- •Лекція 2: технологічні системи і процеси харчових виробництв План:
- •1. Поняття системи, її складових, властивостей та функцій
- •2. Технологiчнi процеси I харчоsi sиробництsа як технолопчнi системи
- •3. Класифікація технологічних систем і процесів
- •4. Сутність системного підходу до організації та вдосконалення технологічних процесів і систем
2. Технологiчнi процеси I харчоsi sиробництsа як технолопчнi системи
Вся сукупнiсть рiзноманiтних галузей народного господарства України утворює надзвичайно складну систему народногосподарського комплексу держави. Аграрно-промисловий комплекс є її складовою частиною -пiдсистемою, а харчовi виробництва, що входять до цього комплексу, треба розглядати як елементи цiєї пiдсистеми. В той же час сучасне харчове виробництво само є складною системою взаємопов' язаних пiдсистем, козна з яких може розглядатися як самостійна система. У спрощеному вигляді ця виробнича система зображена на рис 1.2.
3 наведеної схеми видно, що технологiчна система є основою, стрижнем виробничої системи, тому ефективність функцiонування пiдприємства в першу чергу залежить вiд досконалостi органiзацiї та управлiння саме технологiчною системою.
Отже, технологічною системою називаютъ об'єкт, який взаємодiє iз зовнiшнiм середовищем, склада6тъся з великої кiлъкостi елементiв, що пов'язанi мiж собою потоками i функцiонуютъ як єдине цiле iз спiлъною метою - забезпечити економiчно доцiлъне перероблення сировини на потрiбну продукцiю.
Як вiдзначалося в п.1.4, витоки технологiчних систем беруть свiй початок ще з стародавнiх часiв. Але в наближеному до сучасного розумiннi вони стали формуватися лише в середньовiчних об'єднаннях ремicникiв - ремicничих цехах. На цьому першому етапi формування за рахунок розподiлу працi мiж цеховиками формувалися складовi елементи системи - технологiчнi операцiї i застосовувалися технiчнi засоби їх виконання - технологiчнi iнструменти - засоби працi. Це сприяло пiдвищенню продуктивностi працi та її якостi, оскiльки спецiалiзацiя цеховикiв на окремих операцiях мала наслідком зростання майстерностi, вдосконалення та поширення передових технологiчних методiв виготовлення продукцiї. На другому етапi технологiчного розвитку продуктивних сил, який припадає на XVІІI - XIX ст., вiдбувається рiзке зростання продуктивностi i якостi працi за рахунок дальшого поглиблення розподiлу працi i рацiональної органiзацiї виробництва. Спрощення технологiчних операцiй, їх чiтке розмежування у проcтopi i часi, сувора повторюванicть створили сприятливi умови для широкого впровадження у виробництво технологічних машин, апаратiв та iншого технiчного обладнання. Саме нацьому етапi почали формуватися пробрази сучасних технологiчних систем у виглядi технологiчних лiнiй. Завдяки механiзацiї i чiткiй органiзацiї роботи системи машин продуктивнicть працi на первинних мануфактурах, а пiзнiше на заводах i фабриках зросла в десятки i сотні разiв.
Елеменmамu технологічної системи є теxnологiчнi оnерацiї, якi вuконуютъся в nевних машинах (теxнiчнi сuстеми) або за їx доnомогою. Будь-яку технологiчну лiнiю з виробництва харчових продуктiв можна розглядати як узгоджену систему, що складається з окремих технологiчних операцiй (миття, сортування, подрiбнення, фасування, нагрiвання тощо), якi виконуються в спецiалiзованих технiчних системах(машинах, апаратах, пристроях).
Об'єднання двох i бiльше елементiв може створювати вiдносно автономні самостiйнi системи - mехнологiчнi пiдcuсmе.мu. Елементи та пiдсистеми об'єднуються у систему за допомогою поmокiв. Потоки сировини, енергії, iнформацiї, промiжного та кiнцевого продукту зв'язують елементи в пiдсистеми, а oстaннi в систему. Технологiчнi системи є складними i багатостадiйними. Складними тому, що поєднують велику кiлькicть елементiв i пiдсистем, а багатостадiйними тому, що шлях вiд вихiдної сировини до кiнцевого продукту налiчує декiлька стадiй. На багатьох харчових виробництвах у складi технологiчного процесу, що здiйснюється на лiнії, вiдокремлюють три основні стадiї: пiдготовчу, основну та завершальну.
На першiй, пiдготовчiй стадй сировину пiдготовлюють до перероблення. Вона, як правило, пiддається лише фiзичним (механiчним) впливам, що не призводять до суттєвих хiмiчпих змiп. Хоча треба зазначити, що незначнi, а iнодi i вiдчутнi, змiни складу i властивостей сировини все ж вiдбуваються, оскiльки, як вже ранiше пiдкреслювалось, харчова сировина є надзвичайно складною та нестiйкою. На другiй, основнiй стадй пiдготовлена сиро вина пiддається обробцi, яка приводить до значних фiзико-хiмiчних, хiмiчних, бiохiмiчних змiн, впаслiдок чого 3 неї утворюється промiжна, готова, побiчна продукцiя, вiдходи. На цiй стадй спостерiгаються i найбiльшi втрати сировини та промiжної продукцiї.
На завершальнiй, фiнiшнiй, стадії проводиться роздiлення та виведення з системи готової, побiчної, а iнодi частки сировини i промiжної продукцiї та вiдходiв. Сировина i промiжна продукцiя, що не зазнали на другiй стадії необхiдних перетворень, знову повертаються на цю стадiю, а кiнцева продукція набуває товарних ознак - сортується, маркується, пакується та направляється на зберiгання або в реалiзацiю.
Технологiчним системам харчових виробництв, як i будь яким iншим системам, притаманнi такі властивостi, як цiлiснicть (системнiсть, емерджентнicть), структура, гнучкість (адаптивнicть), стабiльнiсть, надiйнicть, динамiчнiсть, piвeнь технології.
Технологiчна система як сукупнicть одиничних технологiчних процесiв (операцiй), що вiдбуваються в машинах i апаратах технологiчної лiнiї, виявляє нову, системну властивicть – цілісність, якої немає в жодному з її складових елементів. Ця властивicть полягає в тому, що система має продуктивнicть значно вищу, нiж складовi елементи, не об'єднанi в систему. Вона досягається за рахунок створення технологiчного потоку, в якому дії окремих елементiв чiтко узгодженi, взаємопов'язанi i тому обумовлюють високу стабiльнicть виробництва. Цiлiснiсть технологічної системи є проявленням загального закону переходу кiлькостi в якicть i характеризує здатнiсть елементiв, що складають систему, вступати у взаємодiю мiж собою i надавати системi нових iнтегративних якостей, яких немає у складових елементiв.
Ступiнь прояву цiєї властивостi залежить вiд рiвня внутрiшньої органiзацiї (узгодженостi) системи. При низькому piвнi властивостi системи наближаються до суми властивостей елементiв. І навпаки, при високому piвнi система значно вiдрiзняється за своїми властивостями вiд простої суми елементів.
Внутрiшня органiзацiя технологiчної системи i є структурою системи, тобто притаманним кожнiй системi специфiчним способом поєднання, взаємозв'язку та взаємодiї створюючих її елементiв. 3 удосконаленням технологiї, зростанням кiлькостi складових частин ускладнюється i структура системи. Структура технологiчних систем завжди є просторово-часовою. Взаємне розташування елементiв системи i вiдстанi мiж ними багато в чому визначають стiйкiсть функцiонування системи. Для кожної технологiчної систем и є своя оптимальна компоновка складових елементiв, при якiй вона функцiонує найбiльш стабiльно.
Оптимальна структура системи визначається не тiльки послiдовнiстю i взаємним розташуванням технологiчних елементів у складi лiнiї, ай узгодженicтю перебiгу технологiчнихпроцесiв у часi. Ця узгодженicть досягається при проектуваннi лiнiй шляхом створення вiдповiдної комбiнацiї елементiв, коли однi елементи або пiдсистеми функцiонують одночасно(паралельно), а iншi - послiдовно.
У межах пiдприємства, об'єднання або галузi технологiчнi системи функцiонують в певному взаємозв'язку з оточуючим їх середовищем. Цим середовищем є елементи або пiдсистеми систем вищого рiвня, якi можуть викликати змiни в системi або змiнюватись caмi. Якщо внутрiшнi зв'язки мiж елементами системи є бiльш мiцними нiж зовнiшнi, то система зберігає свою структуру незмiнною, або змiнює її (адаптує) відповідно до змін оточуючого середовища. Системи, що здатнi швидко адаптувати (пристосовувати) свою структуру без змiни основної функцiї (призначення), називають гнучкими (адаптивними). Якщо ж система не виявляє гнучкостi, то пiд впливом зовнiшнiх факторiв внутрiшнi зв'язки можуть слабшати, порушуватись, внаслiдок чого функцiонування системи стає нестабiльним, а за певною межею може взагалi втрачати свою цiлicнicть i структуру. Адаптивнiстъ системи може знижуватись з часом, тому на рiзних етапах свого розвитку системи виявляють piзну здатнicть до адаптацiї, що викликає необхiднicть їх постiйного вдосконалення (модернiзацil).
Piзнi технологiчнi системи мають piзну здатнiсть до змiни своєї структури. Ti з них, якi не змiнюються, або змiни вiдбуваються дуже повiльно i незначною мірою, називаються статичними (сталими). Навпаки, тi, що зазнають швидких змін пiд впливом внутрiшнiх та зовнiшнiх факторiв, називають динамічними. Сучаснi технологiчнi системи, в переважнiй бiльшостi, є гнучкими, динамiчно функцiонуючими в просторi i часi виробничими системами, але їх створення - складний i трудомicткий процес.
Складнicть формування системи значною мiрою визначається рівнем технології, який є характеристикою якості технологiї, закладеної в системi. Вiн обумовлюється технiчним рівнем продукцiї, piвнeм науково-дослiдних, проектних та дослiдноконструкторських робiт. Складовими технологiчного рiвня виробничої системи є рівень технологiчної iнтенсивностi процесу, piвень технологiчної організації системи, piвень технологiчної оснащеностi та рівень кepoвaнocтi технологiчної системи.
Пiд рiвнем технологiчної. інтенсивності розумiється ступiнь використання матерiальних, енергетичних, часових та iнформацiйних pecypciв, що характеризуються такими технiко-економiчними показниками, як вихiд продукту, коефiцiєнти використання сировини, енергiї, виробничих площ, потужнicть обладнання, тощо.
Рiвень технологічної організацї системи визначається кiлькicтю операцiй i стадiй процесу, їхньою комбiнацiєю взаємозамiннicтю, здатнicтю процесу до змiни режиму або переходу на випуск iншої продукцiї.
Рiвень технологічної оснащеності характеризується ступенем оснащення виробництва технiчними засобами, узгодженiстю вимог технологiї i забепеченостi процесу вiдповiдними машинами та працiвниками, тобто станом механiзацiї, автоматизацiї та iнформацiйного забезпечення.
Пiд рiвнем керованостi технологічної системи розумiється ступiнь досягнення оптимальних режимiв функцiонування з метою найвищої ефективності та результативності процесу. Високий рівень керованості системи — це запорука її стабільності, надійності, гнучкості та безпеки.
Розглянуті вище й інші властивості технологічних систем та їх оточення (систем вищого рівня ієрархії) обумовлені дією законів матеріального світу (фізичних, хімічних, біологічних тощо) та законів і принципів організації систем. Серед законів і закономірностей матеріального світу, які найчастіше проявляються через властивості технологічних процесів і систем, слід зазначити закони збереження маси і енергії. Саме вони обумовлюють матеріальний і енергетичний баланси технологічних процесів і використовуються при складанні продуктових, теплових та інших розрахунків. Закон діючих мас і закони термодинаміки проявляються через кінетичні закономірності фізичних, фізико-хімічних, хімічних та інших технологічних процесів харчових виробництв. Специфіка дії законів фундаментальних наук у харчових технологіях буде розглянута в главі 2 посібника.
Закони та закономірності організації систем відображають об'єктивні й достатньо, стійкі зв'язки та взаємодії елементів систем у просторі (через їх структуру) та у часі (через процеси і явища) [20]. Серед них основними є: закони композиції, пропорційності, найменших, онтогенезу, економії часу, синергії, синхронізації, єдності аналізу і синтезу, самозбереження систем та інші. Вони розглядаються в навчальному курсі "Організація виробництва".