Методические принципы анализа и синтеза объектов лесозаготовительной техники

Методические принципы анализа и синтеза объектов лесозаготовительной техники

Шегельман И.Р.1 Карельский научно-исследовательский институт лесной промышленности

Приведены общие и специфические закономерности анализа и синтеза объектов лесозаготовительной техники, изложены принципы функциональнотехнологического подхода к созданию новых технических решений.

Ключевые слова: лесная промышленность, технологический процесс, принятие решения, техническая система.

При прогнозе развития техники и технологических процессов лесозаготовок, при анализе и синтезе новых объектов лесозаготовительной техники необходимо учитывать принцип природный специфичности [1], предполагающий учет особенностей объекта прогнозирования.

Технологические процессы (ТП) функционирования объектов лесозаготовительной техники имеют следующие особенности:

• ТП входят в качестве подпроцесса в соответствующий комплексный процесс заготовки и переработки древесного сырья:

• операции ТП выполняют разнотипными видами техники, имеющими различное функциональное назначение, и осуществляют на площадях с варьирующимися в широких пределах вероятностными природно-производственными показателями внешней среды;

• форму и размеры предмета труда можно менять в различных территориально разобщенных узловых пунктах транспортной сети (на лесосеке, верхнем или нижнем лесоскладе. бирже ЦБК и др.);

• древесные ресурсы рассредоточены, а их концентрация возрастает с удалением узлового пункта от места заготовки;

• характеристики внешней среды и предмета труда (природно-климатические и грунтовые условия, прирост и отпад древесины и др.) изменяются во времени;

• ТП влияют на возобновляемость леса (отрицательно или положительно), обладающего рекреационными, противоэрозионными, водорегулирующими и другими свойствами, вызывающими необходимость неистощительного освоения ресурсов;

• ТП должны базироваться на принципах безотходного производства и способствовать вовлечению в

1 Автор - ученый секретарь КарНИИЛПа © И.Р.Шегельман, 1996

переработку всех видов лесных ресурсов (древесины, ветвей, коры и др.);

• ТП должны осуществляться не только после достижения древесиной полной спелости, но и в процессе формирования древостоя за счет рубок промежуточного пользования.

Для создания технических решений (ТР), направленных на совершенствование и создание ТП и технических систем (ТС), выделена область со следующими морфологическими признаками:

• ПI - Предмет труда:

• П. 1.2 - деревья:

• П. 1.2.1а - целые,

• П. 1.2.16 - отрезки вершинной части,

• П. 1.2.1в - отрезки средней части,

• П. 1.2.1г - отрезки комлевой части,

• П. 1.2.1д - смесь отрезков;

• П. 1.2.2а-лиственные,

• П. 1.2.26 - хвойные,

• П. 1,2.2в - смесь хвойных и лиственных.

• П. 1.3 - отходы лесозаготовок:

• П. 1.3.1а - сучья,

• П. 1.3.16 - ветви,

• П.1.3.1в - вершинки,

• П. 1.3.1г - обломки хлыстов,

• П. 1.3.1д - валежник,

• П. 1.3.1е - смесь различных видов отходов;

• П. 1.3.2а-лиственные,

• П. 1.3.26 - хвойные,

• П.1.3.2в - смесь хвойных и лиственных.

• П. 1.4- Отходы нижнескладских работ:

• П. 1.4.1: смесь откомлевок, козырьков, вершинок;

• П. 1.4.2а - лиственные,

П. 1.4.26 - хвойные,

• П. 1.4.2в - смесь хвойных и лиственных.

• П. 1.5 - Дрова:

• П. 1.5.1а - круглые:

• П. 1.5.1.6 - колотые;

• П. 1.5.2а - лиственные,

• П. 1.5.26 - хвойные,

• П. 1,5.2в - смесь хвойных и лиственных.

• П. 1.6 - пнево-корневая древесина (ПКД):

• П. 1.6.1 - целые пни с корнями,

• П. 1.6.2 - куски пней;

• П. 1,6.2а - лиственные,

• П. 1.6.26 - хвойные,

• П. 1 6.2в - смесь хвойных и лиственных.

• П.2 - Место входа:

• П.2.1 - лесосека,

• П.2.2 - технологический коридор,

• П.2.3 - верхний лесосклад,

• П.2.4- транспортная сеть,

• П.2.5 - нижний лесосклад,

• П.2.6 - биржа: ЦБК, КЭЗа, завода ДСП,

ДВП, гидролизного завода.

• П.З - Место выхода (при переработке на щепу):

• П.3.1 - лесосека,

• П.3.2 - технологический коридор,

• П.3.3 - верхний лесосклад,

• П.3.4 - промежуточная площадка,

• П.3.5 - транспортная сеть,

• П.3.6 - нижний лесосклад,

• П.3.7 - биржа: ЦБК, КЭЗа, завода ДСП,

ДВП, гидролизного завода.

• П.4 - Выход (назначение продукции) при получении щепы:

• П.4.1 - щепа для ЦБП:

• П.4.1.1- марки Ц-1,

• П.4.1.2 - марки Ц-2,

• П.4.1.3 - марки Ц-3;

• П.4.2 - щепа для ДВП,

• П.4.3 - щепа для ДСП,

• П.4.4 - щепа для гидролиза,

• П.4.5 - щепа для экстрагирования.

• П.5 - Основные операции:

• П.5.1 - деление на части (по длине, в поперечном сечении),

• П.5.2 - отделение сучьев,

• П.5.3 - окорка,

• П.5.4 - перемещение:

• П.5.4.1 - подвозка,

• П.5.4.2 - погрузка,

• П.5.4.3 - транспортировка,

• П.5.4.4 - разгрузка;

• П.5.5 - сортировка:

• П.5.5.1 - по размерам.

• П.5.5.2 - по породам,

• П.5.5.3- по направлениям использования, П.5.5.4 - по качеству окорки.

С учетом специфики области поиска, изучения и обобщения известных методов (Альтшуллер Г.С.,

Балашов Е.П., Джонс Г.К., Мазуркин П.М., Моисеева Н.К., Одрин В.М., Половинкин А.И., Хубка В. и др.) для анализа и синтеза ТС отработана методология, сочетающая функционально-технологический анализ (ФТА) и метод построения “дерева целей” (МДЦ).

На первом этапе создания ТР осуществляется постановка задачи. Цель решения задачи уточняется на основании ФТА, который способствует декомпозиции “дерева целей”, направленной на определение направлений и методов совершенствования ТП и ТС (рис.1).

При декомпозиции в процессе мышления, трактуемого в работах С.Л.Рубинштейна, А.В. Брушлинско-го, А.Ф.Эсаулова и др. [2,3] как “анализ через синтез”, элементы ТС и внешней среды вовлекаются в новые связи и системы, выделение (анализ) в объекте новых свойств совершается через соединение (синтез) исследуемого объекта с предметами или явлениями и исходные элементы в ходе поиска выключаются из одних связей и вступают в новые, образуя элементы, отличающиеся от первоначальных, и в объекте проявляются новые качества.

На стадии ФТА совершенствуемую ТС анализируют в процессе ее функционирования (в процессе “потребления” ТС). Детально анализируют: процесс функционирования ТС, требования и ограничения к его проведению, процессы функционирования аналогичных ТС; особенности ТС и ее элементов, функции ТС и их элементов и взаимосвязей в пространстве и во времени; совокупность возможных вариантов ТП и их подпроцессов, характер работы ТС, выполняющих операции и приемы работы; характеристики внешней среды, влияющие на процесс функционирования ТС или воспринимающие воздействия от этого процесса, связи ТС с внешней средой и другими ТС; свойства и характеристики предмета труда в начале, в процессе и в конце операций, характер преобразования этих свойств, требования к продукции; необходимость или целесообразность изменения процесса, исключения, введения или усиления выполняемых функций, исключения нежелательных факторов; возможность изменения управляемых параметров процесса или внешней среды; имеющаяся информация и ее полнота, направления поиска дополнительной информации (теоретические, экспериментальные, патентноинформационные исследования).

Выявляют резервы развития ТС, которые вызваны:

• недостаточной изученностью процессов функционирования ТС, наличием неизвестных сторон процессов;

• противоречиями, возникающими в ТС;

• неправильно сформулированными целями функционирования ТС;

• устареванием заложенных в ТС идей, отсутствием в период создания ТС необходимых достижений науки и техники; упущениями из-за неточностей в расчетах, необоснованности заложенных ТР;

• необоснованным резервированием прочности, мощности, введением излишних связей, элементов и т.п.:

• компромиссами при создании ТС (например, между технологами и конструкторами);

• неполным использованием заложеннного в ТС потенциала;

• профессиональной ограниченностью, консервативностью разработчиков;

• достижениями науки и техники, новыми идеями и ТР.

В результате ФТА определяют:

• причины недостатков, функции, элементы и факторы, дающие отрицательный эффект, пути устранения недостатков и повышения полноты использования потенциала ТС;

• целесообразность введения новых функций и элементов, которые могут дать положительный эффект;

• возможность совмещения или разделения функций, выполняемых ТС и ее элементами, дробления или укрупнения ТС;

• целесообразность перехода к новой ТС (подсистеме, надсистеме).

Рис. I. Процесс разработки ТР

Рис. 2. Процесс оценки ТР

При аналитико-синтетической стадии работ определяют направления и методы совершенствования ТС путем:

• разведения, сведения или перераспределения операций (приемов) во времени и в пространстве; перемещения предмета труда, ТС, ее элементов во времени и в пространстве;

• изменения принципа выполнения операций (приемов); внесение дополнительных операций (приемов) или исключение действующих; измене-

ния характера взаимодействия ТС с внешней средой, внесения или исключения связи с ней;

• введения или исключения функций, выполняемых по отношению к внешней среде;

• изменения предмета труда и других входных воздействий; изменения вида продукции и других выходных воздействий;

• изменения требований к процессу и его результатам.

Цель совершенствования ТС расчленяют на локальные цели, подцели, задачи и т.д., образуя “дерево" в виде иерархической совокупности основной и локальных целей и задач, определяющих направления и методы совершенствования ТС. При этом достигается направленный переход к совокупности генерируемых ТР.

Сочетание ФТА и МДЦ позволяет исследовать ТС, процесс ее работы, внешнюю среду в различных системах и в различных системных качествах. На этой основе устанавливают новые взаимосвязи ТС с причинно-следственными факторами, расширяют область поиска ТР. Включение ТС, предмета труда, внешней среды в новые системы связей, отношений, переход от одной системы к другой обеспечивает возникновение новых ассоциаций, изменяет направленность мышления, а отсюда и мысленное прогнозирование и генерирование новых ТР.

Выбирают лучшие варианты на основе оценки сформулированных на качественном уровне ТР целей и критериев эффективности (рис. 2).

При оценке ТР вначале исключают заведомо, а затем более слабые варианты, основываясь на опыте и интуиции. Глубину проработки более сильных вариантов ТР определяют экспертно и с учетом экспертной оценки проверяют ТР на моделях (графических, физических или математических) и проводят количественную. теоретическую или экспериментальную оценку.

При рекомендации к проверке или внедрению формируют графический и описательный облик ТР, при необходимости изготовляют экспериментальный или опытный образец, после испытаний которых решается вопрос об освоении производства.

Методические принципы анализа и синтеза, основанные на сочетании ФТА и МДЦ, формулировались и отрабатывались длительный период и положительно зарекомендовали себя при создании технических решений (в т.ч. более 100 патентоспособных) вариантов конструкций корчевателей (АКП-1, ЛП-52, КПК-1), режуще-раскалывающих устройств (ДО-77, Р-402), погрузочно-транспортных машин ЛТ-189, захватнорежущих устройств машин ЛТ-189, ТБ-1, лункообра-зователей Л-2 и Л-2У, окорочного и сучкорезноокорочного оборудования барабанного и бункерного типа и др.

ЛИТЕРАТУРА

1. Рабочая книга по прогнозированию / И.В. Бестужев-Лада (отв. ред.) и др. М.: Мысль, 1982. 430 с.

2. Брушлинский А.В. Мышление и прогнозирование: логико-психологический анализ. М.: Мысль, 1979. 230 с.

З.Эсаулов А.Ф. Психология решения задач. М.: Высшая школа, 1972. 216 с.