Статистический анализ точности и стабильности технологического процесса производства хлеба

Статистический анализ точности и стабильности технологического процесса производства хлеба

Содержание

Введение

. Производство пшеничного хлеба

.1   Технология производства

1.2     Показатели качества готового продукта

2. Статистический анализ точности и стабильности технологического процесса

.1 Выбор параметров для анализа

.2 Набор экспериментальных данных и статистическая обработка результатов измерения

. Применение инструментов контроля качества

.1 Контрольный листок

.2 Диаграмма Парето

Заключение

Список использованных источников

Приложение А

Введение

Статистические методы управления качеством продукции обладают в сравнении со сплошным контролем продукции таким важным преимуществом, как возможность обнаружения отклонения от технологического процесса не тогда, когда вся партия деталей изготовлена, а в процессе (когда можно своевременно вмешаться в процесс и скорректировать его).

К статистическим методам управления качеством продукции относятся:

Статистический анализ точности и стабильности технологического процесса - это установление статистическими методами значений показателей точности и стабильности технологического процесса и определение закономерностей его протекания во времени.

Статистическое регулирование технологического процесса - это корректирование значений параметров технологического процесса по результатам выборочного контроля контролируемых параметров, осуществляемое для технологического обеспечения требуемого уровня качества продукции.

Статистический приемочный контроль качества продукции - это контроль, основанный на применении методов математической статистики для проверки соответствия качества продукции установленным требованиям и принятия продукции.

Статистический метод оценки качества продукции - это метод, при котором значения качества показателей качества продукции определяют с использованием правил математической статистики.

Область применения статистических методов в задачах управления качеством продукции чрезвычайно широка и охватывает весь жизненный цикл продукции (разработку, производство, эксплуатацию, потребление и т.д.).

Статистические методы анализа и оценки качества продукции, статистические методы регулирования технологических процессов и статистические методы приемочного контроля качества продукции являются составляющими управления качеством продукции [1].

1. Производство пшеничного хлеба.

.1 Технология производства

Объектом исследования в данной курсовой работе является предприятие по производству хлеба. Мы рассматриваем деятельность хлебопекарного цеха, а объектом оценки является процесс изготовления хлеба.

Производство хлебобулочных изделий осуществляется в соответствии с нормативной документацией, включающей ГОСТы, ТУ, рецептуры изделий и технологические инструкции. В ГОСТах и ТУ сформированы основные требования, предъявляемые к качеству готовых изделий и сырью, методы анализа, правила транспортирования и хранения [2].

Технологическая схема производства пшеничного хлеба из муки высшего сорта представлена в приложении А.

Пшеничный хлеб из муки высшего сорта должен вырабатываться в соответствии с требованиями ГОСТ 26987-86.

Используемое для производства сырье, в соответствии с выбранной рецептурой, должно соответствовать требованиям нормативных документов (таблица 1) [3].

Таблица 1

Нормативные документы на сырье

1.1.1 Прием, хранение и подготовка сырья к пуску в производство

Все сырье - основное и дополнительное, поступающее на хлебопекарные предприятия, должно удовлетворять по качеству требованиям соответствующих нормативных документов.

Мука на хлебопекарные предприятия поступает в таре (мешках) или бестарным способом.

При бестарном транспортировании ее доставляют автомуковозами. Мука, обязательно просеивается для отделения посторонних примесей, а для удаления металлических примесей должна проходить магнитную очистку. При передаче из склада на производство муку высыпают из мешков в завальную воронку, из которой она транспортируется через мукопросеивательную и магнитную системы в производственный бункер.

Вода, применяемая для приготовления теста, должна отвечать требованиям, предъявляемым к питьевой воде, подаваемой централизованными системами хозяйственно-питьевого водоснабжения, а также централизованными системами водоснабжения, подающими воду одновременно для хозяйственно-питьевых и технических целей.

Вода хранится в ёмкостях-баках холодной и горячей воды, из которых затем направляется в дозаторы воды в соотношениях, обеспечивающих температуру воды, необходимую для приготовления полуфабрикатов.

Соль поваренную пищевую доставляют на хлебозавод в мешках, мягких контейнерах, пачках или насыпью. На крупных предприятиях соль хранят в растворе, так называемым «мокрым» способом в специальных хранилищах-растворителях. На выходе воды из солерастворителя устанавливают фильтры. Солевой раствор (26%) процеживают через металлические сита с размером ячеек не более 1,5 мм.

Дрожжи прессованные поступают на хлебозавод расфасованными в пачках и нерасфасованными. Хранят их в холодильниках при температуре 0-4°С. При использовании прессованных дрожжей на производстве, их предварительно измельчают и разводят в воде (1:3-1:4) с температурой не выше 40°С. Дрожжевую суспензию перед пуском в производство пропускают через проволочное сито с размером ячеек не более 2,5 мм.

.1.2 Замес теста

Тесто - полуфабрикат хлебопекарного производства, приготовленный путем смешивания муки, воды, другого сырья до получения однородной вязко-упруго-пластичной массы.

Сырье, используемое для замешивания, взвешивают или отмеривают при помощи соответствующих весовых или дозирующих устройств.

Для приготовления теста на пекарнях используют тестомесильные машины периодического действия.

В тестомесильную машину вводят необходимое количество муки, солевого раствора, дрожжей и воды. При смешивании образуется тесто. Замес теста для данного хлеба производят в течение 8 минут, температура теста должна быть 26-30°C, влажность 45%.

Тесто должно быть полностью промешено (не должно быть комков, остатков неразмешанной муки и другого сырья).

.1.3 Брожение теста

С момента замеса теста начинается процесс спиртового брожения, обусловленный дрожжами. В процессе брожения тесто рекомендуется повторно перемешивать в тестомесильной машине в течение 1-3 мин. Эта операция называется обминкой теста.

Время брожения теста для пшеничного хлеба из высшего сорта муки составляет 40-60 мин при температуре 28-30°C, также необходим контроль кислотности теста (3-3,5). Во время брожения необходимо проводит 2-3 обминки.

Выбродившее тесто выгружается в бункер-тестоспуск или приемную воронку тестоделительной машины и поступает на разделку.

1.1.4 Разделка теста

Разделка теста - деление теста на куски, округление тестовых заготовок, предварительная расстойка, формование и окончательная расстойка тестовых заготовок, посадка на под печи, надрезка и отделка тестовых заготовок. Деление теста на куски - тестовые заготовки (ТЗ) - осуществляется на делительной машине.

Цель расстойки - восстановить нарушенную при формовании структуру теста и обеспечить разрыхление тестовой заготовки за счет выделения диоксида углерода при брожении.

Расстойку тестовых заготовок проводят в шкафах для расстойки. Оптимальные условия расстойки: температура 35-40°С, относительная влажность воздуха 75-85%. Время расстойки 30-50 мин.

.1.5 Выпечка

Выпечка - один из важнейших процессов приготовления хлеба.

Выпечка хлебобулочных изделий на хлебозаводах осуществляется в тупиковых и тоннельных печах. На пекарнях используют в основном жарочные шкафы, печи ярусные (шкафного типа) и ротационные.

Параметры выпечки: продолжительность выпечки формовых изделий массой 0,7-0,75 кг из пшеничной муки высшего и первого сортов составляет 45-50 мин, выпечку изделий осуществляют в увлажненной пекарной камере при температуре 180-200°C.

Готовность изделий определяют по упеку, а также органолептически по состоянию мякиша.

.1.6 Охлаждение и хранение хлеба

Хранение выпеченных изделий до отпуска их в торговую сеть является последней стадией процесса производства хлеба.

В остывочном отделении осуществляется учет выработанной продукции, сортировка и органолептическая оценка. Перед отпуском продукции в торговую сеть каждую партию изделий подвергают обязательному просмотру бракером или лицом, уполномоченным администрацией.

Хранят хлеб при температуре 18-25°C, относительной влажности воздуха - 75-80% не более 14 часов. Сроки хранения хлеба на предприятии исчисляются с момента выхода хлеба из печи до момента доставки хлеба в магазин.

Укладывание навалом хлеба и хлебобулочных изделий при хранении и транспортировании не допускается [4, 5].

1.2 Показатели качества готового продукта

Готовое изделие по органолептическим (таблица 2) и физико-химическим показателям (таблица 3) должно соответствовать требованиям ГОСТ 26987-86 «Хлеб белый из пшеничной муки высшего, первого и второго сортов. Технические условия».

Таблица 2

Органолептические показатели хлеба белого из пшеничной муки высшего сорта по ГОСТ 26987-86

Таблица 3

Физико-химические показатели хлеба белого из пшеничной муки высшего сорта

2. Статистический анализ точности и стабильности технологического процесса

.1 Выбор параметров для анализа

Основной целью статистического анализа точности и стабильности технологического процесса является получение и обработка систематизированной непрерывной информации о качестве продукции, необходимой для дальнейшего совершенствования технологического процесса, а также для определения оптимальных параметров его статистического регулирования.

Под точностью технологического процесса понимается его свойство обеспечивать близость действительных значений параметров к нормируемым их значениям.

Под стабильностью технологического процесса понимается его свойство обеспечивать постоянство распределения вероятностей его параметров в течение некоторого интервала времени без вмешательства извне.

Под статистическим анализом точности и стабильности технологического процесса понимается совокупность действий по установлению статистическими методами значений показателей точности и стабильности технологического процесса и определению закономерностей их изменения во времени.

Одним из основных, факторов, определяющих выполнение эксплуатационных показателей продукции, является точность функциональных параметров.

Поэтому доказательство возможности применения статистических методов в производстве заключается в определении степени влияния функциональных параметров на эксплуатационные показатели с учетом тех допускаемых уровней дефектности, которые должны обеспечиваться, не вызывая при этом отклонений в нормальном функционировании продукции при ее эксплуатации.

Отсюда и важность выбора параметров для стат. анализа с целью последующего выбора методов и средств для их контроля. Классификации подлежат геометрические, физические параметры, а также к качеству поверхностей, их внешнему виду и т.д.

К геометрическим, параметрам относятся линейные и угловые размеры, параметры резьб, формы и расположения поверхностей и т.д.

К физическим параметрам относятся электрические, магнитные, механические, химические и другие характеристики физических свойств материалов, заготовок, деталей, сборочных единиц, покупных и комплектующих изделий [7].

В данной курсовой мы рассматриваем производство хлеба из пшеничной муки высшего сорта. В качестве контролируемого показателя, возьмем показатель пористости, который регламентируется в соответствии с ГОСТ 26987-86.

Пористость хлеба показывает отношение объема пор к общему объему мякиша хлеба и выражается в процентах. С пористостью хлеба связана его усвояемость. Хорошо разрыхленный хлеб с равномерной мелкой тонкостенной пористостью лучше пропитывается пищеварительными соками и поэтому полнее усваивается. У разных видов хлебобулочных изделий пористость колеблется от 45 до 75%. Пшеничный хлеб имеет большую пористость по сравнению с ржаным. С повышением сорта муки пористость хлеба возрастает.

Таким образом пористость хлеба должна быть 74±2%

2.2 Набор экспериментальных данных и статистическая обработка результатов измерения

Мы произвели регистрацию значений пористости хлеба двух партий. Занесем результаты наблюдений и упорядочим их для первой партии в таблице 4, для второй партии в таблице 5 и произведем расчет статистических характеристик для данных выборок.

Таблица 4

Выборка №1, результаты наблюдений

Проводим математическую статистическую обработку результатов измерений.

Определяем точечные оценки координаты центра распределения и СКО результатов наблюдений и измерений.

Определяем выборочное среднее арифметическое () по формуле:

,

где X _i - отдельные результаты наблюдений;

n - общее количество результатов наблюдений.

Определяем среднее арифметическое 90%-ной выборки ()

Среднее арифметическое находится по формуле:

,

где 2r- число не учитываемых результатов. Пять процентов выборки в нашем случае 0,05∙n = 0,05∙20=1, т.е. один результат измерения. Отбрасываем по одному измерению с концов вариационного ряда, т.е. результаты x₁ = 73,91% и x₁₉ = 75,69%.

Определяем медиану наблюдений ()

Медианой называют наблюдаемое значение X_i (так называемую варианту), которая делит вариационный ряд на две части, равные по числу вариант.

При n - нечётном:

%;

%;

Срединный размах вариационного ряда определяем по формуле:

,

где x_0.25; x_0.75 - 25% и 75%-ные квантили опытного распределения (представляют собой усредненные значения конкретных результатов наблюдений).

Вычисляем 25% и 75%-ные квантили опытного распределения. Этими квантилями являются точки между 4 и 5, а также между 16 и 17 результатами:

%;

%;

Тогда:

%;

%;

%;

Полученные оценки центра распределения располагаем в вариационный ряд: 74,93<74,94<74,94<74,8<75,11%.

За оценку распределения (результата измерения) окончательно принимаем серединный размах вариационного ряда, так как эта оценка занимает медианное положение в ряду оценок:

 =%.

Определение оценок среднеквадратического отклонения

Проверим присутствие грубых погрешностей в данной совокупности. Найдем среднеквадратическое отклонение (S) всех представленных результатов наблюдений: статистическиий показатель качество хлеб

%;

Оценку СКО результатов измерений определяем по формуле:

%;

Таблица 5

Выборка №2, результаты наблюдений

Определяем выборочное среднее арифметическое () по формуле:

,

где X _i - отдельные результаты наблюдений;

n - общее количество результатов наблюдений.

Определяем среднее арифметическое 90%-ной выборки ()

Среднее арифметическое находится по формуле:

,

где 2r- число не учитываемых результатов. Пять процентов выборки в нашем случае 0,05∙n = 0,05∙20=1, т.е. один результат измерения. Отбрасываем по одному измерению с концов вариационного ряда, т.е. результаты x₁ = 74,62% и x₁₉ = 75,91%.

Определяем медиану наблюдений ()

Медианой называют наблюдаемое значение X_i (так называемую варианту), которая делит вариационный ряд на две части, равные по числу вариант.

При n - нечётном:

%;

%;

Срединный размах вариационного ряда определяем по формуле:

,

где x_0.25; x_0.75 - 25% и 75%-ные квантили опытного распределения (представляют собой усредненные значения конкретных результатов наблюдений).

Вычисляем 25% и 75%-ные квантили опытного распределения. Этими квантилями являются точки между 4 и 5, а также между 16 и 17 результатами:

%;

%;

Тогда:

%;

Центр размаха определяется по формуле:

%;

%;

Полученные оценки центра распределения располагаем в вариационный ряд: 75,07<75,07<75,09<75,11<75,265%.

За оценку распределения (результата измерения) окончательно принимаем серединный размах вариационного ряда, так как эта оценка занимает медианное положение в ряду оценок:  =%.

Определение оценок среднеквадратического отклонения

Проверим присутствие грубых погрешностей в данной совокупности. Найдем среднеквадратическое отклонение (S) всех представленных результатов наблюдений:

%;

Оценку СКО результатов измерений определяем по формуле:

%;

Оценка точности и стабильности технологических процессов производится с использованием полученных выборочных статистических характеристик δ и S путем определения показателей - коэффициентов точности Кт, настроенности Кн и стабильности Кс через сопоставление их с установленным в НТД полей допуска δ на параметр:

; ; ,

где δ - поле допуска на параметр;

 - середина поля допуска;

 - среднее квадратическое отклонение в фиксированный момент времени t1;

 - среднее квадратическое отклонение в фиксированный момент времени t2.

Рассчитаем коэффициент точности и коэффициент настроенности для каждой выборки:

;

.

;

.

Далее произведем оценку стабильности процесса:

Точность технологического процесса оценивают исходя из следующих критериев:

 - технологический процесс точный, удовлетворительный;

Кт от 0,75 до 0,98 - требует внимательного наблюдения;

 - неудовлетворительный. В этом случае необходимо немедленно выяснить причину появления дефектных изделий и принять меры управляющего воздействия.

Таким образом, по расчетным данным мы можем сделать вывод, что процесс является настроенным, стабильным и точным, удовлетворительным.

3. Применение инструментов контроля качества

.1 Контрольный листок

Контрольный листок служит методом сбора и упорядочения первичных данных, которые могут быть как качественными так и количественными.

Контрольный листок отражает частоту появления изучаемого события. В данной работе мы используем контрольный лист регистрации видов дефектов. Контрольный лист представлен в приложении Б.

3.2 Диаграмма Парето

Диаграмма Парето служит для выявления главной проблемы и отражает нежелательные результаты деятельности.

Для выявления наиболее существенных параметров, влияющих на процесс, применяют так называемый ABC-анализ, при котором согласно правилу 20-80% рабочая зона оси абсцисс делится на три зоны: зону А - наибольшего влияния, которая составляет приблизительно 20% от общего числа рассматриваемых параметров, в том числе «прочие», зону В- промежуточную, которая составляет приблизительно 20% от оставшихся после выделения зоны А параметров, и зону С - наименьшего влияния. ABC-анализ можно провести и по виду кривых Лоренца и Парето. Такое разбиение позволяет выявить те параметры, на которые следует обратить внимание и предпринять меры, для улучшения процесса, а также те параметры, которые можно исключить из рассмотрения в вопросе улучшения процесса, в виду их незначительного влияния на процесс.

Кроме выявления и ранжирования факторов по их значимости, диаграмма Парето применяется для наглядной демонстрации эффективности тех или иных мероприятий в области обеспечения качества.

Таблица 6

Исходные данные для диаграммы Парето

В данной курсовой работе объектом исследования является хлеб, в таблице 6 приведем обнаруженные дефекты хлеба при осмотре партии.

Построим диаграмму Парето (рисунок 1), кривую Парето и Лоренца (рисунок 2).

Рисунок 1 - Диаграмма Парето

Рисунок 2 - Кривые Лоренца и Парето

В данном случае кривая Лоренца и Парето совпадают. По данным диаграммам можем сделать вывод, что к зоне А - наибольшего влияния относится непропеченность хлеба, к зоне B - подгорелости, а к зоне С - непромес, пустоты в мякише и трещины поверхности.

Заключение

Основной целью статистического анализа точности и стабильности технологического процесса является получение и обработка систематизированной непрерывной информации о качестве продукции, необходимой для дальнейшего совершенствования технологического процесса, а также для определения оптимальных параметров его статистического регулирования.

Под статистическим анализом точности и стабильности технологического процесса понимается совокупность действий по установлению статистическими методами значений показателей точности и стабильности технологического процесса и определению закономерностей их изменения во времена.

В данной курсовой работе мы произвели статистическую обработку значений пористости хлеба и установили, что процесс является стабильным, настроенным и точным, удовлетворительным.

Научились применять простые инструменты контроля качества. Составили контрольный листок дефектов, произвели ABC-анализ дефектов хлеба и построили диаграмму Парето, кривые Парето и Лоренца.

Список использованных источников

1. Статистические методы управления качеством [Электронный ресурс].- Режим доступа: http://www.spc-consulting.ru/app/statan1.htm

. Качество хлебобулочных изделий [Электронный ресурс].- Режим доступа: http://oleg896534.narod.ru/xleb1states.files/xleb4.htm

. Ершов П.С. Сборник рецептур на хлеб и хлебобулочные изделия. - СПб. «Профи-Информ», 2004. - 192с.

. Экспертиза хлеба и хлебобулочных изделий. Качество и безопасность [Текст]: Учеб.-справ. пособие/ А.С. Романов, Н.И. Давыденко, Л.Н. Шатнюк, И.В. Матвеева, В.М. Позняковский; под общ. ред. В.М. Позняковского. - 2-е изд., испр. - Новосибирск: Сиб. унив. изд-во, 2007. - 278с., ил.

. Технология хлеба./ Л.И. Пучкова, Р.Д. Поландова, И.В. Матвеева - СПб.: ГИОРД, 2005 - 559с.: ил.

. ГОСТ 26987-86 Хлеб белый из пшеничной муки высшего, первого и второго сортов. Технические условия [Текст]. - Введ. 1986-12-01. - Госуд. комитет СССР по стандартам.

. Р 50-601-20-91 Рекомендации по оценке точности и стабильности технологических процессов (оборудования).

. Третьяк, Л.Н. «Обработка результатов наблюдений». Учеб. Пособие/ Л.Н. Третьяк. - Оренбург: ГОУ ОГУ, 2004. - 171с.

Приложение А (обязательное)

Контрольный лист дефектов

Таблица А.1

Контрольный лист дефектов хлеба