авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 | 2 ||

Технология производства заготовок из термически модифицированной древесины

-- [ Страница 3 ] --

где Сi – цена одного кубометра заготовок каждого вида;

Кki – коэффициент выхода заготовок из пиломатериалов.

Решение полученной модели может быть осуществлено с помощью любой программы симплекс-метода линейного программирования, в данном случае использовалась программа «Раскрой».

В результате введения исходных данных модели в программу «Раскрой» получено следующее:

Целевая функция:

z= -4313·x1+4491·x2+13352·x3-3326·x4+120·x5+3548·x6 - 932·x7+2604·x8+

+6140·x9-1016·x10+112·x11+1240·x12+587·x13+1810·x14+3024·x15 -> max

Ограничения:

Огр.1: 0,091x1+0,263x2+0,436x3 = 5;

Огр.2: 0,342x4+0,59x5+0,836x6 = 4;

Огр.3: 0,306x7+0,468x8+0,63x9 = 9;

Огр.4: 0,606x10+0,758x11+0,91x12 = 21;

Огр.5: 0,343x13+0,59x14+0,836x15 = 13;

Огр.6: x1+x4+x7+x10+x13+x16 = 40;

Огр.7: x2+x5+x8+x11+x14+x17 = 41;

Огр.8: x3+x6+x9+x12+x15+x18 = 43.

Результаты расчета:

Значение целевой функции, отражающей максимальную суммарную прибыль – 314 570,81 руб.; оптимальные значения переменных, соответствующих объемам пиломатериалов для выработки заготовок того или иного вида равны:

x3 = 11,47;

x6 = 4,78;

x9 = 14,28;

x11 = 12,74;

x14 = 22,03;

x16 = 40;

x17 = 6,22;

x12 = 12,46.

Проводилось исследование влияния на прибыль и на оптимальные решения доли термически модифицированных заготовок в общем объеме заготовок.

Пусть доля термически модифицированных заготовок составляет от общего объема. Примем коэффициенты равные 0; 0,25; 0,5; 0,75; 1 (таблица 2). В программу «Раскрой» вводим матрицу данных, в которой сведена информация об объемах каждого вида заготовок, получаемых из каждой группы пиломатериалов, ценах заготовок каждого вида, затратах на производство заготовок. Результаты расчета представлены в таблице 2.

  1. Спецификация заготовок для составления оптимизации плана раскроя
Вид заготовок Размеры заготовок, мм Допустимый диаметр сучков, мм Доля термически модифицированных заготовок в общем объеме заготовок
0,00 0,25 0,50 0,75 1,00
Объемы заготовок, м3
Термически модифицированные 3000х100 20 0 3 5 5 5
3000х100 50 0 2 4 4 4
1500х100 20 0 4 9 9 9
1500х100 50 0 4 8 21 34
Немодифицированные 3000х100 50 52 39 26 13 0
Итого: 52 52 52 52 52

Из анализа данных таблицы 3 следует, что пиломатериалы с суммарной длиной бездефектных участков на доске 5501-6000 мм по всем вариантам были востребованы для выработки заготовок.

  1. Оптимальные планы раскроя пиломатериалов на заготовки
Группа качества пиломатериалов Переменные Доля термически модифицированных заготовок в общем объеме заготовок
0,00 0,25 0,50 0,75 1,00
Объемы пиломатериалов для раскроя, м3
4500-5000 мм x1 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00
x4 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00
x7 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00
x10 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00
x13 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00
0,00 0,00 0,00 0,00 0,00
5001-5500 мм х2 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00
х5 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00
х8 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00
х11 0,00 0,00 0,00 12,74 29,89
х14 27,21 33,54 38,87 22,03 0,00
27,21 33,54 38,87 34,78 29,89
5501-6000 мм х3 0,00 6,88 11,47 11,47 11,47
х6 0,00 2,39 4,78 4,78 4,78
х9 0,00 6,35 14,29 14,29 14,29
х12 0,00 4,40 8,79 12,46 12,46
х15 43,00 22,98 3,67 0,00 0,00
43,00 43,00 43,00 43,00 43,00
Дополнительные переменные х16 40,00 40,00 40,00 40,00 40,00
х17 13,79 7,46 2,13 6,22 11,11
х18 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00
Объем пиломатериалов использованный для выработки основных заготовок, м3 70,21 76,54 81,87 77,78 72,89
Суммарная прибыль по основным заготовкам, полученная при решении оптимизационной математической модели, руб. 179276 274994 350159 314570 276610
Суммарная прибыль по коротким заготовкам, рассчитанная на объем пиломатериалов, определяемых спецификацией, руб. 28758 67208 96089 87620 77448
Суммарная прибыль, по основным и коротким заготовкам, рассчитанная на объем пиломатериалов, определяемых спецификацией, руб. 208034 342202 446248 402190 354058
Ожидаемая прибыль, при переработке 1 м3 пиломатериалов на основные заготовки, руб. 2554 3593 4277 4044 3795
Ожидаемая прибыль, при переработке 1 м3 пиломатериалов на короткие заготовки, руб. 410 878 1174 1127 1062
Ожидаемая прибыль, при переработке 1 м3 пиломатериалов на основные и короткие заготовки, руб 2963 4471 5451 5171 4857

Пиломатериалы с суммарной длиной бездефектных участков на доске 5001-5500 востребованы почти полностью. Группа пиломатериалов с суммарной длиной бездефектных участков на доске 4500-5000 мм не востребована для выработки заготовок, т.к. ее использование ведет к убытку. Для немодифицированных заготовок из этой группы пиломатериалов выработка оказалась прибыльной.

При принятых в расчете ценах на пиломатериалы и заготовки, затратах на модифицирование и себестоимости операций на участке раскроя пиломатериалы с суммарной длиной бездефектных участков на доске 4500-5000 мм экономически не выгодны для производства термически модифицированных заготовок.

На рисунке 3 приведена технологическая схема производства заготовок из термически модифицированной древесины. В соответствии с этой схемой круглые лесоматериалы в лесопильном цехе распиливаются на пиломатериалы. При этом оценка качества пиломатериалов может производиться с использованием сканирующих устройств. При выполнении операции сортирования показателем качества является выход основной заготовки. В данном примере для термического модифицирования можно использовать пиломатериалы двух групп качества. Первая группа пиломатериалов, из которой получается три и более заготовок длиной 1500 мм с допустимым диаметром сучком 20 мм и менее. Эта группа пиломатериалов эквивалентна группе пиломатериалов с суммарной длиной бездефектных участков 5501-6000 мм. Вторая группа пиломатериалов, из которой получается две основных заготовки длиной 1500 мм и с допустимым диаметром сучком 20 мм и менее. Эта группа пиломатериалов эквивалентна группе пиломатериалов с суммарной длиной бездефектных участков 5001-5500 мм.

Пиломатериалы третьей группы качества с суммарной длиной бездефектных участков 4500-5000 мм использовать для выработки заготовок по рассматриваемой спецификации нецелесообразно.

Затем производится сортировка пиломатериалов и определяется, какие пиломатериалы следует направить на термическую модификацию, а какие на обычную сушку. Далее пиломатериалы проходят операции сушки и термической модификации. Необходимо проведение анализа свойств и контроль качества полученных материалов. Реализуем план, используя поперечный способ раскроя. После раскроя пиломатериалов на заготовки производится сортировка заготовок по размерам длины и качеству.

В результате решения математической модели получены прибыль по основным заготовкам,

рисунок 4 кривая 1, при изменении доли термически модифицированных заготовок от 0 до 100 %. С увеличением доли термически модифицированных пиломатериалов прибыль возрастает.


  1. Технологическая схема производства заготовок из термически модифицированной и немодифицированной древесины

  1. Зависимости суммарной прибыли (при производстве 52 м3 заготовок) от доли термически модифицированных заготовок, в общем объеме заготовок

  1. Зависимости прибыли от доли термически модифицированных заготовок в общем объеме заготовок в пересчете на 1 м3 пиломатериалов

Наиболее существенное увеличение суммарной прибыли наблюдается при увеличении доли термически модифицированных заготовок от 0 до 50 %. При доле термически модифицированных пиломатериалов более 50 % суммарная прибыль начинает уменьшаться. Наиболее полное представление дают значения прибыли из 1 м3 пиломатериалов (рисунок 5).

Значение ожидаемой прибыли, при переработке 1 м3 пиломатериалов на основные и короткие заготовки, приведено на рисунке 3, кривая 3. Из графиков следует, что тенденция изменения прибыли сохраняется.

Из представленных материалов следует, что не все пиломатериалы экономически выгодно подвергать термической модификации. По рассматриваемым в примере спецификациям пиломатериалов и заготовок, действующим ценам на заготовки в этот период, затратам на термическое модифицирование, 50 % объема пиломатериалов рекомендуется направлять на термическое модифицирование.

Основные результаты работы

              1. Свойства термически модифицированной древесины превосходят немо-дифицированную, по таким показателям как усушка, разбухание, влаго- и водопоглощение.
              2. Прочность при сжатии вдоль волокон у образцов ели, сосны, березы, дуба и граба увеличилась после термической модификации.

Прочность при статическом изгибе из термически модифицированных пиломатериалов ели, дуба и граба увеличилась по сравнению с немодифицированной древесины, а у образцов сосны и березы уменьшилась.

Прочность термически модифицированной древесины при статическом изгибе изменилась в зависимости от интенсивности выхода на максимальную температуру, при повышении интенсивности прочность уменьшилась (прочность образцов, высушенных при мягких режимах сушки выше, чем прочность образцов высушенных при форсированных режимах сушки).

Прочность термически модифицированной древесины при статическом изгибе изменилась в зависимости от места расположения древесины в бревне (зоны ствола).

Прочность древесины уменьшилась по направлению от комля к вершине, так, образцы выпиленные из комлевой части бревна имели большую прочность, чем образцы, выпиленные из вершинной части бревна.

Прочность термически модифицированной древесины, при различных классах термообработки изменялась в зависимости от удаленности от центра бревна.

Прочность возрастала по направлению от центральной зоны бревна к периферической.

              1. Наиболее распространенным пороком после термической модификации обрезных березовых пиломатериалов оказалась крыловатость - 91% из общего числа досок, значение от 5 до 10 мм; затем покоробленность продольная по кромке - 67%, значение от 3 до 6 мм; покоробленность продольная по пласти - 56%, значение от 3 до 6 мм и поперечная покоробленность только 3%, значение от 1 до 1,5 мм.
              2. При термическом модифицировании бревен, качество образцов древесины оказалось ниже по сравнению с образцами, полученными при модифицировании пиломатериалов.
              3. Результаты исследований позволяют рассматривать использование термически модифицированных бревен, а также бруса для создания малых архитектурных форм, садовой и парковой мебели. Однако следует учитывать, при проектировании изделий, подвергающихся повышенным нагрузкам, снижение некоторых прочностных характеристик.
              4. Критерием оценки качества пиломатериалов может служить величина выхода основной заготовки. При этом суммарная длина бездефектных участков используется для определения объемного выхода заготовок и оптимизации плана раскроя, а величина объемного выхода основной заготовки используется в производственных условиях.
              5. Получены уравнения для расчета объемного выхода основных и коротких заготовок. Всего было получено 28 уравнений.
              6. При поперечном раскрое с увеличением длины основной заготовки в интервале от 1500 мм до 3000 мм её объемный выход уменьшается, а общий объемный выход увеличивается.
              7. Разработанная оптимизационная модель планирования раскроя позволяет оптимально распределять имеющиеся запасы пиломатериалов для производства термически модифицированных и немодифицированных заготовок различных размеров. В качестве критерия оптимальности при раскрое пиломатериалов принята суммарная прибыль.
              8. Прибыль при производстве основных и коротких заготовок по различным спецификациям, в зависимости от доли термически модифицированных пиломатериалов имеет экстремум и по расчетам может достигать до 5451 руб. при переработке 1 м3 пиломатериалов.
              9. Полученные данные могут быть использованы для оптимизации производства заготовок:
  • на участке сортировки сырых пиломатериалов;
  • в раскройном цехе при определении оптимального соотношения объемов основных заготовок и коротких;
  • при проектировании цехов по раскрою пиломатериалов на заготовки.

Список опубликованных автором работ

В ведущих рецензируемых научных журналах, рекомендованных ВАК Российской Федерации

  1. Владимирова Е.Г. Изучение коробления термически модифицированной древесины после сушки / Е.Г. Владимирова // Вестник Московского государственного университета леса - Лесной вестник, № 6 (55). – М.:, 2007, С. 133-137.
  2. Владимирова Е.Г. Влияние термической модификации на некоторые физико-механические свойства древесины сосны (Pinus sylvestris) / Владимирова Е.Г. // Вестник Московского государственного университета леса - Лесной вестник, №5 (81). – М.:, 2011, С. 97-102.
  3. Владимирова Е.Г. Исследование предела прочности при изгибе термически модифицированной древесины сосны (Pinus sylvestris), / Е.Г. Владимирова // Вестник Московского государственного университета леса - Лесной вестник № 5 (81). – М.:, 2011, С.102-105.

Публи

Pages:     | 1 | 2 ||
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.