Введение к работе
Актуальность темы
На экономические показатели технологических процессов раскроя брёвен влияют факторы, связанные с повышением производительности и увеличением коэффициента выхода пиломатериалов. Кроме того, на себестоимость пилопродукции значительное влияние оказывают процессы сортирования брёвен, образующие с процессами раскроя взаимосвязанную производственную систему.
Традиционные технологии лесопиления предусматривают распиловку бревен в пределах одного четного диаметра. Это условие требует большого количества сортировочных мест для сортирования бревен и, следовательно, больших производственных площадей. Растут капитальные вложения и эксплуатационные затраты, увеличивается себестоимость продукции.
В связи с совершенствованием налогового законодательства повышается налогообложение территорий, занятых под производственные нужды. Неуклонно растут цены на земельные участки, особенно в границах городов и населённых пунктов. Это заставляет искать пути сокращения производственных площадей лесопильных предприятий, в первую очередь, для складских и сортировочных работ.
В последние годы в лесопилении получают развитие гибкие технологии для группового раскроя пиловочного сырья. При гибкой технологии раскроя создается возможность раскраивать брёвна в широком диапазоне диаметров благодаря применению автоматически настраиваемых поставов на лесопильном оборудовании с поперечным перемещением пил (или предмета обработки). Это позволяет либо полностью исключить процесс сортирования бревен, либо значительно сократить его до 2-4 групп.
Переход к гибким технологиям группового раскроя пиловочного сырья ставит целый ряд задач научных исследований. Важнейшей из них является разработка комплексных методик, позволяющих рассчитывать поставы для выработки обрезных пиломатериалов заданных размеров совместно с определением границ диапазонов диаметров брёвен для их сортирования и классифицирования. Операция классифицирования брёвен, выполняемая непосредственно перед лесопильным оборудованием, предусматривается для гибких технологий раскроя с целью определения размерных характеристик бревна и выбора для него соответствующего настраиваемого постава и скорости подачи станка.
Актуальность диссертационной работы вытекает из необходимости повышения эффективности функционирования системы «сортирование-
раскрой брёвен» для гибких технологий лесопиления при рациональном сокращении групп сортирования брёвен.
Цель и задачи исследований
Основной целью диссертационной работы является исследование и разработка рекомендаций по совершенствованию процессов сортирования, классифицирования и раскроя брёвен на обрезные пиломатериалы заданных размеров в условиях использования гибких технологий для группового раскроя пиловочного сырья.
В диссертации согласно поставленной цели решались следующие задачи:
создание новой комплексной методики, математической модели и компьютерной программы расчёта поставов для группового раскроя брёвен на обрезные пиломатериалы заданных размеров и определения границ диапазонов диаметров брёвен для их сортирования и классифицирования;
теоретическое доказательство экстремальных свойств функции коэффициента выхода пиломатериалов от диаметра брёвен;
разработка алгоритмов сортирования и классифицирования брёвен разных длин с целью повышения коэффициента выхода пиломатериалов;
анализ влияния различных факторов на выход пиломатериалов и параметры сортирования и классифицирования брёвен на основе математического моделирования;
расчёты поставов и параметров сортирования и классифицирования брёвен для различных гибких технологий лесопиления и разработка рекомендаций по их использованию.
Методы исследований
При выполнении диссертационной работы использовались теория раскроя брёвен на обрезные пиломатериалы, методы математического анализа и численного моделирования.
Для апробации математической модели ставился эксперимент в производствейных условиях, обработка результатов эксперимента проводилась методами математической статистики.
Компьютерная программа составлена на языке Object Pascal.
Научная новизна работы
1. Впервые разработана комплексная методика и математическая модель расчёта поставов для группового раскроя брёвен на обрезные пиломатериалы заданных размеров, обеспечивающая поиск оптимальных диаметров брёвен и определения границ диапазонов диаметров брёвен для их сортирования и классифицирования.
2. Выполнен математический анализ экстремальных свойств
функции коэффициента выхода пиломатериалов от диаметра брёвен; в
окрестностях оптимального диаметра рекомендован выбор диапазона
диаметров брёвен для их сортирования и классифицирования.
3. Исследованы алгоритмы сортирования и классифицирования
брёвен разных длин и теоретически обоснована эффективность
комбинированного алгоритма.
4. На основе разработанной модели получены результаты
моделирования процессов раскроя, сортирования и классифицирования
брёвен с целью анализа влияния различных факторов на выход
пиломатериалов и параметры сортирования и классифицирования брёвен.
Практическая значимость работы
Разработана компьютерная программа для расчёта поставов при выработке обрезных пиломатериалов заданных размеров, а также границ диапазонов диаметров брёвен для их сортирования и классифицирования.
Предложен комбинированный алгоритм сортирования и классифицирования брёвен разных длин с целью повышения коэффициента выхода пиломатериалов.
Обоснованы рекомендации по дробности сортирования и классифицирования брёвен для гибких технологий лесопиления.
Даны рекомендации по применению различных гибких технологий группового раскроя брёвен на обрезные пиломатериалы заданных размеров и выбору лесопильного оборудования.
На защиту выносятся:
методика и математическая модель расчёта поставов для группового раскроя брёвен на обрезные пиломатериалы заданных размеров, обеспечивающая поиск оптимальных диаметров брёвен и определения границ диапазонов диаметров брёвен для их сортирования и классифицирования;
математический анализ экстремальных свойств функции коэффициента выхода пиломатериалов от диаметра брёвен;
теоретические исследования по разработке алгоритмов сортирования и классифицирования брёвен разных длин;
результаты моделирования процессов раскроя, сортирования и классифицирования брёвен;
рекомендации по применению различных гибких технологий группового раскроя брёвен на обрезные пиломатериалы заданных размеров и выбору лесопильного оборудования.
Реализация результатов работы
Внедрено в производстве программное обеспечение по расчету поставов и определения границ диаметров брёвен при их сортировании.
Полученные в работе рекомендации могут быть применены при проектировании оборудования и создании лесопильных предприятий, использующих гибкие технологии раскроя пиловочного сырья.
Материалы работы реализованы в учебном процессе при подготовке инженеров по специальности 250403, а также использованы при выполнении научно-исследовательской работы по госбюджетной тематике МГУЛ.
Апробация работы
Основные положения диссертации были доложены на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава МГУЛ в 2004-2008 гг.
Публикации
По материалам диссертации опубликовано девять печатных работ.
Структура и объём работы
Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы из 70 наименований, приложений. Диссертация изложена на 188 страницах, включая 42 рисунка и 26 таблиц.
