Лекція № 3 основні задачі оптимізації технологічних процесів спиртового, лікеро-горілчаного та дріжджового виробництв. Системний підхід до оптимізації технологічних процесів галузі.

1. Основні напрямки науково-технічного прогресу галузі.

2. Створення автоматизованих систем управління з метою оптимізації на різних рівнях виробництва.

3. Класифікація технологічних систем спиртового виробництва.

4. Використання системного підходу при оптимізації технологічних процесів галузі.

Оптимальне управління може здійснюватись в рамках автоматизованих систем управління (АСУ) різного рівня і стосуватись як окремих ділянок, так і всього технологічного процесу.

Функції АСУ і завдання, які вони вирішують, залежить від їх рівня.

Ієрархічна структура АСУ галузі має вигляд:

І ступінь - ГАСУ - галузева АСУ;

ІІ ступінь - АСУВО - АСУ виробничого обєднання;

ІІІ ступінь - АСУП - АСУ підприємства;

ІV ступінь - АСУТП - АСУ технологічного процесу;

V ступінь - асутд - асу технологічної ділянки.

Автоматизовані системи управління І, ІІ, ІІІ ступеня - стосуються автоматизації виробництва в цілому і виконують загальні функції на відміну від АСУТП (АСУ І V та V ступенів).

АСУП - це автоматизовані системи збирання, обробки та зберігання інформації про результати діяльності підприємства по використанню матеріальних, енергетичних та трудових ресурсів.

За допомогою таких систем здійснюється:

- планування, облік та аналіз основних економічних показників виробничого процесу;

- управління збутом та реалізацією продукції;

- управління матеріально-технічним постачанням;

- управління організацією праці, заробітної плати, фінансами, кадрами.

В харчовій промисловості вирішення завдань АСУП здійснюється з періодичністю - 1раз в тиждень, 1 раз в місяць або 1 раз в квартал.

Для створення та функціонування таких автоматизованих систем управління необхідно мати математичні моделі, що описують саме цю сферу діяльності і не торкаються технологічного процесу.

АСУ ІV та V ступенів являють собою нижній рівень в управлінні промисловістю і реалізують наступні функції:

- функцію стабілізації технологічних режимів (наприклад дотримання температури сировини, напівфабрикатів, підтримання кількості інгредієнтів у збірниках тощо). Це найпростіша функція АСУТП. Вона забезпечується шляхом використання схем регулювання за допомогою аналогової техніки або цифрової техніки. Відсутність дешевої та надійної цифрової техніки стримує впровадження таких систем;

- функцію логічного і програмного управління обладнання, ділянками, відділеннями. Ці системи управління доповнюються схемами запуску та зупинки обладнання, аварійної сигналізації і блокування, схемою переходу з автоматичного управління на дистанційне ручне управління.

- функцію централізованого контролю технологічного процесу в автоматичному режимі в потоці. Наприклад, контроль кислотності, температури та ін. Для роботи таких систем необхідно мати методи контролю та пристрої для їх здійснення, тобто датчики, вимірювальні прилади тощо;

- функцію аналізу ситуацій у виробництві та видачу рекомендацій оператору по управлінню технологічним процесом;

- функцію оптимізації технологічних режимів, тобто вибір та додержання близьких до оптимальних технологічних параметрів.

Останні функції можливо реалізувати лише маючи математичні моделі процесу або окремої його стадії при умові можливості автоматизованого контролю окремих параметрів і показників, які входять в математичну модель процесу.

Вибір і дотримання оптимальних параметрів може здійснюватись:

1) Шляхом прогнозування їх на підставі інформації, одержаної на попередній стадії виробництва та математичних моделей, що описують даний процес;

2) Шляхом корекції технологічного режиму із запізненням на основі інформації, одержаної на даній стадії виробництва.

Як приклад можна розглянути стадію зброджування сусла. Якщо в зрілій бражці вміст спирту змінюється, то на підставі використання математичної моделі вибирають такий режим перегонки і ректифікації, щоб виправити процес.

Можливий інший варіант - на підставі інформації про хід перегонки і ректифікації прогнозуються оптимальні параметри процесу.

Ці функції оптимізації параметрів технологічного процесу можливо реалізувати лише при наявності математичних моделей та мікропроцесорної техніки. Низька забезпеченість нею підприємств в даний час стримує використання АСУТП в спиртовому виробництві. Тому розробка математичних моделей технологічних процесів галузі є необхідною ланкою для забезпечення ефективної роботи підприємств.

Системний підхід при аналізі технологічних систем спиртового виробництва передбачає узагальнення, уніфікації та типізації з метою подання їх типовими структурами. При цьому процеси, що відбуваються при перетворенні сировини в готову продукцію, необхідно класифікувати по складності та призначенню з врахуванням способів, що використовуються в технологічному процесі.

Основним завданням класифікації технологічних систем спиртового виробництва є уніфікація та типізація великої кількості різноманітних технологічних схем і способів з метою створення єдиної уніфікованої системи, за допомогою якої можна побудувати будь-яку технологічну схему для виробництва спирту як з крохмалевмісної сировини, так і з меляси.

Класифікація технологічних систем дозволяє досить складні технологічні схеми спиртового виробництва подати у вигляді суми типових підсистем і більш дрібних структур уніфікованого типу.

Підсистема С2 (зброджування сусла) може бути центральною підсистемою, оскільки саме на цій стадії прості вуглеводи зброджуються в спирт.

В залежності від кількості центральних підсистем системи поділяються на класи. Система 1-го класу – одна центральна підсистема, 2-го класу – дві центральні підсистеми і т.д.

Приклади (з точки зору оптимізації):

а) При використанні надтонкого помелу (в тому числі використання ротаційно-пульсаційного апарату для обробки замісу) центральними є підсистеми приготування замісу та його розварювання. Отже, дана система є системою 2-го класу.

б) При застосуванні низькотемпературної гідроферментативної обробки сировини центральними є підсистеми розварювання замісу і оцукрювання розвареної маси. Отже, дана система є системою 2-го класу.

в) При використанні термотолерантних рас дріжджів центральними є підсистеми приготування виробничих дріжджів та зброджування сусла. Отже, дана система є системою 2-го класу.

г) При організації виробництва технічного спирту, високооктанової кисневмісної добавки до палива, зменшення витрат пари та ін. Центральною є підсистема брагоректифікаційного відділення. Отже, дана система є системою 1-го класу.

Для системи нульового класу характерним є відсутність центральних підсистем.

Для першого, другого, третього класів характерним є наявність однієї, двох, трьох центральних підсистем відповідно.