КУРС ЛЕКЦІЙ з дисципліни “ОПТИМІЗАЦІЯ ТЕХНОЛОГІЧНИХ ПРОЦЕСІВ ГАЛУЗІ” для студентів спеціальності 091709 “Технологія зберігання, консервування та переробки молока”
|
|
Скачати 1.62 Mb.
|
Характеристика основних процесів молочної промисловостіМатематичні моделі технологічних процесів виробництва молочних продуктів виражають в аналітичному вигляді якісні і кількісні залежності технологічних режимів обробки сировини від його різноманітних фізико – хімічних показників, умов протікання процесів, конструктивних параметрів обладнання, різних критеріїв якості. Технологічні процеси молочної промисловості можливо класифікувати по відношенню до оточуючого середовища на відкриті (між технологічним процесом і зовнішнім середовищем відбувається обмін матеріально – енергетичними потоками), замкнені (відсутність обміну із навколишнім середовищем). Як зазначалось раніше, абсолютно замкнених процесів не існує. Деякі процеси, обмін з навколишнім середовищем яких є незначним умовно відносять до замкнених. Зазвичай, технологічні процеси, що відбуваються у апаратах безперервного типу, відносять до відкритих (наприклад, процеси, що відбуваються у теплообмінниках різних конструкцій). Біохімічні процеси згортання молока під впливом сичужного ферменту, сквашування, виробництва первинної та вторинної закваски та інші, що реалізуються переважно в апаратах періодичної дії, відносять до замкнених. За характером матеріального потоку процеси поділяють на безперервні і періодичні (дискретні). У першому випадку матеріальний потік не переривається і всі стадії технологічного процесу починаючи від надходження вихідних матеріалів (сировини) до відвантажування готової продукції відбуваються одночасно і безперервно в різних блоках одного апарату або технологічної лінії. Періодичні процеси характеризуються перериванням матеріальних потоків під час перероблення сировини на час виконання технологічної операції і реалізуються у апаратах з періодичним завантаженням сировини та вивантаженням готового продукту. Найчастіше процеси молочної промисловості відносять до комбінованих, або безперервно – дискретних, в яких матеріальний потік переривається на невеликий проміжок часу. До них відносять безперервні процеси, окремі стадії яких виконуються періодично (стерилізація в автоклавах або у тунелях). Залежно від просторово – годинних характеристик технологічні процеси можуть бути з розподіленими параметрами (що змінюються у просторі і часі) та зосередженими (що змінюються тільки у часі). При цьому технологічний процес є стаціонарним, якщо на всіх ділянках не змінюється жоден параметр, або зміна є незначною, та нестаціонарним при істотних змінах хоча б одного параметру. За характером матеріальних і енергетичних внутрішніх зв’язків всі процеси прийнято розділяти на:
За характером проведення поділяють процеси на стохастичні та детерміновані. Процеси називають стохастичними, коли домінуючим є вплив випадкових збурюючих факторів. Для вивчення стохастичних процесів зазвичай використовують математичний апарат теорії ймовірності, за допомогою якого параметри, що характеризують результат функціонування системи оцінюються в термінах математичного очікування, а збурюючі фактори характеризуються законами імовірнісного розподілу. Детермінованими називають процеси, для яких параметри визначаються величинами вхідних керуючих дій, тобто керуючих факторів. Процеси харчових виробництв і молочних зокрема, зважаючи на багатокомпонентність вихідної сировини та складність протікання процесів і перетворень відносять до стохастичних. Для технологічних процесів виробництва молочних продуктів характерні наступні властивості:
Крім того, технологічні процеси молочної промисловості характеризуються великою кількістю прямих, обвідних, рециркулюючих розгалужень і з’єднань матеріальних потоків, що в сукупності складають технологічну систему підприємства, до якої необхідно застосовувати методи системного аналізу. Важливо відмітити, що ефективність виконання майже всіх технологічних процесів залежить від умов руху матеріальних об’єктів. При аналізі технологічної системи з метою подальшої побудови математичної моделі важливим моментом є врахування елементарних процесів – змішування, осаджування, подрібнення тощо. Однією з особливостей молочної сировини є її лабільність, що не дозволяє застосовувати при обробленні високі значення параметрів проведення технологічного процесу: швидкості, тиску, температури та ін. У зв’язку з цим при складанні математичних моделей технологічних процесів необхідно враховувати і строго формулювати обмеження, що накладаються на параметри. Ці обмеження повинні враховувати межові значення допустимих параметрів технологічного процесу, які не знижують якості готового продукту. Вищеназвані особливості обумовлюють виникнення труднощів при моделюванні технологічних систем виробництва молочних продуктів. Вид та форма математичної моделі технологічного процесу визначається задачами конкретного етапу досліджень та природою досліджуваного об’єкту. В зв’язку з цим процесу моделювання передує детальний аналіз технологічного процесу, в результаті якого на основі законів збереження маси та енергії встановлюються матеріальні і енергетичні потоки, встановлюється рушійна сила процесу як міра відхилення досліджуваної системи від стану рівноваги, вивчається кінетика процесу, розраховуються технологічні показники та основні параметри апаратури. Для складання математичної моделі технологічної системи необхідна її декомпозиція на окремі технологічні стадії, процеси і типові операції, виходячи з їх фізичної природи. Математичне моделювання відіграє виключну роль у вирішенні оптимізаційних задач методами максимізації або мінімізації цільової функції методами математичного програмування та ін. Основи моделювання технологічних процесів. Модель вважають однією з форм відображення дійсності, при цьому відображення розглядається як загальна властивість об’єкта моделі, його впорядкованості, структури, організації щодо інших об’єктів (оригіналів). Модель використовують частіше як зразок будь – якого об’єкту або як відображення будь – якого явища або процесу, наприклад графічне зображення процесу у вигляді апаратурно – технологічної схеми, графічне зображення напрямків руху теплових та енергетичних потоків тощо. Основною вимогою до моделі є її здатність відтворювати та заміщувати оригінал на деяких етапах його дослідження. Форми та засоби відтворення можуть бути різними: математичний або словесний опис, фізична модель, алгоритм або програма на обчислювальній машині. Модель повинна бути доступною, простішою за оригінал, безпечнішою та зручнішою. При дослідженнях складних об’єктів та процесів, в тому числі технологічних, проведення яких вимагає значних матеріальних, енергетичних та інших витрат, зазвичай користуються моделлю. Вивчення властивостей об’єкту шляхом аналізу аналогічних властивостей на моделі і отримало назву моделювання. Побудова моделей ґрунтується на теорії подібності. Тобто, процеси, що відбуваються в моделі повинні бути подібними аналогічним процесам оригіналу. Подібність означає, що одержані під час вивчення одного явища дані можливо використовувати при дослідженнях інших явищ, подібних до даного. Подібність найчастіше відповідає вимогам сталості відношень різних величин (параметрів) або їхніх різних сполучень. При цьому подібними називають об’єкти, параметри яких визначають їх стан у будь – який момент часу і у будь – якій області простору, відрізняються у певну кількість разів, що називається масштабом подібності. Подібність об’єктів може бути повною і неповною, коли у об’єктів є подібними один або декілька найбільш суттєвих параметрів. Один із двох об’єктів, між якими існує подібність можливо назвати об’єктом моделювання, а інший – його моделлю. Якщо подібність поширюється на явища однієї природи, то таке моделювання називають фізичним, а якщо на явища іншої природи, які описуються однаковими математичними рівняннями – аналоговим. Аналогове моделювання можливо розглядати як узагальнення фізичного, як своєрідне кодування фізичних величин. Узагальнення і розширення методів моделювання пов’язано з відмовами у звязику математичної форми моделі з первинними структурами різних за природою процесів. Універсальне моделювання може розвиватись на основі різних видів кодування. Наприклад, поряд з аналоговими математичними моделями використовують математичні машинні моделі безперервної або дискретної дії, які ґрунтуються на еквівалентності отриманих результатів. Рівняння модельованого процесу і моделі при цьому можуть бути різними. Вищою формою моделювання вважають універсальне функціональне моделювання, при якому подібність структури і фізичних явищ не дотримується, а функціональні залежності оригіналу відображують зовнішні дії з урахуванням механізму зворотного звязику (різноманітні імітаційні моделі). Моделювання є основним методом дослідження технологічних процесів, за якими можливо визначити характеристики цих процесів у виробничих умовах. Крім того, з часом значно збільшується значення абстрактних теоретичних методів досліджень. Врешті – решт, без складання моделі неможливо отримати оптимальне або найкраще рішення. Ускладнення технологічних процесів і їх систем керування в харчовій промисловості взагалі і молокопереробній зокрема значно ускладнює отримання не тільки оптимальних, а й більш – менш задовільних рішень. У звязику з цим виникла потреба вдосконалення методів прийняття рішень для зведення до мінімуму помилкових варіантів. Складність технологічних процесів, достатньо велика кількість характеристик, які необхідно враховувати для будь – якої зміни процесів, не дозволяють на практиці з достатньою достовірністю визначити міру та характер впливу кожного параметру на кінцевий результат. Тому дослідження більшості процесів потребує їх моделювання. Методи моделювання взагалі і математичного зокрема відіграють значну роль у проведенні наукових досліджень та технічного прогресу, оскільки дають можливість отримати кількісну оцінку передбачених технічних рішень найбільш економними способами. Крім того, з використанням узагальнених прогнозних моделей можливо передбачити розвиток того чи іншого напрямку розвитку або розвитку галузі в цілому. Математичне моделювання надає можливості розв’язувати ряд практичних задач: пошук оптимальних технологічних режимів, що забезпечують зменшення питомих витрат на виробництво продукції з певними якісними показниками, визначення конструктивних елементів машин і апаратів, а також керівних дій, що забезпечують сталість виробничого процесу у визначених оптимальних режимах. Класифікація методів моделювання. Види моделей.
Експериментальні дослідження з метою встановлення оптимальних режимів проведення технологічних процесів або параметрів технологічного устаткування можуть проводитись або безпосередньо на обєкті досліджень, що у ряді випадків вимагає значних матеріальних затрат (наприклад, оптимізація технологічних параметрів отримання згущеного молока або сухого молока із використанням високопродуктивних вакуум – випарних установок та сушарок). Тому найчастіше дослідження проводяться на моделі обєкту. Фізичні моделі являють собою точні копії реальних обєктів, зменшені у певну кількість разів. Кратність зменшення габаритних розмірів моделі отримала назву масштабу подібності. Прикладами фізичних моделей є лабораторні установки або дослідні зразки принципово нових видів технологічного обладнання. На цих моделях відпрацьовуються параметри виробництва нових продуктів або удосконалюються технологічні параметри існуючих видів продуктів. Крім того, при створенні нового технологічного обладнання доцільно перевірити його роботу на зменшених фізичних моделях і внести необхідні корективи при побудові дослідних зразків. Фізичне моделювання дає можливість поглибити знання про сукупність явищ, що відбуваються в оригіналі, дати їм кількісну оцінку та полегшити наступне математичне моделювання окремих процесів. Методи фізичного моделювання більш наочно відтворюють процеси та перетворення, що відбуваються в оригіналі. Але спеціальні вимірювальні та регулювальні пристрої можуть приєднуватись до моделі тільки за допомогою спеціальних перетворювальних засобів, що може внести додаткову похибку при визначення параметрів проведення процесу та отриманих результатів. Дослідження методами фізичного моделювання проводяться у наступному порядку:
Лабораторні установки можуть моделювати різноманітні основні технологічні процеси: нагрівання, охолодження, змінення хімічного складу та фізичних властивостей, концентрації компонентів та ін. В лабораторних умовах можливо моделювати виробничі комплекси, але витрати при цьому можуть значно зростати. Лабораторне устаткування підприємств та науково – дослідних установ можливо розглядати як фізичні моделі виробничого устаткування, на яких моделюють різні етапи технологічних процесів: підігрів, охолодження, змішування, дозування, подрібнення, згущення, сушіння та ін. Причому, для одного технологічного етапу можливо скласти декілька фізичних моделей, що відображують ті чи інші властивості оригіналу та відповідати завданню досліджень. Лабораторні установки (фізичні моделі) зберігають фізичну природу етапів технологічних процесів. Оскільки природа процесу зберігається, ці установки або моделі відтворюють весь комплекс явищ, що характеризують модельований процес, до яких можуть входити ті характеристики процесу, що підлягають на даному етапі вивченню та математичному опису, тобто можуть бути представлені математичними співвідношеннями. Початковою передумовою теорії подібності є те, що подібні явища описуються однаковими рівняннями. Наприклад, процеси, що пов'язані з рухом ньютонівських рідин, описуються рівняннями Нав'є-Стокса та нерозривності. Тобто ці рівняння повинні входити до математичного опису будь-якого математичного гідродинамічного процесу. Теплові процеси описуються рівняннями Фур'є–Кірхгофа, Нав'є-Стокса та нерозривності. Процеси масоперенесення описуються рівняннями переносу маси, руху і нерозривності. Більш складними системами рівнянь описуються процеси зв'язаного тепломасопереносу, хімічних і біохімічних перетворень та ін. При моделюванні конкретних об'єктів необхідно сформулювати умови однозначності, до яких належать форма і геометричні розміри апарата, фізичні властивості продукту та робочих агентів, а також такі властивості на границях системи (граничні умови). Група подібних явищ повинна мати і подібні умови однозначності, тобто геометрична форма апаратів або інших систем повинна бути однаковою, а розміри, фізичні властивості, швидкість та інші суттєві характеристики в схожих точках мають перебувати у постійних співвідношеннях. Відповідно до принципів теорії подібності між подібними явищами (між оригіналом і моделлю) повинні бути геометрична подібність, подібність фізичних величин, а також подібність початкових і граничних умов. Рівняння перенесення, геометричні і фізичні характеристики системи, граничні і початкові умови складають математичний опис процесу. Критерії або числа подібності використовують як узагальнені змінні. Це має певне практичне значення, оскільки дає змогу варіювати тільки критерії подібності. Разом з тим фізичне моделювання має недоліки, що обмежують або роблять неможливим дослідження технологічних процесів цими методами. Для дослідження нового процесу або іншої сторони процесу необхідно будувати нову фізичну модель. Зміна параметрів модельованого об'єкта вимагає працемістких перетворень моделі або повної її заміни. Моделі складних об'єктів дуже складні та дорогі. Недоліки фізичних моделей виявляються при сумісному моделюванні ряду етапів технологічного процесу. Нагромадження фізичних моделей вимагає їх взаємного пов'язування та побудови не менш складної системи керування моделями порівняно з системою керування технологічним процесом (оригіналом). Крім того, під час фізичного моделювання дотриматись подібності за всіма критеріями (числами) неможливо. Якщо подібність досягнена за окремими визначеними параметрами, зовсім не обов’язково вона буде зберігатись і для всіх інших характеристик. Цих недоліків в основному позбавлені методи математичного моделювання, що ґрунтуються на однаковому математичному записі явищ різної природи, що відбуваються в моделі і модельованому об'єкті і дають можливість за допомогою одного модельованого пристрою розв'язувати певну групу задач. 2. Аналогове (математичне) моделювання (analogus — схожий). Теорія подібності, покладена в основу фізичного моделювання, передбачає, що в оригіналі і моделі відбуваються однакові за природою явища. Модель від оригіналу відрізняється різними числовими значеннями схожих параметрів. Наприклад, масштаби для обчислення схожих параметрів вибирають виходячи з рівності як окремих так і комплексних критеріїв подібності. Головною вимогою під час моделювання будь-якого явища повинні бути можливості одержання необхідних даних на моделі більш простим способом або кількісного перенесення даних моделей на оригінал. Цим двом вимогам можуть відповідати не тільки спільність властивостей моделі та оригіналу, але й інші ознаки. Відомо, що різні за природою та механізмом явища можуть бути описані однаковими за формою рівняннями, тобто для різних фізичних явищ існують однакові або аналогічні якісні закономірності. Отже, під час аналогового моделювання за спільну ознаку можна взяти спільну форму запису явищ, що відбуваються в оригіналі та моделі. Таким чином, аналогічними називають об’єкти і процеси, що описуються аналогічними або схожими за формою рівняннями. Рівняння називають аналогічними, якщо різні фізичні величини, а також всі знаки алгебраїчних дій збігаються і йдуть в одному порядку. Величини, що в аналогічних рівняннях стоять на однакових місцях називають аналогічними. Методи вивчення явищ на основі аналогів називають аналоговим моделюванням і широко використовують у різних галузях наукових досліджень та промислового виробництва із застосуванням аналогових обчислювальних машин. Математичне (аналогове) моделювання, на відміну від фізичного, передбачає заміну оригіналу математичною моделлю. Взагалі, математичною моделлю називають наближений опис будь – якого явища або процесу, виражений за допомогою математичної символіки. Математичне моделювання включає три етапи:
На етапі складання математичного описання виділяють окремі елементи об’єкта і встановлюють зв’язок між ними. Для кожного виділеного об’єкта записують рівняння або систему рівнянь, що відображають його функціонування. Крім того, в математичне описання включають рівняння зв’язку між окремими елементами. На етапі вибору методу вирішення математичного рівняння або системи рівнянь та розроблення моделюючої програми необхідно обрати найбільш ефективний метод вирішення із відомих (який дозволяє більш точно і швидко знайти рішення), реалізувати його спочатку у вигляді алгоритму, а потім у формі програми, придатної для вирішення із застосуванням обчислювальної техніки. Побудована на основі фізичних уявлень модель повинна вірно кількісно і якісно описувати властивості модельованого процесу, тобто вона повинна бути адекватною модельованому процесу. Для перевірки адекватності математичної моделі реальному процесу необхідно зрівняти результати вимірювань на об’єкті у ході процесу з результатами, передбачуваними за моделлю в ідентичних умовах. Математичні моделі, як правило, є моделями неповної аналогії, тобто описують лише досліджувані властивості найбільш важливі властивості об’єкту моделювання. Питання для самоперевірки:
ЛЕКЦІЯ № 3, 4 СИСТЕМНИЙ АНАЛІЗ ТЕХНОЛОГІЧНИХ ПРОЦЕСІВ
Системний аналіз як науковий метод дослідження складних технологічних систем. Структуризація систем. Основним науковим методом досліджень систем є системний аналіз – всебічне, систематизоване дослідження складного обєкта в цілому з усією сукупністю його внутрішніх і зовнішніх звязків, яке проводиться з метою покращання функціонування цього обєкту. З метою досягнення оптимального результату технологічний процес планують провести за найкращим варіантом із великої кількості можливих, керуючись в основному логікою, інтуїцією проектувальників та технологів. Якщо вибір варіанту оснований тільки на цьому, не можна говорити про те, що він оптимальний. Даний вибір необхідно підтвердити, розглянувши та оцінивши велику кількість можливих варіантів. Значно скоротити тривалість досліджень дозволяє застосування теорії оптимізації, методів та засобів математичного моделювання, основою яких є системний аналіз процесів та об’єктів. Як вже говорилось раніше, специфіка технологічних процесів молокопереробної галузі промисловості обумовлює ряд труднощів при побудові математичної моделі. Незважаючи на перший погляд простоту виконуваних технологічних операцій, при переробленні складної багатокомпонентної сировини – молока, а також допоміжної сировини, протікає ряд біохімічних перетворень, механізм яких до сьогоднішнього дня до кінця не вивчено. Крім того, одночасно протікає ряд перетворень різної природи, кожне з яких можливо описати математично. Системний аналіз технологічного процесу передусім спрямований на його спрощення з метою виділення найбільш суттєвих особливостей на основі певних уявлень і припущень при аналізі його структури. Необхідно формалізувати досліджуваний процес, відокремити від навколишнього середовища, виділити основні ланки системи (підсистеми) та провести їх ретельний аналіз. На початковому етапі аналізу будь – якої системи необхідно відокремити її від зовнішнього середовища, тобто локалізувати. Вплив зовнішнього середовища обмежується вхідними потоками (кількістю і якістю основної і додаткової сировини), вихідними потоками (готові вироби необхідного асортименту у запланованій кількості, які за показниками якості відповідають вимогам стандарту), а також значущими параметрами зовнішнього середовища (енергетичні потоки, конструктивні особливості технологічного обладнання). Межами діючих систем є машини і апарати, у яких відбуваються процеси перетворення сировини на готовий продукт. Функціонування системи визначається умовами (обмеженнями), що забезпечує контроль функціонування системи: порівняння отриманих результатів із встановленими критеріями ефективності і оптимальності. Для подальшого аналізу складні системи, якими є технологічні системи виробництва молочних продуктів необхідно розділити на більш прості підсистеми, щоб кожний елемент окремих підсистем взаємодіяв з деякою кількістю інших елементів. Число рівнів і елементів ієрархічної структури системи визначається її властивостями і ступенем невизначеності, постановкою задачі дослідження системи, її складністю та необхідною точністю дослідження. Математична модель кожного рівня повинна складатись з математичної моделі даного рівня та рівняння зв’язку, які повинні враховувати вхідні і вихідні параметри елементів рівня. Математична модель системи буде складатись із суми моделей всіх рівнів, з яких вона була синтезована. Для формалізації технологічної системи необхідно представити її іконографічними моделями: технологічними, функціональними, у вигляді графів цілей і задач, структурними та параметричними схемами. Технологічна схема складається із чітко визначеної послідовності технологічних операцій. Технологічна схема дає поняття про потоки сировини, напівфабрикатів та готових виробів, послідовності технологічних операцій та способи з’єднання машин і апаратів. Якщо для кращої наочності на ній схематично зображується технологічне обладнання, така схема називається апаратурно – технологічною схемою виробництва продукту. Технологічна схема дає уявлення про процес в цілому. Після побудови технологічної схеми доцільно процес представити в вигляді функціональної схеми. Призначення та порядок побудови функціональної схеми. Функціональна схема відображає послідовність технологічних операцій конкретного виробництва і зв’язки між ними. Вона відображує технологічний процес в цілому, тобто його склад, послідовність технологічних операцій та їх взаємозв’язок. Зазвичай найменування технологічних операцій заключаються у прямокутники. При побудові функціональної схеми виробництва продукту складну технологічну систему можливо представити у вигляді більш простих підсистем. Виділення підсистем проводиться довільно, на розсуд дослідника; кількість виділених підсистем залежить від поставленої задачі оптимізації. Але слід пам’ятати, що результатом функціонування окремої підсистеми повинно бути отримання проміжного продукту. Нумерація підсистем зазвичай проводиться великими літерами латинського алфавіту починаючи з кінцевої мети оптимізації процесу. Наприклад, функціональна схема виробництва вершкового масла способом сколочення представлена на рис. 1. Згідно складеної функціональної схеми технологічний процес виробництва вершкового масла методом періодичного сколочення можливо представити у вигляді п’яти окремих підсистем: реалізація продукції (підсистема А), отримання готового продукту (підсистема В), виробництво масла (підсистема С), підготовка вершків до сколочення (підсистема D), отримання вершків (підсистема Е), приймання молока (підсистема F). Нумерація підсистем починається від реалізації продукції, якщо за мету оптимізації технологічного процесу виробництва масла методом сколочення є отримання готового продукту найкращої якості, підвищення виходу продукту тощо.  Рис. 1 Функціональна схема виробництва вершкового масла методом сколоченняЯк говорилось раніше, результатом функціонування окремих підсистем є отримання проміжного продукту. Технологічно доцільно розподіл системи на окремі підсистеми проводити із врахуванням роботи промислового обладнання: при початковому виділенні підсистем бажано, щоб процеси, які відбуваються в одному технологічному обладнанні входили до складу однієї підсистеми. Тому після аналізу загальної функціональної схеми доцільно скласти структурну схему технологічного процесу або окремої ланки виробництва. Структурні схеми технологічних процесів. Призначення та порядок побудови операторної схеми. Структурна схема технологічного процесу відображає послідовність та взаємозв’язок технологічних операцій із врахуванням роботи технологічного обладнання. Структурна схема зображує машини і апарати технологічної схеми блоками або елементами у вигляді прямокутників, що мають входи та виходи та у вигляді стрілок вказує напрямок руху матеріальних та енергетичних потоків. Вона дає достатньо інформації про характеристику потоків та їх перетворення у окремих елементах, тобто містить інформаційні потоки. Різновидом структурної схеми є операторна схема, яка крім вказаної вище інформації узагальнено визначає фізико – хімічну природу досліджуваного процесу. Побудова операторної моделі характеризує, одночасно розділяючи і взаємопов’язуючи функції, що виконуються системою (що вона робить) і методи, за допомогою яких виконуються ці функції. Так як елементи операторної моделі системи є постійними, це дозволяє будувати типові функціонально – структурні моделі технологічних процесів виробництва молочних продуктів.Умовно операторна модель технологічного процесу відокремлюється від навколишнього середовища прямокутником. Аналогічно окремі підсистеми у складі технологічної системи обмежуються прямокутниками. Операторна схема складається із послідовно з’єднаних операторів. Оператор характеризує певні технологічні операції, які протікають в межах одиниці технологічного обладнання. Тобто, межі операторів співпадають з межами машин і апаратів технологічних ліній. Оператор може містити один або декілька процесорів. Процесор характеризує окремі технологічні операції та фізико – хімічні перетворення сировини в процесі її оброблення. Лінії зв’язку між операторами або процесорами характеризують матеріальні, енергетичні або інформаційні потоки всередині системи. Причому, входом системи називають сукупність потоків основної і додаткової сировини, енергетичного і інформаційного забезпечення системи, а виходом системи – характеристики результату функціонування системи (зазвичай готовий продукт із заданими показниками якості). При складанні операторної схеми приймаються умовні позначення операторів і процесорів, які заключаються у прямокутник. На цьому структуризація процесу може бути завершена. А може бути продовжена, якщо в цьому є необхідність. За необхідності систему можливо поділяти на складові аж до молекулярного рівня, якщо в цьому є необхідність. Ступінь структуризації системи обирається за розсудом дослідника і визначається технологічною доцільністю і поставленою на даному етапі задачею. Як приклад розглянемо порядок побудови операторної схеми виробництва вершкового масла методом перетворення високожирних вершків. Для складання операторної схеми приймаються наступні умовні позначення:  Операторна схема виробництва вершкового масла методом перетворення високожирних вершків представлена на рис. 2. Таким чином, технологічний процес виробництва вершкового масла методом перетворення високожирних вершків можливо представити рядом підсистем: I – приймання молочної сировини, II – отримання вершків середньої жирності, III – отримання високожирних вершків, IV – отримання вершкового масла, V – отримання готового продукту, VI – реалізація продукції. Кожна підсистема складається із визначеної кількості операторів, межі яких співпадають із межами технологічного обладнання.    Рис. 2 Операторна схема виробництва вершкового масла методом перетворення високожирних вершків. Наприклад, підсистема II складається із 6 операторів: 1 - перекачування молока, 2 – підігрів молока, 3 – сепарування молока, 4 – резервування знежиреного молока, 5 – охолодження вершків, 6 – тимчасове резервування вершків. Підсистема III також містить 6 операторів: 1 – підігрів вершків, 2 – дезодорація вершків, 3 – пастеризація вершків, 4 – сепарування вершків, 5 – резервування маслянки та 6 – отримання високожирних вершків. Причому, оператор 6 містить 3 процесори: 1 – резервування високожирних вершків, 2 – визначення складу високожирних вершків, 3 – нормалізація високожирних вершків. Дії та перетворення, які відбуваються при функціонуванні системи в межах цих процесорів, проходять в одному обладнанні – нормалізаційній ванні. Таким же чином підсистема 5 містить 2 оператори: 1 – фасування вершкового масла і 2 – пакування готового продукту. Оператор 1 містить два процесори: власне фасування у споживчу тару та маркування, які відбуваються в межах одного технологічного обладнання – фасувального автомату. Таким чином, за допомогою операторної схеми технологічного процесу можливо наочно представити структуру виробництва за його окремими елементами та їх взаємозв’язок. Як вже говорилось раніше, оптимізацію технологічного процесу починають за його окремими ланками. Тому на наступному етапі доцільно визначити головну або центральну підсистему, яка на розсуд дослідника має найбільший вплив на результат функціонування системи, і оптимізація за якою є першочерговою. При всій простоті операторна схема є достатньо громіздкою. Наочно описати структуру цілей, які повинні характеризувати результат функціонування окремих підсистем можливо за допомогою ієрархічного дерева цілей і задач, яке часто називають графом цілей і задач. Вершини графа позначаються літерами латинського алфавіту (А, В, С, D, E, F і т.д.) і характеризують мету функціонування виділених підсистем, а “ребра” графа (АВ, ВC, CD, DE, EF і т.д.) – задачі, які необхідно виконати в підсистемі для досягнення поставленої мети. Причому, нумерацію починають з підсистеми, яка визначає кінцевий результат оптимізації технологічного процесу: якщо на меті ставиться отримання готового продукту із оптимальними властивостями, збільшення виходу продукту, нумерацію починають від підсистеми, що характеризує заключний етап виробництва – отримання готового продукту. Цілі графа визначаються метою функціонування підсистеми і послідовністю операцій для її досягнення. Задачі обумовлюються фізичними, хімічними, колоїдними, біохімічними та іншими перетвореннями, що протікають в системі і обумовлюють досягнення кінцевої мети діяльності підсистеми. Як приклад розглянемо порядок побудови графу цілей і задач виробництва молока пастеризованого з наповнювачами. Кінцевою метою функціонування системи є отримання продукту з найкращими властивостями. Тому нумерацію підсистем будемо починати від заключної – отримання готової продукції. Граф цілей і задач виробництва молока пастеризованого з наповнювачами представлено на рис. 3. Підсистема А характеризує процеси зберігання та реалізації продукції у торговельну мережу. Підсистема В характеризує процес отримання готового продукту – молока пастеризованого з наповнювачами. Підсистема С характеризує процес обробки нормалізованої суміші для виробництва молока пастеризованого з наповнювачами (підігрів, очищення, гомогенізацію, пастеризацію, охолодження, тимчасове зберігання). Підсистема D характеризує процеси отримання нормалізованої суміші – розрахунок нормалізації, складання нормалізованої суміші.  Перевести основ-ну та додаткову сировину до стану, придатного до по-дальшої переробки і дозування із зада-ними показниками якості Зберегти показ-ники якості гото-вого продукту відповідними до вимог НТД про-тягом гарантій-ного терміну зберігання Отримати го-товий продукт, придатний до реалізації у торговельній мережі Отримати мо-локо пастери-зоване з на-повнювачами із заданими показниками якості, що від-повідають ви-могам стан-дарту Отримати про-міжний про-дукт із напе-ред заданими властивостями  |
Схожі:
|
КУРС ЛЕКЦІЙ для студентів спеціальностей 091700 «Технологія зберігання,... «Технологія зберігання, консервування та переробки молока» і «Технологія жирів і жирозамінників» напряму 0917 «Харчова технологія... |
Навчально-методичний посібник для самостійного вивчення навчальної... «Товарознавство і комерційна діяльність», 05170104 «Технологія зберігання, консервування та переробки м’яса», 05170107 «Технологія... |
|
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ХАРЧОВИХ... «Технологія зберігання, консервування та переробки молока» і «Технологія жирів і жирозамінників» напряму 0917 «Харчова технологія... |
Конспект лекцій з курсу “ Системно-структурне моделювання технологічних... Конспект лекцій з курсу “Системно-структурне моделювання технологічних процесів” / Укладач П. В. Кушніров. – Суми: Вид-во СумДУ,... |
|
Курс лекцій СУМИ 2003 МІНІСТЕРСТВО АГРАРНОЇ ПОЛІТИКИ УКРАЇНИ СУМСЬКИЙ... Курс лекцій спрямований на надання студентам допомоги по вивченню навчального курсу з „Торгового права” та розрахований на студентів... |
КОНСПЕКТ ЛЕКЦІЙ з дисципліни “ СТРАХОВІ ПОСЛУГИ ” для напряму підготовки 0501 зі спеціальності Напрямки вдосконалення державної політики в галузі страхування Контрольні питання |
|
Курс лекцій Київ 2006 Київський Національний Університет культури і мистецтв Безклубенко Сергій Данилович. Основи філософських знань. Курс лекцій для слухачів Академії пепрукарського мистецтва та студентів... |
КУРС ЛЕКЦІЙ для студентів спеціальності «Економіка підприємства» Розглянуто і схвалено на засіданні обласного методичного об’єднання викладачів економічних дисциплін вищих навчальних закладів І-ІІ... |
|
1. Сутність принципи і роль страхування Говорушко Т. А., Еш С. М., Дем’яненко І. В., Г.І. Лановська. Страхування. Курс лекцій для студентів спеціальності «Фінанси» денної... |
Конспект лекцій з дисципліни «Особливості водопостачання і водовідведення... Конспект лекцій з дисципліни «Особливості водопостачання і водовідведення промислових підприємств» (для студентів 5-6 курсів денної... |
При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання © 2013
звернутися до адміністрації
bibl.com.ua
звернутися до адміністрації
bibl.com.ua