Способ управления формированием помольных смесей зерна Советский патент 1988 года по МПК B02B1/00 

, I

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, повышение его эффективности и повьшение вьиода муки.

Согласно способу формирования помольных смесей зерна, заключающемуся

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

N

I, г ,

где М jTj - масса k-й партии зерна;

4: СС --4

О 00

С - значение комплексной рценки показателей качества на k-й партии зерна; Х - показатель использования

k-й партии зерна на задан- ном периоде; N - количество анализируемых

партий зерна,

а составление оптимальных рецептур производят по минимуму критерия отклонения показателей качества формируемых смесей последующей от предыдущей по формуле

X

о рн

brf

р.

ч,е

Ь,. - г P,b-0v-4fb,,l

де

of: -,.

коэффициент значимости i-ro показателя качества зерна;

значения i-ro показателя качества h-ro компонента и базисное;

G, h, 1 - масса h-ro компонента в 1-й помольной смеси; количество помольных смесей, составляемых н а заданном периоде; количество учитываемых показателей зерна; количество партий зерна в выбранной совокупности.

L R н -

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

5

0

5

- достиже- использо Использование критерия ния цели равномерности вания (выбора совокупности партий, подлежащих переработке на заданном периоде) позволит оптимизировать процесс определения указанной совокупности партий зерна. Получение его максимального значения позволит остаQ вить на начало- следующего отчетного периода как можно больше высококачественного зерна при выполнении всех требований к качеству и количеству зерна, подлежащего переработ5 ке в настоящем, заданном, периоде. Такой подход дает возможность учитывать и непосредственным образом влиять на равномерность использования зерна различного качества при работе

0 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 помольной смеси не только на ближайшее вре0 мя работы мукомольного предприятия, но и рецептуры возможных помольных смесей на весь заданный период с учетом партий зерна планируемых nocTjrn- лений на данном периоде. При этом появляется возможность непосредственным образом влиять на стабильность значений наиболее важный показателей качества предьщущей и последующей помольных смесей, а следовательно, и

Q всех помольных смесей, формируемых на заданном периоде, и, таким образом, обеспечить высокие стабильность работы мукомольного завода и качество муки (в основном высоких сортов).

2 Использование критерия I отклонения показателей качества формируемой смесей последующей от предьщущей позволяет оптимизировать составление рецептуры помольных смесей на заданном периоде. Получение минимального значения второго критерия управления с учетом требуемого качества и выходов 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 рациональ514

ное использование зерна и стабильное качество мукя в течение заданного периода, отвечающее предъявляемым требованиям.

Способ осзществляют следующим об- разом.

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 учитьшаемых на заданном периоде партий зерна, определяют совокупность партий зерна, подлежащих переработке на заданном периоде, по критерию управления по формуле

Х, k

1, N,

де М, - масса k-й партии зерна;

С - комплексная оценка пбказа- 25 телей качества k-й партии зерна;

Х - показатель использования

k-й партии зерна на заданном периоде;зо где v

N - количество учитываемых партий зерна;

где Р, 3. дукции предпр

Ct

с

. Р , d . (с 1 возрастает с ухудшением качества зерна), где Р 1 . - код значений i-ro показателя k-й партии зерна; «f; - козффициент значимости

-го показателя качества .зерна.

В процессе ..определения необходимо выполнить следующие условия.

1. Обеспечить требуемое количество ерна для переработки в заданном пеиоде ()

и

Г

И

де

тр

аи

k 1

м

тр

и М

тр:

тр

- масса наибольшей партии зерна на предприятии (но не выше установленного значения).

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

Е л если С :

с%

tv

если С 7/

С - комплексная оценка качества

зерна базисных кондиций; С - комплексная средневзвешенная оценка качества всего учитываемого зерна на предприятии .

С

R

И

fr

Им.с,

k

N

1.

i R

где Р, - базисное значение i-ro показателя качества; количество учитываемых показателей качества. 3. Обеспечить расчетный выход продукции не ниже базисного для данного предприятия по формуле

V ,

v ,

зо где v

35

40

.V

В

о 45

4. X

Xk смесях.

-предполагаемый выход продукции (рассчитываемый по универсальному уравнению в соответствии с Правилами организации и ведения технологического процесса на мельнице);

-базисный выход j-ro вида продукции для данно го предприятия;

-количество видов выпускаемой продукции на предприятии.

iO; 1K k 1, N. 1 - k-я партия участвует в

50

5В

формируемых на заданном периоде;. X 1( О - не участвует.

Для определения совокупности партий зерна, подлежащих переработке на заданном периоде, применяют алгоритм одного из методов целочисленного линейного программирования с использованием ЭВМ. На основе указанной процедуры выбирают совокупность партий зерна, которые целесообразно (с точ- ; ки зрения равномерности и рациональ- ; ности использования зерна различного качества) переработать и из которьк формируют помольные смеси на заданной 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

t я

Т у

L-.. L- R.-,bG,p|.

Н I

- Z Р.-,1,,е-И И .,- ti-M 15

rain

где 0/;

ЧьP

fT,« L

R H

-коэффициент значимости i-го показателя качества зерна;

-значение i-ro показателя качества h-ro компонента и его базисное значение;

-масса h-ro компонента в 1-й помольной смеси

-количество помольных смесей, составляемых на заданном, периоде; количество учитываемых

показателей качества зерна;

-количество партий зёрна

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 выполнят следующие условия.

1. Учитьшать время поступления партий зерна планируемых поступлений в течение заданного периода по формуле

0, если xitj, ) Т; Gt,.e

70, если. dt|, -i. Т,

t-1

И

1.

+. at ,

где ,fltj - время начала заданного периода до начала поступления h-й партии зерна на предприятие;

Г - время работы мукомольного предприятия на г-й помольной смеси;

С, - время обработки h-й партии зерна перед подачей на переработку;

I, g 0 устанавливают перед нача- -.лом решения подзадачи для тех партий, которые не могут быть использованы в качестве компонентов в 1-й помольной смеси.

U

2. Ц G

г-1

.Л %

25

где М i; - масса h-й партии зерна, из которой выбирают компоненты для составления помольных смесей на заданном периоде .

I

3. Использовать в установленных количествах пшеницу сильную, II, III 30 и IV типов по формуле

35

v,,f 1

где Ttii показатель наличия у h-й партии f-ro признака,

i (0; П;

А, - норма расхода в одну помольную смесь пшеницы с признаками сильной (f 1 ) II типа (f 2), III типа 45(f 3), IV типа (f 4).

4. Количество компонентов в смеси не должно превьш1ать допустимого значения, обусловленного техническими возможностями данного мукомольного 50 предприятия:

40

L У е Q ,У,е

Vl:i1

1, при G 0; 0, при G ( 0;

где у - коэффициент участия h-й партии зерна в 1-й мукомольной смеси;

Q - максимально возможное количество компонентов в смеси.

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

И

, н

IG

Ь Ч

,«

(Dt -Р,.. ) 7, О,

1,,е

(Pi.b -оГ)

о

1

, D

1

1 1, L,

R.

заданные допустимые верхние и нижние значения i- ro показателя качества;

количество показателей

качества зерна, которое необходимо учесть- для обеспечения требуемого качества муки: количество и качество клейковины, зольность и др i

Обеспечивать массу каждой по- й смеси не менее заданного знадля данного предприятия (G)

G

1 1 , L.

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

Пример. Формируют помольные сме.си зерна на период в один месяц на мельнице трехсортного 75%-ного помола производительностью 250 т/сут с балансом выходов: 18% высшего сорта, 40% I сорта и 17% II сорта. Из учитываемых партий зерна на предприятии отбирают пробы, на основе которых определяют их качество (табл.1). В помольной смеси Ыогут 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, 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 качества зерна базисных кондиций (С). Показателям качества, которые берут для определения комплексной оценки , но которые не имеют базичных значе- 5 НИИ, присваивают для расчета средне0

0

5

0

5

0

5

0

5

в

22,5; С

взвешенные значения С 21,0.

Далее по формуле I, и соответствующим ограничениям определяют совокупность партий зерна, подлежащих переработке на данный месяц, таким образом, чтобы получить максимальное значение критерия. Все расчеты л поиск производят на ЭВМ, используя алгоритм 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 выбранныхпартий составляют по формуле для I рецептуры 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 запускают программу расчета с использованием одного из поисковых методов нелинейного программирования. Рассчитывают варианты рецептур для двух или трех помольных смесей, которые должны быть переработаны в данном месяце.

Расчет по двум вариантам представлен в табл. 3 и 4. Предпочтительным является вариант рецептур для двух смесей, составляемых в течение заданного месяца, если руководст- вуются стратегией, заключающейся в составлении смесей на возможно более длительный срок работы мукомольного предприятия на каждой из них. Вариант

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 прогрессом при настройке на новую помольную смесь.

I Результаты примера показывают, I что данный способ обеспечивает равно- Iмерное использование зерна, например средневзвешенная комплексная оценка Качества совокупности партий зерна, подлежащих переработке на заданный |период (22,326), очень мало отлича- ется от средневзвешенной комплексной. Iоценки качества всего учитываемого

Ф о рмула 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, отличающий- с я тем, что, с целью упрощения процесса формирования, повьш1ения его

эффективности и выхода муки, первоначально определяют максимальное значение критерия достижения цели равномерности использования зерна и минимальное значение критерия отклонения

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

сей последующей от предыдущей, определение показателей качества и массы партий зерна в выбранной совокупности партий проводят с установлением соответствия различных вариантов сочетаний выбранных партий зерна для обработки по максимальному значению первого критерия, а при сос.тавлении рецептуры помольной смеси подбирают несколько вариантов рецептур сме сей, .минимально отличающихся по показателям качества, и определяют последовательность их использования, при ,этом критерий достижения цели равномерности использования зерна определяют по формуле

t

м,.

г

|зерна на предприятии (22,523), следо-2о показателей качества формируемых сме- вательно, остается задел зерна высо- JKoro качества для выпуска муки тре- |буемого качества в следующем планиру- {емом периоде. Составляемые рецептуры обеспечивают работу мукомольного 25 :предприятия на длительный период (на 8 и более суток при составлении |трех смесей и на 14 суток и более при составлении двух смесей). Качест- {венные показатели формируемых .смесей ЗО ра заданный период имеют более близкие значения по сравнению с базовым вариантом 3 при работе на зерне при- 1близительно того же качества. При |этом можно руководствоваться различ- 35 Ными стратегиями управления: либо Обеспечивать максимальные размеры &месей, либо наименьшее различие по- йольных смесей по качеству. i Использование предлагаемого спо- 40 соба формирования помольных смесей Обеспечивает по сравнению с прототипом возможность более рационального и равномерного использования зерна различного качества в течение дли- 45 тельного периода времени (с прогнози™ рованием помольных смесей на весь заданный период, что обусловливает иовьщ1ение эффективности; возможность составления автоматизированным спосо- 50 бом рецептуры помольных смесей непосредственно на предприятиях, а следовательно, повьшение оперативности обмена информацией; повышение стабильности технологического процесса 55 на мельнице вследствие минимального отклонения показателей качества перерабатываемых смесей последующей от предыдущей.

X.

где М| - масса k-й партии зерна;

С - значение комплексной оценки показателей качества k-й партии зерна; показатель использования k-й партии зерна на заданном периоде;

количество анализируемых партий зерна,

а критерий отклонения показателей качества формируемых смесей последующей от предьщущей определяют по формуле

N L R

1: Г

fflJ f t I t

P,-N-GV

4

h-i

«G

l:

Z

. И

i h,e-t / GV e-i|

сей последующей от предыдущей, определение показателей качества и массы партий зерна в выбранной совокупности партий проводят с установлением соответствия различных вариантов сочетаний выбранных партий зерна для обработки по максимальному значению первого критерия, а при сос.тавлении рецептуры помольной смеси подбирают несколько вариантов рецептур сме сей, .минимально отличающихся по показателям качества, и определяют последовательность их использования, при ,этом критерий достижения цели равномерности использования зерна определяют по формуле

показателей качества формируемых сме-

t

м,.

г

чества форми

показателей качества формируемых сме-

X.

где М| - масса k-й партии зерна;

С - значение комплексной оценки показателей качества k-й партии зерна; показатель использования k-й партии зерна на заданном периоде;

количество анализируемых партий зерна,

а критерий отклонения показателей качества формируемых смесей последующей от предьщущей определяют по формуле

N зателей качества формируемых см

L R

1: Г

fflJ f t I t

P,-N-GV

4

h-i

качества формируемых сме-

Z

. И

i h,e-t / GV e-i|

13

.коэффициент значимости iго показателя качества зер- на;

значение 1-го показателя g качества h-й партии и его базисное значение;

Ь,

- масса h-й партии в 1-й по смеси;

0,945 0,884

0,940

7

14

L - количество помольных смесей, формируемых на заданном периоде;

количество учитываемых показателей качества зерна; количество партий зерна в

выбранной совокупности. |Т а б л и ц а 1

0,925

0,856

Код классификатора качества пшеницы.

Пшеница сильная.

Смесь зерна мягкой пшеницы.

-о ооо оо о

ОО -О -ОООО

ЧО

А

о

O -OOO -OOO

оооооо оо о

CS)

)

о

- to -d- mvo

4-

;

о

vO о о - СЧ

о о л «о

СЧ 1Л о

Ч СЧ

« in

о - еч

00

о о «л

1Л

о о sr

;s

00 «л

м

«- о со

1Л

«п

со о о осо

о ONО sf

о .«л d

С о 1Л Ю

in

J55

«ч о «-

СП

1Л о см

00ГМ

оо«

о «л

h

Ш 1Л 00 СЧ «ч 00 1Л ON

- со sjщ чО 00

41- о

о

vO

т

со г о «ч

t

А

О

го о

г- г- о

чО

А

О

(Ч

о со

см sf

м

оо «о

vO

см

о о

о о

««

00

г5

ю о м см

00

«

00

ш

о о

00

«ч

чО

г

(М

о

vO

CTv f

со

о

о

о

о

о

1Л

ON СО

со

«ъ

ю

vC

r

st rsl

о

vO 1Г|

г

чо

о

t

S

I л

iS

к . t с; S I Z 3 к о и I

V Р S 2 (U I

а О d О I

PQ о с с и I

«

I