Особенности модели качества разрабатываемого оборудования для пищевых отраслей АПК

УДК 621.01/03

ОСОБЕННОСТИ МОДЕЛИ КАЧЕСТВА РАЗРАБАТЫВАЕМОГО ОБОРУДОВАНИЯ

ДЛЯ ПИЩЕВЫХ ОТРАСЛЕЙ АПК

© 2015 г. В.В. Воробьев

Решение проблемы продовольственной независимости во многом связаны с вопросами качества машин и оборудования пищевой и перерабатывающей промышленности АПК. На современном этапе развития машиностроения для пищевых и перерабатывающих отраслей принципиальное значение имеет комплексная оценка качества созданных и произведённых машин и оборудования на всех этапах проектирования и технологических процессов их производства. Качество и надёжность оборудования формируется на различных этапах его жизненного цикла: техническое задание на изделие определяет 100% качества оборудования;

эскизный и технический проект - 50-80%; рабочий проект и технологическая подготовка производства -5-35% и производство - 5-25%. Качество создаваемого оборудования - интегральный показатель, характеризующий ряд различных групповых свойств показателей. Все групповые и единичные показатели оборудования и машин характеризуются специфичной неоднородностью и широким спектром размерности. Используемые методы определения показателей качества оборудования не позволяют формировать качество на всех этапах создания инновационных образцов техники высшего мирового уровня. При создании системы формирования качества создаваемого оборудования и машин разработана математическая модель на основе метода дифференцированной оценки совершенства инновационного оборудования. Метод имеет определённые преимущества перед традиционными способами, поскольку основан на формализации и обобщении критериев качества показателей оборудования и экспертной оценки уровней качества готового изделия. Использование метода позволяет количественно установить степень изменения единичных и комплексных показателей качества оборудования на всех этапах его создания, определить «слабые» звенья в цепи этапов разработки и оптимизировать параметры единичных технологических и физических показателей с целью получения техники, приближенной к мировому уровню требований. Отсутствие формируемого качества оборудования комплексных показателей: ресурсосбережение, экологичность и многофункциональность, решается по двум направлениям. Первое - посредством расширенного многокомпозиционного моделирования, второе - переходом к диверсифицированному моделированию.

Ключевые слова: математическая модель, формирование качества, оборудование, интегральный показатель, критерий.

Solving the problem of food independence is largely related to quality issues of machinery and equipment for agroindustrial complex food processing industry.

At the present stage of mechanical engineering development for the food and processing industries comprehensive assessment of the created and produced machinery and equipment quality is of fundamental importance at all phases of design and technology processes of their production.

The quality and reliability of the equipment is formed at different stages of its life-cycle: a technical product specification determines the 100% of the equipment quality; conceptual and technical design determines 50-80%; detailed design and technological production preparation determines 5-35% and production determines 5-25%. The quality of produced equipment is an integral measure of the number of different group properties indicators. All group and individual indicators of equipment and machinery are characterized by specific heterogeneity and a wide range of dimensions.

Used methods of equipment quality parameters determining do not allow to create quality at all stages of the innovative equipment models creation of the highest world level.

Designing the quality formation system for equipment and machines there was created a mathematical model on the basis of differentiated assessment of innovative equipment perfection.

The method has certain advantages over traditional methods, because it is based on the formalization and generalization of quality criteria indicators for the equipment and expert quality evaluation of the finished product.

The method appliance allows to determine quantitatively the degree of changes in single and comprehensive equipment quality indicators at all stages of its creation, to identify "weak" links in the chain of development stages and to optimize the parameters of individual technological and physical characteristics in order to get close to the world standards requirements.

The lack of formed equipment quality by such complex factors as resource conservation, environmental friendliness, and multifunctionality, is solved in two ways: through enhanced many composite simulation, through the transition to diversified modeling.

Key words: mathematical model, the quality formation, equipment, integral indicator, the criterion.

Введение и цель работы. Сегодня решение проблем продовольственной независимости, импортозамещения и развития экономики страны во многом связаны с вопросами качества машин и оборудования пищевой и перерабатывающей промышленности АПК. Именно этот фактор значительно влияет на уровень качества и безопасности изготавливаемой пищевой продукции. Повышение качества и надёжности создаваемого отечественного оборудования в условиях рыночной экономики на основе современных методов оценки уровней качества - одна из важнейших государственных социально-значимых задач обеспечения конкурентоспособности и развития российского машиностроения для нужд агропромышленного комплекса страны.

На современном этапе развития машиностроения для пищевых и

перерабатывающих отраслей, в период нарастающих проблем с качеством и надёжностью технологического оборудования, безопасностью продовольствия, необходимость создания универсальной системы формирования качества в процессе создания и изготовления техники более чем очевидна. Принципиальное значение имеет комплексная оценка качества созданных и произведённых машин и оборудования на всех этапах проектирования и технологических процессов их производства.

Методика исследования. Качество и надёжность оборудования формируется на различных этапах его жизненного цикла [1]: техническое задание на изделие определяет 100% качества оборудования; эскизный и технический проект - 50-80%; рабочий проект и технологическая подготовка производства - 5-35% и производство - 5-25%. Заданный и предельно необходимый уровень качества закладывается на стадии разработки и проектирования оборудования.

Государственные стандарты, являющиеся нормативно-технической базой,

обеспечивают создание высокого технического уровня качества

инновационного оборудования. Общие технические требования регламентируют требования к основным показателям качества оборудования,

дифференцированным по ступеням технического уровня. Первая ступень требований - обеспечение выпуска оборудования, параметры которого соответствуют высшему мировому уровню. Вторая ступень - высший мировой уровень перспективных требований.

В настоящее время применяются ранее разработанные методы определения показателей качества оборудования и машин: инструментальный, расчётный, экспертный, социологический,

дифференциальный, комплексный и другие. Дифференциальный метод оценки уровня качества оборудования основан на сопоставлении совокупности значений единичных показателей качества оцениваемой продукции с

соответствующей совокупностью значений базовых показателей [2]:

Ц Рг / Ргбаз 5

где Рг баз - базовый показатель, принятый за исходный при сравнительных оценках качества оборудования;

Рг - показатель созданного

инновационного оборудования.

Дифференциальный метод оценки уровней качества имеет преимущество - не требуется приведение показателей свойств к сопоставимому виду, определение коэффициентов весомости позволяет установить, по каким свойствам оцениваемое изделие достигает лучших образцов, а по каким нет. Существенным недостатком этого метода является невозможность получения единого численного показателя качества [2].

Комплексный метод оценки уровня качества оборудования основан на оценке качества одним числом вследствие объединения выбранных единичных показателей с учётом постоянных коэффициентов весомости. Недостаток -расчётная высокая комплексная оценка уровня качества оборудования может скрывать низкий уровень качества модели по некоторым единичным показателям.

Результаты и их обсуждение. Качество создаваемого оборудования -интегральный показатель,

характеризующий ряд различных групповых свойств показателей (технико-эксплуатационные : производительность, технологическое потребление

электроэнергии, пара, воды, холода; масса, занимаемая площадь; показатели

надёжности; технологичности; показатели безопасности и производственной санитарии; стандартизации и унификации; эргономические; эстетические; патентно-правовые показатели и др.) и эффектообразующий от реализации межсистемных контрольно-регулируемых воздействий на стадиях: разработки технического задания, проектирования, технологической подготовки производства и изготовления инновационного оборудования [3].

Все указанные групповые и единичные показатели оборудования и машин характеризуются специфичной неоднородностью и широким спектром размерности, а также назначением для различных технологических процессов переработки сырья животного,

растительного и водного происхождения. Перечисленные используемые методы определения показателей качества оборудования позволяют оценивать и сравнивать качество создаваемого оборудования для различных

технологических процессов обработки, но не отражают реальный уровень качества машины и не позволяют формировать качество на всех этапах создания инновационных образцов техники высшего мирового уровня [3].

Так как показатели качества, характеризующие единичные и групповые признаки и свойства оборудования, многообразны и разнородны, для возможной сопоставимости между собой и значимости каждого из них необходимо разработать единый подход к обобщённому численному безразмерному значению качества создаваемого инновационного оборудования.

Каждый частный технический показатель оборудования имеет свой физический смысл и размерность, поэтому для объединения показателей вводим безразмерную однотипную шкалу, отражающую уровень качества оборудования по обобщенному признаку. Выбор правила комбинированных исходных частных значений качества оборудования не формализован и единого правила нет. Естественно допустимый

способ - формализация множества значений частных показателей качества оборудования, выбор стандартной шкалы и обобщение результатов.

При создании системы

формирования качества создаваемого оборудования и машин разработана математическая модель на основе метода дифференцированной оценки совершенства инновационного

оборудования [4]. Метод имеет определённые преимущества перед вышеозначенными способами,

поскольку основан на формализации и обобщении критериев качества показателей оборудования и экспертной оценки уровней качества готового изделия. Использование этого метода позволяет количественно установить степень изменения единичных и комплексных показателей качества оборудования на всех этапах его создания, определить «слабые» звенья в цепи этапов разработки и оптимизировать параметры единичных технологических и физических показателей с целью получения техники, приближенной к мировому уровню требований.

Слабым и недостающим звеном данной математической модели является отсутствие в свойствах формируемого качества оборудования комплексных показателей:

ресурсосбережения,

многофункциональности и

экологичности. Эти показатели качества технологического

оборудования связаны с мировыми стандартами и требованиями при разработке новой техники и являются необходимой составной частью.

В настоящее время проблему решаем по двум направлениям. Первое - посредством расширенного многокомпозиционного моделирования, предусматривающего разработку

множества узконаправленных

ориентированных математических

моделей на основе использования многовариантных математических методов (дисперсионный анализ; корреляционный и регрессионный анализ; линейное, нелинейное и динамическое программирование;

стохастическое имитационное

моделирование; методами

минимизации функций многих переменных и др.), а также теоретических и концептуальных подходов.

Другой путь - это переход к диверсифицированному моделированию, предусматривающему разработку индивидуально -

ориентированных блоков, логически встраиваемых в существующую математическую модель, либо созданием специфических своеобразно-ориентированных независимых

(самостоятельных) моделей на основе формализации воспроизводимых

показателей по уровню качества оборудования. Последние должны быть увязаны с математической моделью, основанной на дифференцированной оценке совершенства формирования создаваемого оборудования, и сообразовываться с

инструментальными единичными и обобщёнными показателями качества, рассчитанными по базовым значениям, без которых принципиально

невозможна верификация адекватности моделирования.

Изменение большинства

единичных и обобщённых показателей уровня качества оборудования и машин на этапах создания и производства может быть описано

логарифмическими и показательными функциями, которые целесообразно использовать в качестве тренда при экстраполяции. Заключительный этап моделирования системы формирования уровней качества оборудования и техники для пищевой и

перерабатывающей промышленности АПК должен состоять из детального анализа каждой видовой модели, значений ориентированных показателей диапазонов качества инновационного оборудования и устойчивости используемых вычислительных

алгоритмов.

Выводы. Таким образом, при разработке и создании новых моделей оборудования и машин для переработки и изготовления пищевой продукции целесообразно использовать

математическую модель, основанную на методе дифференцированной оценки совершенства на всех этапах создания инновационных образцов техники высшего мирового уровня.

Литература

1. Лобов, Р.В. Влияние этапов проектирования на качество изделия / Р.В. Лобов // Стандарты и качество. - 1994. -№ 8. -С. 15-16.

2. Сукманов, В.А. Оценка технического уровня и качества / В.А. Сукманов

// Машины и оборудование пищевой и перерабатывающей промышленности. Т. IV - 17 / под ред. С.А. Мачихина. -Москва: Машиностроение, 2003. - С. 7389.

3. Сукманов, В.А. Повышение технического уровня и качества оборудования для механической обработки продуктов питания / В.А. Сукманов. -Донецк: РИП «Лебедь», 1995. - 236 с.

4. Воробьев, В.В. Математическая модель системы формирования и управления качеством продукции / В.В. Воробьев // Материалы 2-й Международной научно-практической конференции «Инновации: перспективы, проблемы, достижения». Москва, 22 мая, 2014 г. - Москва: ЗАО «Гриф и К», 2014. -С.123-128.

References

1. Lobov R.V. Vlijanie jetapov proektirovanija na kachestvo izdelija [Influence of design stages on product quality], Standarty i kachestvo, 1994, No 8, pp. 15-16.

2. Sukmanov V.A. Ocenka tehnicheskogo urovnja i kachestva [Estimation of technical level and quality], Mashiny i oborudovanie pishhevoj i pererabatyvajushhej promyshlennosti. T. IV, 17, Pod red. S.A. Machihina, Moskva, Mashinostroenie, 2003, 73-89 p.

3. Sukmanov V.A. Povyshenie tehnicheskogo urovnja i kachestva oborudovanija dlja mehanicheskoj obrabotki produktov pitanija [Improving the technical level and quality of equipment for mechanical food processing], Doneck, RIP «Lebed'», 1995, 236 p.

4. Vorob'ev V.V. Matematicheskaja model' sistemy formirovanija i upravlenija kachestvom produkcii [A mathematical model of the production quality formation and control system], Materialy 2-j Mezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj konferencii «Innovacii: perspektivy, problemy, dostizhenija», Moskva, 22 maja 2014 g., Moskva, ZAO «Grif i K», 2014, pp. 123-128.

Сведения об авторе

Воробьев Валерий Васильевич - доктор технических наук, академик РАЕН, главный научный сотрудник, ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства» (ВИЭСХ) (г. Москва). E-mail: vvvorobyev@mail.ru.

Information about the author

УогоЬуеу Valéry Vasilyevich - Doctor of Technical Sciences, academician of the Russian Academy of Natural Sciences, chief researcher, FSBRI «All-Russian Scientific and Research Institute of Agriculture Electrification» (Moscow). E-mail: vvvorobyev@mail.ru.