Модернизация конструкции кофемашины для увеличения эффективности технологических процессов жизненного цикла

Актуальность исследовательской работы заключается в
необходимости во внедрении новых методов проектирования жизненного
цикла изделия и организации производства кофемашин в условиях
динамического развития данного сектора рынка. Основой процесса
исследования является гибкость производства в условиях Индустрии 4.0.
Объект исследования: процессы жизненного цикла кофемашины.
Предмет исследования: технологические процессы жизненного
цикла кофемашины.
Цель повышение эффективности процессов жизненного цикла
изделия путем разработки алгоритма модернизации конструкции
кофемашины на этапах, связанных с производством.
Для достижения поставленной цели были сформулированы и
выполнены следующие задачи:
1. проведение обзора аналогов и классификаций кофемашин;
2. составление технического задания;
3. систематизация и анализ различных функций изделия;
4. создание структурной карты изделия;
5. определение и формулировка показателей качества;
6. обзор и адаптация существующих инструментов
управления ЖЦИ;
7. разработка методики модернизации кофемашины в рамках
жизненного цикла товара;
8. разработка модернизированной конструкции изделия
согласно приведенной методике;
9. анализ взаимосвязей между изменениями в конструкции
изделия и его ЖЦИ.
1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1.1. Историческая справка о кофемашине
В современном мире человека окружает множество бытовых
приборов. Каждый из них имеет свое особое назначение и призван сделать
жизнь человека комфортнее и качественнее. Одним из таких приборов,
который все чаще появляется в домах и офисах, является кофемашина. На
протяжении многих столетий и даже тысячелетий кофе был одним из самых
популярных напитков в мире. В истории кофе, равно как и в истории всего
человечества, переломным оказался XIX век — эпоха расцвета технического
прогресса или, как ее еще называют, промышленная революция. Изобретение
парового двигателя дало серьезный толчок к развитию изобретательства в
целом — люди стремились как-то задействовать эту новинку во всех сферах
промышленности. Именно тогда и родилась идея создания кофейной
машины, которая бы готовила кофе с помощью давления пара.
Первые кофемашины появились в 19 веке и были громоздкими и
сложными в использовании, так как не обладали достаточной мощностью –
рабочее давление жидкости в них было всего около 1,5-2 бар.
Усовершенствованная версия была представлена только в 1901 году
итальянским инженером Луиджи Беццера. Аппарат Беццера, получивший
название Tipo Gigante, принципиально отличался от предыдущих машин: его
работа основывалась на комбинированном использовании воды и пара.
Давление в кофемашине создавалось с помощью направленной струи пара.
Появились такие понятия, как холдер и группа — теперь каждая чашка
эспрессо готовилась на строго отмеренной порции кофе. Процесс
приготовления кофе занимал считанные секунды, а сам напиток получался
крепким, насыщенным и ароматным. Однако современный стандарт
приготовления эспрессо в кофемашине появился лишь в двадцатых годах 20
века – экспериментальным путем было установлено, что лучший вариант
эспрессо получается при температуре 86−92 ºC и давлении в 9 бар. В
настоящее время подавляющее большинство непрофессиональных
кофемашин использует именно этот стандарт, в профессиональных
аппаратах давление может достигать 15-17 бар.
Стандарт по соотношению количества молотого кофе и воды был
установлен в 1935 году с изобретением первой рычажной кофемашины с
автоматическим проливом воды. Это соотношение остается неизменным, для
приготовления эспрессо, и по сей день – 7 граммов молотого кофе на 40
миллилитров воды. У рычажной кофемашины было еще одно существенное
отличие: напор воды, проходящей сквозь молотый кофе, создавался в нем за
счет сжатого воздуха, а не пара. Однако эти аппараты были все еще
достаточно громоздкими и требовали большой физической силы для работы
с ними. Важное изменение в конструкции кофемашин произошло в 1945
году, когда они были снабжены так называемым «подпружиненным
рычагом». Это изменение имело два следствия: во-первых, работать с
кофемашиной стало намного легче, а во-вторых, на эспрессо появилась
плотная кофейная пенка, которая по сей день ценится любителями этого
напитка. Позднее на смену рычажным кофемашинам пришли
полуавтоматические и автоматические кофемашины, давление в которых
создавалось за счет работы электрической помпы. Первый кофейный
аппарат, снабженный электрическим насосом, был выпущен в 1961. С тех
пор конструкция классической рожковой кофемашины остается неизменной
по своей сути. Все дело в том, что современные кофемашины полностью
отвечают всем требованиям, которые к ним предъявляют рестораторы,
бариста и простые любители хорошего кофе. Несмотря на это производители
кофейного оборудования регулярно выпускают новинки.