CC BY
62
ßP
ГЛАВНАЯ ТЕМА / Повышение энергоэффективности производства
Рекомендации по оценке
стабильности и адекватности свойств изготовленных мясопродуктов относительно установленных требований
А.А. Семенова, доктор тех. наук, В.В. Насонова, канд.техн. наук,
Г.П. Горошко, А.А. Мотовилина, ВНИИМП им.В.М.Горбатова Россельхозакадемии
Большинство мясоперерабатывающих предприятий работают не в оптимальных режимах и имеют существенные резервы по снижению себестоимости, энерго- и ресурсосбережению, повышению производительности труда, качества продукции и сокращению отходов производства. С ростом темпа развития техники и технологий на любом предприятии актуализируется вопрос: как выявить имеющиеся резервы и вывести предприятие на новый, более высокий уровень производства?
Ключевые слова: технологический аудит, адекватность свойств мясопродуктов, единичный показатель, статистические характеристики, адекватность продукта.
Поэтому в последнее время руководители предприятий вынуждены все чаще обращаться к такому виду консалтинговой услуги, как технологический аудит, который позволяет провести оценку потенциальных возможностей производственного процесса по экономическим, экологическим, энергетическим, потребительским и другим критериям.
В процессе технологического аудита проводится оценка скрытых резервов изучаемого производства, которые могут быть реализованы за счёт оптимизации технологических режимов.
К сожалению, до последнего времени на мясоперерабатывающих предприятиях технологический аудит (ТА) практически не применялся, что вызвано следующими причинами:
- отсутствием нормативной и технической документации по организации (НиТД) и правилам проведения ТА;
- отсутствием подготовленных специалистов и аудиторов, имеющих определенный опыт в проведении ТА;
- непониманием и недооценкой руководителями и специалистами предприятий важности и результативности проведения ТА, а также недоверием к различным центрам, оказывающим консультационные услуги и проводящим ТА.
Важное значение в ТА приобретают вопросы обеспечения требуемой точности и стабильности технологических процессов, особенно тех параметров, которые имеют существенное влияние на показатели выпускаемой продукции.
Сложные технологические процессы обладают свойством эмерджентности, то есть, свойства сложного процесса не являются простой суммой свойств составляющих его элементов. Поэтому, возникающие на различных уровнях управления информационные
потоки, содержащие оценки точности и стабильности технологических процессов, требуют, с одной стороны, дифференцированного подхода к оценке точности каждого единичного показателя конкретного продукта, с другой — комплексной оценки соблюдения установленных требований по совокупности показателей.
В работе изложены правила проведения оценки точности и стабильности технологического процесса по одному показателю и адекватности по совокупности (показателей) изготовленных мясопродуктов относительно установленных требований.
Под точностью технологического процесса понимают его свойство обеспечивать близость действительных значений показателя продукта к нормируемому его значению.
Под стабильностью технологического процесса понимают его свойство обеспечивать постоянство распределения вероятностей показателя в течение некоторого времени без вмешательства извне.
Под адекватностью свойств мясопродуктов понимают степень соответствия совокупности показателей продукта (далее по тексту единичные показатели) установленным требованиям (заданным значениям).
К установленным требованиям будем относить нормируемые значения показателей, указанные в нормативной или технической документации, по которой изготовлена соответствующая продукция, или требования к показателям, указанные в контрактах на поставку этой продукции.
Точность и стабильность технологического процесса определяются отдельно для каждого единичного показателя качества или безопасности продуктов с применением статистических методов при следующих обстоятельствах:
Повышение энергоэффективности производства / ГЛАВНАЯ ТЕМА
ЁР
- определение фактической точности отдельной технологической операции;
- оценка качества проведенного монтажа или ремонта оборудования;
- внедрение новых технологических процессов, средств измерений, технологической оснастки и приспособлений;
- уточнение требований к качеству мясного сырья, немясных ингредиентов, пищевых добавок и т.п. в случае возникновения разногласий;
- экспертиза готовности производства к выпуску продукции, соответствующей требованиям НиТД;
- контроль соблюдения технологической дисциплины;
- внедрение статистических методов регулирования технологического процесса и приемочного контроля качества продукции;
- проведение технологического аудита;
- аккредитация производства;
- подтверждение соответствия выпускаемой продукции и систем менеджмента качества [ 1 ].
Задача оценки точности и стабильности технологических процессов по одному единичному показателю формулируется при известных выборочных значениях единичного показателя (Eni), конкретного продукта требуется определить степень близости среднего значения (ЕПср) к заданным (нормативным) значениям (ЕПн).
Оценка точности и стабильности технологических процессов производится с использованием полученных выборочных статистических характеристик ЕПср и S путем определения показателей коэффициентов точности Кт, настроенности Кн и стабильности Кс через сопоставление их с установленным в НиТД диапазоном предельных значений для ЕП.
Оценками параметров теоретического распределения являются выборочное среднее арифметическое значение ЕПср (в качестве оценки математического ожида-ния р) и выборочное среднее квадратическое отклонение S (в качестве оценки О).
Выборочное среднее арифметическое ЕПср определяется по формуле:
ЕПср = Z Eni / n, при i=1, 2, 3,..., n где: Eni - i-е измеренное значение анализируемого единичного показателя, n- объем выборки.
Выборочное среднее квадратическое отклонение S определяют по формуле :
S = V Z (Eni - ЕПср)2/(п- 1), при i=1, 2, 3, .., n
В качестве характеристики рассеивания может также использоваться размах R, рассчитываемый как разность между максимальный и минимальной значениями параметров в выборке.
Для более точной оценки соответствия распределения параметров в выборке распределению параметров в генеральной совокупности предусматривается проверка по критериям согласия.
Коэффициенты точности Кт, настроенности Кн и стабильности Кс оценивают с применением формул:
Кт = 3XS/5;
Кн = (ЕПср - ЕПв )/ 5;
Кс = Stl / St2 , при Stl — St2
где: б - диапазон предельных значений для ЕП, 5= ЕПтах - ЕПтт;
ЕП5 - середина диапазона, ЕП 5 = (ЕПтт + ЕПтах)/2;
Stl - среднее квадратическое отклонение в фиксированный момент времени
St2 - среднее квадратическое отклонение в фиксированный момент времени t2.
Если значения коэффициентов Кт, Кн и Кс находятся в пределах 0,9— Кт —1,1; 0— Кн —0,2; 0,8 — Кс — 1,0; то точность и стабильность ТП считается приемлемой и процесс не требует корректирующих действий. При выходе значений любого коэффициента за указанные пределы следует провести анализ, выявить причины и осуще-ствить корректирующие действия по их устранению.
Пример 1. Определим статистические характеристики и коэффициенты точности Кт, настроенности Кн и стабильности Кс для единичного показателя -«массовая доля жира (МДЖ)», нормативное значение которого установлено в виде предельной максимальной величины (Ептах) -«не более 25 %». Контроль МДЖ осуществляется с периодичностью не реже одного раза в 30 дней. Результаты измерения МДЖ за один год приведены в табл. 1. таблица 1
Номер измерения 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Значением/о 18,5 21,6 19,3 23,7 22,2 21,1 18,9 19,2 24,3 23,6 22,8 23,5
Для оценки коэффициентов Кт, Кн и Кс из данной выборки сделаем две подвыборки с измерениями с 1 по 6 и с 7 по 12.
В этом случае получим значения статистических характеристик, приведенные в табл. 2:
Таблица 2.
Выборки Сумма измерений ЕПср S
Первая 126.4 21,07 1,908
Вторая 132.3 22,05 2,374
Общая 258.7 21.56 2,120
Для оценки величины б минимальное значение МЖД определяли расчетным методом, который показал, что при заданных рецептуре (вареной колбасы Ветчинно-рубленой, вырабатываемой по ГОСТ Р 52196-2003), выходе продукта, минимальных массовых долях жира в мясных ингредиентах, ожидаемое минимальное содержание жира в продукте (ЕПтт) составит 18,0 %.
Тогда величины б, и ЕПб будут равны: 6=25-18=7,0%; ЕПб = (18,0+25,0)/2=21,5%. Для приведенных данных значения коэффициентов будут равны:
Кт = 3x2,12/7= 0,908;
Кн = (21,56 - 21,5)/ 7= 0,0086;
Кс = 1,908 / 2,374 = 0,804.
№ 3 июнь 2011 ВСё О МЯСЕ
11
ЕР
ГЛАВНАЯ ТЕМА / Повышение энергоэффективности производства
Так как все коэффициенты находятся в допустимых пределах, то точность и стабильность ТП считаются приемлемыми для обеспечения нормативного значения массовой доли жира в продукте и технологический процесс не требует корректирующих действий.
Задача комплексной оценки адекватности свойств мясопродуктов и выбора из них наилучшего формулируется при известных значениях единичных показателей - ЕЩг Каждый из этих показателей характеризует степень проявления ^продуктом ^свойства, а также желаемого направления изменения (уменьшения, увеличения, или стремления к конкретному значению) ЕП^,. Требуется рассчитать адекватность, характеризующую степень близости совокупности ЕП^ к заданным (нормативным) значениям.
Схема решения этой задачи включает выполнение следующих этапов:
1. Формулируется и конкретизируется цель (задача) оценки адекватности, одного или нескольких продуктов определенного назначения (или вариантов рецептур одного продукта). При этом по результатам анализа информационных данных из различных источников или выполненных экспериментальных исследований определяется число (одно, несколько или вся совокупность) свойств продукта, которые будут учитываться при определении адекватности,
- уточняется перечень ЕП^ и их заданные значения для оцениваемых продуктов и свойств, с учетом установленных требований и стремлений их улучшения. Помимо того необходимо определить наличие данных по ЕП^ или возможности измерения или оценки ЕП^ для анализируемых продуктов.
2. Составляется перечень единичных показателей, включаемых в сравнительную оценку адекватности при соблюдении следующих условий:
- в перечень должны включаться ЕП, характеризующие все выделенные по п. 1 свойствам или только наиболее важные из них;
- значения показателей могут быть измерены в процессе ТА с применением тестированных (аттестованных, хорошо отработанных) МВИ с установленными метрологическими характеристиками;
- в перечень включается возможно большее число нормируемых и/или с известными (обоснованно заданными) значениями показателей.
3. Формируется таблица (таблицы) значений ЕП^ по анализируемому (анализируемым) продукту (продуктам) и осуществляется анализ соответствия ЕП установленным требованиям. При выявлении несоответствия ЕП установленным требованиям могут быть приняты следующие варианты решения:
- если оценка адекватности проводится в целях выбора продукта для производства, включения в НиТД или проведения ТА, вариант продукта (рецептура) с выявленными несоответствиями исключается из дальнейшего анализа и регистрируется наличие несоответствия;
- если сравнительный анализ проводится в целях ранжирования продуктов при конкурсной оценке или маркетинговых исследованиях, вариант продукта с выявленными несоответствиями оставляют для уча-
стия в комплексной оценке, с учетом выявленных несоответствий при формулировке окончательных результатов комплексной оценки.
Источники информации значений ЕП:
- записи результатов производственного контроля качества продукции перед пе-редачей в реализацию;
- протоколы периодических приемосдаточных испытаний партии готовой продукции;
- акты (протоколы) по проведению опытных выработок продукции в процессе технологического аудита.
4. Осуществляется поэтапное построение комплексного показателя, КП.
4.1 Уточняют (при необходимости) перечень единичных показателей, включаемых в КП.
4.2 Для каждого из выбранных ЕП более детально обосновывают или уточняют направление целесообразного изменения ЕП и/или заданные значения.
Выбор направления целесообразного изменения и заданных значений ЕПз осуществляют исходя из физического смысла свойства продукта и ЕП, ограничений на изменения ЕП, требований НиТД или заданных экспертом (исследователем) пределов изменения ЕП.
Если увеличение значений ЕП считается улучшением свойства продукта, то за рекомендуемый (заданный) уровень ЕП можно принять его максимальный установленный предел /тахЕП^)/.
Если увеличение значений ЕП считается ухудшением свойства продукта, то за рекомендуемый (заданный) уровень ЕП можно принять его минимальный установленный предел /ттЕП^)/.
Если по технико-экономическим соображениям признается нецелесообразным достигать установленных пределов ЕП, то заданное значение ЕП рекомендуется оп-ределять по формуле:
- при предельном наибольшем значении
ЕПз= тахЕПф - тахДЕПф;
- при предельном наименьшем значении
ЕПз= ттЕПф + тахДЕПф.
где: тахДЕП^) - максимальное отклонение ЕП(^ от выборочного среднеарифметического значения, рассчитанного по анализируемой выборке объемом п измерений.
В этом случае отклонение значений ЕП в любую сторону от заданного считается ухудшением (снижением степени адекватности) показателей качества и безопасности готового продукта.
4.3. Проводят нормировку экспериментальных значений единичных показателей. Цель нормировки привести значения всех ЕП, имеющих разный порядок единиц измерения, к единой безразмерной шкале с пределами от 0 до 1.
При определении адекватности свойств продукта рекомендуется применять нормировку на заданное значение единичного показателя по формулам:
- для предельного наибольшего значения
ЕПнк = ЕПк / ЕПз при ЕПз= тахЕП^) ;
- для предельного наименьшего значения
ЕПнк = ЕПз / ЕПк при ЕПз= ттЕП^) ;
- для заданного конкретного значения
Повышение энергоэффективности производства / ГЛАВНАЯ ТЕМА
ЁР
ЕПнк = ЕПз / ЕПк при ЕПк <ЕПз ; ЕПнк = ЕПк / ЕПз при ЕПк < ЕПз ;
где: ЕПнк, ЕПк - нормированное и экспериментальное значения единичного показателя в к-м измерении, ЕПз - заданное значения единичного показателя, которое может иметь любое обоснованное значение в пределах ЕПмин^ ЕПз ^ЕПмах,
ЕПмин, ЕПмах - наименьшее и наибольшее предельные значения ЕП, установленные по п. 4.2.
В физическом смысле приведенная нормировка показывает, какую долю составляет значение каждого единичного показателя к его заданному (нормируемому) значению. При равенстве значений измеренного в продукте и заданного (установленного) нормированное значение ЕПнк будет равно 1,0.
4.4 Проводят расчет комплексных показателей (КП) и (СА), которые будет характеризовать степень адекватности свойств продукта установленным значениям нормируемых показателей.
Такой оценкой адекватности является отношение суммы нормированных значений ЕПнк к наибольшему возможному значению КП, рассчитываемому по формуле:
CAj = I ЕПн^ / КПмах при i=1, 2, 3,..., N; КПмах = N.
где N - число ЕП, учитываемых при расчете СА. КП - комплексный показатель соответствия ЕП установленным требованиям,
КП = I ЕПнji , при i=1, 2, 3,., N. В физическом смысле СА является среднеарифметическим значением долей ЕП^ для j-го продукта к их заданным уровням.
5 Ранжируют продукты и выбирают наилучший из них. Далее можно осуществить ранжировку продукта по величине CAj. Ранг 1 присваивают продукту, имеющий CAj = max, а последний ранг М продукту, имеющий CAj = min, [ 2 ].
Продукты, у которых величина CAj S 0.80, считаются отвечающими установленным требованиям
Продукты, у которых величина 0.50 < CAj < 0.80, анализируются показатели, имеющие наибольшее отклонение от заданного уровня и выявляются причины, которые учитываются при разработке мероприятий по совершенствованию технологического процесса.
По продуктам, имеющим значения СА] < 0.50, разрабатываются мероприятия по повышению адекватности их характеристик по качеству и безопасности или их не следует вырабатывать.
По результатам анализа выбирают варианты продуктов для опытной выработки в целях оценки фактических параметров по этапам процесса и характеристик продукта.
Пример 2. Определим адекватность выборочных показателей качества и безопасности вареных колбас Докторской и Калорийной относительно требований (норм), установленных ГОСТ Р 52196-2003.
Нормативные, заданные, фактические и нормированные значения единичных показателей для указанных колбас приведены в табл. 3.
Так как степень адекватности анализируемых показателей вареных колбас превышает значение 80%, то считаем, что колбасы отвечают установленным требованиям.
Изложенные рекомендации оценки точности, стабильности и адекватности свойств мясопродуктов относительно установленных требований могут применяться при оценке адекватности поставляемого сырья, немясных ингредиентов, пищевых добавок, а также параметров технологического процесса или его отдельных этапов по показателям, для которых в НиТД или других документах установлены требования. —»I
Литература
1. Р50-601-20-91. Рекомендации по оценке точности и стабильности технологических процессов (оборудования).
2. Сметанина Л.Б., Лисицын Б.А., Горошко Г.П. Компьютерное моделирование рецептур нового поколения паштетов из перепелиного мяса. // Журнал «Все о мясе», 2006, № 2.
Контакты:
Анастасия Артуровна Семенова, тел.: +7(495)676-79-41 Анна Александровна Мотовилина, тел.: +7(495)676-71-11 Виктория Викторовна Насонова, тел.: +7(495)676-61-61 Геннадий Петрович Горошко, тел.: +7(495)676-71-11
Таблица 3.
Оцениваемые показатели, содержание веществ Заданные, измеренные и нормированные значения показателя вареных колбас
«Докторской», высшего сорта «Калорийной», первого сорта
Норма ЕПз Факт ЕПн Норма ЕПз Факт ЕПн
Влага, мах, % 65,0 63,0 63,4 0,994 55,0 53,0 54,5 0,972
Жир, мах, % 22,0 19,0 19,6 0,969 38,0 35,0 33,0 0,943
Белок, мин, % 13,0 14,5 13,3 0,917 9,0 11,0 9,8 0,891
Свинец, мах, мг/кг 0,5 0,1 0,23 0,435 0,5 0,2 0,18 0,900
Мышьяк, мах, мг/кг 0,1 0,05 0,07 0,714 0,1 0,06 0,04 0,667
Кадмий, мах, мг/кг 0,05 0,025 0,027 0,926 0,05 0,020 0,022 0,901
Ртуть, мах, мг/кг 0,03 0,015 0,012 0,800 0,03 0,010 0,012 0,833
КМАиФАМ, КОЕ/г 1х103 5*102 6,5*102 0,769 1х103 5*102 7,5*102 0,667
Сумма (КП) - - 6,527 6,774
Степень адекватности,(СА),% 81,6 84,7
№ 3 июнь 2011 BGG О МЯСЕ
13
