Оптимизация состава производственных помещений шампиньонницы промышленного типа

Вве^ение . Основой для разработки объёмно-планировочного решения шампиньонницы является определяемый при проектировании состав функционально связанных помещений основного производственного назначения, оптимальное соотношение которых в технологических нормах и ранее опубликованных работах не рассматривалось [1-9]. При нерационально запроектированном составе помещений возмо^ны нарушения производственного процесса вследствие «отказа» помещений из-за поломки ин^енерного оборудования или необходимости проведения ремонтных строительных работ. По результатам исследования разработаны принципы функциональной надё^ности технологического процесса и объёмно-планировочной структуры шампиньонницы.

Основная часть . Длительности процессов в производственных помещениях шампиньонницы (рис. 1) являются случайными величинами, зависящими от ряда факторов: качества сырья, отклонения параметров микроклимата от оптимальных значений и др. Как установлено, при пастеризации субстрата помещение используется от 6 до 10 сут., проращивании грибницы в субстрате – от 9 до 14 сут., выращивании грибов – от 56 до 63 сут. Функции распределения этих непрерывных случайных величин мо^но представить следующими выра^ениями:

для пастеризации субстрата:

для проращивания грибницы:

для выращивания грибов:

F(te) =

О при tg < 561 при 56 < tg < 63

Рисунок 1 – Функциональная схема блока производственных помещений шампиньонницы: 1 – для пастеризации субстрата; 2 – для проращивания грибницы;

3 – для выращивания грибов

Минимально требуемое соотношение помещений основного производственного назначения в шампиньоннице мо^но определить, используя элементы теории массового обслу^ивания [10] и рассматривая блок этих помещений (рис. 1) как стационарную (с установившимся ре^имом обслу^ивания) многоканальную систему. Функционирование системы будет обеспечено в том случае, если плотности потоков обрабатываемого сырья в различных видах помещений будут одинаковыми

λ п = λ г = λ в (1/сут.)

λ п = N п /t п ; λ г = N г /t г ; λ в = N в /t в ,                                       (1)

где λ п , λ г , λ в – плотность потока сырья (среднее число событий, приходящееся на единицу времени), последовательно проходящего через помещения пастеризации субстрата (λ п ), проращивания грибницы (λ г ), выращивания грибов (λ в );

N п , N г , N в – соответственно количество помещений пастеризации субстрата, проращивания грибницы, выращивания грибов;

t п , t г , t в – соответственно длительность процесса пастеризации субстрата, проращивания грибницы, выращивания грибов.

Из вышеприведенных зависимостей следует:

N п :N г :N в = t п :t г :t в                                                     (2)

На основании выражения (2) можно сформулировать принцип определения минимально необходимого количества производственных помещений различных видов по назначению:

для обеспечения пропускной способности блока производственных помещений соотношение помещений различных видов по назначению (для пастеризации субстрата, проращивания грибницы, выращивания грибов) дол^но соответствовать соотношению длительностей, проводимых в них процессов.

Например, если соотношение длительностей процессов t o :V : 1 в = 1:2:8, то и соотношение помещений пастеризации субстрата, проращивания грибницы и выращивания грибов так^е дол^но быть равно 1:2:8. То есть, на одно помещение пастеризации субстрата дол^но приходиться два помещения проращивания грибницы и восемь помещений выращивания грибов. При нецелых соотношениях длительностей процессов количество помещений пастеризации субстрата, проращивания грибницы и выращивания грибов уточняется на основе построения графика загрузки и разгрузки помещений.

При эксплуатации шампиньонницы возмо^ен «отказ» производственных помещений вследствие поломки инженерного или технологического оборудования и необходимости проведения текущих строительных ремонтов. Вывод из эксплуатации одного из помещений нарушит производственный процесс не только в шампиньоннице, но и на грибоводческом комплексе в целом [11]. В связи с этим возможность временного «отказа» дол^на учитываться при определении состава помещений для обеспечения их функциональной надёжности.

Установлено, что базовым элементом для обеспечения функциональной надё^ности помещений основного производства является блок помещений пастеризации субстрата, так как процесс в них является начальным, наименее длительным и «отказ» одного из помещений (вследствие неисправности оборудования или необходимости проведения текущего ремонта) невозмо^но будет устранить, не повлияв при этом на выход продукции и ритмичность производства в шампиньоннице и на грибоводческом комплексе. При сокращении длительности использования помещений проращивания грибницы на 2-3 сут. процесс может быть продолжен в помещениях выращивания грибов, занятых в течение 8-9 недель, что практически не отразится на показателях производства.

Используя элементы теории массового обслуживания [10], рассмотрим блок помещений пастеризации субстрата как n - канальную систему с возможными отказами и параметрами:

число каналов (помещений пастеризации субстрата) - М п ;

плотность потока поступающего на обработку сырья (среднее число событий, приходящееся на единицу времени) -Л п =М п /t п ;

плотность потока обрабатываемого сырья одним непрерывно занятым помещением (величина, обратная среднему времени обслуживани одной партии сырья)

При отказе одного из пастеризационных помещений (вероятность двух и более отказов на малом отрезке времени ничто^но мала по сравнению с вероятностью одного события) для обеспечения пропускной способности системы должны измениться её параметры (что технологически недопустимо)

A i = Л п М п / (М п -1);    p i = p М п / (М п -1)

При этом вероятность функционирования системы составит

Р(М п -1)=Л п /Л 1

Для обеспечения безотказного функционирования помещений пастеризации субстрата целесообразно предусмотреть временнόе резервирование, то есть создание резерва времени, необходимого для предотвращения отказа помещения в процессе эксплуатации. Длительность процесса в помещении при этом составит tп.р. — tп + tр

где t п - технологически требуемая длительность процесса пастеризации; t р - резервное время.

Необходимое резервное время, зависящее от производительности шампиньонницы, можно определить из выражения t р = 1 - “ = t П G - Nir11 Ц Ц1        N П

Установлено, что для приведенной в нормах технологического проектирования номенклатуры шампиньонниц [5] необходимое резервное время изменяется примерно от 2,5 до 1,5 сут. и в среднем может быть принято равным 2 сут. Необходимое резервное время должно учитываться при определении состава производственных помещений на основании выражения (2).

Как следует из рисунка 1, функциональный процесс при производстве грибов последовательно осуществляется в трёх помещениях: пастеризации субстрата (П), проращивания грибницы (Г) и выращивания грибов (В). При последовательном использовании помещений условие работоспособности всей системы мо^но сформулировать следующим образом: система работоспособна, если работоспособны её элементы (П), (Г), (В). Вероятность работоспособного состояния этой системы должна быть равна единице:

Р = Р п Р г Р б = 1

Такая вероятность мо^ет обеспечиваться только при вероятности работоспособности ка^дого из элементов равной единице. Поэтому, для обеспечения безотказной работы системы при определении соотношения производственных помещений по вышеприведенным выра^ениям длительности процессов в помещениях следует принимать максимально возможными.

При запроектированном на основании выра^ения (2) составе производственных помещений проведение операций технологического цикла (загрузка и разгрузка производственных помещений, укладка на стелла^и с субстратом покровного материала и др.) в зависимости от принятой длительности производственных помещениях мо^ет совпадать с выходными днями и в определённые дни недели, что неудобно для персонала производственный процесс.

процессов в выполняться не и осло^няет

Установлено, что длительности процессов в производственных помещениях целесообразно принимать кратными неделе, так как при этом обеспечиваются необходимое резервное время, ритмичность производства и «комфортные условия» для персонала: все процессы выполняются в определённые дни, не совпадающие с выходными. В связи с этим и с учётом выра^ения (2) предлагается принцип соответствия состава помещений основного производственного назначения функциональной надёжности объёмно-планировочной структуры здания:

соотношение помещений различных видов по назначению дол^но соответствовать соотношению длительностей, проводимых в них процессов, принимаемых кратными одной неделе

N n :N r :N B = Т п :Т г :Т в ,

где N n , N r , N b - соответственно количество помещений пастеризации субстрата, проращивания грибницы, выращивания грибов;

Т п ,Т г ,Т в - длительности процессов в соответствующих помещениях, принимаемые кратными одной неделе.

Формирование блока производственных помещений в соответствии с предло^енным принципом позволяет обеспечить его функциональную надё^ность, а так^е ритмичность и «комфортность производства» на грибоводческом комплексе.

Выводы. Установлены принципы формирования блока помещений основного производственного назначения в шампиньонницах промышленного типа, позволяющие: установить состав помещений различных видов, обеспечивающих пропускную способность обрабатываемого субстрата; установить состав помещений различных видов, обеспечивающих надё^ность производственного процесса в шампиньоннице и на грибоводческом комплексе.