Способ управления формированием помольных смесей зерна

Способ управления формированием помольных смесей зерна

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к технике автоматизированного составления рецептур многокомпонентных смесей из однородных партий сьшучего сырья, преимущественно партий зерна пшеницы различного качества, и может быть использовано в отрасли хлебопродуктов в технологическом процессе формирования помольных смесей зерна для переработки на мукомольных предприятиях. Цель изобретения - упрощение процесса формирования, повышение его эффективности и выхода муки. В способе перед составлением рецептур помольной смеси определяют по первому критерию управления совокупность партий зерна, подлежагцих переработке на заданном, периоде, а затем по второму критерию определяют наряду с рецептурой помольной смеси на ближайшее время работы мукомольного предприятия рецептуры помольных смесей отобранных партий зерна на весь заданный период. 4 табл. с (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„437087 А 1 (51)4 В 02 В 1/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ н

М„С„Х„, ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4133378/31-13 (22) 14.10.86 (46) -15.11.88. Бюл. Р 42 (71) Московский технологический институт пищевой промьппленности (72) В.О.Новицкий, Е.Б.Карпин,.

И.А.Мучник и В.С.Федоренко (53) 664.76 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 833310, кл. В 02 В 1/00, 1981

Карпов В.M., Морев. Применение вычислительной техники и электроники в пищевой промышленности. Межвузовский сборник научных трудов. М., 1979, с.51-62. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ФОРМИРОВАНИЕМ

ПОМОЛЬНЫХ СМЕСЕЙ ЗЕРНА (57) Изобретение относится к технике автоматизированного составления рецептур многокомпонентных смесей из

Изобретение относится к технике автоматизированного составления рецептур многокомпонентных смесей из однородных партий сыпучего сырья, преимущественно партий зерна пшеницы различного качества, и может быть использовано в отрасли хлебопродуктов в технологическом процессе формирования помольных смесей зерна для переработки на мукомольных предприятиях.

Целью изобретения является упрощение процесса формирования, повьппение его эффективности и повьппение выхода муки.

Согласно способу формирования помольных смесей зерна, заключающемуся однородных партий сыпучего сырья, преимущественно партий зерна пшеницы различного качества, и может быть использовано в отрасли хлебопродуктов в технологическом процессе формирования помольных смесей зерна для переработки на мукомольных предприятиях.

Цель изобретения — упрощение процесса формирования, повьппение его эффективности и выхода муки. В способе перед составлением рецептур помольной смеси определяют по первому критерию управления совокупность партий зерна, подлежащих переработке на заданном периоде, а затем по второму критерию определяют наряду с рецептурой помольной смеси на ближайшее время работы мукомольного предприятия рецептуры помольных смесей отобранных партий зерна на весь заданный период.

4 табл.

2 в отборе проб из всех партий зерна, определении показателей качества и массы партий зерна, составлении рецептуры помольной смеси из этих партий с использованием показателей качества зерна; перед составлением рецептур помольных смесей производят оптимальный отбор исходных партий зерна для составления рецептур смесей на заданный период с учетом максимального значения критерия по формуле где M t, — масса k-й партии зерна;

3 14370

С вЂ” значение комплексной оцен- ки показателей качества на

k-й партии зерна;

Х вЂ” показатель использования

k-й партии зерна на заданном периоде;

N — количество анализируемых партий зерна, а составление оптимальных рецептур производят по минимуму критерия,отклонения показателей качества формируемых смесей последующей от предыдущей по формуле

Н 20 с — Р,ь где а(;

1,Ь

G h 1

35

Решение задачи формирования помольных смесей в два этапа позволит значительно снизить требования к размерам вычислительных ресурсов. Разбиение данной задачи на две подзадачи дает возможность использовать более простые методы решения, более эффективно решать каждую подзадачу, а следовательно, и всю задачу в целом. Использование операции определения совокупности партий зерна, подлежащих ,переработке на заданном периоде, как предварительной, перед составлением помольной смеси, позволит гораздо эффективней проводить данный процесс . любыми другими методами, в том числе

55 и известными вследствие значительного понижения размерности задачи (в зависимости от количества партий зерна на предприятии) . коэффициент значимости

i-го показателя качества зерна; значения i-ro показателя качества Ь-го компонента и базисное; масса h-го компонента в

1-й помольной смеси; количество помольных смесей, составляемых ка заданном периоде; количество учитываемых показателей зерна; количество партий зерна в выбранной совокупности.

87

Использование критерия I< достижения цели равномерности использования (выбора совокупности партий, подлежащих переработке на заданном периоде) позволит оптимизировать процесс определения укаэанной совокупности партий зерна. Получение его максимального значения позволит оставить на начало следующего отчетного периода как можно больше высококачественного зерна при выполнении всех требований к качеству и количеству зерна, подлежащего переработке в настоящем, заданном, периоде.

Такой подход дает возможность учитывать и непосредственным образом влиять на равномерность использования зерна различного качества при работе мукомольного предприятия в течение длительного времени.

Упрощение процесса решения задачи формирования помольных смесей вследствие понижения размерности после

5 проведения операции определения совокупности партий зерна, подлежащих переработке на заданном периоде, позволяет составлять рецептуру помоль- ной смеси не только на ближайшее время работы мукомольного предприятия, но и рецептуры возможных помольных смесей на весь заданный период с учетом партий зерна планируемых поступлений на данном периоде. При этом появляется возможность непосредственным образом влиять на стабильность значений наиболее важный показателей качества предыдущей и последующей помольных смесей, а следовательно, и всех помольных смесей, формируемых на заданном периоде, и, таким образом, обеспечить высокие стабильность работы мукомольного завода и качество муки (в основном высоких сортов).

Использование критерия 1 отклонения показателей качества формируемых смесей последующей от предыдущей позволяет оптимизировать составление рецептуры помольных смесей на заданном периоде. Получение минимального значения второго критерия управления с учетом требуемого качества и вы- ходов всех видов продукции, а значит, достижение близости значений показателей качества помольных смесей, формируемых на заданном периоде, соответствует такому варианту рецептур помольных смесей, который обеспечит в данных условиях наиболее рациональ6 в 6

С, если С (С

Z м,с„х„

k=1

Р

H м„х„

4 где С

С, если С 7, С в В 6, м„с„

1с= 1

Р

6 (;

С

Я

r. M, 1=1

20 где Р, 5 1437087 ное использование зерна и стабильное качество муки в течение заданного периода, отвечающее предъявляемым требованиям.

Способ осуществляют следующим образом.

Отбирают пробы из всех партий зерна и определяют показатели качества: влажность, стекловидность, натуру, зольность, содержание мелкой фракции зерна, содержание сорной примеси, содержание зерновой примеси, количество клейковины, — устанавливают массу всех учитываемых на заданном периоде партий зерна, определяют совокупность партий зерна, подлежащих переработке на заданном периоде, по критерию управления по формуле м, скх„мах комплексная оценка качества зерна базисных кондиций; — комплексная средневзвешенная оценка качества всего учитываемого зерна на предприятии. — базисное значение i-го помасса k-й партии зерна; . комплексная оценка показателей качества k-й партии зернами показатель использования

k-й партии зерна на заданном периоде; количество учитываемых партий зерна; где М с

Х1, N а

С g = Р, . с1; (С возрастает с ухудшением качества зерна), где P, — код значений i-го показа%, теля k-й партии зерна;

Ы; — коэффициент значимости

i-ro показателя качества зерна.

В процессе, определения необходимо выполнить следующие условия.

6 ь

2. Обеспечить требуемое качество зерна, подлежащего переработке на заданном периоде,по формуле

1. Обеспечить требуемое количество зерна для переработки в заданном периоде (М,, ) н тР "— 1< % тр Мтр

k1 где d M — масса наибольшей партии зерна на предприятии (но не выше установленного значения). казателя качества;

R — количество учитываемых показателей качества.

25 3. Обеспечить расчетный выход продукции не ниже базисного для данного предприятия по формуле

P б

U U

30 где U — предполагаемый выход продукции (рассчитываемый по универсальному уравнению в соответствии с Правилами организации и ведения тех35 нологического процесса на мельнице);

Ч вЂ” базисный выход j-ro вида продукции для данного предприятия;

40  — количество видов выпускаемой продукции на предприятии.

4. Х „ = 1 О; 1) k = 1, N.

Х = 1 — k-я партия участвует в

45 смесях, формируемых на заданном периоде;. Х = Π— не участвует.

Для определения совокупности партий зерна, подлежащих переработке на заданном периоде, применяют алгоритм

50 одного из методов целочисленного линейного программирования с использованием ЭВМ. На основе указанной процедуры выбирают совокупность партий зерна, которые целесообразно (с точки зрения равномерности и рациональности использования зерна различного качества) переработать и из которых формируют помольные смеси на заданном периоде.

После этого определяют рецептуру помольной смеси как на ближайшее время работы мукомольного предприятия, так и рецептуры помольных смесей на весь заданный период по минимальному значению критерия управления по формуле

1437087 О где,dt > — время начала заданного периода до начала поступления h-й партии зерна на предприятие;

7 — время работы мукомольного предприятия на r-й помольной смеси о(;

R С,g °

1=1 р н 1 н .;Е-С, eh-1

Н и

X. p; ь,г iI с . Gg, 15 щ1П С1, е ! где о(; где М риоде.

3. Использовать в установленных количествах пшеницу сильную, II„ III

30 и 17 типов по формуле

35 где g> < - показатель наличия у h-й

f партии f-го признака, А - норма расхода в одну помольную смесь пшеницы с признаками сильной (f = 1 ), II типа (f = 2), III типа

45 (f = 3), IU типа (f = 4) .

4. Количество компонентов в смеси не должно превышать допустимого значения, обусловленного техническими возможностями данного мукомольного

50 предприятия: н у,е

55 Ъ=1

О, если At> > т; 0, если. е-1 т =, (т, - коэффициент значимости

i-го показателя качества зерна;

P,, P . - значение i-го показателя

i) h качества h-го компонента и его базисное значение;

С вЂ” масса h-го компонента

Р,0 в 1-й помольной смеси

L - количество помольных смесей, составляемых на заданном. периоде;

R - количество учитываемых показателей качества зерна;

8 — количество партий зерна в выбранной совокупности.

Таким образом, получают наиболее близкие по качеству помольные смеси, на заданном периоде работы предприятия и выбирают лучший вариант.

В процессе составления рецептур помольных смесей устанавливают количество смесей, формируемых на заданном периоде работы мукомольного предприятия (из расчета, что период работы на одной помольной. смеси не должен быть меньше установленного времени).

В процессе составления рецептур помольных смесей необходимо выполнять следующие условия.

1. Учитывать время поступления партий зерна планируемых поступлений в течение заданного периода по формуле С вЂ” время обработки h-й партии зерна перед подачей на переработку;

С е = О устанавливают перед начаt — лом решения подзадачи для тех партий, которые не могут быть использованы в качестве компонентов в 1-й помольной смеси.

2.. G ((N „

get — масса h-й партии зерна, из которой выбирают компоненты для составления помольных смесей на заданном пен ,> С, (А —, ) ), 0, f =1,4. ъ,е

1, при С 1, Е ) 0Ä уь,е

О, приС1е=О; где у — коэффициент участия h-й ъ,е партии зерна в 1-й мукомольной смеси;

9 . 143 — максимально возможное количество компонентов в смеси.

5. Обеспечивать качество помольных смесей по заданным показателям на заданном периоде по формуле

=1, R, 1=1, где Э,, 0" — заданные допустимые

1 верхние и нижние значения i-го показателя качества;

R, — количество показателей . качества зерна, которое необходимо учесть для обеспечения требуемого качества муки: коли- чество и качество клейковины, зольность и др.

6. Обеспечивать массу каждой помольной смеси не менее заданного значения для данного предприятия (G )

Составление рецептур смесей проводят одним из поисковых методов нелинейного программирования с заданной точностью с использованием миниЭВМ.

Пример. Формируют помольные смеси зерна-на период в один месяц на мельнице трехсортного 75Х-ного помола производительностью 250 т/сут с.балансом выходов: 18Х высшего сорта, 40Х I сорта и 17Х II сорта. Из учитываемых партий зерна на предприятии отбирают пробы, на основе которых определяют их качество (табл.1).

В помольной смеси Могут участвовать не более 6 компонентов, что обусловлено техническими возможностями данного предприятия. Одна помольная смесь должна обеспечивать работу мукомольного завода не менее чем на неделю.

На основе выбранных по усмотрению технолога показателей качества: тип, влажность, стекловидность, натура, содержание сорной примеси, содержание зерновой примеси, количество клейковины и качество клейковины, 7087

10 представленный в виде кода по классификатору качества хранящейся и распределяемой пшеницы, и их коэффициентов значимости, определяемых экспертами, вычисляют комплексные оценки качества для всех учитываемых партий зерна (табл. 1). Определяют комплексную средневзвешенную оценку качества зерна на предприятии (С ) и оценку в качества зерна базисных кондиций (С ).

Показателям качества, которые берут

1 для определения комплексной оценки, но которые не имеют базичных значений,.присваивают для расчета средневзвешенные значения С = 22,5; С

= 21,0.

Далее по формуле I, и соответствующим ограничениям определяют совокупность партий зерна, подлежащих переработке на данный месяц, таким обраУ зом чтобы получить максимальное значение критерия. Все расчеты ч поиск производят на ЭВМ, используя алго2б ритм одного из методов целочисленного программирования. Для этого в оперативную память ЭВМ вводят данные табл. 1, значения базисных выходов, формулы для расчетных выходов, производительность и заданный период функционирования мукомольного предприятия и запускают программу по заданному алгоритму. Результатом является совокупность из 9 партий, подлежащих переработке на заданном периоде, с номерами 1,3,4,5,6,8, 10, 11, 14 (табл .1) общей массой 7546 т.

Затем на основе выбранных. партий составляют по формуле для I рецепту40 ры помольных смесей на заданный месяц. Для этого в оперативную память

ЭВМ вводят исходные данные выделенной совокупности партий из табл. 1, значения ограничений (табл. 2) и запус4 кают программу Расчета с использованием одного иэ поисковых методов нелинейного программирования. Рассчитывают варианты рецептур для двух или трех помольных смесей, которые должны быть переработаны в данном месяце.

Расчет по двум вариантам пред" ставлен в табл. 3 и 4. Предпочтительным является вариант рецептур для двух смесей, составляемых в тече55 ние заданного месяца, если руководствуются стратегией, заключающейся в составлении смесей на возможно более длительный срок работы мукомольного предприятия на каждой иэ них. Вариант

143 для трех рецептур является предпочтительным в том случае, если в первую очередь требуется наибольшая близость качественных показателей составляемых смесей для того, чтобы производить как можно меньше изменений в параметрах управления технологическим процессом при настройке на новую помольную смесь.

Результаты примера показывают, (:что данный способ обеспечивает равно мерное использование зерна, например средневзвешенная комплексная оценка качества совокупности партий зерна, ,подлежащих переработке на заданный, период (22,326), очень мало отлича,ется от средневзвешенной комплексной. ,оценки качества всего учитываемого ( зерна на предприятии (22,523), следовательно, остается задел зерна высо1кого качества для выпуска муки тре,,буемого качества в следующем планиру емом периоде. Составляемые рецептуры ,обеспечивают работу мукомольного предприятия на длительный период (на 8 и более суток при составлении

;трех смесей и на 14 суток и более при составлении двух смесей). Качественные показатели формируемых, смесей на заданный период имеют более близ кие значения по сравнению с базовым вариантом 3 при работе на зерне приблизительно того же качества. При этом можно руководствоваться различными стратегиями управления: либо

Обеспечивать максимальные раэмеры смесей, либо наименьшее различие помольных смесей по качеству.

Использование предлагаемого crioсоба формирования помольных смесей обеспечивает по сравнению с прото" типом возможность более рационально-, го и равномерного использования зерна различного качества в течение длительного периода времени (с прогнозированием помольных смесей на весь заданный период, что обусловливает новышение эффективности; возможность составления автоматизированным способом рецептуры помольных смесей непосредственно на предприятиях, а следовательно, повышение оперативности обмена информацией; повышение стабильности технологического процесса на мельнице вследствие минимального отклонения показателей качества перерабатываемых смесей последующей от предыдущей.

7087 12

Формула изобретения

Способ управления формированием помольных смесей зерна, заключающийся в отборе проб из всех анализируемых партий зерна, определении их показателей качества и массы и составлении рецептуры помольной смеси из этих партий с использованием показателей качества зерна, их значимости и массы партий, о т л и ч а ю m, и й— с я тем, что, с целью упрощения процесса формирования, повышения его эффективности и выхода муки, первоначально определяют максимальное значение критерия достижения цели равномерности использования зерна и минимальное значение критерия отклонения показателей качества формируемых смесей последующей от предыдущей, определение показателей качества и массы партий зерна в выбранной совокупности партий проводят с установлением соот25 ветствия различных вариантов сочетаний выбранных партий зерна для обработки по максимальному значению первого критерия, а при составлении ре- центуры помольной смеси подбирают щ несколько вариантов рецептур смесей, минимально отличающихся по показателям качества, и определяют последовательность их использования, при ,этом критерий достижения цели равно35 мерности использования зерна определяют по формуле

40 где И1, — масса k-й партии зерна;

С 1, — значение комплексной оценки показателей качества

k-й партии зерна;

Х 1, — показатель использования

k-й партии зерна на заданном периоде;

N — количество анализируемых партий зерна, а критерий отклонения показателей качества формируемых смесей последующей от предыдущей определяют по формуле н

"С вЂ” $ Р; » G <, / с Gq il h--1!

437087

Содершвни клейковины

ИДИ ) 16

Продолжение табл.l

Содернани зерновой примеси

Качество клейковины сса Еомплексртии ная оценка

М качества С

Х. ход

-1 ко,код

3982 *! 30 . 2

3 68 1 28 2

1,90 1750 . 25 958

1 ° 72 885 23,990

80 3

78 3

56, 1; 169

62 1 1 65

924 19,466

790 14,797

66: 1,80

80 3 1,84

18,465

716

1654

27,685

12! ° 97 682 32 ° 428

80 3

t,90!

024 28,715

75 1

58 1 1 ° 72

Еозф.значимости для пшеницы силь: soN

4 ° 35 1 26 3

456 15,799

Итого 22,523

12016

Ов 844 01948

0,948 для пш ° мяг-; кой

0,855 .0,934

0,935

I ° Э Ю ° — Код классификатора качества пшеницы.

Пшеница сильная.

- Смесь зерна мягкой пшеницы.

5,22 2 30 2

2,88 1 20 5.

2 74 1 23 ° 4

2,90 1 24 4

1 ° 73 1 255 3

2,19 1 27 3

t 95 1 28 2

2,44 1 28 2

2,40 1 26 3

5 53 2 22 .5

356 1 18 . 6

1,90,1 !9 ° 7

74 1,? 1 670 14 ° 704

49 f 1 ° 75 336 14, 704 .

45 1 1,6t !90 15,646

55 1 1,72 525 22,270

66 1 1,69 542 19,527

76 1,75 862 19,355

L437087

СЧ С Ъ W Ю О Г 00 О 1

1 о о о о

° О О О - О

О О О О О О м О Q О О О О 1 е о о о

И1

СЧ л

О О О

О О 1 !

1

1 л

О О О

1437087 го

an ь о ю л л л л а о о сч

° I и 1

5 co 2 Kf» .о е х

Оm0amc0

Ю л л

° Щ си о л л л л о э о о

СЧ л

ССа л

A л л

С Ъ

00 л

D в л

С 1

СЧ л л

CV л

II Д!

I 1 н

Ch О л л я о а л

СО

00 л о л л

Ю л

ОЪ л о

СЛ

0О

° \

ССЗ л !

an л ь л

СЧ Ю л л о о

СО

СЧ Л л л

CV I

И л

СЧ

D сО 00 л л е л

an л л

С ) л л ь

СС

00 л

СЯ

4" 1 л

СЧ

С»

Э

v с6

Ре

1 Х

Э Ф х и

Э

Ф 10 а с0 и 10

I э а

I O e х э

СЧ СЬ л л л л о мъ е л

СО

О О в л

С Ъ

СЧ

ЧР л

СЧ I

СО

00 л о

СЧ л л

Ы

Й хм аo.

Э Х л а0 а0

& &

v v о о х х

Е

0I с0

g о

1 1:2

I йй1

Р. 1

I Х

10 I c0

K I

0I н

1О I

I

СЧ. ж

Э и

Ф Й Ф Э М у Р

0IOeV х

1 Ю

1 О 00

1 л л о о Г3 CO л

00.00 . л, л л о

Ф 00 л

Ц

I Х лС

1 OJ V &

ЬО с0

1их сР

Э .0 3 ф х ж о

0I 10

o,й ихЭ ф Э Х

:" дйВ

Ф Ж

Ж Р х м с0 и х а о

Э Х

Р о о

u v

m l л!

an

«Ч 1

I х

Ф g I

Х 1 х х м ром .o o ж э х х

V

Е um31

1437087! ! м!

О О О е- CV

Э О о л л е о

hl СЧ мф ИЪ о о

И) 1О сч о

С«) !

I ! М

1 . о о

СЧ

С0 и н

Ф<

° ° О

Ю о о о

° 0 сО о .о л

СЧ CO

-э л

M O о м

0О D

С 1! !

)м)о

) о о о е

ФЧ °

00 an

ФЧ

co !!!!

00 а»

РЪ СЧ

CV о о

Ch Ю

° 1Г! о о О со ч3 4Ч

e an о о сч

00 Я

Л о с ь

Ф о,а сч ч о

an an

О О л

1О

C4 Ch о а

С Ъ! !

) IH! ao

I о о о сч о

СЧ

I ! ) ! ). йз ! ) C«! сч о

00 о о в о сч

00 СЧ

co . «э ! о

X о о

)ч о

«4 ф !

": и / ! х

Х о ! cd

Х! о о о в ! л в i ce ! О - Л 00 з сч О о

hl CV aO » СЧ л в ф л о а л

I cd ! ! kf LCd

3oKoz

C0 lo ) ) l0 !