Termékjellemzők optmalzálásáál haszálatos formácós módszerta 1 Bevezetés Koczor Zoltá, Némethé Erdőd Katal, Kertész Zoltá, Szecz Péter Óbuda Egyetem, RKK, Mőségráyítás és Techológa Szakcsoport Napjak aktuáls parág célktűzése, hogy a textlpar termékeket a ruházat felhaszálástól eltérő, mél szélesebb pac területeke alkalmazzák Megemlíthetjük tt az építőpar, a mezőgazdaság, az útépítés vagy az autógyártás területét A külöböző parágak szakembere között azoba, ha a kapcsolatot már meg s találták, többyre kommukácós ehézségek adódak, amek egyk oka, az dege szakma tartalm, logka, összefüggéseek, szóhaszálatáak em, vagy em kellő smerete Az egyk szereplő (a textles) kfejleszt valamt, vagy alkalmas olya új termék kfejlesztésére, amek a potos felhaszálás körülméyet, a teljesítedő fukcókat em smer Ugyaakkor a korszerű alapayagokat felhaszáló terméktervező a termékkel szembe megfogalmazott géyek alapjá értelmez a fukcókat, majd a tervezés sorá ezekhez a fukcókhoz szerete ayagot választa Az elvárásokat megfogalmazó tervező (pl az autópar vagy az építőpar tervező) az ayagkutatás és a kostrukcós eredméyeket azoba csak akkor képes felhaszál, ha az eredméyek számára jól értelmezhetőe állak redelkezésére Tudomáyos mukák sorá modelleztük a fet folyamatot, és új felületet (adatbázst) terveztük az formácók hatékoy strukturálására, a tudástraszferre és közzétételére Ezzel fel lehet gyorsíta az ovácót, s esélyt lehet ad a yersayagok skeresebb forgalmazására Az smeretátadás jellemző Eszközök, köryezet, módszerta Fejlesztés ötletek, varácós paraméterek Kostrukcós elvárások megoldás ötletek Megoldásválasztás A korszerű yersayagokat (pl kötött műszak textílákat vagy kompozt kostrukcókat) a kutatások sorá megtervezett, vagy méréssel meghatározott tulajdoságok jellemzk Az egyes tulajdoságok gyakra egymással elletmodó fukcóteljesítés mellett lépek kölcsöhatásba (Pl az alkotóelemek övekvő felületegységre eső sűrűségével a termék szlárdsága és stabltása javul, de a fzológa jellemzők és a yersayagköltségek romlaak) A kutatások sorá az egyes kmeet, elvárt tarmékparamétereket a yersayag jellemző bemeet faktora meté a kutatók kértékelk, azok széles spektrumba állak redelkezésre A varált paraméterek meté többféle, esetleg elletmodásos kmeet elvárások jeletkezek Ameybe a termék csak egyetle realzácójába, mt bemutatható yersayag kerül a továbbfelhaszáló (felhaszálást tervező) kezébe, kcsy az esély, hogy kválasztásra kerül Ameyybe a továbbakba feldolgozadó ayag jellemzőt, mt a bemeet paraméterek változót kapja meg a vevő, a felhaszálhatóság sokkal agyobb eséllyel derül k számára Eek oka, hogy az ayagok kfejlesztő a kompromsszumokat géylő elvárások esetébe a célfüggvéyt, vagys a készülő termék szempotjat em smerk Ugyaakkor az ayagkísérletek sorá szerzett smeretek megfelelő megadásuk eseté alkalmassá tehetők a terméktervezés sorá való felhaszálásra Feltételezzük, hogy az yersayagkutatás (kelmekostrukcó) külö válk az azt felhaszáló kostrukcó létrehozásától Így a kfejlesztett ayagokat épp az smeretek tálalása tesz keledőbbé A tervezés módszerta felvet azt a problémát, hogy az egyes yersayagkísérletek eredméye mlye tartalmakkal és formába archválhatóak, ha a kompoztot felhaszáló tervező számára értéket kíváuk bemutat A terméktervező által meghatározott célfüggvéy (kompromsszum modell) kdolgozása és az adatok eszert optmalzálása meghatározza a termék szempotjából deáls kompozt változatot Kutatásuk célja, hogy a gyakorlatba módosított bemeet változók varálása mellett a kompoztból gyártadó terméket a felhaszálás szempotjából optmálssá tegyük Ehhez a kompromsszum optmumára alkalmazható számítógépes modellt, valamt egy egységes eredméyközzététel módot alakítuk k A felhaszáláscetrkus logka lehetővé tesz egy mőségügyleg s korrekt adattárolás keretet, mely a tudástraszfer jeletős hatékoyságövelését eredméyezhet 1 A két folyamat formácóátadásáak modellje Kísérletterv kdolgozás Mérések, elemzés, jeletőség- értékelés Szelektálás, ayag- kválasztás Módszerta A végterméket tervező az elvárásokat a termék teljes életcklusa alapjá határozza meg Eek alapjá választja k az alapayagokat Ehhez az ayagkutatás eredméyeket haszálja fel Az ayagkutatók a kfej- Terméktervezés, ayagparaméter határozása Jóváhagyás (valdálás) Publkálás, ovácó felajálása Több jellemző a kísérlet faktorok függvéyébe potosság és IGÉNYRENDSZER, SPECIFIKÁCIÓ megfelelőség szt több ayagjellemzőre Működés mechazmus Eredméyek, összefüggések Jog köryezet, műszak kultúra Prototípus, kölcsöhatás értékelés Haszálat tesztelés Megbízhatóság, reklamácós adatok 1 ábra Az ayagkutatás és terméktervezés folyamatok összefüggése 8 MAGYAR TEXTILTECHNIKA LXIV ÉVF 011/1
lesztett ayag előállítását külöböző beállítások mellett vzsgálják Fejlesztés elképzelésük szert az eredméyeket a beállítások függvéyébe kapott ayagjellemzők formájába publkálák Az eredméyek felhaszálásához szervezett formácógyűjtés szükséges A szervezés voatkozhat az adat gyűjtőjére, de sokkal fotosabb, hogy egy-egy termékcsoport esetébe gyártókét az adatgyűjtés formácótartalma legye összehasolítható A yersayag módosítható bemeet jellemzőek változásaval (foalredszerek sűrűsége, a foalak leárs sűrűsége, a kkészítés valamely folytoos paramétere stb) gyakra egymással elletmodó fukcóteljesítés képesség lép fel A tervezők elvárása, hogy a megfogalmazott (esetekét elletmodó) elvárásokra a legjobb ajálatot kapják az ayagok voatkozásába Ez a bemeet változók deáls sztjéek meghatározásával egy kompromsszum optmum meghatározásával törtéhet E megközelítések akkor haszosak, ha a bemeetek módosíthatóak, és a kmeeteke (lehetőleg a kutatás kísérletekből) smert vagy felmérhető a hatásuk, így a korrelácós elemzés megfelelő formácót yújt Az optmalzálás eredméye egy olya ayagparaméter beállítás, mely a kostrukcó tervezőjéek géyet elégít k Az adott célredszerre az ayagkutató valószíűleg sosem próbálta k az ayagot Az ayagkutatók és a terméktervezők közt adatszolgáltatás főbb eleme: adatgyűjtés az ayagról (megfelelő struktúra és adatmélység adatbázs), a kostrukcó tervezőek géyértelmezése, az adatok alapjá az deáls ayag és aak tulajdoságaak megtalálása Többféle célfüggvéy közül a Harrgto-féle függvéy alkalmas a kmeet jellemzők között kompromsszumra törekedve a kmeeteket befolyásoló bemeet jellemző optmumáak matematka meghatározására A bemeet jellemző optmáls sztjét a célfüggvéyek harmokus közepéek (kompromsszumfüggvéy) mumáak megkeresésével találhatjuk meg: ahol Bemeetek D(x) Kompozt tulajdoságok Kmeetek d(x) d(x) d(x) d(x) 1 3, Krtérumok alapjá törtéő mősítés ábra Kompromsszumos megoldáskeresés elmélet modellje D(x) az optmalzáladó függvéy, amely kompromsszumkét tartalmazza az db vevő elvárás érvéyesülését, 1 d 1 d d 1 0 d(x) az egyes mőség jellemzők géy-kelégítését kfejező függvéy a módosított paraméter függvéyébe Az d(x) kíváatosság függvéy eltérőe alakul attól függőe, hogy a mőség jellemző egyoldal vagy két oldalról A jellemző egy oldalról ( b0 + b 1 y ) e A jellemző két oldalról d e ( y ) * e 3 A modell alkalmazása d * y, y y ( y + y ) y A Harrgto-féle kompromsszum modell haszálatára mutatuk be esettaulmáyt Az adatbázs haszálatát egy üreges (3D-s) kötött kelmeszerkezet esetébe mutatjuk be Az ayagelőállítók (ayagkutatók), jele esetbe a kötőpar üzemek a főbb kmeet termékjellemzők szert, mt pl termékvastagság, a termék yomószlárdsága, légáteresztő-, vagy páraáteresztő-képesség, égyzetmétertömeg, ár, stb kategorzálják a termékeket A kelmét felhaszáló tervező célja egy üreges (3D) kötött kelmeszerkezet esetébe, hogy kokrét elvárásokat elégítse k Ehhez kell a yersayag termékjellemzőt az elvárások szert legjobb értékre tervez és megvalósíta A textles tervező mdg a termékkel szembe megfogalmazott géyek alapjá értelmez a termék fukcót, a tervezés sorá lebotott fukcókhoz aztá a gyártás techológa paraméteret redel Az új módszer szert egy adatbázs készítésével bemutatható a terméket felhaszáló terméktervező részére, hogy a gyártás bemeet jellemző, mt az egyes foalak leárs sűrűsége, a beállított szemsorsűrűség értéke, a két tűágy távolsága hogya befolyásolják a vevő számára fotos kmeet jellemzőket A próba- és kísérlet gyártások eredméyet adatbázsba gyűjtve és a korrelácós kapcsolatokat bemutatva egy új termék tervezéséhez felhaszálható hatékoy formácócsomag áll redelkezésére A 3 ábrá látható üreges kelme sokféle műszak célra felhaszálható Külöféle összetett (kompozt) szerkezetek, matracok, szgetelő, ütésálló, akár golyóálló ayagok s készülhetek kétrétegű üreges (3D három dmezós) textílából A példa szert autópar vevő a két tűágyas raschel-gépe (RD 6 DPLM) 6 létrával, polészter alapayagból készített kelmeszerkezetet autóülés párázatak kívája felhaszál A kokrét vevő, felhaszáló követelméyek számszerűsítve: Beyomódás alakváltozás [%]: a beyomódás alakváltozás legfeljebb 30%-os legye, ha 100 kg tömegű ember 0,4 m átmérőjű területet haszál Elvárás műszaklag: a szerkezet a ráható erők hatására 30%-ál ksebb mértékű alakváltozást (beyomódás mélység) szevedje 7700 N/m terhelésél A termék tartósságával szembe követelméy: az géybevétel cklusszám (legalább 80 000 cklusál e legye kopott a felület, és e változtassa az alakját; (alulról korlátos jellemző) Ár: a vevő által megszabott felső határ: legfeljebb 4500 Ft/m (felülről korlátos jellemző) m m MAGYAR TEXTILTECHNIKA LXIV ÉVF 011/1 9
"A" tulajdoság "A" tulajdoság "A" tulajdoság Varácós paraméter Varácós paraméter Varácós paraméter INNOVÁCIÓ 3D 6 DPLM Az d(x) kíváatosság függvéy eltérőe alakul attól függőe, hogy a mőség jellemző egyoldal vagy két oldal elfogadás határral bír A jellemző egy oldalról d e ( y ) * A jellemző két oldalról * y ( y + y m ) y y y m 5 ábra A kíváatosság függvéyek matematka megfogalmazása Alapayag-előállító Kompromsszum modell Terméktervező Felhaszáló pac 3 ábra A kétrétegű (üreges) kelmeszerkezet, előállítása és egy jellegzetes felhaszálása Fejlesztés Nyersayagtervezés és gyártás Kostrukcó, megvalósítás Igéyek Igéyek Bemeet foalsűrűség Kötés techológa Kmeetek alakváltozás géybevétel cklusszám terület sűrűség 4 ábra A tervezés probléma kompromsszum-modellje Terület sűrűség: 500 g/m, két oldalról korlátos jellemző (± 300 g/m ) A kmeetekre több techológa és ayagparaméter va befolyással Esetükbe az adott felhaszálás célhoz lleszkedőe a foalak leárs sűrűsége és a kelme vastagsága került rögzítésre A kmeet paramétereket, kelmejellemzőket befolyásoló, optmalzáladó téyezőek, a két kelmeréteget összekötő foalak területegységre eső számát, a foalsűrűséget [1/cm ] tektettük, mvel eze jellemzőtől függ a páraréteg alakváltozása, a szerkezet tartóssága, ayagtartalma és ára Céluk a bemeet jellemző az összekapcsoló foalak sűrűségéek a fetekbe említett több szempot szert optmáls értékéek meghatározása A bemeet és az egyes kmeetek között kapcsolat smeretébe keressük a bemeet jellemző azaz a területegységre jutó moofl-szám foalsűrűség [1/cm ] optmáls sztjét Az elvárt kmeet jellemző és a kíváatosság között kapcsolatot Harrgto két olya függvéyel (kíváatosság függvéy vagy d-függvéy) írta le, amelyek alkalmazása attól függ, hogy a vevő az adott termékjellemzővel kapcsolatosa egy, vagy mdkét oldalról korlátot szab A d-függvéy a kmeet szteket és a vevő reakcó/elvárás sztjét redel össze A bemeetek és a kíváatosság között kapcsolat feltárásához szükséges a bemeetek és a kmeetek között kapcsolat jellegét meghatároz Mvel rtká áll redelkezésükre függvéykapcsolat a bemeet és a kmeet paraméterek között, e függvéykapcsolatot mérések alapjá felvett korrelácós függvéyel közelítjük ár ] t/m Tulajdoság függvéyek 6 ábra A kommukácós modell és a beépített célfüggvéy 1,5 0,5 18,5 17,5 ] 18,5 t/m 17,5 4,4 47,4 5,4 59,78 57,4 ] 49,78 [% s z á39,78 lto á v9,78 k la a 19,78 31 A bemeet paraméter optmumáak meghatározása az egyes d-függvéyek együttes fgyelembevételével 9,78 1,5 0,5 7 ábra A bemeet paraméter (foalsűrűség) és a kmeet paraméterek között meghatározott kapcsolatok Az egyes tulajdoságokak a vevő géyek, elvárások, kíváalmakak való megfelelés meté való értékelését (a d-függvéyeket) már lehet úgy összekapcsol, hogy az egyes elvárások között kompromsszumra voatkozó bemet jellemző optmuma legye meghatározva Az így kalakított D-függvéyből kolvasható a tervezés paraméter, jele esetbe a moofl foalak területegységre jutó sűrűségéek optmáls értéke, am fgyelembe vesz az elletmodó vevő géyeket Ezek a 8 ábrá láthatóak grafkusa 10 MAGYAR TEXTILTECHNIKA LXIV ÉVF 011/1
A d-függvéyekből kalakított D kompromsszum függvéy a tervezés paraméter (foalsűrűség) optmáls értékét szemléltet a 9 ábrá Az eredő D függvéyt az egyekét meghatározott, szám szert 4 darab d-függvéy harmokus közepekét az alább összefüggéssel határoztuk meg: D 4 d1 3( x) 4 Az optmalzálás eredméye az adott paraméter több szempotból legkedvezőbb beállítása, amely a kostrukcó tervezőjéek, és a termék felhaszálójáak géyet egyarát kelégít Korrelácós függvéyek d-függvéyek Kelme terület sűrűsége [g/m] d-függvéy 3104 904 704 504 304 104 1904 4 6 8 10 alakváltozás [%] 59,78 49,78 39,78 9,78 19,78 9,78 Alakváltozás [%] d-függvéy 4 6 8 t/m] 1,5 0,5 18,5 17,5 Ár [euro] d-függvéy 4 6 8 10 Igéybevétel cklusszám 9100 8900 8700 8500 8300 8100 7900 7700 7500 7300 Igéybevétel cklusszám [db] d-függvéy 4 6 8 10 1 8 ábra A kmeet termékjellemzők korrelácós- és d-függvéye 4 Összefoglaló A kutatás egy újelvű adat dsszemácó ötletét vet fel, mely lehetővé tesz az alapayaggyártó techológa kísérleteből származó jellemzők és a kostrukcót tovább feldolgozó, azt a végtermékbe bellesztő tervezők közt kommukácót, az elvárások kompromsszumelvű teljesülését Az rodalom által tárgyalt kompromszszumelemzések közül egy esetükre jól haszálható értékelés módszert alkalmaztuk Az egyes módszerek a megfelelő stadardzált kommukácós keretbe jól automatzálhatók MAGYAR TEXTILTECHNIKA LXIV ÉVF 011/1 11
Kmeetek R Terület sűrűség 0,9791 Alakváltozás -0,934 Ár 0,9984 Igéybevétel cklusszám 0,9914 D-füg gvé y kíváatosság érték optmum -0 0 0 40 60 80 100 fo alsűrűs é g [1/cm] 9 ábra Az eredő D-függvéy Felhaszált rodalom [1] Harrgto Jr, EC: The desrablty fucto ; Idustral Qualty Cotrol 1 (10) p 494-498 (1965) [] Derrger, G ad Such, R: Smultaeous Optmzato of Several Respose Varables Joural of Qualty Techology Vol 1 No 4 1980, p 14-19 (1980) [3] del Castllo, E ; Motgomery, DC ad McCarvlle, DR: Modfed desrablty fuctos for multple respose optmzato Joural of Qualty Techology Vol 8(3) p 337-344 (1996) [4] Réthy, Zs;Koczor, Z; Erdély, J: Hadlg cotradctg requremets usg desrablty fuctos Acta Polytechca Hugarca, 004 IV p 5-1 (004) [5] Koczor, Z (alkotószerk): Mőségráyítás redszerek fejlesztése TÜV Rhelad tercert (006) [6] Gödör, V; Patak, M: Desgg Textle Products for the Full Lfe Cycle wth a Specal Focus o Mateace durg Usage, New aspects the Iovato of a Tradtoal Idustry (35 Years of Hgher Educato ad Research The Lght Idustry), p 19-138 (007) [7] Koczor, Z, Kertész Z, Gödör, V: Kompoztkísérletek eredméyeek felhaszáláscetrkus kezelése, Aache- Dresde Textl Kofereca, 008 Dresde [8] Némethé Erdőd K - Tóth Tímea Kokasé Palcska Líva: Awedug eer auf Kompromss der Kudeerwartuge baserede Prüfugsmethode der Praxs der Produktplaug vo Mascheware, IFKT Kogreszszus, Zágráb, 003 október [9] Kertész Z által készített szoftver: Optmalzálás kompromsszum függvéyel 1 MAGYAR TEXTILTECHNIKA LXIV ÉVF 011/1