Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ. В России сосредоточено около четверти всех мировых запасов древесины. На долю хвойных пород приходится около 80%. В то же время степень переработки леса заметно отстает от других лесных держав. Доля лесопромышленного комплекса в общем объеме промышленной продукции составляет в Финляндии 20%, а в России - всего 3,3%. Размер валютной выручки от лесного экспорта в Финляндии в 3 раза выше, чем в России, в то время как запасы леса составляют всего 2% от Российских.
В то же время в мировой экономике наблюдается заметный рост производства продукции из древесины, при этом опережающими темпами растет производство товаров, являющихся продуктом глубокой переработки древесины. Так, в мировом объеме экспорта круглые лесоматериалы составляют всего 5,7%, пиломатериалы - 16%, а целлюлозно-бумажная продукция - 62%.
Если до 80-х годов прошлого столетия основной составляющей экспорта нашей страны были лесоматериалы, то в настоящее время экспорт продукции лесопромышленного комплекса в объеме экспорта страны занимает лишь четвертое место. Обладая огромными запасами древесины, страна испытывает ее серьезный дефицит. Потребности в лесоматериалах удовлетворяются далеко не полностью. Для успешного решения этой проблемы требуется проведение исследований в области новых технологий глубокой переработки древесины, которые позволят увеличить эффективность использования древесного сырья.
Одним из путей повышения объёмного выхода продукции и снижения потерь древесного сырья является рациональный выбор сечений пиломатериалов, получаемых из сбеговой зоны пиловочных брёвен и из тонкомерных сортиментов. В частности большой интерес представляет использование этого сырья для дальнейшей переработки на клееные щитовые заготовки различных габаритов.
ЦЕЛЬ ИССЛЕДОВАНИЯ. Повышение эффективности использования древесного сырья для клеёных щитов путём выбора геометрических параметров заготовок, обеспечивающих максимальный объёмный выход
1. Изучить имеющуюся информацию о получении пиломатериалов нетрадиционных сечений, методах их последующего использования, а также характеристиках и сферах применения клееных конструкций.
Разработать стохастические математические модели для определения объема заготовок разных видов и сечений (прямоугольного, трапецеидального, ступенчатого).
Разработать алгоритм вычисления объемного выхода заготовок с различными геометрическими параметрами для партий брёвен на основе методов имитационного моделирования.
Разработать методику определения геометрических параметров заготовок, обеспечивающих максимальный объёмный выход.
Провести вычислительный эксперимент на базе статистических данных действующих лесоперерабатывающих предприятий для определения геометрических параметров заготовок, обеспечивающих максимальный объёмный выход.
Апробировать разработанные модели в производственных условиях деревообрабатывающего предприятия.
ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЯ. Объектом исследования являются технологические процессы получения пиломатериалов на лесоперерабатывающих предприятиях.
ПРЕДМЕТ ИССЛЕДОВАНИЯ. Предметом исследования являются геометрические параметры заготовок для клееных щитов.
Новизна разработанного комплекса стохастических моделей определения объема заготовок разных видов и сечений состоит в том, что, в отличие от ранее разработанных моделей, впервые учтены параметры диаметров и сбегов исходного сырья в виде случайных величин. Модель заготовки со ступенчатым сечением и трапецеидальной пластью была разработана впервые.
Новизной разработанного алгоритма вычисления объемного выхода заготовок с различными геометрическими параметрами является то, что в нем одновременно учитывается стохастичность вершинных диаметров и сбегов бревен.
Впервые проведено сравнение относительных показателей объемных выходов партий заготовок с различными геометрическими параметрами, полученными на основе имитационного моделирования.
1. Комплекс взаимосвязанных стохастических математических моделей для определения объема заготовок различных видов для клееных щитов, в том числе: заготовки с трапецеидальным сече-
ниєм и трапецеидальной пластью и заготовки с трапецеидальной пластью со ступенчатым сечением.
Алгоритм вычисления объемного выхода заготовок с различными геометрическими параметрами.
Методика определения геометрических параметров заготовок, обеспечивающих максимальный объёмный выход.
Результаты анализа влияния формы пласти и вида сечения заготовок на объемный выход для партии бревен.
Зависимости углов обработки кромки заготовки от параметров древесного сырья.
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ. При решении поставленных задач использовались методы проективной геометрии, теории вероятностей, математической статистики, имитационного моделирования.
ОБОСНОВАННОСТЬ И ДОСТОВЕРНОСТЬ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ. Достоверность результатов подтверждается корректным использованием методов имитационного моделирования, проективной геометрии и математической статистики. Достоверность подтверждается также сравнением результатов расчета объемного выхода заготовок с имеющимися статистическими данными натурных исследований.
Обоснованность методики подтверждается использованием стандартных и апробированных методов исследования технологических процессов и ее непротиворечивостью общепринятым подходам лесоперерабатывающего производства.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ И ВНЕДРЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ. Результаты исследований могут быть использованы лесоперерабатывающими предприятиями для увеличения объемного выхода пило-продукции. Математические модели могут быть использованы для определения оптимальных параметров заготовок из поступающих на предприятие партий бревен.
Результаты работы использованы при разработке технологического процесса получения заготовок различных сечений на ОАО «ДОК», а также внедрены и используются в учебном процессе лесоинженерного факультета Петрозаводского государственного университета.
Кроме этого, результаты исследований использованы Министерством лесного комплекса Республики Карелия при разработке «Плана действий Правительства Республики Карелия по совершенствованию системы управления лесным комплексом на период до 2010 года».
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные положения и результаты работы были представлены на научно-практической конференции «Структурная перестройка лесного комплекса Республики Карелия» (Петрозаводск, 2008), а также на призводственном совещании на предприятии «Петрозаводский деревообрабатывающий комбинат» (2007).
Результаты диссертационного исследования были использовали в производственных условиях ОАО «ДОК» для изготовления заготовок столярных щитов.
ПУБЛИКАЦИИ. Результаты исследований опубликованы в трех печатных работах, включая одну, опубликованную в изданиях списка ВАК (Известия Санкт-Петербугской лесотехнической академии. Вып. 181).
СТРУКТУРА И ОБЬЕМ РАБОТЫ. Диссертация состоит из введения, трех разделов, заключения, списка использованных источников и приложений.
