Влияние эллиптичности брёвен на объёмный выход пиломатериалов и рентабельность их производства

Хвойные бореальной зоны, XXXIII, № 5 - 6, 2015

УДК 674.093

ВЛИЯНИЕ ЭЛЛИПТИЧНОСТИ БРЁВЕН НА ОБЪЁМНЫЙ ВЫХОД ПИЛОМАТЕРИАЛОВ И РЕНТАБЕЛЬНОСТЬ ИХ ПРОИЗВОДСТВА

В.В. Огурцов, Е.В. Каргина, И.С. Матвеева

Сибирский государственный технологический университет 660049 Красноярск, пр. Мира, 82; e-mail: rector@sibgtu.ru

Установлена зависимость объёмного выхода пиломатериалов и рентабельности их производства от эллиптичности

брёвен.

Показана степень влияния эллиптичности на достоверность прогнозирования экономических показателей лесопильных предприятий

Ключевые слова: бревно, эллиптичность сортировка, распиловка, объёмный выход, рентабельность

The dependence of lumber volume output and the profitability of its production on the timber ellipticity were determined; the degree of ellipticity influence on the authenticity of forecasting of economical indicators of sawing enterprises was presented.

Keywords: timber, ellipticity, sorting, bucking, volume output, profitability

ВВЕДЕНИЕ

В работах авторов (Каргина, Матвеева, Огурцов, 2011, 2013) обосновывается возможность повышения экономической эффективности лесопильных предприятий путём оптимизации дробности сортировки брёвен по толщине. В качестве конкурирующих критериев оптимальности приняты объёмный выход пиломатериалов и рентабельность их производства. Разработаны математические модели, связывающие характеристики брёвен и процессов их раскроя с объёмным выходом пиломатериалов и рентабельностью лесопильного предприятия. Разработаны алгоритмы и программы имитационных исследований процесса производства пиломатериалов. Установлены зависимости рентабельности и объёмного выхода пиломатериалов от дробности сортировки пиловочного сырья по толщине без учёта случайного варьирования кривизны и эллиптичности брёвен, а также без учёта их самопроизвольного смещения относительно постава пил.

Данная статья открывает цикл статей авторов посвященных исследованию влияния не учтённых в предыдущих работах вероятностных характеристик формы бревна и его ориентации относительно постава пил на объёмный выход пиломатериалов и рентабельность их производства.

МЕТОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ

ИССЛЕДОВАНИЯ

Для установления общих закономерностей изменения эффективности лесопильных предприятий в зависимости от основных технологических управляемых параметров - дробности сортировки брёвен по толщине; количества одновременно вырабатываемых поставом толщин досок; градации длин досок учитывается реальная (случайная) изменчивость размеров и

формы распиливаемых брёвен, а также случайное их смещение относительно центра постава пил. Для этого используется метод имитационного моделирования с многократным воспроизведением на компьютере совокупности различных значений исходных данных. Считается, что эллиптичность, кривизна и смещённость относительно центра постава пил подчиняются нормальному закону, а толщина бревна - равновероятному закону распределения. В машинном эксперименте каждым поставом «распиливается 1000 брёвен».

Исследования проводятся на брёвнах толщиной и длиной 22 см / 5,5 м с использованием постава №2 4: 25 - 150 - 25; 25 - 50/3 - 25, обеспечивающего теоретический максимальный объёмный выход 60,21 %; постава № 5: 25/2 - 100 - 25/2; 25 - 50/3 - 25 с теоретическим максимальным объёмным выходом 58,51 %; постава № 6: 25/2 - 100 - 25/2; 25/3 - 50 - 25/3 с теоретическим максимальным объёмным выходом 57,04 % при длине досок 1,5.. .6,3 м с градацией 0,3 м, при доле сырьевых затрат ДСЗ = 0,8, при постоянной базовой себестоимости и при базовой рентабельности 25%.

Результаты исследования влияния эллиптичности бревна на объёмный выход пиломатериалов и рентабельность их производства представлены в таблицах 1.3 и на рисунках 1.6.

На рисунках по оси абсцисс откладываются средние арифметические значения эллиптичности брёвен. Средние квадратические отклонения эллиптичности равняются 1/3 от средних арифметических значений. Таким образом, точка «2» на оси абсцисс соответствует варьированию эллиптичности по нормальному закону от нуля до 4 мм, а точка «4» - от нуля до 8 мм и т.д. Под эллиптичностью понимается разность между максимальным и средним диаметром или полуразность между максимальным и минимальным диаметром вершинного торца бревна

В.В. Огурцов, Е.В. Каргина и др. Влияние эллиптичности брёвен на объёмный выход пиломатериалов и рентабельность их производства

Таблица 1 - Объёмный выход пиломатериалов и рентабельность производства при амплитуде (ddmax) варьирования толщин бревен 2,5 мм.

Й <ч К §

Рентабельность, % Объемный выход, %

1 "к § & ° 1 Постав 4 Постав 5 Постав 6 Постав 4 Постав 5 Постав 6

0 2,8 0,4 -2 60,14 58,68 57,30

2 2,4 -0,1 -2,5 59,91 58,41 57,01

4 2 -0,6 -3 59,62 58,12 56,72

6 1,4 -1,1 -3,8 59,32 57,82 56,29

8 0,8 -1,7 -4,8 58,97 57,46 55,71

10 0 -2,5 -6 58,48 56,99 55,01

Рисунок 3 - Зависимость рентабельности от эллиптичности брёвен при амплитуде варьирования их толщин 10 мм.

Рисунок 1 - Зависимость рентабельности от эллиптичности брёвен при амплитуде варьирования их толщин 2,5 мм.

Рисунок 4 - Зависимость объёмного выхода пиломатериалов от эллиптичности брёвен при амплитуде варьирования их толщин 10 мм.

Таблица 3 - Объёмный выход пиломатериалов и рентабельность производства при амплитуде варьирования толщин брёвен 30 мм.

т

и

Рентабельность, %

Объемный выход, %

к тз

о

С

о

С

о

С

о

С

о

С

о

с

Средняя э

Рисунок 2 - Зависимость объёмного выхода пиломатериалов от эллиптичности брёвен при амплитуде варьирования их толщин 2,5 мм.

Таблица 2 - Объёмный выход пиломатериалов и рентабельность производства при амплитуде варьирования толщин брёвен 10 мм.

§ § Рентабельность, % Объемный выход, %

0 24,3 25,7 21,8 56,89 57,33 55,77

2 23,7 25,0 21,1 56,59 57,02 55,47

4 23 24,2 20,5 56,28 56,66 55,16

6 23,5 23,6 19,7 56,12 56,26 54,83

8 22,7 22,9 19 55,74 56,04 54,50

10 21,9 22,2 18,2 55,37 55,72 54,14

лл

Г)

-I

о 23 К тЗ

о

С

о

С

о

С

о

С

о

С

о

С

0 22,7 20,8 17 58,94 58,09 56,37

2 22,1 20,1 16,3 58,67 57,76 56,03

4 21,3 19,4 15,5 58,35 57,40 55,64

6 20,5 18,5 14,7 57,99 56,96 55,22

8 19,7 17,4 13,6 57,57 56,45 54,69

10 18,7 16,1 12,4 57,09 55,84 54,14

Поста 4

Поста 5

• Поста 6

Средняя эллиптичность, мм

Рисунок 5 - Зависимость рентабельности от эллиптичности брёвен при амплитуде варьирования их толщин 30 мм.

Хвойные бореальной зоны, XXXIII, № 5 - 6, 2015

0 2 4 6 8 10

Средняя эллиптичность, мм

Рисунок 6 - Зависимость объёмного выхода пиломатериалов от эллиптичности брёвен при амплитуде варьирования их толщин 30 мм.

Из рисунков 2, 4, 6 видно, что объёмный выход пиломатериалов из брёвен 22 см / 5,5 м снижается при увеличении эллиптичности по линейному закону (с достаточно высокими коэффициентами детерминации: от 0,965 до 0,999). Величина снижения объёмного выхода зависит от амплитуды варьирования толщин брёвен в распиловочной партии и от постава пил. При изменении среднего значения эллиптичности от 0 до 10 мм с размахом варьирования от 0 до 20 мм объёмный выход снижается на 1,5.2,3 %. При изменении средней эллиптичности от 0 до 6 мм, наиболее характерной для брёвен толщиной 22 см, объёмный выход снижается на 0,8.1,2 %. Такое снижение следует признать существенным.

Из рисунков 1, 3, 5 видно, что рентабельность производства, как и объёмный выход пиломатериалов из брёвен 22 см / 5,5 м, снижается при увеличении эллиптичности по линейному закону (с коэффициентами детерминации от 0,915 до 0,999). Величина снижения рентабельности примерно в равной степени зависит от амплитуды варьирования толщин брёвен и от постава пил. При изменении среднего значения эллиптичности от 0 до 10 мм с размахом варьирования от 0 до 20 мм рентабельность снижается на 2,4.4,7 %. При изменении средней эллиптичности от 0 до 6 мм рентабельность снижается на 0,8.2,3 %. Такое снижение рентабельности следует признать весьма существенным и поэтому фактор эллиптичности брёвен необходимо учитывать при прогнозировании экономических показателей лесопильного предприятия.

Сравнивая закономерности снижения объёмного выхода пиломатериалов и рентабельности их производства, обусловленные эллиптичностью брёвен, видим, что они весьма схожи. Объясняется это тем, что эллиптичность снижает рентабель-

ность только через снижение объёмного выхода пиломатериалов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Исследование влияния эллиптичности брёвен на объёмный выход пиломатериалов и рентабельность их производства позволяют сделать следующие выводы:

Снижение объёмного выхода пиломатериалов от эллиптичности брёвен размерами 22 см / 5.5 м следует признать существенным. При изменении средней эллиптичности от 0 до 6 мм объёмный выход снижается примерно на 1%.

Вклад эллиптичности брёвен в величину отклонения реального объёмного выхода пиломатериалов от расчётного его значения составляет около 10 %. Вклад других причин буден описан в следующих работах авторов.

Рентабельность производства пиломатериалов довольно сильно зависит от эллиптичности брёвен размерами 22 см / 5,5 м. При изменении средней эллиптичности от 0 до 6 мм рентабельность снижается на 0,8.2,3%.

На следующем этапе будет исследовано влияние эллиптичности на зависимость рентабельности производства пиломатериалов от амплитуды варьирования толщины брёвен, которая используется в качестве целевой функции при поиске оптимальной дробности сортировки брёвен по диаметрам.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Калитеевский, Р. Е. Лесопиление в XXI веке. Технология, оборудование, менеджмент. Издание второе, исправленное и дополненное / Р. Е. Калитеевский. - СПб.: «ПРОФИКС» 2008. - 496 с.

Пижурин, А. А. Комплекс математических моделей задачи оптимизации раскроя хлыстов и бревен: научные труды / Центр научных исследований, институт механической обработки древесины. - Архангельск, 1988. - 147 с. Соболев, И. В. Управление производством пиломатериалов / И. В. Соболев. - М.: Лесная промышленность. 1981. - 184 с. Турушев, В. Г. Технологические основы автоматизированного производства пиломатериалов / А. Г. Турушев. - М.: Лесная промышленность, 1975. - 208 с. Каргина, Е. В. Теоретические основы расчёта поставов для распиловки брёвен с пороками формы/ Каргина Е. В. Матвеева И. С., Огурцов В. В.//Хвойные бореальной зоны.-2011.-Т.28.-№1-2.- С.141-145. Каргина, Е. В., Ридель Л. Н., Матвеева И. С., Огурцов В. В. Алгоритм имитационных исследований экономической эффективности лесопильных предприятий/ Каргина Е. В., Ридель Л. Н., Матвеева И. С., Огурцов В. В.//Хвойные бореальной зоны.-2011.-Т.28.-№1-2.-С.146-153.

Поступила в редакцию 22.10.15 Принята к печати 28.12.2015