Материал: Д6722 Алешичев СЕ Контроль и автоматизация упр качеством продукции

УДК 664

Контроль и автоматизированное управление качеством про-

дукции: Учеб.-метод. пособие / С.Е. Алѐшичев, М.Б. Абугов, В.А. Балюбаш, Ю.Г. Стегаличев. СПб.: НИУ ИТМО; ИХиБТ, 2014. 51 с.

Приведен цикл лабораторных занятий по дисциплинам «Контроль и автоматизированное управление качеством продукции», «Планирование эксперимента и обработка опытных данных», а также «Информационные системы управления качеством в автоматизированных и автоматических производствах», направленный на решение задач оптимизации управления технологическими процессами в различных производственных ситуациях. Работы выполняются с использованием вычислительной техники, а также прикладного и специального программного обеспечения.

Предназначено для студентов пятого курса специальности 220301, а также бакалавров и магистрантов, обучающихся по направлению 220200.

Рецензент: доктор техн. наук, проф. А.Г. Новоселов

Рекомендовано к печати редакционно-издательским советом Института холода и биотехнологий

В 2009 году Университет стал победителем многоэтапного конкурса, в результате которого определены 12 ведущих университетов России, которым присвоена категория «Национальный исследовательский университет». Министерством образования и науки Российской Федерации была утверждена программа его развития на 2009–2018 годы. В 2011 году Университет получил наименование «Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики».

© Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики, 2014

© Алѐшичев С.Е., Абугов М.Б., Балюбаш В.А., Стегаличев Ю.Г., 2014

2

ВВЕДЕНИЕ

Учебное пособие предназначено для проведения занятий по дисциплинам «Контроль и автоматизация управление качеством продукции», являющимся продолжением курса «Технологические процессы автоматизированных производств», а также «Планирование эксперимента и обработка опытных данных», «Информационные системы управления качеством в автоматизированных и автоматических производствах».

В учебном пособии представлены три связанные между собой лабораторных работ, целью которых является практическое ознакомление с различными методами анализа технологических процессов (ТП). В ходе работ обучающиеся на практике знакомятся с приемами математической обработки экспериментальных данных, методикой разработки алгоритмического и программного обеспечения автоматической системы управления ТП пищевых производств, формирующей оптимальные управляющие воздействия на основе выбранных критериев качества продукции.

Первая работа посвящена постановке и решению задачи выбора режимов работы ТП, оптимальных по показателям качества продукции и заданной целевой функции. В работе используется программа для персонального компьютера (ПК) по упорядочению массива данных и решению задач линейного и нелинейного программирования.

Вторая работа посвящена освоению методов расчета оптимальной периодичности контроля, показателей качества в массовом производстве в соответствии с ГОСТ Р 50779.11-2000. Используемые методики статистического регулирования показателей качества и результаты расчета проверяются на имитационной модели ТП, реализованной в программе на ПК.

Третья работа предусматривает ознакомление в режиме пользователя с автоматизированным рабочим местом (АРМ) технолога колбасного производства.

При проведении этой работы осуществляются расчеты оптимальных режимов ведения технологических процессов колбасного производства для заданной партии сырья и производственной ситуации. Предусмотрена также возможность корректировки банка данных в программе АРМ. В работе используется специализированная программа АРМ для ПК.

Справочные материалы, примеры и тексты программ приведены в приложениях 1–3.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1

3

Оптимизация режимов технологического процесса по показателям качества продукции

Общие положения

При выполнении данной работы необходимо сформулировать и решить оптимизационную задачу управления технологическим процессом в конкретной производственной ситуации.

Формирование задачи осуществляется с использованием методов математического программирования. При этом используют результаты, полученные группой при выполнении предыдущих лабораторных работ.

Формулировка задачи управления в общем виде приведена в описании лаб. работы №1 учебного пособия по дисциплине «Технологические процессы и производства» (далее – Учебное пособие). Математическая интерпретация задачи управления представляет собой систему, включающую в себя следующие составляющие:

- уравнения, характеризующие состояние объекта,

где i = 1…n, j = 1…k и γ =1…m;

- неравенства, определяющие ограничения диапазонов изменения переменных zi и yi (пределы ограничений получены при выполнении лабораторной работы № 1, 3, см. Учебное пособие),

- целевая функция, которая выбирается по результатам анализа заданной производственной ситуации,

Конкретная производственная ситуация задается числовыми значениями характеристик сырья, поступившего на переработку xγ, где γ =1…m, а также сведения об условиях переработки данной партии, например, накопились большие запасы сырья, необходима стро-

4

гая экономия сырья, необходимо выпустить продукцию повышенного качества, продукция готовится на экспорт и т. п.

Анализируя производственную ситуацию, выбирают один из критериев оптимизации:

- критерий качества продукции, при этом целевая функция (1.4) имеет вид

где αi – коэффициент значимости (веса) i -го показателя качества, zi и zi max текущие и предельно допустимые значения отклонения i-го показателя качества;

- критерий интенсификации процесса, при этом целевая функ-

где yj – время переработки сырья в продукт, yζ – количество сырья, проходящего через технологическое оборудование в единицу времени (расход);

- критерий экономии сырья, при этом целевая функция (1.4) имеет вид

z

L xi max , (1.9)

или

где zi – количество изготовленного продукта, xγ(xζ) – количество израсходованного сырья (ценного компонента), например молочного жира.

После выбора вида целевой функции приступают к решению основной задачи – выбору числовых значений управляющих воздей-

5