автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.01, диссертация на тему:Разработка метода сравнительной оценки качества и надежности плащевых тканей

МАВРЯШИН АЛЕКСЕИ АЛЕКСАНДРОВИЧ

РАЗРАБОТКА МЕТОДА СРАВНИТЕЛЬНОЙ ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА И НАДЕЖНОСТИ ПЛАЩЕВЫХ ТКАНЕЙ

Специальность 05.19.01 — «Материаловедение производств текстильной и легкой промышленности»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

г р ноя 2013

005540538 Москва-2013

005540538

МАВРЯШИН АЛЕКСЕЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ

РАЗРАБОТКА МЕТОДА СРАВНИТЕЛЬНОЙ ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА И НАДЕЖНОСТИ ПЛАЩЕВЫХ ТКАНЕЙ

Специальность 05.19.01 - «Материаловедение производств текстильной и легкой промышленности»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва-2013

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московский государственный университет технологии и управления имени К.Г. Разумовского» на кафедре материаловедения.

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор кафедры

текстильного материаловедения ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет дизайна и технологии» Кирюхин Сергей Михайлович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор, зав. кафедрой материаловедения ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет дизайна и технологии»

Кирсанова Елена Александровна

кандидат технических наук, профессор кафедры сервиса ФГБОУ ВПО «Российский государственный университет туризма и сервиса» Тюменев Юрий Якубович

Ведущая организация: ОАО «Центральный научно-

исследовательский текстильный институт»

Защита диссертации состоится «26» декабря 2013 года в 12— часов на заседании диссертационного совета Д 212.144.06 при Московском государственном университете дизайна и технологии, по адресу: 117997, г. Москва, Садовническая ул., д. 33.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Московский государственный университет дизайна и технологии».

Автореферат разослан « V6 » исРЛсІЇиЯ 2013 года

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук, профессор

Шустов Юрий Степанович

АННОТАЦИЯ

Повышение качества продукции рассматривается во всём мире как основная проблема национальной экономики, от успешного решения которой зависят темпы промышленного развития страны, её национальный престиж и международное положение.

Значение проблемы качества продукции постоянно возрастает, так как на современном этапе развития общества эта проблема является следствием развития производительных сил.

В условиях рыночной экономики постоянно возникает необходимость сравнительной оценки качества и надежности нескольких видов одноименной продукции, в том числе с учетом стоимостных показателей.

В работе проведено изучение и анализ литературы по проблеме оценки качества и надежности плащевых тканей, проведен системный анализ и выбор их определяющих показателей качества (ОГЖ), исследованы и выбраны статистические модели. Разработан метод сравнительной оценки качества и надежности плащевых тканей, в том числе с учетом стоимостных показателей.

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В настоящее время значительную долю в общем объеме производства текстильной продукции занимают ткани из химических волокон и нитей. За счет возможности создавать ткани с разнообразными свойствами, ассортимент этих тканей постоянно развивается.

Большую долю в производстве тканей из химических волокон и нитей занимают плащевые ткани. К плащевым тканям предъявляют высокие требования стабильности и надежности их свойств в процессе эксплуатации, т.к. изделия из этих тканей должны защищать человека от негативных воздействий окружающей природной среды.

Расширение ассортимента и повышение качества этих тканей требуют постоянного совершенствования методов оценки их качества, в том числе с использованием характеристик надежности. Это необходимо в тех случаях, когда несколько образцов сравниваются по основным показателям качества (ПК) для выбора наиболее оптимального варианта продукции.

В условиях рыночной экономики постоянно возникает необходимость сравнительной оценки качества с учетом стоимостных показателей.

В связи с вышесказанным, актуальной задачей является разработка метода сравнительной оценки качества и надежности плащевых тканей, в том числе с учетом стоимостных показателей.

Целью работы является улучшение качества плащевых тканей за счет совершенствования методов сравнительной оценки их качества и надежности, в том числе с учетом стоимостных показателей.

Задачи работы:

- изучение и анализ литературы по рассматриваемому вопросу;

- проведение системного анализа и выбор ОПК плащевых тканей;

- исследование и выбор статистических моделей ОПК плащевых тканей;

- разработка метода сравнительной оценки качества и надежности плащевых тканей.

Научная новизна работы состоит в том, что:

- впервые проведен научно-обоснованный выбор ОПК плащевых тканей из химических нитей;

- исследованы и выбраны статистические модели - теоретические законы распределения ОПК плащевых тканей;

- проведена обобщающая комплексная оценка качества с использованием различных квалиметрических методов, показана их эффективность для плащевых тканей;

- выполнены теоретические исследования взаимосвязи затрат и качества тканей с использованием теории исследования операций для оптимизации соотношения «качество-стоимость» текстильных изделий;

- разработан новый метод сравнительной оценки качества и надежности на примере плащевых тканей, в том числе с учетом стоимостных показателей.

Практическая значимость работы состоит в следующем:

- установленная номенклатура ОПК может быть практически использована при разработке научно-технической документации (НТД) на эти ткани;

- найдены наиболее простые и эффективные методы, которые целесообразно использовать при комплексной оценке качества плащевых тканей;

- статистические модели - законы распределения ОПК плащевых тканей позволяют на практике проводить их вероятностный контроль и наиболее точно рассчитывать характеристики надежности;

- разработанный метод сравнительной оценки качества и надежности на примере плащевых тканей позволяет практически определять оптимальный вариант продукции, а также может использоваться при обосновании ее стоимости.

На защиту выносятся следующие полученные результаты:

- номенклатура ОПК для плащевых тканей, полученная на основе системного анализа и двух независимых экспертных опросов;

- результаты исследования и анализа статистических моделей ОПК плащевых тканей путем расчета величины асимметрии (си) и эксцесса (ех), методом вероятностных бумаг, критериев Шапиро-Уилки и Колмогорова, с использованием логарифмически нормального распределения, распределения экстремальных величин 1-го типа, распределения экстремальных величин 3-го типа;

- теоретические исследования соотношения «качество-цена» тканей;

- методика сравнительной оценки качества и надежности плащевых тканей дифференциальным и комплексным методами, в том числе с учетом стоимостных показателей.

Апробация работы. Основные положения и научные результаты диссертации доложены и получили позитивную оценку на:

1. Всероссийской научно-технической конференции молодых ученых «Инновации молодых ученых», СПбГУТД, 2012 г.

2. Международной научно-технической конференции «Современные технологии и оборудование текстильной промышленности», ФГБОУ ВПО «МГТУ им. А.Н. Косыгина», 2012 г.

3. Межвузовской научно-технической конференции аспирантов и студентов «Молодые ученые - развитию текстильной и легкой промышленности» (ПОИСК-2013), ИГТА

4. Заседании кафедры текстильного материаловедения ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет технологии и управления имени К.Г. Разумовского», 2013 г.

5. Заседании кафедры текстильного материаловедения ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет дизайна и технологии», 2013 г.

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 7 печатных работ в журналах и сборниках, в том числе 3 статьи в журналах, рекомендованных ВАК.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, общих выводов и рекомендаций по работе, приложений и списка использованной литературы из 100 наименований. Работа выполнена на 198 страницах машинописного текста, которые содержат в себе 24 рисунка, 48 таблиц, 3 приложения.

2. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава 1. Ассортимент, методы измерения и оценки ПК плащевых тканей. Аналитический обзор литературы. Представлена история плащей и материалов для их изготовления.

Рассмотрены основные системы построения современного ассортимента тканей и место, которое занимают в них плащевые ткани.

Проанализированы структурные характеристики наиболее распространенных плащевых тканей, современный ассортимент плащевых тканей, их основные свойства и ПК.

Проанализированы стандартные и исследовательские методы измерения и оценки ПК плащевых тканей.

Выявлено, что номенклатура ПК по ГОСТ 28486 «Ткани плащевые и курточные из синтетических нитей» не соответствует принятой в ГОСТ 4.6 «Система показателей качества продукции. Ткани шелковые и полушелковые бытового назначения. Номенклатура показателей».

Работ по исследованию качества плащевых тканей за последние годы практически не проводилось.

Установлено, что государственные стандарты весьма устарели и охватывают незначительное количество ПК, характеризующих плащевые ткани.

Отсутствует весомость ПК, что не позволяет провести комплексную оценку, т.е. реализовать современный квалиметрический подход оценки качества этих тканей.

Стандарты предусматривают дифференциальную оценку, что не дает возможности в полной мере проводить сравнительную оценку нескольких вариантов тканей.

Практически отсутствуют характеристики надежности плащевых тканей. При оценке качества тканей не применяются стоимостные показатели.

Глава 2. Системный анализ и выбор ОП1С плащевых тканей. Рассмотрены основные понятия, классификации свойств и ПК плащевых тканей.

Проведены исследования по систематизации и выбору ОПК плащевых тканей. Для систематизации и анализа основных ПК плащевых тканей использовалась причинно-следственная схема (схема Исикавы).

В результате построения схемы Исикавы и путем обсуждения всех ПК плащевых тканей в трех турах были выделены пять основных показателей: водоупорность, раздирающая нагрузка, разрывная нагрузка, усадка и поверхностная плотность. Причинно-следственные схемы позволяют выделить наиболее значимые показатели, но не дают количественной оценки их весомости. Последняя необходима для проведения сравнительной оценки качества и надежности исследуемых тканей.

Для количественной оценки значимости ПК плащевых тканей в работе применен экспертный метод. Для определения весомости ПК были проведены два независимых опроса, отличающихся по составу экспертов. В первой группе принимали участие специалисты, связанные по роду деятельности с текстильным материаловедением, во второй группе к опросу привлекались потребители исследуемой группы тканей.

Установлено, что для исследуемых плащевых тканей ОПК являются: водоупорность — 0,25; раздирающая нагрузка - 0,22; разрывная нагрузка -0,20; усадка— 0,17; поверхностная плотность- 0,16.

Глава 3. Исследование и выбор статистических моделей ОПК плащевых тканей. Знание статистических моделей позволяет оценить физическую сущность изучаемого явления, правильно организовать статистический контроль, рассчитать характеристики надежности.

В качестве объектов исследования были использованы ОПК четырех вариантов плащевых тканей.

Стандартными методами при увеличенном числе испытаний были получены эмпирические распределения ОПК. Соответствие теоретическим моделям выбирали исходя из физической сущности показателя при помощи

расчета основных статистик: асимметрии и эксцесса, метода вероятностных бумаг, критериев Шапиро-Уилки и Колмогорова.

Например, для водоупорности, в качестве альтернативных статистических моделей, использовались нормальный закон и закон распределения экстремальных величин I типа (закон Гумбеля).

В табл. 1 приведены результаты расчетов, необходимых для выбора закона распределения водоупорности плащевых тканей.

Таблица 1

№ обр. ткани Ткань 1 Ткань 2 Ткань 3 Ткань 4

В, мм вод. ст. 860 260 1011 547

а, мм вод. ст. 5,7 5,6 11,1 6,6

С,% 0,66 2,14 1,10 1,21

ОУ -0,54 -0,51 0,05 -0,32

о (И 0,61

ех 0,54 | 0,33 | -0,72 | 0,09

Оех 0,92

X Нормальный закон 0,253 0,350 0,330 0,450

I тип 0,316 0,316 0,316 0,474

Р(2) Нормальный закон 0,999 0,997 0,999 0,964

I тип 0,999 0,999 0,999 0,964

)У Расчетное 0,964 0,977 0,960 0,966

Табличное 0,842

На рис. 1—2 приведены эмпирические распределения водоупорности плащевой ткани 1 на вероятностной бумаге нормального закона и закона Гумбеля.

Водоупорность, мм вод. ст

Рис. 1. Эмпирическое распределение водоупорности плащевой ткани 1 на вероятностной бумаге нормального закона

Водоупорность, мм вод. ст

Рис. 2. Эмпирическое распределение водоупорности плащевой ткани 1

на вероятностной бумаге распределения экстремальных величин I типа.

Установлено, что эмпирическое распределение не противоречит моделям обоих законов.

Для раздирающей нагрузки в качестве альтернативных статистических моделей исследовались нормальный закон и закон распределения экстремальных величин III типа (закон Вейбулла), так как модель этого закона входит в теорию «слабейшего звена», а для раздирающей нагрузки можно предположить, что разрушение ткани происходит в ее самом слабом месте.

Для разрывной нагрузки в качестве альтернативных статистических моделей исследовались нормальный закон и закон распределения экстремальных величин I типа.

Для усадки в качестве альтернативных статистических моделей исследовались нормальный закон и логарифмически нормальный закон. Проверка с помощью критериев также подтвердила возможность применения в качестве модели нормального закона распределения.

Для поверхностной плотности оптимальным является нормальный закон. Этот вывод подтверждается критериями А.Н. Колмогорова, Шапиро-Уилки, а также распределением результатов испытаний на вероятностной бумаге.

По результатам исследования статистических моделей - законов распределения ОПК плащевых тканей было установлено, что для интерпретации полученных фактических результатов можно использовать нормальный закон распределения случайных величин.

Глава 4. Сравнительная оценка качества и надежности плащевых тканей. Рассмотрена сравнительная оценка качества и надежности плащевых

тканей дифференциальным и комплексным методами, в том числе с учетом стоимостных показателей.

Сравнительная оценка качества плащевых тканей дифференциальным методом рекомендуется для сравнения по отдельным показателям, но она не дает обобщенной оценки всех определяющих показателей в целом. В этом случае предпочтителен квалиметрический подход, т.е. подсчет комплексной оценки — одной числовой величины, которая объединяет все ОПК и дает возможность сравнить продукцию по комплексу показателей с различной размерностью. Перевод фактических значений показателей в безразмерные проводился путем подсчета: относительных ПК, дискретных ранговых оценок ПК, непрерывных ранговых оценок ПК, дискретных балловых оценок ПК, непрерывных балловых оценок ПК, функции желательности.

Анализ методов перевода размерных ПК в безразмерные показал, что по всем проведенным сравнительным оценкам получается близкий результат. Наиболее простым и эффективным методом перевода размерных ПК в безразмерные является метод относительных ПК.

Результаты расчета комплексных оценок исследуемых образцов тканей приведены в табл. 2.

Таблица 2

№ обр. ткани Комплексные показатели качества

Средняя арифметическая Средняя геометрическая Средняя гармоническая

1 3,14 2,50 1,02

2 2,31 1,47 0,74

3 2,65 1,78 0,81

4 3,75 3,63 1,37

Результаты сравнения комплексных оценок по средним арифметической, геометрической и гармонической с использованием относительных ПК дают близкий результат.

Помимо дифференциальной и комплексной оценок возможна сравнительная оценка исследуемых ОПК плащевых тканей с помощью характеристик надежности.

Надежность ОПК предусматривает подсчет таких характеристик как: вероятность отказа, вероятность безотказной работы и интенсивность отказов.

Для нормального распределения имеем следующие формулы расчета характеристик надежности:

вероятность отказа: = К» (——);

V ах )

вероятность безотказной работы: Р(Ю — 1 —

1 ґх~х\

интенсивность отказов: МХ) = — /І (-):

V ох '

где Г0 и /і - функции, значения которых даны в таблицах; Х - независимая

переменная; X - среднее значение переменной X; ах - среднее квадратиче-ское отклонение.

Дифференциальная оценка ОПК с использованием характеристик надежности возможна для тканей с близкими значениями. В данной работе этот подход рассмотрен на примере ОПК плащевых тканей.

На рисунках 3, 4 показаны графики вероятности отказа и интенсивности отказов по раздирающей нагрузке (основа) для тканей 1 и 2. Можно сделать выводы, что ткани с казалось бы близкими средними значениями ОПК могут иметь существенно различные характеристики надежности. Предлагаемый метод сравнительной оценки надежности исследуемых тканей наглядно это показывает.

Раздирающая нагрузка, даН —тт—Ткань 1 - —Ткапь 1

Рис. 3. Вероятность отказа по раздирающей нагрузке (основа) для плащевых тканей

-Тіпінг. 1 - Ткань 2

Рис. 4. Интенсивность отказов по раздирающей нагрузке (основа) для плащевых тканей

Используя полученные данные надежности плащевых тканей была проведена их комплексная оценка по относительным ПК.

Результаты расчета комплексной оценки надежности приведены в табл. 3.

_Таблица 3

№ обр. ткани Комплексные показатели надежности

Средняя арифметическая Средняя геометрическая Средняя гармоническая

1 1,61 0,98 0,61

2 1,63 1,00 0,61

3 1,65 1,01 0,62

4 1,62 0,99 0,61

Известно, что качество продукции это не только техническое, но и экономическое понятие, поэтому для более полной сравнительной оценки качества и надежности тканей необходимо учитывать экономический показатель, определяющий соотношение «качество-цена».

В работе было проведено теоретическое исследование соотношения «качество-цена». Для этого использовалась теория исследования операций. Исходные данные для теоретического обоснования включали следующее:

Рост стоимости продукции с увеличением ее качества, представленный на рис. 5

Рис. 5

Для подсчета была использована формула, аналитический вид зависимости которой представлен степенной функцией с дробным показателем

с(х) = ах™, где (х) - уровень качества; т — целое, не меньшее единицы число (значение т «диктуется» видом конкретной продукции); а — положительная постоянная, которая меняется в пределах от а/ до а2 (с уменьшением а график функции с(х) = ахт приближается к оси абсцисс).

Рост затрат на разработку продукции с увеличением ее качества, представленный на рис. б

уровень качества х х

Рис.6

Рассчитывается по следующей формуле т9(х) = Ъхп, где п — целое положительное число, не меньшее единицы (л>1), а Ъ — положительная постоянная, которая меняется в пределах от Ь] до Ь2, т.е. 0<Ь1<Ь<Ь2> причем чем больше Ъ, тем ближе график к оси ординат.

Оценка отклонения стоимости продукции от затрат на ее разработку, представленная на рис. 7

Возможные варианты соотношения «качество-цена»:

a) если параметр а не меняется, т.е. а = const, а Ъ меняется в пределах от Ъ1 до b2 (fa* < b < Ь2), то

b) если b априори задан, а параметр а может меняться (аг < а < а2), то

c) если оба параметра а и b «заморожены», то

Пример расчета. Пусть стоимость изделия представлена функцией

ахз(т=3), а затраты Ьх2 (и =2), параметры аиб могут меняться в пределах 2 < а < 4 = 2, а2 = 4), 1 < & < 2 = 1, Ь2 = 2).

Согласно полученной минимаксной оценке при любом уровне качества изделия стоимость его не может превышать затраты больше, чем на

сг° = ( — 1 =21 = 2У2 «2,3

Рассмотренная выше теория оптимизации соотношения «качество-цена» достаточно сложна для практического применения при сравнительной оценке качества и надежности текстильных изделий. Поэтому рассмотрим более простой метод сравнительной оценки качества и надежности плащевых тканей с учетом стоимостных показателей.

В квалиметрии для этих целей используют различные показатели, наиболее простым вариантом которых является интегральный показатель - отношение 3 = —, где К - обобщенный относительный ПК, а С — стоимость единицы продукции, например стоимость 1 п.м. ткани.

Дифференциальная оценка качества плащевых тканей в соотношении со стоимостными показателями проводилась по относительным ПК, которые приведены в табл. 4.

Таблица 4

Относительные показатели качества с учётом стоимостных показателей

Водоупорность* 47,1 15,3 70,5 27,1

Раздирающая нагрузка по основе* 48,3 56,5 18,2 55,5

Раздирающая нагрузка по утку* 20,6 15,3 18,2 23,1

Разрывная нагрузка по основе* 14,3 17,1 18,5 23,2

Разрывная нагрузка по утку* 18,6 15,4 18,2 23,4

Усадка по основе* 7,0 15,3 8,0 5,4

Усадка по утку* 9,9 15,3 10,5 4,9

Поверхностная плотность* 17,4 24,4 18,2 25,4

* Размерность показателей дана в единицах их измерения приходящихся на 1 руб. затрат и умножена на 103

Расчет относительных ПК с учетом стоимостных показателей проводился по формулам для относительных ПК, только вместо фактических значений использовались фактические значения, соотнесенные к цене. За базовое значение принималась минимальная или максимальная величина, в зависимости от вида показателя - позитивного или негативного.

Из результатов, полученных данным методом сравнительной оценки, можно сделать выводы, что затруднительно выбрать наилучший образец из-за сильного разброса дифференциальных оценок.

Используем комплексную оценку относительных ПК с учетом стоимостных показателей для более глубокого анализа качества и сравнения исследуемых тканей.

Расчет комплексной оценки по относительным ПК с учетом стоимостных показателей представлен в табл. 5.

_ _ _Таблица 5

№ обр. ткани Комплексные показатели качества с учетом стоимостных показателей

Средняя арифметическая Средняя геометрическая Средняя гармоническая

1 35,8 1,4 8,9

2 37,0 1,7 11,2

3 32,4 1,2 8,9

4 37,2 1,3 7,1

* Размерность показателей дана в единицах их измерения приходящихся на 1 руб. затрат и умножена на 103

Для дифференциальной сравнительной оценки надежности с учетом стоимостных показателей используем относительные показатели надежности, рассчитанные с применением вероятности отказов. Результаты представлены в табл. 6.

Таблица б

Относительные показатели надежности с учетом стоимостных показателей

Водоупорность* 14,3 15,3 18,9 13,1

Раздирающая нагрузка по основе* 14,3 15,3 18,4 13,1

Раздирающая нагрузка по утку* 14,4 15,3 18,5 12,9

Разрывная нагрузка по основе* 14,8 15,4 18,9 12,9

Разрывная нагрузка по утку* 14,7 15,3 18,9 12,9

Усадка по основе* 13,0 15,3 16,9 12,0

Усадка по утку* 13,8 15,0 18,2 12,8

Поверхностная плотность* 14,5 15,3 19,0 13,4

* Размерность показателей дана в единицах их измерения приходящихся на 1 руб. затрат и умножена на 103

Относительные показатели надежности с учетом стоимостных показателей рассчитывались по формулам для ОПК, только вместо фактических значений использовалась вероятность отказа, отнесенная к цене.

Для более детального сравнения исследуемых тканей по относительным показателям надежности с учетом стоимостных показателей рассчитываем ее комплексную оценку. Результаты приведены в табл. 7.

Таблица 7

№ обр. Комплексные показатели надежности с учетом стоимостных показателей

ткани Средняя арифметическая Средняя геометрическая Средняя гармоническая

1 23,0 1,0 8,7

2 24,8 1,1 9,4

3 29,9 1,5 11,2

4 20,9 0,8 7,9

* Размерность показателей дана в единицах их измерения приходящихся на 1 руб. затрат и умножена на 103

Предложенная выше методика сравнительной оценки качества и надежности на примере плащевых тканей может быть использована и для других текстильных материалов и изделий из них, в том числе при ценообразовании.

3. ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. В условиях рыночной экономики постоянно возникает необходимость сравнительной оценки качества и надежности тканей, в том числе с учетом стоимостных показателей.

2. Ассортимент плащевых тканей и изделий из них постоянно развивается и обновляется, повышаются требования к их качеству и надежности.

3. Для систематизации и анализа ПК плащевых тканей можно рекомендовать метод причинно-следственных схем (схемы Исикавы), с помощью которых, путем обсуждения можно упорядочить большое количество общих показателей и выделить из них наиболее значимые.

4. Установлены следующие ОПК плащевых тканей: водоупорность, раздирающая нагрузка, разрывная нагрузка, усадка и поверхностная плотность.

5. Количественную оценку значимости ПК плащевых тканей целесообразно проводить с помощью экспертного (эвристического) метода, с использованием двух групп экспертов.

6. Установлены следующие коэффициенты значимости ОПК плащевых тканей: водоупорность - 0,25, раздирающая нагрузка - 0,22, разрывная нагрузка - 0,20, усадка-0,17, поверхностная плотность - 0,16.

7. Исследованы и выбраны статистические модели ОПК плащевых тканей.

8. Установлено, что для интерпретации результатов испытаний по всем ОПК плащевых тканей целесообразно использовать в качестве статистической модели нормальный закон распределения.

9. Разработана методика сравнительной оценки качества и надежности плащевых тканей дифференциальным и комплексным методами, в том числе с учетом стоимостных показателей.

10. Дифференциальный метод целесообразно использовать при сравнительной оценке качества тканей по отдельным показателям, в то время как комплексный метод объединяет все ОПК, и дает возможность сравнивать продукцию в целом.

11. Для перевода в безразмерные показатели можно использовать различные методы перевода, но наиболее эффективными являются относительные показатели.

12. При сравнительной оценке целесообразно использовать показатели надежности, которые могут применяться как дифференциально по отдельным показателям, так и в комплексной оценке.

13. Для оптимизации соотношения «качество-цена» была применена теория исследования операций. Было получено, что при любом уровне качества продукции превышение стоимости над затратами не может превосходить определенной величины.

14. Сравнительную оценку качества целесообразно осуществлять по комплексным ПК и надежности с учетом стоимостных показателей, которые также могут рекомендоваться для ценообразования.

По материалам диссертации опубликованы следующие работы:

Статьи в изданиях, рекомендованных ВАК Российской Федерации:

1. Кирюхин С.М., Мавряшин A.A. Сравнительная оценка качества и надежности тканей // Текстильная промышленность: научно-технический и производственный журнал. - М.: Текстильная промышленность, 2011. - № 1.

- с. 62-67.

2. Кирюхин С.М., Жуковский В.И., Литовченко С.Ф., Мавряшин A.A. Определение оптимального соотношения между затратами на качество и стоимостью текстильных изделий // Известия вузов. Технология текстильной промышленности, ИГТА, 2011, - № 2, - с. 19-22.

3. Мавряшин A.A., Кирюхин С.М. Оценка конкурентоспособности ткани по соотношению «качество-цена» // Известия вузов. Технология текстильной промышленности, ИГТА, 2012, - № 3, - с. 5-7.

Материалы научно — технических конференций:

4. Кирюхин С.М., Мавряшин A.A. Сравнительная оценка качества и надежности тканей // Тезисы докладов Международной научно-технической конференции «Современные технологии и оборудование текстильной промышленности» (Текстиль-2011), ФГБОУ ВПО «МГТУ им. А.Н. Косыгина», -2011,-с. 88-89.

5. Мавряшин A.A. Систематизация и выбор определяющих показателей качества (ОПК) плащевых тканей // Тезисы докладов Всероссийской научно-технической конференции молодых ученых «Инновации молодежной науки», СПбГУТД, 2012, - с. 119-120.

6. Мавряшин A.A., Кирюхин С.М. Установление закона распределения определяющих показателей качества плащевых тканей // Тезисы докладов Межвузовской научно-технической конференции аспирантов и студентов «Молодые ученые - развитию текстильной и легкой промышленности» (ПОИСК-2013), сборник материалов, часть 2, г. Иваново, ИГТА, - 2013, -с. 115.

7. Мавряшин A.A., Кирюхин С.М. Сравнительная оценка качества плащевых тканей с учетом их стоимости // Тезисы докладов Межвузовской научно-технической конференции аспирантов и студентов «Молодые ученые

- развитию текстильной и легкой промышленности» (ПОИСК-2013), сборник материалов, часть 2, г. Иваново, ИГТА, - 2013, - с. 119.

Подписано в печать 22.10.13 Формат бумаги 60x84/16 Бумага множ. Усл.печ.л.1,0 Заказ № 152-Т Тираж 80

Редакционно-издательский отдел МГУЩ" 115093, Москва, ул. Садовническая, 33, стр.1

Отпечатано в РИО МГУДТ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования «Московский государственный университет технологии и управления

имени К.Г. Разумовского»

Сч20Н50985 На правах рукописи

Мавряшин Алексей Александрович

РАЗРАБОТКА МЕТОДА СРАВНИТЕЛЬНОЙ ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА И НАДЕЖНОСТИ ПЛАЩЕВЫХ ТКАНЕЙ

Специальность 05.19.01 - «Материаловедение производств текстильной и легкой промышленности»

Диссертация

на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель -доктор технических наук, профессор Кирюхин С.М.

Москва-2013

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ......................................................................... 4

ГЛАВА 1. АССОРТИМЕНТ, МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ И ОЦЕНКИ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА ПЛАЩЕВЫХ ТКАНЕЙ. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.................................... 7

1.1. Ассортимент плащевых тканей....................................................................................7

1.2. Методы измерения и оценки показателей качества плащевых тканей..................................................................................................................................................................22

1.3. Обсуждение и основные выводы................................................................................26

ГЛАВА 2. СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ И ВЫБОР ОПРЕДЕЛЯЮЩИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА ПЛАЩЕВЫХ ТКАНЕЙ...... 29

2.1. Выбор объектов и общая методика исследования................. 29

2.2. Системный анализ взаимосвязи показателей качества плащевых тканей............................................................... 36

2.3. Экспертный метод выбора определяющих показателей качества плащевых тканей..................................................... 44

2.4. Обсуждение и основные выводы........................................ 54

ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ И ВЫБОР СТАТИСТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ОПРЕДЕЛЯЮЩИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА ПЛАЩЕВЫХ ТКАНЕЙ....................................................... 58

3.1. Выбор объектов и общая методика исследования..................................58

3.2. Водоупорность........................................................................................................................65

3.3. Раздирающая нагрузка....................................................................................................78

3.4. Разрывная нагрузка............................................................................................................84

3.5. Усадка................................................................................................................................................91

3.6. Поверхностная плотность..............................................................................................97

3.7. Обсуждение и основные выводы................................................................................101

ГЛАВА 4. СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА КАЧЕСТВА И НАДЕЖНОСТИ ПЛАЩЕВЫХ ТКАНЕЙ.............................. 104

4.1. Выбор объектов и общая методика исследования................... 104

4.2. Сравнительная оценка качества плащевых тканей дифференциальным и комплексным методами........................................ 107

4.3. Сравнительная оценка надежности плащевых тканей дифференциальным и комплексным методами....................................... 118

4.4. Сравнительная оценка качества и надежности плащевых тканей с учетом стоимостных показателей................................. 134

4.4.1. Применение теории исследования операций для оптимизации соотношения «качество-стоимость» текстильных изделий.......... 134

4.4.2. Сравнительная оценка относительных показателей и характеристик надежности с учетом стоимостных показателей дифференциальным и комплексным методами...................... 141

4.5. Обсуждение и основные выводы........................................ 148

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ ПО РАБОТЕ............... 151

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ....................................................... 153

ПРИЛОЖЕНИЯ.................................................................... 161

ВВЕДЕНИЕ

Во всём мире повышение качества продукции рассматривается как основная проблема национальной экономики, от решения которой зависят темпы промышленного развития, престиж и международное положение страны.

Улучшение качества продукции является наиболее действенным путем повышения эффективности производства, в результате которого ускоряются темпы хозяйственного строительства, основные фонды расходуются более эффективно, происходит расширение экспорта и дальнейший рост уровня жизни населения.

Значение проблемы качества продукции постоянно возрастает, так как на современном этапе развития общества эта проблема становится следствием развития производительных сил.

Проблема качества продукции носит комплексный характер, включающий в себя множество различных факторов, из которых, прежде всего, можно выделить: технический, экономический, социальный и политический.

Все эти аспекты в полной мере проявляются в качестве продукции текстильной и легкой промышленности. Практически нет ни одной отрасли промышленности, где в том или ином виде не использовались бы текстильные материалы.

Технический аспект проблемы качества текстильных материалов заключается в том, что технологии текстильной промышленности и качество готовой продукции требуют сложных технологических решений. Большинство текстильных технологий - это наукоемкие процессы. Кроме того и сами текстильные материалы широко используют в сложнейших технических устройствах, от космических кораблей до специальной одежды водолазов, горняков, шахтеров, космонавтов и многих других профессий.

Экономический аспект подразумевает определяющее значение текстильной промышленности и ее продукции в национальном бюджете промышленно развитых стран.

Из общего количества текстильных материалов, потребляемых на одежду и бельё, 30% расходуется на ситец и бязь, 25% на марлю и медицинский текстиль, 20% на ткани для униформы, спецодежды и джинсовые, 13% на тонкие ткани для постельного белья, 7% на тик и диагональ, 2% на полотенечные ткани и 3% на другие виды. Естественно, что в отдельных странах эти соотношения существенно колеблются в зависимости от социальных условий, климата, развития техники и др. [1].

Социальным аспектом является то, что товары текстильного производства предназначены для индивидуального использования в повседневной жизни и носят не только материальный, но и духовный характер, определяющий удовлетворенность человека и в конечном итоге социальную обстановку в обществе.

Политический аспект заключен в том, что качество продукции и услуг определяет конкурентоспособность страны, влияет на уровень её доходов, безработицу, политическую ситуацию внутри страны и на международные отношения. На международной арене это является решающим фактором [2—5].

В настоящее время значительную долю в общем объеме производства текстильной продукции занимают ткани из химических волокон и нитей. За счет возможности создавать ткани с разнообразными свойствами, ассортимент этих тканей постоянно развивается.

Ткани из химических волокон и нитей, как правило, обладают высокой разрывной нагрузкой, разрывным удлинением, хорошей несминаемостью и формоустойчивостыо. К этим тканям применяют различные отделки и пропитки, также влияющие на их свойства.

Большую долю в производстве тканей из химических волокон и нитей занимают плащевые ткани. К плащевым тканям предъявляют высокие требования стабильности и надежности их свойств в процессе эксплуатации.

Расширение ассортимента и повышение качества этих тканей требуют постоянного совершенствования методов оценки их качества, в том числе с использованием характеристик надежности. Это необходимо в тех случаях, когда

несколько образцов сравниваются по основным показателям качества для выбора наиболее оптимального.

Целью работы является улучшение качества плащевых тканей за счет совершенствования методов сравнительной оценки их качества и надежности, в том числе с учетом стоимостных показателей.

В работе решались следующие основные задачи:

— изучение и анализ литературы по рассматриваемому вопросу;

- проведение системного анализа и выбор ОПК плащевых тканей;

- исследование и выбор статистических моделей ОПК плащевых тканей;

— разработка метода сравнительной оценки качества и надежности плащевых тканей.

ГЛАВА 1. АССОРТИМЕНТ, МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ И ОЦЕНКИ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА ПЛАЩЕВЫХ ТКАНЕЙ. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

В литературном обзоре представлена краткая история возникновения и развития плащей и плащевых тканей, рассмотрены общие понятия и классификация текстильных изделий бытового назначения, ассортимент и свойства плащевых тканей, методы измерения и оценки показателей их качества.

1.1. Ассортимент плащевых тканей

Ассортимент плащевых тканей развивался и постоянно совершенствовался вместе с развитием одного из наиболее распространенных видов одежды -плащом [6].

Первые упоминания о плаще можно отнести к временам Шумерской цивилизации (III тыс. до н. э.), для её представителей плащом служил простой мех животных с длинной шерстыо [7].

Идея рукавов в Западной Европе пришла не сразу, поэтому верхняя одежда была в основном без них. Формой одежда походила на плащ и имела множество названий. Рассмотрим некоторые из них, существовавших в разные времена.

Гиматий (греч. himation - ткань; накидка) — это полностью шерстяной плащ, который надевался античными греками поверх хитона (греч. chiton -одежда), древнегреческой мужской и женской нижней одежды в виде рубашки из льна или шерсти. Гиматион имел характерный покрой, прямоугольный или закругленный с одной стороны. По форме он был одинаковый как для мужчин, так и для женщин; его размер был приблизительно 1,7x4,0 м. В углах этого плаща подвешивали небольшие гири для того, чтобы он лучше сидел.

Славяне носили корзно - плащ с меховой опушкой, который носился как накидка и застегивался большей частью на правом плече запонкой с петлицами. Изначально плащ был дорогой одеждой для прохладного и теплого времен года. Люди с достатком делали плащи используя подкладку из дорогой ткани или

меха. В некоторых случаях он был полностью меховым, иногда только оторачивался мехом. По прошествии времени корзно превратилось в приволоку -короткий плащ без рукавов, который носили до времен Петра I.

С древнейших времен люди использовали и другие виды плащей.

Предшественником гиматиона был плащ - фарос (греч. faros). Он представлял собой пурпурного цвета плащ, который в Древней Греции носила аристократия.

Уменьшенным вариантом гиматиона являлся хламис (греч. chlamys). Его размер составлял 1,0x2,0 м. Плащ был прямоугольной формы. Носили его юноши, всадники, солдаты и путешественники античной Греции. В Римской империи хламис был одеянием и для женщин.

Паллиум (греч. pallium - покров) представлял собой широкий плащ, подобный гиматиону. Он был распространен в Греции, а позднее использовался в Риме.

Пеплос (греч. peplos) - еще один вид древнего плаща. Он выкраивался из прямоугольного куска шерстяного сукна, который прикладывали к телу и скрепляли на плечах булавками. Этот плащ был одеянием греческих женщин.

В древнем Риме для защиты от зимней непогоды применялся плащ - пе-нула (лат. paenula). Он не имел рукавов и был скроен округлой, а позднее эллипсовидной формой. Этот плащ изготавливался из грубой овечьей шерсти или кожи и имел отверстие для головы и капюшон.

Лацерна (лат. lacerna) - накидка римских воинов с капюшоном. Она надевалась во время дождя поверх тоги (лат. toga, от лат. tego — «покрываю»), представлявшей из себя кусок белой шерстяной ткани эллипсовидной формы, драпировавшийся вокруг тела.

Палудаментум (лат. paludamentum) - это ещё один вид воинского плаща пурпурного цвета, который носили римские полководцы. По крою он был похож на лацерну.

Самая простая форма мужского плаща называлась глоке. Он представлял собой накидку круглой формы с отверстием для головы. Глоке носили в сред-

ние века, но и сегодня его используют в качестве спортивной одежды в виде накидки из неваляного сукна.

С начала XIV века широкое распространение получил плащ гонке - расширенная накидка без рукавов. Он стал популярен сначала в мужской моде, а позднее и в женской. Мужчины предпочитали носить его на плечах, женщины — на голове. Иногда, для крепления гонке на голове женщины, использовался проволочный каркас, в результате чего получалось подобие гнезда. Ингода гонке заканчивалось на голове круглой шапочкой.

В XVI веке священники, мастера и горожане носили реверенду (лат. reverendus - достопочтенный) - мужской плащ с широким воротником и широкими рукавами.

В России на рубеже XVIII-XIX веков известен плащ - клок, представлявший собой длинную безрукавную накидку колоколообразной формы. Он носился как мужчинами, так и женщинами, а изготавливался не только из шелка, но и из сукна [7].

История плаща насчитывает уже много веков. Зачастую тот или иной фасон носит имя человека, связанного с его возникновением.

В начале XIX века успехом пользовался просторный плащ под названием Альмавива (итал. almaviva). В плащ такого фасона был одет актер, исполнявший роль графа Альмавивы в пьесе Бомарше «Безумный день, или Женитьба Фигаро».

Еще один плащ - гавелок (англ. havelock), имеет корни своего названия от имени английского генерала Генри Гавелока (1795-1857 гг.) Это длинный мужской плащ без рукавов с пелериной.

В 1823 году появляется ещё один вид плаща — макинтош (англ. mackintosh). Это открытие произошло благодаря шотландскому химику Чарльзу Макинтошу, который случайным образом получил водонепроницаемый материал типа плащевки, соединив ткань с резиной. Измазав костюм раствором каучука он заметил, что это место не промокает. В дальнейшем эту ткань стали широко применять для пошива верхней одежды [7].

Изначально плащ использовался в основном в защитных целях, но со временем он стал использоваться как предмет декора, мог подчеркивать знатное происхождение своего владельца, так же, огромно разнообразие форм и материалов, использовавшихся для его создания.

Одновременно с эволюцией плащей, как одежды, происходило совершенствование тканей, используемых для их изготовления.

Первые современные плащевые ткани вырабатывали хлопчатобумажными и смесовыми. Применялись и другие виды нитей, но с развитием химической промышленности эти ткани стали производить преимущественно из химических волокон и нитей.

А.В. Куличенко [8] дает следующее определение плащевым тканям: «Плащевые ткани — это ткани, состоящие исключительно из синтетических, чаще полиамидных нитей (поверхностной плотностью - 34-125 г/м")».

Плащевые ткани относятся к ассортименту шелковых тканей, поэтому целесообразно рассмотреть именно этот ассортимент более подробно.

Ассортимент (фр. assortiment) - слово французского происхождения, означает подбор различных видов и сортов товаров в торговом или производственном предприятии [11].

Понятие ассортимент тесным образом связано с понятием артикул.

Артикул (лат. articulus - раздел, статья) - это определенный и конкретный тип изделия или товара, отличающий его от других хотя бы одной характеристикой [9].

Ассортимент текстильных изделий включает огромное количество артикулов. Ежегодно в среднем текстильная промышленность вырабатывает более двух тыс. различных артикулов тканей бытового назначения. А обновление ассортимента может составлять до 40% в год.

Большое количество видов волокон и нитей, а также различные параметры строения тканей и их отделка позволяют производить достаточно разнообразный ассортимент, причем полотна, пользующиеся спросом у покупателей, вырабатываются без каких-либо изменений десятки и даже сотни лет. Это так

называемые классические или типовые ткани. К ним относятся, например, хлопчатобумажные плащевые ткани. Ассортимент обновляется при получении новых видов волокон или их смесок, изменении параметров строения тканей, способов отделки или художественно-колористического оформления. [10].

Ассортимент товаров удовлетворяет общественно-социальные потребности, а потребности отдельного человека-потребителя удовлетворяет преимущественно качество товаров.

Построение ассортимента предполагает систематизацию входящих в него артикулов по какому-либо признаку.

Существует несколько систем построения ассортимента тканей: научная, стандартная, торговая и учетная [11].

В научной системе [12] классификации тканей последние подразделяют:

- по назначению (бытовые: бельевые, столовые, платьевые, костюмные и др.; технические: для изготовления деталей машин, установок, сооружений, парашютов, оболочек, тентов);

- по волокнистому составу (х/б, лен, шерсть, шелк, из химических волокон и нитей, однородные, неоднородные и смешанные);

- по структуре пряжи (из кардной, гребенной, аппаратной пряжи, камвольные, суконные и т.п.);

- по способу производства и виду основной отделки (суровые, отбеленные, гладкокрашеные, набивные, меланжевые, пестротканые, ворсовые и др.);

- по виду дополнительной обработки (аппретированные, тисненные, плиссированные, малоусадочные и др.);

- по переплетению (простые, мелкоузорчатые, сложные, крупноузорчатые и др.).

Стандартная классификация [13] предусматривает деление тканей определенного волокнистого состава по назначению и установлена стандартами номенклатуры показателей качества серии 4.

Шелковые ткани по ГОСТ 4.6 «Система показателей качества продукции. Ткани шелковые и полушелковые бытового назначения. Н