Введение к работе
Актуальность темы. К настоящему времени, из-за развала лесной отрасли, явившегося следствием перестройки, на смену индустриальному производству на лесозаготовках, включая и нижнескладское производство, пришло полукустарное, основанное на сортиментной заготовке и вывозке леса. Большинство механизированных нижних лесопромышленных складов трансформировалось в пункты перевалки круглого леса потребителю. Строительство лесовозных дорог круглогодового действия с твердым покрытием практически прекратилось. Объемы производства многократно снизились. На нижних лесопромышленных складах поточные линии по первичной обработке древесного сырья из-за физического и отчасти морального износа, отработав свой моторесурс и многократно перекрыв в ряде случаев нормативные сроки амортизации, прекратили свое существование. В результате самоликвидации отраслевых НИИ и проектных институтов, а также перепрофилирования заводов лесного машиностроения, создание новых поточных линий и производственных потоков было прекращено. Для возрождения лесной отрасли, помимо решения общегосударственных проблем возврата к предреформенным объемам производства и их наращиванию, с выходом на показатели обеспечивающие освоение расчетной лесосеки, которая по Красноярскому краю осваивается всего на 15-18%, необходимо отказаться от полукустарного производства и, не возвращаясь к имевшему место многообразию типажей поточных линий, разработать и создать по одному типажу (не более) производственных потоков для каждой из систем машин 1НС и 2НС.
Актуальность технического перевооружения нижних лесных складов предопределена значительным опытом лесопромышленного производства в период предшествующий проведению в жизнь экономических реформ, целесообразностью и возможностью использования научных, проектных и организационных проработок, проведенных в СТИ-СибГТУ - Дорошенко В.А., Петровским B.C., Лозовым В.А., Дегерменджи Г.А., Кондратьевым В.И., Мироновым Г.С., в СибНИИЛП - Гуслицером И.И., Кухарским В.Д., Загоскиным В.А., Дитрих В.И., Петровым Ю.М, в ПЛО «Красноярсклеспром» - Скибой И.А., Кожевниковым П.А., в КФ Гипролестранса - Кирилловым И.А., в ЦНИИМЭ – Воеводой Д.К.
Целью исследований является обобщение отечественного и зарубежного опыта разработки, создания и эксплуатации производственных потоков первичной обработки древесного сырья и, на основе принципов логистики, обоснование путей совершенствования производственных потоков и поточных линий с эксплуатационными показателями обеспечивающими их эффективное функционирование.
Задачи исследований, решаемые для достижения поставленной цели:
- численная минимизация и оптимизация типажей производственных потоков на нижних лесопромышленных складах для каждой из систем машин 1НС и 2НС - по одному типажу для каждой из систем машин;
- адаптация известных и отработка новых методов научного поиска таких например, как «замещение», «привнесение новых качеств», кратное удвоение показателей и качеств;
- оптимальный выбор и обоснование эксплуатационных показателей установок, обеспечивающих выполнение укрупненных операций на создании поперечной щети хлыстов и их осевой групповой и поштучной ориентации, передаче хлыстов на раскряжевку, на раскряжевке хлыстов в продольном и поперечном потоках;
обоснование оптимального выбора технических решений по разделению поперечного потока бревен для их сортировки по качественным признакам;
разработка схемы универсального прогнозного производственного потока первичной обработки древесного сырья в системе машин 2НС способного трансформироваться по времени в элементарные технические решения с учётом грузооборота, запросов потребителя лесопродукции и финансовых возможностей лесозаготовительного предприятия.
Научная новизна обеспечена системным подходом к решению поставленных задач, а также:
а. Применением редких, в практике подготовки диссертационных работ по специальности 05.21.01, логических методов (алгебры высказываний) для условий недетерминированного производства; простым и в достаточной мере эффективным методом использования алгебры логики явился метод комплексной оценки соответствия состояний заданным критериям-требованиям.
б. Оптимальным синтезом рабочих машин, поточных линий, производственных потоков и, соответственно, операций и процессов с использованием математического моделирования при рассмотрении объектов исследований как промышленных автоматов типа А (Р, X, У), где Р - состояния, X - критерии-требования, У - выходы системы (показатели соответствия и качества).
в. Использованием метода топологических преобразований при исследовании переместительных устройств.
г. Применением таких методов как «привнесение новых качеств», «замещения одних неперспективных объектов другими перспективными».
д. Использованием такого методического подхода как «решение от противного», например путем замены гравитационной сброски бревен в лесонакопители «инерционно-импульсной», заменой сухого трения вязким, заменой непрерывной уборки отходов от технологического оборудования прерывисто-пульсирующей и т. п..
е. Применением сопоставительного анализа, который позволяет не только получить сравнительную по качеству оценку объектов исследований, но и оценить их численно, установить на сколько один объект лучше или хуже другого.
ж. Обоснованием и опытной проверкой, в процессе натурного эксперимента на нижнем складе Манзенского ЛПХ, возможности и целесообразности создания производственных потоков первичной обработки древесного сырья в потоке с поперечным перемещением хлыстов и бревен на всех операциях от разгрузки подвижного состава лесовозных дорог до сортировки лесоматериалов включительно.
Практическая ценность диссертационной работы заключается в обосновании перспектив замены неограниченного множества экспериментальных, опытных и опытно-промышленных поточных линий и производственных потоков семи типажей систем машин 1НС и 2НС нижних лесопромышленных складов, применявшихся к началу XXI века, двумя конечными единичными множествами - по одному для каждой из систем машин ( таблица 1):
- типа ППЛ-4 (типажа БЗ) для системы машин 1НС производительностью до 200 м3 в смену в потоках обрезки сучьев и раскряжевки хлыстов , и
- типа ЛО-26ПК (типажа Г6) для системы машин 2НС в поперечных потоках раскряжевки хлыстов, производительностью 600-800 м3 /см.
Сокращение номенклатуры изделий отечественного лесного машиностроения позволит удешевить затраты на проектирование, изготовление и создание производственных потоков первичной обработки древесного сырья.
Разработанные и рекомендованные к применению монозвенные технические средства перемещения хлыстов и брёвен вместо многозвенных -цепных, на операциях и в процессах предшествующих сортировке, многократно повышают надежность и долговечность поточных линий типажа Г6 и создают условия для создания поточных линий высокой эксплуатационной надежности.
Целесообразность и возможность реализации условия существования и эффективного функционирования систем первичной обработки древесного сырья на нижних лесопромышленных складах лесовозных дорог, определяемая неравенством (П1>П2>...> Пл <Пл+1<...<Пн) установлена не только для поточных линий, но и для производственных потоков. Здесь Пi - потенциально возможная и необходимая производительность рабочих машин на следующих друг за другом этапах процессов первичной обработки древесного сырья.
Обосновано создание и определена область применения в системе машин 2НС, принципиально новых типов поперечных сортировочных лесотранспортеров, автором одного из которых является диссертант (Пат. 68483 РФ, МПК В65G47/38).
Разработана система уборки отходов от технологических узлов поточных линий, исключающая простои из-за несвоевременного удаления отходов (Пат. 53591 РФ, МПК В07 С5/14, авторы Упит В.М. и др.).
Реализация работы. Разработаны и опубликованы предложения по созданию производственных потоков повышенной и высокой надежности. Определена исходная база для прекращения и предотвращения организации производства всех неэффективных рабочих машин и поточных линий.
Апробация. Основные результаты исследований доложены на
Международной конференции (декабрь 2005 г.) - организатор КГТУ на
Всероссийской научно технической конференции «Проблемы машиностроения и новые материалы. Борисовские чтения» (сентябрь 2006 г.) и Всероссийской конференции (октябрь 2005 г.) - организатор СибГТУ.
Публикации. По материалам исследований опубликовано 9 печатных работ, перечень которых приведен в конце реферата. Две печатные работы опубликованы в изданиях рекомендованных ВАК. Получено два Патента ФИПС РФ, тесно связанные с темой диссертационной работы.
Основные положения, выносимые на защиту.
1. Математические модели, в матричной и алгебраической форме установления перспективных для применения поточных линий, процессов и средств групповой и штучной ориентации хлыстов, в процессе первичной обработки; подачи хлыстов на слешер; раскряжевки в поперечном и продольных потоках; предложения по конструктивному исполнению слешеров, с внесением предложений по уточнению ГОСТ 17461-84 по определению понятий «слешеры» и «триммеры».
2. Обзор путей, средств и результатов прогнозирования состава и структуры производственных потоков и поточных линий.
3. Определяющие факторы создания прогнозной поточной линии и производственных потоков, сочетающих применение как поперечных, так и продольных сортировочных устройств.
Структура и объем работ. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка из 103 наименований и четырех приложений. Диссертация изложена на 136 страницах.
Работа выполнена в 2007 году в Красноярском государственном
техническом университете (ныне Политехническом институте Сибирского
федерального университета) на кафедре «Гидропривода и гидропневмоавтоматики».
