Моделирование материальных потоков зерна в мукомольном производстве



Для создания математической модели реальные технологические схемы предприятия сводятся к упрощенным схемам материальных потоков. Определяется глубина моделирования производств, цехов и установок путем выделения балансовых объектов (узлов, резервуаров и установок), которые в модели рассматриваются как «черный ящик» – отображаются только входы и выходы объектов, а их внутренние связи не рассматриваются. Учитываются потоки только между объектами и изменения в них запасов веществ.

Материальные потоки и запасы в зависимости от цели создания модели могут быть определены физической массой вещества потока (запаса) или выделенного из него целевого вещества (продукта), по которому сводится баланс.

Вся исходная информация для расчета согласованного материального баланса формируется единой информационной системой производства, обеспечивающей сбор и унификацию данных из всех источников информации на предприятии (по датчикам, емкостям, анализаторам, транзакциям, приемке, отгрузке и т. д.).

При расчете материальных балансов устраняются несоответствия между измеренными производственными данными и известными балансами массы. Результатом расчета является нахождение таких минимальных поправок к измерениям, чтобы согласованные данные удовлетворяли ограничениям, обусловленным законом сохранения масс. Материальный баланс сводится для соблюдения равенства входных и выходных потоков (с учетом изменения запасов) на любом объекте (резервуаре, установке, узле) предприятия. Выполнение таких условий автоматически означает выполнение балансовых условий как для любых структурных подразделений предприятия (цехов, участков и т.д.), так и для предприятия в целом.

Данные оперативного учета движения зерна продуктов используются для составления суточного рапорта о производстве продуктов в мелькомбинате [36].

Вычислительный алгоритм задачи имеет вид:

где - фактическая выработка (расход) i-гo продукта за cyтки;

- количество i-ro продукта, выработанного (израсходованного) i-й установкой за сутки;

- отклонение фактической выработки (расхода) i-го продукта за сутки от запланированного;

- план выработки i-ro продукта за сутки;

- отклонение от запланированной фактической выработки (расхода) i-го продукта с начала периода (месяца, декады, пятидневки);

- план выработки i-ro продукта на j-е сутки;

- предъявление i-ro продукта в j-е сутки;

- текущий остаток i-ro продукта на следующий день;

- остаток i-ro продукта на начало текущего оперативного периода.

Ниже излагаются основные алгоритмы автоматизированного учета материальных потоков по хранилищам зерна для мукомольных предприятий с дискретно-непрерывной технологией.

Алгоритм учета профиля горизонтальных резервуаров. Объемы горизонтальных резервуаров определяется по формуле

(1.1)

где - объем i-го хранилища зерна, резервуара; h — высота резервуара. Коэффициенты определяются методом наименьших квадратов.

Все горизонтальные резервуары делятся на п групп, причем коэффициенты для каждой из групп резервуаров постоянны. Общий тоннаж резервуаров

, (1.2)

где — плотность зерна продуктов в резервуаре.

Блок-схема алгоритма расчета объема горизонтальных резервуаров приведена на рисунке 1.3.

Рис. 1.2. Блок-схема программы учета движения зерна продуктов.

Алгоритм учета профиля цилиндрических резервуаров, хранилища зерна. Объем резервуара

(1.3)

где - объем всего резервуара;

- объем i-го пояса резервуара.

Общий тоннаж резервуара

, (1.4)

Различаются два вида цилиндрических резервуаров: телескопи­ческий конусообразный и с поясами, расположенными в шахматном порядке. Для телескопических конусообразных резервуаров

(1.5)

где - величина, уменьшающаяся с возрастанием номера пояса.

Рис. 1.3. Блок-схема алгоритма учета емкости горизонтальных резервуаров

Для цилиндрических резервуаров с шахматным расположением поясов

(1.6)

где - величина, изменяющаяся в зависимости от четности поясов резервуара.

Блок-схема алгоритма расчета объема цилиндрических резервуаров приведена на рисунке 1.4.

Рис. 1.4. Блок-схема алгоритма учета профиля цилиндрических резервуаров

Алгоритмы учета поступления, расхода и хранения зерна продуктов. Пусть имеется m резервуаров, питающих некоторую q-ю установку, в которую поступает зерна или зерна продукты (рисунок 1.5). Сигналы положений (открытия или закрытия) входной и выходной, задвижек каждого резервуара хранилища зерна автоматически поступают в ЭВМ.

Для математической формализации алгоритма учета резервуар-операций необходимо ввести понятие очередные опросы (с измерением) всех резервуаров и внеочередные опросы, обусловленные измерениями положений задвижек резервуаров. Например, между двумя очередными 8-часовыми опросами может произойти несколько переключений задвижек (несколько резервуар-операций).

Пусть начало очередного опроса обозначается через а конец через (начало и конец смены).

Рис. 1.5. К алгоритму учета материальных потоков зерна

Через обозначается i-й момент закрытия входной задвижки j-го резервуара, а - i-й момент закрытия выходной задвижки j-го резервуара хранилище зерна. Число резервуар-операций за время Т (смена, сутки, месяц) - обозначим через .

Блок-схема алгоритма учета движения материальных потоков зерна в технологическом процессе мукомольного предприятия представлена на рисунке 1.6.

При принятых обозначениях алгоритм учета расхода зерна на i-ю установку с k-го хранилища зерна (силосы элеватора) будет иметь вид.

а) Алгоритм расхода:

(1.7)

б) Алгоритм поступления:

(1.8)

в) Алгоритм хранения:

(1.9)

где -количество зерна, j-м хранилище зерна в i-й момент, закрытия выходной задвижки пневмотранспорта; - количество зерна, j-м хранилище зерна в i-й момент, закрытия входной задвижки пневмотранспорта; , – количество зерна, j-м элеваторе соответственно в начале и конце периода учета Т; ; . Материальный баланс -й установки предприятия (1.10)

где - фактический потерь зерна в -й установке, т.е. невозвратные потери, угары производства.

Каждый резервуар характеризуется положениями входной и выходной задвижек (таблица 1.1), от которых поступают сигналы в управляющую машину.

Таблица 1.1

Положение входной и выходной задвижек резервуара

Алгоритм	Положение задвижки на входе резервуара	Уровень сигнала	Положение задвижки на выходе резервуара	Уровень сигнала
Расход	Закрыто	0	Открыто	1
Поступление	Открыто	1	Закрыто	0
Хранение	Закрыто	0	Закрыто	0

Рис. 1.6. Блок-схема алгоритма учета движения материальных потоков зерна в технологическом процессе мукомольного предприятия

Приращение веса – зерна продуктов в резервуарах между двумя опросами датчиков (весомеров) в зависимости от комбинации сигналов, поступающих в машину от входных и выходных задвижек резервуаров, определяется следующим образом:

приращение расхода

(1.11)

приращение поступления

(1.12)

Количество хранимого зерно продукта между двумя резервуар-операторами

(1.13)

Комплекс указанных алгоритмов обеспечивает автоматизированную обработку данных по движению материальных потоков зерна и зерновых продуктов на про­мышленных предприятиях мукомольной промышленности с дискретно-непрерывной технологией.

Литература:

1. Герчикова И. Н. Менеджмент: Учебник для вузов. – 4-е изд., перераб. и доп. - М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2010. — 512 с.
2. Бутковский В.А., Мериётко А.И., Мельников Е.М. Технологии зерноперерабатывающих производств. - М., Интерграф сервис. 1999. – 472 с.
3. Новицкий В.Системный подход к управлению на предприятиях и в компаниях по хранению и переработке зерна. - Хлебопродукты. - 2009.- №7 – С.54-56.
4. Юсупов Ф. Система диспетчерского управления дискретно-непрерывными технологическими процессами промышленной переработки зерна [Текст]/Ф.Юсупов, М.С.Шарипов //Молодой учёный. – 2014. - № 9 (68). – 238-240 с.
5. Шкурба В.В. Задачи календарного планирования и методы их решения/ Шкурба В.В., Подчасова Т.П., Пшичук А.Н., Тур Л.П. - Киев: Наукова думка, 1966.
6. Синтез математических моделей оперативно-календарного планирования / Р. Р. Загидуллин // Мехатроника, автоматизация, управление. 2-я всерос. НТК с междунар. участием: сб. трудов, Т. 1. Уфа: УГАТУ. 2005. С. 324–328.