Обоснование параметров работы сортировочной линии круглых лесоматериалов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Обоснование параметров работы сортировочной линии круглых лесоматериалов

Сортировка круглых лесоматериалов является важной операцией подготовительного процесса лесопильного предприятия [1 - 3].

Одно из решений проблемы сортировки круглых лесоматериалов [3] без увеличения площади склада сырья лесопильного предприятия - двухрежимное использование сортировочной линии.

Обычно работа сортировочной линии осуществляется следующим образом: поставляемые лесоматериалы складывают в штабеля; затем сортименты из штабеля подаются в приемный бункер сортировочной установки; сортименты разделяют и подают на продольный транспортер для измерения и оценки качества. Двухрежимная работа отличается тем, что в определенные отрезки времени (смену, сутки) проводится полная сортировка части сортиментов, а остальные подаются в лесонакопители без сортировки.

Таким образом, режим сортировочной линии это набор сортировочных групп лесоматериалов, выделяемых в данный момент времени.

Сортировочная группа - это круглые лесоматериалы соответствующие заданному набору критериев и их величине, определяющих соответствие единицы лесоматериала определенной сортировочной группе.

Внережимный лесоматериал - лесоматериал не соответствующий по своим характеристикам критериям, и их величине, действующим в текущем режиме работы сортировочной линии, они подлежат сортировке в будущем. Бракованные лесоматериалы не относятся к внережимным.

Режимный лесоматериал - лесоматериал, соответствующий по своим характеристикам критериям и их величинам, действующим в текущем режиме сортировочной линии.

При этом необходимо учитывать, что бракованные лесоматериалы не входят в режимные группы и разделяются на две сортировочных группы - брак по превышению комлевого диаметра и брак по другим параметрам.

Соответственно, необходимо найти распределение лесоматериалов по лесонакопителям, позволяющее отсортировать часть сортиментов, соответствующую данному режиму работы [4 - 6].

Формальное описание условий ведения сортировки. На складе сырья используется сортировочная линия оснащенная N лесонакопителями. Поток лесоматериалов включает M групп лесоматериалов. При этом количество лесонакопителей и лесоматериалов находиться в соотношении N < M (Рис. 1)

Рис. 1. Распределение сортировочных групп по режимам работы

древесина сортировочный технологический

Необходимо выбрать такое соотношение разделения сортировочных групп лесоматериалов по режимам работы M1 и M2 сортировочной линии, которое обеспечит ее полную загрузку.

Учитывая практику учета диаметров лесоматериалов в лесной промышленности, считаем, что распределение лесоматериалов дискретно, а его параметры для конкретного предприятия известны.

Распределение лесонакопителей по сортировочным группам необходимо вести с учетом большего выхода внережимной группы. Лесонакопители n₁, n₂, n₃, должны вмещать 50% объема лесоматериалов поступивших за определенное время (зависящее от скорости транспортировки, вместимости карманов, среднего объема единицы лесоматериала во всей совокупности и режимной), а лесонакопители n₄, n₅, n₆,… n_i сортировочные группы актуальные для текущего режима, где i - номер сортировочной группы.

Проведем некоторые оценки режима работы.

Пусть действует режим работы M1, позволяющий отсортировать 50% (Q1) поступающих лесоматериалов в соответствии с режимом, 10% (Q3) брака и 40% (Q2) внережимных лесоматериалов.

Поток лесоматериалов имеет интенсивность л. Вероятность появления внережимного лесоматериала p₂=Q2/Q, где Q2 - объем лесоматериалов, соответствующих второму режиму; Q - весь объем лесоматериалов.

Количество поступивших лесоматериалов в единицу времени q=t*л, из них: режимных q1=q*p1, брака q3=q*p3, внережимных q2=q-q1-q3.

Объем режимных лесоматериалов в k-ом накопителе: ql_k=q₁*p_{i k}, где p_{i k} - вероятность появления i-го режимного сортимента, назначенного k-му лесонакопителю, с учетом дублирования лесонакопителей: ql_k=q₁*p_ik/r₁, где r₁ - количество дублирующих лесонакопителей для режимных лесоматериалов.

Объем бракованных лесоматериалов, с учетом дублирования лесонакопителей: ql_k=q₁*p_k/r₃, где p_k - вероятность появления бракованного сортимента, назначенного k-му лесонакопителю; r₃ - количество дублирующих лесонакопителей для бракованных лесоматериалов.

Объем внережимных лесоматериалов в k-ом накопителе, всегда считаем с учетом дублирования: ql_k=(q-У(ql_k)-У(ql_k))/r₂, где r₂ - количество дублирующих лесонакопителей для внережимных лесоматериалов.

Графически соотношения между элементами двухрежимной сортировки показаны на рисунке 2.

Распределение диаметров лесоматериалов описывается логнормальным законом распределения:

(1)

где у, м - параметры распределения, которые определяются на основе экспериментально полученных данных, d - диаметр лесоматериала.

Рис. 2. Соотношение основных параметров сортировочных групп

Лесоперерабатывающие предприятия часто встречаются с ситуацией, когда необходимо выполнить большого заказа пиломатериалов одинаковых или близких друг к другу размеров в кратчайшие сроки [7-10]. Таким образом, предприятию необходимо за минимальное время произвести сортировку объема лесоматериалов близких диаметров.

Для поиска оптимальных условий работы сортировочной линии разобьем площадь под функцией распределения случайной величины на 3 части, S₁, S₂, S₃, так что S₁ + S₃ = S₂. Площадь S₁ включает в себя диаметры от минимального d_min до k, S₂ - от k до l, S₃ - от l до максимального d_max. При этом допускается решение, с равенством значений k и l.

Для нахождения площадей S₁, S₂, S₃ составим систему уравнений.

(2)

Из-за сложности аналитического решения полученной системы используем приближенное решение интегралов. Проведенное решение показало, что оптимальное разбиение массива лесоматериалов для двух режимов лежит в области близкой к среднему значению диаметра.

Из-за сложности аналитического решения полученной системы используем приближенное решение интегралов. Проведенное решение показало, что оптимальное разбиение массива лесоматериалов для двух режимов лежит в области близкой к среднему значению диаметра.

Предлагаемый режим работы не обеспечивает максимальной паспортной производительности сортировочной линии. Максимальное снижение производительности составляет примерно 18%.

Указанный режим рекомендуется использовать в условиях острого несоответствия сортировочных групп круглых лесоматериалов и количество карманов лесонакопителей сортировочной линии.

Разработанная модель работы может быть использована в других видах производства при задачах сортировки большой дробности. Модель допускает существенное увеличение параметров сортировки (исследовалось до восьми) и позволяет выбрать оптимальное количество режимов работы сортировочной линии любого типа и конструкции.

Исследование выполнено при поддержке РФФИ в рамках научного проекта №16-38-00327 мол_а.

Литература

1. Мануковский, А.Ю., Глухов Д.А. Модель управления лесопромышленным предприятием // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. - 012. №77. - С. 372-381.

2. Шегельман И.Р. Формирование сквозных технологий лесопромышленных производств: научные и практические аспекты // Глобальный научный потенциал. - 2013. - №9 (30). - С. 108-111

3. Шегельман И.Р., Воронин А.В., Смирнов Ю.В. Мониторинг основных тенденций в деревообрабатывающем секторе Северо-Западного федерального округа // Наука и бизнес: пути развития. - 2013. - №8 (26). - C. 90-93.

4. Мохирев А.П., Мохирев П.Ф. Критерии оценки технологий лесозаготовительных производств // Инженерный вестник Дона, 2015, №4 URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4y2015/3318.

5. Будник П.В., Шегельман И.Р. К вопросу структурирования описания производственных и технологических процессов в лесной отрасли // Инженерный вестник Дона, 2015, №2 URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n2y2015/2869.

6. Шегельман И.Р., Щеголева Л.В., Пономарев Ю.В. Математическая модель выбора сквозных потоков заготовки, транспортировки и переработки древесного сырья // Известия СПб ГЛТА: СПб. - 2005. вып. 172. - С. 32-36.

7. Suhanov, Yu.V., Sokolov A.P., Lukashevich V.M., Pekkoev A.N. Application of forest management decision support program MOTTI in conditions of the Republic of Karelia (Russia) // Advanced Materials Research. - Switzerland: Trans Tech Publications, 2014. - vol. 962-965. - Pp. 663-667.

8. Ковалёк Н.С. Некоторые вопросы проведения исследований для принятия эффективных технологических и технических решений для их использования в опытно-технологических разработках // Новое слово в науке: перспективы развития, 2015. - №4 (6) - С. 150.

9. Кузнецов, В.А., Крупко А.М. Задача оптимизации транспортно-производственных планов лесопромышленного предприятия // Наука и бизнес: пути развития, 2011. - №5. - С. 48.

10. Dramm, John Rusty; Govett, Robert; Bilek, Ted; Jackson, Gerry L. 2004. Log sort yard economics, planning, and feasibility. Gen. Tech. Rep. FPL-GTR-146. Madison, WI: U.S. Department of Agriculture, Forest Service, Forest Products Laboratory. 31 p.

Размещено на Allbest.ru