Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Оренбургский государственный университет»

Определение системных показателей для управления технологическими потоками

Методические указания к

лабораторному практикуму по курсу

«Системы управления технологическими процессами и информационные технологии»

Оренбург 2013

Содержание

Содержание 2

1 Изучение и определение показателей качества пищевой продукции 3

1.1 Цель работы 3

1.2 Краткие теоретические сведения 3

1.3 Порядок выполнения работы 7

1.4 Исходные данные 9

1.5 Пример вычислений 10

1.6 Контрольные вопросы 11

2 Изучение и оценка точности функционирования технологического потока 12

2.1 Цель работы 12

2.2 Краткие теоретические сведения 12

2.3 Порядок выполнения работы 15

2.4 Исходные данные 17

2.5 Контрольные вопросы 18

3 Оценка устойчивости функционирования технологических потоков 19

3.1 Цель работы 19

3.2 Краткие теоретические сведения 19

3.4 Исходные данные 22

3.5 Контрольные вопросы 23

4 Оценка управляемости технологических потоков 24

4.1 Цель работы 24

4.2 Краткие теоретические сведения 24

4.3 Порядок выполнения работы 28

4.4 Исходные данные 31

4.5 Пример вычислений 36

5 Оценка надёжности функционирования технологического потока 38

5.1 Цель работы 38

5.2 Краткие теоретические сведения 38

5.3 Порядок выполнения работы 40

5.4 Исходные данные 47

6 Преобразование структурных схем системы автоматического управления 55

6.1 Цель работы 55

6.2 Краткие теоретические сведения 55

6.3 Последовательность проведения преобразований 58

6.4. Пример структурных преобразований 58

1 Изучение и определение показателей качества пищевой продукции

1.1 Цель работы

Изучить различные показатели качества, пригодные для оценки пищевой продукции. Научиться определять комплексные показатели качества пищевой продукции, а также оценивать качество технологических пото­ков.

1.2 Краткие теоретические сведения

Любой предмет обладает практически бесконечным количеством свойств, составляющих в целом его качество. Но из этого бесконечного количества для характеристики качества продукции необходимо выделить лишь те свойства, которые в данный момент представляют интерес с точки зрения удовлетворения личных и общественных потребностей. Под качеством продукции понимают совокупность свойств продукции, обуславливающих её пригодность удовлетворять определённые потребности в соответствии с её назначением.

Для того чтобы улучшить качество продукции, необходимо, прежде всего, уметь его количественно определять. Оценка качества - основной этап системы управления качеством.

Управление качеством продукции – установление, обеспечение и поддержание необходимого уровня качества продукции при её разработке, производстве и эксплуатации или потреблении, осуществляемое путём систематического контроля качества и целенаправленного воздействия на условия и факторы, влияющие на качество продукции.

Трудности реализации различных видов продукции связаны с неумением правильно оценивать её качество на различных стадиях. Это приводит к замедлению её реализации, а иногда и к невозможности ее реализации, что приводит к убыткам.

Отдельное свойство качества продукции характеризуется абсолютной вели­чиной и составляет единичный показатель качества продукции. Под абсолютным показателем понимается количественная характеристика свойства, полученная в результате измерения. Абсолютное значе­ние i-го единичного показателя качества продукции Р_i изменяется в некотором интервале от минимального Р_imin до максимального Р_imax значения. Этот интервал ограничен величиной допустимого колебания единичного показателя [ , ], поэтому в общем случае при Р_imin < и Р_imax > соответствует браку продукции. Величина допустимого интервала влияет на строгость оценки ка­чества: чем важнее данный единичный показатель, тем меньший интервал его из­менения берётся.

Оценка качества продукции основана на сравнении величины единичного показателя качества Р_i, с соответствующим базовым значением Р_i^баз. Базовый показатель – показатель продукции, принятой за исходную при сравнительных оценках качества. Выбор базового значения показателя зависит от цели оценивания качества продукция.

Однако абсолютные показатели качества ничего не говорят о свойстве с точки зрения «много – мало», достаточно – не достаточно» и т.д. То есть, абсолютные показатели сами по себе ещё не дают возможности оценить свойство продукции, определить его уровень. Уровень даёт наиболее законченную и важную информацию о свойстве вообще и качестве – в частности. Поэтому чаще всего в расчётах определяется не абсолютный показатель Р_i, а относительный показатель качества продукции . Относительный показатель качества – это количественная характеристика одного или нескольких свойств, водящих в состав качества продукции, физический смысл которого заключается в том, что он устанавливает степень приближения значения данного единичного показателя качества продукции к его базовому значению. Зави­симость между относительным показателем качества продукции и его абсолютным значением Р_i, представляют в виде уравнения:

, (1.1)

где изменяется в пределах от 0 до 1.

В общем виде это выражение описывается нелинейной зависимостью, но часто функцию f принимают линейной в виде постоянной величины С_i:

, (1.2)

где С_i зависит от диапазона измерения, базового значения единичного показате­ля качества продукции и определяется по формуле:

. (1.3)

Измерение и оценку уровня качества продукции по отдельным единичным показателям применяют в дифференцированном методе. Используя его, можно обеспечивать заданный уровень качества путём включения в стандарты или технические условия определённой номенклатуры показателей, сравнивать качество однотипных изделий между собой и с эталонными или лучшими мировыми образцами, планировать повышение тех или иных показателей качества и т.д. В любом случае точность, однозначность и сопоставимость показателей измерения и оценки уровня качества продукции целиком зависят от степени измеряемости каждого отдельно взятого свойства вне зависимости от его физико-химической природы.

Однако, этот метод даёт возможность количественно оценивать только характеристики или показатели отдельных свойств, но не само качество. Поэтому, необходимо измерять качество продукции единым комплексным показателем, однозначно отражающим всю совокупность её свойств. Это обеспечивается комплексным методом оценки качества.

При этом методе для обеспечения сопоставимости отдельных свойств использу­ют относительные показатели качества продукции и соответствующие коэффициенты весомости M_i, т.к. отдельные свойства неравнозначны по своей важности. Коэффициент весомости находится как некоторая функция от вероятности достижения каж­дым i-м единичным показателем качества продукции его базового значения. Коэффициенты весомости всех свойств, находящихся на одном уровне, связаны друг с другом так, что сумма коэффициентов весомостей всегда остаётся равной единице. Поэтому увеличение весомости одного свойства происходит лишь за счёт уменьшения весомости других свойств этого же уровня рассмотрения. Коэффициенты весомости всех свойств подчиняются зависимости:

, (1.4)

где М_i – коэффициент весомости i-го относительного показателя качества продукции;

n – число свойств качества на i-ом уровне.

В общем виде комплексный показатель качества Р:

, (1.5)

Для получения комплексного показателя качества продукции рассчи­тывают взвешенные среднеарифметические Р_са, среднегеометрические Р_сг и иногда среднегармоническое Р_сгар значения по всей совокупности относительных показа­телей. Среднеарифметическое значение

, (1.6)

является объективной величиной, поскольку её результат в равной мере зависит от всех n-учитываемых единичных показателей качества. Среднегеометрическое зна­чение

, (1.7)

более трудоёмко при вычислении, но оно обращается в нуль, когда один из мно­жителей равен нулю, т.е. если значение хотя бы одного из относительных показате­лей качества продукции ниже допустимого уровня, то среднегеометрическая ком­плексная оценка независимо от значений других показателей также превращается в нуль. На практике наиболее часто применяется средняя арифметическая величина показателей.

Иногда вместо Р_сг используют среднегармоническую оценку Р_сгар, зани­мающую промежуточное положение между (1.6) и (1.7) и обладающую тем же свойст­вом, что и (1.7), но учитывающей разброс показателей вокруг среднего

. (1.8)

Для количественного определения качества пищевой продукции возможно ис­пользование обобщённого показателя Р_oб. В данном случае он учитывает четыре группы свойств характеризующих: функциональное назначение, надёжность, свойства эстетического содержания, специфические свойства.

(1.9)

где К_a, К_b, К_c К_d - коэффициенты обобщённого показателя качества пищевой продукции по каждой из четырёх группе свойств, примем К_а+К_ь+К_с+К_d=1;

М_ai, М_bi, М_ci, М_di - коэффициенты весомости каждого i-го относительного пока­зателя качества в каждой группе свойств, причём , , , ;

, , , - относительные показатели в каждой группе свойств, опре­деляемые по выражению (1.2);

a - группа свойств, характеризующих функциональное назначение (пищевую ценность): калорийность, белковый состав, содержание углеводов, жира и неорганических веществ;

b - группа свойств, характеризующих надёжность: стойкость при хранении, прочностные свойства, микробиологическая активность и др.;

c - группа свойств эстетического содержания: интенсивность окраски, блеск, правильность формы, чёткость рисунка, соответствие внешнего оформления и размеров современным требованиям;

d - специфические свойства: консистенция, вкус, аромат и др.

В приведённых соотношениях показатели качества вычисляют при условиях: и . Тогда приведённые соотношения приобретают удобный для вычислений вид:

, , .

Качество пищевых продуктов оценивается комплексом свойств, включающих как органолептические свойства, так и определяемые на основе объективных методов измерения. Органолептические свойства пищевых продуктов - вкус, запах, сочность, консистенция, зрелость, цвет и т. д., - как правило, оцениваются экспертным методом, т. е. группой специально выбранных дегустаторов.

В настоящее время качество становится «объектом управления», поскольку речь идёт о создании системы оптимизации качества, его управлении и регулировании непосредственно в процессе производства данной продукции.

Важнейшее значение имеют оценка качества продукции с учётом динамики производства, выявление зависимости качества готовой продукции от режима и особенностей эксплуатации технологической системы. По сути дела процесс формирования качества продукции зависит как от качества исходного сырья, так и качества функционирования технологического потока.