Построение операторной модели

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ 2

ПОСТРОЕНИЕ ОПЕРАТОРНОЙ МОДЕЛИ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

Технологический поток – основная часть технологической системы

Несмотря на разнообразие технологий, машинно-аппаратурного оформления, общим для различных технологических линий является то, что в них организован и функционирует непрерывный технологический поток преобразования исходного сырья в продукт. Такой поток имеет свои закономерности, которые необходимо знать, чтобы создавать высокоэффективные технологические линии. Конструкторское решение линии в целом должно определять конструкции отдельных машин и аппаратов.

Отвлекаясь от конкретных технологий, рассмотрим строение и форму технологической операции и технологического потока, т.е. их морфологию.

Технологический процесс производства, технологическая схема

С фруктово-ягодной начинкой

Теперь рассмотрим этапы построения операторной модели, показанные на рис. 4…7.

Графическое изображение операторной модели начинают с построения цепочки типовых процессов (рис. 4).

Затем в цепочке типовых процессов выделяют технологические операции (элементы системы), являющиеся минимальными носителями специфического качества данной технологии (рис. 5). При этом по существу выполняют процедуру системного анализа.

Следующий этап – объединение операций в свои совокупности – подсистемы (рис. 6). Это действие – системный синтез.

Процедуру системного анализа и системного синтеза выполняют поочередно и неоднократно. Такими итерационными действиями уточняют содержание элементов и подсистем и их границ, а также структуры системы.

Рис. 4. Изображение цепочки типовых процессов

Рис. 5. Выделение технологических операций (элементов системы)

Рис. 6. Объединение технологических операций в совокупности – подсистемы

Рис. 7. Операторная модель производства карамели с фруктово-ягодной начинкой

В окончательном виде операторная модель технологической системы имеет вид, показанный на рис. 7.

А – подсистема образования изделий с показателями качества, соответствующими стандарту: I – оператор завертки карамели; II – оператор охлаждения карамели;

В – подсистема образования карамели в виде отдельных предметов с заданными показателями качества: I – оператор формования карамели с начинкой; II – оператор образования жгута из тянутой карамельной массы и начинки; III – оператор образования тянутой карамельной массы с заданными физико-механическими свойствами; IV – оператор образования начинки с заданными физико-механическими свойствами.

С₁ – подсистема образования промежуточного продукта с заданными технологическими показателями качества: I – оператор охлаждения уваренного карамельного сиропа; II – оператор образования уваренного карамельного сиропа;

С₂ – подсистема образования промежуточного продукта с заданными технологическими показателями качества: I – оператор образования карамельного сиропа; II – оператор образования рецептурной смеси;

С₃ – подсистема образования промежуточного продукта с заданными технологическими показателями качества: I – оператор образования уваренной рецептурной смеси; II – оператор образования рецептурной смеси; III – оператор образования протертого фруктово-ягодного пюре.

На операторной модели технологической системы могут быть показаны входные, выходные, управляющие и возмущающие параметры (например, температура, влажность, плотность, кислотность, органолептические показатели и т.п.). Основную трудность при этом составляет не само определение этих параметров, а пределы их возможных изменений (допусков).

На операторной модели могут быть нанесены допуски на параметры и требования к сырью и готовой продукции. Кроме того, может быть указана длительность производственного цикла системы в целом и в границах ее подсистем.

Итак, системы процессов графически изображаются следующим образом: прямоугольник ограничивает систему, которая имеет два или более прямоугольника (на рис. 7 – пять), ограничивающих подсистемы; подсистема содержит два или более оператора (например, подсистема В – четыре оператора: I, II, III, IV), которые отражают понятие технологических операций и границы которых в большинстве случаев совпадают в границами машин и аппаратов; оператор, в свою очередь, состоит из одного, двух или более процессоров (например, оператор IV подсистемы В содержит три процессора), которые отражают в общем случае сущность физических, химических и биологических процессов; линии со стрелками – материальные потоки – являются связями между операторами и подсистемами, а также системой в целом и внешней средой.

В настоящее время все технологические системы перерабатывающих отраслей построены так, что выход любой подсистемы из строя ведет к отказу всей системы. В этом случае имеется последовательное соединение подсистем по надежности. Это не означает, что в системе данные подсистемы обязательно соединены последовательно, без разветвлений. Например, в технологической системе производства карамели с начинкой (рис. 4) подсистемы С₂ и С₃ соединены параллельно. Однако по надежности эти подсистемы соединены последовательно, так как отказы и С₂ и С₃ ведут к отказу всей системы (рис. 8).

Рис. 8. Схема соединений подсистем технологической системы производства

карамели с начинкой

а – в соответствии с технологией производства; б – по надежности

Операторные модели отражают, разделяя и взаимоувязывая, две принципиально различные и вместе с тем диалектически связанные стороны любых создаваемых человеком систем: функции, выполняемые системой (т.е. что она делает), и методы (т.е. как и какими способами реализуются эти функции). В операторных моделях функции обозначаются видом связей между операторами, а методы – видом операторов. Это значит, что с помощью операторной модели можно четко разделить и взаимоувязать функции и методы.

Процессы производства осуществляются на оборудовании, которое со временем изменяется. Элементы же операторной модели более консервативны. Это позволяет строить типовые функционально-структурные модели.

Операторная модель системы состоит из цепочки взаимосвязанных элементов-операторов, где качество каждой операции определяется тем, как она выполняется. В такой цепи все методы должны быть равноценными. Следовательно, нет необходимости применять точные, совершенные методы и средства для выполнения одних функций в системе и грубые, примитивные – для других. «Мощность» методов выполнения всех функций в любой целостной системе должна быть примерно одинаковой.

Исходя из того, что определяющим в системе является цель ее деятельности, и, рассматривая систему с конца, тем самым допускается, что та же самая цель в принципе может быть достигнута различными альтернативными путями, т.е. различным образом организованными системами.

Цель занятия: изучение этапов построения операторной модели на примере производства карамели с фруктово-ягодной начинкой.

МАТЕРИАЛЫ

1. Схемы изображения процессоров – условных обозначений типовых процессов технологической операции – рис. 3.

2. Этапы построения операторной модели – рис. 4…7:

– изображение цепочки типовых процессов – рис. 4;

– выделение технологических операций (элементов системы) – рис. 5;

– объединение технологических операций в совокупности – подсистемы – рис. 6;

– операторная модель технологической системы производства карамели с фруктово-ягодной начинкой – рис. 7.

ЗАДАНИЕ

1. Пользуясь методическими указаниями и наглядными пособиями (рис. 3…7) зарисовать изображения процессоров – условных обозначений типовых процессов технологической операции; подробно разобраться в этапах построения операторной модели на примере производства карамели с фруктово-ягодной начинкой.

2. Построить операторную модель технологического процесса (по выбору преподавателя).

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Какие процессы могут быть выделены при построении операторной модели технологического процесса?

2. Какую роль играют процессоры при разработке операторной модели?

3. Расскажите технологию производства карамели с фруктово-ягодной начинкой.

4. Из каких этапов складывается процесс построения операторной модели?

5. Что такое системный анализ и системный синтез?

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ 2

ПОСТРОЕНИЕ ОПЕРАТОРНОЙ МОДЕЛИ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА