CC BY
7
GENERAL CCSP-2 CONTINUOUS STATISTICAL MONITORING PLAN
V.B. Morozov, A.S. Gorelov
A general plan of statistica l continuous sampling control is proposed, reacting to the two-fold detection of a defective product. The analysis of a new plan compared to the known ones was carried out.
Key words: continuous sampling, frequency of monitoring, storage volume, maximum average level of defects.
Morozov Vladimir Borisovich, candidate of technical sciences, docent, qtay@rambler.ru, Russia, Tula, Tula State University,
Gorelov Alexander Stefanovich, candidate of technical sciences, docent, asgore-lov@rambler.ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 663.672
DOI: 10.24412/2071-6168-2022-4-55-59
РАЗРАБОТКА И ВЫБОР РАЦИОНАЛЬНОЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ПРОИЗВОДСТВА С УЧЕТОМ ЕЁ СЛОЖНОСТИ
С.А. Петров
В статье рассмотрена разработка операторных моделей различных технологических систем пищевых производств на примере процесса производства яблочного концентрата из яблок, проведена оценка сложности данных систем и сделан выбор системы с лучшими показателями надежности, экономическими и эксплуатационными характеристиками, среди рассмотренных.
Ключевые слова: технологическая система, операторная модель, сложность технологической системы.
Современное пищевое производство представляет из себя сложный процесс превращения сырья, вспомогательных материалов, упаковки и других предметов труда в готовую продукцию, удовлетворяющую потребностям общества в целом и каждого потребителя в отдельности.
В текущих условиях, при огромном многообразии различных технологий производства, производителям приходится выбирать именно тот технологический процесс, который является наиболее подходящим именно для конкретной ситуации, а именно географического расположения производства, предполагаемой мощности предприятия, используемого сырья, стоимости технологического оборудования и т.д. Но что же делать, если по всем параметрам подходят несколько видов технологических систем? Для этого был внедрен метод оценки сложности технологических систем. Сложность технологической системы служит общей количественной характеристикой. Сложность системы определяется числом типов компонентов и связей. Практический смысл имеет не сама сложность технологической системы, а величина сложности данной системы в сравнении со сложностью другой системы.
Все технологические системы можно представлять различными способами, чаще всего используются следующие:
- словесное описание с разносторонним представлением процессов и иллюстрацией в виде машинно-аппаратурной схемы (вербальная модель);
55
- математическое описание процессов, протекающих в системе, если они и их взаимодействия поддаются численному определению (математическая модель);
- графическое изображение условных обозначений технологических операций по принципу - "вход-выход" (операторная модель).
Только последняя модель из этих трех позволяет моделировать строение технологической системы и провести системный синтез и анализ. За элемент правильнее всего принять технологическую операцию, являющуюся минимальным носителем специфического качества данной системы. Самым важным этапом при построении операторной модели является выбор элемента системы, который в дальнейшем нельзя расчленить на более мелкие отдельные элементы.
Основными процессами в технологической системе являются: процесс преобразования (изменение состава, свойств и структуры вещества, взаимопереходы и трансформация энергии, а также обработка и изменение формы представления информации); процесс транспортирования (перемещение вещества, передача энергии и информации); процесс хранения (задержка поступления во времени вещества, накопление энергии, запоминание информации).
Все процессы преобразования вещества и энергии подчиняются физическим и химическим законам сохранения, однако по отношению к информации законы сохранения неприменимы. Информацию можно размножать, перекодировать, уничтожать. Полностью утраченная информации восстановлена быть не может.
В операторной модели за элементы можно принимать отдельные технологические операции системы, которые в современных производственных линиях, зачастую, совпадают с отдельными машинами и аппаратами. В таком случае технологические операции представляют собой совокупность стандартных физических, химических и микробиологических процессов. Для всех этих процессов разработаны условные обозначения, которые представлены на рис. 1.
С помощью этих условных обозначений типовых процессов можно графически изобразить любую технологическую операцию [1].
В качестве примера, рассмотрим производство яблочного концентрированного
сока.
Получение концентрата - это многоэтапное производство, состоящее из целого ряда операций. Это обусловлено тем, что для получения удовлетворительного выхода сока из фруктов перед отжимом сока необходимо осуществить ферментативный гидролиз пектинов.
Производство концентрата из яблок сводится к следующим операциям: приемка яблок; перемещение их из склада или автомашин гидротранспортером отделение крупных и тяжелых примесей; мойка яблок; инспекция с отделением некачественного сырья и оставшихся примесей; измельчение яблок и получение мезги; подготовка к прессованию мезги, в этот шаг входит ферментирование и возможный последующий нагрев мезги; отжим сока; хранение перед увариванием; получение концентрированного сока увариванием; хранение готового продукта [2].
Рассмотрев процесс производства яблочного концентрата на линии переработки яблок с нагревом мезги, была разработана ее операторная модель, представленная на рис. 2.
В зависимости от метода подготовки мезги к прессованию различают несколько вариантов компоновки линий для производства концентрата.
Известна линия производства яблочного концентрированного сока с двухэтап-ной ферментацией мезги без нагрева. Для нее также была разработана операторная модель линии переработки яблок для получения концентрата без нагрева мезги (рис. 3).
Теперь располагая операторными моделями различных линий для производства яблочного концентрата, можно оценить сложность каждой системы процессов.
Сложностью системы называется сумма сложности ее составляющих, а именно элементов, из которых состоит система 8эл и связей, между этими элементами Бсв, в соответствии с формулой:
2
—о—> -о
9 10 II 12 13
Рис. 1. Условные обозначения технологических процессов в операторной модели:
1 — соединение без сохранения поверхности раздела (смешивание сред);
2 — соединение с сохранением поверхности раздела (образование слоя);
3 — разделение на фракции; 4 — измельчение; 5 — сложный процесс преобразования
(комплекс физических, химических и микробиологических процессов); 6 — дозирование; 7 — формование; 8 — ориентирование (в частности, предметов); 9 — термостатирование (поддержание постоянной температуры); 10 — нагревание; 11 — охлаждение; 12 — изменение агрегатного состояния;
13 — хранение
Вода
выжимки
Ябмки
-шзг^Ц'-Ц
I Грязная цекачестбенные
{*>имеа ** яблоки
водяной пар
Рис. 2. Операторная модель линии переработки яблок с нагревом мезги
1 — гидротранспортер; 2 — барабанная моечная машина; 3 — вертикальный винтовой конвейер; 4 — роликовый инспекционный конвейер; 5 — дисковая дробилка; 6 — сборник мезги для ферментации; 7 — дозатор ферментов; 8 — теплообменник; 9 — декантер; 10 — промежуточный сборник сока;11 — выпарной аппарат; 12 — сборник концентрированного сока
Рис. 3. Операторная модель линии переработки яблок с двухэтапной ферментацией мезги без нагрева: 1 — гидротранспортер; 2 — барабанная моечная
машина; 3 — вертикальный винтовой конвейер; 4 — роликовый инспекционный конвейер; 5 — дисковая дробилка; 6 — сборник мезги для ферментации; 7 — дозатор ферментов;8 — декантер; 9 — промежуточный сборник сока; 10 — выпарной аппарат; 11 — сборник концентрированного сока
Величина 8эл определяется количеством и сложностью элементов по формуле:
■I-
¿=1
где 8эл1 - сложность элементов /-го типа; Ыэл/ - число элементов /-го типа; п - число типов элементов.
Сложность связей Sсв также одна из составляющих общей сложности системы S, она зависит только от количества и типа связей, не взирая на число и тип элементов. Величину Sсв можно вычислить, используя формулу:
= 1
¿ = 1
В результате получим формулу
с_уп С.^.уп см.
Произведем расчёт сложности технологических систем линий производства концентрата из яблок, операторная модель которых представлены выше.
Определим количество элементов и связей в структуре рассматриваемой линии производства концентрата из яблок с нагревом мезги:
ли = 11, Мсв! = 12.
В работе [3] в виде таблицы приведены числовые значения сложности элементов системы в баллах.
Сложность каждой связи примем: 5св^ = 1.
Из расчета получаем: сложность структуры связей 5св1 = 12, сложность элементной структуры 5эл1 =44, общая сложность системы = 56.
Теперь определим количество элементов и связей в структуре операторной модели линии производства концентрированного яблочного сока с двухэтапной ферментацией мезги без нагрева:
Ли = 13, Мсв2 = 16.
Получаем: сложность структуры связей 5св2 = 16, сложность элементной структуры 5эл2 = 55, общая сложность системы 52 = 71.
При сравнении сложности двух вариантов технологической системы производства концентрированного яблочного сока видно, что сложность системы с нагреванием мезги меньше, чем у системы с двухэтапной ферментацией мезги без нагрева (5! = 56, 52 = 71; 5Х <52).
В данном случае получается, что более целесообразно при производстве концентратов из яблок использовать линию с нагревом мезги, так как наименее сложная система, обладает также наилучшими показателями надежности, экономическими и эксплуатационными характеристиками.
Данный метод выбора технологической системы, исходя из ее сложности можно применить к любому оборудованию на любом производстве. Этот метод позволяет значительно снизить затраты на обучение персонала, для работы на линии, а также упростить процесс производства, а соответственно снизить себестоимость продукции и увеличить прибыль.
Список литературы
1. Панфилов В.А. Теория технологического потока: учеб. пособ. 2-е изд., ис-правл. и доп. М.: КолосС, 2007. 319 с.
2. Фруктовые и овощные соки. Технология, химия, микробиология, экспертиза, значение и нормативное регулирование / А. Аскар [и др.]. СПб.: Профессия, 2004. 640 с.
3. Бердник В.М., Владимиров Б.Е. Основы теории технологического потока: учебно-методическое пособие для практических занятий/ Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова. Новочеркасск: ЮРГПУ (НПИ), 2017. 90 с.
Петров Сергей Александрович, магистрант, sap71ru@mail.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
DEVELOPMENT AND SELECTION OF A RATIONAL TECHNOLOGICAL SYSTEM OF PRODUCTION TAKING INTO ACCOUNT ITS COMPLEXITY
S.A. Petrov
The article discusses development of operator models for different technological systems for food production on an example of apple concentrate production, an assessment of the complexity of these systems was carried out and the system with the best reliability, economic and operational characteristics among those considered was selected.
Key words: technological system, operator model, technological system complexity.
Petrov Sergey Aleksandrovich, master, sap71ru@mail.ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.22
DOI: 10.24412/2071-6168-2022-4-59-65
НАТУРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ РЕЖИМОВ ЭНЕРГОРЕКУПЕРАЦИИ В ГИДРАВЛИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ
А.С. Черных, П.Ф. Сильницкий
Статья посвящена разработке концепции технологии рекуперации энергии в гидравлических системах посредством применения гидравлических и обратимых гидравлических машин - турбин и насосов, функционирующих в режиме турбины (с англ. pump as a turbine). В работе представлены результаты экспериментального исследования гидравлической системы с интегрированной гидравлической турбиной для потенциальной рекуперации энергии, затраченной циркуляционным центробежным насосом. В эксперименте использовался гидравлический агрегат (турбина) поперечно-струйного течения, циркуляционный центробежный насос, а также устройства, выступающие в качестве потребителей рекуперированной электроэнергии: светодиодные лампы номинальной мощностью 3,0 Вт, мотор-редуктор номинальной мощностью 8,0 Вт.
Ключевые слова: обратимая гидравлическая машина, гидравлическая турбина, гидравлическая энергия, центробежный насос, рекуперация, энергопотребители.
Применение гидравлических турбин либо насосов как турбин, функционирующих в реверсивном режиме, является достаточно распространённой практикой за рубежом в гидроэнергетической сфере. Этому способствует ряд преимуществ. Во-первых, с экономической точки зрения инвестиционные затраты при использовании насоса как турбины могут составлять менее 50% от стоимости сопоставимой специализированной турбины (особенно для небольших агрегатов мощностью менее 50 кВт) [4]. Это может быть важной проблемой для проектов с ограниченным бюджетом и финансовыми
59
