Баланс хвойной пиловочной древесины Красноярского края при переработке на экспортные пиломатериалы северной сортировки

Решение актуальной проблемы повышения эффективности использования древесины в лесопилении может быть обеспечено за счёт ресурсосберегающих технологий и режимов, предусматривающих рациональные способы её раскроя на основные виды и комплексное использование получающихся из древесины видов отходов. В современных условиях для северных лесоэкспортных предприятий Красноярского края эта проблема приобретает особую актуальность из-за истощения сырьевых запасов ценной хвойной древесины, снижения технологических характеристик распиливаемого сырья. За последние десятилетия значительно уменьшился средний диаметр пиловочного сырья и ухудшился его качественный состав, но при этом технологические процессы пеработки древесины по составу основного оборудования не подвергались существенной реконструкции. Ухудшение размерно-качественного состава пиловочной древесины в этих условиях приводит к изменению структуры баланса древесины и снижению показателей её использования на основную продукцию. При этом нормативная база регионального уровня также не претерпела существенных изменений. В сложившихся обстоятельствах изучение баланса древесины лесопильных предприятий с целью повышения валютной выручки за счёт совершенствования способов раскроя представляется важнейшей технико-экономической задачей, подлежащей научному обоснованию. Для этого в диссертационной работе была изучена в динамике за ряд лет размерная характеристика пиловочной древесины и исследованы способы её раскроя, разработана новая система поставов с расчётом баланса в зависимости от их структуры. На основе дробного факторного плана (ДФП) исследовано влияние различннх технологических факторов на расход древесины по статьям баланса, с учётом ходовых поставов предприятия. Разработан уточнённый универсальный баланс древесины, устанавливающий её распределение по статьям расхода в зависимости от выхода основной продукции, как наиболее ценной составляющей баланса. Разработаны мероприятия по повышению производительности процессов на базе рациональных поставов. Дано математическое описание раскроя древесины и определена степень влияния различных технологических факторов и их взаимодействия на выход пиломатериалов. Научная новизна исследований заключается в разработке уточнённого универсальногой баланса древесины с математическим описанием процесса раскроя брёвен в зависимости от основных технологических факторов и их взаимодействий на основе современных методов математического анализа с соответствующим программным обеспечением для их реализации на ЭВМ.

Разработана система поставов с комплексным их расчётом при оценке рациональности раскроя по всем показателям баланса. Применительно к условиям работы экспортных предприятия&tradeКрасноярского края такая комплексная работа проведена впервые.

Новым является и сам универсальный баланс и программное обеспечение методов комплексного расчёта поставов и их технологических характеристик по производительности потоков. Часть работы внедрена в производство, о чем составлен акт предприятия. Выводы проведенных научных исследований прошли апробацию на ежегодных региональных и межвузовских науч-но-технических конференциях России, а также на международной социально-экологической конференции по проблемам Ангаро-Ени-сейского региона, проходившей в городе Лесосибирске в августе

1993 года.

Результаты работы по комплексному расчёту поставов и исследованию влияния различных технологических факторов на баланс древесины внедрены в учебный процесс. Указанные результаты исследований нашли отражение в студенческих научных работах, отмеченных на Российском конкурсе медалью.

По материалам исследований опубликовано 4 работы, 1 учебное пособие и 4 статьи включены в сборник научных трудов межвузовской конференции России, который готовится к изданию в 1996 году.

6.ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИЙ

1. В современных условиях в связи с ухудшением сырьевой базы всё большее значение приобретает организация раскроя пиловочной древесины с комплексной переработкой попутно получающихся отходов на основе планирования, предусматривающего использование прогрессивных нормативных методов на всех уровнях с целью экономного и рационального использования сырья, материалов и отходов производства .

В диссертационной работе путём теоретических и экспериментальных исследовании с использованием современных математических методов и вычислительной техники, а также системного подхода, позволяющего учитывать различные технологические факторы, исходя из специфики сырьевой базы экспортных предприятий дано математическое описание процессов раскроя брёвен и разработана рациональная структура баланса для использования в качестве нормативной базы в дополнение к региональным нормативам,

2. Исследована в динамике размерная характеристика сырья за 6 последних лет, проведён опытный перечёт брёвен с целью выявления распределения их по длинам в современных условиях. Средний диаметр пиловочного сырья за последнее десятилетие снизился с 26 до 22 см. Средняя длина брёвен за 1994 год составила 4,99 м. Редко встречаются брёвна диаметром более 40 см. Доля брёвен длиной 3 м составляет 2,17%, 4,0 м17,03%. Чаще встречаются брёвна длиной 5,2 м-10.92%, 5,5 м -41.51%. Дано математическое описание распределения брёвен по диаметрам .

3. Разработана применительно к классу машин IBM программа для комплексного расчёта поставов, позволяющая давать оценку рациональности раскроя брёвен в зависимости от структуры постава по всем показателям баланса.

4. На основе размерной характеристики брёвен и вырабатываемых пиломатериалов разработана система поставов с комплексным их расчётом на ЭВМ, всего рассчитано около 2000 поставов с учетом влияния различных технологических факторов.

5. Проведён математический анализ системы поставов с определением зависимостей выхода пиломатериалов и других показателей баланса от диаметра распиливаемых брёвен и структуры поставов. Определены значения этих показателей в зависимости от размерных характеристик брёвен и пиломатериалов.

6. Установлено, что разница в выходе пиломатериалов по максимальным и минимальным значениям составляет от 2.33% до 12.56%, в выходе технологической щепы — от 1.99% до 13.74%, опилок-от 2.39% до 4,78%- потери древесины на усушку также изменяются, пределы рассеивания их значений составляют от 2.48% до 3.65%.

7. По всем составляющим баланса выведены соответствующие математические зависимости с высокой степенью индексов достоверности. Выведены соответствующие регрессионные зависимости, позволяющие определить влияние длины брёвен на выход торцованных и неторцованных пиломатериалов. Исследования показали, что из-за несоответствия градаций длины бревен и пиломатериалов потери древесины на торцовку досок могут достигнуть 2.4%. Наибольшее значение они имеют при длине брёвен 5,0 м. Полученные регрессионные зависимости по всем показателям баланса дают общее описание процессов раскроя бревен с учетом взаимодействия всех технологических факторов, но при этом доля каждого фактора не выделена. В связи с этим дополнительно был проведён анализ процессов раскроя на основе ДФП Хартли и Бокса .

8. При исследовании влияния на выход пиломатериалов и других показателей баланса ДФП Хартли и Бокса учтено влияние и взаимодействие диаметра, длины, коэффициента сбега брёвен, ширины пропила, числа сечений, толщины бруса. В этих исследованиях фактор длины брёвен является значимым, что подтверждает ранее сделанный вывод на основе регрессионного анализа системы поставов при раскрое брёвен разной длины. Разница в выходе пиломатериалов ив брёвен разной длины составляет до 2Х. Кроме того, фактор длины брёвен взаимодействует с другими факторами и его влияние за счёт этого возрастает. Наибольшее значение влияния длины брёвен на выход пиломатериалов имеется для брёвен диаметром 30 см и выше. Это влияние усиливается за счёт торцовки досок.

9. На основе комплексного расчёта системы поставов и анализа всех задействованых технологических факторов разработан универсальный баланс древесины, позволяющий определять вероятные показатели расхода древесины по статьям баланса в зависимости от выхода пиломатериалов. Баланс разработан при показателях выхода пиломатериалов в диапазоне от 30 до 65%, о шагом IX (Табл. П .4). Этот баланс приемлем для нормирования расхода древесины в дополнение к региональным нормативам в различных условиях производства с учётом специфики пиловочного сырья и пиломатериалов по качественному составу и размерной характеристики.

10. Разработанная система поставов может быть использована в практической деятельности предприятий и для научных целей, при прогнозировании объёмного выхода пиломатериалов и планировании раскроя пиловочного сырья.

11. В условиях производства в трёх потоках лесопильного цеха проведены экспериментальные работы по определению циклового времени обрезки досок в зависимости от их длины и по влиянию этого фактора на коэффициент использования машинного времени обрезного станка и его производительность. Разработаны соответствующие регрессионные зависимости с высокой степенью достоверности, характеризующие влияние длины досок, подлежащих обрезки, на вспомогательное время и коэффициент использования машинного времени обрезного станка. Эти данные были приняты производством для использования в практической работе, о чём составлен соответствующий акт (прил.1).Они использованы в программе технологического расчета поставов.

12. Разработан и реализован на ЭВМ метод технологичес-кой оценки поставов по влиянию их структуры на производительность поточных линий. На основе этого метода был произведён технологический расчёт ходовых поставов предприятия, в результате которого выявлены поставы, обеспечивающие перегрузку участков обрезки досок и снижение производительности потоков на 10% и более. Предприятию рекомендовано при необходимости повышения производительности потоков или специализировать поточные линии при раскрое брёвен по конкретным поставам, или улучшить организацию работ на участке обрезки, что исключит снижение производительности поточных линий в указанных пределах.

13. Расчет ценностных показателей баланса древесины показал, что в его структуре при современных ценах более 90% приходится на пилопродукцию. При изменении выхода пиломатериалов с 30 до 40% относительная ценность баланса возрастает на 28.3%, а с 30 до 50% на 56.9% и т. д.

Основными и наиболее значимыми итогами работы, отличающимися новизной решений, являются:

— универсальный баланс древесины по объёмным и ценностным критериям (пригодный в научных и практических целях) — -разработанная система поставов с комплексным расчётом и составленная программа для расчетов на ЭВМ- -система рациональных поставов для брёвен каждого диаметра, обеспечивающая максимальный выход экспортных пиломатериалов- -программа по технологическому расчёту поставов, учитывающая влияние структуры на производительность потоков- -оценка поставов по их влиянию на производительность потоков на основании полученных и принятых к внедрению коэффициентов использования машинного времени обрезных станков- -таблицы рациональных балансов древесины в зависимости от выхода пиломатериалов, дополняющие региональные нормативы.

Научное и практическое значение имеют также математическое описание процесса раскроя брёвен на пиломатериалы, с учётом влияния различных технологических факторов.

Итогом работы является разработанное учебное пособие «Комплексный расчет поставов на ЭВМ», внедрённый в учебный процесс. Материалы диссертационной работы получили одобрение на международной социально-экологической конференции по проблемам Ангаро-Енисейского региона, проходившей в г. Лесоси-бирске ,-в 1993 г.