CC BY
8УДК 631.234
ОПТИМИЗАЦИЯ СОСТАВА ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПОМЕЩЕНИЙ ШАМПИНЬОННИЦЫ ПРОМЫШЛЕННОГО ТИПА
Сорокина Е.А., магистрант 1 курса направления подготовки 08.04.01 «Строительство» Научный руководитель: к.т.н., доцент Блажнов А.А. ФГБОУ ВО Орловский ГАУ
АННОТАЦИЯ
В соответствии с указаниями норм технологического проектирования шампиньонниц в здании должны предусматриваться три вида помещений основного производственного назначения: для пастеризации субстрата, проращивания грибницы в субстрате, выращивания грибов на стационарных стеллажах. От принятого при проектировании состава указанных помещений зависит безотказность производственного процесса и надёжность объёмно-планировочной структуры шампиньонницы. По результатам исследования сформулирован принцип определения требуемого количества производственных помещений различных видов по назначению.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА
Шампиньонница, производственные помещения, оптимальный состав помещений. ABSTRACT
In accordance with the instructions of the norms of technological design champignons in the building should include three types of premises of the main production purpose: for pasteurization of the substrate, germination of the fungus in the substrate, growing mushrooms on stationary racks. The reliability of the production process and the reliability of the volume-planning structure of the shampoo depends on the composition of these premises accepted in the design. According to the results of the research are formulated the principle of determining the required number of production facilities of various types for the purpose.
KEY WORDS
Champignones, production facilities, optimal composition of the premises.
Введение. Основой для разработки объёмно-планировочного решения шампиньонницы является определяемый при проектировании состав функционально связанных помещений основного производственного назначения, оптимальное соотношение которых в технологических нормах и ранее опубликованных работах не рассматривалось [1-9]. При нерационально запроектированном составе помещений возможны нарушения производственного процесса вследствие «отказа» помещений из-за поломки инженерного оборудования или необходимости проведения ремонтных строительных работ. По результатам исследования разработаны принципы функциональной надёжности технологического процесса и объёмно-планировочной структуры шампиньонницы.
Основная часть. Длительности процессов в производственных помещениях шампиньонницы (рис. 1) являются случайными величинами, зависящими от ряда факторов: качества сырья, отклонения параметров микроклимата от оптимальных значений и др. Как установлено, при пастеризации субстрата помещение используется от 6 до 10 сут., проращивании грибницы в субстрате - от 9 до 14 сут., выращивании грибов - от 56 до 63 сут. Функции распределения этих непрерывных случайных величин можно представить следующими выражениями:
для пастеризации субстрата: для проращивания грибницы: для выращивания грибов:
Рисунок 1 - Функциональная схема блока производственных помещений шампиньонницы: 1 - для пастеризации субстрата; 2 - для проращивания грибницы;
3 - для выращивания грибов
Минимально требуемое соотношение помещений основного производственного назначения в шампиньоннице можно определить, используя элементы теории массового обслуживания [10] и рассматривая блок этих помещений (рис. 1) как стационарную (с установившимся режимом обслуживания) многоканальную систему. Функционирование системы будет обеспечено в том случае, если плотности потоков обрабатываемого сырья в различных видах помещений будут одинаковыми
Лп = Лг = Лв(1/сут.) Лп= МЛ,; Лг = МЛ; Лв = МВЛВ, (1)
где Лп, Лг, Лв - плотность потока сырья (среднее число событий, приходящееся на единицу времени), последовательно проходящего через помещения пастеризации субстрата (Лп), проращивания грибницы (Лг), выращивания грибов (Лв);
Мп, Мг, Мв - соответственно количество помещений пастеризации субстрата, проращивания грибницы, выращивания грибов;
^ , ^ , 1в - соответственно длительность процесса пастеризации субстрата, проращивания грибницы, выращивания грибов.
Из вышеприведенных зависимостей следует:
МП:МГ:МВ= М^в (2)
На основании выражения (2) можно сформулировать принцип определения минимально необходимого количества производственных помещений различных видов по назначению:
для обеспечения пропускной способности блока производственных помещений соотношение помещений различных видов по назначению (для пастеризации субстрата, проращивания грибницы, выращивания грибов) должно соответствовать соотношению длительностей, проводимых в них процессов.
Например, если соотношение длительностей процессов ^ : tв = 1:2:8, то и соотношение помещений пастеризации субстрата, проращивания грибницы и выращивания грибов также должно быть равно 1:2:8. То есть, на одно помещение пастеризации субстрата должно приходиться два помещения проращивания грибницы и восемь помещений выращивания грибов. При нецелых соотношениях длительностей процессов количество помещений пастеризации субстрата, проращивания грибницы и выращивания грибов уточняется на основе построения графика загрузки и разгрузки помещений.
При эксплуатации шампиньонницы возможен «отказ» производственных помещений вследствие поломки инженерного или технологического оборудования и необходимости проведения текущих строительных ремонтов. Вывод из эксплуатации одного из помещений нарушит производственный процесс не только в шампиньоннице, но и на грибоводческом комплексе в целом [11]. В связи с этим возможность временного «отказа» должна учитываться при определении состава помещений для обеспечения их функциональной надёжности.
Установлено, что базовым элементом для обеспечения функциональной надёжности помещений основного производства является блок помещений пастеризации субстрата, так как процесс в них является начальным, наименее длительным и «отказ» одного из помещений (вследствие неисправности оборудования или необходимости проведения текущего ремонта) невозможно будет устранить, не повлияв при этом на выход продукции и ритмичность производства в шампиньоннице и на грибоводческом комплексе. При сокращении длительности использования помещений проращивания грибницы на 2-3 сут. процесс может быть продолжен в помещениях выращивания грибов, занятых в течение 8-9 недель, что практически не отразится на показателях производства.
Используя элементы теории массового обслуживания [10], рассмотрим блок помещений пастеризации субстрата как п - канальную систему с возможными отказами и параметрами:
число каналов (помещений пастеризации субстрата) - Мп;
плотность потока поступающего на обработку сырья (среднее число событий, приходящееся на единицу времени) -ЛП=МПЛП;
плотность потока обрабатываемого сырья одним непрерывно занятым помещением (величина, обратная среднему времени обслуживани одной партии сырья)
(3)
При отказе одного из пастеризационных помещений (вероятность двух и более отказов на малом отрезке времени ничтожно мала по сравнению с вероятностью одного события) для обеспечения пропускной способности системы должны измениться её параметры (что технологически недопустимо)
А1= АпМп / (Мп -1); |Л = м Мп / (Мп -1) При этом вероятность функционирования системы составит
Р(Мп-1)=Ап/Л1
Для обеспечения безотказного функционирования помещений пастеризации субстрата целесообразно предусмотреть временное резервирование, то есть создание резерва времени, необходимого для предотвращения отказа помещения в процессе эксплуатации. Длительность процесса в помещении при этом составит
= ^ + tp (4)
где t п - технологически требуемая длительность процесса пастеризации; tp - резервное время.
Необходимое резервное время, зависящее от производительности шампиньонницы, можно определить из выражения
(5)
,,=1 =(„ а - ^)
И И ^п
Установлено, что для приведенной в нормах технологического проектирования номенклатуры шампиньонниц [5] необходимое резервное время изменяется примерно от 2,5 до 1,5 сут. и в среднем может быть принято равным 2 сут. Необходимое резервное время должно учитываться при определении состава производственных помещений на основании выражения (2).
Как следует из рисунка 1, функциональный процесс при производстве грибов последовательно осуществляется в трёх помещениях: пастеризации субстрата (П), проращивания грибницы (Г) и выращивания грибов (В). При последовательном использовании помещений условие работоспособности всей системы можно сформулировать следующим образом: система работоспособна, если работоспособны её элементы (П), (Г), (В). Вероятность работоспособного состояния этой системы должна быть равна единице:
Р = РПРГР6 = 1
Такая вероятность может обеспечиваться только при вероятности работоспособности каждого из элементов равной единице. Поэтому, для обеспечения безотказной работы системы при определении соотношения производственных помещений по вышеприведенным выражениям длительности процессов в помещениях следует принимать максимально возможными.
При запроектированном на основании выражения (2) составе производственных помещений проведение операций технологического цикла (загрузка и разгрузка производственных помещений, укладка на стеллажи с субстратом покровного материала и др.) в зависимости от принятой длительности процессов в производственных помещениях может совпадать с выходными днями и выполняться не в определённые дни недели, что неудобно для персонала и осложняет производственный процесс.
Установлено, что длительности процессов в производственных помещениях целесообразно принимать кратными неделе, так как при этом обеспечиваются необходимое резервное время, ритмичность производства и «комфортные условия» для персонала: все процессы выполняются в определённые дни, не совпадающие с выходными. В связи с этим и с учётом выражения (2) предлагается принцип соответствия состава помещений основного производственного назначения функциональной надёжности объёмно-планировочной структуры здания:
соотношение помещений различных видов по назначению должно соответствовать соотношению длительностей, проводимых в них процессов, принимаемых кратными одной неделе
Тп:Тг:Тв, (6)
где Мл, М - соответственно количество помещений пастеризации субстрата, проращивания грибницы, выращивания грибов;
Тп,Тг,Тв - длительности процессов в соответствующих помещениях, принимаемые кратными одной неделе.
Формирование блока производственных помещений в соответствии с предложенным принципом позволяет обеспечить его функциональную надёжность, а также ритмичность и «комфортность производства» на грибоводческом комплексе.
Выводы. Установлены принципы формирования блока помещений основного производственного назначения в шампиньонницах промышленного типа, позволяющие: установить состав помещений различных видов, обеспечивающих пропускную способность обрабатываемого субстрата; установить состав помещений различных видов, обеспечивающих надёжность производственного процесса в шампиньоннице и на грибоводческом комплексе.
Библиография:
1. Блажнов A.A., Фетисова М.А. Производственные сооружения для фермерских хозяйств: монография. Орёл: ООО ПФ «Картуш», 2017. 132 с.
2. Блажнов A.A. О снеговой нагрузке на малопролётные арочные сооружения с полимерной кровлей // Промышленное и гражданское строительство. 2010. № 3. С. 23-25.
3. Блажнов A.A. Основы формирования структуры здания для производства шампиньонов на промышленной основе // Вестник МГСУ. 2008. № 4. С. 71-75.
4. ВНТП 28-87 / Госагропром СССР. Временные нормы технологического проектирования комплексов для выращивания шампиньонов / Блажнов A.A., Девочкин Л.А. М., 1987. 50 с.
5. Блажнов A.A., Андрианов H.H. Многофункциональное производственное сооружение для фермерских хозяйств // Сельское строительство. 2007. № 3-4. 26 с.
6. Блажнов A.A. О проектировании железобетонного каркаса шампиньонницы // Бетон и железобетон. 2009. № 3. С. 12.
7. Блажнов A.A. Производственные помещения шампиньонниц из лёгких ограждающих конструкций // Промышленное и гражданское строительство. 2009. № 1. С. 47-48.
8. Блажнов A.A. Способ статического расчёта мягкой кровли арочного сооружения на ветровую нагрузку // Строительство и реконструкция. 2012. № 5. С. 3-7.
9. Блажнов A.A., Кузнецов Д.И., Уваров A.B. Энергоэкономичная ориентация арочного сооружения // Строительство и реконструкция. 2012. № 1. С. 3-6.
10. Вентцель Е.С. Теория вероятностей. М.: Высшая школа, 2001. 575 с.
11. Блажнов A.A. Основы формирования комплекса по производству шампиньонов на промышленной основе // Архитектон: известия вузов. 2014. № 46. С. 7.
