Разработка и внедрение автоматизированных систем управления технологического оборудования минипекарень

мероприятия и требования по обеспечению безопасности при работе с расстойным шкафом ведут к снижению уровня профессиональных заболеваний, производственного травматизма, к уменьшению числа поломок оборудования и времени его простоя, и, в конечном итоге, к увеличению количества и улучшению качества выпекаемых хлебобулочных изделий, что позволяет увеличить рентабельность производства и еще больше средств выделять на мероприятия по обеспечению безопасности.

Заключение

Заключение

В настоящем дипломном проекте, посвященном проектированию системы управления расстойным шкафом, были рассмотрены следующие вопросы:

• описание процесса расстойки тестовых заготовок и требования к системе управления;

• разработка полной математической модели процессов в расстойном шкафу;

• разработка и идентификация упрощенной математической модели процессов в расстойном шкафу;

• выбор элементов и конструкции системы управления;

• расчет параметров системы управления, обеспечивающих заданный режим;

• автоматизация и технология типовых приемочных и периодических испытаний асинхронных двигателей 0,5 ё 5 кВт (в технологической части);

• технико-экономическое обоснование внедрения системы управления расстойным шкафом (в экономической части);

• обеспечение нормативного уровня освещенности на рабочих местах (в разделе охраны труда и окружающей среды).

Резюмируя описание выполненного проекта, по его содержанию можно сделать следующие выводы:

• спроектированная система управления позволяет полностью использовать внутренние ресурсы перерабатываемого сырья, улучшить качество выпекаемых изделий, уменьшить процент брака и снизить трудоемкость операции расстойки тестовых заготовок;

• разработанная полная математическая модель процессов в расстойном шкафу позволяет лучше разобраться в принципах работы расстойного шкафа;

• разработанная упрощенная математическая модель процессов в расстойном шкафу позволила по выведенной системе дифференциальных уравнеий написать программу для расчета параметров работы расстойного шкафа и его системы управления, которая может быть использована для моделирования работы расстойного шкафа и проектируемой системы управления на ЭВМ. Путем идентификации с работающим образцом была выявлена большая степень сходства расчетных значений с экспериментальными данными, что говорит о правильности выбранных допущений и упрощений, сделанных в процессе разработки данной модели;

• путем расчетов на ЭВМ были выбраны параметры системы управления, обеспечивающие заданный режим работы расстойного шкафа;

• была выбрана рациональная и надежная конструкция системы управления расстойным шкафом;

• автоматизация типовых приемочных и периодических испытаний асинхронных двигателей, используемых в конструкции системы управления расстойным шкафом, способствует улучшению качества, уменьшению трудоемкости и увеличению скорости данных испытаний;

• в экономической части дано технико-экономическое обоснование внедрения системы управления расстойным шкафом и определена ее экономическая эффективность;

• мероприятия по охране труда обеспечат безопасность работы обслуживающего персонала расстойного шкафа.

Таким образом, все поставленные в задании по подготовке дипломного проекта вопросы успешно решены, а спроектированная система управления расстойным шкафом соответствует требованиям, изложенным в исходных данных к проекту.

Заключение

Заключение

В настоящем дипломном проекте, посвященном проектированию системы управления расстойным шкафом, были рассмотрены следующие вопросы:

• описание процесса расстойки тестовых заготовок и требования к системе управления;

• разработка полной математической модели процессов в расстойном шкафу;

• разработка и идентификация упрощенной математической модели процессов в расстойном шкафу;

• выбор элементов и конструкции системы управления;

• расчет параметров системы управления, обеспечивающих заданный режим;

• автоматизация и технология приемо-сдаточных и периодических испытаний асинхронных двигателей малой мощности (в технологической части);

• расчет затрат на ОКР по разработке СУ расстойного шкафа (в экономической части);

• безопасность труда при работе с расстойным шкафом (в разделе охраны труда и окружающей среды).

Резюмируя описание выполненного проекта, по его содержанию можно сделать следующие выводы:

• спроектированная система управления позволяет полностью использовать внутренние ресурсы перерабатываемого сырья, улучшить качество выпекаемых изделий, уменьшить процент брака и снизить трудоемкость операции расстойки тестовых заготовок;

• разработанная полная математическая модель процессов в расстойном шкафу позволяет лучше разобраться в принципах работы расстойного шкафа;

• разработанная упрощенная математическая модель процессов в расстойном шкафу позволила по выведенной системе дифференциальных уравнеий написать программу для расчета параметров работы расстойного шкафа и его системы управления, которая может быть использована для моделирования работы расстойного шкафа и проектируемой системы управления на ЭВМ. Путем идентификации с работающим образцом была выявлена большая степень сходства расчетных значений с экспериментальными данными, что говорит о правильности выбранных допущений и упрощений, сделанных в процессе разработки данной модели;

• путем расчетов на ЭВМ были выбраны параметры системы управления, обеспечивающие заданный режим работы расстойного шкафа;

• была выбрана рациональная и надежная конструкция системы управления расстойным шкафом;

• автоматизация приемо-сдаточных и периодических испытаний используемых в конструкции системы управления расстойным шкафом асинхронных двигателей способствует улучшению качества, уменьшению трудоемкости и увеличению скорости данных испытаний;

• в экономической части расчитаны трудоемкость этапов ОКР по разработке системы управления расстойным шкафом и распределение затрат на материалы и основную заработную плату работников по календарным периодам, а также построен график готовности разработки;

• мероприятия по охране труда обеспечат безопасность работы обслуживающего персонала расстойного шкафа.

Таким образом, все поставленные в задании по подготовке дипломного проекта вопросы успешно решены, а спроектированная система управления расстойным шкафом соответствует требованиям, изложенным в исходных данных к проекту.

Техноко-экономическое обоснование внедрения системы управления расстойным шкафом

Необходимость внедрения системы управления расстойным шкафом обуславливается развитием технического прогресса в области хлебопечения, совершенствованием полупроводниковых и других устройств и материалов, используемых в конструкции приборов; требованиями обеспечения улучшения качества выпекаемых изделий, уменьшения процента брака, снижения трудоемкости и сложности операции расстойки тестовых заготовок.

Определение потребностей народного хозяйства в данной технике

Разрабатываемая система управления предназначена для расстойного шкафа, входящего в состав минипекарни. Потребность народного хозяйства в данной технике велика, так как расстойный шкаф используется в хлебопекарной промышленности, а хлеб основной продукт питания в нашей стране и во многих других странах мира.

Потребность населения в хлебобулочных изделиях не уменьшается. Возрастает спрос на различные виды хлебобулочных изделий. Ассортимент продукции, выпускаемой минипекарнями, очень широкий. Многие пекарни выпускают продукцию по своим собственным рецептам, которыми не пользуются в других пекарнях. Ни один хлебозавод или минипекарня не может выпускать весь спектр изделий. Поэтому организуются новые минипекарни, в состав которых обязательно входят расстойные шкафы.

Требования к выпускаемой продукции очень высокие. Проектируемая система управления расстойным шкафом позволяет поддерживать оптимальные для расстойки тестовых заготовок условия в камере расстойного шкафа. Следовательно, улучшается качество выпекаемых изделий, уменьшается процент брака, снижается трудоемкость и сложность расстойки тестовых заготовок.

Поэтому существуют огромные перспективы развития потребностей в расстойных шкафах, а следовательно и в системах управления расстойными шкафами.

Определение экономической эффективности проектируемой СУ расстойным шкафом

Экономическая эффективность отдельных видов новой техники определяется на основе общих единых принципов, которые включает Типовая методика; основной из них - принцип соизмерения эффекта и затрат.

Различают общую (абсолютную) и сравнительную экономическую эффективность проектируемого прибора. Сравнительная экономическая эффективность рассчитывается для выбора варианта решения технических задач; она показывает, насколько один вариант прибора экономичнее другого.

Абсолютная экономическая эффективность исчисляется для определения фактической эффективности капитальных вложений в проектируемый прибор в народном хозяйстве.

Критерием сравнительной экономической эффективности является минимум приведенных затрат (З). Приведенные затраты по каждому варианту представляют собой сумму текущих затрат (себестоимости) и капитальных вложений, приведенных к одинаковой размерности в соответствии с нормативом эффективности. Наиболее экономичен вариант новой техники, которому соответствуют наименьшие приведенные затраты при одинаковом объеме выполняемой полезной работы

З = С + Е_н Ч К ® min,

С - себестоимость прибора;

C₁ = 10000 руб. - себестоимость базовой СУ

C₂ = 15000 руб. - себестоимость проектируемой СУ

К - удельные капитальные вложения в производственные фонды (определяются как нормированная величина),

K = 0,9 ґ C,

К₁= 9000 руб.,

К₂= 13500 руб.;

E_н - нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений,

Е_н = 0,17.

Имеем:

З₁ = 10000 + 0,17ґ9000 = 11530 руб.,

З₂ = 15000 + 0,17ґ13500 = 17295 руб.

Минимальная оптовая цена базовой и проектируемой СУ:

Ц_м = С_нт ґ (1 + Р_с ),

где Р_с - коэффициент рентабельности изделия, отражающий отношение прибыли к себестоимости продукции (Р_с = 0,13ё0,2 ),

Тогда:

Ц_м1 = 10000 ґ (1 + 0,15 ) = 11500 руб.;

Ц_м2 = 15000 ґ (1 + 0,15 ) = 17250 руб.

Расчет сравнительной экономической эффективности проведем по формуле:

где З₁ ,З₂ - приведенные затраты на изготовление базового и проектируемого прибора;

В₁, В₂ - производительность (мощность) базового и проектируемого прибора;

В связи с уменьшением количества, брака вызванным применением проектируемой СУ, производительности базовой и проектируемой СУ соотносятся как:

В₂ / В₁ = 1,2

Р₁ ,Р₂ - доля амортизационных отчислений на реновацию (полное восстановление) базового и нового прибора;

где Т_с - срок службы прибора;

Р₁ = 1/2 = 0,5;

P₂ = 1/10 = 0,1

Э_р^Б’, Э_р^Н - эксплуатационные расходы по базовому устройству на сопоставимый объем работы (сопоставимую мощность) и новому прибору;

где Э_р^б - годовые эксплуатационные расходы по базовому прибору;

При расчете годовых эксплуатационных расходов учитываются только те издержки по эксплуатации, которые претерпевают изменения при сопоставлении со сравниваемым устройством:

Э_р = А + Р_т + Э_н ,

где А - амортизация техники, исчисляемая исходя из ее срока службы (Т_с):

А = Ц_м / Т_с;

А₁ = 11500 / 2 = 5750 руб.

А₂ = 17250 / 10 =1725 руб.

Р_т - расходы на текущий ремонт техники, исчисляемые по нормативу в проценте к ее стоимости:

Р_т = Ц_м ґ Н_р / 100,

где Н_р - норматив расхода средств на ремонт в проценте к оптовой цене (3ё7%);

Р_т1 = 11500 ґ 5 / 100 = 575 руб.

Р_т2 = 17250 ґ 5 / 100 = 862,5 руб.

Э_н - расходы на электроэнергию:

Э_н = М_т ґ Т_ч ґ С_э ,

где М_т - потребляемая мощность, кВт;

Т_ч - время работы техники за год, ч;

С_э - стоимость одного кВт-ч энергии;

С_э = 0,1 руб.

Тогда:

Э_н1 = 7500 ґ 3,0 ґ 0,1 = 2250 руб.

Э_н2 = 7500 ґ 2,5 ґ 0,1 = 1875 руб.

Откуда:

Э_р^н = Э_р2 = 1725 + 862,5 + 1875 = 4462,5 руб.;

Э_р^б = Э_р1 = 5750 + 575 + 2250 = 8575 руб. ,

следовательно:

Э_р^Б’ = 8575 ґ 1,2 = 10290 руб.

К₁^’, К₂^’ - сопутствующие капитальные вложения для эксплуатации базового прибора на сопоставимый объем работы (сопоставимую мощность) нового прибора

Величины К₁, К₂ могут приниматься укрупненно

К_1,2= 0,05 ґ 3_1,2;

Имеем:

К₁ = 0,05 ґ 10000 = 500 руб.;

К₂ = 0,05 ґ 15000 = 750 руб.;

Тогда: К’₁ = 500 ґ 1,2 = 600 руб.

- среднегодовой выпуск нового прибора,

где N - потребность народного хозяйства в проектируемом приборе;

N = 20000 шт.

Т_п- период производства.

Т_п = 10 лет,

Откуда сравнительная экономическая эффективность проектируемой СУ составляет:

Расчет абсолютной экономической эффективности прибора производится с учетом показателя его экономической и технико-экономической прогрессивности.

Экономическая прогрессивность техники - экономичность ее эксплуатации - определяется по формуле

где Э_р^б, Э_р^Н - годовые эксплуатационные расходы по заменяемому базовому и проектируемому новому устройству,

Е_ту- техническая прогрессивность проектируемого прибора.

Техническая прогрессивность техники является предпосылкой ее экономической прогрессивности и определяется совокупностью параметров, отражающих в целом уровень ее качества, превосходящий уровень качества лучших образцов отечественной и зарубежной техники.

Уровень экономической эффективности проектируемого прибора определяется с учетом его технической прогрессивности по сравнению с существующими приборами, параметры которых известны.

Для определения Е_ту производится выбор его аналога (прототипа). В качестве прототипа выбирается техника, сходная по целевому назначению и отличающаяся от проектируемой конструктивными или схемными решениями.

При оценке уровня технической прогрессивности разрабатываемой СУ ее параметры сопоставляются с конструкциями аналогичных СУ, соответствующими проектируемому объекту по назначению и области применения.

Улучшение параметров проектируемой системы управления по сравнения с аналогом и их удельная значимость занесены в таблицу:

Таблица 1 - Сравнение проектируемой СУ с аналогом

№ п/п	Наименование параметров	Улучшение параметров по сравнению с аналогом A, раз	Значимость mj
1	Точность поддержания температуры	3	0.3
2	Точность поддержания влажности	1.5	0.4
3	Ресурс	5	0.1
4	Безопасность работы	2	0.2

Показатель технической прогрессивности проектируемого прибора:

,

где A_j- улучшение значения j-го параметра проектируемого прибора;

m_j- значение значимости j-го параметра;

n - количество рассматриваемых параметров.

С учетом табличных значений показатель технической прогрессивности

Е_ту= 3ґ0.3 +1,5ґ0,4 + 5ґ0,1 +2ґ0,2 = 2,4

В связи с этим, для проектируемой СУ:

Уровень технико-экономической прогрессивности устройства (Е_п) оценивается по формуле

Е_п = Е_ту ґ Е_ээ,

Для проектируемой СУ имеем:

Е_п = 2,4 ґ 1,784 = 4,282

Показатели технико-экономической прогрессивности проектируемой СУ используем для определения ее цены и эффективности в народном хозяйстве.

Экономический эффект от использования проектируемого прибора в зависимости от его характера и целевого назначения исчисляется в виде экономии от снижения эксплуатационных расходов по использованию прибора Э_фэ, исчисляется по формуле:

Э_фэ = Э_р^б ґЕ_ту - Э_р^Н,

И, для проектируемой СУ:

Э_фэ = 8575 ґ 2,4 - 4462,5 = 16117,5 руб.

Уровень хозрасчетной эффективности устройства:

где Ц_в - возможная цена проектируемой СУ;

Е_н - нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений, равный 0,15;

Ц_в = Ц_м + Э_ц.

Доля эффекта у потребителя, включаемая в цену проектируемого устройства, может быть рассчитана по формуле:

Откуда для проектируемой СУ:

Ц_в = 17250 + 7496,5 = 24746,5 руб.

И уровень хозрасчетной эффективности проектируемой СУ:

Так как при установлении оптовых цен необходимо предусматривать снижение их уровня на единицу полезного эффекта, то проверим это условие.

Для этого рассчитаем коэффициент относительной цены проектируемого устройства на единицу полезного эффекта:

где Р_с - коэффициент рентабельности изделия, отражающий отношение прибыли к себестоимости продукции:

Р_с= 0,13 ё 0,20.

При соблюдении указанного условия Е_цо< 1.

Для нашей СУ:

То есть цена проектируемой СУ на единицу полезного эффекта в 2 раза меньше, чем у аналога.

Уровень народнохозяйственной эффективности проектируемого прибора определяют по формуле

где У_зр - затраты на разработку устройства в расчете на единицу его серийного производства:

У_зр = З_р / N,

Для проектируемой СУ:

У_зр = 152677 / 20000 = 7,63;

и

Это значительно больше, чем нормативный коэффициент капитальных вложений, равный 0,17. Из этого делаем вывод, что разработка СУ расстойного шкафа была экономически целесообразна.

Экономическая часть: расчет затрат на ОКР по разработке СУ расстойного шкафа

Структура планируемой к разработке СУ расстойным шкафом и данные о составе элементов СУ-аналогов

Структура разрабатываемой СУ, а также сведения о трудоемкости разработки функциональных элементов СУ-аналогов, коэффициенты новизны и сложности разрабатываемых элементов СУ приведены в таблице:

Таблица 1 - Структура СУ расстойного шкафа

	Элементы привода	Трудо­ёмкость TOi, чел-ч	Коэф. но­визны КНi	Группа сложности	Коэф. сложности KСЛi
	Корпусные детали	450	0.50	2	1,3
	Датчики уровня воды	600	0.65	3	1,6
	Циркуляционный вентилятор	250	0.50	3	1,6
	Электродвигатель циркуляционного вентилятора	ПГИ	-	-	-
	Нагревательные элементы (ТЭНы) воздуха	2000	0.50	4	2,0
	Нагревательные элементы (ТЭНы) воды	1500	0.50	4	2,0
	Датчик опасной температуры	ПГИ	-	-	-
	Сливнрй насос	ПГИ	-	-	-
	Фильтр воды	ПГИ	-	-	-
	Электроклапан подачи воды	ПГИ	-	-	-
	Система подачи воды	1000	0.80	3	1,6
	Система слива воды	500	0.80	3	1,6
	Блок питания	250	0.50	3	1,6
	Электронная система управления	4500	0.80	4	2,0
	Предохранитель	ПГИ	-	-	-
	Датчик температуры	ПГИ	-	-	-
	Датчик влажности	350	0.50	4	2,0
	Выключатель питания	ПГИ	-	-	-
	Индикаторные лампы	ПГИ	-	-	-
	Задатчик температуры	200	0.50	3	1,6
	Задатчик влажности	200	0.50	3	1,6
	Электропроводка	400	0.50	2	1,3

Коэффициенты новизны К_Нi выбираем на основании знаний о конструкции и тенденциях совершенствования выбранных функциональных элементов привода:

К_Нi=0,50 Проектирование элементов по имеющимся образцам без значительных конструктивных и размерных изменений.

К_Нi=0,65 Проектирование с модификацией существующих моделей с использованием унифицированных узлов для повышения надёжности.

К_Нi=0,80 Проектирование деталей с новыми параметрами, связанное с проведением экспериментальной проверки характеристик, для уменьшения массогабаритных показателей и увеличения КПД.

Трудоемкости разработки отдельных функциональных элементов СУ T_oi берем из имеющихся сведений о таковых в СУ-аналогах.

Группы сложности и коэффициенты сложности K_СЛi разработки элементов СУ берем из таблиц.

Стоимость разработки СУ-аналога С_о=80000 руб.

Расчет трудоемкости проектирования СУ

Трудоёмкость проектирования СУ (суммарная трудоёмкость этапов 1 и 2) определяется путём пересчёта трудоёмкости проектирования функциональных элементов-аналогов Т_Оi с учётом степени новизны и конструктивной преемственности разработки по формуле:

Коэффициенты сложности K_СЛi разработки элементов определяются по группе сложности (см. таблицу 1).

Коэффициент преемственности разработки характеризует уровень использования в конструкции планируемого к разработке СПЛА готовых элементов

Подставляя в уравнение значения n, n_гэ, T_Oi, К_ПР, К_Нi и К_СЛi, получим трудоемкость проектирования:

^чел.-ч.

Распределение трудоемкости по основным этапам ОКР

Этапы ОКР по разработке СУ расстойного шкафа приведены в таблице:

Таблица 2 - Этапы ОКР

Номер этапа	Наименование этапа
	Разработка ТЗ, ТП и эскизного проекта
	Разработка технического проекта и рабочей документации
	Изготовление опытных образцов
	Заводские испытания
	Государственные испытания

Трудоёмкость этапов разработки СУ Т_ОКРj насчитывается по нормативам, с учётом того что трудоемкость проектирования

Т_ПР= Т_ОКР1+ Т_ОКР2

Таблица 3 - Трудоёмкость этапов разработки СУ

наименование этапа	удельный вес этапа		ТОКРj
	по трудоёмкости qТj	по стоимости qСj
Разработка ТЗ, ТП и эскизного проекта	0.28	0.23	5102,30
Разработка технического проекта	0.37	0.36	6742,32
Изготовление опытных образцов	0.27	0.35	4920,07
Заводские испытания	0.07	0.05	1275,57
Государственные испытания	0.01	0.01	182,22

Расчет трудоемкости, стоимости и длительности цикла разработки СУ

Суммарная трудоемкость разработки определяется как сумма трудоёмкости отдельных этапов:

^чел.-ч.

Общая длительность цикла разработки Т_Ц = 4 квартала.

Общая стоимость всей ОКР определяется путём пересчёта стоимости разработки привода-аналога по коэффициенту сложности планируемой разработки:

С_ОКР=С_0*К_СЛ=С_0*q_Ti*К_СЛi= С_0*(T_0i/Т_ПР)К_СЛi,

где С₀ - стоимость разработки привода-аналога.

С₀ = 80000 руб.

С_ОКР = 80000ґ(450ґ1,3+600ґ1,6+250ґ1,6+2000ґ2,0+1500ґ2,0+

+1000ґ1,6+500ґ1,6+250ґ1,6+4500ґ2,0+350ґ2,0+200ґ1,6+

+200ґ1,6+400ґ1,3)/11844,615 = 152677 руб.

Определение длительности этапов и построение календарного графика разработки СУ

Определим длительность этапов разработки:

Т_Цj=Т_Ц*К_ПАРj*К_ПЕРj/А, [кварталы],

где К_ПАРj , К_ПЕРj -коэффициенты параллельности и возможных перерывов в работах по проектируемому приводу на j^ом этапе (взяты из таблиц).

Коэффициент А рассчитывается по формуле:

А=(К_ПАРj*К_ПЕРj+ К_ПАРj+1*К_ПЕРj+1)К_ПАРj,j+1 -К_ПАРj*К_ПЕРj=

=(1.4ґ1.25+1.25ґ4.6)ґ0.85+(1.25ґ4.6+3.2ґ2)ґ0.6+(3.2ґ2+1.7ґ3.15)ґ0.6+

+(1.7ґ3.15+1.9ґ2.3)ґ0.82-(1.25ґ4.6+3.2ґ2+1.7ґ3.15)=11,1875

После подстановки соответствующих коэффициентов получим длительности этапов разработки:

Т_Ц1=0,626 Т_Ц2=2,056 Т_Ц3=2,288 Т_Ц4=1,915 Т_Ц5=1,562

Найдём совместную длительность двух смежных этапов с учётом параллельности выполнения работ во времени:

Т_Цj,j+1= К_ПАРj,j+1(Т_Цj +Т_Цj+1)

Т_Ц1,2=2,28 Т_Ц2,3=2,606 Т_Ц3,4=2,522 Т_Ц4.5=2,851

Исходя из полученных значений длительности основных этапов ОКР по разработке соответствующего объекта и с учётом того, что длительность разработки в целом равна Т_Ц, а степень параллельности этапов во времени должна соответствовать значениям К_ПАРj,j+1,строим предварительный календарный график разработки объекта (см.рис.1):

Рисунок 1 - Календарный график разработки объекта

Расчет распределения трудоемкости этапов по календарным периодам и построение графика готовности разработки СУ на конец календарного периода

По данным расчёта трудоёмкости этапов ОКР и календарного графика опреде­ляется распределение трудоёмкости этапов по календарным периодам (кварталам), суммарная трудоёмкость разработки объекта на каждый календарный период и пока­затель готовности (D_гот, %) разработки на конец календарного периода (см. таблицу 4). Считается, что трудоёмкость каждого этапа распределяется по времени равно­мерно.

Таблица 4 - Распределение трудоёмкости этапов по календарным периодам (кварталам), суммарная трудоёмкость разработки объекта на каждый календарный период и пока­затель готовности (D_гот, %) разработки на конец календарного периода

Этапы	qТj	ТОКРj	К в а р т а л ы
			1	2	3	4
1	0.28	5102.296	5102.296
2	0.37	6742.319
3	0.27	4920.071
4	0.07	1275.574
5	0.01	182.225
Итого	1	18222.485	8632.936	5996.57	3434.69	159.29
Dгот,%

График показателя D_гот приведён ниже (см.рис.2):

D_готґ10^-2 , %

Кварталы

Рисунок 2 - Пока­затель готовности разработки на конец календарного периода

Расчет распределения материальных затрат и фонда основной заработной платы по календарным периодам

Из таблиц определяется общая стоимость каждого этапа ОКР С_ОКРj, а затем для каждого этапа рассчитываются статьи затрат на материалы и основную заработную плату работников и их распределение по календарным периодам (кварталам).

Таблица 5 - Материальные затраты

Этапы	qСj	СОКРj	qМЗj	СМЗj	К в а р т а л ы
					1	2	3	4
1	0.23	35115.71	0.05	1755.79
2	0.36	54963.72	0.05	2748.19
3	0.35	53436.95	0.3	16031.08
4	0.05	7633.85	0.31	2366.49
5	0.01	1526.77	0.29	442.76
Итого	1	152677		23344.31	6003.06	9394.9	7584.81	362.55
DМЗ, %

Таблица 6 - Фонд основной заработной платы

Этапы	qСj	СОКРj	qЗПj	СЗПj	К в а р т а л ы
					1	2	3	4
1	0.23	35115.71	0.3	10534.71
2	0.36	54963.72	0.3	16489.12
3	0.35	53436.95	0.1	5343.7
4	0.05	7633.85	0.15	1145.08
5	0.01	1526.77	0.15	229.02
Итого	1	152677		33741.63	17828.9	10864.39	4864.44	184.89
DЗП, %

Распределение затрат на материалы и основную заработную плату работников по календарным периодам (кварталам) показаны в виде диаграмм (см.рис.3).

Рисунок 3 - Распределение затрат на материалы и основную заработную плату работников по календарным периодам (кварталам)

Обеспечение на рабочих местах нормативных метерологических условий

Метерологические условия характеризуются следующими показателями:

• Температура окружающего воздуха в помещении;

• Относительная влажность;

• Скорость движения воздуха в помещении;

• Интенсивность теплового излучения;

• Температура поверхностей, ограждающих рабочую зону.

Эти показатели оказывают влияние на здоровье и работоспособность обслуживающего персонала цеха.

Помещение, где выпекается хлеб, имеет избыток тепла. По сравнению с оптимальными параметрами наблюдается превышение температуры на 4 - 6 °C и относительной влажности на 15 - 30%.

Нужный микроклимат достигается наличием приточно-вытяжной вентиляции, обеспечивающей необходимый воздухообмен и теплоизоляцию.

Нормирование производственного микроклимата осуществляется по ГОСТ 12.1.005-88 “ССБТ. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны”. Работы, выполняемые в хлебопекарном цеху, относят к категории средней тяжести IIa. Энергозатраты, связанные с выполнением этих работ, составляют до 1050 кДж (250 кКал).

С целью улучшения общего микроклимата применяется общеобменная вентиляция, которая обеспечивает температуру в помещении не выше 27 °C при относительной влажности воздуха не более 65 %.

Вентиляция обеспечивает в теплый период года удаление теплоизбытков из производственного помещения и поддержание допустимой температуры воздуха в рабочей зоне. Допустимые величины температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха в рабочей зоне производственных помещений для постоянных рабочих мест и категории работ средней тяжести IIa приведены в таблице

Таблица 1

Нормированные значения параметров среды в рабочей зоне для категории работ средней тяжести IIa и постоянных рабочих мест

Период года	Температура,°C оптимальная допустимая от до			Относительная влажность, % оптимальная допустимая		Скорость воздуха, м/с оптимальная допустимая
Холодный	18ё20	17	23	40ё60	75	0,2	Ј 0,3
Теплый	21ё23	18	27	40ё60	65 при 26°C	0,3	0,2 ё 0,4

Кроме этого предусмотрена местная вытяжная вентиляция над расстойным шкафом, хлебопечью, так как в них происходит сильное выделение энергии, и над агрегатами, в которых производится разделка, округление и закатка теста, так как на этих операциях происходит обсыпка теста мукой.

Поскольку, в целях профилактики тепловых травм, температура наружных поверхностей технологического оборудования или ограждающих его устройств не должна превышать 45°С, расчитаем необходимую толщину теплоизоляции для расстойного шкафа.

Его стенки выполнены из стальных листов из стали 30ХГСА толщиной

d_ст = 0.001 м,

имеющих коэффициент теплопроводности

l_ст = 45 Вт/(м*гр).

Теплоизоляционный материал представлен пенополиуретаном, для которого коэффициент теплопроводности

l_из = 0,10 Вт/(м*гр).

Ее толщину определяем по формуле:

где a₁ и a₂ - общие коэффициенты теплоотдачи соответственно к внутренней поверхности стенок и от наружной их поверхности, согласно справочным данным

a₁ = a₂ = 10 Вт/(м²*гр);

k - коэффициент теплопередачи из рабочего пространства агрегата в окружающую среду:

k = q_пот/(t_р - t_в)

при максимальной температуре рабочего пространства расстойного шкафа

t_р = 75 °C

и температуре воздуха окружающей среды

t_в = 25 °C

q_пот - удельные тепловые потери стенками:

q_пот = a₂ * (t_ст - t_в),

Интенсивность теплового облучения работников от нагретых поверхностей технологического оборудования не должна превышать 100 Вт/м² при облучении не более 25% поверхности тела.

В этой связи температура стенок

t_ст = q_пот / a₂ + t_в

т.е. t_ст = 100 / 10 + 25 = 35 °С

что меньше допускаемой температуры наружной поверхности стенок расстойного шкафа t_{ст доп} = 45°C

Следовательно принимаем

q_пот = 100 Вт/м²

Отсюда

k = 100/(75 - 25) = 2 Вт/(м²*гр)

и

Таким образом, толщина теплоизоляции, обеспечивающая 35°C на наружной поверхности стенок расстойного шкафа, составляет 30 мм.

Так как температура поверхностей расстойного шкафа выходит более чем на 2°С за пределы допустимой величины температуры воздуха (смотри таблицу), то рабочие места должны быть удалены от них на расстояние не менее 1 м.

- 132 -

Содержание:

Страница:

Введение

С целью наиболее полного удовлетворения потребности населения в хлебобулочных изделиях расширенного ассортимента и высокого качества необходимо использовать прогрессивные производственные технологии, реконструировать и обновлять производство таким образом, что позволит получить наивысший экономический эффект.

Наиболее полно данная проблема может быть решена путем создания комплексов минипекарен, где наиболее гибко и рационально решаются как технологические, так и экономические задачи.

Комплекс вопросов, связанных с разработкой и внедрением автоматизированных систем управления технологическим оборудованием минипекарен, используемым при производстве хлебобулочных изделий в настоящее время может успешно решаться на базе сформировавшихся научных достижений в области технологии хлебопекарного производства, автоматизации производственных процессов и освоения информационной, измерительной и вычислительной техники.

Технологические процессы хлебопекарного производства характеризуются многокомпонентностью исходного сырья, высокой степенью неопределенности на различных этапах протекания процесса производства пшеничного хлеба, нелинейными зависимостями между параметрами, т.е. являются сложными системами. В большинстве своем они представляют собой сочетание гидродинамических, тепловых, биохимических и механических процессов.

Цель настоящего дипломного проекта заключается в создании такой системы управления расстойным шкафом, входящим в состав комплекса минипекарни, которая позволит полностью использовать внутренние ресурсы перерабатываемого сырья, улучшить качество выпекаемых изделий, уменьшить процент брака и снизить трудоемкость операции расстойки тестовых заготовок.

В в связи с этим в данном дипломном проекте предполагается рассмотреть следующие вопросы:

• описание процесса расстойки тестовых заготовок и требования к системе управления;

• разработка полной математической модели процессов в расстойном шкафу;

• разработка и идентификация упрощенной математической модели процессов в расстойном шкафу;

• выбор элементов и конструкции системы управления;

• расчет параметров системы управления, обеспечивающих заданный режим;

• автоматизация и технология типовых приемочных и периодических испытаний асинхронных двигателей 0,5 ё 5 кВт (в технологической части);

• технико-экономическое обоснование внедрения системы управления расстойным шкафом (в экономической части);

• обеспечение нормативного уровня освещенности на рабочих местах (в разделе охраны труда и окружающей среды).

Спецчасть

Описание процесса расстойки тестовых заготовок. Требования к системе управления

Стадии производства хлебобулочных изделий

Процесс производства хлебобулочных изделий делится на три основные стадии:

1. приготовление теста;

2. разделка тестовых заготовок;

3. выпечка хлеба,

которые, в свою очередь, делятся соответственно на технологические операции:

• замес теста и его созревание;

• деление теста на куски;

• округление тестовых заготовок;

• предварительная расстойка;

• закатка;

• окончательная расстойка;

• выпечка хлеба.

Описание процесса расстойки тестовых заготовок

Одной из важнейших технологических операций выпечки хлебобулочных изделий является процесс расстойки тестовых заготовок. Расстойка теста является предпоследней стадией производства, на которой происходит окончательная подготовка тестовой заготовки к процессу выпечки.

До процесса расстойки сформированная тестовая заготовка имеет беспористую структуру. Поэтому для протекания процесса релаксации напряжений, разрыхления тестовой заготовки, т.е. придания ей пористой структуры и формы будущего хлеба или хлебобулочного изделия проводится процесс окончательной расстойки. Чтобы данный процесс протекал достаточно интенсивно и без образования подсохшей корочки на поверхности тестовой заготовки, параметры воздуха (Т_в, W_в) в расстойном шкафу должны соответствовать определенным значениям температуры и относительной влажности (35-45°С, 75-85%).

При расстойке протекают биохимические, микробиологические, коллоидные и физические процессы.

При поступлении тестовой заготовки в расстойный шкаф на ее поверхности конденсируется влага и интенсифицируется процесс теплопередачи от паровоздушной среды к тестовой заготовке. В результате этого скорость прогрева ее поверхности увеличивается. Влага, покрывающая тестовую заготовку, предотвращает ее от заветривания. Конденсация влаги прекращается по достижении поверхностью тестовой заготовки температуры точки росы.

После удаления диоксида углерода в результате формирования тестовой заготовки, он опять начинает продуцироваться хлебопекарными дрожжами. В начале расстойки процесс газообразования протекает достаточно интенсивно ( участок кривой скорости изменения электрического сопротивления (см. рис. 2.1) до первого экстремума). Это можно объяснить повышением активности дрожжевых клеток в результате насыщения тестовой заготовки кислородом воздуха после ее разделки и частичным удалением продуктов жизнедеятельности дрожжей. При расстойке образующийся диоксид углерода задерживается тестом, что приводит к увеличению его объема и созданию пористой структуры.

Давление пузырьков диоксида углерода, образующихся вокруг дрожжевых клеток, увеличиваясь, приводит к растягиванию клейковинного каркаса и образованию пор, которые при дальнейшем газообразовании увеличиваются в объеме. Выравнивание внутреннего давления между порами осуществляется по капиллярам. В момент увеличения пор в размерах происходит снижение в них внутреннего давления и соответственно снятие внутренних напряжений клейковинного каркаса, т.е. в тесте периодически происходит релаксация накапливающихся напряжений. Это способствует образованию тонкостенной пористой структуры. На релаксацию напряжений оказывают влияние также ферментативные процессы. Изменение температуры тестовой заготовки и ее структуры приводит к изменению кинематической вязкости.

рис 2.1.

Через определенное время наблюдается спад интенсивности газообразования ( участок кривой скорости изменения электрического сопротивления после первого экстремума максимума). Это объясняется угнетением дрожжевых клеток продуктами их жизнедеятельности. В этот период времени до экстремума минимума скорости изменения электрического сопротивления происходит адаптация дрожжей к новым условиям жизнедеятельности (полностью анаэробным). После этого интенсивность газообразования увеличивается.

Второе экстремальное максимальное значение скорости изменения электрического сопротивления, отражающей динамику формирования структуры тестовой заготовки, соответствует готовности теста, так как далее начинается флуктуация газовыделения, приводящая со временем к уплотнению структуры теста, т.е. к перерасстойке. Готовность тестовой заготовки в данный момент подтверждается экстремальным минимальным значением скорости изменения температуры поверхностного слоя и качеством готового хлеба.

Обменные процессы, происходящие на поверхности тестовой заготовки могут быть также охарактеризованы кривой dT/dt (скорость изменения температуры поверхностного слоя тестовых заготовок в процессе расстойки), вид которой приведен на рис. 2.2. Кривая имеет три ярко выраженных экстремума, каждый из которых характеризует качественные изменения, происходящие в тестовой заготовке в период окончательной расстойки.

рис 2.2

При поступлении тестовой заготовки в расстойный шкаф, когда температура заготовки меньше температуры точки росы паровоздушной среды, происходит достаточно сильная конденсация влаги на поверхности тестовой заготовки. Конденсация влаги приводит к ускоренному повышению температуры тестовой заготовки (участок а-б). Достижение экстремума максимума в точке “б” соответствует нагреву поверхности тестовой заготовки до температуры точки росы окружающей среды. Конденсация влаги предотвращает заветривание поверхности и образование трещин при увеличении тестовой заготовки в объеме. Более того, насыщение влагой поверхностного слоя тестовой заготовки обеспечивает закупорку капилляров, что блокирует выделение диоксида углевода из тестовой заготовки и повышает газоудерживающую способность теста.

Замедление прогрева тестовой заготовки на участке “б-в” связан с уносом тепла в процессе испарения влаги с поверхности. Процесс испарения избыточной влаги с поверхности тестовой заготовки совпадает с процессом интенсивного разрыхления тестовой заготовки образующимся диоксидом углерода. Точка “в” - экстремум минимум отражает момент стабилизации структуры теста, определяемой внутренним давлением СО₂, реологическими свойствами, соотношением свободной и связанной влаги. Точка “в” - экстремум минимум скорости изменения поверхностного слоя тестовой заготовки является моментом готовности тестовой заготовки к выпечке, так как дальнейшее продолжение расстойки приводит к уплотнению поверхностного слоя за счет увеличения пластической составляющей общей деформации теста и процесса флуктуации газовыделения, за счет снижения газоудерживающей способности теста. Процесс уплотнения поверхностного слоя тестовой заготовки приводит к ускоренному повышению температуры тестовой заготовки, т.е. кривая скорости изменения температуры поверхностного слоя начинает расти. Рост кривой продолжается до точки “г”, после прохождения которой начинается процесс интенсивного газовыделения, связанного с резким снижением газоудерживающей способности теста, вызванной пептизацией белков и увеличением жидкой фазы. После чего тестовая заготовка начинает оседать. В этот период также наблюдается снижение прогрева тестовой заготовки ( участок “г-д” см. рис.). Выпечка хлеба в период времени, соответствующий участку “в г”, приводит к получению хлеба худшего качества, чем в момент времени соответствующий точке “в” - экстремум минимум, а на участке “г-д” - приводит к получению брака.

Конструкция расстойного шкафа

Расстойка тестовых заготовок происходит в расстойном шкафу. Расстойный шкаф (см. чертеж) представляет собой однокамерный двухдверный металлический контейнер с теплоизолированными стенками, имеющий габаритные размеры (ШґГґВ): 1886 мм ґ 830 мм ґ 2280 мм, вмещающий 3 стандартные стеллажные тележки, размером 450 ґ 660 мм.

В верхней части расстойного шкафа находится отсек, в котором расположена система поддержания температурно-влажностного режима в камере расстойного шкафа, включающая в себя:

• герметичную металлическую емкость для воды;

• нагревательные элементы (ТЭНы);

• циркуляционный вентилятор;

• электроклапаны подачи воды;

• фильтр поступающей воды;

• сливной насос;

• трубки системы подачи и слива воды;

• воздушные каналы;

• рабочие датчики влажности, температуры и уровня воды;

• датчики критических значений температуры и уровня воды;

• выключатели питания и управления;

• задатчики температуры и влажности;

• индикатор температуры;

• индикаторные лампы рабочих и аварийных режимов;

• предохранители и автоматические выключатели;

• электронная система управления;

• преобразователь частоты;

Органы управления расстойным шкафом и приборы индикации находятся на панели управления, расположенной в верхней части расстойного шкафа.

Двери расстойного шкафа при открытии более чем на 90° остаются в открытом состоянии, а в противном случае - автоматически закрываются. Правильная очередность закрытия


29-04-2015, 04:11