой работы большой команды, которая состоит и из представителей вуза, и промышленного предприятия, и конечных потребителей. Только в результате формирования партнёрских отношений между этими тремя группами может быть достигнут коммерческий успех инновационной разработки.

Цель настоящей работы - показать этапы разработки проекта и формы взаимодействия организаций на примере трансфера в промышленное производство дозирующего оборудования для производства пуховой одежды.

Основополагающим принципом эффективного выполнения научно-технического проекта является необходимость создания организационной структуры для управления проектом, отвечающей целям каждой из организаций. При этом организационная структура должна быть создана в условиях, когда общеизвестные принципы, используемые при организации традиционной функционально ориентированной структуры, оказываются неприменимыми.

Основные вопросы, которые возникают при подготовке проекта:

- определение цели проекта;

- определение целей и задач участников научно-технического проекта;

- подготовка технических заданий для организаций, участников проекта;

- распределение ответственности между менеджерами проекта и другими руководителями организаций;

- определение состава необходимых ведущих специалистов;

- обеспечение наилучшего использования профессиональных навыков специалистов менеджерами проекта при планировании и контроле хода исполнения проекта, администрирования контрактов, решения финансовых, юридических и других вопросов;

- определение уровня и конкретного места проекта в организационной структуре предприятия после его инициации;

- организация своевременной отчётности менеджера проекта перед тем руководителем, который на практике разрешает большинство проблем, возникающих в пределах данного проекта;

- максимальное привлечение специалистов на стадии формирования проекта к постановке задач и планированию последующей работы;

- привлечение сотрудников к написанию своих должностных инструкций в качестве члена проектной команды.

В России имеются достаточно большие восполнимые ресурсы перо-пухового сырья. Широкое распространение получили производства по переработке перопухового сырья и производства перопуховых постельных принадлежностей. Существует достаточно широкий спектр отраслевых стандартов (ОСТ 49 154-80, ОСТ 49 154-85, ОСТ 49 157-85, ОСТ 49 186-82, ОСТ 49 157-80), созданных в 80 гг. ХХ в., регламентирующих качество и комплектность исключительно постельной группы изделий.

Широко известна бытовая и спортивная пуховая одежда, которая обладает хорошими эксплуатационными характеристиками в условиях пониженных температур [5]. ООО «БВН инжиниринг» впервые в России создал и сертифицировал специальную пуховую одежду для защиты от холода, предназначенную для эксплуатации в условиях взрывоопасных производств нефте-газового комплекса страны. Однако её массовое внедрение требует проведения дополнительных научно-исследовательских и опытноконструкторских работ, совместно направленных на совершенствование технологии её производства.

Особенность несвязных утепляющих материалов, к которым относится и перопуховой утеплитель, заключается в том, что толщина и упругость изделий определяются количеством и качеством утеплителя в пакете. В связи с этим может наблюдаться субъективное ощущение о несоответствии размера изделия соответствующей размерной группе. Поэтому важно установить взаимосвязь между основными реологическими параметрами наполнителя, конструкцией пакета и соответствующим размером одежды. Решение этой задачи заключается в разработке методов оценки свойств несвязных утеплителей, совершенствовании методов проектирования одежды (создание системы автоматизированного проектирования, САПР) и создании аппаратного комплекса, обеспечивающего наиболее важную часть технологического процесса производства изделий с несвязным утеплителем - дозирование наполнителя по отдельным отсекам пакетов.

При производстве изделий с применением несвязного утеплителя заполнение отсеков ведётся вручную, с помощью механизированных средств и с помощью автоматизированных дозаторов [9]. Условия производства в первых двух случаях отличаются очень высокой запылённостью рабочей зоны.

При ручном способе доза утеплителя, взвешенная на весах вручную, закладывается в отсек, затем отсек застрачивается и утеплитель вручную разравнивается.

При механизированном заполнении взвешенная вручную доза утеплителя загружается в бак, из которого она направляется воздушным потоком в отсек изделия. В этом случае идёт экономия времени на разравнивании утеплителя.

В производившихся мировым лидером производства оборудования для переработки перопухового сырья фирмой «LORH» автоматизированных дозаторах несвязный утеплитель пневматически подавался во взвешивающую ёмкость, ёмкость стабилизировалась, осуществлялся процесс взвешивания, а затем пневматически направлялся в отсек изделия. Эти дозаторы отличали большая дороговизна и значительная потеря времени на заполнение взвешивающей ёмкости, последующей её стабилизации, взвешивании наполнителя и возможной дозагрузки или выгрузки ёмкости при недостаточном или избыточном для дозы количестве утеплителя.

Коллективу авторов, работавшему над проблемами переработки перопухового сырья и технологии производства пуховой одежды в Шахтинском технологическом институте бытового обслуживания, в 1989 г. пришла идея создания прямоточного расходного дозатора, основанного на интегрировании потока несвязного утеплителя, проходящего через контролированное сечение воздуховода дозатора [4, 10]. Такой дозатор отличают простота конструкции, высокое быстродействие и более низкая стоимость.

За время развития рассматриваемой технической идеи было выпущено 13 опытно-промышленных образцов, ДЗО-1 - ДЗО-4, которые показали удовлетворительные характеристики по точности дозирования и надёжность в работе. Эксплуатация дозаторов на различных производствах позволила выявить их недостатки: недостаточная эргономичность системы загрузки пуха; отсутствие микропроцессорного управления, позволяющего быстро изменять программы дозирования пуха.

Дозатор ДЗО состоит из бункера-накопителя и дозирующего блока. Бункер-накопитель имеет максимальную загрузку 2,5 кг. Устойчиво работает с точностью до 5 % в диапазоне загрузки бункера от 2,5 до 0,7 кг. Таким образом, бункер в процессе работы требует постоянного пополнения, которое необходимо осуществлять при прерывании процесса дозирования.

Научная команда «БВН машины» работает над созданием универсального бункера-накопителя, позволяющего не прерывать процесс заполнения изделий при его пополнении.

Команда ГОУ ВПО «ЮРГУЭС» работает над созданием цифрового управления дозирующим блоком. Цифровое управление дозатором позволит повысить его быстродействие, вариабельность, а также развить сервисы управления, которые обеспечат эффективный контроль расхода несвязного утеплителя и нормирование труда обслуживающего персонала. Контроль расходования утеплителя при производстве пуховых изделий непосредственно связан с его физико-механическими свойствами.

Научно-инженерная команда ООО «БВН инжиниринг» провела работы по разработке САПР одежды, созданию загрузочного оборудования, обеспечивающего равномерную подачу несвязных утеплителей и интеграции современных научно-технических решений, созданных ГОУ ВПО «ЮРГУЭС», для усовершенствования процесса производства одежды с несвязными утеплителями. Объединение этих работ позволило создать дозирующий комплекс (ДК), который можно эффективно применять при массовом производстве изделий. Комплекс обеспечивает производительность заполнения изделий, превышающую производительность оборудования фирмы «LORH» в три раза при точности 4 % [11].

Цели проекта:

1. Создание производственного участка для заполнения пакетов несвязным утеплителем (ООО «БВН инжиниринг»).

2. Разработка и развитие производства современного дозирующего оборудования для несвязных материалов (ООО «БВН машины»).

3. Дальнейшее развитие научного направления, связанного с разработкой технологического оборудования для переработки перо-пухового сырья и исследования свойств несвязных утеплителей в ГОУ ВПО «ЮРГУЭС». Развитие лаборатории материаловедения.

В таблице 3.4 представлен перечень задач и мероприятий, подлежащих выполнению в ходе работ над проектом «Разработка дозатора, освоение его производства и создание участка по заполнению пакетов одежды несвязным утеплителем» (промышленное внедрение дозатора пуха).

Таблица 3.4 Перечень основных производственных, научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ по проекту

Предприятие	Тип работ	Наименование работы
ООО «БВН инжиниринг»	Инвестиции	1. Ремонт помещений
		2. Закупка технологического оборудования
	Организационные мероприятия	1. Создание испытательной лаборатории продукции лёгкой промышленности совместно с ГОУ ВПО «ЮРГУЭС»
	НИР	1. Разработка математической модели для сквозной САПР
	ОКР	1. Разработка сквозной САПР по проектированию специальной теплозащитной одежды
		2. Разработка системы экологической и промышленной безопасности для дозирующего производства
		3. Разработка системы учёта наполнителя и нормирования труда при работе на дозаторе
		4. Стандартизация пакетов и наполнителей для сертифицируемых видов специальной одежды
		5. Разработка производственной оснастки для участка дозирования
		6. Разработка средств и методов измерения свойств материалов и готовых изделий
	Опытно-промышлен- ная эксплуа-тация	1. Стандартизация и документирование технологических процессов производства по системе ИСО-9000
		2. Увеличение объёмов производства пуховых изделий
ГОУ ВПО «ЮРГУЭС»	НИР	1. Исследование физико-механических свойств несвязных утеплителей и пакетов с несвязными утеплителями
		2. Исследование переходных режимов работы дозатора
		3. Исследование структуры потоков несвязных утеплителей
		4. Исследование оптической, ультразвуковой и инфракрасной проницаемости потоков несвязных утеплителей
	ОКР	1. Разработка системы цифрового управления дозатором, учёт переходных режимов, обеспечение точности дозирования и управленческий учёт работы дозатора
ООО «БВН машины»	НИР	1. Исследование свойств несвязных утеплителей с целью повышения равномерности подачи материала в дозатор
	НИОКР	2. Разработка, изготовление и исследование режимов работы загрузочного устройства
		3. Разработка и исследование комплекса «Устройство подготовки-дозатор»
	Опытно-промышленная эксплуатация	1. Апробация на производственной базе ООО «БВН инжиниринг» дозирующего комплекса ДК
		2. Подготовка технического паспорта и инструкций по эксплуатации
	Подготовка промышленного производства	1. Разработка технической документации для производства ДК
		2. Маркетинг производства ДК

В результате выполнения программы развития подготовительного участка для производства пуховой одежды предприятия участники проекта должны будут получить следующие результаты:

ООО «БВН инжиниринг» - создание производственного участка для изготовления полуфабрикатов изделий не только для своих нужд, но и по заказам других предприятий.

ООО «БВН машины» - производство дозирующего оборудования.

ГОУ ВПО «ЮРГУЭС» - получение средств от внедрения производственного участка в ООО «БВН инжиниринг», формирование устойчивого творческого коллектива, работающего по данной проблематике.

На рисунке 3.27 представлена укрупнённая структура проекта.

Рис. 3.27. Укрупнённая структура проекта: «Разработка дозатора, освоение его производства и создание участка по заполнению пакетов одежды несвязным утеплителем»

Постановка основных опытно-конструкторских задач

Программа внедрения в производство дозирующего комплекса предусматривает создание сервисов, обеспечивающих его эффективное функционирование. Сервисы основываются на исследованиях материалов, пакетов с несвязным утеплителем, развитии САПР.

Ниже представляются укрупнённые постановки задач НИР и ОКР по созданию ДК:

- развитие САПР изделий и пакетов;

- разработка расходного дозатора с цифровым управлением;

- создание и производственная апробация ДК для заполнения пакетов швейных изделий несвязным утеплителем;

- разработка программно-аппаратного комплекса производственного учёта и контроля рабочего времени, сырья, заготовок.

Программы и сроки научно-исследовательских работ, необходимых для проведения ОКР, согласовываются участниками проекта в рамках договоров.

Система автоматизации управления ДК

Основные задачи:

- расчёт параметров изделий и пакетов;

- быстрая обработка входных данных о качестве утеплителя (автоматизированная классификация перопуховой смеси);

- автоматический расчёт массы утеплителя, необходимой для заполнения выбранного варианта пакета изделия;

- автоматизированное нормирование утеплителя по отсекам.

Для решения поставленных задач предстоит реализовать ряд рабочих блоков САПР. Схема функционирования системы представлена на рисун-ке 3.28.

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Рис. 3.28. Общая схема функционирования системы управления процессом дозирования перопухового наполнителя

Для реализации представленной схемы управления процессом заполнения отсеков изделий необходима формализация этапов выбора и принятия решений по нормированию утеплителя. Каждая партия перо-пуховой смеси характеризуется собственными показателями влажности, упругости, составом компонентов. Конструктивные особенности изделия, производственно-физиологических условий его эксплуатации, состав перопуховой смеси являются основополагающими элементами расчёта распределения утеплителя по отсекам изделия.

На рисунке 3.29 представлена структура исходных данных, необходимых для функционирования ДК.



Рис. 3.29. Перечень основных исходных данных для управления ДК

Техническое задание на разработку прямоточного расходного дозатора пуха с цифровым программным управлением

Основные задачи:

- определение граничных условий, решаемых дозатором задач для выбора технических средств управления процессами заполнения изделий и определения расхода утеплителя в контролируемом сечении транспортного канала;

- увеличение быстродействия, вариабельности программ работы устройства управления;

- расширение контрольно-измерительных возможностей расходомера для повышения точности дозирования в условиях реального производства при наличии различных возмущающих воздействий;

- разработка блочно-модульной структуры дозатора, позволяющей непрерывно совершенствовать конструкцию при производстве опытно-промышленных образцов, а также гибко реагировать на пожелания заказчика;

- разработка надёжного электропривода транспортировочного вентилятора, позволяющего увеличить производительность процесса заполнения.

Разработанные на сегодняшний день конструкции прямоточных расходных дозаторов содержат расходомер со счётчиком количества, который обрабатывает информацию измерительных датчиков основных характеристик потока материала (скорость и плотность потока). Плотность потока утеплителя измеряется с помощью оптоэлектронного интегрального метода на просвет. Скорость потока материала измеряется косвенным образом по величине статического давления в транспортном канале. Расходомер выполнен на аналоговых элементах и обеспечивает точность дозирования в пределах 4 %.

Анализ мирового опыта создания нового и модернизации действующего технологического оборудования показывает высокую динамику развития компьютерных средств автоматизации, использования информационных средств. Она обусловлена стремлением к максимальному повышению качества продукции. В этой связи представляется перспективным создание прямоточного расходного дозатора с компьютерными средствами автоматизации в виде гибко программируемой системы. Окупаемость средств, вложенных в подобные системы, является наиболее быстрой.

Использование компьютерной системы управления дозатором позволит повысить производительность загрузки отсеков теплозащитных пакетов и точность процесса дозирования. Необходимость создания расходных дозаторов с цифровым программным управлением показывает анализ опыта промышленного использования дозирующих устройств типа ДЗО-8 и ДЗО-17 при массовом выпуске продукции.

Конструктивно теплозащитные пакеты пуховой одежды разделены на отдельные отсеки различных размеров. Это связано с необходимостью равномерного распределения и закрепления массы утеплителя по объёму теплозащитного пакета. Отдельные виды изделий могут содержать до 80 отсеков (рис. 3.30), которые должны быть заполнены определёнными дозами несвязного утеплителя.

Рис. 3.30. Упрощённая схема двухслойного стёганого теплозащитного пакета: 1 - строчки простёгивания; 2 - отсеки; 3 - пропуск в строчке для ввода выходного наконечника дозатора

Прямоточные расходные дозаторы оборудованы блоками задания дозы несвязного утеплителя, выполненными на аналоговых элементах. Перед началом загрузки определённого отсека оператор должен с помощью специальных переключателей установить на блоке задания величину массы несвязного утеплителя, которую необходимо в него загрузить. После чего дать команду на включение процесса загрузки при помощи кнопки «Пуск». Проведённый хронометраж процесса загрузки партий различных пуховых изделий при помощи дозирующего устройства ДЗО-17 показал, что до 20 % времени загрузки составляет время, затрачиваемое на установку величины дозы пухового утеплителя, загружаемого в отдельные отсеки. Увеличение производительности процесса заполнения изделия несвязным утеплителем возможно при оборудовании прямоточного расходного дозатора программным задающим устройством, обеспечивающим автоматическую установку загружаемой дозы в соответствии с технологической картой.

При этом задача, стоящая перед оператором, будет заключаться в предварительной установке нужной программы заполнения изделия, последовательном присоединении отдельных отсеков к выходному наконечнику загрузочной станции и нажатию кнопки «пуск». Как правило, малые предприятия, использующие прямоточные расходные дозаторы, одновременно производят до пяти различных моделей пуховой одежды. Каждая модель состоит из 5…6 теплозащитных пакетов, содержащих до 25 отдельных отсеков. Эти данные определяют необходимые параметры разрабатываемого задающего программного устройства для прямоточного расходного дозатора.

Техническое задание на изготовление бункера загрузки

Для создания единого ДК необходима разработка устройств, осуществляющих накопление перопухового утеплителя, транспортировку его по технологической цепи и подготовку для загрузки в изделия.

Анализ устройств, осуществляющих подобные функции, показал, что большинство известных технических решений не в полной мере удовлетворяют поставленным требованиям в виду их узкой специализации.

Наиболее близкими аналогами к разрабатываемому устройству являются машины, входящие в состав автоматизированной технологической линии немецкой фирмы «LORCH», однако в настоящее время их выпуск прекращён.

С этой целью нами предлагается модульная конструкция бункера загрузки, состоящая из следующих модулей и блоков:

1) модуля загрузки;

2) модуля транспортировки;

3) модуля подготовки утеплителя;

4) модуля привода;

5) блока управления и автоматики. Предлагаемая конструкция обладает следующими преимуществами:

- широкая область применения модулей, возможность их использования не только в разрабатываемом устройстве, но и в составе других технологических аппаратов отрасли, а также автономно;

- технологичностью при разработке и конструировании, позволяющей изменять их основные технические характеристики масштабированием отдельных геометрических размеров при внесении минимальных изменений в саму конструкцию модулей;

- технологичностью в изготовлении благодаря унификации части сборочных единиц и деталей различных модулей;

6) компактностью модулей и конструкции в целом.

На рисунке 3.31 показана компоновка модулей и блоков бункера загрузки.

Рис. 3.31. Схема компоновки модулей бункера загрузки:

1 - модуль подготовки утеплителя; 2 - модуль транспортировки; 3 - модуль привода; 4 - модуль загрузки; 5 - блок управления и автоматики

На основании проведённых исследований разработана кинематическая схема бункера для питания прямоточного расходного дозатора (разработка ООО «БВН инжиниринг»), представленная на рисунке 3.32.

Бункер содержит модуль загрузки, представляющий собой ёмкость объёмом 2 м³, закрывающуюся сверху створками 2, установленными на опорах скольжения 1. В зависимости от модификации модуля привод створок может быть ручной, электрический или пневматический.

Из модуля загрузки перопуховой утеплитель перемещается модулем транспортировки в модуль подготовки. Анализ известных устройств для транспортирования различных материалов (шнеков, конвейеров и транспортёров) определил выбор для этой цели цепного транспортёра. Эти транспортёры характеризуются простотой конструкции и надёжностью в работе. Кроме этого, цепные транспортёры широко используются в сельскохозяйственной технике, что позволяет использовать готовые, серийно-выпускаемые узлы при проектировании и изготовлении устройства.

Рис. 3.32. Кинематическая схема бункера загрузки

Кинематическая схема модуля транспортировки включает в себя ведущий 10 и ведомый 5 валы с жёстко связанными с ними звёздочками 4. Транспортирующими элементами являются две длиннозвенные цепи 8 с установленными на них скребками 7. Валы 5 и 10 установлены на опорах качения 6. Привод ведущего вала 10 осуществляется от мотор-редуктора 9 модуля привода посредством шкивов и клиноременной передачи 11.

Модуль подготовки включает в себя рыхлители 13 и 16, установленные на опорах качения и приводимые в движение от электродвигателя 15 через систему шкивов и клиноременную передачу 14. За основу при разработке модуля подготовки сырья была принята техническая и конструкторская документация бункера-питателя прямоточного расходного дозатора ДЗО-4М.

Питание бункера загрузки осуществляется от трёхфазной сети 380 В, 50 Гц. Структурная электрическая схема бункера загрузки представлена на рисунке 3.33.

Рис. 3.33. Структурная электрическая схема бункера загрузки

Схема включает в себя электродвигатели модуля привода и модуля подготовки утеплителя, оптический датчик уровня утеплителя и блок управления.

Разработка и промышленная апробация дозирующего комплекса ДК

Основные задачи:

- создание дозирующего комплекса, объединяющего научно-техни-ческие разработки разных коллективов учёных;

- производственная апробация ДК;

- разработка программы по обучению работы на ДК, инструкций по эксплуатации, технологических карт процесса заполнения изделий перопуховым утеплителем:

- подготовка технологических процессов к сертификации по ИСО-9000.

Создание ДК - это не только синхронизация работы аппаратно-прог-раммного комплекса, но и повышение требований к инфраструктуре всего производства. На рисунке 3.34 представлена технологическая схема участка дозированного заполнения изделий перопуховым утеплителем.

Рис. 3.34. Технологическая схема участка дозирующего комплекса производительностью 300 000 заготовок в год: 1 - блок загрузки и подготовки сырья; 2 - дозатор; 3 - блок фильтров

ДК представляет собой аппаратный комплекс с большим объёмом циркулирующего воздуха. Располагаться он должен в трёх помещениях, для которых должен быть рассчитан замкнутый цикл движения воздуха, предусматривающий систему его обеспыливания.

Разработка программно-аппаратного комплекса производственного учёта и контроля рабочего времени, сырья, заготовок

Дозирующий комплекс должен автоматически обеспечить функции учёта рабочего времени операторов, расхода наполнителя, количества доз, типов и количества заготовок, ритмичности работы операторов комплекса, необходимых для управленческого учёта.

Маркетинг производства ДК и производства швейных изделий

Для обеспечения коммерческих продаж необходимо решение следующих основных задач:

- в сфере производства одежды:

а) сертификация одежды для защиты от холода с перопуховым утеплителем в Газпроме;

б) анализ потребности в одежде с пуховым наполнителем в северных подразделениях Газпрома и других производственных предприятиях;

- в сфере производства оборудования:

а) анализ конструкций пуховых изделий, выпускаемых различными производителями с целью определения их потребности в дозирующем оборудовании;

б) поиск существующих в России и за рубежом производств по переработке перопухового сырья и производству перопуховых изделий, анализ их оснащённости средствами дозирования, экономический расчёт эффективности использования дозатора ДК в их технологических процессах;

в) анализ региональных программ развития птицеводства в рамках национального проекта «Сельское хозяйство».

Организация управления проектом

Проект рассчитан на 3 года. В связи с этим встаёт вопрос о создании функциональной команды для его выполнения, а также структуры управления проектом. Организационная структура ООО «БВН инжиниринг» матричная. Это значит, что в рамках административной структуры предприятия могут формироваться проектные команды, собранные для выполнения конкретной задачи. Предприятие имеет сертификат менеджмента качества ИСО 9000 по управлению проектами в сфере лёгкой промышленности. Поэтому первостепенное значение на стадии бизнес-проекта уделяется организации управления проектом. Проект «Внедрение технологии производства специальной пуховой одежды с применением дозирующего оборудования и организация производства дозаторов (Промышленное внедрение дозатора пуха)» предусматривает режим софинансирования проекта и участие ряда организаций в его исполнении, а также привлечение сторонних специалистов.

Необходимо вычленить ряд схем, касающихся выполнения проекта, и определить основные задачи команды менеджеров проекта. На рисун- ке 3.35 представлена схема взаимоотношений лицензиата ООО «БВН инжиниринг», ООО «БВН машины» и лицензиара ГОУ ВПО «ЮРГУЭС». В результате выполнения проекта создаётся специальная продукция - дозирующий комплекс ДК - и выплачивается роялти за использование лицензии. Вопросы, связанные с выполнением взаимных обязательств, находятся в ведении эксперта по юридическим вопросам и эксперта по финансовым вопросам.

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Рис. 3.35. Схема взаимоотношений между лицензиатом и лицензиарами и перечень экспертов, необходимых для поддержания этих взаимоотношений

В процессе выполнения проекта ООО «БВН инжиниринг» будет взаимодействовать с субподрядными организациями. К субподрядчикам относятся непосредственно участники проекта, выполняющие научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы, а также строительные и монтажные организации, организации, выполняющие «инжиниринговые работы». На рисунке 3.36 представлена схема управления субподрядными работами и взаимоотношениями с партнёрскими организациями.

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Рис. 3.36. Взаимоотношения с субподрядными организациями, группа специалистов, контролирующая выполнение субподрядных работ, документация, подлежащая контролю

Цели и задачи менеджеров по управлению проектом

Главный менеджер - общее управление проектом, формирование стратегических целей, постановка задач руководителям команд.

Координатор проекта - текущее управление проектом, координация действия команд, контроль за выполнением поставленных задач, исполнением финансовых обязательств, календарных планов и графиков сдачи работ.

Менеджер по развитию производства и маркетингу машин и оборудования - развитие производства машин и оборудования, контроль за реализацией задач по проектированию, испытаниям и организацией производства дозирующего комплекса (ДК); маркетинговые исследования рынка дозирующего оборудования, продвижение на рынок ДК.

Главный инженер проекта - координирует проведение научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ в направлениях разработки ДК.

Заместитель по науке «Машины и аппараты» - координирует разработку цифрового управления ДК, осуществляет руководство научными исследованиями в области модернизации ДК, организовывает производство дозирующих блоков.

Заместитель по науке «Технология швейных изделий» - координирует развитие инфраструктуры ДК: нормализацию исходного сырья, стандартизацию пакетов, разработку сквозной САПР.

Начальник опытного производства - организовывает опытное производство пакетов для теплозащитной одежды, раскройное и набивочное производство, подготовку ДК к промышленной эксплуатации.

Менеджер маркетинга швейных изделий - осуществляет маркетинг готовых изделий и пакетов.

Главный экономист проекта - контроль за исполнением финансовых обязательств участвующих сторон, подготовка отчётных документов, экономическое сопровождение проекта.

В таблице 3.5 представлены основные менеджеры проекта, составляющие его команду.

Таблица 3.5 Команда проекта

Организация	Руководитель	Характеристика команды	Руководитель команды в рамках проекта	Команда проекта, чел.
ООО «БВН инжиниринг»	Ген. директор	Общее руководство проектом	Директор
ООО «БВН инжиниринг»	Директор	Ремонт помещений и организация раскройно-дозиро-вочного участка	Главный инженер	13
ООО «БВН машины»	Директор	Разработка и организация производства ДК	Главный инженер	5
ГОУ ВПО «ЮРГУЭС»	Ректор	Разработка цифрового управления ДК	Руководитель отраслевой лаборатории	6
ООО «БВН инжиниринг»	Директор	Разработка сквозной САПР	Зам. по науке «Технология швейных изделий»	5
ООО «БВН инжиниринг»	Директор	Организация опыт-ного производства	Начальник опытного производства	9

Для каждого участника проекта разрабатывается должностная инструкция и готовится трудовой договор, который привязывается к календарному плану выполнения проекта. Структура управления проектом представлена на рис. 3.37

В настоящей главе изложены основные менеджерские аспекты планирования выполнения научно-технического проекта.

Практическое выполнение проекта требует решения вопросов соблюдения авторского права, выполнение обязательств перед инвесторами. Это определяет необходимость дополнительной проработки основных финансово-экономических показателей развития проекта, таких как план движения денежных средств, расчёт внутренней доходности проекта.

Естественно, что эти экономические показатели должны опираться на тщательный маркетинговый анализ, разработку рекламной стратегии и каналов реализации продукции.

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Рис. 3.37. Структура управления проектом

3.4 Возможности и проблемы трЁхмерного проектирования одежды из композиционных материалов

В настоящее время усиленно ведётся поиск новых путей компьютерного проектирования, позволяющих повысить производительность труда и качество разработок на творческих этапах создания новых моделей одежды. Одежда как объект проектирования представляет собой сложную систему, элементы которой формируются под влиянием большого количества внутренних и внешних факторов [17]. Переход от традиционного двухмерного процесса проектирования одежды к трёхмерному является важным условием его совершенствования. 3D-технологии на базе современной компьютерной техники активно входят в практику проектирования одежды различного ассортимента. В этих условиях традиционные расчётно-графические плоскостные методы конструирования одежды, даже при использовании САПР, не могут в полной мере обеспечить потребности современного производства. Российский рынок достаточно насыщен двухмерными САПР, основанными на приближённых расчётах, определяющих уровень качества и точность построения деталей изделия. Необходимость трёхмерной технологии заключается в том, что при двухмерном подходе проектируется не сам объект, который является пространственным, а его производные части - развёртки деталей одежды, что противоречит логике процесса проектирования в целом. Однако сложность состоит в том, что в процессе проектирования отсутствует трёхмерный образ одежды, или он содержится лишь в воображении конструктора. Актуальным является создание математических моделей построения развёрток поверхности одежды с учётом всего многообразия деформационных свойств текстильных материалов. Концепция трёхмерного проектирования в САПР с элементами 3D-графики предполагает разработку поверхности изделия на основе базовых эталонных форм поверхности одежды, для которых имеются соответствующие развёртки. Конструктор-пользователь осуществляет проектирование путём модификации как формы, так и соответствующей развёртки, отображающихся на экране монитора, сравнивая их с эталонными. Современные САПР одежды, реализующие 3D-технологии, предоставляют удовлетворительное отображение пространственной формы и хорошее качество развёрток опорных поверхностей одежды, не раскрывая механизм функционирования. При этом узлы «пройма-рукав», «воротник-горло-вина» ввиду сложности описания характера геометрии их поверхностей изучены недостаточно, и их развёртки необходимо «дорабатывать» на плоскости. В швейных изделиях плечевой группы узел «пройма-рукав» относится к наиболее сложным, к качеству которого предъявляются высокие требования. Рассмотрение пространственной формы узла «пройма-рукав» необходима как в статичном выражении, так и в динамике, поскольку самый подвижный сустав тела человека - плечевой, движения в котором оказывают наибольшее влияние на изменение формы и размеров поверхности фигуры [18, 19]. Получить виртуальные графоаналитические модели, учитывающие основные деформационные свойства материалов, модификацию формы узла «пройма-рукав» в динамике возможно путём изготовления натурных эталонных изделий из реальных материалов для проведения заранее спланированных экспериментов на натурном динамическом манекене фигуры человека. В работах [20-22] проведено исследование влияния различных факторов на объёмную форму одежды и разработаны основные направления совершенствования трёхмерного проектирования одежды. Российскими учёными, начиная с 1971 г., в ЛИТЛП (ныне Санкт-Петербургский государственный университет технологии и дизайна) проводились прикладные геометрические исследования разработки трёхмерной формы одежды, первый этап которых был закончен к 1990 г. На основе результатов исследований была разработана «СТАПРИМ», представляющая новую компьютерную технологию трёхмерного проектирования одежды. Объединение в 1999 г. систем «СТАПРИМ» и «КОМТЕНС» позволило получить комплекс САПР, который позволяет максимально автоматизировать процесс проектирования одежды. Принципиальная особенность данной технологии состоит в том, что проектирование лекал основано на разработке трёхмерной формы модели одежды и использованием информации о трёхмерной форме условно-типовой фигуры человека или индивидуальной фигуры конкретного клиента. Программа «Электронный манекен», входящая в состав комплекса «Julivi», позволяет значительно повысить гибкость и оперативность работы подготовительного производства предприятия. В основу этой программы положено использование трёхмерного манекена. Высокая степень реалистичности создаётся за счёт того, что учитываются такие важные детали, как:

- стандартные и индивидуальные параметры манекена;

- механические свойства ткани;

- механические свойства областей дублирования;

- взаимодействие ткани с манекеном;

- визуальные свойства;

- изменение механических свойств ткани в швах.

С помощью программы «Электронный манекен» можно получить реальное изображение, увидеть, правильно ли воплотились замыслы конструктора, с помощью таких режимов, как:

- визуальная оценка изделия;

- подбор рисунка;

- оценка баланса изделия;

- просмотр припусков на свободу облегания изделия;

- возможность увидеть распределение напряжений в ткани.

Особенностью программы «Julivi» является возможность задания прибавки на толщину пакета одежды. Эта функция даёт возможность подготовить манекен к одеванию на него предметов верхней одежды, таких как пальто или куртка. На этом этапе производится пересчёт реальной модели из шаблона. После завершения данного процесса на экран выводится конечный результат в виде изделия, одетого на манекен.

При этом предполагается применение традиционных плоскостных методов конструктивного моделирования для завершения процесса проектирования.

Основные направления развития трёхмерного проектирования элементов конструкции плечевой одежды:

- повышение качества антропометрического обеспечения трёхмерного проектирования одежды;

- совершенствование метода трёхмерного проектирования сопряжения сложных поверхностей плечевой одежды;

- разработка информационной технологии процесса проектирования моделей одежды.

До настоящего времени исследователями не проводились работы по разработке трёхмерного проектирования элементов конструкции плечевой теплозащитной одежды. Использование традиционных объёмных теплоизолирующих материалов и такого теплоизолирующего материала, как перо и пух водоплавающих птиц, создают дополнительные трудности при проектировании таких узлов деталей одежды, как «пройма-рукав» и «воротник-горловина». В силу недостаточности исследований в области описания объекта проектирования в трёхмерном пространстве САПР одежды находятся на стадии развития и постоянно совершенствуются, реализуя новые возможности трёхмерных технологий.