Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Совершенствование технологического оборудования для первичной обработки рыбы опыт, проблематика, системный подход. Монография.pdf
модулей обработки;
– разработать научные принципы адаптивного управления мехатронным
комплексом для первичной обработки рыбы с целью его параметрической
адаптации к изменениям заданий по ассортименту и объёму готовой продукции
с использованием методов статистического анализа и активного контроля;
– разработать функциональную структуру адаптивной системы управления мехатронным комплексом и провести её математическое моделирование;
– разработать функциональные структуры систем автоматической
настройки рабочих органов мехатронных модулей обработки и провести их математическое моделирование;
– разработать функциональную структуру системы автоматического контроля технического состояния мехатронного комплекса;
– разработать алгоритмы адаптивного управления мехатронным комплексом;
– провести экспериментальные исследования инструментов и средств
технологического оснащения мехатронных модулей обработки рыбы и сбора
данных.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
1. Проведены на основании системного подхода комплексные теоретические исследования современного состояния технологических процессов
машинной обработки рыбы, а также тенденций развития рыбоперерабатывающего оборудования. Установлено существенное отставание отечественной техники от зарубежных образцов вследствие недостаточного научного и проектноконструкторского обеспечения. Научные и практические принципы проектирования современной рыбоперерабатывающей техники являются технологическими секретами фирм и практически не публикуются в открытых источниках.
Вместе с тем в рыбной отрасли России накоплен положительный опыт по раз-
201
работке технологического оборудования для первичной обработки рыбы, который требует изучения и применения.
2. Выполнен анализ конструкций машин для первичной обработки
рыбы и их систем управления. Установлено, что большинство отечественных
моделей имеет механические системы настройки рабочих органов, в то время
как зарубежные разработчики осуществляют переход на электронные системы
программного управления.
3. Новые машины разрабатываются в основном на базе конструкций,
апробированных в производственных условиях и хорошо себя зарекомендовавших. Повышается производительность, улучшаются характеристики режущих инструментов, совершенствуются системы автоматической настройки рабочих органов, снижается повреждаемость мяса рыбы в процессе обработки.
Наряду с этим разработчики стараются улучшить работу узлов, предназначенных для фиксации рыбы в машине и направления ее к режущим инструментам.
Осуществляется отказ от применения аналоговых программоносителей – кулачков, копиров, шаблонов, рычагов, кривошипов. Механические копирное автоматическое управление вытесняется числовым программным управлением на
основе ЭВМ.
4. Производителями оборудования сделана установка на дальнейшее
совершенствование базовых конструкций машин, расширение сферы их действия. Осуществляется адаптация машин для обработки новых объектов промысла за счёт введения обмеряющих систем более упрощенной и надёжной
конструкции по сравнению с ранее выпускавшимися моделями, изменения положения и комбинации расположения режущих инструментов, а также других
инженерных решений, связанных с доводочными работами. Настройка рабочих
органов осуществляется в машинах в зависимости от размеров и консистенции
сырья.
5. В основе машинной первичной обработки рыбы остаются отработанные технологические схемы обезглавливания, потрошения и зачистки, филетирования, обесшкуривания и порционирования филе. Усиливается тенден-
202
ция по созданию многооперационных агрегатов для обработки различных видов рыб, которые имеют наибольшее промысловое значение. Ведущие разработчики рыбоперерабатывающей техники формируют комплексно механизированные линии для первичной обработки разновидовой продукции. Вместе с тем
практически не применяется модульный принцип построения технологического
оборудования, вследствие чего не всегда обеспечивается совместимость отдельных образцов техники, а также снижена структурная и параметрическая
гибкость производства.
6. Несмотря на применение электронных систем настройки, зарубежное оборудование имеет общий решающий недостаток – чрезмерно узкоцелевое
назначение. Машины, как правило, рассчитаны на обработку одного вида рыбы
в ограниченном размерном диапазоне. Кроме того, предполагается обработка
очень близких по размерам и форме тела рыб. Причина этого вполне очевидна –
зарубежные фирмы заинтересованы поставлять для различных видов рыб отдельные модели оборудования, сохраняя налаженное производство и рынки
сбыта. Однако добывающие компании зачастую ведут промысел в различных
районах Мирового океана и направляют на обработку широкий ассортимент
рыбного сырья. Учитывая, что переналадка машин на обработку рыб других
видов и размеров затруднена, а зачастую и невозможна, эффективность использования техники существенно снижена. В случае неблагоприятной промысловой обстановки по определённым видам рыб дорогостоящее оборудование простаивает и занимает производственные площади.
7. Для устранения системных противоречий, присущих отдельным
машинам, агрегатам и механизированным линиям, предлагается разрабатывать
новый класс технологического оборудования – мехатронный комплекс для первичной обработки рыбы. Наборы сменных мехатронных модулей позволяет
комбинировать различные варианты комплекса в зависимости от условий производства. Предлагается на ранних стадиях проектирования предусматривать
комплексную автоматизацию рыбоперерабатывающего оборудования на основе
мехатроники. Следует предусматривать применение цифровых электроприво-
203
дов для механизмов главного движения и механизмов перемещения рабочих
органов, а также электропневматических и электрогидравлических приводов.
Узлы мехатронного оборудования следует строить на основе механизмов с последовательной и параллельной структурой, управляемых микроЭВМ, с использованием передач “винт-гайка”, шариковых винтовых передач, планетарных передач, червячных передач с параллелограммными механизмами, штанг,
соединенных сферическими шарнирами. Кроме того, целесообразно использовать роторно-конвейерный принцип построения модулей. Это повысит универсальность техники и создаст практическую основу для сокращения существующего отставания от зарубежных изделий за счёт упрощения кинематических
схем, повышения быстродействия и точности позиционирования рабочих органов, улучшения качества продукции, сокращения затрат энергии и ресурсов, а
также увеличения надёжности и экономичности конструкций.
8. Мехатронный комплекс для первичной обработки рыбы должен
разрабатываться на основе системного подхода с использованием математических методов топологического и имитационного моделирования.
9. Для обеспечения рациональных компоновок технологического оборудования в зависимости от технико-экономических требований заказчика
предлагается разрабатывать мехатронный комплекс на основе модульного подхода. Основные конструктивные решения для разработки модулей должны
иметь высокий технический уровень, что предполагает их патентоспособность
и необходимость защиты патентами РФ на изобретение.
10. Разработка конструкций модулей для первичной обработки рыбы
должна проводиться с соблюдением конструктивной преемственности по следующим основным направлениям: обеспечение экономичности разделывания и
повышения выхода мяса за счет автоматической настройки рабочих органов в
зависимости от морфометрических параметров; увеличение надёжности фиксации тушки и точности выставления её на позиции обработки; автоматизация
операций разделывания рыбы с применением электронных следящих и регулирующих систем; расширение возможностей машин с точки зрения видового со-
204
става и размерных диапазонов обрабатываемых рыб; обеспечение быстрой смены блоков и узлов при перенастройке на выпуск другого вида продукции.
11. Рыбное сырьё различного происхождения имеет существенные от-
личия по морфометрическим параметрам, в связи с чем для перенастройки на
различные виды продукции должны предусматриваться сменные комплекты
рабочих органов. Вместе с тем замена рабочих инструментов во всех типах существующего оборудования осуществляется операторами вручную, что приводит к потерям времени и снижению общей производительности линий.
12. Основным физическим процессом при первичной обработке рыбы
по-прежнему остается процесс резания металлическими инструментами. Длительный период использования этого принципа обусловлен хорошей точностью
и качеством поверхности резания в сочетании с технологической мобильностью
и маневренностью, высокой производительностью и низкой стоимостью. Однако необходима разработка оборудования, основанного на новых физических
принципах действия, например, с использованием гидроструйного резания,
ультразвуковой вибрации режущих инструментов. Необходим также поиск новых физических принципов действия для мехатронных модулей сбора данных,
основанных на известных физических эффектах.
13. Для эффективной и надёжной работы рыбоперерабатывающего
оборудования требуется автоматическое сортирование рыбного сырья по видам
и размерам на основе методов и средств технического зрения. Требуется также
видеокомпьютерное сортирование рыбной продукции по размерам, поскольку
изделия различных размерных групп отличаются по стоимости.
14. Для снижения количества отходов и повышения выхода продукта
необходим автоматический контроль веса рыбного сырья и готовой продукции.
Наряду с этим целесообразно агрегатировать сортировочное и весоконтрольное оборудование при формировании весосортировочных участков, управляемых ЭВМ. Требуется установка быстродействующих весоконтрольных
устройств с цифровым управлением между основными технологическими операциями первичной обработки рыбы. Для активного контроля эффективности
205
технологических процессов необходимо межоперационное измерение веса
рыбного сырья, поступающего на обработку, а также веса полуфабрикатов после обезглавливания, потрошения и зачистки, филетирования, триммирования и
порционирования филе.
15. Для обеспечения ресурсосберегающего режима первичной обра-
ботки рыбы и существенного повышения универсальности машин требуется
измерение морфометрических параметров сырья и полуфабрикатов прямым методом на основе оптико-электронной техники. Разработка систем активного
контроля производства предусматривает обоснованное агрегатирование средств
видеокомпьютерной и весоконтрольной техники с рыборазделочными узлами.
Требуется единое метрологическое обеспечение всех звеньев технологической
цепочки первичной обработки рыбы. Положительным обстоятельством при
этом является накопленная отечественными проектными организациями информация по морфометрическим и физико-механическим свойствам рыбы в результате проведения экспериментально-исследовательских работ.
16. Для повышения качества готовой продукции, сокращения отходов
и повышения выхода продукции, а также снижения производственных затрат
требуется реализация адаптивного управления дискретными технологическими
процессами первичной обработки рыбы с использованием методов статистического анализа и активного контроля.
17. С учётом вышеизложенного сформулированы общие научные
принципы построения мехатронного комплекса для первичной обработки рыбы
на модульной основе.
18. Для решения сложной межотраслевой и междисциплинарной про-
блемы создания мехатронного комплекса сформулированы основные научные
задачи.
206
ЛИТЕРАТУРА
1. Абрамова, Л.С. Поликомпонентные консервы для питания детей раннего
возраста на основе рыбного сырья / Л.С. Абрамова. – Москва: ВНИРО,
2003. – 175 с.
2. Аверьянов, О.И. Модульный принцип построения станков с ЧПУ /
О.И. Аверьянов. – Москва: Машиностроение, 1987. – 232 c.
3. Аврамчук, Е.Ф. Технология системного моделирования / Е.Ф. Аврамчук
[и др.]; под общ. ред. С.В. Емельянова. – Москва: Машиностроение; Бер-
лин: Техник, 1988. – 520 с.
4. Авроров, В.А. Моделирование интегрированной технической системы в
пищевых производствах / В.А. Авроров, В.С. Николаев, В.В. Волков //
XXI век: итоги прошлого и проблемы настоящего плюс. – 2014. –
№ 6 (22). – С. 14-20.
5. Авроров, В.А. Моделирование технологической машины по информаци-
онным функциональным параметрам / В.А. Авроров, В.С. Николаев,
В.В. Волков, А.М. Бочков // XXI век: итоги прошлого и проблемы настоящего плюс. – 2013. – № 12 (16). – С. 88-94.
6. Авроров, В.А. Об использовании методов прогнозирования развития тех-
нических систем / В.А. Авроров, В.В. Ловцева // XXI век: итоги прошлого
и проблемы настоящего плюс. – 2014. – № 6 (22). – С. 32-40.
7. Автоматизация поискового конструирования (искусственный интеллект в
машинном проектировании) / А.И. Половинкин [и др.]; под общ. ред.
А.И. Половинкина. – Москва: Радио и связь, 1981. – 344 с.
8. Автоматизация технологических процессов пищевых производств: учеб.
пособие / Е.Б. Карпин [и др.]; под общ. ред. Е.Б. Карпина. – Москва: Агро-
промиздат, 1985. – 536 с.
9. Агеева, М.С. Совершенствование технологии вяленого малосоленого рыб-
ного филе: дис. ... канд. техн. наук / М.С. Агеева. – Калининград: Изд-во
КГТУ, 2005. – 196 с.
207
10. Азизов, Я.М. Стратегия развития рыбохозяйственного комплекса России /
Я.М. Азизов // Рыбное хозяйство. – 2000. – № 3. – С. 6-8.
11. Алексеев, Е.Л. Моделирование и оптимизация технологических процессов
в пищевой промышленности / Е.Л. Алексеев, В.Ф. Пахомов. – Москва: Агропромиздат, 1987. – 272 с.
12. Алексеев, Г.В. Численные методы при моделировании технологических
машин и оборудования: учеб. пособие / Г.В. Алексеев, Б.А. Вороненко,
М.В. Гончаров, И.И. Холявин. – Санкт-Петербург: ГИОРД, 2014. – 200 с.
13. Алешин, Ю.В. Основы процесса резания мороженой рыбопродукции:
учеб. пособие / Ю.В. Алешин. – Владивосток: Изд-во ДВГТУ, 1998. – 92 с.
14. Андреенко, С.Н. Проектирование приводов манипуляторов /
С.Н. Андреенко, М.С. Ворошилов, Б.А. Петров. – Ленинград: Машино-
строение. Ленингр. отд-ние, 1975. – 312 с.
15. Андреев, М.П. Перспективные направления развития современной рыбо-
обработки / М.П. Андреев // Рыбное хозяйство. – 2000. – № 5. – С. 46-47.
16. Андрусенко, П.И. Малоотходная и безотходная технология при обработке
рыбы / П.И. Андрусенко. – Москва: Агропромиздат, 1988. – 110 с.
17. Андрусенко, П.И. Технология обработки рыбы на судах: учеб. пособие /
П.И. Андрусенко. – Москва: Пищевая промышленность, 1979. – 152 с.
18. Андрющенко, В.А. Системы автоматического управления технологиче-
ским оборудованием / В.А. Андрющенко. – Ленинград: Машиностроение.
Ленингр. отд-ние, 1983. – 256 c.
19. Анисимов, Б.В. Распознавание и цифровая обработка изображений: учеб.
пособие для вузов / Б.В. Анисимов, В.Д. Курганов, В.К. Злобин. – Москва:
Высшая школа, 1983. – 295 с.
20. Ансеров, Ю.М. Машиностроение и охрана окружающей среды / Ю.М. Ан-
серов, В.Д. Дурнев. – Ленинград: Машиностроение. Ленингр. отд-ние,
1979. – 224 c.
21. Антипов, С.Т. Проектирование, конструирование и расчет техники пище-
вых технологий / С.Т. Антипов [и др.]; под ред. В.А. Панфилова. –
208
Санкт-Петербург: Лань, 2013. – 912 с.
22. Антипов, С.Т. Системное развитие техники пищевых технологий: учеб.
пособие / С.Т. Антипов, В.А. Панфилов, О.А. Ураков. – Москва: КолосС,
2010. – 759 с.
23. Антипова, Л.В. Рыбоводство. Основы разведения, вылова и переработки
рыб в искусственных водоемах / Л.В. Антипова, О.П. Дворянинова,
О.А. Василенко. – Санкт-Петербург: ГИОРД, 2009. – 466 с.
24. Антонов, А.В. Системный анализ / А. В. Антонов. – Москва: Высшая шко-
ла, 2008. – 453 с.
25. Антонов, В.Н. Адаптивное управление в технических системах: учеб. по-
собие / В.Н. Антонов, В.А. Терехов, И.Ю. Тюкин. – Санкт-Петербург: Издво С.-ПбУ., 2001. – 244 с.
26. Аполлова, Т.А. Практикум по ихтиологии / Т.А. Аполлова,
Л.Л. Мухордова, К.В. Тылик. – Москва: МОРКНИГА, 2013. – 338 с.
27. Арет, В.А. Физико-механические свойства сырья и готовой продукции:
учеб. пособие / В.А. Арет, Б.Л. Николаев, Л.К. Николаев. –
Санкт-Петербург: ГИОРД, 2009. – 442 с.
28. Артоболевский, И.И. Основы синтеза систем машин автоматического дей-
ствия / И.И. Артоболевский, Д.Я. Ильинский. – Москва: Наука, 1983. – 280
с.
29. Артоболевский, С.И. Технологические машины-автоматы /
С.И. Артоболевский. – Москва: Машиностроение, 1964. – 179 с.
30. Арунянц, Г.Г. Математическое моделирование в задачах проектирования
систем управления сложными технологическими объектами /
Г.Г. Арунянц, А.Л. Рутковский. – Калининград: Изд-во ФГОУ ВПО
"КГТУ", 2011. – 304 с.
31. Асфаль, Р. Роботы и автоматизация производства: пер. с франц. /
Р. Асфаль. – Москва: Машиностроение, 1989. – 448 с.
32. Базров, Б.М. Модульная технология в машиностроении / Б.М. Базров. –
Москва: Машиностроение, 2001. – 368 с.
209
33. Байдалинова, Л.С. Биотехнология гидробионтов / Л.С. Байдалинова,
В.И. Киселев, А.С. Лысова; под ред. О.Я. Мезеновой, В.П. Терещенко. –
Калининград: Изд-во КГТУ, 2004. – 461 с.
34. Балашов, Е.П. Статистический контроль и регулирование качества массо-
вой продукции / Е.П. Балашов, В.А. Долженков. – Москва: Машиностроение, 1984. – 230 c.
35. Балашов, Е.П. Эволюционный синтез систем / Е.П. Балашов. – Москва:
Радио и связь, 1985. – 328 c.
36. Баль, В.В. Технология рыбных продуктов и технологическое оборудова-
ние: учеб. пособие / В.В. Баль, Е.Л. Вереин. – Москва: Агропромиздат,
1990. – 205 с.
37. Баранов, В.В. Обработка и транспортировка рыбы и морепродуктов: учеб.
пособие для вузов / В.В. Баранов. – Москва: Пищевая промышленность,
1975. – 140 с.
38. Баранов, В.В. Технология рыбы и рыбных продуктов / В. В. Баранов
[и др.]; под ред. А. М. Ершова. – Санкт-Петербург: ГИОРД, 2006. – 944 с.
39. Белянин, П.Н. Промышленные роботы / П.Н. Белянин. – Москва: Маши-
ностроение, 1975. – 400 с.
40. Белянин, П.Н. Робототехнические системы для машиностроения /
П.Н. Белянин. – Москва: Машиностроение, 1986. – 256 с.
41. Березин, Н.Т. Пищевое использование рыбы и морепродуктов /
Н.Т. Березин. – Москва: Пищевая промышленность, 1967. – 55 с.
42. Березин, Н.Т. Промысловая обработка рыбы / Н.Т. Березин. – Москва:
Пищепромиздат, 1951. – 234 с.
43. Березин, Н.Т. Современная техника обработки рыбы / Н.Т. Березин. –
Москва: Пищевая промышленность, 1966. – 278 с.
44. Березина, Л.Ю. Графы и их применение / Л.Ю. Березина. – Москва: Про-
свещение, 1979. – 143 с.
45. Бесекерский, В.А. Системы автоматического управления с микроЭВМ /
В.А. Бесекерский, В.В. Изранцев. – Москва: Наука, 1987. – 320 c.
210