Информационный подход к описанию структуры и свойств волокнисто-пористых материалов

Проблема повышения качества изделий из кожи представляет собой сложный комплекс взаимосвязанных информационнотехнологических и технических задач, решение которых является основополагающей предпосылкой для снижения себестоимости продукции, повышения ее конкурентоспособности и общей эффективности функционирования технологических производств [1].

Известно [2], что в материаловедении особую роль играют информационные технологии, позволяющие проводить наиболее полное описание строения и свойств материала в оптимальном варианте представления. Исключается многократное дублирование одной и той же информации в описании объекта. К сожалению, необходимо констатировать, что в настоящее время отсутствует системность применения информационного подхода в исследовании и описании структуры и свойств волокнисто-пористых материалов, используемых при производстве товаров народного потребления.

Объекты и методы исследования

При информационном подходе можно выделить несколько основных направлений:

• -    информация рассматривается как мера сложности строения материала и используется для разработки математических

моделей;

• -    информация рассматривается как мера вероятностного выбора одной из возможных траекторий развития системы при решении задач моделирования и дизайна материалов. Определения необходимых направлений модификации известных материалов, выбора и оптимизации процессов синтеза материалов;

• -    информации используется для создания банков данных по свойствам материалов и процессов.

Представление материалов как сложных систем, состоящих из множества структурных элементов, наличие нескольких иерархических уровней приводит к необходимости рассматривать информационную составляющую адекватную по сложности.

В связи с этим предлагается рассматривать информационную составляющую на несколько иерархических уровнях.

К низшему информационному иерархическому уровню отнесем исследование и разработку методов и алгоритмов структурно-параметрического анализа и идентификации сложных структур на микро, мезо- и макроуровнях. Использование информации сигналов, связанных с изменением структуры материалов, при выборе динамических параметров технологических воздействий, как в процессе направленного изменения материала при его создании, так и при изготовлении из него изделий. Математические модели и информационная поддержка моделирования реального объекта, процесса или моделирование измеренной информации эквивалентными математическими моделями.

На высшем иерархическом уровне информация о свойствах материала, математических моделях представления деформационных и прочностных свойств должна использоваться в CALS-технологиях поддержки жизненного цикла на всех этапах, как самого материала, так и изделий из него.

Наличие достаточно большого ассортимента основных и вспомогательных материалов, их неоднородность с точки зрения производственных и потребительских свойств делает применение CALS-технологии в производстве изделий текстильной и легкой промышленности (кожевенных товаров, одежды обуви и т.п.) актуальным.

В производстве кожевенных материалов информационные модели характеризуются тем, что процессы Жизненного Цикла Изделия предусматривают не только период формирования их потребительских свойств в процессе производства [3-5], но и поведение материалов в процессе эксплуатации, а также их утилизацию. Поэтому ряд качеств готового изделия должен отображаться в модели технологического процесса производства материалов для их изготовления.

Создание компьютерно-интегрированных производств изделий товаров народного потребления имеет ряд специфических особенностей [6], отличающих их от аналогов в других отраслях промышленности. Эти особенности связаны, прежде всего, с физикомеханическими и технологическими свойствами используемых материалов, большим разнообразием видов сырья, нестабильностью его характеристик.

Основным строительным блоком CALS являются стандарты, позволяющие обеспечить интероперабельность данных в процессах проектирования, производства и эксплуатации изделия. Одним из базовых стандартов CALS является стандарт (серия стандартов) ISO 10303 STEP . Стандарт ISO 10303 и ГОСТ Р ИСО 10303 - определяют технологию электронного представления данных об изделии - данных о составе изделия, его свойствах, геометрических моделях, авторах, изменениях и т.д. Стандарт, определяет, с одной стороны, логическую модель данных, позволяющую описать различные изделия, с учетом входимости одних и те же составляющих в разные изделия, описать правила формирования различных конфигураций изделия по датам, количеству и серийным номерам изделий и т.д., т.е. представляет собой готовое решение, на основе которого можно создать очень логично организованную базу инженерных данных. С другой стороны, стандарт определяет способ представления всех перечисленных данных в форме так называемого обменного файла. Обменный файл - это некий транспортный формат - в котором можно передавать данные между различными системами. Подчеркнем, что в этом виде можно передавать не только геометрические модели, а также состав изделия и всю остальную информацию.

В связи с эти, очевидно, концепция CALS охватывает не только производство, но и все остальные этапы жизненного цикла. Поэтому вопрос международной и национальной стандартизации форматов моделей и данных, используемых в процессах разработки, комплектации, производства, модернизации, сбыта, эксплуатации, сервисного обслуживания и утилизации являются важной составной частью CALS. Таким образом, CALS-технология может быть рассмотрена как стратегия выживания в рыночной среде, позволяющая:

• •    расширить области деятельности предприятий (рынков сбыта) за счет кооперации с другими предприятиями; обеспечиваемой стандартизацией представления информации на разных стадиях и этапах жизненного цикла. Новые возможности информационного взаимодействия позволяют строить кооперацию в форме "виртуальных" предприятий, действующих в течение хода ЖЦИ. Становится возможной кооперация не только на уровне готовых компонентов, но и на уровне отдельных этапов и задач: в процессах производства комплектующих, производства и эксплуатации изделий;

• •    повысить эффективности бизнес-процессов, выполняемых в течение жизненного цикла продукта; за счет информационной интеграции и сокращения затрат на бумажный документооборот, повторный ввод и обработку информации, обеспечить преемственность результатов работы в комплексных проектах и возможность изменения состава участников без потери уже

достигнутых результатов;

• •    повысить привлекательность и конкурентоспособность изделий, спроектированных и произведенных в интегрированной среде с использованием современных компьютерных технологий и имеющих средства информационной поддержки на этапе эксплуатации (использование автоматизированных колориметрических шкал, компьютерный дизайн, 3D – проектирование);

• •    обеспечить заданное качество продукции в интегрированной системе поддержки жизненного цикла путем постоянного мониторинга технологических процессов входного контроля качества комплектующих материалов и электронного документирования всех выполняемых процессов и процедур.

Заключение

Таким образом, предложено рассматривать информационную составляющую материала на нескольких иерархических уровнях от меры состояния внутренней структуры материала до показателя идентификации материала.

На низшем иерархическом уровне сигналы об изменении реологических характеристик материала могут быть использованы при выборе динамических параметров технологических воздействий, как в процессе направленного изменения материала при его создании, так и при изготовлении из него изделий.

На высшем иерархическом уровне информация о свойствах материала, математических моделях характеристики деформационных и прочностных свойств должна использоваться в CALS-технологиях поддержки жизненного цикла изделий на всех этапах жизненного цикла, как самого материала, так и изделий из него.