CC BY
53
664.143:664.001.5
ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОИЗВОДСТВА ПРАЛИНОВЫХКОНФЕТ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ
Л.М. ДАНОВИЧ, Н.А. ТАРАСЕНКО, П.С. КРАСИН, И.Б. КРАСИНА
Кубанский государственный технологический университет,
350072, г. Краснодар, ул. Московская, 2; тел./факс: (861) 274-03-85
Разработана имитационная модель технологического процесса производства пралиновых конфет функционального назначения, основанная на методе Монте-Карло. Определены узкие места технологического процесса и предложены модели управления ими.
Ключевые слова: имитационное моделирование, технологический процесс, пралиновые конфеты.
фет; 17 - время застывания глазури при охлаждении; -время завертки и упаковки готовых конфет.
Современные промышленные производства пищевых продуктов представляют собой сложные динамические системы, характеризующиеся высоким уровнем неопределенности исходной информации и многообразием функциональных факторов. Для решения проблем, связанных с управлением такими системами, а также для облегчения работы операторов и технологов отдельных их составляющих можно использовать имитационное моделирование.
Имитационное моделирование - это метод исследования, при котором изучаемая система заменяется моделью, с достаточной точностью описывающей реальную систему, и с ней проводятся эксперименты с целью получения информации об этой системе. Имитационное моделирование позволяет имитировать поведение системы во времени. Можно имитировать поведение тех объектов, реальные эксперименты с которыми дороги, невозможны или опасны [1].
Производство пралиновых конфет - это сложный технологический процесс, определяемый большим числом случайных факторов. К ним относятся: дозирование компонентов рецептуры, перемешивание рецептурной смеси, вальцевание, разводка, формование, вы-стойка, глазирование, охлаждение, упаковка. Особое место в процессе производства занимает внесение функциональных ингредиентов. Наиболее доступным и эффективным методом исследования такого процесса является, на наш взгляд, имитационное моделирование, основанное на методе Монте-Карло [2]. Так как к проведение исследований процесса изготовления пралиновых конфет в целом на поточно-механизированной линии достаточно трудоемко, то целесообразно за- я менить натурные эксперименты по исследованию параметров технологического процесса на имитацион- й ные с помощью ПЭВМ.
При построении имитационной модели технологического процесса производства пралиновых конфет в качестве основных параметров приняты плановые продолжительности времени технологических фаз процесса (рис.1): 11 - время перемешивания рецептурных компонентов; 12 - время вальцевания; 13 - время перемешивания при разводке; и - время формования корпусов конфет; 15 - время структурообразования корпусов конфет; 16 - время покрытия глазурью корпусов кон-
Исследования показали, что принятые плановые показатели продолжительности каждой фазы являются случайными величинами. Поэтому путем гистограм-мирования было установлено, что величины подчиняются нормальному закону распределения.
Для имитационного моделирования продолжительности цикла технологического процесса были приняты следующие допущения [3]: в качестве параметров закона распределения (математического ожидания) -плановые продолжительности времен, а стандартные отклонения - соответственно 30% от математического ожидания.
Алгоритм моделирования продолжительности технологического цикла как случайной величины [3] представляет собой выражение
Тц = Е и. (1)
Моделирование выполнялось при следующих условиях: точность моделирования е = 10%; доверительная вероятность Р = 0,95; требуемое число реализаций N = 150 • 106.
35 —
Фаза технологического процесса
Рис. 1
123456789 10
Интервал группирования, г
Рис. 2
В результате обработки массивов значений, смоделированных методом Монте-Карло, по выражению (1) получены следующие результаты:
математическое ожидание т = 62,35 мин; стандартное отклонение а = 10,2 мин.
Гистограмма распределения случайной величины времени цикла технологического процесса приведена на рис. 2.
На основе анализа полученных данных можно сделать следующие выводы:
параметры технологического процесса (как случайные величины) подчиняются нормальному закону распределения;
проверка эмпирических данных времени цикла на сходимость с нормальным законом распределения подтверждается по критерию Пирсона с параметрами т = 62,35 мин, а = 10,2 мин;
относительная погрешность моделирования времени цикла составила 1%.
Сформированная имитационная модель продолжительности цикла процесса производства пралиновых конфет позволяет определять узкие места в технологическом процессе, обосновывать продолжительность отдельных составляющих его фаз, закладывать полученные данные в установочные значения программ контроллера разрабатываемой АСУ технологического процесса.
Разработанная имитационная модель была задействована при проектировании технологической линии для производства пралиновых конфет функционального назначения [4]. Использование предложенной модели позволило достичь равномерного распределения вносимых добавок по всему объему пралиновой массы за счет увеличения степени дисперсности твердых частиц, что способствовало увеличению степени биодоступности функциональных ингредиентов.
Реализация имитационной модели на разработанной технологической линии позволила путем введения дополнительного оборудования управлять технологическим процессом и сокращать длительность лимитирующих фаз производства, прогнозировать различные ситуации и своевременно принимать меры по повышению эффективности использования технологического оборудования.
ЛИТЕРАТУРА
1. Методы и алгоритмы создания виртуальных моделей химико-технологических систем / В.А. Немтинов, С.В. Карпушкин, В.Г. Мокрозуб и др. - Тамбов: Изд-во Тамб. гос. ун-та им. Г.Р. Державина, 2011. - 282 с.
2. Потапов В.Д., Яризов А.Д. Имитационное моделирование производственных процессов в горной промышленности. - М.: Высш. шк., 1981. - 191 с.
3. Тимошенко Г.М., Зима П.Ф. Теория инженерного эксперимента. - Донецк: ДПИ, 1984. - 60 с.
4. Пат. 118174 РФ, МПК А230 3/04. Технологическая линия для производства кондитерского изделия функционального назначения / Н.А. Тарасенко, И.Б. Красина, Ю.А. Беляева идр.; Кубан. гос. технолог. ун-т // БИПМ. - 20.07.2012.
Поступила 30.08.12 г.
SIMULATION OF THE PRALINE SWEETS PRODUCTION OF FUNCTIONAL PURPOSE
L.M. DANOVICH, N.A. TARASENKO, P.S. KRASIN, I.B. KRASINA
Kuban State Technological University,
2, Moskovskaya st., Krasnodar, 350072;ph./fax: (861) 274-03-85
The imitating model of technological process of the praline sweets production of functional purpose, based on the Monte-Carlo method is developed. Bottlenecks of technological process are defined and models of management are offered by them.
Key words: imitating modeling, technological process, praline sweets.
