Измерительные приборы для ведения мониторинга
Задача контроля технологического процесса — поддержание постоянных параметров производства. Ясно, что даже при статистической оценке периодический отбор проб довольно трудоемок, утомителен и не дает полной картины процесса. В настоящее время имеются датчики, которые могут использоваться для непрерывного контроля или частых проверок большинства параметров изделия и оборудования. Необходимо очень внимательно подходить к их установке, то есть так, чтобы они определяли именно те параметры, для измерения которых они предназначены, и чтобы на их показания не влияли такие факторы, как температура, пыль и вибрация. Оценка работы датчиков — важная составляющая работы технолога. По возможности такие датчики должны подавать сигнал при отказе.
Все измерительные приборы должны выдавать электрические сигналы — так, чтобы их показания можно было считывать на расстоянии и фиксировать в электронном виде для дальнейшего использования. Одним из основных препятствий для лучшего понимания причинно-следственных связей в технологическом процессе является расположение частей производственной линии. Инструментальный контроль позволяет обеспечить централизацию информации, и диспетчер установки может по отображенной у него в диспетчерской информации судить о состоянии продукта и установки по всей протяженности технологической линии. Некоторые датчики могут быть дополнены телевизионными камерами. На участки, где требуется ручная дополнительная наладка, может быть вызван оператор, и при необходимости можно наблюдать за его работой.
Эффективность и встроенные средства контроля
Эффективность порождает эффективность, а неэффективность заразительна и стремится заразить все вокруг. Эффективность производства связана с количеством пригодного для продажи продукта, изготовленного из определенного количества материала за определенное время с определенной численностью персонала. К основным причинам неэффективности при производстве МКИ относятся:
1) замедленная реакция на результаты замеров параметров изделий, выходящие за допустимые пределы;
2) остановы, вызванные чрезмерными отклонениями характеристик свойств теста или качества изделия, что вызывает проблемы с фасовочными машинами;
3) длительное время стабилизации процесса после переключений установок и в начале смен.
Анализ чрезмерных отклонений и оптимизация технологического процесса
Ценность непрерывного контроля некоторого изменяющегося параметра, например, цвета печенья, заключается в том, что общую картину изменений можно видеть при этом гораздо яснее, чем при выборочных проверках. Общая картина отклонений зачастую дает ключ к пониманию причин или источников отклонений. Гораздо предпочтительнее предотвращать нежелательные отклонения от установленных параметров, чем их компенсировать. Сбор данных с соответствующих датчиков с последующей обработкой их при помощи статистических корреляционных методов позволяет строить качественные и количественные модели процессов. Идеалом является автоматическая запись данных, регулирование и оптимизация технологического процесса при помощи достаточного количества датчиков и компьютера в качестве «мозга».
Моделирование технологического процесса имеет четыре четко выраженных этапа:
1) оценка качества (что на что влияет);
2) информационное обеспечение регулирования (на сколько следует изменить некоторую основную переменную для получения желаемого результата);
3) регулирование с прогнозированием (включающее зависимости не только от основной переменной);
4) замкнутый цикл (закономерности технологического процесса с 95%-ной достоверностью).
В настоящее время положение таково, что ни одна линия по производству МКИ еще не способна обеспечить полностью дистанционное (автоматическое) управление. Причины заключаются в настолько большом количестве технологических переменных и столь большом различии между изделиями, что создание такой установки не представляется экономически целесообразным. Соответствующие датчики и программы существуют, но моделирование процессов — задача трудновыполнимая. Довольно мало установок, выпускающих исключительно один продукт, причем они конструировались без учета возможностей автоматического управления (в них слишком много потенциальных контрольных точек).
Если принять, что изменение цвета при выпечке может, например, регулироваться путем управления температурой печи, изменением рецептуры, массы тестовой заготовки и некоторыми другими факторами, то становится ясным, что внедрение простого замкнутого процесса управления с изменением только условий выпечки может привести скорее к возникновению проблем, чем к улучшению. Таким образом, лучше иметь хорошее отображение изменения переменных, а для изменения параметров процесса использовать опыт человека. Производство МКИ во многом еще «ремесло», и для технолога в нем еще много интересных задач.
Классическая методика моделирования технологического процесса заключается в проведении статистически спланированных экспериментов с преднамеренно варьируемыми факторами. Такой подход зачастую не слишком любим производственниками, а использование специальной опытной установки имеет свои недостатки и является той роскошью, которую немногие могут себе позволить.
Повышение эффективности при запуске или при переходе на различные сорта изделий
Наличие множества возможностей для регулирования параметров некоторой установки или технологического процесса в целом зачастую имеет следствием медленный запуск и большую потерю времени и материала. Существует немного предприятий, где заранее позаботились о том, чтобы зафиксировать на бумаге все параметры всего оборудования и все измеряемые параметры сырья, теста и т. д. по всем изделиям. При запуске выбор тех или иных параметров осуществляется на основе навыков и опыта (и памяти!) работников, а протяженность и сложность большинства установок ведет к большим затратам времени. Составление диаграмм контроля технологического процесса (см. упрощенную диаграмму на рис. 5.1) является обязанностью технолога. Сначала данные собираются при как можно более устойчивой работе установки и служат основой для дальнейших исследований, направленных на оптимизацию процесса и (что наиболее важно) как справочный материал для операторов при настройке установки перед запуском.
Рекомендуется запустить, отрегулировать и прогнать установку вхолостую до того, как будет замешана первая партия теста. В этом случае при наличии каких- либо механических или электрических неполадок их можно устранить без потерь теста или его излишней отлежки. Современное оборудование оснащено в основном датчиками с электронным отображением параметров, которые можно записать в память компьютера и запрограммировать для приведения всей установки в положение для запуска одним нажатием кнопки. По ходу производства могут потребоваться дополнительные регулировки, которые фиксируются с указанием времени наладки и увязываются с наблюдаемыми изменениями характеристик выпекаемого изделия. Это важный шаг к пониманию процесса и его оптимизации.