CC BY
16
УДК 664.14
Анализ функционирования процессов производства желейных конфет методом имитационного моделирования
М.Г. Балыхин, д-р экон. наук; М.М. Благовещенская, д-р техн. наук; И.Г. Благовещенский, канд. техн. наук; Е.А. Назойкин, канд. техн. наук; P.P. Наумов
Московский государственный университет пищевых производств
Реферат
Использование средств автоматизации влечет за собой разработку математических моделей, направленных на исследования производственных циклов, с целью эффективного использования сырья на предприятии. Для более детального анализа процесса производства можно строить модели, основанные на методе имитационного моделирования. Данный метод позволяет создавать динамические модели, при этом дает возможность отражать графическим способом в реальном времени исследуемые процессы так, как они происходят в действительности. Для построения таких моделей необходимо знание основных параметров, влияющих на эффективность хода технологических процессов производства целевой продукции. В данной работе реализована имитационная модель, созданная на основе автоматизированного процесса производства желейных конфет. Построение модели осуществлялось посредством использования программного обеспечения для имитационного моделирования - AnyLogic. В статье представлена имитационная модель процесса производства желейных конфет. Для анализа полученной модели была реализована визуализация процесса производства желейных конфет в формате трехмерной графики с возможностью отслеживания статистических данных. Показана визуализация исследуемых процессов в трехмерной графике. Представлены статистические данные реализуемого моделирования, отражающие информацию о состоянии процесса производства желейных конфет. Для контроля срока производства конечной продукции необходимо отслеживать временные показатели основных этапов изготовления используемого сырья. Для осуществления такой цели был реализован график Control, который отображает затрачиваемое время на производство желейной массы (оранжевый цвет) и время, затрачиваемое на формование конфет (красный цвет). Использование статистических данных динамического процесса, позволяет на их основе, регулировать временные параметры, осуществляющие правильное протекание работы модели с целью уменьшения возникновения возможных задержек. Представленная в данной работе модель позволяет воспроизвести процесс производства желейных конфет для проведения исследований, направленных на детальный анализ основных этапов изготовления продукции и произведение оценки функционирования автоматизированной системы, реализуемой в пищевой промышленности.
Ключевые слова
автоматизация; анализ; метод имитационного моделирования; процессы производства желейных конфет; функцио-нирование Цитирование
Балыхин М.Г., Благовещенская М.М., Благовещенский И.Г., Назойкин Е.А., Наумов P.P. (2018) Анализ функционирования процессов производства желейных конфет методом имитационного моделирования // Пищевая промышленность. 2018. №11. С. 56-59.
Analysis of the functioning of the processes of production of jelly sweets by means of simulation
M.G. Balykhin, Doctor of Economics; M.M. Blagoveshchenskaya, Doctor of Technical Sciences;
I.G. Blagoveshchenskii, Candidate of Technical Sciences; E.A. Nazojjkin, Candidate of Technical Sciences; R.R. Naumov
Moscow State University of Food Production
Abstracts
The use of automation means entails the development of mathematical models aimed at the study of production cycles in order to effectively use raw materials in the enterprise. For a more detailed analysis of the production process, you can build models based on the simulation method. This method allows you to create dynamic models, while giving the opportunity to reflect in a graphical way in real time the studied processes as they occur in reality. To build such models, it is necessary to know the basic parameters that affect the efficiency of the technological processes of production of the target products. In this work the simulation model created on the basis of the automated process of production of jelly candies is realized. The construction of the model was carried out through the use of simulation software - AnyLogic. The article presents a simulation model of the production process of jelly sweets. For the analysis of the received model, visualization of process of production of jelly candies in the format of three-dimensional graphics, with a possibility of tracking of statistical data was realized. Visualization of the studied processes in three-dimensional graphics is shown. Presents statistics of the implemented simulation reflects the status of the process of production of jelly sweets. To control the term of production of the final product, it is necessary to track the time indicators of the main stages of production of the raw materials used. To achieve this goal, a Control graph was implemented, which displays the time spent on the
production of jelly mass (orange) and the time spent on molding candy (red). The use of statistical data of the dynamic process, allows on their basis, to adjust the time parameters that carry out the correct flow of the model, in order to reduce the occurrence of possible delays. The model presented in this paper allows us to reproduce the process of production of jelly sweets, for conducting research aimed at a detailed analysis of the main stages of production, and the evaluation of the functioning of the automated system implemented in the food industry.
Key words
analysis; automation; functioning; method of simulation; processes of production of jelly candies Citation
Balykhin M.G., Blagoveshchenskaya M.M., Blagoveshchenskii I.G., Nazojjkin E.A., Naumov R.R. (2018) Analysis of the functioning of the processes of production of jelly sweets by means of simulation // Food Processing industry = Pishhevaya promishlennost'. № 11. P. 56-59.
Использование средств автоматизации влечет за собой разработку математических моделей, направленных на исследования производственных циклов с целью эффективного использования сырья на предприятии. Для более детального анализа процесса производства можно строить модели, основанные на методе имитационного моделирования. Данный метод позволяет создавать динамические модели, при этом дает возможность отражать графическим способом в реальном времени исследуемые процессы так, как они происходят в действительности. Для построения таких
моделей необходимо знание основных параметров, влияющих на эффективность хода технологических процессов производства целевой продукции. В данной работе реализована имитационная модель, созданная на основе автоматизированного процесса производства желейных конфет.
Основные автоматизированные процессы:
- автоматизация подачи рецептурных компонентов в промежуточные сборники сырья;
- автоматическое дозирование веществ в варочный котел для производства желейных масс;
- контроль основных параметров, влияющих на ход технологического процесса производства, а также их стабилизация;
- автоматическая защита, предохраняющая действующее оборудование от аварий, и блокировка в случае необходимости работы этого оборудования.
Построение модели осуществлялось посредством использования программного обеспечения для имитационного моделирования -Апу1_одк. Модель, представленная на рис. 1, составлена из объектов библиотеки моделирования потоков.
Рис. 1. Имитационная модель процесса производства желейных конфет
Первый объект Fluid Source (создает поток) позволяет отследить количество используемого сырья за единицу времени. В модели процесса производства желейных конфет имеет следующие имена: Pectin, Water, Applesauce, Molasses, Sugar, Fluidl (эмульсия из кислоты), Fluid2 (фруктовая эссенция), Fluid3 (краситель).
Объект Tank накапливает вещество до уровня вместимости, опционально задерживает (к примеру, обрабатывает) его определенное время, после чего выпускает. В модели процесса производства желейных конфет
играет роль рецептурного сборника сырья.
Объект Bulk Conveyor является имитацией конвейера для транспортировки веществ. В модели служит для транспортировки пектина и сахара-песка.
Mix Tank создает смесь из веществ, поступающих из разных источников, количеством до пяти штук, опционально задерживает (обрабатывает) полученную смесь в течение определенного времени, после чего выпускает. Пропорции веществ в смеси можно определить, указав объем каждого вещества, либо указав об-
щий объем и доли компонентов. Скорость потока на входе не ограничена, скорость потока на выходе можно опционально ограничить. Новая смесь начнет накапливаться только после того, как предыдущая полностью покинула блок. Изначально резервуар пуст. В модели имеет следующие имена: mixComponents (пек-тинорастворитель), Boiler (котел), mixMarmalade (емкость для смешивания компонентов).
Блок Fluid То Agent преобразует партии жидкости или объемного вещества в агенты (дискретные элементы).
Fluid Dispose, принимает входящий поток и устраняет его (удаляет из системы). Является стандартным завершающим блоком в диаграмме процесса Библиотеки Моделирования Потоков. Принимает поток любой скорости.
myAgent - агент, предназначенный для регулирования времени задержки дозируемых компонентов в объекте Tank с помощью параметров Time, также позволяет применять функции, регулирующие переменные скорости конвейеров (speedConveyor) в зависимости от заданных параметров длины конвейера (lengthConveyor).
Для проигрывания модели была реализована визуализация процесса производства желейных конфет в формате трехмерной графики с возможностью отслеживания статистических данных (рис. 2). Статистические данные, представленные на рис. 3, отражают информацию о состоянии объектов mixComponents
Рис. 3. Статистические данные реализуемого моделирования
(пектинорастворитель), Boiler (котел), mixMarmalade (емкость для смешивания компонентов).
Также для контроля срока производства конечной продукции необходимо отслеживать временные показатели основных этапов изготовления используемого сырья.
Для осуществления такой цели был реализован график Control, который отображает затрачиваемое время на производство желейной массы (оранжевый цвет) и время, затрачиваемое на формование конфет (красный цвет). Использование статистических данных динамического процесса позволяет на их основе регулировать временные параметры, осуществляющие правильное протекание работы модели, с целью уменьшения возникновения возможных задержек.
Представленная в данной работе модель позволяет воспроизвести процесс производства желейных конфет, для проведения исследований, направленных на детальный анализ основных этапов изготовления продукции, и произведение оценки функционирования автоматизированной системы, реализуемой в пищевой промышленности.
ЛИТЕРАТУРА
1. Благовещенская, М.М. Автоматизация технологического процесса приготовления мармеладной массы. Сборник научных докладов II Международной научно-практической конференции «Автоматизация и управление технологическими и бизнес-процессами в пищевой промышленности»/М. М. Благовещенская, P.P. Наумов. - М.: Издательский комплекс, 2016. - 62 с.
2. Савостин, С.Д. Автоматизация контроля показателей качества муки в процессе размола с использованием интеллектуальных технологий/С.Д. Савостин, М.М. Благовещенская, И.Г. Благовещенский // Монография. - М.: Франтера. -2016. - 146 с.
3. Благовещенская, М.М. Информационные технологии систем управления технологическими процесса-ми/М.М. Благовещенская, Л.А. Злобин. -М.: Высш. шк., 2005. - 768 с.
4. Благовещенская, М.М. Основы стабилизации процесса приготовления
многокомпонентных масс: Моногра-фия/М.М. Благовещенская. - М.: Франтера, 2009. - 281 с.
5. Балыхин, М.Г. Методологические основы создания экспертных систем контроля и прогнозирования качества пищевой продукции с использованием интеллектуальных технологий/М.Г. Балыхин, А.Б. Борзов, И.Г. Благовещенский. - М.: Франтера, 2017. - 395 с.
6. Благовещенская, М.М. Методика автоматической оценки качества пищевых изделий на основе теории искусственных нейронных сетей/М.М. Благовещенская, И.Г. Благовещенский, Е.А. На-зойкин // Пищевая промышленность. -
2015. - №2. - С. 42-45.
7. Благовещенский, И. Г. Использование нейронных сетей как фактора повышения качества и безопасности производства продуктов при решении задач автоматизации/И.Г. Благовещенский // Автоматизация Технологических и Бизнес-процессов. 2015. - №1.
8. Балыхин, М.Г. Архитектура и основная концепция создания интеллектуальной экспертной системы контроля качества пищевой продукции/М.Г. Балыхин, А.Б. Борзов, И.Г. Благовещенский // Пищевая промышленность. - 2017. -№11. - С. 60-63.
9. Благовещенский, И. Г. Автоматизированная экспертная система контроля в потоке показателей качества помадных конфет с использованием нейросе-тевых технологий и систем компьютерного зрения/И.Г. Благовещенский. - М.: Франтера, 2017. - 183 с.
10. Благовещенский, И. Г. Структурно-параметрическое моделирование и идентификация модели технологического процесса формования помадных масс как объекта управления/Благовещенский И.Г. [и др.] // Хранение и переработка сельхозсырья. - 2015. -№4. - С. 45-50.
REFERENCES
1. Blagoveshhenskaja, М.М. Avtoma-tizacija tehnologicheskogo processa prig-otovlenija marmeladnoj massy. Sbornik nauchnyh dokladov II Mezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj konferencii«Av-tomatizacija i upravlenie tehnologiches-kimi i biznes-processamiv pishhevoj pro-myshlennosti»/M.M. Blagoveshhenskaja, R.R. Naumov. - M.: Izdatel'skij kompleks,
2016. - 62 s.
2. Savostin, S.D. Avtomatizacija kontrolja pokazatelej kachestva muki v processe razmola s ispol'zovaniem intellektual'nyh tehnologij/S. D. Savostin, M.M. Blagoveshhenskaja, I.G. Blagoveshhenskij // Monografija. - M.: Frantera. - 2016. - 146 s.
3. Blagoveshhenskaja, M.M. Informa-cionnye tehnologiisistem upravlenija tehnologicheskimiprocessami/M.M. Blagoveshhenskaja, L.A. Zlobin. - M.: Vyssh. shk., 2005. - 768 s.
4. Blagoveshhenskaja, M.M. Osnovy stabilizaciiprocessa prigotovlenija mnogokomponentnyh mass: Monografi-ja/M.M. Blagoveshhenskaja. - M.: Frantera, 2009. - 281 s.
5. Balyhin, M.G. Metodologicheskie osnovy sozdanija jekspertnyh sistem kontrolja i prognozirovanija kachestva pishhevoj produkciis ispol'zovaniem intellektual'nyh tehnologij/M.G. Balyhin, A.B. Borzov, I.G. Blagoveshhenskij. - M.: Frantera, 2017. - 395 s.
6. Blagoveshhenskaja, M.M. Metodika avtomaticheskoj ocenkikachestva pish-hevyh izdelij na osnove teorii iskusstven-nyh nejronnyh setej/M.M. Blagoveshhenskaja, I.G. Blagoveshhenskij, E.A. Na-zojkin // Pishhevaja promyshlennost'. -2015. - №2. - S. 42-45.
7. Blagoveshhenskij, I.G. Ispol'zovanie nejronnyh setej kak faktora povyshenija kachestva i bezopasnostiproizvodstva produktov pri resheniizadach avtoma-tizacii/I.G. Blagoveshhenskij // Avtomatizacija Tehnologicheskih i Biznes-processov. 2015. - №1.
8. Balyhin, M.G. Arhitektura i osnovna-ja koncepcija sozdanija intellektual'noj jekspertnoj sistemy kontrolja kachestva pishhevoj produkcii/M. G. Balyhin, A.B. Borzov, I.G. Blagoveshhenskij // Pishhevaja promyshlennost'. - 2017. -№11. - S. 60-63.
9. Blagoveshhenskij, I.G. Avtomatiziro-vannaja jekspertnaja sistema kontrolja v potoke pokazatelej kachestva pomadnyh konfet s ispol'zovaniem nejrosetevyh tehnologij i sistem komp'juternogo zreni-ja/I.G. Blagoveshhenskij. - M.: Frantera, 2017. - 183 s.
10. Blagoveshhenskij, I.G. Struktur-no-parametricheskoe modelirovanie i identifikacija modelitehnologicheskogo processa formovanija pomadnyh mass kak ob#ekta upravlenija/Blagoveshhen-skij I.G. [i dr.] // Hranenie i pererabotka sel'hozsyr'ja. - 2015. - №4. - S. 45-50.
Авторы
Балыхин Михаил Григорьевич, д-р экон. наук, Благовещенская Маргарита Михайловна, д-р техн. наук, Благовещенский Иван Германович, канд. техн. наук, Назойкин Евгений Анатольевич, канд. техн. наук, Наумов Руслан Романович
Московский государственный университет пищевых производств, 125080, Москва, Волоколамское шоссе, д. 11, rektor@mgupp.ru
Authors
Baiykhin Mikhail Grigorievich, Doctor of Economics, Blagoveshchenskaya Margarita Mikhaiiovna, Doctor of Technical Sciences, Blagoveshchenskii Ivan Germanovich, Candidate of Technical Sciences, Nazojjkin Evgeny Anatolyevich, Candidate of Technical Sciences, Naumov Ruslan Romanovich
Moscow State University of Food Production, 11, Volokolamskoe headway, Moscow, 125080, rektor@mgupp.ru
