Хронометражное исследование лесозаготовительных операций

Хронометражное исследование лесозаготовительных операций

А. А. Белодедова1 М. В. Сидорова Петрозаводский государственный университет

АННОТАЦИЯ

Приводятся результаты исследования операций технологического цикла лесозаготовительных машин. Проведено сравнение производительности харвесте-ра «Ponsse Ergo» и вальщика, оснащенного бензомоторной пилой «Штиль 180». Приведено краткое описание методики и результатов исследования. Рассчитаны сменная и часовая производительности. Производительность в зависимости от объема хлыста составила: для харвестера от 110 до 280 м3/см, для вальщика от 11,6 до 13,1 м3/см. Проведен анализ условий работы и выработаны рекомендации по применению исследованных технологических процессов.

Ключевые слова: лесосечные работы, производительность, хронометраж.

SUMMARY

The results of operations research process cycle forestry machinery. A comparison of the productivity harvester «Ponsse Ergo» feller and equipped with chain saw "Stihl 180". A brief description of the methodology and results of the study. Calculated shift and watch the productivity. Productivity, depending on the amount of the whip was: the harvester from 110 to 280 m3/sm for feller from 11.6 to 13.1 m3/sm. The conditions of work and made recommendations on the use of the technological processes.

Keyword: logging works, productivity, time-study.

СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ

Исследованию производительности труда на лесозаготовках посвящено большое число работ, проведенных в разное время [1, 2]. Разработаны нормы времени и выработки, учитывающие конкретные условия проведения лесозаготовительных работ [5]. Несмотря на это, дальнейшее повышение эффективности лесозаготовительных работ возможно только при тщательном изучении использования рабочего времени и выработке на этой основе путей и способов оптимизации его использования.

В лесной промышленности в настоящее время идет освоение сортиментного способа лесозаготовок [4], что требует систематического анализа практики использования лесозаготовительного оборудования.

Данное исследование заключалось в определении времени технологического цикла, расчете часовой и сменной производительности, статистической обработке показателя сменной производительности и диапазона, в котором может находиться это значение. Это важно, т. к. с помощью полученных данных можно рассчитать сроки, в которые будет выполнена заготовка древесины на определенной лесосеке (зная ее запас и площадь), учитывая различные факторы, влияющие на полученные результаты (погодные условия, полноту использования рабочего времени), что играет большую роль в оплате труда.

МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИЗМЕРЕНИЙ

В ходе натурных исследований мы проводили хро-нометражные наблюдения и расчеты производительности вальщика и харвестера. Хронометражные исследования проводились по методике, представленной в работе [3].

В исследуемых технологиях лесосечных работ применялась следующая техника: бензопила «Штиль 180» и харвестер «Ponsse Ergo». Исследования включали в себя полевые эксперименты, анализ и оценку полученных результатов. Полевые исследования проводились в лесу, на влажных глинистых грунтах, свойственных для Карелии, в ясную погоду. Мы наблюдали процесс ведения заготовки древесины и производили измерения затрат времени вальщиком и оператором харвестера на определенную операцию при обработке каждого дерева. Для определения выработки определялись параметры ствола

- диаметр и высота.

Для вальщика выделены следующие составляющие технологического цикла - время, затраченное на спиливание, сталкивание с пня; время на переход к другому месту; на подготовку рабочего места; на обрезку сучьев; на раскряжевку; время, затраченное на окучивание сортиментов.

Для работы харвестера Ponsse Ergo - время, необходимое для наведения СЗУ, для захвата дерева, время на его срезание и сталкивание, время на подтаскивание дерева к машине, время на раскряжевку дерева, время на смену рабочей стоянки, время протаскивания дерева через ножевую головку. Измерения выполнялись непосредственно на рабочих местах в рабочих условиях с помощью секундомера и рулетки. После окончания полевых измерений выполнен анализ полученных результатов, оценена сменная производительность, выявлены факторы, влияющие на ее изменение.

Опыт работы вальщика и оператора харвестера высокий - не менее 4 лет, они долгое время работают на предприятиях и занимаются заготовкой древесины.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗМЕРЕНИЙ

1 Авторы - студенты лесоинженерного факультета В данном исследовании мы планируем определить

ПетрГУ. сменную производительность харвестера «Ponsse

© Белодедова А. А., Сидорова М. В., 2012 Ergo» и бензомоторной пилы «Штиль 180». Для это-

го измерены диаметр и высота спиленного дерева с помощью рулетки. Объем хлыста был рассчитан по формуле для простого конуса, что вполне допустимо для производственных условий, при необходимости объем уточняют по сортиментным таблицам, например [6]:

а '

4

И  К м

И ср К ф >

где а - диаметр, см;

Нср -длина хлыста, м;

Кф - коэффициент, учитывающий форму ствола (0,52).

После этого необходимо найти время технологического цикла. Для харвестера определим его по формуле:

Т = ґ + ґ + ґ + ґ д + ґ + ґ + ґ , с

ц нав зах ср подт раск пер прот ’

где 1нав - время, необходимое для наведения СЗУ, с;

4т: - время, необходимое для захвата дерева, с;

1ср - время, необходимое на срезание и сталкивание дерева, с;

1подт - время, необходимое на подтаскивание дерева к машине, с;

1раск - время, необходимое на раскряжевку дерева, с;

1пер - время, необходимое на смену рабочей стоянки, с;

1прот - время, необходимое для протаскивания дерева через ножевую головку, с.

Для бензомоторной пилы:

Тц = ґ1 + ґ2 + ґ3 + ґ4 + ґ5 + ґ6 + ґ7, с

Таблица 1 Средняя продолжительность операций технологического цикла

Харвестер «Рош8е Е^о»

ґнав ґзах ґср ґподт ґраск ґпер ґпрот

6 5 5 6 8 7 3

Бензомоторная пила «Штиль 180»

ґі ґ2 ґ3 и ґб

67 7 110 202 60 246

Сменная производительность:

П = П  (Т — ґ )  f м3/ч

см ч ' см пз / Л ’ ’

где Пч - часовая производительность, м3/ч;

Тсм - продолжительность смены (8 ч); ґпз - время, затраченное на подготовительнозаключительные операции (1 ч);

/ - коэффициент использования рабочего времени (0,85).

Указанных площадок не наблюдается при работе вальщика. Рост производительности происходит плавно. В случае вальщика, скорее всего, это объясняется тем, что при выпиловке сортимента, близкого к вершине, он старается выпилить более длинный сортимент, нежели отрезать два коротких сортимента большей суммарной длины. Выпиливание короткого сортимента в области вершины требует большой работы с обрезкой сучьев, при этом полученный объем сортимента невелик.

Далее была проведена статистическая обработка полученных данных.

где ґ1 - время, затраченное на спиливание, сталкивание дерева с пня, с; ґ2 - время на переход к другому месту, с; ґ3 - время на подготовку рабочего места, с; ґ4 - время на обрезку сучьев, с; ґ5 - время на раскряжевку, с; ґ6 - время, затраченное на окучивание сортиментов, с.

С помощью секундомера засекалось время, затраченное на каждую операцию. Средние значения представлены в табл. 1.

Часовая производительность определена по формуле:

П = 3600  у,л

м3/час,

Т.,

где ¥хл - объем хлыста, м3.

Тц - время технологического цикла, с.

Среднее квадратическое отклонение сменной производительности по экспериментальным данным:

£ = |Х( Псм. ср — Псм.)2

см. ср см.-

п

где Псмср - средняя сменная производительность, м3/смену;

Псм - сменная производительность, м3/смену; п - кол-во проведенных измерений.

После чего, выбрав коэффициент надежности 0,9 и умножив среднее квадратическое отклонение на коэффициент Стьюдента, определили предельные отклонения:

159.97 < Псм < 215,63 - для харвестера;

12.199 < Псм < 12,339 - для бензомоторной пилы.

ОБСУЖДЕНИЕ

Замечена сильная зависимость сменной производительности от длины и диаметра ствола. Необходимо

учитывать, что исследования проводились в летний период, а в зимнее время сменная производительность вальщика значительно уменьшится из-за увеличения времени на переход к следующему дереву, а также в зависимости от рельефных условий, которые в свою очередь влияют на время смены рабочей стоянки.

Часть результатов проведенного исследования сведена в табл. 2, 3, остальное данные изображены в виде диаграмм

заа.сс

360.00

зоа.сс 2 моле

g гадло

* 220.СС

л

5 2С0.С0

01

S «.ос

[11111.111111 i I ММ IIIIII ММ 11IIII111II11,11111,

0.2 0.3 0.4 0.S 0,6 0.7 08 0.9 1.0

ОЬъеЛЛ ХЛЫСТЗ/М*

Рис. 1. Зависимость сменной производительности харвестера «Ponsse Ergo» от объема хлыста

Объем хлыста.м9

Рис. 2. Зависимость сменной производительности бензомоторной пилы «Штиль 180» от объема хлыста

Можно отметить, что в технологическом цикле хар-вестера практически нет резко выделяющихся составляющих, каждая из них представлена в равных долях. На наш взгляд, это говорит о высокой степени приспособленности харвестера к лесозаготовительным работам и о его высокой энергонасыщенности. Это позволяет направлять на выполнение любых технологических операции практически всю мощность, отдаваемую двигателем.

Наибольшие скачки затрат времени наблюдаются в области стволов большого диаметра. Следует отметить наличие практически горизонтальных площадок на рис. 1. Лучшее объяснение состоит в предположении изменения количества выпиливаемых сортиментов и кратного увеличения затрат времени. Так-

же появлению горизонтальных участков способствуют система автоматического выбора схемы раскряжевки и протягивание харвестерной головкой дерева практически до его вершины.

Рассчитав производительности харвестера и вальщика, мы можем отметить, что сменная производительность харвестера много выше, чем сменная производительность вальщика. Связанно это с тем, что вальщик затрачивает намного больше времени на каждую из операций, чем харвестер. Зависит это от условий местности, от породы, от диаметра и высоты дерева, от сезона. Например, сравним время на обрезку сучьев: харвестеру требуется несколько секунд, а вальщику несколько минут, поэтому можно сказать, что предпочтительнее вальщиков использовать на обработке лесосек с низким содержанием ели. На малых предприятиях и в труднодоступных местах лучше использовать вальщиков, оснащенных бензомоторными пилами.

В целом эффективнее использовать на лесозаготовках харвестер. Ограничения для него вытекают из габаритов и массы харвестера. При низких выборках велика вероятность повреждения деревьев, оставляемых на доращивание. Также харвестеры не допускается применять при работе в особо охраняемых зонах: заповедниках, водоохранных зонах и других особо охраняемых территориях.

ВЫВОДЫ

Проведенный анализ сменной производительности харвестера и вальщика показал, что полученные результаты обладают хорошей прогнозируемостью. Доверительные интервалы, в которых сменные производительности отклоняются от среднего, учитывая неполное использование рабочего времени и другие факторы, позволяют вычислить примерное количество затрачиваемого времени на заданный объем заготовки и обосновать управленческие решения по плану производства. В последующих исследованиях необходимо направить усилия на измерение влияния энергонасыщенности харвестеров различных марок на скорость выполнения технологических операций, а также на экономичность использования харвесте-ров.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Виногоров Г. К. Лесосечные работы: монография / Г. К. Виногоров. - М.: Лесная промышленность, 1972. - 240 с.

2. Саркисов В. В. Научная организация и нормирование труда в лесозаготовительной промышленности и лесном хозяйстве / В. В. Саркисов, В. М. Шелехов; ред. В. В. Саркисов. - М.: Высшая школа, 1982. - 335 с.

3. Шегельман И. Р. Структура и методы исследования производственного процесса лесосечных работ: методические указания / И. Р. Шегельман, О. Н. Галактионов; КРИА. - Петрозаводск, 2001.

- 36 с.

4. Шегельман И. Р. Техническое оснащение современных лесозаготовок. / И. Р. Шегельман,

В. И. Скрыпник, О. Н. Галактионов. - СПб.: ПРОФИ-ИНФОРМ, 2005. - 344 с.

5. Единые нормы выработки и расценки на лесозаготовительные работы (утв. Постановлением

Госкомтруда СССР, Секретариата ВЦСПС от 29.03.1988 № 164/9-35).

6. Анучин Н. П. Сортиментные и товарные таблицы / Н. П. Анучин. - М.: Лесн. промышленность, 1981. - 536 с.

Таблица 2

Хронометраж технологического цикла харвестера «Ponsse Ergo»

d, см ИСр, м Ухе, м3 tнав, с t3ax, с tcр, с tnoд, с tpacK, с tnep, с tnpom, с Тц, с Пч, м3/ч Псм, м3/см

17 17,0 0,20 5 6 4 6 5 7 3 36 20,08 110,93

20 15,0 0,24 7 4 4 5 5 7 3 36 24,83 137,20

25 16,0 0,41 7 4 5 7 8 7 3 41 35,71 197,29

26 15,5 0,43 6 5 5 6 8 7 3 40 38,04 210,19

32 17,0 0,71 10 3 6 8 13 7 3 50 50,75 280,40

Таблица 3

Хронометраж технологического цикла работы вальщика с бензопилы «Штиль 180»

d, см ti, с t2, с t3, с t4, с t5, с tö, с У хм, м3 /ч 3/ S П,ч Тц, с Псм, м3/см.

24 16 65 7 115 198 62 230 0,408 2,17 677 12,543

24,5 15 63 6 120 200 58 235 0,383 2,022 682 11,687

25 17 60 6 120 202 65 230 0,409 2,156 683 12,462

25 17 64 6 100 201 66 250 0,434 2,274 687 13,144

26 15 75 6 121 196 57 240 0,383 1,984 695 11,468