Моделирование оптимальной последовательности переработки ряда видов растительного сырья с получением СО2-экстрактов

Перов А.Г.; Косачев В.С.; Кошевой Е.П.

Все уровни с тру кту рных с исте м до лжны с одержать информацию о признаках качества элемента системы: функциональных, конструктивных, потребительских. Сложность поставленной проблемы обусловливает необходимость системного подхода, создания и анализа алгоритмов параметрического синтеза и идентификации сложных систем, современных методов математического моделирования. Важной задачей является и разработка информационной базы для создания таких систем.

Параметры технологических процессов и конструкции пищевых машин определяются закономерностями взаимозависимостей между совокупностями воздействий рабочих органов машин и реакциями на эти воздействия пищевых сред.

Задачи синтеза сложных систем, к которым относится и технологический блок, плохо формализуемы. К ним сложно применить аппарат математического программирования, построить математические модели объектов и т. д. Сама процедура принятия решения затрудняется сложной иерархией задач.

С учетом изложенного, методика определения оптимального сочетания ТБ при изготовлении (восстановлении) детали может включать в себя следующие этапы [3]:

1. В соответствии с исходными данными (условия эксплуатации, уровень долговечности и др.) формируется матрица параметров качества

В = {а},

где г = 1 ... п; а - определенный параметр качества; п - число опреде -ляющих параметров качества.

Матрица В является формализацией некоего фазового пространства объекта, а параметры качества - параметрами состояния объекта. При этом необходимо установить некоторый критерий эксплуатации Б, который и будет определять выходные свойства объекта в зависимости от параметров качества, т. е. Б = Б {а,}.

2. На основании п. 1 выбирают конечное число возможных реальных методов, способных обеспечить заданный критерий Б. В упомянутом фазовом пространстве каждому реальному методу соответствует какое-либо геометрическое тело, например, куб, параллелепипед и др. Таким образом, для каждого метода

получаем соответствующее тело - геометрическое представление матрицы воздействия К г-го метода.

3. Проводят дискретизацию фазового пространства, что равнозначно делению матрицы К на части с определенным шагом.

4. По каждому расчетному методу воздействия решают обобщенную задачу:

Ь (К) = В,

где Ь - обобщенная функциональная зависимость параметров воздействия и параметров качества, представленная в виде математиче -ских моделей воздействия каких-либо факторов на параметры каче -ства;, = 1 ... п, п - число дискретных точек в зависимости от шага.

5. По каждому расчетному объекту (так как В) характеризует модель объекта, сформированного К'-м воздействием) проводится решение обобщенной задачи:

N (В,, К') = '

где N - обобщенная функциональная зависимость параметров качества и критерия эксплуатации, представленная в виде математиче -ских моделей эксплуатационных воздействий.

Здесь определяющими аргументами служат пара -метры модели В, объекта и параметры модели Кг эксплуатационного воздействия. Результатом решения является расчетный критерий эксплуатации Б,.

Разработка и реализация предлагаемой системы формирования ТБ позволяет создать научные основы технологического обеспечения качества изготовления и восстановления (ремонта) деталей пищевых машин и аппаратов.

ЛИТЕРАТУРА

1. Суслов А.Г., Федоров В .П., Горленко О.А., Горленко

А.О. Технологическое обеспечение и повышение эксплуатационных свойств деталей и их соединений / Под общ. ред. А.Г. Суслова. - М.: Машиностроение, 2006. - 448 с.

2. Коган Б.И., Черныш А.П. Информационная модель технологических ремонтных блоков // Ремонт, восстановление, мо -дернизация. - 2007. - № 5. - С. 43-47.

3. Усов С.В., Карнеев С.В., Панасюк М.Ю. Сочетание финишных технологических методов, обеспечивающих необходи -мые параметры качества поверхностного слоя и надежности деталей машин // Вестн. машиностроения. - 1991. - № 10. - С. 50-53.

Кафедра технологии металлов, пищевого и холодильного машинострое ния

Поступила 17.03.08 г.

641.524.6:664.5

МОДЕЛИРОВАНИЕ ОПТИМАЛЬНОЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ ПЕРЕРАБОТКИ РЯДА ВИДОВ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ С ПОЛУЧЕНИЕМ СО2-ЭКСТРАКТОВ

А.Г. ПЕРОВ, В.С. КОСАЧЕВ, Е.П. КОШЕВОЙ

Академия маркетинга и социально-информационных технологий Кубанский государственный технологический университет

Экстракция жидкой двуокисью углерода реализована в промышленном масштабе и обеспечивает произ-

водство натуральных СО2-экстрактов из лекарственно -го, пряноароматического и эфиромасличного растительного сырья для пищевой промышленности, косметики, фармации, бытовой химии [1]. Процесс происходит под давлением до 70 бар в установках периодиче-

ского действия. Производственный цикл включает, кроме основного процесса экстракции, дистилляцию и подготовительные и заключительные операции. Особенность производства - широкий ассортимент перерабатываемого сырья, что требует определения режимов функционирования производства в зависимости от наличия сырья и заказов на экстракты.

Данные, предоставленные фирмой «Компания Караван», позволяют моделировать процесс переработки 4 основных видов сырья (табл. 1).

Нами проведен анализ представленных данных с целью оценки возможной оптимальной очередности переработки сырья на одной производственной установке.

В настоящее время в теории расписаний [2, 3] реализован достаточно узкий класс формальных моделей и методов планирования простого процесса обслуживания, для которого существенны следующие ограничения:

Таблица 1

Этапы производственного цикла Хмель (1) Кориандр (2) Укроп (3) Гвоздика (4)

Дробление, мин 25 10 15 20

Загрузка каскада, мин 10 10 10 10

Экстракция, мин 120 60 90 90

Слив, мин 50 50 50 50

Очистка каскада, мин 120 120 120 120

Навеска, кг 15 25 30 40

Выход продукта, %/кг 2/0,3 2,1/0,525 2,8/0,84 13/5,2

недопустимо параллельное выполнение операций одной работы;

каждая операция выполняется полностью одной машиной;

прерывания выполнения операций отсутствуют; любая машина в любой момент выполняет не более одной операции.

В качестве критерия оптимальности расписания было принята суммарная длительность процесса об-

Таблица 2

Порядок работ 2 1 3 4 Начало Завер шение

(1)-Дробление, мин 10 25 15 20 0 10 35 50 10 35 50 70

(2)-Загрузка каскада, мин 10 10 10 10 10 35 50 70 20 45 60 80

(3)-Экстракция, мин 60 120 90 90 20 80 200 290 80 200 290 380

(4)-Слив, мин 50 50 50 50 80 200 290 380 130 250 340 430

(5)-Очистка каскада, мин 120 120 120 120 130 250 370 490 250 370 490 610

Порядок работ 2 3 1 4 Начало Завер шение

Дробление, мин 10 15 25 20 0 10 25 50 10 25 50 70

Загрузка каскада, мин 10 10 10 10 10 25 50 70 20 35 60 80

Экстракция, мин 60 90 120 90 20 80 170 290 80 170 290 380

Слив, мин 50 50 50 50 80 170 290 380 130 220 340 430