Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Системный анализ расчета производственной мощности лесопильных потоков, цехов и предприятий по инструкциях 1963, 1977 и 1986 гг. и их недостатки

29.07.2015

Одним из важнейших технико-экономических вопросов лесопильных предприятий является методически правильный расчет их производственно-технологических процессов. В конечном итоге именно это определяет рациональный уровень производственной мощности лесопильных потоков, цехов и предприятий, а следовательно, и их основные экономические показатели.
Инструкции 1963, 1977 и 1986 гг. по расчету производственной мощности лесопильных потоков, цехов и предприятий не основывались на глубоких методических разработках, а отражали в основном только общие нормативные требования в период плановой экономики. В результате планирование работы действующих лесопильных предприятий фактически осуществлялось от достигнутого уровня их производственной мощности. Уровень нормативной производственной мощности, например, предприятия с двухэтажными лесопильными рамами неуклонно снижался и, по инструкции 1986 г., упал более чем на 20% по сравнению с нормативами 1963 г.
Ускорение НТП потребовало перехода от среднестатистического к системному проектированию, что наблюдается во всех промышленных производствах. Между тем в инструкциях 1977 и 1986 гг. расчета производственной мощности лесопильных потоков, цехов и предприятий заложены среднестатистические нормативы потерь, при учете которых самое высокопроизводительное современное бревноперерабатывающее оборудование проходного типа оказывается, согласно расчету, неэффективным. Поэтому пользоваться инструкциями 1977 и 1986 гг. нельзя.
В современных условиях рыночной экономики необходимы не инструкции, а методики расчета производственных процессов лесопиления для конкретных предприятий в соответствии с их условиями и спецификой технологии. Среднестатистические нормативы, как показывает опыт, настолько усреднены, что не способствуют росту экономической эффективности лесопильных предприятий.
В 1950-е и даже 1960-е годы лесопильные рамы были практически единственным видом головного бревнопильного оборудования лесопильных потоков. Лесопильный цех был важнейшим участком производства пиломатериалов, где сосредоточивалось до 60 % и более капитальных вложений и трудовых затрат.
Согласно инструкции по расчету производственной: мощности лесопильных заводов бывшего Гослескомитета при Госплане СССР, утвержденной 30 сентября 1963 г., коэффициент использования К двухэтажной лесопильной рамы (рам) для механизированных цехов рассчитывался так:
Системный анализ расчета производственной мощности лесопильных потоков, цехов и предприятий по инструкциях 1963, 1977 и 1986 гг. и их недостатки

К механизированным относились цеха, имеющие полный комплект околорамных механизмов, а также механизированное транспортирование горбылей, брусьев, досок, реек и отходов, Для полумеханизированных цехов коэффициент использования рамы принимался равным 0,765. Коэффициент Кp назывался коэффициентом использования рабочего времени рамы. Он учитывал так называемые явные простои рамы в течение смены по различным причинам, т. е. такие простои, при которых раму приходилось останавливать. К ним относились: правка постава (подтягивание пил, подточка зубьев), ликвидация засоров (удаление коротких горбылей из боковых пил постава), обрыв ремней, пил и карабинов, различные мелкие неисправности. Коэффициент использования рабочего времени рамы определялся как отношение времени работы рамы в течение смены t, (независимо от того, распиливала она бревна или работала вхолостую) к полному времени смены T = t1 + t2:
Системный анализ расчета производственной мощности лесопильных потоков, цехов и предприятий по инструкциях 1963, 1977 и 1986 гг. и их недостатки

где t2 — время, затраченное на явные простои в течение смены, при которых раму приходилось останавливать.
Коэффициент использования машинного времени рамы Kм определялся отношением времени t3 полезной работы рамы (времени распиловки бревна) в течение смены, т. е. tм — машинного времени, не ко времени рабочего цикла, а ко времени работы рамы в течение смены t1 = t3 + t4:
Системный анализ расчета производственной мощности лесопильных потоков, цехов и предприятий по инструкциях 1963, 1977 и 1986 гг. и их недостатки

где t4 — время скрытых простоев рамы в течение смены. Таким образом, коэффициент использования машинного времени рамы Kм учитывал не только время вспомогательных операций fв, не совпадающих с машинным временем tM, но и время, затраченное по организационным причинам (задержки с подачей бревен, распиловку припусков по длине бревна), уменьшение величины подачи за счет снижения частоты вращения коленчатого вала рамы вследствие падения напряжения на зажимах нагрузки и другие скрытые потери времени по различным причинам. Четкого разделения потерь на цикловые и внецикловые не было.
К числу среднегодовых простоев относились остановка рам на длительный ремонт и некоторые простои по организационным причинам (отсутствие сырья, завалы в цехе из-за возможных остановок или недостаточно четкой работы всех цеховых механизмов и т. д.). На указанные простои сбрасывалось 10 % производительности рамы, и среднегодовой коэффициент принимался равным Kг = 0,9. Естественно, что при этих условиях общий коэффициент использования лесопильной рамы в механизированных цехах определялся следующим образом:
Системный анализ расчета производственной мощности лесопильных потоков, цехов и предприятий по инструкциях 1963, 1977 и 1986 гг. и их недостатки

В 1970-е годы в отечественное лесопиление начали довольно широко внедрять фрезерно-пильное оборудование для переработки тонкомерных бревен на пиломатериалы и технологическую щепу. К ним относятся ЛАПБ, фрезерно-брусующие станки (ФБС). Для переработки бревен не только тонкомерных, но и средних диаметров начали проектировать фрезерно-пильные линии (ЛФП-1, ЛФП-2 и ЛФП-3). Для индивидуального раскроя крупномерного и низкокачественного хвойного сырья, а также бревен твердолиственных пород отечественной промышленностью были выпущены однопильные ленточные станки модели ЛБ150 и др.
В соответствии с ГОСТом на двухэтажные лесопильные рамы, разработанным автором, ход их пильных рамок не должен быть менее 700 мм, тогда как все таблицы посылок разработаны для лесопильных рам с ходом пильных рамок, равным 600 мм. Поэтому в инструкции 1977 г. был предусмотрен коэффициент хода пильной рамки лесопильных рам, равный Н/600, где H — ход пильной рамки, мм.
На базе новых типов бревнопильного оборудования началась специализация лесопильных потоков по размерным и качественным параметрам пиловочного сырья. В условиях плановой экономики потребовалась новая инструкция по расчету производственной мощности лесопильных потоков, цехов и предприятий, которая была разработана ЦНИИМОДом и: утверждена Минлесдревпромом СССР в 1977 г.
Коэффициент использования лесопильного потока был принят не постоянным, а изменяющим свое значение в зависимости от цикловых и внецикловых потерь рабочего времени бревнопильного оборудования и рассчитывался по формуле
Системный анализ расчета производственной мощности лесопильных потоков, цехов и предприятий по инструкциях 1963, 1977 и 1986 гг. и их недостатки

Коэффициент использования лесопильного потока для двухэтажных лесопильных рам по инструкции 1977 п. примерно равен постоянному коэффициенту их использования по инструкции 1963 г. (К = 0,864).
Однако в инструкции 1977 г. был введен коэффициент использования смены, которого не было в инструкции 1963 г. Поэтому производственная мощность рамных потоков была уменьшена на 10 %.
Поправочный коэффициент на среднегодовые условия Kг стал применяться не постоянным и равным 0,9, как в инструкции 1963 г., а изменяемым в зависимости от температурной зоны расположения предприятия:
Системный анализ расчета производственной мощности лесопильных потоков, цехов и предприятий по инструкциях 1963, 1977 и 1986 гг. и их недостатки

При наиболее суровых климатических условиях Kг = 0,8 (6-я температурная зона), а наибольшее значение Kг = 0,98 соответствует 1-й температурной зоне. Принимаемое по предыдущим инструкциям независимо от температурных зон Kг = 0,9 соответствует 4-й температурной зоне, в которую входят, например, Архангельская область, республики Коми и Татарстан.
Инструкция по расчету производственной мощности лесопильного предприятия, независимо от его ведомственной подчиненности, утвержденная Минлесбумпромом СССР и согласованная с Госпланом СССР в январе 1986 г., незначительно отличается от инструкции 1977 г. При определении коэффициента использования рабочего времени смены вместо коэффициента, учитывающего влияние на производительность лесопильного цеха межцеховых связей, введен коэффициент Kc, учитывающий влияние участка подготовки запаса круглых лесоматериалов Kс = 0,94, при отсутствии этих запасов Kc = 0,83.
Производственная мощность лесопильного предприятия по распилу сырья рассчитывалась на условный объем не 1000 м3 бревен, как это традиционно принято в лесопилении, а на 100 тыс. м3 бревен с помощью расчетного времени работы лесопильного цеха. Вычисление этого времени и являлось основной задачей определения годовой производственной мощности лесопильных предприятий.
Изложенные в инструкции 1986 г. материалы по расчету производительности новых типов бревнопильного оборудования, выделение самого понятия таких потерь, как внецикловые (отход от инструкции 1963 г.), определение условия равномерной загрузки лесопильных потоков разных типов и ряд других вопросов дополнили имевшиеся ранее материалы и инструкции (1963 г. и др.).
Полученные нормативные данные использовались для расчета и планирования производственных мощностей лесопильной промышленности в общей системе планового хозяйства России. Введение в нормативы перспективных уровней производственной мощности новых типов бревнопильного и другого оборудования лесопиления административными и плановыми органами не приветствовалось ввиду неизбежного отчета но их выполнению в системе плановой экономики. Инструкция 1986 г. была «приземлена» к сложившемуся в лесопильной промышленности России к концу 1980-х годов положению со всеми особенностями затратного механизма хозяйствования. Это в очередной раз подтверждает, что при необходимости интенсификации лесопиления в условиях рыночной экономики необходим переход от среднестатистических нормативов к системным расчетам при совершенствовании процессов лесопиления на существующих и проектируемых новых предприятиях.
По инструкции 1977 г. коэффициент использования двухэтажных лесопильных рам стал равен 0,63 вместо 0,78 (инструкция 1963 г.), т.е. нормативная производительность была снижена на 15%. Дополнение к инструкции в 1986 г. снизило этот коэффициент до 0,56, и таким образом общее снижение нормативной производственной мощности лесопильных цехов на базе двухэтажных лесопильных рам составило с 196В по 1986 г. более 20 %.
Одним из главных недостатков инструкции 1988 г. явилось то, что в формуле (7.2) коэффициента использования лесопильных потоков, особенно на базе фрезерно-круглопильного и фрезерно-ленточнопильного оборудования, «скрыты» завышенные потери времени по надежности (вернее, ненадежности) головных станков лесопильных потоков. Суммарные внецикловые потери Σtп бревнопильных станков (см. формулу (7.2)) рекомендуется принимать по среднестатистическим данным.
Инструкции ЦНИИМОДа 1977 и 1986 гг. так же, как инструкция 1963 г., определяли производственную мощность предприятий в основном по производительности головного оборудования, но только с учетом суммарных внецикловых потерь станков первого и второго ряда Σtп:
Системный анализ расчета производственной мощности лесопильных потоков, цехов и предприятий по инструкциях 1963, 1977 и 1986 гг. и их недостатки

где Σtп1 — суммарные внецикловые потери при распиловке бревна (станок первого ряда), с; Σtп2 — суммарные внецикловые потери при распиловке бревна (станок второго ряда), с; Kp — коэффициент наложенных потерь.
При распиловке бревен на двух последовaтeльно расположенных станках:
Системный анализ расчета производственной мощности лесопильных потоков, цехов и предприятий по инструкциях 1963, 1977 и 1986 гг. и их недостатки

где E — количество бревен на накопителе (брусоперекладчике), шт.; Тц — рабочий цикл, с; θcp — среднее время простоя для устранения неполадок, с. Для фрезерно-пильных станков θcp = 240 с.
По инструкции ЦНИИМОДа 1986 г. внецикловые потери линии фрезерно-пильной с круглыми пилами (скорость подачи 30...36 м/мин) Σtп1 = 2,89 с и Σtп2 = 3,63 с, линии с фрезерно-брусующими и многопильными станками соответственно Σtп1 = 1,05 с и Σtп2 = 2,05 с и ЛАПБ (скорость подачи 30...36 м/мин) Σtп1 = 5,1 с.
Современное бревнопильное оборудование проходного типа имеет среднюю скорость подачи порядка 60 м/мин при максимальной скорости подачи до 200 м/мин.
При длине бревен L = 6 м время распиловки (обработки) бревна на головном станке побока (линии) fp = 60/(C//L) = 60/(60/6) = 6 с, где 60 — число секунд в минуте. Время рабочего цикла Тц = tр + tв = 6 + 1,9 = 7,9 с. Здесь tв — время на вспомогательные операции на головных станках, которое по инструкции ЦНИИМОДа составляет 1,9 с в каждом рабочем цикле. При Tц = 7,9 с, E = 4 шт. и θcp = 240 с рассчитываем коэффициент наложенных потерь:
Системный анализ расчета производственной мощности лесопильных потоков, цехов и предприятий по инструкциях 1963, 1977 и 1986 гг. и их недостатки

и суммарные внецикловые потери (с) станков первого и второго ряда:
Системный анализ расчета производственной мощности лесопильных потоков, цехов и предприятий по инструкциях 1963, 1977 и 1986 гг. и их недостатки

Теоретически с увеличением скорости подачи среднестатистические внецикловые потери могут только увеличиваться. Поэтому они в данном случае приняты как и для линии со скоростью подачи 30...36 м/мин, как в инструкции ЦНИИМОДа 1986 г.
Таким образом, на каждое бревно, которое распиливается за 6 с, приходится внецикловых потерь более 6 с.
Уже при этих данных, не учитывая других потерь рабочего времени по ненадежности другого оборудования и организационным причинам, рассчитываем коэффициенты использования и готовности головных станков лесопильных потоков (линий):
Системный анализ расчета производственной мощности лесопильных потоков, цехов и предприятий по инструкциях 1963, 1977 и 1986 гг. и их недостатки

где tр — время распиловки бревна, с; tв — время (среднестатистического) межторцового разрыва по инструкции ЦНИИМОДа, равное 1,9 с.
Для ЛАПБ эти коэффициенты будут примерно такими же, а для линий с фезерно-брусующими и много пильными круглопильными ставками несколько больше (Ки = 0,55), также без учета потерь рабочего времени из-за ненадежности другого оборудования и других причин.
Естественно, что при спорости подачи U=10 м/мин время распиловки бревна длиной l= 5 м равно
Системный анализ расчета производственной мощности лесопильных потоков, цехов и предприятий по инструкциях 1963, 1977 и 1986 гг. и их недостатки

При этом коэффициент использования лесопильных потоков
Системный анализ расчета производственной мощности лесопильных потоков, цехов и предприятий по инструкциях 1963, 1977 и 1986 гг. и их недостатки

Однако в этом случае может быть максимально распилено только два бревна в минуту. Уже при скорости подачи 60 м/мин может быть распилено, например, 10 шести метровых бревен в минуту. На рис. 7.1 представлен график, характеризующий зависимость производительности бревнопильных линий от скорости распиловки бревен при постоянном значении суммарных внецикловых потерь бревнопильных станков.
Системный анализ расчета производственной мощности лесопильных потоков, цехов и предприятий по инструкциях 1963, 1977 и 1986 гг. и их недостатки

На графике по оси абсцисс отложены значения скорости подачи—распиловки бревен. На оси ординат представлены значения пропускной способности Qп бревнопильных линий, умноженной на Kl — коэффициент использования лесопильных потоков. Значение суммарных внецикловых потерь бревнопильных станков принято постоянным независимо от скорости распиловки бревен и равным Σtп = 5 с, что практически и соответствует инструкции.
При этих условиях на бревнопильной линии (без учета других видов потерь рабочего времени) при скорости подачи U = 10 м/мин и длине бревен l = 5 м может быть распилено QпKi = (U/l)Ki = = (10/5)*0,813 = 1,625 бревна в минуту. При большей скорости подачи бревнопильной линии, например U = 30 м/мин, Kі = 0,591 и QпKi = 3,546 бревен в минуту; при U = 60 м/мин Kі = 0,42 и QпKi = 5,04 бревен в минуту; при U = 90 м/мин Kі = 0,325 и QпKі = 5,85 бревен в минуту.
Обратим внимание, что коэффициент использования лесопильного потока при увеличении скорости распиловки, например, с 10 до 60 м/мин уменьшается с 0,813 до 0,42, т. е. почти в 2 раза.
Очевидно, что скорость распиловки бревен на уровне 10 м/мин соответствует возможностям двухэтажных лесопильных рам, а на уровне 60 м/мин — фрезерно-пильных линий. При этом установленная мощность фрезерно-пильного оборудования лесопильных потоков исчисляется несколькими сотнями киловатт при его гораздо большей стоимости по сравнению с лесопильными рамами. Низкое значение коэффициента полезного использования рабочего времени из-за ненадежности оборудования практически может свести на нет преимущества фрезернопильных линий большой потенциальной производственной мощности и вызвать большие нерациональные затраты (потери) электроэнергии.
Ввиду чрезвычайной важности этого вопроса рассмотрим только уровень надежности оборудования при принятых условиях. Известно, что коэффициент готовности, характеризующий этот уровень, может быть выражен следующей формулой
Системный анализ расчета производственной мощности лесопильных потоков, цехов и предприятий по инструкциях 1963, 1977 и 1986 гг. и их недостатки

и Kг = 0,864 при скорости распиловки U = 10 м/мин.
При скорости подачи бревнопильной линии» например, U = 30 м/мин Kг = 0,704, при U = 60 м/мин Kг = 0,579 и при U = 90 м/мин Kг = 0,511. Таким образом, уже при скорости распиловки С/ = 30 м/мин имеет место пониженный уровень надежности оборудования, при U = 60 м/мин — низкий уровень надежности и при U = 90 м/мин — очень низкий уровень надежности оборудования. Именно поэтому главным резервом производительности линий большой единичной мощности, имеющих скорость распиловки 60 м/мин и более, является высокий уровень их надежности. К современному оборудованию предъявляются требования повышенного (0,9) уровня надежности, а в комплексных линиях степень надежности должна приближаться к высокому уровню (0,95 и выше). Без повышения надежности оборудования практически неэффективно ни создание, ни использование в промышленности линий большой единичной мощности.
Практически все прогрессивные производства уже перешли от среднестатистического к системному уровню проектирования. Проектирование и расчеты на базе устаревших типовых решений и инструкций не обеспечивают достаточной достоверности принимаемых решений, и цена ошибки достигает миллионов рублей, а иногда и долларов США. Практически не используются модели, позволяющие проверить рациональность выбранного варианта производственного процесса лесопиления в динамике с учетом случайных факторов. Это касается проектирования как новых, так и реконструируемых лесопильных предприятий.
Таким образом расчеты производственной мощности лесопильных предприятий на базе современного бревноперерабатывающего оборудования со скоростью подачи (распиловки) до 60...90 м/мин и более не могут быть произведены ни по инструкциям 1963 г., ни по инструкциям ЦНИИМОДа 1977 и 1986 гг. Инструкция 1963 г. использовалась как нормативный документ при расчете производительности лесопильных рам.
Инструкции ЦНИИМОДа 1977 и 1986 гг., базирующиеся на среднестатистических данных работы бревнопильного оборудования со скоростью подачи (распиловки) бревен 30...36 м/мин, приводят при увеличении скорости подачи до 60 м/мин и более к значениям коэффициента использования лесопильных линий, характеризующим очень низкий уровень надежности бревноперерабатывающего оборудования. Так, указанные в инструкции ЦНИИМОДа 1986 г. типы линий имеют их следующие значения.
Линии фрезерно-пильные с круглыми пилами: при U = 60 м/мин
Системный анализ расчета производственной мощности лесопильных потоков, цехов и предприятий по инструкциях 1963, 1977 и 1986 гг. и их недостатки

Это касается бревноперерабатывающего оборудования проходного типа. В отношении оборудования индивидуально го раскроя — позиционно-проходного и позиционного типов — можно сказать, что инструкция по расчету производственной мощности лесопильных предприятий на их базе практически отсутствовала.
Инструкции и методики расчета производительности лесопильных линий и производственной мощности предприятий на базе современного бревноперерабатывающего оборудования типа R200 и R250 в линиях «HewSaw SL200» и «HewSaw SL250» с максимальной скоростью подачи U = 200 м/мин и других отсутствовали.
Анализ показывает, что коэффициент использования современного бревноперерабатывающего оборудования проходного типа должен быть равен порядка Ki = 0,8, а их коэффициент использования машинного времени Kм = 0,9 и более. При более низких значениях коэффициента использования машинного времени бревноперерабатывающего оборудования проходного типа высокие скорости подачи становятся неэффективными.