автореферат диссертации по технологии, машинам и оборудованию лесозаготовок, лесного хозяйства, деревопереработки и химической переработки биомассы дерева, 05.21.01, диссертация на тему:Совершенствование технологических процессов лесопильно-тарных цехов лесозаготовительных предприятий

и и о

ЛШНИСТЕРСТВО НАУКИ, ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ И ТЕХНИЧЕСКОЙ ПОЛИТИКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

МОСКОВСКИЙ ЛЕСОТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

На правах рукописи

ЧАМЕЕВ Василий Владимирович

УДК 630*674.6.02 + G74.es

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ЛЕСОПИЛЬНОиТАРНЫХ ЦЕХОВ ЛЕСОЗАГОТОВИТЕЛЬНЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ

Специальность 05.21.01 — «Технология и машины лесного хозяйства и лесозаготовок»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва —

19 9 2

Работа выполнена [1а кафедре механизации лесозаготовок Московского лесотехнического института н на кафедре механизации лесоразработок Уральского лесотехнического института.

Научный руководитель — доктор технических наук,

профессор А. К. Редькин.

Официальные оппоненты — доктор технических наук,

профессор М. С. Розенблит,

кандидат технических наук, старшин научный сотрудник Н. Н. Рылов.

Ведущее предприятие — Екатеринбургский научно-исследовательский институт лесной промышленности (СНИИЛП).

Автореферат разослан « . . » февраля 1992 года.

Защита диссертации'состоится на заседании специализированного совета Д.053.31.01 Московского лесотехнического института 22 мая 1992 года в 10 часов в аудитории 313.

Просим Ваши отзывы по автореферату ОБЯЗАТЕЛЬНО В ДВУХ ЭКЗЕМПЛЯРАХ С ЗАВЕРЕННЫМИ ПОДПИСЯМИ направлять по адресу: 141001, Мытшци-1, Московской области, МЛТИ. Ученому секретарю.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МЛТИ.

Ученый секретарь специализированного совета, доктор технических наук, профессор Ю. П. СЕМЕНОВ

Поди, в иеч. 17.02.92 Объем 1 п. л. Зак. 76 _Тир. 100

Типография Московского лесотехнического института

I

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ. В настоящее время наблюдается устойчивая тенденция к уменьшению производства деревянной тары б связи с внедрением прогрессивных ее видов, расширением бестарных перевозок. В тозе время, потребности страны в пиломатериалах обеспечиваются не полностью. В условиях уменьшающихся запасов древесины хвойных пород в лесосырьевых базах лесозаготовительных предприятий значительна резервом повышения вьшуска дефздиткых в стране пиломатериалов является интенсивное вовлечение в переработку лиственной древесины. Однако, лиственное пиловочное сырье после отбора из хлыстов лыжного, спичечного и фанерного кряжей имеет низкий для производства пиломатериалов сортовой состав. Узеличе-.. ние объема производства пиломатериалов при одновременном снижения производства тару в условиях лесозаготовительных предприятий целесообразно проводить на базе перепрофилирования неэффективно работающих тарных цехов в лесопильно-тарные и строительства новых лесопильно-тарных цехов (ЛТЦ) взамен выбывающих производственных мощностей. ...

Анализ работы 16 лесообрабатывапщих цехов в концерне "Свердлеспром " показал, что 30^ из них до сих пор не достигли проектных показателей. Основная причина этого - невозможность учета факторов вероятностной природы, воздействующих на технологический процесс, в существующих методиках расчета.и проектирования лесопильно-тарных цехов. Определенный опыт создания комбинированных цехов для лесозаготовительных предприятий накоплен, но имеющихся рекомендаций по организации ЛТЦ недостаточно. Остается не исследований.« вопросы загрузки станков в зависимости от состава сырья, параметров оборудования .с учетом стохастичнос-ти производства; отсутствуют рекомендации' по количественной оценке уровня комбинирования лесопильно-тарного цеха.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Обоснование параметров технологического процесса лесопильно-тарного'цеха, обеспечизающих повышение загрузки оборудования и рациональное использование древесного сырья с учетом вероятностного характера выполняемых операций.

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ. В работе применена методика исследований, включающая: анализ литературных' источников; теоретическую разработку и практическое построение математических моделей one-

раций технологического процесса и их реализацию в комплексе масляных программ для ЭЕМ; математическое моделирование технологических процессов лесопильно-тарных цехов и разработку рекомендаций для практического использования с оценкой эффективности производства тарных комплектов и пиломатериалов в специализированных и комбинированных цехах лесозаготовительных предприятий.

В работе использованы методы математической статистики и теории вероятностей, имитационного моделирования на ЗЕМ.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА. Разработаны математические модели технологического процесса лесопильно-тарного цеха. Создан комплекс алгоритмов и мазанных программ для имитационного моделирования технологических процессоз лесообрабатывающих цехов на ПЭЕМ. Осуществлена автоматизированная подготовка исходной статистической информации для имитационного моделирования технологических процессов цехов (тарных, лесопильных, лесопильно-тарных).

Установлены зависимости, позволяющие количественно оценить влияние на загрузку головных станков и на пропускную способность технологических потоков размерно-качественных параметров сырья, поставов, параметров станков последующих уровней деления лесоматериалов, межоперационных размеров питателей. Определены уровни комбинирования для лесспильно-тарных цехов по готовой продукции и экономические стимулы для увеличения выпуска пиломатериалов.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ. С помощью комплекс-программы ZECH решаются ряд задач анализа и синтеза : определение путей повышения эффективности работы цехов; разработка схем технологических потоков цехов; определение оптимальных параметров функционирования технологических потоков; прогнозирование технико-экономических показателей работы существующих цехов.

При этом, компонент-программы SORT и STA"OK комплекс-программы ZECH снимают многие ограничения в применении^имитационного моделирования технологических потоков (по КП РОТОК), связанные с необходимостью сбора к обработки статистической информации.

Техническая документация КП ZECH передана по актам институту СвердНИИПдрев для внедрения комплекса программ в практику проектирования цехов, проведения реконструкций в существующих, разработки перспективных технологических потоков. Копии всех файлов КП ZECH переданы отраслевой научно-исследовательской лаборатории кафедры механизации лесозаготовок МЛТИ. Результаты вы-

полненных работ использованы при разработке плана технического перевооружения тарньк я лесопильно-тарных цехоз концерна "Сверд-леспром"; при разработке технологического процесса лесопильно--таряого цеха Са!,?засского ЛПХ ТГ!0 "Ткменьлеспрсм", тарных цехоз Батуринского ЛПХ ССО "Уралтрубопроводстрой" и Карлыханозского ЛПХ объединения "Баилес"; в учебном процессе УЛТИ и М.ТГИ.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Результаты исследований докладывались и обсуждались на: научно-технических конференциях МЛТИ (19S5 -1837 г.г.); областных научно-технических конференциях з УЛТИ и СИВИЛЛ ( 1930,1931,19S7,1938,1991 г.г.); Всероссийской научно-технической конференции "Совершенствование техники и технологии освоения лесных богатств Сибири и Дальнего Еостска" (г.Красноярск, 19SS г. ); Всесоюзной научно-технической конференции "Роль молодых-, ученых и специалистов в повышении эффективности использования древесины и ее отходов в народном хозяйстве" ( г. Архангельск, 198S г. ); научно-технической конференции " Основные направления научно-технического прогресса в лесном комплексе Ксми АССР ( г. Сыктывкар, 19S3 г. ).

ПУБЛИКАЦИИ РАБОТЫ. Оснозкые положения диссертационной работы отражены достаточно полно з 13 научных отчетах кафедры механизации лесоразработок УЛТИ и в 24 печатных работах.

СТРУКТУРА И ОБьЕМ РАБОТЫ. Диссертация состоит из введения, 6-ти разделоз, основных выводов и рекомендаций, библиографии 179 наименований. Она изложена на 281 странице, включает 23 таблиц, 28 рисунков к имеет 3 приложения (на 54 стр. ).

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТУ

ВО ВВЕДЕНИИ обоснована актуальность темы диссертации, определена цель исследований и дана краткая аннотация исследований.

В ПЕРВОМ РА?ДЕЛ5 рассмотрено состояние производства пиломатериалов и тары, приведен анализ исследований по основным технологическим параметрам и операциям в лесссбгабатывазсцнх цехах.

Отмечено, что для улучшения объемного и сортового выхода пило продукции круглые лесоматериала повышенной сортности, целесообразно использовать для производства товарных пиломатериалов, а низкосортное и низкокачественное ецрье - для выпуска ксротксмер-ной пилопродукции. Один из способов реализации такого испсльзо-

вания сырья возможен в комбинированном лесопильно - тарном цехе. Эффективность комбинированных производств доказана рядом работ, проведенных в ЦНЛИМЭ, МЛТК, СвердНЖПдреве и Других организациях, опытом работы существующих цехов.

Отличительной чертой научных исследовании в настоящее время является широкое применение системного подхода к изучаемы1.', объектам, представляемых в виде сложных систем. Созданы и реализованы на ЭЕ.Ч' математические модели технологических процессов ряда специализированных лесообрабатывающих цехов, комбинированного Епалсрезно-тарного. Однако, проведенный обзор исследований показал, что в области лесопилько-тарных цехов для лесозаготовительных прэдлргатий многие технологические вопросы до настоящего времен;: не в полной мере освещена. Это, в первую очередь, проектирование технологических потеков цехов с учетом вероятностного характера поступления сырья, случайных потоков отказов станков и колебаний продолгительиостей циклов обработки сырья и полуфабрикатов на станках.

Для обоснования технологических процессов в ЛТЦ, обеспечивающих повышение загрузки оборудования и рациональное использование древесного сырья с учетом вероятностного характера выполняемых операций, необходимо: разработать математические модели операций технологического процесса ЛТЦ и создать имитационную модель технологического процесса цеха, для решен::?, на ней различных задач анализа я синтеза; оценить влияние размерных параметров сырья на технологические показатели работы станочного оборудования; исследовать пропускную способность технологических потоков в зависимости от состава оборудования, их параметров и .структуры потоков; разработать рекомендации, обеспечивающие повышение эффективности работы комбинированных лесопилько-тарных цехов к оценить их экономическую эффективность.

ВО ВТОРОМ РАЗДЕЛЕ приведены основные теоретические принципы построения математической модели и моделирующего алгоритма технологического процесса (ТП) лесопильно - тарного цеха (ЛТЦ). ТП ЛТЦ'^оюфтргвается как сложная многоуровневая система Б, непосредственное изучение которой в целом, в совокупности, практи-чеекй невозможно из-за ее сложности. Исходя из методологии исследования -сложных систем, математическая модель ТП ЛТЦ состав-йена'из ыатедатических моделей элементов (станков) С1 и матема-

■пиеской модели сопряжения (взаимодействия) между ними. Математическая модель станка, как элемента ЛТЦ, представлена . в виде стандартной математической схемы-модуля, описываемого случайными величинами: длительностью цикла деления лесоматериалов из станке 1:д; длительностью собственных простоев станка 1п ; длительностью между смежными собственными простоями станка 1мо.

Схема сопряжения станков в ,ТГЦ построена на основе схем деления лесоматериалов. При этом, станки С1,. 1=1,2,... ,М, как элементы системы Э, объеденены з подсистем Ба, ,2,...,!( и представлены в виде многоуровневой схема сопряжений. Первый, низший уровень - сопряжение станкоз з подсистемы За, е=1,2,...,М, сос:-ветствутэщие каждому уровня деления лесоматериалов. Второй, средний уровень - сопряжение подсистем За в подсистемы второго уроз-.. ня 35, формирующие отдельные группы станков в технологические потоки. Третий, высший уровень - сопряжение подсистем Бз з систему Б, объединяющей весь ТП ЛТЦ. При этом, для ка.ждого уровня сопряжения задаются операторы сопряжений рассматриваемых элемен-тов-станкоз как внутри подсистемы, так и с подсистемами более высокого уровня.

Отмечается, что разбиение ТП ЛТЦ на элементы, их синтез в различных комбинациях позволяет установить решение задач на строгую математическую основу, вскрыть причинно-следственные связи в ТП и его особенности, обеспечить преемственность в переходе от решения одной задачи к другой, обеспечить . возможность количественной оценки функционирования ТП и декомпозиция объекта исследования на взаимосвязанные части по структурному признаку.

В ТРЕТЬЕМ РАЗДЕЛЕ приведены математические модели операций технологического процесса ЛТЦ. ^ основу моделей положены результаты статистической обработки наблюдений в лесообрабатывающих цехах лесозаготовительных предприятий ' Среднего Урала. В комплекс математических моделей операций ТП ЛТЦ входят: модель входного потока лесоматериалов: модели деления лесоматериалов на станках; модели формирования длительностей циклов для станочного и транспортного оборудования; модель собственных простоев станков; модели ¡гыхедных потеков лесоматериалов.

.Модель . входного потека состоит из модели подачи сырья в цех по времени и модели сырья. Длительность цикла исступления сырья в цех, как случайная величина, не противоречит околен?!-:-

цналькому распределению со "сдвигом". Модель сырья состоит из математического описания размерно-качественных параметров круглых лесоматериалов - диаметра, длины, сбега, породного состава, гнили, сучков и кривизны. Функция плотностей распределении диаметров круглых лесоматериалов имеет вид

f [ 1 / técl \Г23Г)] ехр {- 0,5 [( lnd - а ) /¿ f)

f ( d ) «J

; U 1°/ (¿d >Í25T )] exp {- 0,5 [( d - d ) /6¿ ] },

где a ¡i <¿ - параметры логарифмически нормального распределения,. численно равные а= lnd - 0,51n(i+<jd /d ); ¿ = 21nd - 2a.

Среднее квадратическое отклонение (СКО) случайной величины d равно dcL = - 0,0í80 d* + i,0277 d - 8,331 - для лесопильных потоков (лп) и c¿¿ = - 0,0103 d2 + 0,6328 d - 3,617 - для тарных потеков (тп).

Вероятность описания величины d логнормальным законом равна Р*"г = 1, для лесопильных потоков при d до 16,2 см;

Рлог = 0,0117 d1- 0,6032 d + 7,7102, при 16,2 см < d4< 25 см; Plcr = 1, для тарных потоков при d до 17,7 см;

Р™ = 0,0056 Зг- 0,3500 d + 5,4346, при 17,7 см < d < 31 см. Нормальным законом диаметр d описывается с вероятностью для лесопильных потоков Р^ср = 1 - РдГг , • при 16,2 см < d ч< 25 см;

Р£ГР = 1, . . при . d > 25 см;,

для тарных потоков

тп "Гп —

i «ОР — 1 - Рлог , при 17,7 см < d ч< 31 см;

Р™ = 1, при d > 31 см.

Длина круглых лесоматериалов L описывается нормальным распределением. СКО случайной^величины L равно

di = ( 0,00026 L1 - 0,1795 L + 32,71 ).L / 100 , где L - среднее значение длины сырья.

I-uii параметр ссртосбразующего порока J представлен в модели случайной величиной X с типом вероятностного распределения Рх, средним значением х, средним квадратпчоским отклонением С>-х , вероятностью появления Рп с указанием зависимостей Рх, X, ¿сс и Рп от доминирующих факторов. Математическое описание пороков дано для основных древесных пород.

Модели формирования длительностей циклов U для станочного ■ оборудования базируются на известных формулах: для цикло-проход-

ных станков и однопозиционных торцовочных tA = tip tlp , а с уче-тсм длины лесоматериалов для циклопроходных станков t,p =L t,P/e ; для проходных станков при продольном делении лесоматериалов 1д = = Im L 4- tun, где пр - число резоз; t,p - цикловое врем на один рез; t,p/e - цикловое время на единицу длины одного реза; tM -- длительность деления единицы длины лесоматериала; L -длина лесоматериала; tqn - длительность циклового простоя.

В модели приведены зависимости статистик случайных величин tip , tip/e Дцп и tM, их типы вероятностных распределений от параметров лесоматериалов, схем раскроя для основных пород и для наиболее распространенных станков.

Приведены функциональные и статистические модели выхода числа заготовок и их размеров при делении лесоматериалов для. всех основных станков технологического потока.

Моделями длительности собственных простоев станков tn и интервалов времени между собственными простоями tMC являются функции плотностей экспоненциального со "сдвигом" распределения г ехр { - ( t - to )}, при t v to f ( t ) = -j

О, при t < to,

где to принимает смысл гарантированного времени, означающего, что событие tnc или tMC не моает произойти до момента времени to.

В ЧЕТВЕРТОМ РАЗДЕЛЕ дано описание разработанного комплекса машинных программ..Созданные математические модели операций технологического процесса ЛТЦ реализованы на ПЭВМ "ДВК-3" в комплекс-программе ZECH, состоящей из трех компонент-программ -SORT, STAN0K, РОТОК, базы данных и пакета вспомогательных программ.

Программа SORT предназначена для определения статистик ( среднее значение и СКО ) размерных параметров основных сорто-образующих пороков ( гниль, кривизна, сучки ), сортового состава сырья и выхода готовой продукции из него. Программа STAN0K - для получения статистик временных параметров распиловки лесоматериалов на станках. Выходная информация от компонент-программ SORT и STAN0K является входной информацией для КП F0T0K. С ее помощью производится синхронизация работы станков в технологических потоках цехов. На печать после моделирования выводятся следующие технологические показатели: объем перерабатываемого сырья, чнелс едениц продукции, коэффициенты - технического использования,

загрузки и использования для всех станков JffiJ.

В базе данных приведены технические," технологические и экономические характеристики применяемых механизмов и станочного оборудования, параметры сырья и готовой продукции, ГОСТы, технические условия и нормативы. Для статистической обработки полученных результатов моделирования с помощью КП 2ЕСН, оптимизации параметров технологических потоков применяются вспомогательные программы - PIRS, APRQKS, SIMPL, PLAN.

Схема работы с КП ZECH приведена на рис. 1.

. В ПЯТОМ РАЗДЕЛЕ методически разработаны технологические основы расчета ТП ЛТЦ на базе КП ZECH. Методика предусматривает: определение сортового состава сырья; обоснование размерных параметров круглых лесоматериалов; выбор головных станков и определение параметров их функционирования; синхронизация работы станков в 'технологических потоках. Задача синхронизации решается поэтапно: синхронизация работы технологических потоков ЛТЦ с "вне-сней средой" назначением оптимальных вместимостей ■ питателей перед цехом и требуемых интенсивностей подачи сырья в цех; синхронизация головных станков с входными потоками лесоматериалов за счет оптимального распределения сырья между технологическими потоками по диаметрам, сортности, породе и оптимальных вместимостей питателей перед голоеными станками; синхронизация ГС с тарными и лесопильными потоками за -счет оптимальных поставов; синхронизация ГС со станками 2-го и 3-го уровней деления -увеличением вместимостей питателей станков последующих уровней или увеличением их пропускных способностей. Степень синхронизации станков оценивается по коэффициентам их загрузки.

Получены данные о сортности тарного и лесопильного сырья, выходе из него тарных комплектов и пиломатериалов; проведен обоснованный выбор моделей станкоз для технологических потоков и получены параметры их функционирования. Исследовано: влияние параметров сырья на параметра длительности цикла деления круглых лесоматериалов; влияние на загрузку головных станков размерно--Качествекных параметров сырья и параметров станков последующих уровней деления лесоматериалов.

. Анализ результатов имитационного моделирования технологического процесса двухпоточного лесопилько-таркого цеха (один по-jok ^лесопильный, другой тарный) позволяет дать обцие рекоменда-

- и -

Схема работы с комплекс-программой ZECH

Примечание: на всех этапах работы с КП ZECH к услугам пользователя - база данных ZECH.BD

Ряс. 1.

ции при проведении- реконструкции в цехах и при проектировании новых цехов.

По параметрам сырья и моделям станков: •

- Средняя длина лесоматериалов Ь сказывает существенное влияние на цикловую производительность лесопильных рам. При 1=1м потери в цикловой производительности одноэтажных лесопильных рам по сравнению с "идеальной" составляют 20 %, при I = 1,5 м - 5%. Оптимальная длина Ь = 2,5 м ( 2% ).

- Различия средних длительностей циклов Тц у головных станков различных моделей в диапазоне средних диаметров распиливаемого сырья <3=16...20сы не существенны. При сЬ20см значения 1ц у станков для индивидуального деления круглых лесоматериалов (типа ЦЦГ 6-4) резко возрастают в среднем на 11 с на каждые 2см увеличения (1, а у одноэтажных лесопильных рам - всего на 5 с.

По'диаметрам, сортности и составу сырья:

- Диапазон диаметров сырья для головного станка лесопильного потока (ГСЛ), работающего с брусовкой, должен составлять не более 8см ( (3 + 4см), при этом снижение его коэффициента загрузки, по сравнению с параллельно расположенным головным станком тарного потока (ГСТ) достигает приемлимой допустимой величины - 0,035.

- При ьыпуске необрезных пиломатериалов из тарного сырья на лесопильном потоке -следует на него подавать сырье не ниже 3-го сорта. Б этом случае загрузка ГСЛ и ГСТ сырьем будет наиболее полг ной и достигнет уровня 0,85.

- Состав сырья ( % отношение тарного сырья к пиловочному по объему ) существенно не влияет на коэффициент загрузки ГСЛ, работающего вразвал.

- Состав сырья для ЛТЦ, выпускающего на лесопильном потоке обрезные пиломатериалы, не должен содержать более 50% тарного сырья. Снижение Кз ГСЛ по сравнению с ГСТ для такого состава сырья будет не более 0,225. При составе сырья 25 % тарного и 75 % пиловочного снижение Нз составит всего 0,075.

г При наличии в составе сырья менее 50% пилоиочного, работа ГСЛ наиболее эффективна при раскрое бревен вразвал.

По вместимости межоперационных запасов: -Длины питателей голоеных станков ЛТЦ при раскрое сырья на лесопильном потоке с брусовкой следует назначать не менее 3 м, а при раскрое вразвал - для ГСТ не менее 2,6 м, ГСЛ - не минее 4м.

- Вместимость питателя перед станком 2-го уровня деления при наличии двух параллельно расположенных станков 2-го уровйя за одним головне должна быть не менее, чем на 25 заготовок, а при наличии одного станка 2-го уровня за одним головным - на 50 заг.

- Еместимость питателя перед станком 3-го уровня должна быть не менее , чем на 70 тарных заготовок.

По коэффициентам загрузки (Кз) станков 2-го и 3-го уровней деления, обеспечивающих максимальную пропускную способность головных станков:

- Коэффициенты загрузки станков 2-го уровня не должны превышать значения 0,62 при наличии одного станка за головным и 0,76 -при наличии двух станков.

- Кз станкоз 3-го уровня деления должны быть не выше 0,90.

- В синхронизированных технологических потоках снижение коэффициентов загрузки головных станков за счет станков последующих уровней деления лесоматериалов составляет не менее 0,023,

В ШЕСТОМ РАЗДЕЛЕ представлены основные структурные схемы технологических потоков существующих специализированных тарных цехов и разработанные на их основе структурные схемы комбинированных лесопильно-тарных цехов (рис. 2); дана сценка эффективности производства в.них тарных комплектов и пиломатериалов. Коэффициенты загрузки-головных станков Кз, в зависимости от структурной схемы тарного потока? изменяются в пределах от 0,497 до 0,929 и зависят от числа станков, их пропускных способностей на 2-ом и 3-ем уровнях деления лесоматериалов (рис. 3). Объемы перерабатываемого цехами сырья Vс находятся в статистической зависимости от Кз и изменяются от 46 до 82 мЗ в смену, т.е. в несин-хроннзированных технологических потоках пропускная способность составляет до 50% от возможной ( рис. 4 ). Рентабельность производства тарных комплектов , в зависимости от структуры тарного цеха, составляет от 24% до А0% (рис. 4). Еысокими Кз ГС обладают п синхронизированных тарных технологических потоках 23 и 2Д (рис. 2), а низкими - в асинхронпзпрозанных технологических потоках 2АТ, 2БТ, 2ГТ , т. е. станки 2-го и 3-го уровней деления в них не согласованы по пропускной способности с головными. Увеличение Кз в них возможно снижением интенсивностей входных потоков тарных заготовок до потребного для станков 2-го и 3-го уровней деления. Одновременное увеличение Кз головных

Структурные схемы лесообрабатывающих цехов тарные цехи

Схема 2А

375 см

Схема 2В

Схема 2Г

ГдтеоТ)

—.,50 заг. >-ч70 заг. >-

РК63-2)-о—[ РТ-40 }-О—{ ЦКБ-40

50 заг.х-<70 заг.

РТ-40 )--о—{ ЦКБ-40 ]

—soy еш-. /-к70 заг. >-

2 О—{ РТ-40 }-—-0--( ЦКБ-40 ]

70 заг./-ч.

ЦКБ-40]

---ч70 заг./-

РК63-2 Н-О—[ РТ-40 >--О—{ ЦКБ-40

35 заг. 4-' 4---

25 заг.

,70 заг.

У......./ V ОСЯ1 # /-N

РТ-40 I-0--[ ЦКБ-40

70 заг. >--к

--О—{ ЦКБ-40 ]

70 заг. г

375 см

375 см

ЦКБ-4(Г)

^-70 заг. у-\

--О—( ЦКБ-40 ]

-чаи ааг.>- 70 заг. /-:-

РК63-2 ]--о—(сБ15-Т2)---О—{ ЦКБ-40 ^

70 заг.

375 см

70 заг.

лесопильно-тарнке цехи•

лт лт Схемы 2Ан ,...,2Дн

375

{ ЛТ80-1 [-Ю—Г2*РК63-2 -' см 4-

н/о пиломатериалы ---?

25 гаг. ^-------,

----о—{2*ЦКБ-40|

25...50 заг.

Н*РТ-40

или Н*СБ15-Т2

70 заг.

--о—(М*ЦКБ-41

лт

Схема 2Бо

375

—О—I РК63-2 N----

тарные---->

комплекты

н/о пиломатериалы —>

35 заг.,------

---О~[2*ЦКБ-40|

70 заг.г

—о-(

тарные комплекты —>

ы ---^/и . V-----ч

РТ-40 у-—-о—( ЦКБ-40 )

-------- -омплекты —>

О—ГцКБ-4(Г

»пг» Ч_____/

РТ-40

70 заг.

см 4

обрезные пиломатериалы —>

35--чЗБ заг. ,---ч,

-РТ-40 !—-—о—-[2^ЦКБ-40|

заг.

Рис. 2.

станков я снижение интенсивности достигается изменением поставоз

у головных станков, т.е. уменьшением числа тарных заготовок п^

в них (рис. 3). Выпуск объема тарной пилопродукции Ут в ЛТЦ с , Л

уменьшением значения п

тъ

уменьшается при одновременном увели-

чении объема выпиливаемых пиломатериалов Уп (рис. 5). Для выбора оптимального уровня комбинирования ЛТЦ по готовой продукции Кпт (Кпт =Уп/Ут) принята рентабельность И. Анализ зависимости рентабельности Кср , определенной по фиксированным ценам 1991 г.,'от коэффициента комбинирования Кпт показывает, что чем меньше ЛТЦ выпускает пиломатериалов, тем выше его рентабельность (рис. 4). При Кпт >,0,95 рентабельность производства пиломатериалов и тары становится отрицательной. ЛТЦ, работающие по поставам 2 и 3 ( = 2; 3 ) относятся к высокорентабельным ( 15 % ). Постав 1 ( птз = 1 ), давдли наибольший выход пиломатериалов, для всех

Коэффициенты загрузки головных станков для значений п"1

гс Кз.

ть

0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3

- 7 г -1 — -я -з

- -з \

- 1 2 1 1

: 3 1 I 1

— г £ к т

— У/ -3 1 1 1

т т т т т

- V/ 'й Г/// // 7/ //, //. 1

2А

2Д

Объемы перерабатываемого сырья .и рентабельность по фиксированным ценам

V*.

мЗ/см 80

2Б 2В 2Г схема цеха Примечание: Т - постав для тарных цехов ( 5 )

Рис. 3

0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 Кз 0,4 0,8 1,2 1,6 2,0 2,4 Кпт

Рис. 4

Объемы готовой продукции в лесопильно-тарных цехах для различных значений п* мЗ/см

Угп 28

24

20

16

12-

ТАРНЫЕ КОМПАКТЫ

/

ПИЛОНА 1_ ТЕРИАЛЫ

5 О

3 2 1 0,12 0,43 1,84

0Д4 0,'47 2,23

Рис. 5

Рентабельность перепрофилирования тарных цехов в лесопильно--тарные

бб

П?3

_1_I.

1,00 1,50 2,00

п

Кф

Кпт Примечание: в скобках указаны . значения Кпт

Рис. 6

структурных схем экономически убыточен. При фиксированных ценах на пиломатериалы производство их в условиях лесозаготовительных предприятий в ЛТЦ возможно только для собственных нужд.

Экономическим стимулом для перепрофилирования существующих тарных цехов в лесопильно-тарные язляется увеличение оптовых цен на пиломатериалы. Договорная (свободная) цена ЦА зависит от заданного уровня изменения рентабельности дК = Ялт - Ит, где Ялт - рентабельность лесопильно - тарного цеха; Кт - рентабельность тарного цеха. Договорная (свободная) цена Ц^, = К^, Ц", , где Ц— фиксированная оптовая цена на пиломатериалы; к£>- повышающий коэффициент к фиксированной цене на пиломатериалы.

Положительные значения £>Й принимает для рассматриваемых структурных схем при повышающем коэффициенте Кф> в диапазоне от 1,70 до 1,98. Для достижения дй = 5 % необходимо назначить К<р в пределах 1,91...2,07 при производстве необрезных пиломатериалов и 1,88 - при производстве обрезных (схема 2Бо ) (рис. 6).

Рекомендации при зводе коних производственных мощностей: ЛТЦ с уровнем комбинирования Кпт > 2,163, т.е. практически все рассматриваемые структурные схемы работающие-по поставам 2 и 3, рентабельны и могут быть рекомендованы для проектирования новых ЛТЦ. Увеличение выпуска необрезных пиломатериалов в цехах при уровне Кпт > 2,124 (постаз 1) возможно при повышающем коэффициенте С не менее 1,37, а 5 ЛТЦ, при выпуске на одном из тех. нологических потоков обрезных пиломатериалов ( схема 2Бо ) Кср должен быть не менее 1,31.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Перспективным направление« в повышении производства дефицитных в стране пиломатериалов в условиях снижения объемов деревянной тара является расширение сети лесопильно-тарных цехов.

2. Технологический процесс лесообрабатывающего цеха интерпретируется как сложная многоуровневая система со стохастической структурой, связи между станками и "внешней" средой которой имеют случайный характер. Проведение реконструкций и проектирование технологических процессоз, обеспечивающих повышение заг-

\ рузки оборудования и рациональное использование сырья с учетом вероятностного характера параметров сырья и выполняемых опера-

ций, целесообразно с привлечением имитационного моделирования.

3. Разработаны математические модели операций технологического процесса лесопильно-тарного цеха. Параметры моделей представлены в виде случайных величин с указанием зависимостей их статистик и типов распределений от доминирущих факторов, что позволяет учитывать при имитационном моделировании широкий спектр природно-производственных условий работы цехов.

4. Созданная на базе моделей комплекс-программа ( КП ) ZECH для ПЭВМ с нормативно-справочной информационной базой, с автоматизированной подготовкой исходных данных для имитационного моделирования технологических процессов цехов предназначена для решения технологических задач анализа и синтеза при проектировании, реконструкции цехов ( тарных, лесопильных, лесопильно-тарных ), прогнозирования технико-экономических показателей их работы при изменения параметров сырья или готовой продукции, технологической схема цеха.

5. Методически разработаны основы расчета параметров технологических процессов'' цехов на базе КП ZECH:

- подготовка исходной статистической информации для имитационного моделирования технологического процесса (определение сортового состава сырья, статистик длительностей циклов и типов распределений для станочного оборудования);

- поэтапная синхронизация работы станков в технологических потоках между собой и "внешней" средой.

6. Разработаны рекомендации при назначении технологических параметров при проведении реконструкций в цехах и при проектировании новых цехов: по параметрам сырья (диаметрам, длине, сорт-, ности, составу сырья) и моделям станков; по. объемам меаопераци-онных запасов; по коэффициентам загрузки станков в технологических потоках; по уровню комбинирования таропиления с лесопилением; по экономическим показателям. - \

В лесопияьно - тарном цехе диапазон диаметров сырья для го-лоеного станка лесопильного потока должен составлять не более 8 см; в сырье для лесопильно-тарного цеха пиловочное сырье должно составлять не менее 75$; коэффициенты загрузки станков 2-го уровня деления не должны превышать 0,62 ... 0,76, а у станков 3 - го. ур-оеня - 0,90.

Конкретные значения параметров технологического процесса

lexa определяются в результате имитационного моделирования с помощью КП ZECH при конкретных исходных данных.

7. Анализ технико-экономических показателен работы специализированных тарных цехов показал, что 1/3 из них имеет низкие показатели. Производительность, часто, достигает в них до 50 % от возможной.

Перепрофилирование тарных цехов в лесопильно-тарнке позволяет довести коэффициенты использования головных станков в них до 0,95 и вьше, увеличить сменные объемы перерабатываемого сырья до 80 мЗ, дополнительно получить 6...21 мЗ пиломатериалов в каждом цехе без существенного снижения производства тарных комплектов.

8. Разработаны структурные схемы комбинированных лесопильно--тарных цехов на основе реконструкции из специализированных тарных; определены основные технологические и экономические показатели их работы. •-

9. Общая фактическая эффективность от внедрения расчетов по разработанным по тем? диссертации алгоритмам и программам составила 390,9 тыс. руб.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНО В РАБОТАХ:

1. Чамеев В.В., Обсинцев В.В. Комплекс-программа ZECH для реще-ния технологических задач анализа я синтеза при проектирова-

■ нни, реконструкции и упразлении лесообрабатывающими цехами: Информ. листок N 371 - 91.- Свердловский ЦНТИ, 1991.- 4 с.

2. Чамеез В.З. Совершенствование технологии лесопильно-тарных •цехов // Вклад ученых и специалистов в развитие химико-лесного комплекса: Тез. докл., Свердловск: УЛТН.-19Э1.- С.118-119.

3. Меньшиков Б. Е., Обзинцев В. В., Васильев Н.Л., Чамеез В. В. Техническое перевооружение тарных цехов с целью повышения эффективности их работы: Обзорн. информ,- М.: ЕНИПИсИлесгром, 1S39.- ( Деревообработка ).

4. Чамеев В. В. Моделирование технологии комбинированного лесо-пильно-тарного цеха // Бклад молодых ученых и специалистов в осуществление комплексной механизации и автоматизации лесосечных и нпжнескладских работ: Тез.докл., Свердловск: УЛТИ -1988.- С. 33.

5. Чамеев В.В. Имитационное моделирование технологии лесообрабатывающих цехов // Основные направления научно-технического прогресса в лесном комплексе Коми АССР: Тез. докл., Сыктыв-

кар, 1988,- С. 59 - 60.

6. Чамеев В.В. Математическая модель размерно-качественных параметров круглых лесоматериалов // Вклад молодых ученых и специалистов в осуществлении комплексной механизации и автоматизации лесосечных и нижнескладских работ: Тез. докл., Свердловск:- УЛТИ,- 1987.- С. 51 - 52.

7. Иванов Н.И., Чамеев В.В., Обвинцев В.В. Решение задач анализа и синтеза при проектировании лесообрабатывающих цехов леспромхозов на имитационной модели // Роль молодых ученых и специалистов в повышении эффективности использования древесины и ее отходов' в народном хозяйстве: Тез. докл., Архангельск - М., 1986,- С. 117 - 118.

8. Чамеев В.В., Обвинцев В.В. Оптимальный раскрой лесоматериалов. - Свердловск: УЛТИ, 1982,- 23 с.

9. Чамеев В.В., Обвинцев В.В. Оптимизация переработки древесного сырья.- Свердловск: УЛТИ, 1982,- 16 с.

10. Чамеев В. В., Обвинцев В. В. Статистические модели головных станков для определения цикловых затрат времени на раскрое низкокачественного сырья в тарных цехах леспромхозов // Вклад • молодых ученых и специалистов в лесозаготовительную промышленность Урала: Тез. докл., Свердловск: СНШП.-1982.- С.9-12.

11. Чамеев В.В., Обвинцев В.В. Определение цикловых затрат времени при распиловке круглых лесоматериалов на лесопильных рамах для проектирования лесообрабатывающих цехов на ЭВМ // Перспективы повышения эффективности лесозаготовительного производства в 11-ой пятилетке: Тез. докл., Свердловск: СНИНЛП'. -1980,- С.66-68.

12. Лившиц Н.В., Обвинцев В.В., Чамеев В.В. Применение имитационной модели для анализа и синтеза технологических процессов лесоперерабатывающих цехов // Межвуз. сб. науч. тр. / Ленингр. лесотехн. акад.- 1981.- Вып. 10.- Лесосечные, лесоскладские работы и транспорт леса.- С. 123 - 126.

12. Лившиц Н.В., Обвинцев В.В., Чамеев В.В. Применение имитационно-статистической модели технологического процесса лесоперерабатывающего цеха для исследования возможности повышения производительности его оборудования // Межвуз. сб. науч. тр. / Ленингр. лесотехн. акад.- 1980,- Вып. 9,- Лесосечные, лесоскладские работы и транспорт леса - С. 95-99.