В статье рассматривается возможность внедрения автоматической системы расчета поставов для работы на лесопильных рамах. Данный алгоритм самостоятельно смоделирован на платформе JavaScript и активно используется в настоящее время в качестве учебного пособия и тренажера для работы студентов СПО по направлению 35.02.03 Технология деревообработки.
Ключевые слова: деревообработка, расчет поставов, автоматизированные системы расчета.
Каждое предприятие в условиях рыночной экономики стремится повысить прибыль от реализации своей продукции и снизить затраты, сопровождающие его деятельность. Для этих целей разработано множество методов, принципов и технологий. В данной статье рассмотрено применение различных современных информационных технологий для перевешивания производственного равновесия в пользу производителя. Особенно популярными техническими решениями служат лазерное сканирование, обработка материалов с помощью алгоритмов нейронной сети, симуляция производственного процесса и его автоматизация.
Наиболее современные информационные технологии используются в процессах распила лесоматериала для увеличения показателей эффективности, снижения брака продукции, поломок оборудования и человеческого фактора. Самыми популярными информационными технологиями являются системы искусственного интеллекта. Так чаще всего с помощью камер, датчиков или сканеров формируется массив данных, который обрабатывается нейронной сетью. Помимо этого, производители пиломатериалов стараются снизить издержки за счет защиты оборудования от посторонних предметов и своевременной диагностики, которую предлагают обеспечить металлодетекторы на раме или вибромониторинг. К сожалению, многие описания информационных технологий, используемых в производстве пиломатериалов, довольно скудные и ограничены упоминанием о том, что используется программное обеспечение. Поэтому сложно давать развернутую оценку применению той или иной технологии в производстве продуктов деревообработки. Но даже по имеющейся в открытом доступе информации можно заключить, что использование нейронных сетей, баз данных, систем мониторинга и автоматизации способствуют повышению эффективности использования сырья, увеличению скорости приемки, классификации и обработки лесоматериала, снижению человеческого фактора и минимизации прямого участия сотрудников во всех этапах производства, а также сокращение амортизационных издержек за счет усиленного контроля за оборудованием.
Работа является попыткой создать алгоритм контрольно-оценочного средства общей эффективности работы деревоперерабатывающего оборудования для упрощения проведения расчета эффективности предприятия.
Целями данного проекта являются:
1) Расчет сбега и его коэффициента — данный расчет помогает определить объем деловой древесины; расчет объемов бревен — применяется для определения более рационального использования сырья;
2) Расчет поставов — осуществляется для определения количества и размеров пиломатериалов; подбор оборудования для линии распиловки вразвал — для более эффективного выхода пиломатериалов;
3) Расчет склада сырья — осуществляется для определения площади необходимой для хранения сырья и используемого оборудования; экономический расчет — производится для определения эффективности предприятия;
4) Создание алгоритма расчета в Java — для упрощения расчетов и планирования производств.
Помимо прочего, даны алгоритм может использоваться качестве обучающего средства для студентов направления 35.04.02 « Технология лесозаготовительных и деревоперерабатывающих производств».
При изучении научных статей в области лесозаготовительной промышленности, авторы проекта сделали вывод о не достаточном количестве контрольно-оценочных средств общей эффективности систем лесозаготовительных машин. Это объясняется большим количеством переменных, которые необходимо учесть для получения данных, максимально приближенных к действительности.
Развитие деревоперерабатывающего комплекса должно базироваться на наукоемких технологических процессах.
В процессе углубленного изучения специальности 35.04.02 « Технология лесозаготовительных и деревоперерабатывающих производств»было решено попытаться создать алгоритм контрольно-оценочного средства общей эффективности работы деревоперерабатывающего оборудования для получения максимальной экономической выгоды.
Разрабатываемый алгоритм должен учитывать большое количество факторов, при этом быть максимально простым в применении.
Разработка алгоритма проводится на базе программы JavaScript, с целью создания цельной самостоятельной программы по вычислению объемов перерабатываемой древесины и первичному расчету поставов. Помимо этого, авторами учитывается, что наука не стоит на месте, в разработанном алгоритме должна присутствовать возможность редакции с учетом внедрения новых технологий.
Был рассмотрен пример уже существующих программ по расчету поставов, с целью оценки их работоспособности и возможности применять их на производстве строительных материалов.
Особы интерес представляет в этом отношении программа Pitago. Это программа оптимального раскроя бревен для лесопилок. По заявлению производителя она позволяет без значительных инвестиций на оборудование производитель получает экономию древесины в 10–15 % и ускорение процесса планирования производства в несколько раз.
Рис. 1. Интерфейс программы Pitago
После работы с данным софтом, было принято решение создать самостоятельно аналог данной программы. Данный алгоритм разрабатывается для первичной оценки эффективности принятой технологии в конкретных условиях. По замыслу авторов, он будет показывать данные, максимально приближенные к действительности, что позволит формировать отчеты для обоснования решений, принимаемых в области деревоперерабатывающих процессов. Помимо прочего, даны алгоритм может использоваться качестве обучающего средства для студентов направления 35.04.02 « Технология лесозаготовительных и деревоперерабатывающих производств».
Первые попытки создание алгоритма в программе Exel оказались неудачными. Выполнить расчет поставов в этой программе оказалось невозможно, не говоря уже о выборе оптимального постава.
Однако в программе Exel оказалось довольно просто и удобно выполнять расчет объема сырья и прочих предшествующих расчету поставов операций.
Был выбран алгоритм, состоящий из четырех блоков:
Первый блок.
Расчет сбега и коэфициента сбега.
Сбег — это характерная особенность формы бревна, которая является уменьшением диаметра от комля к вершине.
Средний сбег — это изменение диаметра на единице длины бревна. Он определяется по формуле:
гдеC — средний сбег, см/м;
D — диаметр бревна в нижнем торце, см;
d — диаметр бревна в верхнем торце, см;
L — длина бревна,
Коэффициент сбега влияет на объем бревна и на использование древесины при его распиливании. Он вычисляется по формуле:
Второй блок. Расчет объема бревен
В зависимости от места вырезки из ствола бревна могут иметь форму, которая напоминает цилиндр, усеченный параболоид вращения, усеченный конус или нейлоид. Наибольшее количество бревен напоминают форму усеченного параболоида вращения или усеченного конуса.
Объем усеченного параболоида вращения определяют по формуле:
V
п
V п — Объем параболоида вращения.
Объем усеченного конуса по формуле:
V
к
где V к — объем конуса
Относительное увеличение объема параболоида в сравнении с объемом конуса можно определить по формуле:
P =
где P — Относительное увеличение объема.
Третий блок. Расчет Поставов
Распиловка пиловочника на лесопильных рамах может выполняться двумя способами: развальным (Рисунок 2а) и брусово-развальным (Рисунок 2б)
Рис. 2
Соответственно, алгоритм должен не только производить вычисления, но и уметь выбирать необходимые значения по графикам и схемам. Попытки представить их в виде таблиц оказались слишком сложными и неэффективными.
Поэтому было решено выбрать за основу дугой софт для написания алгоритма. В виду своей простоты и доступности был выбран JavaScript. Более широкие возможности данной программы позволяют не только произвести расчет поставов, но перенести алгоритм на более сложные языки программирования. Теперь появилась возможность выполнить последний блок работы.
Четвертый блок. Расчет объема полученной продукции.
При поштучном учете определяют объем каждой необрезной доски по формуле
V= 10– 6 *a*b*l*K у, м 3 (6)
где a — толщина доски
b — Ширина доски
K у — коэффициент усушки по ширине (0, 96)
Пилопродукцию производят по спецификациям, составленным с учетом требований их потребителей.
По итогу выполнения расчета по четырем блокам, мы имеем на выходе готовый алгоритм расчета объема сырья, расчета поставов вразвал, объема полученной готовой продукции. На основе этих данных, мы можем делать выводы об эффективности расчета поставов нашим алгоритмом.
В процессе написания находится алгоритм расчета поставов с брусовкой, в виду его большей сложности. В разработке и способ вывода отчета по работе.
Данный алгоритм разрабатывается для оценки эффективности принятой схемы расчета поставов в конкретных условиях. По замыслу авторов, он будет показывать максимально большое количество вариантов раскроя, с целью выбора оптимального, что позволит формировать отчеты для обоснования решений, принимаемых в области деревоперерабатывающих процессов. Этим самым, рассчитывается облегчить труд технологов и других сотрудников, занимающихся данной проблематикой. Такой алгоритм позволит выбирать оптимальный раскрой в конкретных условиях.
Главной задачей проведенной работы будет различных вариантов технологических схем раскроя. Главной частью проекта было создание алгоритма расчетов в программном обеспечении JDK. Целью данной разработки является автоматический расчет склада сырья и поставов, выбор оптимального решения, быстрая обработка информации и вывод результатов. Данную разработку можно использовать в учебных целях: для проверки расчетно-технологических частей, дипломного проектирования.
Литература:
- Уласовец, В. Г. Технологические основы производства пиломатериалов: учебное пособие / В. Г. Уласовец. — Санкт-Петербург: Лань, 2019. — 580 с.
- Тамби А. А., Артеменков А. М. Технология лесопильного производства. Планирование раскроя сырья и расчет производственной мощности лесопильного цеха: Учебное пособие — Якутск.: ЯГСХА, 2019. — 76 с.
- Леонович, О. К. Л47 Технология деревообработки: курс лекций для студентов специальности 1–36 05 01 «Машины и оборудование лесного комплекса» специализации 1–36 05 01–03 «Машины и оборудование деревообрабатывающей промышленности» / О. К. Леонович. — Минск: БГТУ, 2020. − 470 с.
- Технология столярных работ, Учебное пособие, Сумцова. Т. К.,2019 г.
- Деревообработка. Инструменты и оборудование. — М.: НТС «Стройинформ», Феникс, 2018. — 452 c
- Экономика учеб. Пособие / В. Г. Слагода. — 4-е изд., перераб. И доп. — М.: ФОРУМ: ИНФРАМ. — 2017–239 с.
- Анализ финансово-хозяйственной деятельности: учебник / О. В. Губина, В. Е. Губин. — 2-е изд., перераб. И доп. — М.: ИД «ФОРУМ»: ИНФРА — М, 2018–335с.;
