Учебный комплекс «Имитатор работы автоматизированной линии производства колбасных изделий»

 

В современных условиях образовательной деятельности, когда ставится задача не только усвоения студентами знаний, но формирование и освоение ими общекультурных, общепрофессиональных и профессиональных компетенций, развитие творческих и коммуникативных способностей является актуальной задачей в профессиональной подготовке будущего специалиста. Внедрение активных методов обучения в учебный процесс позволяет решить эту задачу, так как большинство активных методов обучения имеет многофункциональное значение — овладение знаниями, закрепление и контроль знаний, формирование на основе полученных знаний соответствующих компетенций. Активные методы обучения предполагают активное использование моделированного обучения. Преподаватели и сотрудники кафедры «Прикладная биотехнология», а также студенты, магистранты и аспиранты активно используют в своей образовательной деятельности учебно-исследовательский комплекс «Имитатор работы автоматизированной линии производства колбасных изделий» для моделирования и разработки инновационных продуктов питания и прогрессивных технологий их изготовления [1–5]. Комплекс позволяет изучать технологические участки работы производственной линии: приемка сырья и оценка качества; мойка (размораживание); разделка, обвалка и жиловка сырья; измельчение; посол мяса; приготовление фарша; формование; осадка; термическая обработка; охлаждение; сортировка и упаковка; контроль качества продукции.

В состав комплекса входит: действующая физическая модель производственного участка автоматизированной линии по приемке и оценке качества сырья; программно-аппаратный комплекс «Имитатор работы автоматизированной линии производства колбасных изделий». Действующая физическая модель производственного участка автоматизированной линии по приемке и оценке качества сырья включает в себя: оборудование для подготовки анализа мяса. На данном оборудование производится лабораторный анализа мяса, при котором проверяется внешний вид и запах, содержание белка и азота. Результаты измерений позволяют технологу подбирать оптимальные настройки оборудования производственной линии, по производству колбасных изделий.

Входящее в состав действующей модели оборудование обеспечивает: высокую скорость проведения анализов (за счет ускоренной дистилляции и озоления, одновременной обработки нескольких проб); безопасность обслуживающего персонала (за счет высокого качества реакционных сосудов, эффективного поглощения кислотных паров вытяжной системой, дополнительной защиты персонала в нештатных ситуациях); уменьшение возможных потерь в процессе анализа и высокую воспроизводимость результатов (за счет высокоточного дозирования испытываемого образца и добавляемых реагентов).

Программно-аппаратный комплекс «Имитатор работы автоматизированной линии производства колбасных изделий» включает в себя:

1)        Предустановленное специализированное программное обеспечение «Моделирование качественных показателей колбасных изделий, предназначенное для выполнения следующих функций:

          Внесение данных о качестве сырья (содержание белка, азота, нитритов, воды) и подбор оптимальных настроек и параметров агрегатов производственной линии, с учетом вида вырабатываемой продукции в автоматическом и ручном режиме.

          Автоматическое поддержание заданной температуры сырья в камере хранения.

          Регулирование скорости вращения куттера и фаршемешалки.

          Выбор режима работы термокамеры при обработке паром и копчении.

          Выбор режима работы охлаждающей камеры.

          Выбор типа оболочки колбасных изделий, задание режима работы упаковочной машины.

          Выбор типа фасовки готовой продукции.

          Вывод данных о готовой продукции, сравнение их с эталонными данными.

2)        Предустановленное специализированное программное обеспечение «Имитатор работы автоматизированной линии производства колбасных изделий», предназначено для исследования процессов настройки и наладки производственной линии, а также контроля производственных процессов и мониторинга состояния во время ее работы, демонстрации влияния изменения параметров линии на качество готовой продукции. Программа содержит графическую информацию, изображения мониторов, панели управления и сообщения аварийной сигнализации аналогичные реальной линии (рис. 1–3). В программе реализована анимированная 3D модель-симулятор производственной линии, включающая следующие элементы: камера холодильная; конвейеры обвалки и жиловки; машина измельчения мяса; фаршемешалка; куттер; шприц колбасный; стол формовочный; универсальная термокамера; душ и камера шокового охлаждения; емкость для транспортировки; рамы для батонов; камера хранения готового сырья.

По каждому элементу приведена справочная информация о назначении и принципе действия. ПО позволяет выводить на экран анимированные 3D модели отдельных элементов с целью исследования конструкции деталей и узлов, принципов их действия. Реализованы трехмерные разрезы основных элементов, обеспечена возможность настройки различных рабочих параметров линии с учетом качественных характеристик используемого сырья, визуальная демонстрация влияния регулируемых процессов на продукт с использованием системы частиц трехмерного движка программы, как на каждом отдельно взятом этапе производства, так и в конечном результате.

Программа позволяет моделировать неисправности, наступающие вследствие неправильного выбора режимов работы, выхода из строя оборудования по причине его износа, поломки, и отображает их с применением визуальных эффектов трехмерного движка. Реализована возможность ручного создания неисправности, с реализацией ее по заданному времени, а также в виде случайного события в промежутке времени, реализована функция ускорения времени, с соответствующим динамическим отображением процессов, и его остановка (пауза).

В состав ПО входит компонент технической поддержки по неисправностям, обеспечивающий интерактивный поиск и доступ к технической документации, помогающей установить и устранить выявленную неисправность. Документация содержит мультимедийные описания элементов в виде электронных руководств, с текстами, гиперссылками, чертежами, фото и видео.

Для поиска документации используется экспертная система, которая сопоставляет признаки неисправности, учитывает время и стоимость ремонта, оценивает варианты устранения неисправности. В результате вырабатывается оптимальное решение, и формируются инструкции по поэтапному устранению неисправности с показом видеороликов и слайдов, соответствующих страниц текста.

В режиме реального времени создаются отчеты о работе следующих элементов виртуальной производственной линии: насосы (скорость вращения двигателя, температура); термокамера и охладитель (температура, влажность); измельчитель, фаршемешалка и куттер (скорость вращения, температура).

Доступ к отчетам может быть получен в любой момент времени. Информация представляется как в текстовом виде в форме таблиц, так и в виде графиков и диаграмм.

Рис. 1. Главное меню ПО

 

 

Рис. 2. 3D-модели отдельных элементов конструкции деталей и узлов

 

 

Рис. 3. Панели управления и сообщения аварийной сигнализации автоматизированной линии

 

Комплекс разработан сотрудниками компании НПП «Учтех-Профи» (http://labstand.ru) совместно с сотрудниками кафедры «Прикладная биотехнология» ЮУрГУ (НИУ).

 

Литература:

 

1.      Полтавская Ю. А., Тарасова И. В., Соловьева А. А., Ребезов М. Б. Применение стартовых культур при производстве вареных колбас / Научные труды SWorld. 2014. Т. 29. № 3. С. 32–36.
2.      Зинина О. В., Ребезов М. Б., Соловьева А. А. Биотехнологическая обработка мясного сырья. –Великий Новгород, 2013.
3.      Соловьева А. А., Зинина О. В. Биопотенциал стартовых культур в технологии производства колбас из мяса птицы / Научные труды SWorld. 2012. Т. 11. № 4. С. 84–87.
4.      Гаязова А. О., Ребезов М. Б., Несмеянова О. В. Мясные продукты функционального назначения (патентный поиск) / Экономика и бизнес. Взгляд молодых. 2015. № 1. С. 312–315.
5.      Асенова Б. К., Окусханова Э. К., Ребезов М. Б. Исследование функционально-технологических характеристик модельных фаршевых систем, обогащенных йодом / Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Пищевые и биотехнологии. 2015. Т. 3. № 3. С. 29–37.