黑龙江省赵光农场 164021
摘要：工业设计水平的高低直接关系到现代工业的水平与制造质量，虚拟现实技术的使用，能够提高工业生产的效率，缩短工艺制造时间并降低生产成本，从而提高企业利润。作为日常必需品，面粉生产流程较复杂、涉及设备较多，缺乏系统性仿真平台。故而，文中提出了一种基于虚拟现实的面粉生产工艺流程仿真方法，基于此则研究了仿真系统的设计与实现。通过将虚拟现实技术与系统仿真技术相结合，实现生产流程的可视化及其与用户之间的人机交互，有效帮助生产设计者更深入地了解工艺流程，同时还可以辅助培训人员学习相关设备和工艺知识。工艺流程仿真系统为企业的生产工艺研究、人员培训等提供有效的决策支持，从而更好地保证了生产作业的安全性和可行性，大幅度降低了员工的训练成本。
关键词：虚拟现实；场景浏览；知识问答；流程仿真
引言
将虚拟现实（VR）技术应用于产品设计、场景模拟等，使工业生产设计者通过视觉、听觉、甚至触觉，直观了解规划设计的生产场景、生产流程以及产品功能和质量等方面的情况，有助于及时发现产品生产的不足并做出后期修正。小麦制粉是我国最基础的民生产业之一，其食品安全关系到国民的身体健康。如何加强面粉企业的食品安全管理，从而提高企业的市场竞争力，保障人民生命健康，是面粉企业必须面对的问题。面粉工业是我国较早实施机械化生产的行业，由于企业规模不断扩大，大中型企业的比重逐年上升，其智能化水平也在不断提高，整个行业的食品安全管理水平得到了一定的提升。但部分企业因管理不善等原因，涉及面粉产品质量的安全问题也还时有发生，给消费者造成了安全隐患。面粉企业应重视加工过程中的食品安全问题，采取有效措施及时规避和预防，从而提高食品安全管理水平。
1仿真系统的关键点
面粉生产工艺仿真系统根据面粉实际生产中的生产场景和生产流程，模拟面粉生产的工艺流程，在虚拟现实空间中展示生产场景，利用知识问答功能更好地满足人员培训需要。因此仿真系统包括工艺流程仿真、三维场景浏览和知识问答等3个关键点。根据各设备中物料的类别和运转时间占比，采用工艺流程仿真方法模拟面粉生产工艺流程；根据三维空间中相机和虚拟人物的关系，通过视角旋转方法使人物进行三维场景浏览；设计知识问答方法实现基于虚拟现实的知识问答。
2仿真系统的实现
三维场景浏览部分实现了三维场景查看模块和车间漫游模块的功能，两功能模块交互方式相同，采用基于欧拉角变换的视角旋转方法，通过长按右键并拖动鼠标，使虚拟世界中对应物体在三维坐标系中旋转，控制视角范围，多次实验取速度标识v=0.3。在知识问答部分中，使用基于虚拟现实的知识问答算法，随机从题库中抽取题目组成一套问卷。每套问卷包含多个设备的考点，每个设备的题目数量随机。在三维场景浏览系统中漫游至某台设备，可触发该设备的相关问答题目，该设备随机题目回答完毕后，漫游至其它设备可继续答题。工艺流程仿真部分的功能以动画的方式予以呈现。根据面粉实际生产中，各设备加工物料需运转的时间占比，采用工艺流程仿真方法，使相机通过平移和旋转随着流程移动，把谷物粒子仿真和流程仿真有机地结合在一起。用不同颜色的滚动箭头标识不同物料的运行轨迹，并在储存设备中显示粒子仿真特效。谷物粒子的色彩渲染和纹理图案的映射是使用Unity引擎完成的，通过该引擎设置粒子系统的Renderer、Material等属性，并通过实验确定初速度、方向、最大高度和粒子淡化系数等函数的取值。
3面粉企业创建食品安全管理体系的途径
3.1面粉生产流程图的绘制及确认
每个产品均应绘制一张加工流程图，从原料接收到产品装运出厂，整个产品的前处理、加工、包装、贮藏和发运等与加工有关的所有环节，包括产品的各工序之间的停留，都应体现在这份详尽的流程图上，以供进行危害分析和识别关键控制点时使用。流程图需要注明重大危害，以及相应的预防控制措施。面粉厂的流程图较为复杂，大致包括清理、水分调节、研磨、筛理、成品包装工序，绘出来后，应到生产现场去进行核实查证，以免遗漏。该步骤在本质上是一种验证行为，偏离计划和实际体系的情况要记录下来，并作出修正，并确保图表随着变化而更新。
3.2有效的审核措施的建立
面粉加工企业应建立有效的审核措施。应由专人对HACCP计划的各个部分进行审核验证，在原料发生变化、工艺发生变化或产生新的危害时能及时发现并作出调整。对每个CCP点进行审核，包括CCP点的监控记录和CCP点的纠偏措施等，确保每个CCP点都处于受控状态，以避免危害的产生或至不可接受的水平。应对最终的面粉产品进行审核验证，每批进行随机抽样，并由专人记录。HACCP计划有效运行的审核验证的重点是保证HACCP计划有效的运行。其中一部分是在计划形成的过程中的验证，内容可能包括：为确保与微生物控制相一致而对面粉进行的科学测试，外部权力机构进行的外部验证，测量监控和对体系的评价。为了保证HACCP计划的实施能达到预期的目的和效果，企业应当建立对HACCP计划进行验证的程序，这些验证活动，除了上述所提到各关键点的验证外，还应在原料或工艺发生了变化、验证数据出现相反的结果、反复出现关键限值的偏差、在危害控制方面有了新的手段和信息、在生产中观察到了新的情况等情况下，对HACCP计划的有效性进行验证活动。在实际操作过程中，通常包含操作性前提方案和HACCP计划中的控制措施组合，企业应确认控制措施的组合能够达到已确定食品安全危害控制所要求的预期水平。确认活动应包括措施，以确认针对关键控制点所建立的关键限值，能够实现对所针对食品安全危害设定的预期控制；组合中的控制措施有效且能够确保控制已确定的食品安全危害，并获得满足规定可接受水平的终产品。当确认结果表明不能认定上述一个或多个要素时，应对控制措施系统进行修改和重新评价。
3.3设备技术参数的复核调整
设备技术参数的复核工作包括对磨粉机磨辊参数、清粉机筛绢配备、高方筛筛绢配备等关键点的校对和流量秤、混合机批量秤、添加剂添加秤、打包机秤的校正。磨粉机是制粉关键设备之一，所以要重点查对每一部磨粉机磨辊参数是否与工艺设计一致，如速比大小，光棍的凸度值、齿辊的齿数、齿顶面宽度、斜度等，做到准确无误。对高方筛和清粉机逐仓清理筛面，检查有无破漏，清理刷是否正常，筛网型号是否符合工艺要求，参照工艺设定和调试季节情况，是否需要调整筛绢筛号的配备。对车间各工艺点的计量仪表进行校正，确保关键数据采集和计量数据的及时、准确。
结语
综上，基于虚拟现实的面粉生产工艺仿真系统，通过将虚拟现实技术和仿真相结合，利用Unity3D研究设计了三维场景浏览部分、知识问答部分和工艺流程仿真部分，各部分之间可以自由交换信息。而且，基于虚拟现实的知识问答方法的成功研发，使该系统能更好地应用于员工培训。其中的工艺流程仿真方法结合谷物粒子仿真和工艺流程仿真，配合关键设备详解和三维场景浏览，实现了面粉生产工艺流程及其生产设备的仿真和展示。同时，仿真系统具有良好的跨平台性和扩展性。
参考文献：
［1］杨茜．虚拟现实技术在工业设计中的应用现状与发展趋势［J］．中国高新技术企业，2015（16）：48－49．
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