Введение к работе
Актуальность темы. Лесопильная промышленность России в течение
века практически не может окончательно переступить черту 50%-ного
объёмного выхода обрезных пиломатериалов. Ещё в 40-ых годах прошлого
столетия российский математик проф. Фельдман Х.Л. доказывал, что объёмный
выход 50% - слишком низкий, и он может достигать 65...70%. При этом он
разработал «Систему максимальных поставов на распиловку». Далее развитием
теории и практики лесопиления занимались: Шапиро Д.Ф., Власов Г.Д., Титков
Г.Г., Гутерман М.Н., Канторович Л.В., Залгаллер В.А., Песоцкий А.Н., Аксёнов
П.П., Батин Н.А., Грачёв А.В., Калитеевский Р.Е., Ветшева В.Ф., Турушев В.Г.,
Лурье Л.З., Иванов В.Д., Соболев И.В., Фергин В.Р., Пижурин А.А., Розенблит
М.С., Копейкин А.М., Рыкунин С.Н. и др. В результате отечественное
лесопиление успешно конкурировало с крупнейшими лесными державами
мира. В России был впервые реализован системный подход при управлении
производством пиломатериалов. В лесопильной промышленности проводилась
специализация предприятий по породам, размерам и качеству распиливаемого
сырья, а также по назначению и размерам получаемых пиломатериалов. Внутри
предприятия предусматривалась специализация отдельных лесопильных цехов
на переработку сырья с ограниченным диапазоном варьирования его размерно-
качественных характеристик, а внутри цеха осуществлялась специализация
отдельных потоков по типу применяемого оборудования и структуре
получаемой продукции. Фундаментальное влияние на работу отрасли оказал
пакетный метод обращения пиломатериалов. Стала широко внедряться
технология лесопиления с окончательной торцовкой досок после камерной
сушки. Лесопильные предприятия насыщались поточными
автоматизированными линиями. При разработке нового оборудования широко использовалось агрегатирование технологических операций, а при проектировании новых предприятий - блокирование цехов и участков. Непрерывно повышался уровень механизации и автоматизации производства и общий технический уровень отрасли. Параллельно проводилась организационная перестройка лесопильных предприятий - применялось объёмно-календарное и оперативно-календарного планирование процессов раскроя брёвен, внедрялась автоматизированная система управления качеством пилопродукции. Однако объёмный выход пиломатериалов при этом практически не повышался.
Анализ результатов исследований в области повышения объёмного выхода пиломатериалов, выполненных российскими и зарубежными учёными, позволяет сформулировать цель и задачи настоящей диссертационной работы.
Цель и задачи исследований. Целью работы является определение резервов и путей повышения объёмного выхода обрезных пиломатериалов с использованием имитационного моделирования процессов распиловки брёвен.
Для реализации поставленной цели д днссгтдздщсформулированы
следующие основные задачи: / е<іс- маЦИОНадьнля і
І ммиопм J
- разработать алгоритмы автоматизированного проектирования поставов и имитационного исследования процессов раскроя брёвен с воспроизведением случайной изменчивости их размеров и формы;
найти аналитические зависимости и разработать методику расчета поставов для брёвен с пороками формы;
сгенерировать поставы, которые невозможно превзойти по объёмному выходу при действующих стандартах на размеры сырья и пилопродукции (максимальные поставы);
установить теоретические предельно достижимые объёмные выходы для использования в качестве ориентиров при проектировании реальных поставов;
определить аналитические зависимости объёмного выхода пиломатериалов от толщины и длины бревен;
установить степень снижения объёмного выхода организационно-техническими и технологическими условиями применения поставов (ограничениями по количеству толщин, по согласованности проходов, по разности смежных толщин);
найти закономерности влияния эллиптичности, кривизны и разнотолщинности брёвен на объёмный выход пиломатериалов;
выявить резервы повышения объёмного выхода пиломатериалов;
определить пути повышения объёмного выхода обрезных досок при брусо-развальном способе раскроя брёвен.
Научная новизна. Разработан алгоритм автоматизированного
проектирования оптимальных поставов методом полного перебора с системой
комбинируемых ограничений нормативно-технического, технологического и
спецификационного характера. Используя ограничения только по размерам
сырья и пилопродукции, сгенерированы поставы, которые невозможно
превзойти по объёмному выходу в рамках действующих стандартов. Получены
предельно достижимые объёмные выходы пиломатериалов. Установлены
теоретические зависимости объёмного выхода от толщины и длины бревна.
Определены «цены» (в виде потерь объёмного выхода) дополнительных
технологических и спецификационных ограничений. Разработан алгоритм
имитационных исследований процессов раскроя брёвен с воспроизведением
реальной изменчивости их формы и точности базирования. Представлены
теоретические основы расчёта поставов для распиловки брёвен с наиболее
распространёнными пороками формы. Проведены дополнительные
экспериментальные исследования эллиптичности, сбежистости, её ориентации
относительно кривизны, а также центрирования брёвен и брусьев относительно
постава пил. Установлены общие закономерности снижения объёмного выхода
пиломатериалов при случайном варьировании толщины, эллиптичности и
кривизны брёвен. Определены основные причины снижения объёмного выхода
пиломатериалов и показаны пути его приближения к максимально
достижимому (теоретическому) значению.
. , і» ;
5 Основные научные положення, выносимые на защиту:
алгоритмы автоматизированного проектирования поставов и имитационного исследования процессов раскроя брёвен с воспроизведением случайной изменчивости их размеров и формы;
аналитические зависимости и методика расчета поставов для брёвен с пороками формы;
поставы, которые невозможно превзойти по объёмному выходу при действующих стандартах на размеры сырья и пилопродукции (максимальные поставы);
предельно достижимые объёмные выходы как ориентиры при проектировании поставов;
теоретические зависимости объёмного выхода пиломатериалов от толщины и длины бревен;
степень снижения объёмного выхода организационно-техническими и технологическими условиями применения поставов (ограничения по количеству толщин, по согласованности проходов, по разности смежных толщин);
закономерности влияния эллиптичности, кривизны и разнотолщинности брёвен на объёмный выход пиломатериалов;
резервы повышения объёмного выхода пиломатериалов;
пути повышения объёмного выхода обрезных досок при брусо-развальном способе раскроя брёвен.
Практическая ценность работы. Выявлены резервы и определены пути повышения объёмного выхода пиломатериалов. Доказано, что главный резерв «скрывается» в неучтённых особенностях формы и размеров брёвен. Определена номенклатура потерь объёмного выхода из-за ограничений организационно-технического, технологического и спецификационного характера. Показана степень влияния технологических условий применения поставов (варьирования толщины, длины и формы брёвен) на объёмный выход пиломатериалов. Разработаны алгоритмы, которые позволяют осуществлять автоматизированное проектирование оптимальных поставов и проводить их имитационные испытания.
Структура и обьЄм работы. Диссертация состоит из введения, 7 разделов, общих выводов и рекомендаций, списка использованных источников, включающего 132 наименования, приложения. Основное содержание изложено на 220 страницах, включая 50 рисунков и 20 таблиц.
