Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Планирование на ЭВМ раскроя бревен при свободных объемах выпиливаемых сечений пиломатериалов

29.07.2015

На лесопильных предприятиях могут иметь место следующие методы сортировки пиловочника: 1) по диаметрам, 2) по диаметрам и группам диаметров, 3) по четным диаметрам, 4) по четным и группам четных диаметров, 5) по нечетным диаметрам, 6) по нечетным и группам нечетных диаметров, 7) по оптимальным границам сортировочных групп бревен.
Рассмотреть и проанализировать процесс планирования раскроя пиловочного сырья на пиломатериалы с применением персональной ЭВМ (ПЭВМ) наиболее удобно на примере имитационной модели сортировки и раскроя бревен при заданных числе и границах их сортировочных групп. В этой модели решается задача получения пиломатериалов спецификационных сечений при «свободных» объемах их выпиловки.
Программа предназначена для автоматизации расчетов при составлении плана раскроя пиловочного сырья. Программа осуществляет расчет объемного выхода пиломатериалов с шагом диаметра бревен 5 мм в пределах границ использования поставов. При этом накапливается суммарный объем пиломатериалов и определенное количество досок по сечениям. Число бревен в каждом диапазоне диаметров определяется согласно кривой распределения сырья. Расчет ведется на 1000 м3 сырья.
Суть метода состоит в повышении достоверности расчета плана, раскроя при расчете поставов с малым шагом по диаметру бревен.
Обратим внимание, что так как программа предназначена для получения пиломатериалов спецификационных сечений при «свободных» объемах их выпиловки, перебор массива пиловочных бревен можно начинать с наименьших диаметров.
Следует различать расчеты при проектировании систем поставов, которые проводятся с шагом 1 или 2 см, и расчеты объемного выхода пиломатериалов для заданного постава с шагом диаметра бревен 5 мм. Достаточность расчета объемного выхода пиломатериалов в пределах границ любой сортировочной группы с шагом диаметра бревен 5 мм объясняется целочисленным измерением длин и ширин боковых досок на смежных диаметрах размерных групп бревен. Градация длин досок, например, для экспортных пиломатериалов составляет 0,3 м. Изменение лее длины боковых досок на 0,3 м происходит приблизительно через 1,5...2,0 см изменения диаметров бревен. Минимальное изменение ширины досок происходит через 10...15 мм, что соответствует изменению диаметров бревен через 0,5...1,0 см. При необходимости (точность измерения диаметров бревен ±1 мм и пр.) и достаточном быстродействии ЭВМ расчет объемного выхода для определенных поставов можно производить и с шагом 1 мм, что зачастую и наблюдается в мировой практике лесопиления. 33 этом случае границы сортировочной группы при сортировке бревен по четным диаметрам, например, для бревен с вершинным диаметром 18 см составляют от 17 до 18,9 см. При шаге расчета объемного выхода пиломатериалов для данного постава 5 мм границы сортировочной группы при тех же условиях составляют от 17 до 18,5 см. Заметим, что и в этом случае обеспечивается охват этой сортировочной группы, так как производится четыре счета для бревен диаметром 17; 17,5; 18; 18,5 см.
Расчеты объемного выхода пиломатериалов для определенных поставов с шагом 5 мм (или 1 мм) проводятся для более достоверного определения их средневзвешенного объемного выхода при имитации раскроя бревен как внутри границ их сортировочных групп, так и по всему диапазону диаметров пиловочника, поступающего в распиловку. Заметим, что при сортировке бревен на автоматизированных линиях с учетом их конкретных диаметров, сбега, длины и особенностей формы (кривизны, эллиптичности и пр.) точность измерения диаметров при расчете поставов должна составлять ±(1...2) мм. Без получения информации с такой точностью трудно увеличить объемный выход пиломатериалов за счет учета не только конкретных диаметров бревен, но и особенностей их формы. В общем можно считать» что точность сортировки бревен должна быть на порядок выше, чем дробность их сортировки. Например, дробность сортировки бревен по четным диаметрам ±1 см, а требуемая точность их сортировки ±1 мм.
Число поставов, как правило, определяет число сортировочных групп бревен. С уменьшением шага расчета диаметров бревен при планировании раскроя сырья возникает вероятность появления поставов, обеспечивающих большой объемный выход пиломатериалов. Однако главным здесь является не максимальное увеличение дробности сортировки бревен через 2; 1; 0,5 см, а учет интенсивности применения поставов и принятие решений по критерию объемного выхода пиломатериалов, принимая во внимание конкретные условия лесопильного предприятия: метод сортировки бревен; число сортировочных карманов на сортирующих линиях; величина рациональной емкости — вместимость складов рассортированного сырья (оперативных запасов бревен), например в зависимости от сезонности его поставки; число поставляемых пород древесины и стадийность сортировки бревен и других факторов.
Использовать на большинстве существующих лесопильных предприятий максимальное и даже большое число поставов невозможно, так как это приведет к резкому увеличению числа сортировочных групп бревен, необходимой емкости оперативных запасов бревен и к другим последствиям. Поэтому необходимо определить уровень объемного выхода пиломатериалов при различном числе оптимальных спецификационных поставов и в зависимости от перечисленных выше факторов — условий работы предприятия — принимать решения. Так, исследования показывают, что при сортировке и распиловке бревен диаметром от 12 до 32,5 см на пилопродукцию различных толщин (от 2 до 5) и все возможные по ГОСТу ширины досок при шаге расчета 0,5 cм получается 36 различных поставов (42 точки расчета на ЭВМ). При увеличении шага расчета до 2 см получается только 9 поставов, т. е. число поставов, а следовательно, и сортировочных групп бревен сокращается в 4 раза. При этом потери объемного выхода пиломатериалов составляют от 0,30 до 1,25 %. Однако следует учитывать, что при сортировке бревен просто по четным диаметрам не под оптимальные поставы, а, например, при визуальном их подборе, объемный выход пиломатериалов может быть уже значительно меньше, например на 5 % и более.
Оптимальное планирование раскроя сырья на пиломатериалы может быть осуществлено только при учете возможности и целесообразности применения на заводе того или иного метода сортировки бревен, числа сортировочных карманов на сортирующих линиях и пр.
Основой для решения этих вопросов является наличие на заводе автоматизированного рабочего места (АРМ) технолога лесопильного производства, оснащенного ПЭВМ со специальными технологическими программами. Это также позволяет значительно повысить эффективность планирования раскроя сырья на предприятии и, как говорилось выше, дает возможность осуществления оптимальной стратегии при выполнении плана.
Например, при сортировке бревен по четным группам четных диаметров число сортировочных групп при средних диаметрах бревен до 22 см включительно может быть принято равным 13 с четными диаметрами: 12, 14, 16, 20, 22, 24, 28, 30...32, 34...36, 38...40, 42 см и более. Число сортировочных групп при средних диаметрах бревен более 22 см может быть принято равным 15 с четными диаметрами: 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26, 28, 30...32, 34...36, 38...40, 42...44, 46...48, 50 см и более.
Технологическая подготовка рассматриваемых процессов начинается с проектирования системы оптимальных поставов на ЭВМ. Затем посредством реализации программы осуществляется расчет выхода пиломатериалов с шагом диаметра бревен, например, 5 мм в пределах границ использования поставов. При сортировке бревен по четным диаметрам начальной границей использования постава, например, при распиловке бревен сортировочной группы по поставу, соответствующему бревнам диаметром 18 см, должен являться диаметр 17 см и конечной границей — диаметр 18,5 см. Начальной границей использования постава, например, при распиловке сортировочной группы по поставу, соответствующему бревнам диаметром 30...32 см, должен являться диаметр 29 см и конечной границей — диаметр 32,5 см.
Однако начальный диаметр действия постава может не соответствовать нижней допустимой границе его использования. Это при соответствующем выполнении программы может быть отражено на дисплее.
Учитывая, что в большинстве стран с развитым лесопилением осуществляется сортировка бревен только в плюс, следует проводить и в данном случае их сортировку в плюс, т. е. практически по нечетным и группам нечетных диаметров: 13, 15, 17, 19, 21, 23, 25, 27, 29, 31...33, 35...37, 39...41, 43...45, 47...49, 51 см и более. В этом случае начальной границей использования постава, например, при распиловке сортировочной группы по поставу, соответствующему бревнам диаметром 18 см, является также диаметр 18 см и конечной границей — диаметр 19,5 см, т. е. с диапазоном действия постава с шагом 5 мм: 18; 18,5; 19; 19,5 см. Начальной границей использования постава, например, при распиловке сортировочной группы по поставу, найденному для бревен диаметром 30...32 см, является также диаметр 30 см и конечной границей — диаметр 33,5 см (т. е. проводится 8 счетов с шагом 5 мм для группы нечетных диаметров бревен 31...33 см). Ввиду того что проектирование оптимальных поставов осуществляется с большим шагом, чем производится их расчет по программе на ЭВМ, следует для каждого постава на первом и втором проходах вводить несколько дополнительных пар (при расчете симметричных поставов) крайних боковых досок (пил) согласно заданной спецификации пиломатериалов. Число бревен в каждом диапазоне диаметров внутри границы их сортировочных групп определяется согласно кривой распределения сырья в соответствии со средним диаметром пиловочника с последовательным накоплением суммарного объема пиломатериалов, в результате чего и определяется их средневзвешенный выход при спроектированной системе поставов.
Заметим, что наибольший объемный выход пиломатериалов может быть получен при использовании на бревнопильном оборудовании так называемых гибких поставов, когда имеется возможность раскроить каждое бревно индивидуально соответствующим ему оптимальным поставом. Например, при шаге изменения диаметров бревен 2 мм на диапазоне диаметров, соответствующем среднему диаметру бревна 21,5 см, мы получаем более 100 частично повторяющихся поставов. После исключения повторов остается 43 постава, дающих с учетом заданной кривой сырья объемный выход пиломатериалов 60 %. Однако, как уже отмечалось, подавляющее количество отечественных заводов имеет водную сезонную поставку сырья, и в промышленности практически отсутствуют бревнопильные линии с гибкими поставами. Поэтому одной из важных задач является минимизация числа сортировочных групп бревен при минимальных потерях объемного выхода пиломатериалов. Исследования показывают, что при минимизации числа поставов, а следовательно, и сортировочных групп бревен их число может быть уменьшено с 43 до 8 (см. приведенный выше пример при среднем диаметре бревен 21,5 см). При этом объемный выход пиломатериалов снижается на 2 %. Однако следует иметь в виду, что без оптимизации раскроя поставов при их минимизации по специальной технологической программе эти потери объемного выхода пиломатериалов могут увеличиться в несколько раз.