Введение к работе
Актуальность работы. В настоящее время наибольшую значимость приобретают рациональное использование исходного продукта, сырьевых и энергетических ресурсов, оперативное оптимальное планирование и управление производственной деятельностью на предприятиях. Важной особенностью реализации принципов оптимальности оперативной деятельности является использование численных методов для решения оптимизационных задач. В этом случае специфика экономических категорий учитывается в оптимизационных моделях через комплекс частных моделей - эффективности капитальных вложений., эксплуатации оборудования, ценообразования, спроса и предложения, управления запасами. При достаточно общем подходе к решению оптимизационных задач каждая отрасль промышленности характеризуется многообразием вариантов решения данной проблемы.
В лесопильной и деревообрабатывающей промышленности России ежегодно образуется около 45 млн. м:і древесных отходов, поэтому переход на малоотходную, ресурсосберегающую технологию раскроя пиловочника и плитных материалов, обеспечивающую максимально полное и комплексное использование сырья, является рационально необходимым, а научные исследования в этой области -весьма актуальными. При этом приходится удовлетворять потребность современной промышленности в древесном сырье при ухудшающемся качестве последнего.
Для решения данных задач в отраслях лесной и деревообрабатывающей промышленности применяются, как правило, методы линейного и динамического программирования.
Однако, не развиты общте методы построения моделей раскроя с учетом комплекса технологических особенностей оборудования и производственных процессов при постановке задачи оптимизации раскроя древесных материалов, отсутствует выход на типовые расчеты по оптимизационным моделям, не изучены методологические принципы разработки оптимизационных моделей с адаптацией к изменению учитываемых ими производственных и технологических условий, слабо исследованы частные аспекты оптимизации раскроя дефектного сырья, в частности хлыстов, содержащих центральную гниль.
С учетом вышеизложенного, тема диссертации, которая посвящена оптимизации раскроя пиловочника, плитных (листовых) материалов и оптимальной раскряжевке хлыстов, является актуальной.
Диссертация выполнена в соответствии Тематическим планом научно-исследовательских работ ВГЛТА по госбюджетной тематике (47) 1996-2000 гг. по направлениям: "Разработка автоматизированного рабочего места для организации и выполнения работ на предприятиях лесного комплекса" и "САПР и АОС в деревообрабатывающих производствах" (номер госрегистрации 01.960.0 10816).
Целью настоящей работы является постановка и решение задач оптимального раскроя в лесопилении и мебельной промышленности по критерию минимума отходов при соблюдении условий комплектности, как задачи плотной упаковки целочисленной геометрии, и задачи оптимальної! раскряжевки хлыстов, имеющих центральную гниль.
В рамках сформулированной цели решались следующие задачи: определение оптимальных поставов для данного заказа, определение оптимального распределения, ресурсов бревен для выполнения заказа; постановка и решение задачи оптимального раскроя .плитных материалов с одновременным формированием карт-раскроя при минимизации отходов; моделирование оптимальной раскряжевки хлыстов, имеющих центральную гниль, по критерию максимизации цилиндрического объема.
При решении поставленных задач использованы методы математического анализа функций многих переменных и методы вычислительной математики: линейного целочисленного и смешанно-целочисленного программирования, решения систем нелинейных уравнений.
Научная новизна результатов исследования определяется тем, что в работе впервые:
разработан и применен единый подход к постановке и решению задач оптимизации развального, брусоразвалыюго, несимметричного развального поставов как задач плотной упаковки целочисленной геометрии;
предложена модель оптимизации раскроя плитных материалов при одновременном формировании технологически допустимых карт раскроя как целочисленная задача линейного параметрического программирования;
предложена модель оптимизации раскряжевки хлыстов, имеющих центральную гниль, по критерию максимизации цилиндрического объема;
получены аппроксимационные формулы образующей хлыстов и образующей центральной гнили ольхи.
На защиту выносятся следующие основные положения:
-
Модель плотной упаковки, построенная при едином подходе к решению проблем оптимизации раскроя пило- и плитных материалов.
-
Решение задач оптимизации раскроя пиломатериалов в лесопилении и заготовок в мебельной промышленности при минимизации отходов с соблюдением условий комплектности и учете технологической реализации.
-
Постановка и решение задачи максимизации цилиндрического объема при раскряжевке хлыстов, имеющих центральную гниль.
Научное и практическое значение работы состоит в том, что она является необходимым этапом в решении задач раскроя в подотраслях лесной и деревообрабатывающей промышленности.
Результаты диссертации используются в учебных
спецкурсах но . подготовке специалистов по технологии деревообработки, их целесообразно применить в САПР и АСУТП лесопиления и мебельного производства, в системах автоматической раскряжевки хлыстов.
Основные результаты, представленные в диссертации, докладывались и обсуждались на конференциях и семинарах различного уровня, в том числе: Международных научно-технических конференциях "Актуальные проблемы анализа и обеспечения надежности и качества приборов, устройств и систем" (Пенза, 1996, 1997, 1998), Международной научно-методической конференции "Новые информационные технологии в экологии" (Липецк, 1997).
По теме диссертации опубликовано 12 статей и тезисов докладов конференций различного уровня.
Структура и объем диссертации: диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения. Общий объем диссертации составляет 102 страницы, включая оглавление, 20 рисунков, 6 таблиц и список цитируемой литературы из 63 источников.