Функціонально-орієнтоване проектування машин пакування харчових продуктів у контексті технологій замкненого циклу

Abstract

При проєктуванні структури та визначенні параметрів процесу керування як важливої складової забезпечення життєвого циклу пакувальної машини важливо враховувати умови її майбутньої експлуатації, технічного обслуговування та ремонту. Реалізація такого підходу можлива лише шляхом застосування функціонально-орієнтованих технологій проєктування. В основі цієї концепції лежить рекурентний зв’язок між етапами конструкторського й технологічного проєктування пакувальної машини (ПМ), а також планування її виготовлення і супроводу, що координуються спеціально призначеним для цього розподіленим інформаційним середовищем. При застосуванні концепції функціонально-орієнтованого проєктування вдається досягти перекриття всіх стадій життєвого циклу пакувальної машини, що забезпечує підвищення якості його функціональних і споживчих властивостей та ефективність швидкого виконання індивідуального замовлення. Функціональний підхід до процесу розроблення і створення нових пакувальних машин передбачає, що будь-який матеріальний об’єкт є певною сукупністю (матрицею) функцій, серед яких можна виділити корисні, шкідливі та нейтральні функції. У статті описано функціональний підхід, який, на відміну від підходу предметного, ґрунтується на тому, що створюваний виріб повинен відповідати ряду функцій, які можуть забезпечуватися окремими матеріальними носіями, що є найдешевшими, або робота з якими є найменш витратною. Перспективним може бути такий технологічний процес проєктування, на переходах якого, одночасно з формуванням корисних функцій, відбувається ослаблення або ліквідація функцій шкідливих і, за можливості, усунення функцій нейтральних. Наведено аналіз ієрархічної структури окремої машини пакування дрібноштучних харчових продуктів. Розроблено схеми та моделі реалізації багатоетапного покрокового багатокритеріального синтезу на прикладі функціонального мехатронного модуля (ФММ) подачі сипкого продукту в пакувальну машину, обґрунтовано доцільність використання функціонально-орієнтованого проєктування для різних компонувань ПМ. Результати теоретичних досліджень є підґрунтям для експериментальних досліджень.

When designing the structure and determining the parameters of the control process as an important component of ensuring the life cycle of a packaging machine, it is important to take into account the conditions of its future operation, maintenance, and repair. This approach can only be implemented through the use of functionally oriented design technologies. This concept is based on the recurrent relationship between the stages of design and technological design of a packaging machine (PM), as well as the planning of its manufacture and maintenance, which are coordinated by a specially designed distributed information environment. When applying the concept of functional-oriented design, it is possible to achieve overlap of all stages of the packaging machine life cycle, which ensures an increase in the quality of its functional and consumer properties and the efficiency of rapid execution of an individual order. The functional approach to the process of developing and creating new packaging machines assumes that any material object is a certain set (matrix) of functions, among which useful, harmful, and neutral functions can be distinguished. The article describes a functional approach, which, unlike the object approach, is based on the fact that the product being created must meet a number of functions that can be provided by individual material carriers that are the cheapest or least expensive to work with. A technological design process may be promising if, at the transitions of which, simultaneously with the formation of useful functions, harmful functions are weakened or eliminated and, if possible, neutral functions are eliminated. An analysis of the hierarchical structure of a single machine for packaging small-piece food products is presented. Schemes and models for the implementation of multistage step-by-step multicriteria synthesis are developed on the example of a functional mechatronic module (FMM) for feeding a bulk product into a packaging machine, and the feasibility of using function-oriented design for various FMM layouts is substantiated. The results of theoretical studies are the basis for experimental research.