1.2. Определение выходных параметров технологических процессов

Выбор рационального технологического процесса относится к технико-экономическим задачам.

Графические и текстовые документы, определяющие технологические процессы, их входные и выходные параметры при производстве продукции на машинах и аппаратах пищевых производств включают в себя технические условия (ТУ), технологические инструкции (ТИ), технологические схемы, рецептуры, нормы расхода и другую нормативно-техническую документацию.

Проектирование технологического процесса в общем виде может быть представлено в виде следующей последовательности:

- выбор вида сырья и технологии его переработки;

- выбор оборудования и средств оснащения процесса, которые могут обеспечить выпуск продукции заданного качества в необходимом количестве в единицу времени;

- назначение рациональных режимов работы машин и аппаратов;

- определение затрат для различных сочетаний первых трех пунктов;

- выбор оптимального варианта технологического процесса.

Схематично на рис. 1.1 изображена блок-схема системы процессов по получению готовой продукции

Рис. 1.1 Схема процесса получения готовой продукции

С – вид сырья, ПР – технологический процесс обработки сырья, Об – оборудование, РЭ – режим эксплуатации, ПР – объем готовой продукции, СП - себестоимость продукции

В определенном смысле совокупный технологический процесс получения готовой продукции можно рассматривать как функцию .

Большой практический интерес представляет решение задачи по оценке длительности производства продукции в условиях, когда каждая отдельная операция связывается с определенным типом аппарата или машины, а число аппаратов каждого вида ограничено. Типичным примером такой ситуации может служить, например, производство хлебобулочной продукции в условиях малого или среднего предприятия.

Решение подобных задач может быть получено методом теории расписаний. Общеизвестной задачей теории расписаний является проблема составления расписания работы линии, известной как задача Джонсона [6], формулируемой следующим образом: требуется за минимальное время получить партию полуфабрикатов, каждый из которых должен последовательно пройти обработку на каждом из аппаратов или машин линии при известном времени обработки -го полуфабриката на -м аппарате .

Основная сложность решения данной задачи состоит в определении того порядка запуска, который обеспечивает минимум длины расписания. При большом числе видов полуфабрикатов и аппаратов решение задачи связано с перебором возможных вариантов порядка запуска и сравнения длительности их расписания. Объем вычислений требует использования мощных ЭВМ. Для решения подобных задач используются эвристические методы, ограничивающие количество переборов, или метод «ветвей и границ» [7].

Алгоритм запуска полуфабрикатов состоит в следующем:

- определяется множество номеров полуфабрикатов , т.е список видов полуфабрикатов, для которых время обработки на втором агрегате меньше, чем время обработки на первом, т.е. выделяется множество полуфабрикатов, для которых узким местом является первый агрегат (машина или аппарат);

- определяется множество номеров полуфабрикатов , т.е список видов полуфабрикатов, для которых время обработки на первом агрегате меньше, чем время обработки на втором, т.е. выделяется множество полуфабрикатов, для которых узким местом является второй агрегат;

- внутри множества номера полуфабрикатов упорядочиваются по убыванию величин (по мере убывания );

- внутри множества номера полуфабрикатов упорядочиваются по мере возрастания величин (по мере возрастания);

- первыми запускаются полуфабрикаты из множества , а затем полуфабрикаты из множества , т.е. сначала запускаются те полуфабрикаты, узкое место которых расположено дальше по линии. Такая последовательность запуска обеспечивает минимальную длительность выполнения задания [8].

Пример. Хлебобулочное производство выпускает пять видов мучных кондитерских изделий . Длительность (в условных единицах) обработки полуфабрикатов на тестоделительной (№1) и тестораскатывающей (№2) машинах приведена в табл. 1.1

Таблица 1.1 Длительность обработки полуфабрикатов

Тип машины	Вид полуфабриката и время обработки (условные единицы)
	1	2	3	4	5
№1	4	4	7	6	2
№2	5	1	4	7	3

- определяем множество

- определяем множество

- упорядочиваем множество

- упорядочиваем множество

- определяем порядок запуска полуфабрикатов

- строим диаграмму запуска полуфабрикатов (рис. 1.2)

Рис.. 1.2. Диаграмма запуска полуфабрикатов в производство

В любом протекающем процессе происходит взаимодействие энергии и вещества. Схему такого взаимодействия, абстрагируясь от физических и химических явлений преобразования, можно наглядно представить в виде «черного ящика», который будет представлять собой некий аппарат, преобразующий какое-то сырье в готовую продукцию. На вход этого ящика поступает ряд компонентов, участвующих в процессе, из которых вырабатывается искомый продукт. На выходе из ящика будет наблюдаться другие, уже преобразованные вещества. Очевидно, в соответствии с законом сохранения материи общее массовое количество входящих в аппарат компонентов должно быть равно массовому количеству выходящих из этого ящика веществ, т.е. должен наблюдаться баланс между входящими и выходящими веществами. Уравнение, связывающее массы входящих и выходящих веществ, называется уравнением материального баланса.

Поскольку преобразование веществ происходит под действием энергии, и каждое вещество, входящее в аппарат, является ее носителем, то аналогично с уравнением материального баланса можно записать уравнение энергетического баланса. Это уравнение в соответствии с законом сохранения энергии будет увязывать соотношения между входящей энергией, потерями энергии, энергией, выделяемой внутри аппарата при преобразовании вещества и отведенной энергией. Наиболее часто, например, при анализе тепловых процессов, составляется уравнение теплового баланса аппарата, в котором учитываются все затраты тепла.