Учебный комплекс «Имитатор работы автоматизированной линии производства макаронных изделий»

 

Активные методы обучения, направленные на активизацию учебной деятельности студентов, в настоящее время являются неотъемлемой частью их профессиональной подготовки. Активные методы обучения предполагают использование в образовательной деятельности моделированного обучения, так называемых учебно-исследовательских имитаторов. Учебно-исследовательский комплекс «Имитатор работы автоматизированной линии производства макаронных изделий», внедренный в учебный процесс, позволяет наиболее эффективно осваивать образовательные программы по подготовке магистров и бакалавров кафедры. Данный комплекс также активно используется научным потенциалом кафедры (ППС, аспирантами, магистрантами, студентами), с целью моделирования прогрессивных технологий и пищевых продуктов. Подготовлена заявка на патент «Макаронные изделия», опубликованы результаты исследований [1–3].

Комплекс предназначен для обучения, повышения квалификации и аттестации технологов и инженеров производства, для подготовки специалистов: наладчиков производственного оборудования, технологов, операторов производственной линии, инженеров отдела технического контроля. Комплекс позволяет моделировать и виртуально тестировать на компьютерном имитаторе-тренажере оптимальные режимы работы автоматизированной производственной линии, с целью повышения ее энергоэффективности и увеличения производительности и понижения себестоимости продукции. Комплекс позволяет накапливать полученные в ходе лабораторных и исследовательских работ данные, производить их обработку и систематизацию.

Комплекс позволяет изучать производственные участки работы автоматизированной линии: прием и сортировка сырья; подготовка сырья; замес теста; прессование теста; формование; сушка; охлаждение (нормализация); сортировка и упаковка; контроль качества продукции.

В состав комплекса входит:действующая физическая модель производственного участка, программно-аппаратный комплекс: имитатор-тренажер работы автоматизированной линии производства макаронных изделий.

Действующая физическая модель производственного участка включает в себя:

          Оборудование для подготовки муки. На данном оборудовании производится лабораторный анализ муки: проверка гранулометрического состава муки, белизны муки, влажности, содержания и качества клейковины. Результаты измерений позволяют технологу подобрать оптимальные настройки оборудования автоматизированной линии производства макарон.

          Оборудование для прессования макарон. На данном оборудовании производится замес теста и последующее продавливание теста через матрицу макаронного пресса. Действующая физическая модель предназначена для наглядной демонстрации работы деталей и узлов, принципов их действия.

          Оборудование для сушки макаронных изделий. На данном оборудовании производится выведение из сырых макаронных изделий излишка влаги. Технолог имеет возможность выбрать температуру и длительность процесса сушки.

          Оборудование для контроля качества макаронных изделий. На данном оборудовании технолог оценивает качество готовых макаронных изделий — прочность.

В программно-аппаратный комплекс: имитатор-тренажер работы автоматизированной линии производства макаронных изделий входят:

1) Предустановленное специализированное программное обеспечение «Моделирование качественных показателей макаронного теста» предназначенное для выполнения следующих функций:

          Автоматический выбор типа замеса теста (твердый, средний, мягкий) исходя из ряда факторов (требуемая влажность теста, уровень содержания клейковины в муке, способ сушки изделий, материал матрицы экструдера);

          Автоматический расчет необходимого количества воды для замеса исходя из свойств муки (гранулометрический состав, влажность, содержание и качество клейковины), а также типа макаронного пресса (поршневой, шнековый);

          Автоматический расчет температуры воды для замеса исходя из требуемой температуры теста;

          Автоматический расчет дозировок обогатительных и вкусовых добавок для муки с различными показателями влажности: 8 рецептур;

          Автоматическое определение продолжительности и интенсивности замеса теста исходя из ряда факторов (гранулометрический состав муки, требуемая прочность и пластичность сырых макаронных изделий, влажности теста);

          Автоматическое определение времени вакуумирования теста исходя из свойств муки (гранулометрический состав, влажность, содержание и качество клейковины);

          Автоматическое внесение корректировок в рецептуру макаронного теста исходя из возможных дефектов сырых изделий.

2) Предустановленные электронные плакаты по курсу «Оборудование, процессы и аппараты пищевых производств». Электронные плакаты включают в себя дидактические материалы по всему курсу соответствующего предмета и содержат рисунки, схемы, определения и таблицы. Электронные плакаты предназначены для демонстрации преподавателем дидактического материала по соответствующему предмету с использованием интерактивной доски, мультимедийного проектора и других компьютерных демонстрационных комплексов.

3) Предустановленное программное обеспечение «Компьютерный имитатор тренажер работы автоматизированной линии производства макаронных изделий» (тип лицензии:коммерческая,срок использования — срок действия исключительного права на программы для ЭВМ), сопряженное с физической моделью пульта управления прессующим оборудованием.

Предназначено для изучения процессов настройки и наладки производственной линии, а также контроля производственных процессов и мониторинга состояния во время ее работы. Демонстрирует влияние процесса прессования макаронных изделий из теста различной рецептуры на качество готовой продукции макаронного производства. Модель пульта управления прессующим оборудованием, внешний вид которого соответствует реальному пульту управления, использует промышленные органы ввода и вывода информации. Пульт сопряжен с компьютером. В компьютерном имитаторе тренажере реализована анимированная 3D модель-симулятор производственной линии, включающая следующие элементы (рис. 1–3):

          Прессующий комплекс оборудования: узел подготовки муки: опрокидыватель мешков, шнековый транспортёр; просеиватель муки; пресс макаронный; пульт управления прессующим комплексом.

          Сушильный комплекс оборудования: пневмотранспортёр с укладчиком макарон; сушильная камера; ленточный наклонный транспортёр; накопительный бункер стабилизации; ленточный транспортёр готовой продукции.

          Фасовочно-упаковочный комплекс: ленточный наклонный транспортёр с загрузочным бункером; фасовочно-упаковочная машина; ленточный транспортёр упакованной продукции.

Рис. 1. Главное меню ПО

 

Рис. 2. 3D модель отдельных элементов конструкции деталей и узлов, с панелью управления и сообщения аварийной сигнализации автоматизированной линии

 

Рис. 3. 3D-модель отдельных элементов конструкции деталей и узлов, с панелью управления и сообщения аварийной сигнализации автоматизированной линии

 

ПО позволяет выводить на экран технологические схемы и анимированные 3D-модели отдельных элементов с целью изучения конструкции деталей и узлов, принципов их действия. Обеспечена возможность настройки различных рабочих параметров линии с учетом качественных характеристик используемого сырья, а также имитация неисправности и отклонения рабочих параметров от заданных в процессе работы линии, с целью отработки у оператора навыков их выявления и устранения, путем ввода необходимых корректировок в производственный цикл. Виды неисправностей, имитируемых ПО: отсутствие воды на подаче в камеру смешения макаронного пресса; температура воды отличается от необходимой по технологическому процессу; отсутствие муки на подаче в камеру смешения макаронного пресса; превышение предельно допустимого давления прессования; давление прессования ниже необходимого; выход из строя одного из элементов комплекса. ПО имеет несколько вариантов линий, выбираемых в зависимости от типа выпускаемых макаронных изделий: коротко-резанные, длинно-резанные, фигурные.

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

 

Литература:

 

1.      Аптрахимов Д. Р., Ребезов М. Б., Смольникова Ф. Х. Совершенствование технологии макаронных изделий с добавлением растительного сырья (патентный поиск) / Молодой ученый. 2015. № 13. С. 90–92.
2.      Кекк В. В., Прохасько Л. С., Аптрахимов Д. Р. Исследование рынка макаронных изделий в г. Челябинске / Молодой ученый. 2015. № 4 (84). С. 200–202.
3.      Кекк В. В., Прохасько Л. С., Аптрахимов Д. Р., Боган В. И. Оценка качества макаронных изделий / Молодой ученый. 2015. № 5 (85). С. 155–158.