57、高速食品行业中连续与离散组合仿真模型研究

高速食品行业中连续与离散组合仿真模型研究

1. 引言

在食品加工行业，系统建模需先采用连续事件方法，再用离散事件方法。这是因为物料常先以流体形式呈现，后转变为单个包装商品。对于离散与连续事件组合系统，其复杂性源于控制两个系统的不同元素。连续变量经过阈值会触发离散变化，且阈值是一个范围，因为在时间推进中的阶跃变化不一定与精确值匹配。所以，组合系统要精心设计，以保持连续和离散部分的平衡。

2. 目标

本研究旨在探索仿真建模与分析在高速连续和离散食品行业制造过程中的应用。由于该领域研究较少、文献有限，对于高速食品加工系统的仿真建模者来说困难较大。通过一个高速组合系统的实际案例，有助于分析师开发更有效的仿真模型。

3. 系统背景

以得克萨斯州休斯顿的一家高速咖啡制造工厂为例。该工厂有多个生产线，生产多种食品，需先将物料建模为流体，再建模为单个包装。这里聚焦于一条用特定烘焙咖啡豆生产不同混合袋装咖啡的生产线，其制造系统包括存储仓、螺旋输送机、全烘焙咖啡仓、烘焙机、研磨机、研磨咖啡料斗、缓冲料斗和包装机。

3.1 生产流程

• 存储仓到缓冲料斗为连续过程，缓冲料斗之后咖啡装袋为离散过程。
• 四个存储仓存储全烘焙咖啡豆，用于冷却和脱气4 - 5小时。
• 螺旋输送机将咖啡从存储仓运至全烘焙咖啡仓。
• 五个全烘焙咖啡仓作为研磨机和存储仓之间的缓冲，为研磨机供料。
• 生产线有两个变速研磨机，将咖啡研磨后送入研磨咖啡料斗。
• 六个研磨咖啡料斗接收研磨后的咖啡，并将其送入包装机缓冲料斗。