Адаптивная система управления мойкой оборудования городского молочного завода

По мере развития в нашей стране рыночных отношений российские предприятия стали осознавать, что без радикального решения проблемы качества едва ли возможен успешный выход из экономического кризиса, формирование эффективной рыночной экономики, интегрирование в мировое хозяйство.

Доказательство качества становится необходимым коммерческим аргументом при заключении контрактов, а качествоопределяющим фактором конкурентоспособности продукции.

Совершенствование качествапостоянный процесс, им должна управлять хорошо организованная система, стратегией которой является распространение менеджмента качества на все структурные подразделения, а тактикойсочетание новых прогрессивных технологий с профессиональной подготовкой персонала.

Менеджмент качества осуществляется с помощью трех фундаментальных процессов:

1. Планирование качества.

2. Контроль качества.

3. Совершенствование качества.

Одними из основных аспектов управления качества являются:

1. Разработка процесса, который позволит произвести товар или услугу в соответствии с запланированными характеристиками. В производственном процессе должна быть заложена процедура, обеспечивающая соответствующую потребительскую характеристику. Если существующий производственный процесс хотя бы по одному из параметров не отвечает требованию получения товара или услуги с запланированными свойствами, нужно разработать новый процесс.

2. Разработка механизмов контроля процессов производства товара или услуги. Каждой потребительской характеристике соответствует характеристика процесса производства, обеспечивающая заданные свойства и соответствующий механизм контроля. Определяется объект контроля, единица, в которой будет выражаться оценка, масштаб допустимых отклонений и метод оценки.

Значение гигиены в процессе производства продуктов питания очень велико. Достаточно сказать, что от того, насколько чистым и стерильным является промышленное помещение и оборудование, на котором изготавливается продукт, зависит не только его вкус, набор полезных качеств и возможность хранения, но и, без всякого преувеличения, жизнь и здоровье потребителей.

Предприятия молочной промышленности, выпускающие продукты, ежедневно используемые потребителями различных возрастов, следят за соблюдением рецептуры изготовления самого товара так же серьезно, как и за процессом обработки помещений и оборудования /14/.

Многие фирмы по всему миру ведут разработки в области создания оптимальных по своим технологическим и экологическим параметрам средств для мойки и дезинфекции оборудования пищевой промышленности.

В директиве Европейского союза 93/43/ЕЕС (январь, 1996) показана необходимость принятия мер для обеспечения безопасности продукции, предусматривается внедрение на пищевых предприятиях системы автоматизированного контроля, основанной на идентификации параметров в критических точках. Данная директива основана на принципах метода НАССР (Hazard Analysis Critical Control Point), позволяющего гарантировать безопасность продукции.

Мойка и дезинфекция является одной из основных технологических операций молочной промышленности. Для успешного решения проведения качественной мойки потребуется создание нового, а также совершенствование существующего технологического оборудования, применение адаптивных систем управления, использующих получаемую в процессе функционирования информацию для уточнения и прогнозирования характеристик технологического процесса, коррекции на этой основе алгоритмов определения управляющих воздействий встроенных систем автоматического управления контроля качества с использованием микропроцессоров.

Вышеизложенное в силу своей актуальности определило тему диссертационной работы, посвященной исследованию проведения гарантированно качественной мойки технологического оборудования, введение адаптивности в процесс проведения моечного процесса.

Цель диссертационной работы: заключалась в введении текущего анализа загрязненности оборудования во время проведения процесса мойки и как следствие создание адаптивной системы управления мойкой оборудования городского молочного завода. Научная новизна:

1. Разработан и представлен новый принцип подхода к моделированию;

2. Получена математическая модель смыва загрязнений на базе недетектирующих элементов, отвечающая основным концептуальным представлениям о механизме процесса смыва загрязнений;

3. Разработан новый метод синтеза управления мойкой оборудования;

4. Разработана методика проведения анализа степени загрязненности оборудования, предложен новый подход по управлению и контролю за моечным процессом;

5. Разработан алгоритм управления адаптивной системы управления при проведении моечного процесса (происходит подстройка структуры модели в соответствии с текущим состоянием загрязненности оборудования соответственно с изменением функции управления).

Практическая ценность.

Применение разработанного способа адаптивного управления системы мойкой повышает эффективность проведения процесса мойки оборудования, даёт возможность контроля за качеством мойки, приводит к уменьшению времени мойки оборудования до 15%, уменьшению ресурсов по проведению мойки оборудования (уменьшение потребления количества моющих средств до 5%, уменьшение количества затрат на энергоносители до 7%), а также происходит повышение эффективности использования оборудования по сравнению с существующими способами при показателях качества мойки, отвечающим требованиям ГОСТ.

Реализация и внедрение результатов исследований. На основании выполненных исследований и предложенных технических решений внедрена и успешно работает адаптивная система управления мойкой оборудования на следующих предприятиях молочной промышленности:

• ОАО Лианозовский молочный комбинат (компания Вимм-Биль-Данн) Линия по производству йогуртов и десертов.

Внедрение — с июня 2004 г;

• ЗАО «Компания «Нутритек» (завод по производству детских сухих молочных смесей).

Линия по производству детского и специального питания.

Внедрение — с сентября 2004 г;

Результаты работы подтверждены актами о внедрении.

В первой главе сделан обзор существующего оборудования и систем автоматизации объектов мойки и моечных станций. Показан механизм отложения загрязнений и зависимость факторов, влияющих на количество отложений загрязнений. Приведена классификация загрязнений и их химический состав. Выделены основные факторы, влияющие на процесс мойки оборудования. Дана классификация моющих растворов, сформулированы основные требования к моющим растворам. Дана общая характеристика и осуществлен анализ процесса смыва загрязнений, в результате чего сформулированы основные цели и задачи исследования.

Вторая глава посвящена разработке математического описания процесса смывания загрязнений. Предложена структура модели смывания загрязнений с поверхности оборудования. Представлена передаточная функция одного элемента модели с возможными состояниями в терминах детектирующих звеньев и недетектирующих элементов. На основе сформулированных принципов автоматизации определены свойства системы.

В третьей главе описан синтез адаптивной системы управления мойки оборудования. Первоочередной задачей этой главы, является получение функции управления. Описание связи между физическими величинами, характеризующими процесс контроля мойки оборудования и физическими величинами, влияющими на процесс очистки оборудования.

В четвертой главе рассмотрено аппаратное оснащения и предложен алгоритм решения задачи адаптивного управления. Так же приводится пример реализации управления моечным процессом на городском молочном заводе.

Апробация работы.

Основные результаты диссертационной работы на различных этапах её выполнения докладывались и обсуждались на четвертой международной научно-технической конференции «Пища, экология, человек» (Москва, 2001 г), на научно-технической конференции «Мойка технологического оборудования» (Германия, Гамбург, 2002г), пятом международном симпозиуме «Интеллектуальные системы INTELS2002» (Калуга, 2002 г.), на тематических семинарах по гигиене молочных производств, организованных компанией «Anti-Germ Gerhard Ruff» (Москва, Самара, Нижний Новгород -2004г., Челябинск, Волгоград, — 2005г), и компанией «Dr. Weigert» (Москва, -2003г., Санкт-Петербург, Краснодар-2004г., Москва 2005г).

Публикации.

По теме диссертационной работы опубликовано 3 печатных работы.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Математическая модель смыва загрязнений;

2. Метод синтеза управления мойкой оборудования;

3. Обоснование и выбор принципа управления;

4. Алгоритм адаптивного управления процессом мойки в соответствии с текущим состоянием загрязненности оборудования соответственно с изменением функции управления.

Основные результаты работы:

1. Получена математическая модель смыва загрязнений, отвечающая основным концептуальным представлениям о механизме процесса;

2. Разработана методика проведения анализа степени загрязненности оборудования, предложен новый подход по управлению й контролю за моечным процессом;

3. Разработан алгоритм управления, реализующий адаптацию системы управления при проведении моечного процесса (происходит подстройка структуры модели в соответствии с текущим состоянием загрязненности оборудования и как следствие изменение функции управления);

4. На основании выполненных исследований произведена модернизация системы управления мойкой линии по производству йогуртов и десертов на ОАО «Лианозовском молочном комбинате» и модернизация системы управления мойкой основного производства на ЗАО «Компания «Нутритек», что отражено в актах внедрения систем управления в промышленность;

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

В работе проведен анализ направлений совершенствования системы управления мойкой городского молочного завода. Разработана адаптивная система управления моечным процессом на городском молочном заводе, которая обеспечивает возможность оценки окончания процесса мойки по информации о загрязненности оборудования и позволяет управлять длительностью протекания моечного процесса. Совокупность вышеперечисленных свойств позволяет обеспечить ресурсосберегающее управление, позволяющее уменьшить энергозатраты, снизить расход моющих средств на единицу готовой продукции, повысить объем производства с проведением гарантированно качественной мойки оборудования.