Управление лесоскладскими процессами предприятий с рейдами приплава Камусин, Альберт Абетдинович

Введение к работе

Актуальность темы. Для доставки древесного сырья на многие лесопромышленные предприятия (ЛПІІ) широко используют водный транспорт. Основные потребители этой древесины: лесоперевалочные базы, предприятия и лесные порты (ЛПБ, ЛП), лесные склады угледобывающей и горнорудной промышленностей (ЛС), деревообрабатывающие и домостроительные комбинаты (ДОК и ДСК), целлюлозно-бумажные комбинаты (ЦБК), лесопильные и деревопе-рерабатывающие комбинаты (ЛПДК), лесопромышленные комплексы и лесоперевалочные комбинаты (ЛПК), лесозаводы (ЛЗ) и другие. Эти предприятия объединяет наличие у них рейдов приплава и специфика лесных складов с поставкой сырья в навигационный период.

Устройство рейда приплава зависит от вида лесосплава, который может быть молевым, плотовым и доставка лесоматериалов в судах. На предприятия древесина поступает различными видами лесосплава. Все рейды приплава предназначены для приёма, хранения и подготовки древесины к выгрузке. После этой операции она может поступать в штабели межнавигационного запаса или на обработку, которая заключается в окорке и разделке длинномерных сортиментов на короткомерные, сортировке и выполнении других операций, или на подготовку её к переработке (продольная распиловка, выработка щепы, шпона и т.д.). Круглые лесоматериалы только на ЛПБ и ЛП могут быть без обработки перегружены на другие виды транспорта и отправлены потребителям.

Для выполнения основных лесоскладских операций на предприятиях с рейдами приплава применяют более 200 типов и марок различных машин, механизмов и другого оборудования. Эти предприятия имеют существенные отличия по объёму и его назначению, количеству выполняемых операций, типу компоновок механизмов в технологические линии, выпуску готовой продукции и ряду других факторов, которые влияют на технико-экономические показатели технологических процессов. Лесные склады этих предприятий имеют сложную структуру, а выполняемые операции являются наиболее трудоёмкими. От качества технологических решений и организации лесоскладских процессов зависит повышение производительности труда, снижение себестоимости готовой продукции, эффективность выполняемых работ и улучшение использования сырья и оборудования. Лесоскладской процесс представляет сложную систему с максимальной загрузкой оборудования в навигационный период и оказывает существенное влияние на функционирование всего комплекса лесопромышленного предприятия. Трудоёмкость лесоскладских операций на этих предприятиях колеблется от 20 до 70 % объёма основных работ.

На многих предприятиях для выполнения лесоскладских операций применяют дорогостоящую и уникальную технику, например кабельные краны грузоподъёмностью 10-30 т с пролётом и фронтом штабелевки 500-700 м. На загрузку этой техники, которая составляет 25-80 %, оказывают существенное влияние простои оборудования технологических линий. Технологические и экономические показатели работы машин и оборудования, применяемых в лесоскладских процессах, значительно ниже их расчётных величин.

Развитие механизации и автоматизации лесоскладских работ связано с техническим оснащением ЛПП с рейдами приплава путём последовательного перехода от создания отдельных машин и механизмов к разработке и внедрению эффективных систем машин, позволяющих рационально использовать их технико-экономические и эксплуатационные параметры, снизить затраты на единицу производительности лесоскладских комплексов. При разработке лесоскладских процессов не всегда использовались методы компоновки оборудования в технологические линии с учётом их взаимовлияния и воздействия потоков древесины на весь комплекс выполняемых операций.

Формирование лесоскладских комплексов должно быть обосновано современными методами исследования операций, изучением и обобщением опыта эксплуатации как отдельных машин, так и технологических линий, применяемых на ЛПП, получающих древесное сырьё водным транспортом.

Учитывая роль и значение водного транспорта для доставки древесины на лесопромышленные предприятия, вопросы повышения эффективности лесоскладских работ на этих предприятиях являются актуальными.

Цель и задачи исследования. Основной целью исследования является разработка последовательных подходов к построению научно обоснованных принципов расчёта, оценки и выбора наиболее эффективных компоновок машин, механизмов и оборудования в технологические линии, применяемых для выполнения необходимых лесоскладских операций на ЛПП, получающих древесину водным транспортом.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Установить закономерности формирования структуры технологических линий лесопромышленных предприятий с рейдами приплава.

2. Разработать структурные схемы:

лесоскладских процессов ЛПП при поставке древесины на рейды приплава этих предприятий различными видами лесосплава;

основных лесоскладских операций, применяемых на различных по назначению лесопромышленных предприятиях.

3. Исследовать свойства и признаки:

оборудования, выполняющего основные лесоск л адские операции;

технологических линий с различной компоновкой машин и механизмов.

На основе анализа результатов этих исследований необходимо было разработать классификацию лесоскладского оборудования и механизмов и группировку технологических линий.

4. Разработать методы формирования лесоскладских комплексов с использованием классификационных схем оборудования и структурных схем технологических линий.

5. Установить взаимодействие и влияние качественных и количественных характеристик машин и оборудования технологических линий и потоков древесины в процессе реализации заданного технологического процесса.

6. Применить экспериментальные методы получения характеристик по потокам древесины, поступающей па выгрузку и к оборудованию технологических линий, и по продолжительности циклов выполняемых операций.

7. Разработать теоретические методы расчёта, оценки и выбора эффективных компоновок оборудования в технологические линии с использованием принципов исследования операции.

8. Разработать направления по совершенствованию лесоскладских процессов предприятий с рейдами приплава на базе результатов теоретических и экспериментальных исследований и рекомендации по их использованию.

9. Разработать методы расчёта многоканальных многофазных технологических линий со сложной комбинированной структурной схемой компоновки машин и оборудования.

Научная новизна. Разработаны математические модели функционирования технологических линий лесоскладских процессов лесопромышленных предприятий с рейдами приплава на основе методов системного анализа и исследования операций, позволивших определить параметры систем и оптимизировать их. При решении этой проблемы получены новые научные результаты.

1. Предложен системный анализ структуры и организации лесоскладских процессов ЛПП, получающих древесину водным путем.

2. Разработаны принципы синтеза структур технологических линий лесоскладских комплексов.

3. Предложен метод анализа работы технологических линий как систем:

— установлены закономерности и математические зависимости
воздействия различных факторов на технико-экономические и техно
логические характеристики систем;

— разработаны методы: расчёта количественных и качествен
ных характеристик систем, а также критерия их эффективности.

4. Разработаны моделирующие алгоритмы функционирования технологических линий с различными структурными схемами.

5. Разработаны основы инженерных расчетов сложных комбинированных многофазных технологических линий.

Практическая значимость работы. Результаты исследования позволяют:

проводить оценку техники и технологии лесоскладских процессов с различными вариантами компоновки оборудования в технологические линии с учётом назначения лесопромышленного предприятия и вида лесосплава, принятого для доставки древесины;

рассчитать необходимую вместимость буферных накопителей для многофазных технологических линий с гибкой связью;

рассчитать сложные комбинированные многофазные структуры технологических линий по разработанным прикладным программам на ЭВМ;

применить структурные и классификационные схемы, формулы, графики к рекомендации при проектировании к рскопструк ции лесоскладских процессов в научно-исследовательских работах и в учебном процессе вузов лесного профиля.

На защиту выносятся:

1. Научные основы управления лесоскладскими процессами
ЛПП с рейдами приплава, позволяющие оценить их эффективность
и принять оптимальное решение.

2. Разработанные методы:

— анализа основных закономерностей формирования лесо
складских комплексов;

предварительной оценки и выбора технических и технологических решений лесоскладских процессов для различных по назначению ЛПП (с учетом особенностей структурных схем технологических линий и классификационных схем применяемого оборудования);

оценки функционирования технологических линий с учетом взаимовлияния технических и технологических параметров применяемых машин и оборудования и вероятностного характера событий в лесоскладских процессах;

экспериментального анализа работы лесоскладских комплексов ЛПП как систем с различными вариантами компоновки машин и оборудования в технологические линии по обработке круглых лесоматериалов;

определения зоны взаимной аппроксимации теоретических распределений с учетом основных факторов, влияющих на выбор типа распределения потоков древесины и продолжительности циклов основных лесоскладских операций.

3. Результаты теоретических и экспериментальных исследований закономерности воздействия различных факторов на основные параметры технологических линий как системы массового обслуживания; модели функционирования; оптимизационные модели систем.

4. Результаты математического моделирования и расчета сложных комбинированных схем компоновки машин и оборудования в технологические линии, применяемых в лесоскладских процессах и соответствующих многофазным и многоканальным системам.

Апробация результатов работы.

Основные положения и результаты исследований были доложены и обсуждались на:

— ежегодных научно-технических конференциях профессор
ско-преподавательского состава и аспирантов Московского государ
ственного университета леса (МЛТИ, МГУЛ) в 1971-1997 гг.;

II научно-технической конференции по лесосплаву в 1972 г. (г. С.-Петербург);

IV научно-технической конференции аспирантов и молодых специалистов лесной промышленности в 1973 г. (г. Москва);

научной конференции преподавателей и аспирантов в 1973 г. (г. Львов);

семинаре по оптимальному управлению производственными процессами в 1975 г. (Москва, МЛТИ);

технических совещаниях: в Междуреченском ЛПК в 1978 г. (г. Междуреченск Самарской обл.); на производственном объединении "Волголесосплав" в 1982 г. (г. Самара), в АО "Мантуроволес" в 1995, 1996 гг. (г. Мантурово Костромской обл.);

IV Всесоюзной НТК "Комплексная механизация и автоматизация переместительных операций в лесной, деревоперерабатыва-ющей и целлюлозно-бумажной промышленности" в 1984 г. (г. Москва);

Всероссийской НТК "Проблемы ресурсосберегающих и экологически чистых технологий на предприятиях лесного комплекса и подготовка лесоинженерных кадров" в 1994 г. (г. Воронеж);

XXX Международном симпозиуме "Механизация лесных работ" в 1996 г. (г. Москва);

II Международном симпозиуме "Строение, свойства и качество древесины" в 1996 г. (г. Москва);

— Всероссийской НТК "Теория, проектирование и методы
расчёта лесных и деревоперерабатывающих машин" в 1997 г. (г. Мо
сква).

Реализация результатов работы.

Результаты работы внедрены на Междуреченском ЛПК лесосплавного объединения " Волголесосплав", на предприятиях АО

"Мантуроволес" Костромской обл., а также в учебном процессе в виде учебных пособий и методических разработок, в лекциях по дисциплине "Водный транспорт леса", при выполнении курсовых работ и дипломном проектировании по специальности "Лесоинженерное де-ло .

Приведённые в диссертации данные нашли отражение в 27 научных отчётах, которые были выполнены в рамках заказов предприятий и организаций лесной отрасли в 1968-1996 гг.

Публикации. Основное содержание работы и результаты выполненных исследований опубликованы в 39 научных статьях (в том числе 6 авторских свидетельств, 4 учебных пособиях) и 6 методических разработках для студентов лесотехнических вузов.

Объём работы. Диссертация состоит из введения, семи разделов, основных выводов и заключения, списка использованных источников и 13 приложений. Содержание работы изложено на 361 стр. машинописного текста, иллюстрировано 50 рисунками и 44 таблицами. Список литературы включает 230 наименований.