Информационные технологии раскроя хлыстов

В настоящее время хлысты на определенные сортименты раскраиваются не только в леспромхозах, но и на лесопильных предприятиях. На лесопильных предприятиях раскрой хлыстов производят наиболее эффективным вариационным методом, предусматривающим оптимизацию раскроя каждого хлыста на бревна нескольких длин по критерию максимального выхода пиломатериалов. При этом хлысты раскраиваются на пиловочные бревна нескольких длин с такими вершинными диаметрами, сбегом, особенностями формы и качества, которые могут обеспечить максимальный объем спецификационной пилопродукции (досок и кратных заготовок) при заданных поставах.
В этом случае как бы исчезает промежуточная операция раскроя: последовательность хлыст—бревно—пиломатериалы сводится к последовательности хлыст—пиломатериалы, заготовки.
Традиционный метод раскроя хлыстов, применяемый в леспромхозах и на отечественных лесопильных заводах, называется константным. При константном методе раскрой хлыстов производится по критерию получения максимального объема бревен из каждого хлыста. Таким образом, современный вариационный метод предусматривает раскрой хлыстов по критерию максимального выхода пиломатериалов, а константный — по критерию максимального выхода бревен.
При отсутствии ЭВМ и информационных технологий под константным понимался метод, когда диаметр бревен являлся функцией их длины d = f(L): длины определенные — диаметры разные.
Под вариационным понимался метод, когда длина бревен являлась функцией их диаметра L = f(d): диаметры определенные — длины разные. При этом диаметры бревен выпиливались в соответствии с требованиями спецификации пиломатериалов.
Вариационный метод широко применялся в скандинавских странах. Этим, в частности, объясняется то положение, что до настоящего времени в международной лесной торговле определенная длина пиломатериалов в их спецификациях, как правило, не фиксируется.
Наши исследования показывают, что при раскрое хлыстов на лесопильных предприятиях использование константного метода приводит к потерям пиломатериалов от 5 до 8 % и более по сравнению с раскроем хлыстов вариационным методом.
Одним из важнейших вопросов как в настоящее время, так и в ближайшем будущем является приоритет хлыстовой или сортиментной технологии на лесозаготовках. Считается, что технология хлыстовой вывозки с нижнескладскими работами не может быть конкурентной по уровню затрат с сортиментной технологией, основанной на прямой поставке лесоматериалов потребителям. Однако хлыстовая технология предпочтительнее при крупных сплошных рубках в лесах естественного происхождения, т. е. в запущенных двухъярусных древостоях с большим содержанием перестойной лиственной древесины разных размеров на слабых почвах. Это создает повышенную опасность при лесосечных работах, повышает дробность сортировки, поэтому раскряжевку предпочтительнее вести в стационарных условиях. Хлыстовая технология имеет преимущество также при слабых грунтах, пересеченной местности, недостаточном развитии дорог общего назначения и невозможности организации перевозок сортиментов из лесосеки во двор потребителя. Поэтому противопоставлять хлыстовую и сортиментную заготовку без подробного анализа их эффективности нельзя. В большей степени хлыстовую технологию применяют в США, Канаде, Бразилии и других странах. В мире по этой технологии заготовляется более 70 % всей древесины. При этом при хлыстовой технологии часть древесины вывозится в сортиментах по причине ограничений при перевозке хлыстов по дорогам общего назначения.
Известны случаи, когда линии для раскроя хлыстов но вариационному методу, например, в Канаде окупаются за несколько месяцев за счет дополнительного выхода пиломатериалов в размере 3...4 %. Технология раскроя хлыстов по вариационному методу применяется также в Германии, например фирмой «Вурстер и Дитц».
На рис. 3.1 показан пример имитации раскроя хлыстов по критерию максимального выхода пиломатериалов с автоматизированным управлением процессом раскроя.
На рис. 3.2 представлен алгоритм имитационной модели раскроя хлыстов по вариационному методу.

Для каждого бревна из текущей комбинации (блок 3) определяется вершинный диаметр, сбег, объем (блок 4). Затем имитируется распиловка бревен всеми заданными поставами и выделяются поставы с максимальным выходом пиломатериалов.
Когда все комбинации заканчиваются, выделяется комбинация с максимальным объемом пиломатериалов, которая и определяет оптимальную схему раскроя хлыста (блок 10) при условии максимального выхода пиломатериалов.
Исходными данными (блок 1) являются: система неполных поставов предприятия; размерная спецификация пиломатериалов; заданный ряд длин бревен; минимальная длина боковых досок; припуск по длине бревна.
Программа с определенной УВМ включена в контур системы управления линией, например, окорки, раскроя хлыстов к сортировки бревен. Здесь применяется метод полного перебора всех возможных вариантов раскроя хлыста и всех вариантов раскроя каждого из полученных бревен на бревнопильном оборудовании.
Учет неправильной формы бревен при возможных вариантах их ориентации перед раскроем позволяет увеличить объемный выход пиломатериалов на 1...3 % дополнительно к оптимизационному оптимуму.
Общая экономия сырья составляет до 8 %, а иногда и более. Так, при выпуске не пиломатериалов, а черновых заготовок кратных длин выход пилопродукции может быть значительно увеличен.
Применение оптимизационных программ для ЭВМ также позволяет определять:
1) конкретные оптимальные длины пиловочных бревен, получаемых из хлыстов, и их количество. Для разных предприятий с разными параметрами хлыстов, поставов и спецификацией пиломатериалов они могут быть различными. Большое влияние на объемный выход пиломатериалов оказывает сочетание длин бревен;
2) рациональные схемы расстановки пил на триммерных линиях поперечного раскроя хлыстов. В программе оптимизации раскроя хлыстов в качестве подпрограммы предусматривается использование программы расчета и оптимизации поставов.