Научный журнал
Современные наукоемкие технологии
ISSN 1812-7320
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,940

МНОГОКРИТЕРИАЛЬНАЯ ОЦЕНКА КАЧЕСТВА МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ОДЕЖДЫ СПЕЦИАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ НА ОСНОВЕ КОМПЬЮТЕРНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

Добровольская Т.А. 1 Прочаковская Д.В. 1
1 ФГБОУ ВО «Юго-Западный государственный университет»
Для обеспечения конкурентоспособности и требуемого уровня качества одежды специального назначения возникает необходимость решения многокритериальных задач при выборе материалов, соответствующих конкретным требованиям в зависимости от назначения изделий и условий их эксплуатации. В статье рассмотрен принцип построения обобщенного показателя качества материалов, применяемых для производства спецодежды, с использованием функции Харрингтона. Разработан алгоритм проведения комплексной оценки качества тканей для производства одежды специального назначения. Осуществлена программная реализация предложенного алгоритма в математическом редакторе Matchcad, в ходе которой происходит определение математических моделей, позволяющих перевести натуральные показатели качества изделий в безразмерные, аналитическое вычисление единичных и обобщенного показателей качества и графическая интерпретация полученных результатов. Приведены результаты определения единичных и обобщенных показателей качества текстильных материалов с применением функции желательности Харрингтона на основе компьютерных технологий. Предложены рекомендации обоснованного выбора ткани для одежды специального назначения на основе расчета комплексного показателя качества. Использование компьютерных технологий для автоматизации комплексной оценки качества изделий легкой промышленности позволит значительно ускорить процесс проектирования продукции с учетом заданных требований на этапе обоснованного выбора материалов.
функция желательности Харрингтона
комплексный показатель качества
материалы для спецодежды
автоматизированный расчет
алгоритм
компьютерное моделирование
1. Добровольская Т.А., Маслова А.А. К вопросу комплексной оценки качества материалов для специальной одежды с использованием компьютерных технологий // Костюмология. 2021. № 2. URL: https://kostumologiya.ru/PDF/17TLKL221.pdf (дата обращения: 20.04.2022).
2. Ноздрачева Т.М. Эргономическая оценка качества одежды, формирующей правильную осанку, с использованием функции желательности // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. 2017. № 4 (25). С. 100–108.
3. Мусаев С.С., Самиева Г.О., Мусаева Л.С. Математическое моделирование системы: состав – структура – свойства // Техника. Технологии. Инженерия. 2017. № 2 (4). С. 85–89.
4. Харитонов Е.А., Михайлов О.В. Функция желательности и возможности ее применения для оценки научной деятельности в национальных исследовательских университетах // Вестник технологического университета. 2016. Т. 19. № 14. С. 142–145.
5. Осипов С.Ю., Осипов Ю.Р., Богданов Д.А., Шлыков С.А. Оптимизация уровня качества управления производственными процессами // Фундаментальные исследования. 2018. № 3. С. 64–68.
6. Любушин Н.П., Брикач Г.Е. Использование обобщенной функции желательности Харрингтона в многопараметрических экономических задачах // Экономический анализ: теория и практика. 2014. № 18 (369). С. 2–10.
7. ГОСТ Р 57877–2017. Ткани для специальной одежды. Общие технические условия. М.: Стандартинформ, 2017. 12 с.
8. Хамматова В.В., Гайнутдинов Р.Ф., Хамматова Э.А., Разумеев К.Э. Технологии производства конкурентоспособных текстильных материалов для специальной одежды: монография. Казань: Изд-во КНИТУ, 2018. 200 с

Конкурентоспособность предприятий легкой промышленности напрямую зависит от качества производимых ими изделий. В свою очередь, качество одежды определяется в том числе качеством материалов и их соответствием установленным требованиям. Задача эффективности выбора материалов для изготовления определенной продукции является многокритериальной, требующей определения комплексного показателя качества. Для решения многокритериальных задач используются различные методы построения обобщенного показателя [1–4], одним из которых является функция желательности Харрингтона. При этом для реализации математического функционала методов определения комплексного показателя качества, при учете максимально возможного числа частных показателей, необходимо использовать автоматизированные способы обработки данных с применением соответствующих программных средств.

Разработка технологии автоматизированного расчета комплексного показателя качества материалов для изготовления изделий легкой промышленности с использованием обобщенной функции желательности Харрингтона позволит оптимизировать процесс обоснованного выбора материалов исходя из заданных требований и условий эксплуатации проектируемой одежды.

missing image file

Рис. 1. График функции желательности Харрингтона

Цель работы – разработка инструментария на основе компьютерных технологий для комплексной оценки уровня качества материалов для одежды специального назначения.

Материалы и методы исследования

Комплексная оценка качества материалов, применяемых в производстве одежды специального назначения, в данной работе проводилась на основе построения обобщенной функции желательности Харрингтона. Стандартные оценки по шкале желательности приведены в табл. 1 [5]. Функция желательности может быть определена графическим или аналитическим методом. Разработка автоматизированных способов реализации аналитического метода на основе компьютерных технологий значительно снизит трудоемкость и повысит точность расчетов.

Функция желательности, соответствующая шкале желательности Харрингтона для одностороннего ограничения, имеет вид

di = exp( -exp(-y)) или missing image file, (1)

где y – кодированное значение частного параметра у.

Обобщенный показатель желательности (D) рассчитывается по формуле (2).

missing image file. (2)

Перевести значения размерных (натуральных) показателей (х) качества изделий в безразмерные (у) можно по формулам [5, 6]:

– при линейной зависимости y = a0 + a1x, (3)

– при нелинейной связи y = a0 + a1x + a2x2. (4)

График функции желательности Харрингтона с односторонним ограничением представлен на рис. 1. В программной оболочке Excel с помощью трендового анализа были построены графические зависимости и найдены корреляционные уравнения связи между частными показателями и шкалой желательности [6], представленные на рис. 1.

Анализ величин достоверности аппроксимаций показал, что при параболическом полиноме (R2 = 0,97) погрешность аппроксимации меньше, чем при линейном тренде (R2 = 0,895). Потому для разработки комплексного показателя качества в данном исследовании был взят параболический тренд функции желательности.

Прологарифмировав дважды уравнение (1) с учетом результатов проведенной выше аппроксимации и соответственно уравнения (4), составляем систему уравнений для определения частных функций желательности:

missing image file, (5)

где dmax и dmin – значения шкалы желательности «отлично и «удовлетворительно»;

х1, х2 – значения исследуемых показателей, соответствующих оценкам шкалы желательности «отлично» и «удовлетворительно» соответственно.

Для комплексной оценки качества материалов в соответствии с выражениями (1–5) был разработан алгоритм, наглядно представленный на рис. 2 и позволяющий определять обобщенные показатели желательности для i-го числа тканей и n-го числа исследуемых свойств для каждой ткани.

missing image file

Рис. 2. Алгоритм комплексной оценки качества материалов

Таблица 1

Шкала оценок исследуемых показателей

Градация качества

Оценки по шкале желательности

xd1

xd2

xd3

xd4

xd5

xd6

xd7

xd8

Отлично

1,00–0,80

1600

1000

60

60

1,5

1,2

25000

60

Хорошо

0,79–0,64

1000

700

40

40

2

1,5

15000

40

Удовлетворительно

0,63–0,37

500

400

30

30

2,4

1,7

5000

20

Плохо

0,36–0,20

300

200

20

20

2,7

2

2000

10

Очень плохо

0,19–0,00

200

150

10

10

3

2,3

1000

7

Таблица 2

Экспериментальные показатели материалов для спецодежды

Номер ткани

х1

х2

х3

х4

х5

х6

х7

х8

1

1500

900

55

52

1,8

1,3

20 000

55

2

1150

900

35

25

2

1,8

30 000

45

3

1200

900

55

40

2

1,4

28 000

30

4

2500

700

64

50

2

1,5

32 000

25

5

1500

600

30

20

2

1,8

15 000

40

6

1300

850

50

45

1,9

1,2

15 000

80

7

1300

1000

64

55

2

1,4

35 000

40

8

1000

1200

55

60

1,7

1,2

35 000

30

9

1600

800

55

25

2

1,9

35 000

50

10

2500

900

64

60

2

1,4

30 000

80

11

1700

600

64

25

2

1,5

20 000

60

12

1000

700

50

45

2

1,4

15 000

60

Для определения комплексного показателя качества тканей, применяемых для производства одежды специального назначения, были выбраны: х1 – разрывная нагрузка по основе,(N); х2 – разрывная нагрузка по утку,(N); х3 – раздирающая нагрузка по основе (N); х4 – раздирающая нагрузка по утку (N); х5 – усадка по основе (%); х6 – усадка по утку (%); х7 – число циклов истирания, х8 – воздухопроницаемость (дм³/(м²·с)).

На основе анализа требований к материалам для спецодежды [7, 8] были установлены значения вышеуказанных показателей тканей (xd1,...,xdn), соответствующие градации качества по шкале желательности, и представлены в табл. 1.

В качестве dmax и dmin были приняты значения нижней границы зоны «отлично» и «удовлетворительно»: dmax = 0,8; dmin = 0,37

В рамках исследования для испытаний были взяты 12 образцов тканей для спецодежды. Экспериментальным путем определены значения показателей х1–х8 представленные в табл. 2.

Программная реализация предложенного алгоритма осуществлялась в математическом редакторе Matchcad. Фрагмент решения системы уравнений (5) представлен на рис. 3.

С использованием данной программы была проведена комплексная оценка качества на основе функции желательности Харрингтона для всех исследуемых образцов тканей для одежды специального назначения.

Результаты исследования и их обсуждение

В результате решения системы уравнений (5) были получены математические модели взаимосвязи натуральных показателей и их безразмерных величин:

y1 = -8,27∙10-4∙x+1,677∙10-6∙x2

y2 = -1,956∙10-3∙x+4,926∙10-6∙x2

y3 = -0,049∙x+1,644∙10-3∙x2

y4 = -0,035∙x+1,408∙10-3∙x2

y5 = 4,87-0,845∙x2

y6 = 5,914-2,044∙x2

y7 = -2,826∙10-5∙x+5,883∙10-9∙x2

y8 = -0,024∙x+2,456∙10-3∙x2

В результате автоматизированного расчета в программе Matchcad были получены значения частных и комплексного показателя качества для исследуемых образцов материалов, представленные в табл. 3. Применение разработанной программы автоматизированного определения функции желательности Харрингтона предусматривает графическую интерпретацию результатов. На рисунке 4 представлен график полученных комплексных показателей для исследуемых образцов тканей.

missing image file

Рис. 3. Фрагмент программной реализации комплексной оценки качества материалов

Таблица 3

Результаты аналитической оценки функции желательности Харрингтона

Номер образцов тканей

Частные желательности

Обобщенная желательность

d1

d2

d3

d4

d5

d6

d7

d8

D

1

0,924

0,898

0,903

0,872

0,888

0,918

0,846

0,998

0,905

2

0,754

0,898

0,476

0,37

0,798

0,37

0,988

0,98

0,576

3

0,786

0,898

0,903

0,653

0,798

0,862

0,978

0,798

0,829

4

0,999

0,703

0,973

0,843

0,798

0,765

0,994

0,675

0,835

5

0,924

0,578

0,371

0,318

0,798

0,131

0,666

0,95

0,504

6

0,842

0,861

0,827

0,756

0,85

0,95

0,666

0,999

0,838

7

0,842

0,95

0,973

0,908

0,798

0,862

0,998

0,95

0,908

8

0,652

0,991

0,903

0,95

0,916

0,95

0,998

0,798

0,887

9

0,95

0,815

0,903

0,37

0,798

0,013

0,998

0,993

0,477

10

0,999

0,898

0,973

0,95

0,798

0,862

0,988

0,999

0,931

11

0,968

0,578

0,973

0,37

0,798

0,765

0,846

0,999

0,753

12

0,652

0,703

0,827

0,756

0,798

0.862

0,667

0,999

0,776

missing image file

Рис. 4. Графическая оценка обобщенной функции желательности Харрингтона

Использование графического представления результатов исследования позволяет наглядно оценить, в какую зону шкалы желательности попадает обобщенный показатель материала и, соответственно, уровень качества исследуемого изделия. Поскольку к одежде специального назначения предъявляются довольно строгие требования ввиду особенностей ее эксплуатации, поэтому приемлемый уровень качества установим по нижней границе зоны «хорошо», то есть 0,64. Материалы, которые имеют значение комплексного показателя менее 0,64, не могут использоваться для производства спецодежды.

Заключение

Анализ результатов исследования, представленный в табл. 3 и на рис. 4, показал, что ткани № 2, 5, 9 имеют неприемлемый уровень качества (обобщенный показатель < 0,64). Остальные образцы исследуемых материалов имеют значения обобщенной функции по шкале «отлично» и «хорошо», и их можно рекомендовать для проектирования одежды специального назначения.

Таким образом, в работе предложен подход многокритериальной оценки качества изделий на основе обобщенной функции желательности Харрингтона с применением компьютерных технологий, практическое применение которого позволит автоматизировать и значительно ускорить оценку соответствия тканей предъявляемым требованиям.


Библиографическая ссылка

Добровольская Т.А., Прочаковская Д.В. МНОГОКРИТЕРИАЛЬНАЯ ОЦЕНКА КАЧЕСТВА МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ОДЕЖДЫ СПЕЦИАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ НА ОСНОВЕ КОМПЬЮТЕРНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ // Современные наукоемкие технологии. – 2022. – № 8. – С. 47-52;
URL: https://top-technologies.ru/ru/article/view?id=39265 (дата обращения: 18.07.2024).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1,674