Введение к работе
Актуальность темы. В условиях становления рыночной экономики наиболее актуальной целью деятельности каждого предприятия является выпуск конкурентоспособной продукции с минимально возможной себестоимостью. Для лесопильных предприятий, перерабатывающих более половины заготовляемой в стране древесины, основной составляющей себестоимости продукции (70-80%) являются затраты на пиловочное сырьё (ПС). Поэтому совершенствование существующих и создание новых рациональных технологий выработки спецификационных пиломатериалов (ПМ) является необходимым условием дальнейшего развития этих производств.
Анализ и разработка технологических процессов со сложной, многоуровневой структурой является задачей, решение которой требует применения современных методов и средств проектирования, основанных на использовании " информационных технологий. Для лесопильных предприятий технологию, состав оборудования, построение производственного процесса и все технологические и технико-экономические показатели работы определяют схемы раскроя — бревен. Поэтому разработка новых технологических процессов на базе рациональных схем раскроя ПС, направленных на повышение эффективности лесопильного производства является своевременной и актуальной задачей.
Цель работы - Разработка рациональных технологических решений по совершенствованию процесса раскроя пиловочного сырья в рамных потоках на основе метода структурного анализа.
Методы исследований, применяемые в работе, базируются на структурном анализе и проектировании систем, теории раскроя пиловочных бревен и расчета поставов, современных методах представления и обработки информации применительно к технологии лесопилыю-деревообрабатывающих производств. Использованы методы математической статистики и математической теории планирования эксперимента, моделирования и оптимизации процессов.
4 Научная новизна результатов работы состоит в следующем:
На основе системного и структурного анализа (СА) технологии раскроя бревен на пиломатериалы разработана структурно-функциональная модель процесса раскроя бревен на пилопродукцию в потоках на базе лесопильных рам (ЛР).
Получены аналитические зависимости, определяющие взаимосвязь параметров постава при раскрое бревен на ЛР за три прохода.
Обоснована целесообразность дифференциации раскройных операций по формированию сечений ПМ между головным и последующим оборудованием лесопильного потока для увеличения его производительности за счет изменения схемы раскроя ПС.
Предложены аналитический и программный методы расчета поставов при раскрое бревен по схеме за три прохода (на языках Pascal, Delphi).
Разработана методика составления оптимального плана раскроя, предусматривающая целенаправленное генерирование эффективных поставов с использованием двойственных оценок.
На основе поэтапного уточнения структурно-функциональной модели построена информационная система технологии раскроя и разработана имитационная модель бревнопильного потока.
Построена математическая модель зависимости объемного и специфика-ционного выхода ПМ при распиловке на ЛР от параметров бревен и спецификации вырабатываемых ПМ.
Экспериментально подтверждено влияние схемы раскроя на показатели использования пиловочных бревен: объем выпиливаемых ПМ, их качество, производительность лесопильного потока.
Практическая ценность. Метод структурного анализа позволяет подходить к проектированию лесопильных производств на основе современных информационных технологий. Результаты теоретических и экспериментальных
5 исследований могут быть использованы при проектировании перспективных
схем раскроя ПС, а также при реконструкции лесопильных потоков.
В отраслях промышленности (такие как авиа- ,судо- и автомобилестроение) созданы большие репозитарии моделей бизнес-процессов. Для лесопиль-но-деревообрабатывающих производств автором разработаны основы и дано описание модели верхнего уровня, которая будет основой для дальнейшего ее развития.
Предлагаемая технологическая схема раскроя бревен за три прохода позволяет осуществить их эффективную распиловку по различным вариантам с учетом конкретных характеристик по составу сырья и вырабатываемым ПМ.
Разработанная методика расчета поставов при раскрое бревен за три прохода может быть использована для составления и реализации планов раскроя ПС на лесопильных предприятиях. Методика составления оптимальных поставов и моделирования раскроя пиловочных бревен за три прохода внедрена на Чекаповском ДОКе (г. Братск). Экономический эффект до 300-400 тыс. руб. в год на один рамный поток.
Созданы базы данных на основное бревнопильное оборудование, которые позволяют иметь удобный и наглядный электронный каталог с возможностью постоянного обновления его для условий проектирования лесопильных производств.
Предложенная методология расчета используется в учебном процессе при автоматизированном проектировании процессов рационального раскроя пиловочника на пилопродукцию.
Научные положения, выносимые на защиту:
Новая методология исследования технологического процесса производства пилопродукции - структурно-функциональный анализ и моделирование.
Теоретически и экспериментально обоснованный технологический процесс раскроя ПС по трехпроходной схеме.
Методика, математическое описание, алгоритм и программа проектирования поставов по схеме за три прохода.
Регрессионные зависимости влияния основных технологических факторов на показатели объемного и спецификационного выходов ПМ при различных схемах раскроя пиловочных бревен.
Программные компоненты для автоматизированного проектирования планов раскроя ПС, имитации работы и выбора бревнопильного оборудования лесопильного потока при получении пилопродукции.
Реализация результатов работы. Производственные испытания разработанной схемы раскроя пиловочных бревен проведены на лесопильно-деревообрабатывающем заводе Братского лесопромышленного комплекса. В результате испытаний выявлен положительный эффект от применения предлагаемого способа раскроя. Схема раскроя за три прохода рекомендована для использования на лесопильных предприятиях Сибири.
Разработанные программы по расчету поставов, оптимизации планов раскроя и имитации процесса раскроя бревен на пилопродукцию используются в учебном процессе для выполнения курсовых и дипломных проектов.
Апробация работы. Основные теоретические и практические результаты диссертационной работы доложены и обсуждены на научно-технических конференциях в ЛТА (1984), Архангельске (1983), КГТА, СибГТУ (1985-2000), Красноярске (1997-2000).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 26 работ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти разделов, списка использованных источников, включающего 118 наименований и 6 приложений. Общий объем диссертации 269 страниц текста, основное содержание работы изложено на 170 стр., включая 28 рисунков и 31 таблицу.