Операционный пульт управления тренажерным комплексом «Технология рыбных продуктов» Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

УДК 378.14:664.95

А.А. Ефимов, М.В. Ефимова

Камчатский государственный технический университет, Петропавловск-Камчатский, 683003 e-mail: efimoff-a@mail.ru

ОПЕРАЦИОННЫЙ ПУЛЬТ УПРАВЛЕНИЯ ТРЕНАЖЕРНЫМ КОМПЛЕКСОМ «ТЕХНОЛОГИЯ РЫБНЫХ ПРОДУКТОВ»

Наличие очень большого количества самых разнообразных технологий переработки водного сырья, в том числе безотходных и комплексных, не дает возможности выбрать самую оптимальную для каждого конкретного вида сырья в зависимости от его сезона вылова, качества, структурно-механических свойств, химического состава. Особо сложной задача представляется при изменчивости этих характеристик внутри одного биологического вида объектов промысла. В условиях рыночной экономики увеличилась доля малых, «узкопрофильных» рыбообрабатывающих предприятий. Это не дает возможности обучающимся закрепить полученные теоретические знания в периоды прохождения производственной практики, что в итоге ведет к сужению профессионального и тем более творческого мышления. Следовательно, решить создавшуюся проблему можно с помощью виртуальной отработки навыков.

В статье приводится описание пульта управления разработанного тренажерного комплекса «Технология рыбных продуктов», предназначенного для практической подготовки технологов рыбной отрасли.

Ключевые слова: тренажерный комплекс, технология рыбных продуктов, пульт управления.

А. А. Efimov, M.V. Efimova

Kamchatka State Technical University, Petropavlovsk-Kamchatskу, 683003 e-mail: efimoff-a@mail.ru

OPERATING CONTROL PANEL FOR THE TRAINING COMPLEX "FISH PRODUCTS TECHNOLOGY"

The presence of a very large number of a wide variety of technologies for processing water raw materials, including waste-free and complex, does not make it possible to choose the most optimal for each specific type of raw materials, depending on its catch season, quality, structural and mechanical properties, chemical composition. A particularly difficult task is the variability of these characteristics within a single species of fishery objects. In a market economy, the share of small, "narrow-profile" fish processing enterprises has increased. This does not allow students to consolidate their theoretical knowledge during the periods of practical training, which ultimately leads to a narrowing of professional and, moreover, creative thinking. Therefore, it is possible to solve the created problem by means of virtual skills training.

The article describes the developed training complex "Fish products technology" for the use in the training of technologists of the fishing industry.

Key words: trainig complex, fish products technology, control panel.

Освоение и внедрение новейших технологий переработки гидробионтов невозможно без квалифицированного кадрового состава предприятий. Существующая в настоящее время лабораторная база вузов рыбной отрасли в целом позволяет готовить современных специалистов-технологов. В то же время тренажерные формы подготовки применяются не в полной мере.

В системе подготовки кадров рыбной промышленности в настоящее время используется тренажерная техника, разработанная различными специализированными фирмами для специалистов морского профиля, однако для технологов рыбных продуктов такие разработки не проводились, и готовых программных тренажерных комплексов на сегодняшний день не существует.

Наличие очень большого количества самых разнообразных технологий переработки водного сырья, в том числе безотходных и комплексных, не дает возможности выбрать самую оптимальную для каждого конкретного вида сырья в зависимости от его сезона вылова, качества, структурно-механических свойств, химического состава. Особо сложной задача представляется при изменчивости этих характеристик внутри одного биологического вида объектов промысла. В условиях рыночной экономики увеличилась доля малых, «узкопрофильных» рыбообрабатывающих предприятий. Это не дает возможности обучающимся закрепить полученные теоретические знания в периоды прохождения производственной практики, что в итоге ведет к сужению профессионального и тем более творческого мышления. Следовательно, решить создавшуюся проблему можно с помощью виртуальной отработки навыков.

Нами разработан компьютерный тренажер «Технология рыбных продуктов», который предназначен для решения такой важной задачи, как подготовка обучающихся в высших учебных заведениях по направлению «Продукты питания животного происхождения» (направленность «Технология рыбы и рыбных продуктов») уровней бакалавриата и магистратуры, квалифицированному ведению технологических процессов переработки водного сырья на основе знания физико-химических, биохимических, микробиологических, гистологических изменений, происходящих в сырье, полуфабрикате и готовой продукции на всех стадиях создания и существования продукции.

Внедрение тренажера в учебный процесс обеспечит усиление фундаментальной и специальной подготовки технологов, соответствующих современным требованиям.

Программный комплекс тренажера моделирует процесс производства мороженой продукции в судовых условиях на БАТМ проекта 1288, производства рыбных консервов, продукции холодного копчения на действующих предприятиях Камчатского края - ПАО «Океанрыбфлот», Рыболовецком колхозе имени В.И. Ленина - с возможностью интерактивного взаимодействия с моделью и поиска оптимальных решений.

Рабочее пространство тренажера состоит из общих панелей и панелей подсистем производства продукции. Панели подсистем производства продукции создаются и включаются в рабочее пространство после выбора варианта продукции и режима работы.

Данные о сырьевой базе, которую может использовать тренажер, содержатся в электронной библиотеке, предназначенной для информационного обеспечения работы моделей технологических процессов обработки водного сырья. База данных включает в себя информационные материалы по основным объектам сырьевой базы в районах промысла, прилегающих к Камчатке, по их технохимическим характеристикам. В базе содержится информация по 17 видам промысловых объектов, таких как горбуша, камбала желтобрюхая, камбала желтоперая, камбала северная двухлинейная (белобрюхая), кета, кижуч, краб камчатский, минтай тихоокеанский, навага тихоокеанская, нерка, окунь тихоокеанский морской, палтус тихоокеанский черный, палтус тихоокеанский белокорый, сельдь тихоокеанская, терпуг северный одноперый, треска тихоокеанская, чавыча. Характеристика каждого объекта включает сведения о размерно-массовом составе, химическом составе, физических свойствах, районе и периоде промысла, периоде нереста.

Взаимодействие программы, модели с базой данных организовано на технологии dbGo.NET. Используется провайдер данных Microsoft Jet 4.0 OLE DB, платформы .NET Framework. Основными компонентами системы взаимодействия являются следующие:

- база данных - файл базы данных;

- связь - компоненты, обеспечивающие связь с данными;

- адаптеры - компоненты, формирующие запрос к драйверу ODBC для получения и модификации данных;

- набор данных - компонент, обеспечивающий виртуальное хранение данных;

- визуализация - компоненты, обеспечивающие визуальное представление данных.

Операционный пульт, главная операционная панель, состоит из взаимосвязанных панелей

управления, объединенных между собой логикой программы. Часть панелей, обеспечивающих базовые функции программы, обращение к которым происходит часто, создаются при старте программы и визуализированы постоянно. Часть панелей, обеспечивающих взаимодействие с оператором на отдельных этапах, создается и визуализируется динамически, программным путем в процессе взаимодействия с оператором.

В состав операционного пульта входят:

- панель управления загрузкой исходной информации из базы данных;

- панель управления технологическим процессом;

- панель управления параметрами технологических процессов;

- панель индикации исходных данных;

- мнемосхема технологического процесса;

- мнемосхема процесса замораживания;

- панель индикации блока температурных параметров, процесса замораживания;

- панель индикации блока биохимических и физических параметров процесса замораживания;

- панель индикации параметров процесса холодильного хранения;

- панель анализа результатов;

- панель выбора режима работы тренажера;

- панель выбора вида сырья;

- панель выбора периода лова;

- панель выбора района лова.

Панели управления, мнемосхемы

и диаграммы скомпонованы в главный операционный пульт. Для демонстрационной версии процесса производства мороженой продукции он имеет вид, представленный на рис. 1.

Управление тренажером заключается в имитации действий сменного мастера при работе на прототипе выбранной линии.

Необходимо расставить обслуживающий персонал по рабочим местам в зависимости от вида сырья, готовой продукции, конкретной ситуации. При отсутствии работника на некритическом для процесса рабочем месте никаких информационных сообщений не выводится. Однако, как и в реальной ситуации, изменяются параметры технологического процесса, и изменяются показатели качества готовой продукции или характеристики производственного процесса.

Для выработки определенного вида продукции необходимо запустить линию - включить, активировать технологическое оборудование в определенной последовательности. При отсутствии необходимого оборудования, недостаточном количестве обслуживающего персонала, неправильно выбранной подаче сырья произойдет аварийная остановка линии с выдачей соответствующего диагностического сообщения. Для возобновления работы необходимо последовательными включениями оборудования и изменением расстановки работников последовательно разгрузить аварийный участок.

Панель управления загрузкой исходной информации из базы данных предназначена для загрузки основной информации из базы данных, необходимой для задания начальных условий, параметров модели (рис. 2).

£УБаза Сырье Район Период Вид прод

Рис. 2. Панель управления загрузкой

Кнопка «База» обеспечивает выбор базы данных. При нажатии выводится стандартный диалог выбора файла. После выбора файла происходит формирование строки соединения, подключение программы к источнику данных, создается виртуальный набор записей.

Кнопка «Сырье» обеспечивает выбор вида сырья. При нажатии создается и выводится на монитор панель выбора сырья (рис. 3). При выборе в списке вида сырья его наименование отображается на соответствующем элементе панели индикации исходных данных.

Кнопка «Район» обеспечивает выбор района промысла. При нажатии создается и выводится на монитор панель выбора района лова (рис. 4). При выборе в списке района лова его наименование отображается на соответствующем элементе панели индикации исходных данных.

Рис. 1. Операционный пульт процесса замораживания

Кнопка «Период» обеспечивает выбор периода промысла. При нажатии создается и выводится на монитор панель выбора периода промысла (рис. 5). При выборе в списке периода промысла его наименование отображается на соответствующем элементе панели индикации исходных данных.

JSJxJ

"србуща_

Канала желтобрюхая Камбала желтоперая Камбала северная двухлмжая (бегсфохг Кета Кижуч

Краб камчатские М«тай тихоокеанский Навага тихоокеанская Нерка

Окунь тихоокеанские морской

Палтус тихокеанский черный (синекорый)

Палтус тихоокеанский белокорьй

Сельдь тихоокеанская

Терпуг северный одноперьй

Треска тихоокеанская

Чавыча

Рис. 3. Панель выбора сырья

-mi*]

-

август

апрель апрель-декабрь декабрь

июль

июль-август

июнь

май

март ноябрь октябрь сентябрь февраль

январь январь-декабрь

январь-март

JL Close

Рис. 4. Панель выбора района промысла

Рис. 5. Панель выбора периода промысла

Кнопка «Вид продукции» обеспечивает выбор вида продукции. При нажатии создается и выводится на монитор панель выбора вида продукции.

При выборе в списке вида продукции ее наименование отображается на соответствующем элементе панели индикации исходных данных, визуализируется технологическая схема на мнемосхеме технологического процесса, создается и выводится панель управления параметрами процесса. В состав панели управления параметрами процесса входят следующие группы элементов управления: задержка до обработки, вид охлаждения, параметры охлаждения, параметры мойки, способ замораживания, хладагент, время замораживания, параметры глазирования.

В состав каждого из перечисленных элементов управления, в свою очередь, входят дополнительные элементы управления, касающиеся конкретного выбранного элемента. Так, например, в состав группы элементов управления «Задержка до обработки» входят: индикатор температуры, регулятор температуры; в состав группы элементов управления «Вид охлаждения» входит группа переключателей вида охлаждения и вида охлаждающей среды: лед, льдоводяная смесь, вода, без охлаждения, с применением антисептика, в модифицированной атмосфере.

При выделении переключателей модель процесса корректируется в соответствии с заданным вариантом. На мнемосхеме отображается технологическая схема процесса производства продукции. Активная в данный промежуток времени технологическая операция подсвечивается желтым цветом. При нажатии на название операции активизируется соответствующая панель.

При нажатии на кнопку «Режим работы» создается панель выбора режима работы тренажера. Предусмотрены три варианта режима работы: «демонстрационный», «рабочий», «обучение». В демонстрационном варианте без участия оператора производится комплекс действий по подготовке линии к работе: включение необходимого оборудования, загрузка сырья, расстановка обслуживающего персонала на рабочих местах, проведение основных действий по нормальному проведению рабочей смены. В режиме «обучение» при ошибке оператора происходит остановка процесса, фиксация ошибки и вывод соответствующего сообщения. Дальнейшая работа невозможна без исправления ошибки. В режиме «рабочий» все необходимые действия должен осуществлять оператор. Кнопка «Загрузка тренажера» применяется для сохранения выбранного варианта в панели исходных данных, загрузки из базы данных выбранной модели предприятия, активизации процесса работы линии.

При использовании режима «рабочий» необходимо произвести загрузку сырья. Количество сырья оператор должен предварительно рассчитать, используя нормативные документы. Загрузка производится с панели управления линией.

Панель управления технологическим процессом содержит кнопки «Старт», «Пауза», «Step», «Огоп». При нажатии на кнопку «Старт» активизируется программный таймер, и начинается

выполнение загруженного процесса. При нажатии на кнопку «Пауза» дезактивизируется программный таймер, выполнение процесса приостанавливается. При нажатии на кнопку «Step» происходит пошаговое выполнение процесса. При нажатии на кнопку «Стоп» происходит остановка процесса и сброс всех загруженных параметров.

Панель управления временем процесса содержит элементы индикации и регулирования модельного времени.

Панель индикации блока температурных параметров процесса замораживания содержит элементы управления: температура поверхности рыбы, температура в термическом центре рыбы, средняя конечная температура рыбы, скорость замораживания, диаграмма замораживания.

Панель индикации блока биохимических и физических параметров процесса замораживания содержит элементы управления - индикаторы биофизических изменений, изменений кристаллической структуры льда, физических изменений, технологические параметры в процессе замораживания: размер кристаллов льда, содержание молочной кислоты, растворимость белка, усушка, количество глазури, активность воды, форма кристаллов льда, диаграмма количества вымороженной воды.

При нажатии на панели инструментов кнопки «Отчет» создается панель показателей качества продукции. Панель содержит индикаторы качества: содержание азота летучих оснований, значения кислотного и перекисного чисел жира рыбы, растворимость белка, количество глазури, консистенция мышечной ткани, состояние поверхности. Индикаторы сведены в две группы: для продукции, соответствующей требованиям стандарта, и для продукции, произведенной в смоделированных условиях. Для оценки и анализа результатов проведения процесса в составе панели имеются соответствующие элементы индикации.

По достижении значения модельного времени продолжительности рабочей смены, принятого с учетом смещения графика производственного процесса и индивидуального для различных типов производства, происходит остановка процесса.

Оператор должен организовать процесс таким образом, чтобы за время рабочей смены выпустить заданное количество продукции стандартного качества, не допустить аварийных ситуаций, брака.

Итоговые результаты работы, прогона модели выводятся нажатием кнопки главного меню «Результаты работы». Панель «Результаты работы» предназначена для нередактируемого отображения комплекса следующих параметров: исходные данные, выпуск продукции в килограммах или тубах, расход сырья по норме в килограммах, расход сырья фактический в килограммах, расход сырья на кормовую продукцию в килограммах, баланс сырья в килограммах, плановый выпуск продукции, отклонение фактического выпуска от планового, замечания по качеству готовой продукции. При отклонении значений в отрицательную сторону соответствующее поле таблицы подсвечивается красным цветом, при положительном балансе - зеленым цветом. Отрицательные результаты, подсвеченные красным цветом, свидетельствуют о неправильных действиях оператора и необходимости повторного прогона модели.

Таким образом, разработанный тренажер «Технология рыбных продуктов» позволяет обучающимся отработать процесс управления выбранными технологическими процессами на модели цеха конкретного существующего предприятия Камчатского края, что обеспечит достаточно быструю адаптацию будущих дипломированных технологов на производстве. Тренажерная подготовка предусматривает применение обучающимися глубоких знаний биохимии, микробиологии, гистологии, аналитической химии, физики, технологии, технологического оборудования, навыков пользования нормативными и техническими документами, что обеспечит закрепление обучающимися полученных ранее знаний и умений по дисциплинам, определяющим направленность (профиль) направления подготовки «Технология рыбы и рыбных продуктов».