автореферат диссертации по технологии, машинам и оборудованию лесозаготовок, лесного хозяйства, деревопереработки и химической переработки биомассы дерева, 05.21.01, диссертация на тему:Синтез технологической структуры автоматизированных технологических процессов первичной обработки древесины

Ггл од

/ 2 ДЕК 1**7

На правах рукописи

Дорошенко Виктор Андреевич

СИНТЕЗ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ АЕГОМТИЗИРОВШНХ ТЕХНОЛОШЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ПЕРВИЧНОЙ ОБРАБОТКИ ДРЕВЕСИНЫ

Специальность 05.21.01 - технология и машины лесного

. хозяйства и лесозаготовок

Специальность 05.13.07 - автоматизация технологияее иск

процессов и производств

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Воронеж - 1997

Работа выполнена на кафедре автоматизации производственных процессов Красноярской государственной технологической академии /КГТА/.

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор

Пошарников Ф. В.

доктор технических наук, профессор Ануфриев В. В.

доктор технических наук, профессор Львович Я.Е.

Ведущая организация - ОАО "Сибирский научно-исследовательский институт лесной промышленности" г. Красноярск

Защита диссертации состоится "26" декабря 1997 г. в 10.00 на заседании диссертационного совета Д 064.06.01 в Воронежской государственной лесотехнической академии /394613, г. Воронеж, ул. Тимирязева, 8 зал заседания - ауд. 118/.

В диссертации можно ознакомиться в научной библиотеке Воронежской государственной лесотехнической академии.

Автореферат разослан "21" ноября 1997 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

д.т.н., профессор — В.К.Курьянов

Актуальность темы. Первой задачей при создании новых ресурсосберегающих, малоотходных технологий первичной обработки древесины, производств и лесопромышленных предприятий, при модернизации существующих производств, является синтез технологической структуры как сложной системы обслуживания, обеспечивающей реализацию кортежа состояний древесины, начиная от состояния сырья до состояния продукции, т.е. необходимо на множестве параметров поверхностей и их значений, множестве параметров технологического оборудования и их значений, мнокестве операций первичной обработки древесины, при различных годовых грузооборотах лесопромышленных предприятий синтезировать технологическую структуру, для которой значения параметров технологического оборудования удовлетворяют требуемым значениям параметров обрабатываемых поверхностей деревьев, хлыстов, круглых лесоматериалов, а технологическая структура в целом удовлетворяет оптимальным значениям показателей эффективности, избыточности, сложности, удельным цриведенным затратам, годовым эксплуатационным расходам и т.д.

Создание ресурсосберегающих, малоотходных технологических процессов невозмозно без применения современных компьютерных систем автоматизации процессов раскроя, сортировки, учета, перемещения хлыстов и круглых лесоматериалов цри юс обработке, и превде всего без современных процессорных устройств автоматизации измерений геометрических размеров хлнстов и круглых лесоматериалов, включающих в измерительную цепь программную вычислительную процедуру, и обеспечивающих решение множества измерительных задач для систем автоматизации процесса первичной обработки древесины.

Поэтому второй задачей синтеза при создании новых автоматизированных технологий является синтез структуры системы устройств автоматизации измерений геометрических размеров хлыстов и. круглых лесоматериалов на мнокестве условий, параметров и признаков синтезированной, при решении первой задачи, структуры первичной обработки древесины, цри этом значения параметров автоматических процессорных устройств измерения размеров хлыстов и круглых лесоматериалов удовлетворяют требуемым значениям точности измерения, обусловленных измерительными задачами, а структура системы устройств автоматизации измерений удовлетворяет экстремальным значениям показателей эффективности, избыточности, сложности, технико-экономических показателей.

В целом задача является системной, многовариантной, многокритериальной, ее решение затрудняется тем, что:

- нет модели синтеза технологической структуры, позволяющей переход от геометрической модели деревьев, хлыстов, круглых лесоматериалов к технологической структуре;

- недостаточно,. с точки зрения автоматизированного синтеза разработаны математическая модель технологической структуры первичной обработки древесины и структуры системы устройств автоматизации измерений размеров, критерии синтеза, показатели эффективности, ограничения, вычислительные методы, позволяющие решить многокритериальную задачу поэтапного синтеза;

- недостаточно разработаны показатели и вычислительные методы избыточности и сложности технологической структуры первичной обработки древесины в процессе покрытия множества значений параметров поверхностей деревьев, хлыстов, круглых лесоматериалов мыокеством значений параметров технологического оборудования;

- нет метода формализованного перехода от синтезированной . технологической структуры первичной обработки древесины к структуре системы устройств автоматизации измерений размеров хлыстов

и круглых лесоматериалов, критерия оптимальности и вычислительного метода покрытия множества условий, параметров и признаков технологической структуры множеством параметров и признаков структуры системы устройств автоматизации измерений размеров;

В целом необходимо решить проблему, заключающуюся в разработке методов многокритериального синтеза технологической структуры первичной обработки древесины и структуры системы устройств автоматизации измерений размеров хлистов и круглых лесоматериалов для их автоматизированного раскроя, сортировки, учета и регулирования скорости перемещения в процессе их обработки, что является основой создания информационных, ресурсосберегающих, малоотходных, автоматизированных технологий лесного комплекса.

Цель и задачи исследований. Целью работы является повышение эффективности при создании ресурсосберегающих, малоотходных автоматизированных технологий первичной обработки древесины на основе совершенствования многокритериального синтеза технологическ структуры первичной обработки древесины и структуры системы устройств автоматизации измерений размеров хлыстов и круглых лесома териалов для их автоматизированного раскроя, сортировки, учета и регулирования скорости перемещения, с компьютерной поддержкой

процесса принятия решений при синтезе.

В соответствии с целью работы поставлены следующие основнне

задачи исследований:

1. Разработать метод многоуровневого многокритериального структурного синтеза автоматизированного технологического процесса первичной обработки древесины и системы процессорных устройств автоматизации измерений размеров на множестве размерно-качест-венннх параметров деревьев, хлыстов и круглых лесоматериалов

и технико-экономических показателей эффективности с формализованным переходом от геометрической модели объекта обработки к технологической структуре, и от синтезированной технологияес-кой структуры к структуре системы процессорных устройств автоматизации измерений размеров.

2. Обосновать математическую модель технологической структуры первичной обработка древесины и структуры системы процессорных устройств автоматизации измерений размеров деревьев, хлыстов и круглых лесоматериалов,

3. Обосновать систему критериев, показатели эффективности и ограничения для поэтапного многокритериального синтеза технологической структуры и структуры системы процессорных устройств автоматизации измерении размеров.

4. Разработать метод количественной оценки избыточности и сложности технологической- структуры первичной обработки древесины и структуры системы процессорных устройств автоматизации измерений размеров на множестве размерно-качественных параметров деревьев, хлыстов, круглых лесоматериалов и множестве параметров технологического оборудования и процессорных устройств измерения размеров.

5. Разработать метод формализованного перехода от синтезированной технологической структуры первичной обработки древесины к синтезу структуры системы процессорных устройств автоматизации измерений геометрических размеров деревьев, хлыстов, круглых лесоматериалов.

6. Разработать метод синтеза допустимых, нехудшх и оптимальных вариантов технологической структуры: первялной обработки древесины и структуры системы процессорных устройств автоматизации измерений размеров на множестве показателей эффективности структур.

7',. Формализовать описание исходных данных для синтеза технологи-

ческой структуры первичной обработки древесина и структуры системы процессорных устройств измерения размеров.' 8'. Реализовать результаты работы в'лесопромышленной практике и практике подготовки специалистов для лесной отрасли.

9. Провести анализ эффективности результатов работы.

Методы исследований базируются на теории системного анализа, теории многоуровневого многокритериального синтеза на множествах, теории выбора и принятия решений, теории графов и методов дискретного программирования. Научная новизна работы I. Разработан метод многоуровневого структурного синтеза процесса первичной обработки древесины и системы.процессорных устройств автоматизации измерений, отличающийся от существующих тем, что на основе установленных отношений между множеством параметров поверхностей хлыстов и круглых лесоматериалов и их значений, мнонеством показателей эффективности установок, механизмов, поточных линий и лесопромышленных предприятий, позволяет сделать формализованный переход от геометрической модели хлыстов и круглых лесоматериалов к технологической структуре первичной обработки древесины, и на основе установленных отношений меаду множеством условий, параметров и признаков синтезированной технологической структуры и множеством параметров и признаков элементов структуры системы процессорных устройств к оптимальной структуре системы процессорных устройств автоматизации измерений геометрических размеров для автоматизированного раскроя, сортировки, учета и регулирования скорости перемещения хлыстов и круглых лесоматериалов при их обработке. При.этом на первом этапе синтеза осуществляется переход от геометрической модели хлыстов и круглых лесоматериалов к допустимым вариантам технологической структуры с количественной оценкой по показателю избыточности и сложности, на втором этапе решается задача выбора допустимых, нехудших и оптимальных вариантов технологической структуры первичной обработки древесины на множестве технико-экономических показателей и системы безусловных и условных критериев предпочтения, на третьем этапе синтезируется структура системы процессорных устройств автоматизации измерений размеров хлыстов и круглых ' лесоматериалов на множестве условий, параметров и признаков синтезированной технологической структуры.

2. Обоснована математическая модель технологической структуры первичной обработки древесины и. структуры системы процессорных устройств автоматизации измерений геометрических размеров хлыстов и круглых лесоматериалов, отличающаяся от существующих тем, что устанавливает связь между множеством размерных параметров поверхностей хлыстов и круглых лесоматериалов и элементами технологической структуры, множеством технологического оборудования и операций, устанавливает формализованное отношение между .множеством технологического оборудования и множеством операций первичней обработки древесины, связь между множеством размерных параметров и признаков синтезированной технологической структуры ж множеством элементов структуры системы процессорных устройств автоматизации измерений .

3. Предложена система показателей эффективности, критериев и ограничений для поэтапного многокритериального синтеза технологической структуры и структуры системы процессорных устройств автоматизации измерений размеров, отличающихся тем, что учитывает отношения между множествами, используемыми на каждом этапе синтеза и методом решения задачи поиска покрытия одного множества другим, с целью перехода от геометрической модели к технологической структуре, и от технологической структуры к структуре системы процессорных устройств автоматизации измерений размеров.

4. Разработан метод .количественной оценки избыточности и сложности технологической структуры первичной обработки древесины и структуры системы устройств автоматизации измерений, отличающийся тем, что в процессе решения дискретной задачи о покрытии множества значений параметров хлыстов и круглых лесоматериалов множеством значений параметров технологического оборудования показатель избыточности определяется непосредственным отношением потенциально возможного числа значении параметров технологического оборудования (процессорных устройств) к числу требуемых значений, определяемых требуемыми значениями параметров поверхностей хлыстов и лесоматериалов, а метод определения показателя сложности отражает функционирование элементов структур как процесс обработки поверхностей хлыстов и круглых лесоматериалов, для технологической структуры, и как процесс выполнения измерительных задач, для структуры системы процессорных устройств автоматизации изме-

рента, направленный от входного технологического оборудования к финальному, и от первичных преобразователей измерительной информации к процессорам (для структуры системы процессорных устройств автоматизации измерений размеров).

5. Предложен метод синтеза допустимых, нехудших и оптимальных вариантов технологической структуры первичной обработки древесины и .структуры системы процессорных устройств автоматизации измерений на множестве показателей эффективности структур (показатели избыточности, сложности, технико-экономические показатели-) и предложенной системы безусловного и условных критериев предпочтения, отличающийся тем, что позволяет довести задачу синтеза технологической структуры первичной обработки древесины и структуры системы процессорных устройств автоматизации измерений размеров до единственного решения, до выделения оптимального варианта, при этом исключается возможность потери нехудших вариантов, за счет введения на первом этапе выделения безусловного критерия предпочтения, сравниваемых вариантов на основе отношения нестрогого порядка, при отношении толерантности относительно упорядочения показателей эффективности по важности, с последующим выделением из нехудших вариантов оптимального варианта на основе условных критериев, устанавливающих строгое упорядочение сравниваемых вариантов и показателей эффективности, а ускоренное выделение допустимых, нехудших и оптимальных вариантов достигается за счет операций над множеством вариантов и значений показателей эффективности,- представленных в виде матриц. При этом логические условия для безусловного и условных критериев предпочтения доведены до конкретных формализованных выражений, определяющих порядок вычислительной процедуры при любом числе и сочетании показателей эффективности.

6. Предложен метод синтеза структуры системы устройств автоматизации измерений размеров хлыстов и круглых лесоматериалов, позволяющий осуществить формализованный переход от технологической структуры первичной обработки древесины к структуре СУАЙ, и отличается тем, что устанавливает отношения между множеством параметров и признаков технологической структуры и мнонеством параметров и признаков элементов СУАИ, и позволяет определять уравнение и структуру процессорных измерителей, число и тип первичных преобразователей и процессорных измери-

телей в делом для систем автоматизации раскроя, сортировки, учета и регулирования скорости перемещения хлыстов и круглых лесоматериалов в процессе их обработки, а сформированные множества признаков для определения элементов СУАИ позволяют синтезировать интеллектуальные итеративные адаптивные процессорные измерители, выполняющих совокупность измерительных задач, а для выбора алгоритмов измерения в память измерителя вводятся виды измерительных задач и мноаества признаков, для расширения совокупности, измерительных задач формируется дополнительная информация в процессе измерительной процедуры. 7. Разработан ряд процессорных измерителей размеров хлыстов и круглых лесоматериалов для автоматизации технологических процессов первичной обработки древесины, новизна которых подтверждена авторскими свидетельствами на изобретение.

Теоретическое значение. Предлагаемая методология многокритериального синтеза развивает такое направление в области,многоуровневого многокритериального синтеза как создание комплексных моделей синтеза технологических структур и структур систем автоматизации технологических процессов с компьютерной поддержкой процесса принятия решений.

Практическая ценность работы. Предлагаемая методология синтеза на основе установленных отношений между множеством размерно-качественных характеристик древесины, множеством параметров технологического оборудования, множеством показателей эффективности структуры автоматизированных технологических процессов является основой для нового подхода ко всей проблеме создания новых информационных технологий в леском комплексе, основой для создания новых интеллектуальных процессорных средств автоматизации измерений размерно-качественных параметров древесины мя систем автоматизации технологических процессов.

' Результаты диссертационной работы были использованы в АО "Краеноярсклеспромпроект" дня проектирования технологической структуры первичной обработки древесины, для выбора вариантов технологического оборудования производства подготовки древесного сырья. При этом трудоемкость процесса обработки информации снизилась в 3,5 раза, стоимость обработки информации уменьшилась в 5 раз, при повышении качества проектных решений. Экономический эффект от использования материалов диссертации составил 53 млн. рублей.

В ОАО "Сибирский научно-исследовательский институт лесной промышленности" были использованы материалы диссертации для мш гокритериального выбора установок, станков, механизмов для технологических потоков о различным способом агрегатирования и св„< зи, при этом трудоемкость процесса обработки информации снизилг в 5,6 раза, стоимость обработки информации в 4,9 раза. Экономический эффект от использования материалов диссертации составил 37 млн.рублей.

В течение 1990+1996гг. под руководством и непосредственном участии автора диссертации выполнены госбюджетные и хоздоговорные НИР, в рамках которых внедрены результаты, полученные в дне сертационной работе, по синтезу устройств измерения размеров хлыстов и круглых'лесоматериалов для автоматизированных систем раскроя, сортировки, и учета. Разработаны и изготовлены варианты однокамерных и двухкамерных процессорных измерителей на базе пр боров с зарядовой связью, проведены производственные испытания на Усть-Илимском ЛПК, изготовлена техническая документация, вне рены в составе автоматизированных систем раскроя, сортировки и учета. Поставка технической документации и комплектов процессор ных измерителей размеров осуществлена на Илимскую лесодеревалоч ную базу, Усть-Илимский лесопильно-деревообрабатывавдий завод, Тюменский домостроительный комбинат ДСК-500, фанерный завод Братского ЛЕК. Экономический эффект от их применения составляет более 400 млн.рублей. Цены 1996 года.

Апробация работы. Научные и практические результаты диссертационной работы "докладывались на всесоюзных, республиканских, краевых конференциях и совещаниях: Москва - 1984, 1990, 199441996г.; Гомель - 1985г.; Петрозаводск - 1986г.; Ростов н/Д -1988г.; Ижевск - 1988г.; Красноярск - 1988, 199341997г., а такз на ежегодных научных конференциях Красноярской технологической академии.

Публикация работы. По теме диссертационной работы опубликовано 40 работ, в том числе монография, учебник для вузов и 3 а! торских свидетельства.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, выводов, заключения, списка литературы из 153 найме нований, 2 пршюнення, и включает 88 рисунков, 21 таблицу. Объе основного текста составляет 419 машинописных страниц.

Результаты выносимые автором на защиту. Основные научные пс

ложения и результаты, выносимые на защиту по специальности 05.21.01.-Технология и машины лесного хозяйства и лесозаготовок.

1. Формализованное описание автоматизированного технологического комплекса первичной обработки древесины.

2. Метод многоуровневого многокритериального структурного синтеза процесса первичной обработки древесины.

3. Метод количественной оценки избыточности и сложности; технологической структуры первичной обработки древесины.

4. Метод синтеза допустимых, нехудших и оптимальных вариантов технологической структуры первичной обработки древесины на множестве показателей эффективности.

Основные научные положения и результаты, выносимые на защиту то специальности 05.13.07-Автоглатйзация технологических процессов и производств;

1. Формализованное описание структуры системы устройств автоматизации измерений размеров для автоматизированного раскроя, сортировки, учета и регулирования скорости перемещения хлыстов и круглых лесоматериалов.

2. Метод формализованного перехода от синтезированной технологической структуры первичной обработки древесины к структуре системы устройств автоматизации измерений размеров хлыстов и круглых лесоматериалов.

3. Метод структурного синтеза системы устройств автоматизации измерений размеров хлнстов и круглых лесоматериалов.

4. Метод определения ..уравнения измерения, структуры и числа первичных преобразователей процессорных измерителей размеров для автоматизации 'технологических процессов первичной обработки древесины.

5. Метод определения типа первичного преобразователя процессорных устройств автоматизации измерения размеров хлыстов и круглых лесоматериалов,

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность теш диссертации, связанная с решением проблемы создания ресурсосберегающих, малоотходных технологий первичной обработки древесины на основе совершенствования методов многокритериального синтеза технологической структуры первичной обработки древесины и структуры системы устройств автоматизации измерений размеров хлыстов и круглых лесоматериалов для их автоматизированного раскроя, сортировки, учета

и регулирования скорости перемещения.

В первой главе технологический процесс первичной обработки древесины рассмотрен как объект многокритериального синтеза. Процесс переработки древесины представлен в виде автоматизированного технологического комплекса (АТК). В состав технологичес- , кого объекта управления входят технологические операции, цепочки и технологическое оборудование, выполняющее операции по обработке хлыстов и круглых лесоматериалов в составе производства подготовки древесного' сырья, лесопильного производства, производства фанеры, шпал, целлюлозно-бумажного производства, производства тары, столярно-мебедьного производства, производства древесностружечных плит, производства древесноволокнистых плит. Каждое производство может быть представлено как автоматизированный технологический комплекс интегрированный в общий производственный комплекс, объединенный автоматизированной транспорте о-складской системой, АСУТП, АСУП и САПР. Системное решение задачи синтеза такого комплекса обеспечено в случае,когда предметом синтеза является полная модель комплекса, причем синтезу ее технологической части отводится глазное место, при этом на первом месте стоит задача синтеза технологической структуры технологического объекта управления. Под технологической структурой первичной обработки древесины АТК понимается конечное множество взаимодействующего технологического оборудования ( Т0 ) , позволяющего получить множество состояний круглого леса, начиная с состояния деревьев, хлыстов (заготовок) и кончая состоянием продукции (изделий) , при этом существуют технологические операции С 1 • позволяющие получить множество состояний круглого леса. Технологическая структура представлена в виде

Тс-{То. и Тс —{Т^, Тсг,.., Т^}, То —(Та!, Т02,..., }, Тт ={ТаП. ^оп2>—'

где Тс1^Тс9 То1~ТоЭ: Т0П1+Т0п9 - соответственно технологические струк. :туры, технологическое* оборудование, технологические операции водств АТК. " -■■•*

Множество технологического оборудования для производств АТК

7очцтем01|6|,т0 = {г.„тю г \ t =ít t * i

о \ои 02' -г оо. 10П1/ {'„Щ!,, Г02т212 --'ГоЭтд/'з)-

ш, еМ01, тг <=Мт.....тд еЛ*09, . /, е1и ¡г 6/г, /э е/д,

где г01 + Т09 - технологическое оборудование да выполнения операцш первичной обработки круглого леса; щ * т9- модификации технологи-

веского оборудования; признаки принадлежности технологичес-

кого оборудования соответствующему производству;

Множество параметров технологического оборудования

Пг° =у/б/иуцбМГо и утеМТо ип^у,

где А = Мг,—, Рто}~ множество параметров технологического оборудования при выполнении операций первичной обработки круглого леса производств АТК;

Множество значений параметров технологического оборудования

ПГ°-У/е/иОутеМТо иуп,еЛ/мГо ип^п(1//,

I

где п^ = ,...,ПтТ° I- число значений параметров технологи-

' О I ,

ческого оборудования при выполнении операций первичной обработки круглого леса.

Основой методов формализованного описания-и синтеза технологических структур и процессов является информация о геометрии объекта обработки и ее трансформация из геометрической модели в соответствующую технологическую, при этом исходной информацией является информация о совокупности обрабатываемых поверхностей. Круглый лес как объект механической первичной обработки проходит ряд состояний по изменению формы, размеров, значений параметров поверхностей. Начальным состоянием является состояние деревьев, -хлыстов, конечным - состояние круглых лесоматериалов (пиловочник, кряж, судостроительный пиловочник, строительные бревна, балансы, рудничная стойка, технологическое сырье).

Первой исходной составляющей совокупности поверхностей являются поверхности деревьев и хлыстов:

- конечное множество деревьев и хлыстов

2 = ^}, (3 = .....Р, еВ, Рэ бВэ (О-

где в - число деревьев и хлыстов для всех производств ЛТК;

В^гВ3 - число деревьев и хлыстов соответственно для производств АТК;

- конечное множество поверхностей деревьев и хлыстов

Р2 = Ы<р2Чр2,'р2г.....Р2*}, 5 еД;

Р2'={р№}-ргг={^}.....рг" ={?*»,}' ^

5, еД„ 82 еД2..... 5Э еДэ

где р? ~ множество-, поверхностей деревьев и хлыстов для АТК;

р2, + множество поверхностей деревьев и хлыстов для каждого производства; а - общее число поверхностей для АТК; А1-Г-А9 ~ число поверхностей для производств АТК;

- конечное множество параметров поверхностей деревьев и хлыстов (длина, диаметр, кривизна, диаметр сучьев и т.д.).

п» = {п«|}, П2Р = {пг'р, п2гр.....п2®р|, £ 6 е, / 1

где ТГР - множество параметров поверхностей деревьев и хлыстов АТК; - множество параметров поверхностей деревьев и

хлыстов производств АТК; е - общее число параметров деревьев и хлыстов; е, ->■ е9 - число параметров для каждого производства;

- конечное множество параметров поверхностей деревьев и хлыстов, определяющих начальное состояние продукции

П2 = {п П 22 ,...,П29

- конечное множество значений параметров поверхностей деревьев и хлыстов

п85 =(пЕ?5? П6252 ПЕд59 1 ( 5 )

где пч п/п> множество значений параметров поверхностей дер«

вьев и хлыстов соответственно для всего АТК и для производств АТК;

- конечное множество значений параметров поверхностей деревьев и хлнстов, определяющих начальное состояние изделий

где - число значений параметров поверхностей деревьев и

хлыстов АТК.

Второй исходной составляющей совокупности поверхностей являются поверхности продукции, крутлых лесоматериалов (изделий):

- конечное множество круглых лесоматериалов

и=\и,}, i е о, и={и„ и2.....14,},

^-.Ы-^-Ы.....и. = Ы-

' ¡, е\1„ ¡г е -]2.....)3е ^ ,

где и » и<^иа - множество круглых лесоматериалов, полученных в результате обработки деревьев и хлыстов соответственно

для всего АТК и его производств; -> , - число.круглых

лесоматериалов соответственно для всего АТК и его производств;

- конечное множество поверхностей круглых лесоматериалов

РИ' = РИ2 = {Р;2(г).....Р* = Ы}' ^ 6Т„ 12 еТ2.....19 еТ9,

где яи , - множество поверхностей круглых лесома-

териалов соответственно для всего АТК и производств АТК;

т , 7>г9 - число поверхностей круглых лесоматериалов соответственно для всего АТК и производств АТК;

- конечное множество параметров поверхностей круглых лесоматериалов

п"" = (п^'}, I 6ь, Пир = {п"«', ..., п"»?}. ■ ( 9 )

п",р = К-19'- .....= «¿,.....у«^.

где пир 1 +ли*° - множество параметров поверхностей круглых лесоматериалов для всего АТК и производств АТК;

I , ¿.^ - число параметров поверхностей круглых лесоматериалов для всего АТК и производств АТК;

- множество параметров конечного состояния круглых лесоматериалов

пи=„еГи^ип у. ( 10)

- множество значений параметров поверхностей круглых лесоматериалов

П*,. _ ] П'гг <г'г п!»'1 I (11)

где п" 1 л'"' -^л^"9 - множество значений параметров круглых лесоматериалов для всего АТК и производств АТК;

- множество значений параметров поверхностей круглых лесоматериалов, определяющих их конечное состояние

пи=^еТиу)е,ия{,ем1гТип;;(1 , (12)

где ыт - число значения параметров поверхностей круглых лесоматериалов АТК.

В целом совокупность поверхностей, параметров поверхностей и их значений (I * 12) представляет последовательность (кортеж) множества состояний- круглого леса, каждое из которых необходимо осуществить путем воздействия технологического оборудования. При

этом множество вариантов технологической структуры, обеспечивающих всю последовательность состояний круглого леса определяется отношением ме&ду исходной совокупностью (I * 12) и множеством технологического оборудования, параметров технологического оборудования и их значений, способов агрегатирования и видов связи технологического оборудования в технологических потоках. Многовариантность компоновки технологической структуры первичной обработки круглого леса обуславливает множество параметров и признаков, определяющих структуру СУАЙ.

Под структурой системы устройств автоматизации измерений понимается конечное множество процессорных измерителей ( тт ) размеров хлыстов и круглых лесоматериалов, обеспечивающих решение измерительных задач ( из ) для систем раскроя, сортировки, учета и регулирования скорости перемещения, при этой существуют множество уравнений измерений ( уи~ ); структур процессорных измерителей ( Спи ), первичных преобразователей процессорных измерителей ( тпп ), обеспечивающих измерение размеров при любых сочетаниях множества параметров и признаков технологической структуры. Структуру СУАИ можно представить тиз = {из, уи, спи, ыпи, ыпп}

Множество параметров и признаков технологической структуры можно записать

мпп = (мГс,.мТс2.....мГи,}, (13)

где мТа * мГсз - що&еетво параметров и признаков технологических структур производств АТК.

Множество параметров процессорных измерителей п7™* е'пииу«!^ иМвМдаТш иПт-(да

'ли = {'пии1пиг-—1'пн9}-т = {"Ч.т2....."!9}д = .....хэ}

где 'ли1+1пи9 , л,+Лг _ признаки принадлежности, модификации

и параметры процессорных измерителей для соответствующих производств АЖ; Чмтт - число модификаций процессорных измерителей.

Множество значений параметров процессорных измерителей

Тпи 'ш

где ^ - число значений параметров.

Мнокество поверхностей, параметров поверхностей и их значений хлыстов ж круглых лесоматериалов (14 12), множество параметров и

признаков технологической структуры (13) являются требованиями на обслуживание, поэтому:

1. Технологическая структура и структура СУАИ как система обслуживания должна обеспечить обслуживание (покрытие) всех требований при минимальной избыточности к сложности.

2. Технико-экономические показатели эффективности, связанные с созданием и функционированием системы, должны отвечать экстремальным .значениям.

Для получения такого результата необходимо в процессе синтеза технологической структуры к структуры СУАИ решить поставленную выше задачу.

Во второй главе представлены: модель синтеза технологической структуры, модель синтеза структуры СУАИ, математическая модель технологической структуры первичной обработки древесины и структуры СУАИ, безусловный и условные критерии предпочтения и показатели эффективности для выбора допустимых, нехудпих и оптимальных вариантов технологической структуры и структуры СУАИ.

Модель синтеза технологической структуры (Ряс.1) позволяет

Синтез технологической структуры первичной обработки древесины на основе геометрической модели и системы критериев

ОГРАНИЧЕНИЯ

¿клтЕли Зфсреет№«<;т(< технологи ч еской атрумтуры

СПЕЦИАЛЬНЫЕ БИНАРНЫЕ, атношенч?

Рис.1

формализованный переход от геометрической модели к технологичес-

кой структуре с последующим выделением допустимых, нехудших (рациональных) и оптимальных вариантов технологической структуры. Технологическая структура синтезируется последовательно, в несколько этапов, с введением на каждом этапе соответствующих показателей эффективности, бинарных отношений и ограничений. Исходными данными являются множества (I * 12), тип предприятия (Тп) , нормативно-справочная информация: ( чс и

Основная задача первого этапа - выбор допустимых вариантов технологической структуры на множестве требуемых параметров и их значений деревьев, хлыстов и 1футлых лесоматериалов с количественной оценкой избыточности и сложности выделенных вариантов, т.е. выполняется формализованный переход от размерно-качественных параметров деревьев, хлнстов и крутлых лесоматериалов к технологической структуре. Дня этого формируется упорядоченный кортеж ( К ст) состояний поверхностей деревьев, хлыстов и круглых лесоматериалов. Непосредственно формирование кортежа, выделение допустимых вариантов, оценка их го избыточности и сложности осуществляется на основе бинарных отношений, представленных в виде булевых матриц (Рис.1). Б результате выделяются допустимые варианты технологической структуры по требуемым размерно-качественным параметрам ( Тст ) с оценкой по избыточности и сложности ( Т^т ).

Задачей второго этапа является выбор допустимых вариантов технологической структуры, удовлетворяющих системе показателей эффективности

пгс={пи.пс.пг5ьпгэ = {пг.п2.....пт),

Год = {Год,Товд,ЗД} кгс - {КИ,КС.КТЗ}, Кг, = {К',К*.....к»|.

где Пи, Пс.Птэ - соответственно показатель избыточности, сложности, технико-экономические показатели. Непосредственно выделение допустимых вариантов осуществляется на основе бинарных отношений, представленных в виде булевых матриц. В результате выделяются варианты технологической структуры ( ТСЛ) ), которые являются исходными дая многокритериального синтеза нехудших и оптимальных вариантов.

Выбор нехудших (рациональных) вариантов технологической структуры осуществляется на основе безусловного критерия предпочтения и системы показателей оптимальности ( ). Непос-

редственяо выбор нехудших вариантов выполняется на основе действии над матрицами. Результат - множество нехудших вариантов (в частном случае один вариант).

Выбор оптимального варианта осуществляется на множестве нехудших вариантов на основе условных критериев и системы показателей оптимальности ( КТс ). Непосредственно выбор осуществляется на основе бинарных отношений, представленных в виде матриц. В результате выделяется оптимальная технологическая структура ( Тс.опт) лесопромышленного предприятия, в зависимости от заданного типа предприятия и годового грузооборота, где Ч'г, Ч->' >

Н® , Ч-о - составляющие модели технологической/структуры, определяющие соответствие между технологическим оборудованием и операциями первичной обработки древесины; Я<й > ¡г,0 ~

составляющая модели технологической структуры, определяющая упорядочение технологического оборудования в процессе выполнения операций дервичной обработки древесины; 1ПК лесопромышленный комплекс; КШХ - комплексный леспромхоз; ЛШЖ - прирельсовый леспромхоз; ЛЕКБ - береговой леспромхоз; 0Г1 - технологические ограничения - последовательность применения технологического оборудования не должна нарушать отношения технологической упорядоченности; 0Г2 - конструктивные ограничения - компоновка технологического оборудования не должна нарушать конструктивной совместимости; ОГЗ - технико-экономические ограничения.

На первом этапе синтеза структуры СУАИ (Рис.2) формируются множества ( мУи. -мспи, мтпп. . мыпи, мНпп ) для определения уравнения измерения и-структуры процессорных измерителей, числа первичных преобразователей процессорных измерителей ( ыпп ), числа процессорных измерителей ( Ч,0 ), типа первичных преобразователей ( тпп ). Для проверки множеств ка сходство и разнородность вводится показатель сходства ( Псх ), а для оптимального разбиения сходных множеств вводится показатель оптимальности сходных множеств ( Кос ). С помощью сформированных множеств определяются все элементы структуры СУАИ ( Тиъ ). На последующих этапах осуществляется выбор допустимых вариантов с оценкой по избыточности и сложности, выбор допустимых вариантов структуры СУАИ по системе показателей, выбор нехудпмх (рациональных) вариантов и оптимальных вариантов на основе безусловного и условных критериев предпочтения. Методы выделения вариантов

Синтез структуры системы устройств автоматизации измерения размеров на основе синтезированной технологической структуры первичной обработки древесины

О ГР А НИЦ ЕМ И я

а г 4 I ОП£ ! огз 1 огч

5 1 <0 1« 1 ^ § *>ч р и ГГсч Мге,

Тс. Мто

Тез Игез

Ты Мг,ч

Т<5 Мт«*

г« Мт«

Та

Тсв Мтса

Гсэ Мт<9

; ^ -С ---1

- X <С~ с <0<1—- г ,

о.

, Ксщ > КТ9т=(К1,К',...,

ПокрытЕ/ГН 2фдэ£ктиьнасти структура измерительных уатрая сть апициЛЛЬНЫЕ , винлрные о-г&/аш£НиР

Рис.2

структуры СУАИ такие же, как и для выделения вариантов технологической структуры. В модель синтеза СУАИ введены ограничения на погрешность измерения (ОГ1), на избыточность (0Г2), на сложность (ОГЗ), на технико-экономические показатели (0Г4).

Отправным понятием для обоснования математической модели технологической структуры и структуры СУАИ, как сложной системы, принято понятие систеглы, определенное в теоретикомножественных терминах, которая просто к естественно определяется на языке теории множеств. Система, заданная семейством множеств определяется как собственное подмножество декартова произведения

всХ^./е/}. (14)

где . v, - семейство множеств.

Для перехода от общего определения сложной системы как отношение вида (14) к модели технологической структуры и структуры СУАИ отношение (14) представлено как отношение множеств в алгебраической системе, состоящей из трех множеств: непустого множества а , множества операций Ор = (Р0, --^ь ■■■), определенных I множестве а. и множества предикатов /Зр=/Р0)..,^,-)задашых на множеств'

т.е.предметной областью теории, алгебраических систем являются множества с определенными на них последовательностями операций и отношений, что отвечает поставленной в работе задаче и предложенной модели синтеза. Совокупность отношений заданных в модели синтеза (Рис.1, 2) представляется матрицами отношений, которые являются аналитическим образом графа, что позволяет совокупности отношений в технологической структуре первичной обработки древесины и структуре системы устройств измерений поставить в соответствие граф отношёний и изучать в дальнейшем только его свойства, а всю информацию, содержащуюся в графе в итоге монно представить в алгебраическом виде матрицей отношений, т.е. связь графа и матрицы отношений позволяет перевести структурные особенности на язык чисел, граф, сохраняя всю наглядность и содержательность отображаемого им объекта, позволяет строить формальные алгоритмы преобразований и при использовании своих матричных эквивалентов легко обрабатывается на ЭВМ. Для формализованного перехода от геометрической модели к технологической можно использовать граф размерных связей (Рис.3), в котором вершинам соответствуют числовые значения параметров поверхностей "хлыстов и круглых лесоматериалов, ребрам - технологическое оборудование для выполнения технологических операций первичной обработки круглого леса. Вершины первого яруса графа соответствуют значениям параметров поверхности исходного хлыста (дерева)

Вершины каздого последующего графа соответствуют значениям параметров поверхностей, которые могут быть получены в результате воздействия технологического оборудования при выполнении соответствующей технологической операции, при этом последовательность выполнения операций должна отвечать технологической упорядоченности, а применяемое технологическое оборудование - конструктивной совместимости. Каждое значение параметра может быть получено в результате воздействия технологического оборудования различных типов и модификаций, где

- множество возможных требуемых значений параметров загото-

вок

множество технологического обору-

Граф размерных связей для перехода от геометрической модели деревьев, хлыстов, круглых лесоматериалов к технологической ыодел структуры первичной обработки древесины

Рис.3

дования, в результате воздействия которого можно получить возможные требуемые значения параметров заготовки при выполнении первой технологической операции, и так до выполнения финальной технологической операции первичной обработки круглого леса, где:

{ ..........«И*«»*0

возможных требуемых значений параметров изделия при выполнении финальной технологической операции; |'о«Г() Ло21Тд --Ьм^ } - множестве

технологического -. оборудования, с помощью которого можно получит

/

возможные требуемые значения параметров изделия при выполнении финальной технологической операции.

Использование графов является весьма удобным также при синтезе системы структуры измерительных устройств и структуры АТК в целом.

Ддя выявления формальных преобразований над графами используется матричное задание композиции гиперграфов отдельных уровней иерархии, в которых на множестве вершин можно задать к-арные отношения, при этом резко сокращается число элементов:мат-

риды. Гиперграф задан в виде матрицы инциденций хк = |гц| ,

строки которой соответствуют, вершинам из уровня » а

столбцы - ребром из уровня Т* . Элементы матрицы определяются

г,; если (15)

' [0, в противном случае

Модель технологической структуры, представленной в виде Тс = (Т0, топ | , будет неполной как с точки зрения автоматизированного синтеза, так и с точки зрения определения технологической структуры как алгебраической системы, если не формализовать третью составляющую ( ), определяющую соответствие между парой вершин и ребром графов соответствующих множеств, и прежде всего множества технологического оборудования и технологических операций (цепочек), Такой составляющей в алгебраической системе является множество предикатов. Б модель введен бинарный предикат, который для матрицы инцидентности гиперграфа запишется

(к\ = | I. если Пм Vм ' ) \ 0, в противном случае (16)

где Ц - элементы матрацы (15).

Для формализованного определения места технологического оборудования в технологическом процессе первичной обработки круглого леса в модель технологической структуры введена четвертая составляющая, определяющая отношение между То. и Топ • Учитывая (16) отношение можно записать

ЛтоЩ

г I, если (17)

{ I 0, в противном случае

В результате модель технологической структуры первичной обработки круглого леса представлена в виде

Модель структуры системы устройств автоматизации измерений размеров

тиз = {тт,ИЗ,ЧиэЛиз}

пиз

и по аналогии с (16, 17) мояно записать выражения для ЧРИЗ>К 3 результате анализа особенностей безусловного и условных

критериев предпочтения, с точки зрения применения для синтеза технологической структуры и структуры СУАИ, сделан вывод, что в' слонных случаях синтеза на первом этапе для исключения потери полезной информации в виде нехудших вариантов структур необходимо применение безусловного критерия предпочтения, реализующего отношение нестрогого порядка,для сравниваемых вариантов и отношение толерантности относительно показателей эффективности, т.е. к ним не предъявляются требования упорядочения по важности

где - сравниваемые варианты; - показатели

эффективности.

На втором этапе, синтеза предпочтительнее использование условных критериев предпочтения в виде лексикографического критерия и критерия на основе метода последовательных уступок, реализующих отношение строгого упорядочения сравниваемых вариантов и показателей эффективности

о к'(м} | < к1 [м1 у[к1 («;)=к1{м'3)л к2(м;] < ■ ...^'(м^-к^м^.^-^му-^-^лК^м;)«^^) (20)

Достоинством этих условных критериев является то, что они имеют формализованное представление в виде бинарного отношения (20), что позволяет, используя свойства этого отношения перейти к разработке вычислительного метода ка основе матриц, автоматизировать процесс их формирования и выбора оптимальных вариантов, т.е. довести задачу выбора до единственного решения, а наличие результатов целого ряда работ ученых в области моделирования, оптимизации и проектирования технологических процессов лесопромышленных предприятий дает возможность с большой степенью объективности решить вопрос выбора к ранжирования показателей эффективности.

Формирование показателей эффективности рассмотрено исходя из поставленной задачи синтеза и предложенных для этой цели модели синтеза и математической модели технологической структуры и структуры системы устройств измерения.

Учитывая совокупность параметров и их значений хлыстов и

круглых лесоматериалов, технологического оборудования, синтезированной технологической структуры и процессорных измерителей, способы задания бинарных отношений в структуру показателя избыточности включены две составляющие- Для технологической структуры

к и 6д)(уЕ 6/.)(уЛ« €N1)

К ««¿X*л» .«^Цп^п^.пн,!. тах£ .

^К^^Ы-й^ЬН - (21)

Первая составляющая (21) отражает отношения между множеством <- ,

параметров поверхностей хлыстов и круглых лесоматериалов и множеством параметров технологического оборудования. Вторая составляющая отражает отношение между множеством значений параметров хлыстов и круглых лесоматериалов и множеством значений параметров технологического оборудования.

Для структуры измерительных устройств показатель избыточности можно записать

к и = (V» е в XV 8 г Л XV г е1)(чп' б « = )(»п ' Е N ' )

I 1

V п 1' ,

1'г,

На основе отношений в структуре показателя ( 21, .22) необходимо разработать вычислительный метод определения его количественного значения.

Сложность технологической структуры определяется анализом ее свойств. Если исходить из математического описания технологической структуры и структуры системы устройств измерения в виде гиперграфа, а функционирование их элементов представить как процесс обработки поверхностей, для технологической структуры, и как процесс выполнения измерительных задач для СУИ, направленный от входных элементов структуры (висячие вершины графа структуры) к выходным элементам (тупиковые вершины графа), то можно сделать вывод, что изучать свойства этого процесса будет тем труднее, чем разнообразнее пути, ведущие от входа к выходу структуры. Поэтому для оценки сложности структуры используется показатель

1 т, т 2

где т, _ число висячих вершин; - число тупиковых вер-

шик; Рв - число различных путей, ведущих от ¡- -й висячей вершины в ! -та тупиковую вершину графа. Определение показателя сложности путем непосредственного анализа графа для сложных структур затруднительно. Поэтому необходимо обоснование метода, позволяющего определение показателя сложности для любого ориентированного графа.

При формировании технико-экономических показателей эффективности приняты следующие исходные положения:

- структура показателей эффективности должна отражать структуру технологического оборудования лесопромышленного предприятия;

- аналитические и логические зависимости показателей эффективности должны отражать связь между установками, механизмами, поточными линиями и их компоновкой на уровне предприятия;

- структура показатетей должка обеспечить возможность гибкого варьирования любым сочетанием показателей при выборе допустимых

и оптимальных вариантов.

Предлагаемая многоуровневая система показателей сформирована на основе анализа работ в области моделирования, оптимизации а

проектирования технологических процессов и производств лесного комплекса.

Няшшй уровень показателей позволяет осуществить выбор вариантов установок,станков и механизмов.

Второй уровень представляет показатели, оценивающие эффективность вариантов компоновки поточных линий на базе установок и станков, с учетом способа агрегатирования и вида связи.

Показатели первого уровня характеризуют варианты компоновки технологической структуры лесопромышленных предприятий с различным годовым грузооборотом, с учетом показателей эффективности поточных линий, механизмов разгрузки, штабелевки,механизмов для создания сезонного запаса.

Приведенная система технико-экономических показателей эффективности удовлетворяет различным вариантам компоновки как технологической структуры-первичной обработки древесины так и структуры системы устройств автоматизации измерений размеров деревьев, хлыстов, круглых лесоматериалов,

В третьей главе рассмотрен метод синтеза технологической структуры первичной обработки древесины на основе раамерно-качест-венкых параметров хлыстов и круглых лесоматериалов в соответствии с предложенной моделью синтеза (Рис Л).

Формирование упорядоченного кортежа состояний поверхностей хлыстов и круглых лесоматериалов, с точки зрения последователь-кости их обработки технологическим оборудованием, выполнено на основе отношения

W= §'р7"о ПРн|-»гоах]&|пг1>ППн|-» majcj<s|nr°-ÍÍHj-> ra/njj, (24))

к т А т

где Рн ;Пн, Пи, ^0>П п ° - множество неупорядоченных

поверхностей, параметров поверхностей, значений параметров поверхностей соответственно хлыстов, круглых лесоматериалов и обрабатываемых технологически?,i оборудованием.

Непосредственно значение (24.) определяется с помощью матриц, строки которых идентифицированы соответственно поверхностями, параметрами и значениями параметров хлыстов и круглых лесоматериалов, столбцы - поверхностями, параметрами и значениями параметров, получаемых в результате воздействия технологического оборудования. Поверхность с максимальным значением (24.) обрабатывается первой. В результате определяется базирование поверхностей по технологическому оборудованию и операциям первичной обработки хлыстов и круглых лесоматериалов. Упорядоченный кортеж является исходным для выбора допустимых вариантов технологического оборудования и технологической структуры в целом.

Дня использования типовых элементов технологических процессов обработки древесины, на основе графа размерных связей (Рис.3), матрицы соответствий, упорядоченного кортежа сформирована матричная модель представления информации для синтеза технологической структуры и структуры СУАЙ в виде плана обработки поверхностей хлыстов и круглых лесоматериалов, начиная от состояния исходного сырья (деревьев, хлыстов) и кончая состоянием поверхности продукции (круглых лесоматериалов) (Рис.4). Таблица аргументов плана представлена технологическими операциями АТК ( T°*i + т°л9 ' )> упорядоченным по операциям множествами параметров поверхностей, обрабатываемых технологическим оборудованием производств АТК { -г- хД9 ), множества!,ж значений параметров (Х^ + У^ )• д&апазонн значений параметров сформированы по методике, изложенной в диссертационной работе. Таблица решений плана обработки представлена вариантами технологического оборудования: производств АТК ( tom íom •). Элементы матрицы соответствия между

таблицей аргументов и таблицей решений определяются по условию, приведенному на Рис.4. План обработки является основой для выбо-

Структура плана обработки поверхностей круглого леса дня выбора вариантов технологического оборудования

V 1 \ Топ 1 "!~ОП 2 То пз Т"оп Ч Топ 5 Топ <» Те,, Топа Топэ

уС-Н Ли V«14. ¿6 уСЧ хГ,* ус^э Л,Ь

л <к п, 'Из- у?' с. ¿Ь П> ЛМЗ

.ОГО 111

]Готг ¿г

и

ть и

ъ

тч ич

йпг>51_5

Но

Шбис

и

и« «О,

5г/

»1»

лад«. . та*-£^ Дта*

го

т дн

Рис.4

ра вариантов технологического оборудования и структуры в целом и прежде всего допустимых вариантов на множестве требуемых параметров поверхностей и их значений хлыстов и круглых лесоматериалов, в соответствии с моделью синтеза (Рис.1).

Одной из основных задач в процессе синтеза является выбор технологического оборудования и структуры в целом для выпуска изделии с заданными значениями параметров. Задача многовариантная и многопараметркческая и поэтому применение метода простого полного перебора в таком случае является громоздким, число операции сравнения и ячеек памяти ЭШ растет пропорционально числу вариантов и параметров. Наиболее рациональным, с точки зрения вычислительной процедуры и единого подхода к Формализованному описанию, является метод информационного поиска на основе матриц соответствий, где роль поисковых признаков допустимых вариантов выполняют требуемые значения параметров повеохностей хлыстов и круглых лесоматериалов из упорядоченного кортежа состояний Решение задачи сводится к классификации исходного множества возможных вариантов на два класса: множество допустимых вариантов множество вариантов не удовлетворяющих хотя бы одному из требо-

ТЭ*ЗТТГ)Ггл *

вании.

Для выполнения процедуры классификации введена двоичная функция применительно к матричному способу

д,у - 1, если X

(25)

Строки матрицы идентифицированы технологическим обору-

дованием, столбцы - требуемыми значениями параметров упорядоченного кортежа состояний поверхностей хлыстов и круглых лесоматериалов. Элементы матрицы определяются в соответствии с (25). Поиск допустимых вариантов сводятся к логическому умножению столбцов . матрицы Элементы результирующего столбца равные единице, соответствуют допустимым"вариантам. .

После выбора допустимых вариантов технологической структуры на основе геометрической модели для дальнейшего выбора допустимых и оптимальных вариантов на основе системы показателей к квд-териев (Рис.1) необходимо осуществить количественную оценку избыточности технологического оборудования, входящего в допустимые варианты технологической структуры, выделенных на предыдущем этапе.

Учитывая предложенную структуру показателя избыточности, ма~ тематическую модель технологической структуры, и то, что переход от геометрической модели хлыстов и круглых лесоматериалов к технологической осуществляется с помощью графа размерных связей, показатель избыточности предлагается сформировать в виде отношения числа возможных значений параметров поверхностей хлыстов и лесоматериалов, преобразуемых технологическим оборудованием к числу требуемых значений параметров поверхности, которые необходимо получить в результате обработки. Показатель избыточности технологического оборудования , выполняющего операции первичной обработки, можно записать

п^ -0г-8 + п'< (26

где = ,]2......¡То} _ число возможных значе-

ки =

(26)

ний параметров, преобразуемых технологическим оборудованием,

Число возможных значении пц берется из плана обработки поверхностей хлыстов и круглых лесоматериалов. пч .рг.5 = ^п''8' .рг7 8„4262 Рг2-5г,..-,л1й- число требуемых значений паратлетров поверхностей хлыстов из упорядоченного по операциям первичной обработки кортежа состояний; п1' ]т = -¡т1-ц,п'22'2 • /г2-.....пе/-)т-т}-

число требуемых значений параметров поверхностей круглых лесоматериалов из упорядоченного по операциям первичной обработки кортежа состояний.

На основе решения задачи о покрытии в работе предложен метод определения показателя избыточности с помощью матрицы инциденций в которой строкам соответствуют упорядоченные значения параметров поверхностей, обрабатываемых технологическим оборудованием в процессе операций первичной обработки (из плана обработки поверхностей), столбцам - технологическое оборудование. Особенностью является то, что первый столбец матрицы соответствует технологическому оборудованию с требуемыми значениями параметров. Поэтому элементы матрицы дня первого столбца определяются

I, если вершина х£л„ инцидентна ребру \

: (27)

О, в противном случае

Все остальные элементы матрицы, начиная со второго столбца определяются

[I, если вершина инцидентна ребру Ч

' (28)

¡0, в противном случае

Оценка покрытия строк столбцами матрицы производится по значению показателя избыточности (26), который запишется

н11

I а11

и _иг.__Л1СИ— / = /<,Ь, ...,|>

£ 5 + £'■ , ¡Та1-

%-6-п" Ут -<■"'<

а1'г

где е»^ - число единиц в столбцах матрицы, определенной по

(28) ' Е1и-п" ,Е'г1-п'> ~ число единиц в столбце, определенных по (27 ).

Элементы матрицы определяются

О, в противном случае

I, если У/т

}

I, если У

■ ' }■п" О, в противном случае

Принадлежность у к значениям параметров технологического оборудования определена на этапе выбора допустимых вариантов.

Достоинством предлагаемого показателя избыточности и вычислительного метода является универсальность, можно сделать количественную оценку избыточности технологической структуры по всему множеству значений параметров обрабатываемых поверхностей в процессе выполнения операций первичной обработки, оценить избыточность при выполнения отдельных операций по значениям одного или нескольких параметров, что особенно важно при компоновке ус- • тановок из отдельных узлов, поточных линий из отдельных установок.

Определение показателя сложности в соответствии с ( 23 ) путем непосредственного анализа графа технологической структуры затруднительно. Учитывая принятую математическую модель технологической структуры в виде гиперграта ж возможность всю информацию,' содержащуюся в графе, представить в алгебраическом виде, матрицей отношений, т.е. перевести структурные особенности на язык чисел, предлагается метод, позволяющий вычислить показатель сложности для любого ориентированного графа. Для этого необходимо граф технологической структуры преобразовать в эквивалентный ему граф, который не должен содержать смежных вершин, расположенных на одном уровне иерархии. Полученный граф представить в виде гиперграфов отдельных уровней графа. Для всех гипзрграфов записать матрицы икцидекций. Перемножить ма'трщы. В результате получится матрица = | .?<.}! размерности т, * т2 , суммируя

элементы матрацы, вычисляется значение показателя сложности

В четвертой главе решена задача синтеза технологической структуры первичной обработки круглого леса и структуры СУМ на основе комбинированного метода, когда на первом этапе синтеза применяется безусловный критерий предпочтения:, реализующий отношение ( 18 19 ), на втором этапе - условные критерии, реализующие отношения ( 20 Анализ показал, что методы реализации безусловного критерия являются достаточно сложными, с точки зрения синтеза структур на множестве показателей эффективности, при любых их сочетаниях и диапазонах изменения юс значений.'

Учитывая условия сравнимости вариантов (13 ,19 ), когда упо-

( 23 ).

рядочеше сравниваемых вариантов осуществляется на основании отношения нестрогого порядка, а упорядочение показателей эффективности по важности не имеет значения и осуществляется на основе отношения толерантности, и учитывая способы задания этих отношений, предлагается выбор нехудших вариантов осуществить на основе метода информационного поиска с представлением исходных данных в виде матрицы для показателей эффективности. Суть метода заключается в следующем. Из множества показателей, по которым выделены допустимые варианты, выделяются показатели эффективности для выделения нехудшх вариантов. При этом число показателей может быть равно от двух до числа показателей, применяемых для выделения допустимых вариантов. Значения показателей эффективности необходимо упорядочить по возрастанию, при использовании условия (Щ или по убыванию при использований условия (19),

Для каждого показателям эффективности составляется матрица, строки которой соответствуют допустимым вариантам, столбцы -значениям показателя эффективности.

Ускорить процесс выделения нехудших вариантов можно, используя основное условие безусловного критерия предпочтения - условие монотонности, согласно которому можно утверждать, что первая точка в координатах показателей, полученная в процессе логического умножения первого столбца показателей кг.....кт на

столбцы показателя. к' будет верхней точкой левой нижней границы. Точек, расположенных левее по условиям монотонности, быть не может, в вырожденном случае, может быть одна точка, соответствующая нехудшему варианту, все остальные будут расположены справа от этой точки. Для ускорения процесса поиска необходимо зафиксировать номера столбцов показателя к1 с единичными элекента-. ми, полученными в результате логического умножения первых столбцов показателей кг.к3,..-, кт , т.е. получаем усеченные матрицы Ак,,лк1,...,А1>. с точки зрения операции логического умножения столбцов этих матриц. На первом этапе определяется число столбцов усеченной матрицы лк, относительно матриц

'1 " 12.....$ = .....м\,; 1? = 12.....М™

где мк1.мк,,-.мк1 _ шсло сгаябцов усеченной матрицы Ак'

Столбцы усеченной матрицы определяют в соответствии ^

условием

¡1"<А1 , (зо)

*

л™ = Л л,"; = л А^)\/(А2 Л д^-^м , А О (31)

Поиск столбцов осуществляется до получения первого решения, получения единичного элемента.

Для вэделения нехудших вариантов, с учетом выделенных столбцов iuih-.iT . необходима- выполнить логическое умножение матриц в соответствии с условием

А} , глА> . (32)

где 7=2,з,..,ш; ; ¡1 _ число столбцов усеченной матрицы

показателя к2 ; ]$ - число столбцов усеченной

матрицы показателя к3 ; ¡т - число столбцов

усеченной матрицы показателя к™, У™ = УГ

Умножение столбцов матриц Л^Л3.....V на столбцы матрицы Ак' осуществляется до первого решения, при этом значения столбцов iuii--.iT на каждом шаге умножения уменьшается ка единицу и так до значения У? = = 1.....

В результате выполнения операций (29' * 32:) выделяется множество вариантов в соответствии с условием

ХП, . =Х2г ,г vX33 .^...чХ™ ро)

В результате операции (зз) в координатах показателей

к',кг; к\к3..... к\кт получаем множество точек, соответствующих

множеству вариантов ,з...... Нехудшиш являются

п ¡2 1\ 7з /1 'Угп

варианты, соответствующие точкам, принадлежащим нижней левой границе выделенных множеств. При этом нижняя левая граница множеств отвечает условию монотонности. В частном случае (вырожденный случай) может быть выделена одна точка.

Одним из эффективных способов введения дополнительных условий для получения единственного решения в процессе выбора вариантов сводится к строгому упорядочению сравниваемых вариантов и показателей эффективности. При этом задача выбора сводится к решению второй многокритериальной задачи по отношению строгого порядка, образованного по правилу;(20).В результате,задача выбора оптимальных вариантов сводится к лексикографическому отношению

предпочтения, согласно которому в процессе сравнения вариантов в первую очередь используется первый по важности показатель эффективности. Непосредственно выбор оптимального варианта, с учетом способа задания отношения строгого порядка и единого вычислительного метода, предлагается осуществить на основе метода информационного поиска. Исходные данные представлены в вице матриц, отражающих отношение между множеством нехудших вариантов и значениями показателей эффективности. Суть метода заключается в следующем. Для выбора оптимального варианта из множества нехудших используются показатели для вццеления нехудших вариантов; Показатели эффективности упорядочиваются по важности. Значения показателей эффективности необходимо упорядочить: по возрастанию. Для каядого показателя эффективности формируется матрица, строки которой соответствуют нехудшим вариантам, столбцы - значениям показателя эффективности.

Выделение оптимального варианта осуществляется на основе выражения

Для выделения оптимального варианта из множества допустимых вариантов используется условие

х^ = х^ л х| л х£ л...лх™ хо - хд- x},

Задача выбора на основе метода последовательных уступок, как и в случае с лексикографическим критерием, сводится к решению второй многокритериальной задачи при сохранении ранжирования показателей, не допускающим любых потерь по менее важным показателям эффективности, что приводит к необходимости введения обоснованных уступок для показателей эффективности. Для этого необходимо формализовать определение уступок и ограничений для показателей эффективности и вычислительного метода в целом.

Основой предлагаемого вычислительного метода является задание отношения между множеством нехудших вариантов и значениями показателей эффективности в виде матриц и выполнение операции над ними. по определенному алгоритму.

Для выделения оптимальных вариантов из множества нехудших, выделенных по безусловному критерию, необходимо выполнить логическое умножение

Для выделения оптимальных вариантов из множества допустимых необходимо выполнить логическое умножение

Ао-АдлАЦлА™ Х0 = ХдЛХ[]лХ™

В пятой главе представлен метод синтеза структуры системы устройств автоматизации измерений'размеров хлыстов и круглых лесоматериалов для их автоматизированного раскроя, сортировка, учета и регулирования скорости перемещения. Метод позволяет осуществить формализованный переход от технологической структуры к элементам структуры СУМ (Рис.2), с помощью установленных отношений между множеством параметров и признаков технологической структуры ( м„п )н множествами, определяющими элементы структуры СУМ ( У И ,СПИ)ы пп), с шел едущим выбором тина первичных преобразователей процессорных измерителей.

На основе установленных принципов формирования множеств параметров и признаков для определения элементов структуры СУМ сформировано исходное множество параметров и признаков технологической структуры

Хз, Х4, Х5, Хб, Х7, Хз, Х9, Х-ю, Хц.Х^, Х-п, Хи.%15. Х-гб)

(34)

где х, - продольное перемещение; х2~ поперечное перемещение;

хэ - поштучная подача при обработке и обмере; х, - измерение диаметра; х5 - измерение длины; х,, - ориентированная подача;

х? - неориентированная подача; Хв - базовый диаметр в комле ( ^ ); Хэ — базовый диаметр на уровне 1,3 м от комля (<3,,з );

х10 - базовый диаметр на средине хлыста (круглого лесоматериала) ( <3п.5 ); X« - базовые диаметры в комле и вершинной части( с(к ; С|В ); х12 - базовые диаметры на уровне 1,3 м от комля и в вершинной части ( <^.3. ¿в ); х,3 - базовый диаметр в вершинной части ( ^з ); хм - групповая подача хлыстов (круглых лесоматериалов); х15- - индивидуальный раскрой; х,6 - обезличенный раскрой.

Признаки Хв+х,3 отражают в шожестве решаемые измерительные задачи.

На основе множества (3 4) сформировано множество, включающее параметры к признаки, определяющие составляющие уравнений

измерения и структуру процессорного измерителя.

Мунспи-Ри, Хг, Хз, Х4, Х§, Х$, Х7} (35)

Из множества сформированы множества, непосредственно определяющие уравнение измерения и структуру при измерении диаметра и длины:

- косвенные усредненные неитеративные измерения (КУШ) диаметров хлыстов и круглых: лесоматериалов и многоканальная структура процессорного измерителя ( с« ).

м,={х,,x3,x4.x«} (36)

- косвенные усредненные итеративные измерения (КУШ) диаметров хлыстов и круглых лесоматериалов и многоканальная структура

мг={х,, Хз, Х4, х?} ,(37)

- косвенные усредненные неитеративные измерения .диаметров хлыстов и круглых лесоматериалов и многоканальная структура

м3={х2,х3.х,,х6} (38)

- косвенные усредненные итеративные измерения диаметров хлыстов и круглых лесоматериалов и многоканальная структура

^={Х2.Хэ,Х1.Х7} (39)

- косвенные обыкновенные неитеративные измерения (КОНИ) длины хлыстов и круглых лесоматериалов и одноканальная структура процессорного измерителя ( ^ )

М5={Х,, Хз, х5, х«)

- косвенные обыкновенные неитеративные измерения длины хлыстов и круглых лесоматериалов и одноканальная стоуктура

(41;

М6={Х,, Хо, х5. х,} 4

- косвенные обыкновенные неитеративные измерения длины хлыстов и круглых лесоматериалов и многоканальная структура

Мг={Х2,Х3.Х5,Хв}

- косвенные обыкновенные неитеративные измерения длины хлыстов и круглых лесоматериалов и многоканальная структура

Ма={Х2, х3, х5. х,> (43)

Для исключения неопределенности в процессе определения уравнения измерения и структуры процессорного измерителя необходимо проверить мнонества на сходство к разнородность. В работе пред-докен метод оптимальной классификации мнокеств, с количественной оценкой сходства и различия, на основе функции расстояния меяду мнояестваш.

где -г,.*, - множества элементов (признаков, параметров);

М. М - число элементов множеств х„гг Числитель отражает число общих элементов множеств; знаменатель - суммарное число разных элементов. Расстояние =о если множества элементов двух вариантов совпадают, и швно едшш-це, если не имеют ни одного общего элемента. Расстояние меаду вариантами множеств характеризуется симметричной матрицей оассто-

янии

Д =

О 21

¿12 О

с11п с12п

с1п1 4п2 ■■■ О

Множества являются похожими, если расстояние мевду ними ( с/у ) не превосходит порогового значения, и разнородными, если с1<; превосходит пороговое значение, при этом 0<с%<1 . Пороговое расстояние равно среднему интервалу изменения расстояний между всеми вариантами мнояеств.

На основе матрицы расстояний формируются группы сходных и разнородных множеств, для оптимизации разбиения этих групп используется среднее внутригрупловое расстояние

« ;

Х('У) е А2Л

№ = "

2с1

при условии 4 < (1№ ; (у) е А,; 1 = 1, т.

где Фтор - пороговое значение расстояния;

ригруппозых расстояний в ' -той группе;

А-

(45)

с-„, - число внут-• множество пар

вариантов, входящих в I -тую группу; т- число групп; п-число элементов в группе.

Непосредственно уравнение измерения и структура процессорных измерителей определяется с помощью матрицы расстояния, столбцы которой соответствуют множествам ( зе -- 4 з ), строки - множествам параметров и признаков технологической структуры. Выделение уравнения и структуры осуществляется с помощью ( 4 4, ^45 ^). Результат выделения представлен в таблице 1 , где множества, соответствующе технологическим операциям и оборудованию первичной обработки круглого леса; и^М* - мнояества

( 36 4 з ).

Для определения числа первичных преобразователей сформировано множество, сочетанию элементов которого соответствуют условия и зависимости для определения числа преобразователей

м

Таблица 1:

Уравнения измерения и структура процессорных измерителей размеров хлыстов и круглых лесоматериалов для автоматизации технологических процессов

первичной обработки древесины

теиюгюгимкские саюраци* твхтложчосхоо оборудование сходные множества уравнение измерения структура

при иамере»1ии диаметра при намерении длины при измерении диаметра при измерении дп

очистка деревьев ог сущее 01 м!,,м' КУНИ кони Смк Сок

сортировка хлыстов СХ1 мЧ, м' М';, М'_ КУНИ кони См* Сщ

раскряжевка хлыстов Р1 м'>, м; ■ М1!, М* КУПИ кони Смк Сок

окорка круглых лесоматериалов 31 м'« м1 КУНИ кони Сщ Сок

сортировка круглых лесоматериалов С1 Мч, М1 М',, М1 КУНИ кони Смк . Сок

раскряжевка круглых лесоматериалов Р2 и',. м' м',, м* КУПИ кони Смк Смк

ИУИ.Спи,ХьХг,Х3,Х4,Х5,Х£.Х7,Ха,Х9,Х1„,Х1,,Хй,Х13} (46).

На основе множества ( 46 ) сформированы множества, определяющие зависимости для числа первичных преобразователей (табл. 2 ), где И- измерительные задачи для автоматизированного индивидуального учета объема хлыстов, с учетом различных базовых диаметров; ИЬ9~ И3-й - измерительные задачи для автоматизированного индивидуального учета объема круглых лесоматериалов^ учетом различных базовых диаметров; ИЬ<5 - измерительная задача дои автоматизированной сортировки хлыстов; Иъ^ - измерительная задача для автоматизированной сортировки круглых лесоматериалов;. измерительные задачи для автоматизированного индивидуального раскроя хлыстов, с различными базовыми диаметрами; И52<гИ522- измерительные задачи для автоматизированного регулирования скорости перемещения хлыстов; С0к СМк ~ соответственно одноканальная и многоканальная структура процессорного измерителя; Лэд.ст. - число элементов в столбце первичных преобразователей на базе приборов с зарядовой связью; (т,эл стр - число элементов в строке первичных преобразователей; ±к - диаметр в

I

коше; - диаметр' на уровне 1,3 м от комля; диаметр на

средине хлыста, круглого лесоматериала; ¿а - диаметр в'вершинной

Таблица

ПАРАМЕТРЫ И ПРИЗНАКИ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЧИСЛА ПЕРВИЧНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕН ПРОЦЕССОРНЫХ ИЗМЕРИТЕЛЕЙ РАЗМЕРОВ ХЛЫСТОЗ II КРУГЛЫХ

ЛЕСОМАТЕРИАЛОВ

РЕШАЕМЫЕ ЗАДАЧИ ПАРАМЕТРЫ И ПРИЗНАКИ ЗАВИСИМОСТИ И УСЛОВИЯ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЧИСЛА ПЕРВИЧНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ

ПЕРВИЧНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ НА БАЗЕ ФОТОРЕЗИСТОРОВ. ФОТОТРАНЗИСТОРОВ, ФОТОДИОДОВ, ЛАЗЕРНЫХ. РАДИОАКТИВНЫХ И УЛЬТРАЗВУКОВЫХ ИЗЛУЧАТЕЛЕЙ ПЕРВИЧНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ НА БАЗЕ ПРИБОРОВ С ЗАРЯДОВОЙ СВЯЗЬЮ. ПЗС-ЛИНЕЙКИ ПЕРВИЧНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ НА БАЗЕ ПРИБОРОВ С ЗАРЯДОВОЙ СВЯЗЬЮ. ПЗС-МАТРИЦЫ

ИЗи ИЗ». ИЗи. ИЗ.ч L<J-(KVHH, Сын. X:. Xi.X., Xi, Xs! ПЛ дяг Ал с-г Чъ - -Ях . л1 -ял „•"эя.ст А. i-i ■ V пА < -S— ^п^.с-п, -

ИЗ:. ИЗ,;. ИЗи Ь"=(КУНН. Смк. X:, х;,. Х<, X«, X?) 9 _ ЯК+1,ЗМ т ¿я. пэя.ст „10 _ К, + 1/Зм 2 "лл .у ■ "ы.ст " - Я + l.^v - . ДЯ,

ИЗ-,. ИЗ:. ИЗи. НЗв №{КУНИ. Сик, X:, Xi. X«, X«, Х,»> и Н - Ч • + 2Н jfll _ ■"'яах "пап ** , i ЯЛ~ 2 • ДДо,5 п3 — '^тзя ^ ttlí + к ^j -'.те а ■ -'эз.ст 4¿ • С Q' — - 2 ^ Л'г.а.ч ~ К sin + 2ÍÍ*

И3<. ПЗт, ИЗи, ИЗи 1>=(КУНИ, Сих. X:, Xt. X., Xs, X»} F Я" -Я -Я иг*-» _ х , "тпах iJnu.n х Л jTf? — -г "э.-.ст- ^L.cc- i'-í _ | йщ.ч ~ ÍL.tyf ZL-tg — v- . Я. > « с -—---:- 4.-- f АН, ДЯ,

ИЗе L"=(KYHH, Ci«, Xi. Xi. X.. Xä, Xu) ,г1ь я* + 1,3м , - яи1п -я. V,16 _ # * + !-Зм ( #мх - Я^д - Я,-

■ дях дяв ¿r ¿3f íl-tg— zl-ta-2 "2 лг л5" TV i42>Jl,C? Э.ЪСТ' ¿-"sjr.crp. i«i

частя хлыста.круглого лесоматериала; Нк - дайна зоны откомлев-ки; Нт'цх~ У4асток зоны измерения, соответствующий максимальной дайне хлыстов; Нш1п - участок зоны измерения, соответствующий минимальной длине хлыста; Ь - расстояние от первичного преобразователя до плоскости зоны измерения; ^ - угол зрения объектива; дНк,&Нь> Ъ 0,5 , дИлох, д Н«.т - расстояние кезду пер-

вичными преобразователями на различных участках зоны измерения, которые определяются с учетом относительной ошибки:

- определения объема хлыста от неточности измерения длины в комлевой и вершинной части

где н - длина хлыста; лк, лв - погрешность измерения длины в кошевой и вершинной насти хлыста; а«. - коэффициенты модели, образующей хлыста;

- определения объема хлыста от погрешности определения его срединной точки

I.-« 42 - II ) _ ■

где Д1 - смещение к вершинкой (+) или комлевой части (-).

Непосредственное определение зависимостей, для определения числа первичных преобразователей используется матрица расстояний, столбцы матрицы соответствуют множествам ^ -г- » строки -множествам параметров и признаков технологической структуры. Выделение зависимостей осуществляется с помощью ( 44 7 45 ).

Выбор типа первичных преобразователей осуществляется на основе предложенного выше метода выделения допустимых, нехудших и оптимальных вариантов. В качестве показателей эффективности используются: число элементов первичного преобразователя; размер чувствительного элемента; шаг между элементами преобразователя; частота считывания; интегральная чувствительность; разброс интегральной чувствительности по фоточувствительному слою.

Для упрощения процедуры синтеза структуры СУАИ исходное множество вариантов технологической структуры первичной обработки древесины разбито на множества сходных вариантов, с помощбю функции расстояния между множествами (.44 ) и среднего внутригруппо-вого расстояния меяду сходными множествами ( 45 ).

В шестой главе проведена проверка эффективности предложенных в работе методов многокритериального синтеза технологической струн туры первичной обработки круглого леса и структуры СУАИ, которая

дала положительные результаты в плане адекватности установленных отношении иезду множеством размерно-качественных параметров хлыстов и круглых лесоматериалов, технологической структурой и структурой СУМ, а такие в плане эффективности применения в производстве, трудоемкость при проектировании снизилась в 5 раз, стоимость обработки информации в 3*4 раза, сортиментный выход круглых лесоматериалов увеличился на 5-Ю %, экономический эффект - более 400 млн.рублей.

Заключение

В диссертационной работе решена научная проблема, заключающаяся в разработке методов многоуровневого многокритериального синтеза технологической структуры первичной обработки древесины и структуры системы процессорных устройств автоматизации измерений размеров хлыстов и круглых лесоматериалов для их автоматизированного раскроя, сортировки, учета и регулирования скорости перемещения в процессе обработки, являющихся основой создания информационных ресурсосберегающих малоотходных автоматизированных технологий лесного комплекса в целом.

Решение данной проблемы в значительной степени развивает такое направление в области многоуровневого многокритериального синтеза как создание комплексных моделей синтеза технологических структур и структур систем автоматизации технологических процессов с компьютерной поддержкой процесса принятия решения и имеет большое народохозяйственное значение при решении проблемы создания новых автоматизированных технологических процессов и производств лесного комплекса, модернизации существующих, при множестве размерно-качественных параметров лесосырьевых зон, различных годовых грузооборотах, множестве технологического оборудования и его параметров, различной и быстроменяющейся номенклатуры продукции и множестве показателей эффективности. Предлагаемые методы позволяют снизить трудоемкость, стоимость и повысить качество и эффективность создаваемых технологических структур и структур системы устройств автоматизации измерений размеров, за счет компьютерной поддержки в процессе синтеза и оптимальной компоновки технологического оборудования и системы процессорных измерителей размеров на основе установленных формализованных отношений между множеством размерно-качественных параметров древесины, множеством технологического оборудования, технологических операций и показателей эффективности, на основе метода автоматизированного выбора допустимых, нехудших и оптимальных вариантов.

Основные теоретические и практические результаты диссертационной работы можно сформулировать следующим образом:

I. Разработан метод многоуровневого структурного синтеза процесса первичной обработки древесины и системы процессорных устройств автоматизации измерений.

2. Обоснована математическая модель технологической структуры первичной обработки древесины и структуры системы процессорных устройств автоматизации измерений геометрических размеров хлыстов и круглых лесоматериалов.

3. Предложена система показателей эффективности, критериев и ограничений для поэтапного многокритериального синтеза технологической структуры и структуры системы процессорных устройств автоматизации измерений размеров.

4. Разработан метод количественной оценки избыточности и сложности технологической структуры первичной обработки древесины и структуры системы устройств автоматизации измерений.

5. Предложен метод синтеза допустимых, нехудших и оптимальных вариантов технологической структуры первичной обработки древесины и структуры системы процессорных устройств автоматизации измерений на множестве показателей эффективности структур (показатели избыточности, сложности, технико-экономические показатели) и предложенной системы безусловного а условных критериев предпочтения.

6. Разработан метод синтеза структуры системы устройств автоматизации измерений размеров хлыстов и круглых лесоматериалов, позволяющий осуществить формализованный переход от технологической структуры первичной обработки древесины к структуре системы процессорных измерителей.

7. Применение метода синтеза технологической структуры первичной обработки древесины для выбора допустимых, нехудших и оптимальных вариантов структуры лесопроынпшенных предприятий с различным годовым грузооборотом, на множестве размерных параметров исходного сырья, множестве технологического оборудования и его параметров, с различными способами агрегатирования и связи между установкам по нескольким показателям эффективности подтверждает адекватность. установленных отношений между этими множествами и возможности широкого применения для решения такого класса задач, при этом трудоемкость снизилась в 5 раз, стоимость обработки информации в 3,5 раза, при повышении качества принимаемых решений. Экономический эффект при

решении таких задач в АО "Красноярсклеспромпроект" и ОАО "Сибирский научно-исследовательский институт лесной промышленности" составил 90 млн.рублей.

8. Разработанный, на основе предложенного метода синтеза структуры СУАЙ, ряд процессорных измерителей размеров хлыстов и круглых лесоматериалов для их автоматизированного раскроя, сортировки, учета и регулирования скорости перемещения для различных технологических потоков, с различнши множествами требований и условий подтверждает истинность установленных отношений меяду множествами при формализованном переходе от технологической структуры к структуре СУАИ и сформированных множеств признаков дая определения элементов структуры СУАИ и создания новых процессорных измерителей, что подтверздено авторскими свидетельствами на изобретение.

9. На основе предложенного метода синтеза структуры системы процессорных измерителей размеров разработан и внедрен в производство ряд процессорных устройств автоматического определения размеров для автоматизированных систем раскроя, сортировг ки,учета и регулирования скорости перемещения хлыстов и круглых лесоматериалов в условиях различных производств, производство подготовки древесного сырья (Усть-Илииский ЛПК), ле-сопильно-деревообрабатывающий завод (Устъ-Илимснзй ЛПК), фанерное производство (Братский ЛПК), производство подготовки древесного сырья (Предивинский ЛПХ, Красноярский край), домостроительное производство (Тюменский ДСК-500). Годовой эконо мический эффект от внедрения составляет более 400 млн.рублей.

10. Разработан ряд процессорных измерителей размеров хлыстов и круглых лесоматериалов для автоматизации технологического процесса первичной обработки древесины, новизна которых подтверждена авторскими свидетельствами на изобретения.

11. На базе теоретических к экспериментальных исследований, по проблеме решаемой в диссертационной работе, под руководством и непосредственным участием автора работы выполнен и выполняется ряд госбюджетных и хоздоговорных научно-технических разработок, включенных в государственную научно-техническую программу России "Комплексное использование и воспроизводство древесного сырья" и Федеральную целевую научно-техническую программу "Исследования и разработка по приоритетным направлениям развития науки-и техники гражданского назначения", по

направлению "Технология механической переработки древесины", проекты: 2.1.5 (раздел I) - Синтез рациональных технологических процессов и производств первичной обработки древесины на основе автоматизированного проектирования; 2.1.5 (раздел 2) - Разработать оптимальный вариант технических средств автоматизации процессов раскроя, сортировки и учета круглого леса; 6.001.03 - Разработка систем комплексной переработки пиловочного сырья и автоматизации технологических процессов лесопиления с использованием ЭШ.

12. Материалы выполненной диссертационной работы и монографии нашли применение в учебном процессе вузов лесотехнического профиля, отражены в учебнике по автоматизации производственных процессов деревообработки, изданного автором диссертации в соавторстве.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих

работах:

1. В.А.Дорошенко. Синтез технологической структуры автоматизированных технологических процессов первичной обработки древесины: Монография.-Красноярск: Краснояр.гос.технологическая академия, 1996.-299с.

2. В.А.Палагин, В.А.Дорошенко, Л.В.Леонов. Автоматика и автоматизация производственных процессов деревообработки.-М.: Экология, 1993.-352с.

3. В.А.Дорошенко. Модель синтеза рациональной технологической структуры первичной переработки древесины//. Оборудование и автоматизация деревообработки: Науч.тр.Моск.гос.ун-та леса.-Москва.- 1995.- Вып.281.- С.78-80.

4. Модель последовательного синтеза технологической структуры первичной переработки древесины/ В.А.Дорошенко// Проблемы химико-лесного комплекса: Сб.науч.тр. Рос.науч.-практ.конф.-Красноярск.- 1994.- T.3.4.I.- с.6-10.

5. В.А. Дорошенко. Метод и алгоритмы синтеза автоматизированных технологических комплексов первичной переработки древесины// Современные проблемы автоматизации и внедрения вычислительной техники в целлшозно-бумакной и деревообрабатывающей промышленности: Тез.докл. Всесоюз.науч.-техн.совещ.- Москва, 1990.- С.6-9.

6. В.А.Дорошенко, М.В.Титович, Д.Н.Гарманов. Математическая модель структуры первичной переработки древесины// Проблемы

химико-лесного комплекса: Сб.-тез.докл.науч.-практ.конф.-Красноярск, 1995.- С.55.

7. В.А.Дорошенко, В.А.Драчев, Д.Р.Султангараев. Метод определения оптимального покрытия матриц при синтезе технологических структур// Проблемы химико-лесного комплекса: Сб.тез.докл. науч.-практ.конф.- Красноярск, 1995.- С.55.

8. В.А.Дорошенко, А.В.Шанько. Метод и алгоритмы автоматизированного выбора технологического оборудования с заданными показателями качества// Использование и восстановление ресурсов Ангаро-Енисейсного региона: Тез.дом. Всесоюз.науч.-практ. конф.- Красноярск, 1992.- С.35-37.

9. В.А.Дорошенко, Л.В.Леонов, Л.В.Друк. Нетод выбора оптимально. го варианта средств автоматизации технологических процессов

на основе системы критериев// Проблемы химико-лесного комплекса: Сб.науч.тр. Всесоюз.науч.-практ.конф.- Красноярск, 1994.- Т.4.41 - С.10-14.

10.В.А.Дорошенко, М.В.Титовяч, й.В.Харитонов. Обоснование требований для разработки оптимального варианта измерительных устройств геометрических размеров лесоматериалов// Проблемы химико-лесного комплекса: Сб.науч.тр. Всесоюз.науч.-практ. конф.- Красноярск, 1993,- Т.З.- С.16-20.

11.В.А.Дорошенко. Метод и алгоритмы выбора оптимального варианта средств автоматизации дал систем управления// Проблемы техники и технологий XXI века: Те5.докл.науч.-техн.конф. с меядунар.участием.- Красноярск, 1994.- С.28-29.

12.Л.В.Друк, Л.В.Леонов, В.А.Дорошенко. Метод и алгоритмы автоматизированного выбора оборудования при разработке технологических процессов// Современные проблемы автоматизации и внедрения вычислительной техники в целлюлозно-бумажной и деревообрабатывающей промышленности: Тез.докл. Всесоюз.науч.-техн.совет,- Москва, 1990.- с.72-75.

13.Дорошенко В.А.., Титович М.В. Процессорные измерительные устройства для систем управления технологическими процессами// Проблемы техники и технологий XXI века: Тез.докл.науч.-техн. конф.- Красноярск.- 1994.- 0.29-30.

14-.Дорошенко В.А., Титович М.В. Измерители размеров круглого лесоматериала на базе приборов с зарядовой связью// Проблемы химико-лесного комплекса: Сб.науч.тр. Всесоюз.науч.-практ. конф.- Красноярск.- 1993.- Т.2.- с.7-11.

15.Оптимальный ряд измерительных устройств длят автоматизации технологических процессов первичной переработки древесины/

B.А.Дорошенко, И.В.Харитонов, М.В-.Титович и др.// Современные проблемы автоматизации и внедрение вычислительной техники в целлюлозно-бумажной и деревообрабатывающей промышленности: Тез.докл. Всесоюз.науч.-техн.совещ.- Москва.- 1990.-

C.84-87.

16.В.Л.Дорошенко, М.В.Титович, В.Ф.Тарченков. Исходные данные для выбора уравнения измерения и -структуры микропроцессорных измерительных устройств размеров круглого лесоматериала. Сб. науч.тр. Рос.науч.-практ.конф. "Проблемы химико-лесного комплекса".- Красноярск.- 1994.- Т.3,4.1,- С.39-45.

17.А.С. Г060943. СССР, МКИ С01В 21/06. Устройство для измерения геометрических параметров движущихся лесоматериалов. /В.А.Дорошенко, М.В.Титович, О.В.Рыбочкин и др. (СССР).- №1587338/ Заяв.ЗО. 11.88; Опубл.23.08.90; Бол.№31.- 7с.

18.А.С. 819584 СССР, МКИ СОГВ 21/06. Устройство для измерения геометрических размеров изделий./ В.А.Дорошенко, А.И.Васекин,

B.М.Зенченко, И.В.Харитонов. (СССР).- £1308833; Заяв.07.01.86; 0публ.07.05.87., БюлЛ17,- Зс.

19.А.С. 456138 СССР, МКИ СОГВ 17/02. Ультразвуковой способ измерения диаметра круглых изделий./В.А.Дорошенко, И.В.Харитонов и др. (СССР).- $1677518.- заяв.15.12.88; Опубл.15.09.91, Бюл.134.- 5с.

20.Синтез технологической структуры первичной переработки древесины по критерию минимизации отходов/Л.В.Леонов, В.А.Дорошенко, Л.В.Друн, Д.Р.Султангараев//Проблемы химико-лесного комплекса: Сб.науч.тр. Всесоюз.науч.-техн.конф.- Красноярск.-1993.- Т.З.- С.41-46.

21.Применение вычислительного метода ветвей и границ для выбора технологического оборудования./В.А.Дорошенко, Д.Р.Султанга-раев, Д.Н.Гарманов, 0.В.Екимова.//Совершенствование технологии получения и обработки сплавов и композиционных материалов: Тез.докл.зон.науч.-практ.конф.- Красноярск.- 1995.-

C.41-42.

22.Метод выбора варианта комплекса технических средств АСУ ТП первичной обработки древесины/В.А.Дорошенко, И.В.Харитонов// Опыт создания и пути повышения эффективности функционирования автоматизированных систем управления предприятиями и тех-

нологкческши. процессам!: Тез.докл.науч.-техн.конф.- Гомель, 1985.- С.37-38.

23.Метод анализа и синтеза микропроцессорной системы управления подготовкой фанерного сырья/М.Е.Титович, Б.Л.Дорошенко, С.Б.Бабикова//Проблемы химико-лесного комплекса: Сб.тез.докл. науч.-техн.коню.- Красноярск, 1995.- С.57.

24.В.А.Дорошенко, М.В.Титовнч. Метод выбора многоэлементных приемников излучения для микропроцессорных измерителей размеров лесоматериалов// Использование и восстановление ресурсов Ая-гаро-Енисейского региона: Сб.науч.тр. Всесоюз.науч.-техн.конф.-Красноярск, 1992.- с.151-154.

25.Дорошенко В.А., Харитонов И.В. Комплексный критерий эффективности для проектирования устройств автоматического измерения круглого леса.// Опыт создания и пути повышения эффективности функционирования автоматизированных систем управления предприятиями и технологияескида процессами: Тез. докл. науч.-техн.кояф.- Гомель, 1985,- С.41-42.

26. Л.В.Друк, Д.В.Леонов, В.А.Дорошенко. Система показателей эффективности для автоматизированного выбора технологического оборудования и его компоновки на лесопромышленных предприятиях.// Оборудование и автоматизация деревообработки: Научн.тр.Моск.гос.ун-та леса.- М, 1995.- Выпуск 281.- С.76-78.

27. I.В.Леонов, В.А.Дорошенко, Л.В.Друк. Математическое описа- • ние технологической структуры первичной обработки круглого леса.//Использование и восстановление ресурсов Ангаро-Ени-сейского региона: Сб.науч.тр. Всесоюз.науч.-техн.конф.-Красноярск, 1992.- С.154-159.

28. Управление раскряжевочно-сортировочной линией с применением средств вычислительной и микропроцессорной техники./В.А.Дорошенко, А.И.Васекин, В.С.Петровский, О.В.Рыбочкин. Повышение эффективности производства в лесной промышленности и лесном хозяйстве на основе АСУ: Тез.докл. Всесоюз.науч.-техн.совещ.- Петрозаводск, 1986.- (¡.106*108.

29- В.А.Дорошенко, С.Е.Муров, В.С.ПетровскийТ Оптимальная классификация вариантов технологических схем первичной обработки древесины при разработке АСУ ТП.//Изв. вузов. Лесн.журн., 1984.- КЗ.- С.62-66.

Дорошенко Виктор Андреевич

СИНТЕЗ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ АВТСШТИЗИРОВАНШХ ТЕШЖЖЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ПЕРВИЧНОЙ ОБРАБОТКИ ДРЕВЕСИНЫ

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Подписано к печати 14.11.97. Сдано в производство 15.11.97.

Формат 60x84/1/16. Бумага типографская.

Печать офсетная. Усл.пач.л. 2,0.

Уч.-изд.л. 2,0. Тираж 100 экз. Заказ й 70.

Изд. № 125. Лицензия ЛР № 020346. 20.01.1997г.

Редакционно-издательский отдел KITA.

660049,г.Красяоярск,цр.Мира,82,тип. КЕТА