Система оперативной корректировки производственной рецептуры пшеничного теста тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.06, кандидат технических наук Косяк, Дмитрий Сергеевич

• Косяк, Дмитрий Сергеевич
• кандидат технических наук
• 2002

Оглавление диссертации кандидат технических наук Косяк, Дмитрий Сергеевич

Глава 1. Информационный анализ объекта и постановка задач исследования.

1.1. Роль и место информационных систем в управлении хлебопекарным предприятием.

1.2. Классификация задач производственной технологической лаборатории хлебозавода.

1.3. Анализ методов и средств контроля хлебопекарных свойств пшеничной муки.

1.4. Содержательная постановка задачи.

1.5. Выводы по главе.

Глава 2. Технологические основы разработки информационноизмерительной системы оценки хлебопекарных свойств пшеничной муки.

2.1. Разработка системы оперативного контроля белизны пшеничной муки и способности её к потемнению.

2.1.1. Роль параметра способность пшеничной муки к потемнению в системе оценки качества хлеба и хлебобулочных изделий.

2.1.2. Обзор методов и технических средств контроля пшеничной муки по белизне и способности ее к потемнению.

2.1.3. Разработка методики автоматизированного контроля параметра способность пшеничной муки к потемнению.

2.1.4. Разработка математического обеспечения информационно-измерительной системы для определения способности муки к потемнению.

2.2. Разработка экспресс-метода определения водопоглотительной способности муки.

2.2.1. Современные методы и средства контроля водопоглотительной способности пшеничной муки.

2.2.2. Разработка методики автоматизированного контроля водопоглотительной способности пшеничной муки.

2.2.3. Исследование метрологических свойств системы контроля водопоглотительной способности пшеничной муки.

2.3. Выводы по главе.

Глава 3. Разработка математического обеспечения системы оперативной корректировки производственной рецептуры пшеничного теста.

3.1. Разработка модели качества пшеничного хлеба.

3.2. Постановка задачи оптимального управления объектом.

3.3. Декомпозиция общей задачи оптимального управления.

3.4. Оптимизация производственной рецептуры пшеничного теста на стадии дозирования рецептурных компонентов.

3.5. Выводы по главе.

Глава 4. Разработка алгоритмического обеспечения системы оперативной корректировки производственной рецептуры.

4.1. Анализ структуры системы.

4.2. Разработка информационного обеспечения системы оперативной корректировки производственной рецептуры.

4.3. Техническая реализация алгоритмов управления процессом дозирования в системе оперативной корректировки производственной рецептуры.

4.4. Выводы по главе.

Общая характеристика работы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Система оперативной корректировки производственной рецептуры пшеничного теста»

Решение задачи стабильного обеспечения населения хлебобулочными изделиями высокого качества неразрывно связано с разработкой и внедрением научно обоснованных алгоритмов управления технологическими процессами.

Оперативное управление качеством хлебобулочных изделий на предприятиях хлебопекарной промышленности не представляется возможным без использования автоматизированных систем управления, в основу функционирования которых положены адекватные математические модели технологических операций производства этих изделий.

Одним из основных видов сырья при приготовлении пшеничного хлеба является мука. Как правило, свойства муки, поступающей на хлебопекарное предприятие, изменяются от партии к партии. Они зависят как от качества зерна, характеризуемого условиями выращивания пшеницы, режимами его сушки и хранения, так и от соблюдения требований технологического регламента процесса его помола.

К числу важнейших показателей качества пшеничного хлеба, оказывающих значительное влияние на его потребительские свойства, относится цвет его мякиша. Как правило, потребители отдают предпочтение хлебу с более светлым мякишем. О его цвете еще до выпечки хлеба достаточно уверенно можно судить по оценке параметра "способность муки к потемнению" (СМП). Установлено, что одним из основных факторов, влияющих на этот показатель, является активность фермента полифенолоксидазы. Контроль СМП на предприятиях хлебопекарной промышленности не проводится из-за отсутствия методов её оперативного определения. В этой связи задача разработки методов и средств оперативного контроля СМП на хлебопекарном предприятии является актуальной.

Многочисленными исследованиями установлено, что форма и реологические свойства мякиша хлебобулочных изделий в значительной степени определяются водопоглотительной способностью (ВПС) муки. Однако данный параметр в настоящее время на хлебозаводах не контролируется из-за отсутствия доступных, серийно разработанных технических средств, позволяющих рассчитывать оптимальное значение дозы воды с учетом водопоглотительной способности муки.

Современные исследования ведущих отечественных и зарубежных ученых свидетельствуют об эффективности управления состоянием белково-протеиназного и углеводно-амилазного комплексов по таким показателям свойств муки, как общая деформация клейковины и "число падения". Проведение исследований, посвященных разработке методов и средств корректировки хлебопекарных свойств муки с учетом информации о состоянии белково-протеиназного и углеводно-амилазного комплексов, при использовании чистых ферментных препаратов, является актуальным для хлебопекарной промышленности. Кроме того, корректировка реологических свойств теста с учетом оперативно получаемой информации о значении водопоглотительной способности муки позволяет достичь приемлемого соотношения между себестоимостью и качеством готовой продукции. При этом возможность селекции партии муки при её входном контроле на хлебопекарных предприятиях по показателям СМП и белизне позволяет обеспечить стабильность потребительских свойств хлеба.

Развитие информационных технологий и возможность их использования на хлебопекарных предприятиях открывают широкие перспективы для проведения исследований и разработки системы оперативной корректировки производственной рецептуры пшеничного теста с целью оптимизации технологических процессов производства хлебобулочных изделий высокого качества. Декомпозиция технологического процесса приготовления пшеничного хлеба как объекта управления позволяет выделить те его стадии, на которых наиболее эффективно проявляются результаты действия оперативной корректировки производственной рецептуры пшеничного теста. К ним, в первую очередь, относятся стадии входного контроля параметров сырья, поступившего на хлебозавод, и дозирования-замеса рецептурных компонентов теста при управлении процессом приготовления пшеничного теста в реальном масштабе времени.

Отсутствие в настоящее время адекватных математических моделей оценки качества хлеба и методик его оперативного определения обусловливает многообразие не всегда корректных целевых функций применяющихся на практике. Разработка модели оценки качества хлеба, выполненная в рамках данного исследования, представляется весьма актуальной для хлебопекарной промышленности в целом. Комплексное решение задачи управления производством хлеба по результатам оперативного контроля свойств поступающей на предприятие муки предполагает формирование целевой функции показателей качества готовой продукции и адекватной ей процедуры оптимизации производственной рецептуры пшеничного теста. В связи с этим разработка системы оперативной корректировки производственной рецептуры пшеничного теста является актуальной задачей для предприятий хлебопекарной промышленности Российской Федерации.

Цель и направление исследований.

Цель работы заключается в научном обосновании и создании системы оперативной корректировки производственной рецептуры пшеничного теста, обеспечивающей выработку хлебобулочных изделий стабильно, высокого качества путем регулирования хлебопекарных свойств пшеничной муки, поступающей на производство, внесением в тесто ферментных препаратов, дозировки которых рассчитываются по оперативной информации о хлебопекарных свойствах муки.

Основные направления исследований в соответствии с поставленной целью сводились к решению следующих задач:

-анализ и выбор критериев оценки хлебопекарных свойств пшеничной муки, необходимых для формирования оценки качества хлебобулочных изделий и выдачи рекомендаций по корректировке производственной рецептуры пшеничного теста;

-исследование и разработка методов и средств оперативного контроля белизны пшеничной муки и её способности к потемнению;

- разработка экспресс-метода оценки водопоглотительной способности пшеничной муки;

- выявление функциональной взаимосвязи между дозировками ферментного препарата амилолитического действия и автолитической активностью пшеничной муки, определяемой по "числу падения", а также между дозировками ферментного препарата протеолитического действия и реологическими свойствами клейковины;

- разработка математических моделей и алгоритма регулирования хлебопекарных свойств муки на стадии дозирования рецептурных компонентов путем расчета производственной рецептуры;

-разработка структуры информационного массива для построения базы данных параметров партий муки и её поставщиков;

- разработка автоматизированных рабочих мест (АРМ) технолога для решения задач оперативного контроля свойств поступающих на хлебопекарное предприятие партий муки и корректировки производственной рецептуры.

Научная новизна.

Разработана методология создания системы оперативной корректировки производственной рецептуры пшеничного теста.

По результатам исследований получена математическая модель процесса меланинообразования в тесте из пшеничной муки при его отлежке.

Установлена взаимосвязь между интенсивностью процесса образования меланинов и изменением коэффициента отражения светового потока от поверхности тестовой заготовки. Показано, что процесс меланинообразования в тестовой заготовке происходит по экспоненциальному закону.

Решена задача выделения полезного сигнала изменения оценки белизны муки во времени из смеси его со стационарным аддитивным шумом. По контрольной выборке оценок белизны сформированы эффективные оценки параметров интерполирующей функции для определения значения СМП.

Новизна разработанного способа определения способности пшеничной муки к потемнению подтверждена патентом РФ № 2157991.

Выявлена динамика реологического поведения теста на приборе амилотест и изучены статистические свойства оценок параметра ВПС. Найдены оптимальные значения параметров процедуры оценки и фильтрации результатов измерений с целью повышения их достоверности.

Решена задача оптимальной линейной фильтрации сигнала, характеризующего водопоглотительную способность муки, из аддитивной стационарной смеси сигнал + шум на фоне медленно меняющегося тренда.

Впервые получено выражение для комплексной оценки качества пшеничного хлеба как функция дозировок ферментных препаратов и воды.

Практическая значимость и реализация результатов работы.

Разработан автоматизированный метод определения способности пшеничной муки к потемнению.

Создана методика автоматизированного определения водопоглотительной способности муки с использованием прибора амилотест (АТ-97).

Научно обоснована и решена задача корректировки производственной рецептуры - как задача формирования оптимального соотношения компонентов смеси (ферментных препаратов) и воды при приготовлении пшеничного теста с учетом показателей хлебопекарных свойств муки.

Обоснована необходимость внедрения информационно-измерительной системы (ИИС) для автоматизированного контроля белизны муки и способности её к потемнению, автолитической активности муки и её водопоглотительной способности на базе приборов Блик-РЗ и амилотест АТ-97.

Разработано программное обеспечение АРМов цехового технолога и лаборанта, позволяющее на основании накопленных по поступающим партиям муки данным формировать рекомендации о её пригодности к переработке, а также рассчитывать оптимальные дозировки ферментных препаратов амилолитического и протеолитического действия для получения хлебобулочных изделий высокого качества.

Предложена структурная схема и состав комплекса технических средств (КТС) системы оперативной корректировки производственной рецептуры пшеничного теста.

Разработана структура информационного массива для построения базы данных параметров партий муки и поставщиков.

Метод экспресс-оценки СМП апробирован во Всероссийском центре по оценке качества сортов сельскохозяйственных культур.

Разработанные рекомендации по доработке конструкции прибора Блик-РЗ внедрены на фирме-изготовителе - НПФ "Радиус".

Создано АРМ - технолога оператора для оперативного контроля свойств муки по параметрам белизна, способность муки к потемнению, "число падения", которое внедрено на "ОАО Хлебозавод №28".

Апробация работы.

Основные положения работы и её результаты были доложены и обсуждены на семинаре "Компьютерные технологии в хлебопечении" (Москва, 1999), а также на конференциях: "Ресурсосберегающие технологии пищевых производств" (С.-Петербург, 1998); "Индустрия продуктов здорового питания -третье тысячелетие" (Москва, 1999); "Молодые ученые - пищевым и перерабатывающим отраслям АПК (технологические аспекты производства)" (Москва, 1999).

Материалы диссертации по её отдельным аспектам отражены в 8 печатных работах, в т.ч. 1 патенте РФ на изобретение.

Заключение диссертации по теме «Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (по отраслям)», Косяк, Дмитрий Сергеевич

Выводы по главе

1. С применением метода структурного анализа к решению задачи оптимального управления процессом корректировки производственной рецептуры пшеничного хлеба показано, что участок дозирования компонентов является наиболее перспективным для повышения качества производимого хлеба.

2. Разработана математическая модель оценки качества готового продукта с учетом влияния на него доз ферментных препаратов и воды; установлена соответствующая аналитическая зависимость.

3. Формализованы частные критерии качества по ферментным препаратам протеолитического и амилолитического действия и показано, что оптимизация по частным критериям в пределах практически допустимой погрешности адекватна оптимизации по интегральному показателю.

Глава 4. Разработка алгоритмического обеспечения системы оперативной корректировки производственной рецептуры

4.1. Анализ структуры системы

Для принятия адекватных и оптимальных решений по формированию производственной рецептуры необходимо владеть оперативной и достоверной информацией на текущий момент времени. Одним из наиболее перспективных способов сбора, хранения и передачи на производственные участки необходимой информации является создание автоматизированных рабочих мест, объединенных в единую локальную вычислительную сеть, структура которой приведена на рис. 4.1.

На рис 4.2 показана блок-схема алгоритма работы АРМа технолога ПТЛ. Данная программа позволяет выдавать рекомендации по закупке поступившей партии муки [100]. Основанием для объективного принятия решения служат данные, поступающие на АРМ с контрольно-измерительных приборов или вводимые с клавиатуры оператором-технологом из первичных документов. Так, информация о ЧП, белизне и СМП передается на персональный компьютер через последовательный порт RS232, а значения ИДК, влажности муки, ВПС, данные о поставщике вводятся с первичных документов.

Управление технологическим процессом на стадии приготовления рецептуры, осуществляемое АРМом технолога, будем считать оптимальным, если команды, отданные на исполнительные устройства (например, программируемые дозаторы), или рекомендации, выданные на автоматически неуправляемые элементы технологического процесса, обеспечат его наилучшие по качеству конечного продукта параметры.

При этом критериальные функции и правила принятия решения должны основываться на математической модели и регулирующих функциях, описанных в главе 3. В свою очередь, модель базируется на управлении

Рис. 4.1. Структура локальной вычислительной сети хлебозавода с учетом задач решаемых ПТЛ 129 технологическим процессом по трем факторам: дозировками ферментных препаратов амилолитического и протеолитического действия и воды при ограничениях на себестоимость конечного продукта и влажность теста. Исходными для проведения расчета являются данные, поступившие с периферийных устройств АРМов. Результаты используются для расчета выхода теста, а также себестоимости получаемого из данной партии муки хлеба.

По окончании расчета на дисплей оператора выводятся значения оптимальных дозировок ферментных препаратов и воды, а также возможные допуски на них с указанием себестоимости и расчетного выхода хлеба. Если мука не соответствует какому-либо из параметров, то система предупреждает об этом оператора; информация заносится в базу данных для дальнейшего использования на участке отдела снабжения, где проводят проверку выполнения обязательств поставщиками. В случае принятия решения о покупке данной партии муки информация также сохраняется в базе данных и в дальнейшем используется для расчета оптимальных дозировок ферментных препаратов.

При поступлении на производство материальные потоки параллельно сопровождаются информационными потоками о свойствах муки и командах на исполнительные устройства, которые должны их отработать. В качестве одного из таких устройств выступает дозатор жидких компонентов, программное обеспечение которого позволяет рассчитать оптимальные дозировки ферментных препаратов и воды.

Концентрация растворов ФП подбирается в зависимости от особенностей производства и количества замешиваемой муки. Растворы готовятся сменным технологом; ферментный препарат взвешивается на аналитических весах, а затем растворяется в строго отмеренном количестве воды. На производстве при замесе 100 кг муки целесообразно использовать раствор из расчета 0,2 г ФП на 100 мл воды. Тогда для получения дозировки ФП=0,006% в дежу с массой муки 100 кг необходимо долить 3 л раствора ФП. Современные устройства, используемые на хлебопекарных предприятиях, позволяют дозировать необходимые компоненты с точностью до 25 г; следовательно, погрешность дозирования составит 0,8%, что при пересчете на ферментный препарат не превышает 0,05 г на 100 кг. Таким образом, ошибка дозирования ферментного препарата составляет 0,00005% к массе муки, а это в десятки раз меньше, чем рекомендуемая фирмой-производителем ферментных препаратов.

Применяемый в хлебопекарном производстве (в частности, на ОАО "Хлебозавод №28") дозатор КОНТУР ВЗ/1 обеспечивает указанные погрешности дозирования для расчетной концентрации раствора ФП.

При работе с автоматическими дозаторами программа формирует команду на приготовление выбранной смеси. Данные о дозировках и принятом решении с именем пользователя сохраняются в базе данных.

Блок-схема алгоритма управления АРМа оператора-технолога, расположенного на участке дозирования, приведена на рис. 4.3. Все АРМы поддерживают технологию использования ограниченного системного ресурса, а именно: каждому пользователю системными средствами регламентируется объем доступной информации и возможности её преобразования, что обеспечивается системой паролей на информацию, предоставляемую в локальной вычислительной сети. Подобное разграничение полномочий позволяет корректно построить иерархию преобразования информационных потоков; при этом сохраняется возможность контроля ответственности за эти преобразования.

Как видно из рис. 4.3, после регистрации пользователя программа проводит считывание данных с файл-сервера, расчет оптимальных дозировок воды и ферментных препаратов, а также возможных допусков на них. Рекомендации в виде таблицы отображаются на дисплее оператора, а он, в свою очередь, выбирает и фиксирует принятое им решение. Структурная схема, отражающая взаимосвязь между АРМами и их влияние на технологический процесс, приведена на рис 4.4.

Начало

Рис. 4.4. Схема движения материальных и информационных потоков процесса производства пшеничного хлеба

Использование АРМов с описанными алгоритмами работы позволяет реализовать оптимальное управление технологическим процессом на стадиях приемки муки и приготовления рецептуры, повысить эффективность и производительность труда как лаборанта, так и сменного технолога, снизить трудозатраты и в то же время обеспечить формирование единой базы данных предприятия, являющейся основой АСУ хлебозавода [101,110].

Для корректного построения структуры базы данных, в которой должна храниться оперативная информация, пользуются информационной моделью БД [102,103].

4.2. Разработка информационного обеспечения системы оперативной корректировки производственной рецептуры

Создаваемая при эксплуатации АРМов база данных содержит информацию о поставщиках и осуществляемых ими поставках муки. Информация предназначена для ведения БД статистики по поставщикам и хлебопекарным свойствам поставляемой ими муки, упрощения складского учета, расчета дозировок ферментных препаратов, а также для расчета себестоимости и выхода хлеба.

Как уже отмечалось, данные о качестве муки, поступающие из лаборатории, тесно связаны с экономической информацией, формируемой в планово-экономическом отделе, а также организационной информацией предоставляемой частично отделом снабжения и АРМом цехового технолога, а частично складом бестарного хранения муки. На основании информации о регулярности поставок и расхода муки можно делать выводы об эффективности работы отдела снабжения. Прерогатива принятия подобных решений принадлежит специалистам следующего иерархического уровня.

Сопоставление данных по фактическим затратам сырья, полученных со склада бестарного хранения муки (БХМ), с расчетными, которые получены в соответствии с рецептурой и с учетом хлебопекарных свойств используемой в производстве муки, позволяет уменьшить перерасход сырья и сократить случаи его расхищения, что входит в обязанность начальника производства. В связи с этим при проектировании информационной модели базы данных необходимо учитывать интересы всех участников основного и вспомогательного производств, а также управленческого аппарата.

Для упрощения построения модели введем несколько основных объектов, которые будут характеризовать создаваемую базу данных, а затем покажем связи, которые между ними образуются. Основным объектом на стадии приемки является партия муки. Она характеризуется рядом параметров, которые показаны на рис. 4.5. На этой схеме и далее на рис. 4.6 - 4.15 пунктирными линиями отображены свойства объекта, а сплошными - сами объекты. Объект "Партия муки №." предназначен для хранения информации о поступившей на предприятие партии муки. Доступ к свойствам данного объекта разрешен на складе БХМ, в производственно-технологической и цеховой лабораториях, планово-экономическом отделе, а также в отделе снабжения.

Рис. 4.5. Отображение связей объект - свойство для объекта "Партия муки №."

Свойство "Решение по муке" заполняется после ввода всех свойств объекта "Свойства привезенной муки" в ПТЛ хлебозавода на стадии приемки поступившей партии муки.

Если "Решение по муке" положительно, то далее данные передаются на АРМ кладовщика склада сырья, где он заполняет свойство "дата и время поставки". Объект "Договор №." используется как в планово-экономическом, так и в отделе снабжения. Более подробно он будет рассмотрен ниже.

Объект "Свойства поставленной партии муки" характеризуется данными о хлебопекарном достоинстве поступившей на предприятие муки, которые получены в ПТЛ хлебозавода (рис 4.6).

Свойства поставленной партии муки h Сорт муки

ИДК

Число падения J

------------1

Влажность !

ВПС

Белизна

СМП г

Рис 4.6. Отображение связей объект - свойство для объекта "Свойства поставленной партии муки"

Свойства данного объекта заполняются на АРМ технолога после определения показателей свойств муки в поступившей партии, кроме того, осуществляется ввод данных с первичных документов, предоставленных поставщиком. Эти данные используются как для проведения расчетов производственной рецептуры на стадии производства, так и для ведения статистики по поставщику (выполнение договорных обязательств).

Объект "Договор №." содержит информацию по договору, который был заключен на поставляемую муку; его можно представить в виде схемы, как это показано на рис. 4.7.

I договору I I

Рис 4.7. Отображение связей объект - свойство для объекта "Договор №."

Информация об объекте пополняется отделом снабжения в момент заключения договора на поставку муки и необходима для ведения статистики по поставщику с целью выбора в дальнейшем наиболее выгодного поставщика как по выполнению своих обязательств перед хлебозаводом, так и по ценовым критериям на муку. Кроме отдела снабжения доступ к данным об этом объекте разрешен планово-экономическому отделу. Как видно из рис. 4.7, объект "Договор№." содержит объект "Поставщик №.", в свойствах которого содержится дополнительная информация о поставщике (рис. 4.8).

Информация об объекте также вносится на АРМ отдела снабжения и может быть использована как им самим при заключении последующих договоров, так и планово-экономическим отделом и отделом маркетинга.

Рис 4.8. Изображение связей объект - свойство для объекта "Поставщик №."

Объект "Маркетинговая информация", входящий в состав объекта "Поставщик№." (рис. 4.9), как и предыдущий, используется для ведения статистики по поставщику, доступен планово-экономическому отделу, отделу снабжения и отделу маркетинга. Внесение изменений разрешено только отделу снабжения.

Маркетинговая J Дата 1ого информация 1 контакта

1 J Контактные —h 1 лица L

1 Когда создана 1 организация L

1 | Объемы 1 —и возможных 1 1 поставок

1 | Прочая

I информация I

1I

Рис. 4.9. Отображение связей объект - свойство для объекта "Маркетинговая информация"

Немаловажным участком в процессе информатизации является склад БХМ, где производится приемка-выдача муки; по этим операциям создается отчет по складу. Упрощенная схема информационных взаимосвязей по объекту "Отчет склада БХМ" представлена на рис. 4.10.

Рис. 4.10. Отображение связей объект - свойство для объекта "Отчет склада

БХМ"

Отчет склада БХМ составляется на основании заборной карты, которая формируется после проведения бригадирского отчета, документов, пришедших с муковозом, и фактической массы муки, которая была доставлена аэрозольным транспортом в силосы. Частично информацию для этого объекта вносит кладовщик склада БХМ, частично данные передаются из программы бригадирского отчета.

Ведение учета свойств муки и сопоставление информации, полученной от лаборатории, с информацией, предназначенной для кладовщика склада БХМ, а также отслеживание местоположения муки из разных партий подразумевает наличие взаимосвязей между информацией о силосе, в котором хранится мука, и данными о номере партии муки и ее массе. В связи с этим объект "Получение муки складом БХМ" можно представить в виде схемы на рис. 4.11. Данные о номере силоса и массе загруженной в него муки вводятся на АРМ кладовщика склада БХМ.

Рис. 4.11. Отображение связей объект - свойство для объекта "Получение муки складом БХМ"

Объект "Расход сырья из силоса" должен содержать информацию, позволяющую безошибочно определять свойства муки, поступающей на производство. Для этого он должен содержать данные о её фактическом расходе и дату расхода.

Для определения принадлежности муки, поступившей на производство, к той или иной партии, а следовательно, выяснения её свойств, которые были определены во время поступления муки на предприятие, необходимо сопоставить информацию о массе муки, хранящейся в силосе, с информацией о её расходовании. Схема такой связи по объекту "Расход сырья из силоса" приведена на рис. 4.12.

Расход сырья из силоса и Номер силоса и Масса

1 израсходованной ] муки п

Дата отпуска муки на | производство

Рис. 4.12. Отображение связей объект - свойство для объекта "Расход сырья со склада БХМ"

Мука со склада БХМ, как уже отмечалось, направляется в производство после предоставления бригадиром заборной карты, которая формируется по бригадирскому отчету, созданному на основании заказа производству. Последний составляется в столе заказов по принятым заявкам от потребителей. Схема связей по объекту "Бригадирские отчеты" представлена на рис. 4.13.

Рис. 4.13. Отображение связей объект - свойство для объекта "Бригадирские отчеты"

Поступившая на производство мука попадает на участок дозирования, где на АРМе сменного технолога, с учетом её хлебопекарных свойств, выполняются расчет и выбор оптимальных дозировок ФП и воды.

Информация о принятом решении и выбранных дозировках ферментных препаратов и воды заносится в базу данных и принадлежат объекту "Решение по рецептуре", связи которого показаны на рис. 4.14. Расчет свойств данного объекта осуществляется непосредственно перед замесом - на стадии формирования рецептуры с использованием данных, полученных в ПТЛ.

Так как технологу предлагается несколько вариантов дозировок, среди которых он должен выбрать оптимальную, то для обеспечения возможности дальнейшего контроля за правильностью принятого решения в объект включено свойство "Электронная подпись".

Решение по J Дозировки ферментных ! рецептуре Н I препаратов i

Г п —►! Дозировка воды [ | J г и —и Электронная подпись ] | J г и —и Дата принятия решения [ I J

J Расчетное значение ! ] выхода хлеба. | [Расчетное значение 1 себестоимости хлеба i j

Рис. 4.14. Отображение связей объект - свойство для объекта "Решение по рецептуре"

Данные, полученные при расчете выхода хлеба, используются как на участке цехового технолога для упрощения процедуры принятия решения по дозировкам, так и начальником производства для контроля фактического выхода хлеба. Расчетное значение себестоимости используется в планово-экономическом отделе.

Объект "Решение по рецептуре" косвенно связан с объектом "Рецептура изделия", свойства которого приведена на рис. 4.15. Данная связь заключается в том, что в основной рецептуре остаются не определенными переменные компоненты (в рецептуре указаны только пределы допуска на добавление улучшителей), точные значения которых устанавливаются непосредственно перед процессом тестоприготовления на АРМе цехового технолога.

Заборная карта на муку и сырье, как уже отмечалось, формируется по результатам работы программы бригадирских отчетов, исходными данными для которой являются рецептура изделия, предварительно вводимая в ПТЛ, и заказ производству, формируемый по окончании работы стола заказов.

Рецептура изделия Простые I компоненты

Сложные компоненты Заменители

I------------1 Переменные i компоненты i П П 1

Рис. 4.15. Отображение связей объект - свойство для объекта "Рецептура изделия"

Результатом объединения всех описанных объектов явилась структурная схема их взаимосвязей, которая приведена на рис. 4.16. Данная схема наглядно иллюстрирует расположение хранящейся в базе данных информации.

4.3. Техническая реализация алгоритмов управления процессом дозирования в системе оперативной корректировки производственной рецептуры

Современные программно-аппаратные вычислительные средства позволяют весьма эффективно организовывать управление информационными потоками между подразделениями ПТЛ и производством хлебобулочной продукции. Достаточно очевиден тот факт, что отдельные рабочие места, расположенные на площадях ПТЛ и основного производства, должны находиться в составе единой локальной вычислительной сети [104]. Преимуществами такой системы являются:

- оперативность и простота в управлении информационными потоками;

- эффективное управление выходными информационными потоками и исполнительными устройствами;

- возможность построения пакета аналитических программ для анализа и прогнозирования качества работ, проводимых на отдельном участке.

Подобные программно-аппаратные средства технически реализованы и интегрированы в производство на ОАО "Хлебозавод №28" в Москве. Аппаратно АРМы лабораторий подключены в ЛВС завода, где в качестве сервера используется IBM совместимый персональный компьютер на базе процессора Pentium III с оперативной памятью 128 Мб и жестким диском 6 Гб. Схема информационной взаимосвязи между АРМами подразделений приведена на рис. 4.17.

Автоматизированные рабочие места представляют собой бездисковые рабочие станции на базе IBM совместимых персональных компьютеров, что достаточно дешево и практично. Загрузка операционной системы производится по локальной вычислительной сети Ethernet с файл-сервера под управлением NetWare 4.0. Данная конфигурация пользовательских рабочих станций позволяет устранить как несанкционированный доступ в сеть посторонним лицам, так и установку программного обеспечения, не относящегося к работе, а следовательно, исключить вероятность потери данных, связанную с заражением вирусными программами.

Системные программные средства, установленные на файл-сервере ЛВС, поддерживаются Novel NetWare, позволяющей работать пользователям в операционной системе DOS; при этом процедура администрирования в данном конкретном случае достаточна оперативна и проста.

Управленческие и аналитические программы, в совокупности образующие программный пакет АСУ завода, куда естественно входят продукты, обслуживающие ПТЛ и производство, написаны в среде СУБД Clarion, что позволяет обеспечить высокие эксплуатационные характеристики программных продуктов:

- устойчивость баз данных к некорректным действиям пользователей;

- наглядность представления результата;

Заключение и выводы по диссертационной работе

1. Проведен анализ и определены критерии оценки хлебопекарных свойств пшеничной муки, необходимые для формирования и выдачи рекомендаций по корректировке производственной рецептуры пшеничного теста.

2. Разработана математическая модель процесса меланинообразования в тесте из пшеничной муки в процессе отлежки. Показано, что этот процесс происходит по экспоненциальному закону.

3. Разработаны технические средства и методы автоматизированного оперативного контроля белизны пшеничной муки и способности её к потемнению, позволившие сократить время проведения измерений в 6 раз. Новизна технического и технологического решения подтверждена патентом РФ № 2157991 на " Способ определения способности пшеничной муки к потемнению ".

4. Разработан экспресс-метод автоматизированной оценки водопоглотительной способности пшеничной муки.

5. Выявлена динамика изменения реологических свойств теста и изучены статистические свойства оценок ВПС муки, полученных на приборе амилотест. Определены оптимальные значения параметров процедуры оценивания и фильтрации результатов измерения с целью повышения их достоверности.

6. Проведены комплексные исследования влияния хлебопекарных свойств муки и доз ферментных препаратов амилолитического и протеолитического действия на свойства теста и качество хлебобулочных изделий. Выявлены функциональные взаимосвязи между дозами ферментных препаратов амилолитического действия и автолитической активностью пшеничной муки, а также между дозами ферментных препаратов протеолитического действия и реологическими свойствами клейковины.

7. Разработаны математическая модель и алгоритм регулирования хлебопекарных свойств муки на стадии дозирования рецептурных компонентов.

8. Разработано программное обеспечение АРМов цехового технолога и лаборанта, позволяющее на основании накопленных по поступающим партиям муки данных формировать рекомендации о её пригодности к переработке, а также рассчитывать оптимальные дозы ферментных препаратов для получения хлебобулочных изделий заданного качества.

9. Предложена структура информационно-измерительной системы оперативной корректировки производственной рецептуры пшеничного теста.

10. Разработана структура информационного массива для построения базы данных параметров партий муки и поставщиков.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Косяк, Дмитрий Сергеевич, 2002 год

1. Чижова КН., Шкеаркина Т.И. и др. Технохимический контроль хлебопекарного производства. -М., 1975. 480 с.

2. Шкеаркина Т. И. и др. Современные методы и оборудование для оценки хлебопекарных свойств муки. -М, 1986. 30 с.

3. Ауэрман Л.Я. Технология хлебопекарного производства. -М; 1984. 416 с.

4. Новицкий В. и др. Новые информационные технологии // Хлебопродукты. 1997. №4. С. 25

5. Корытный М.З., Косяк Д.С. Автоматизация процессов управления на хлебозаводах / Тез. докл. международной науч.-практ. конф. „Индустрия продуктов здорового питания третье тысячелетие (человек, наука, технология, экономика)". - М., 1999. Ч. I. С. 123-124

6. Муравлев А.В., Карпов В. И. Подходы к созданию корпоративной системы / Тез. докл. международной науч.-практ. конф. „Индустрия продуктовздорового питания третье тысячелетие (человек, наука, технология, экономика)". - М., 1999. 4.1. С. 126

7. Косяк С., Корытный М., Косяк Д. Компьютерные технологии в процессах управления на хлебозаводах // Хлебопродукты. 1998. № 7. С. 26-29

8. М.Черных В.Я. Разработка системы гибкого управления производством пшеничного хлеба // Дис. в виде научного доклада на соиск. учен. степ. докт. техн. наук. М., 1992. 68 с.

9. И.Рогачев Н.Н. Микроконтроллерные автоматизированные системы на предприятиях пищевой промышленности // Приборы и системы управления. 1997. № 7. с. 6

10. ХЪ.Грыцив П.Е. АСУТП сахарных заводов на базе комплексов МСКУ // Приборы и системы управления. 1997. № 7. С. 7

11. ХА.Кащан А.В. «Флора» инструмент для создания АСУ // Приборы и системы управления. - 1997. № 10. С. 14

12. Алъперович И.В.,. Толмасская И. И. Архитектура комплекса программ FIX // Приборы и системы управления. 1997. № 8. С. 9

13. Инструкция о работе производственной технологической лаборатории хлебопекарного предприятия. М., 1988. 32 с.

14. Инструкция о работе производственных технологических лабораторий хлебопекарных предприятий. М., 1988. С. 2-4

15. Пучкоеа JI.K Лабораторный практикум по технологии хлебопекарного производства / Изд. 3-е, перераб. и дополн. М., 1982. 232 с.

16. Алпатова Г.А., Кузьминский Р.В., Шкваркина Т.И. и др. Динамика колебаний качества муки, поступающей на производство. // Хлебопекарная и кондитерская промышленность. 1977. № 4. С. 24-25

17. Шкваркина Т.Н. Контроль качества сырья и рекомендации по переработке муки с пониженными хлебопекарными свойствами. // Хлебопекарная и кондитерская промышленность. 1986 г. №2 С. 13-14

18. ГОСТ 26574-85. Мука пшеничная хлебопекарная. Технические условия. -М.: Изд-во стандартов, 1985. 7 с.

19. Мамбиш И.Е. Методы оценки сортности муки и средства для их осуществления. -М., 1968. 108 с.23 .Люшинская И.И, и др. Потемнение теста и мякиша хлеба из пшеничной муки и способы его устранения. М., 1975. С. 37

20. Лукач Е. Н. Исследование пшеничной муки с повышенной способностью к потемнению и разработка рекомендаций по улучшению цвета мякиша хлеба. Дис. на соиск. учен. степ. канд. техн. наук. -М., 1969. 225 с.

21. Козъмина Н.П., Резниченко О.М. Новое в изучении цвета макаронных изделий за рубежом. М., 1974.

22. Шкваркина Т.И., Лукач Е.Н. Цвет пшеничной муки и хлеба- М.: ЦИНТИПищепром., 1971. 37 с. (обзор)

23. ГОСТ 27494-87. Мука и отруби. Методы определения зольности. М.: Изд-во стандартов, 1987. 6 с.

24. ГОСТ 26361-84. Мука. Метод определения белизны. М.: Изд-во стандартов, 1984. 6 с.

25. Ъ2.Венецкий И.Г., Калъдищев Г.С. Теория вероятности и математическая статистика. -М.: Статистика, 1985. 264 с.

26. Сборник задач по теории вероятностей, математической статистике и теории случайных функций / Под ред. Свешникова А. А. / М.: Наука, 1970. 656 с.

27. Боровков А. А. Теория вероятностей / Изд. второе, перераб. и доп. / М.: Наука, 1986. 432 с.

28. Ъв.Черных В., Прокофьев Е., Косяк Д., Шуленин А. АРМ технолога для определения белизны муки // Хлебопродукты. 2001. № 6. С. 19-23

29. Черных В., Прокофьев Е., Косяк Д., Шуленин А. " Способ определения способности пшеничной муки к потемнению ". Патент РФ № 2157991.

30. Ъ%.Дукарский О.М., Закурдаев А.Г. Статистический анализ и обработка данных на ЭВМ "Минск-22".- М.: Статистика, 1971.

31. Гмурман В.Е. Руководство к решению задач по теории вероятности и математической статистике / Учебн. пособ. для студентов ВТУЗов 3-е изд., переработ, и дополн. / - М.: Высшая школа, 1979. 400 с.

32. Отчет об испытаниях прибора "Валориграф" / М., 1968. С. 1-241 .Козъмина Н.П. Биохимия хлебопечения. М., 1971. С. 172-175

33. Ройтер И.М. Справочник по хлебопекарному производству. Т. 2 „Сырье, технология и технохимический контроль производства". -М., 1972. С. 83

34. Черных В. и др. Информационно-измерительная система для оценки хлебопекарных свойств муки // Хлебопродукты. 2000. №8. С. 21-25

35. ГОСТ 27676-88. Зерно и продукты его переработки. Метод определения числа падения. -М.: Изд-во стандартов, 1988. 15 с.

36. Аб.Косяк Д. Определение водопоглотительной способности пшеничной муки в заводских лабораториях // Хлебопродукты. 2000. № 6. С. 12-14

37. Дрейпер К, Смит Г. Прикладной регрессионный анализ. -М.: "Статистика", 1973. 392 с.

38. Левин Б.Р. Теоретические основы статистической радиотехники. Кн. 2. М., 1975. 392 с.

39. Рытое С.М. Введение в статистическую радиофизику. Ч. 1. „Случайные процессы". -М.: "Наука", 1976. 496 с.

40. Мирский Г.Я. Радиоэлектронные измерения. /Изд. 2-е, переработ, и доп. -М.: Энергия, 1969. 528 с.

41. Васин М.И., Пучкова Л.И., Петров И. К. Пути автоматизации измерения качества хлеба и свойств его полуфабрикатов. М. ЦНИИТЭИпигцепром, 1981. 35 с. (обзор)

42. Скобло Д.И., Глыбин И.П. Автоматический контроль и регулирование процессов пищевых производств. Киев: "Техника", 1974. 488 с.

43. Ъ%.Белоусова Е.М., Лясковскш Ю.П. и др. "Способ контроля хлебопекарных свойств пшеничной муки". А.с. 1515104. 1989.

44. Бородаев В.Е. Системный подход к повышению качества продукции. -Алма-Ата, 1979. 30 с.

45. Розенберг В.Я. Введение в теорию точности измерительных систем. М. 1975. 306 с.

46. Широкое JI.A. и др. Автоматизация производственных процессов и АСУ ТП в пищевой промышленности. М.: Агропроимздат, 1986. 37 с.

47. Автоматизация технологических процессов пищевых производств / Под ред. Е. Б. Карпина. -М.: Пищепромиздат, 1977. 430 с.

48. Гришин А.С., Полторак М.И. Комплексная механизация и автоматизация производственных процессов на хлебозаводах. М.: Пищевая промышленность, 1976. 279 с.

49. Козлов Г.Ф., Остапчук Н.Ф., Щербатенко В.В. Системный анализ технологических процессов на предприятиях пищевой промышленности. -Киев: Техника, 1977. 200 с.

50. Ю.Солощенко М.М., Халамайзер М.Б., Сорокин А.И. Автоматические системы контроля и управления некоторыми технологическими параметрамихлебопекарного производства. М.: ЦНИИТЭИпищепром, 1972. 18 с.обзор)

51. Матвеева И.В., Белявская И.Г. Пищевые добавки и хлебопекарные улучшители в производстве мучных изделий. М.: Телер, 2000. 115 с.

52. Инструкция по нормированию расхода муки (выхода хлеба) в хлебопекарной промышленности М. 1976. 48 с.

53. Черных В.Я. и др. "Способ определения момента готовности теста в процессе замеса". А.с. 1245086, 1986.

54. Черных В.Я., Матвеев Ю.И. и др. "Способ автоматического управления замесом пшеничного теста" Патент 2092055, 1997.

55. Казаков Е.Д. Клейковина, её формирование, состав. Ч. I. М., 1992. 60 с.

56. Лоландова Р. Д. Применение пищевых добавок в хлебопечении // Хлебопекарная и кондитерская промышленность. 1996. №1. С. 10-12

57. Пучкова Л.И., Еникеева Н.Г., Смирнова Н.Н. Органолептическая оценка качества хлебобулочных изделий. М., 1987. 34 с.

58. Малышев В.П. Математическое планирование металлургического и химического эксперимента. Алма-Ата, 1977. 37 с.9А.Протодьяконов М.М., Тедер Р.И. Методика рационального планирования экспериментов. М.: Наука, 1970. 75 с.

59. Зажигаев Л.С., Кишъян А.А., Романиков Ю.И. Методы планирования и обработки результатов физического эксперимента. М.: Атомиздат, 1978. 232 с.

60. Грачев Ю.П. Математические методы планирования экспериментов. М.: Пищепромиздат, 1979. 200 с.

61. Казаков Е.Д. Структура клейковины и качество помольных партий. Ч II. -М., 1993. 60 с. (обзор)

62. ГОСТ 27839. Мука пшеничная. Методы определения количества и качества клейковины. М.: Изд-во стандартов, 11 с.

63. Пучкова Л.И. и др. Проектирование хлебопекарных предприятий с основами САПР. М.: Колос, 1993. 224 с.

64. Герасимов Б.М., Тарасов В.А., Токарев И.В. Человеко-машинные системы принятия решений с элементами искусственного интеллекта. Киев, 1993.

65. Додонов А.Г., Иванченко П.И., Клименко В. Т. Компьютерная информация, хранение и управление. Киев, 1992. 232 с.

66. Диго С.М. Проектирование и использование баз данных. М.: Финансы и статистика, 1995. 208 с.

67. Коблов Л.К, Линьков В.М., Силъвеструк Ю.А. Проектирование систем управления данными // Учебн. пособие. Пенза, 1989. 56 с.

68. The farinograph handbook / Third edition, revised and expanded. Bert L. D' Appolonia and Wallace H. Kunerth. Published by American Association of Cereal Chemists, Inc. 1984

69. Carrol L.E., Stabilizer reduce texture problems in multicomponent foods and bakery products // Food Technol.- 1990. V.44-.№4. P. 94

70. Sprossler B.G. Enzyme des Weizermmehls und optimierte Enzymprodukte. // Getreide Mehl und Brot. 1990-№12. S. 357-360.

71. San ban Mei. High Enzymes for the baking industry. / Baking Seminar in Guangzhou, P.R.C., November. -1993.-26 p.

72. Harald Perten. Application of falling number method for evaluating alpha-amylase activity // Cereal Chemistry. May, 1964. Vol. 41. No. 3. P. 127

73. Srivastava A., Han E., Rumar V. and Singh V. Parallel formulations of decision tre classification-tree classification algorithms. University of Minesota supercomputing institute. Research report UNSI 99/33. March 19991. Утер к щи»

74. Данпие аиалтн муки: поч. гаынш; мелькомСипцп «С окольняки-.' i Чоекна; СОЧ мЧ кл - вменши;влажность 14 %;

75. КОЛИЧсЧ ПН-. СМ рои КЛСНК'ПВНЦ!.! • 2Ь Vкамее чн- кленкошшы 1 гр) ина (11ДК* "и ел призракшл,а-;:т'"!Ь -числа тиенни» • е.: оеличнл • 54 ел.прибора; гпк.-о'шосп» 2.4 tрад.:

76. Bivsc иве) и чаиак с?нннегствуютнормам-ГОСТа.

77. Чшмюченис но анлдигп муки: мука являлась средней но «'биле*.2