Министерство образования и науки РФ

Северный (Арктический) федеральный университет им. М.В. Ломоносова

Кафедра лесопильно-строгальных производств

(наименование кафедры)

Садовников Александр Сергеевич

(фамилия, имя, отчество студента)

Институт

Лесотехнический

курс

IV

группа

2

Курсовая работа

По дисциплине

Основы автоматизированного проектирования изделий

и технологических процессов в деревообработке

На тему

Анализ плана раскроя пиловочного сырья (вариант №4)

(наименование темы)

Работа допущена к защите

(подпись руководителя)

(дата)

Признать, что работа

выполнена и защищена с оценкой

Руководитель

профессор

А.Д. Голяков

(должность)

(подпись)

(и.,о., фамилия)

(дата)

Архангельск

2012

ЛИСТ ДЛЯ ЗАМЕЧАНИЙ

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

План раскроя пиловочного сырья:

Средняя длина бревен , м	Диаметр бревен , см	Количество бревен, , %	Постав,		Приме-чание
			1-ый проход	2-ой проход
5,2	14	17,7	1х100	2х50, 2х16	ФБС-МКС
	16	33,2	1х125	2х50, 2х16
	18	13,0	1х150, 2х19	1х75, 2х19, 2х19	Рамы
	20	16,3	1х150, 2х19	2х50, 2х19, 2х19
	22-24	19,8	1х125, 2х25, 2х25	2х38, 2х38, 2х25

Допускаемый спецификационный выход пиломатериалов ведущих сечений – в пределах 60-140%.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение 5

1 Оценка заданного плана раскроя пиловочного сырья 6

2 ВЫЯВЛЕНИЕ РЕЗЕРВОВ ПРОИЗВОДСТВА 8

3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ СРЕДНЕГО УВЕЛИЧЕНИЯ ОБЪЕМНОГО ВЫХОДА ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ НОВЫХ ПОСТАВОВ 14

4 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЩЕГО ПОВЫШЕНИЯ ОБЪЕМНОГО ВЫХОДА ПО ЗАДАННОЙ СПЕЦИФИКАЦИИ СЫРЬЯ 24

5 ОПРЕДЕЛЕНИЕ СПЕЦИФИКАЦИОННОГО ВЫХОДА ТОЛСТЫХ ДОСОК 25

Заключение 26 список использованных источников 27

ВВЕДЕНИЕ

Целью данной работы является анализ плана раскроя пиловочного сырья, составленного в расчете на сортировку бревен по номинальным диаметрам. В ходе анализа производится составление новых, более рациональных поставов и уточнение границ сортировочных групп по критерию объемного выхода пиломатериалов (при условии перехода к сортировке по поставам с помощью программируемого сортировочного конвейера), определяется спецификационный выход отдельных ведущих сечений, проценты недопилов и перепилов относительно заданной спецификации, изменение выхода пиломатериалов по отдельным поставам, общее повышение объемного выхода пиломатериалов.

1 ОЦЕНКА ЗАДАННОГО ПЛАНА РАСКРОЯ ПИЛОВОЧНОГО СЫРЬЯ

Рассчитываем поставы по заданному плану раскроя сырья. Расчет ведем с учетом технических требований по ГОСТ 26002-83 и минимальной длины выпиливаемых досок по спецификации – 1,5 м. При этом принимаем толщину пропила на рамных потоках – 3,6 мм, толщину пропила на МКС – 3,8 мм, а также обусловимся, что разрешающая способность и точность измерительного устройства сортировочного конвейера позволяют сортировать бревна по диаметрам с шагом 0,5 см. Результаты расчета сведены в таблицу 1.1.

Таблица 1.1 – Объемный выход по заданным поставам и диаметрам

Фактический диаметр бревна , см	Объемный выход пиломатериалов по поставам , %
	I постав	II постав	III постав	IV постав	V постав
13,5	39,6	-	-	-	-
14,0	47,5	-	-	-	-
14,5	51,5	-	-	-	-
15,0	52,2	43,5	-	-	-
15,5	-	48,3	-	-	-
16,0	-	52,5	-	-	-
16,5	-	56,6	-	-	-
17,0	-	53,6	62,0	-	-
17,5	-	-	60,1	-	-
18,0	-	-	58,8	-	-
18,5	-	-	59,3	-	-
19,0	-	-	59,8	62,9	-
19,5	-	-	-	62,5	-
20,0	-	-	-	62,0	-
20,5	-	-	-	60,4	-
21,0	-	-	-	60,2	59,3
21,5	-	-	-	-	58,4
22,0	-	-	-	-	58,3
22,5	-	-	-	-	60,0

Продолжение таблицы 1.1

Фактический диаметр бревна , см	Объемный выход пиломатериалов по поставам , %
	I постав	II постав	III постав	IV постав	V постав
23,0	-	-	-	-	59,5
23,5	-	-	-	-	59,6
24,0	-	-	-	-	60,2
24,5	-	-	-	-	59,7
25,0	-	-	-	-	59,9

Для наглядности результатов представим их в графическом виде (рис. 1.1).

Рисунок 1.1 – Зависимость объемного выхода пиломатериалов по заданным поставам от фактического диаметра бревна

На графике заметны большие разницы значений объемного выхода на граничных диаметрах поставов, резкое изменение зависимостей, низкие значения объемного выхода на отдельных участках, - все это говорит о том, что план раскроя пиловочного сырья составлен нерационально с точки зрения наибольшего выхода пиломатериалов.

В данном случае, добиться наибольшего объемного выхода можно путем составления новых наиболее оптимальных поставов, а также за счет корректировки границ сортировочных групп, учитывая при этом допускаемые отклонения от спецификации.

2 ВЫЯВЛЕНИЕ РЕЗЕРВОВ ПРОИЗВОДСТВА

С учетом заданной спецификации подбираем новые поставы, позволяющие получить более высокий объемный выход на участках с низким значением этого показателя. Значения объемного выхода по поставам при определенных диаметрах бревен сведены в таблицу 2.1, графическое изображение зависимости представлено на рисунке 2.1.

Таблица 2.1 – Объемный выход по поставам

Фактический диаметр бревна , см	Объемный выход пиломатериалов по поставам , %
	I постав 1х100; 2х50, 2х16	II постав 1х125; 2х50, 2х16	III постав 1х150, 2х19; 1х75, 4х19	IV постав 1х150, 2х19; 2х50, 4х19	V постав 1х125, 4х25 4х38, 2х25	VI постав 1х150, 2х16; 1х75, 2х25, 2х16	VII постав 1х150, 2х16; 2х50, 2х25, 2х16	V постав 1х125, 4х19 4х38, 2х19
13,5	39,6	-	-	-	-	-	-	-
14,0	47,5	-	-	-	-	-	-	-
14,5	51,5	-	-	-	-	-	-	-
15,0	52,2	43,5	-	-	-	-	-	-
15,5	50,2	48,3	45,7	-	-	-	-	-
16,0	48,3	52,5	54,1	-	-	-	-	-
16,5	-	56,6	57,5	-	-	57,7	-	-
17,0	-	53,6	62,0	-	-	62,3	-	-
17,5	-	-	60,1	-	-	61,2	-	-
18,0	-	-	58,8	53,9	-	62,7	-	-
18,5	-	-	59,3	62,7	-	62,6	61,5	-
19,0	-	-	59,8	62,9	-	61,1	63,4	-
19,5	-	-	-	62,5	-	-	62,6	-
20,0	-	-	-	62,0	-	-	62,1	-
20,5	-	-	-	60,4	-	-	61,7	61,1

Продолжение таблицы 2.1

Фактический диаметр бревна , см	Объемный выход пиломатериалов по поставам , %
	I постав 1х100; 2х50, 2х16	II постав 1х125; 2х50, 2х16	III постав 1х150, 2х19; 1х75, 4х19	IV постав 1х150, 2х19; 2х50, 4х19	V постав 1х125, 4х25 4х38, 2х25	VI постав 1х150, 2х16; 1х75, 2х25, 2х16	VII постав 1х150, 2х16; 2х50, 2х25, 2х16	V постав 1х125, 4х19 4х38, 2х19
21,0	-	-	-	60,2	59,3	-	61,0	62,9
21,5	-	-	-	61,0	58,4	-	-	62,4
22,0	-	-	-	59,7	58,3	-	-	61,0
22,5	-	-	-	58,7	60,0	-	-	60,5
23,0	-	-	-	-	59,5	-	-	60,9
23,5	-	-	-	-	59,6	-	-	59,6
24,0	-	-	-	-	60,2	-	-	59,0
24,5	-	-	-	-	59,7	-	-	-
250	-	-	-	-	59,9	-	-	-

Следствием введения новых поставов в план раскроя пиловочного сырья, явилось формирование новых сортировочных групп:

• сорт. группа «А» – 13,5 - 15 см;

• сорт. группа «Б» – 15 - 16,5 см;

• сорт. группа «В» – 16,5 - 18,5 см;

• сорт. группа «Г» – 18,5 - 20,5 см;

• сорт. группа «Д» – 20,5 - 23,5 см;

• сорт. группа «Е» – 23,5 - 25 см.

Поставы для распиловки на агрегатном потоке оптимизированы незначительно из-за ограничений по допустимому отклонению от спецификации, а также в целях обеспечения наибольшей производительности лесопильного цеха.

Расчеты поставов для граничных диаметров сортировочных групп представлены в таблицах 2.2-2.14.

Рисунок 2.1 – Зависимость объемного выхода по поставам от диаметра распиливаемого сырья: 1, 2, 3, 4, 5 – кривые исходных (заданных) поставов; 6, 7, 8 – кривые новых поставов; а, б, в, г, д – исходные сортировочные группы (диапазоны) диаметров сырья; А, Б, В, Г, Д, Е – новые (рекомендуемые) сортировочные группы сырья

Таблица 2.2 – Расчет постава для диаметра 13,5 см по сортировочной группе «А»

Постав	Ширина постава, мм	Стандартная ширина обрезной доски, мм	Стандартная длина доски, м
1х100	102,4	88,0	-
2х50	107,0	100	3,6

Таблица 2.3 – Расчет постава для диаметра 15,0 см по сортировочной группе «А»

Постав	Ширина постава, мм	Стандартная ширина обрезной доски, мм	Стандартная длина доски, м
1х100	102,4	109,6	-
2х50	107,0	100	5,1
2х16	147,7	75	3,0

Таблица 2.4 – Расчет постава для диаметра 15,0 см по сортировочной группе «Б»

Постав	Ширина постава, мм	Стандартная ширина обрезной доски, мм	Стандартная длина доски, м
1х125	128,6	77,2	-
2х50	107,0	125	3,3
2х16	147,7	75	3,0

Таблица 2.5 – Расчет постава для диаметра 16,5 см по сортировочной группе «Б»

Постав	Ширина постава, мм	Стандартная ширина обрезной доски, мм	Стандартная длина доски, м
1х125	128,6	103,4	-
2х50	107,0	125	5,1
2х16	147,7	75	5,1

Таблица 2.6 – Расчет постава для диаметра 16,5 см по сортировочной группе «В»

Постав	Ширина постава, мм	Стандартная ширина обрезной доски, мм	Стандартная длина доски, м
1х150	154,1	58,9	-
1х75	77,4	150	4,5
2х25	136,2	100	4,5
2х16	176,5	75	1,8

Таблица 2.7 – Расчет постава для диаметра 18,5 см по сортировочной группе «В»

Постав	Ширина постава, мм	Стандартная ширина обрезной доски, мм	Стандартная длина доски, м
1х150	154,1	58,9	-
2х16	194,5	75	2,4
1х75	77,4	150	5,1
2х25	136,2	125	5,1
2х16	176,5	75	4,2

Таблица 2.8 – Расчет постава для диаметра 18,5 см по сортировочной группе «Г»

Постав	Ширина постава, мм	Стандартная ширина обрезной доски, мм	Стандартная длина доски, м
1х150	154,1	102,3	-
2х16	194,5	75	2,4
2х50	106,8	150	5,1
2х25	165,5	100	4,2

Таблица 2.9 – Расчет постава для диаметра 20,5 см по сортировочной группе «Г»

Постав	Ширина постава, мм	Стандартная ширина обрезной доски, мм	Стандартная длина доски, м
1х150	154,1	102,3	-
2х16	194,5	75	4,8
2х50	106,8	150	5,1
2х25	165,5	125	4,8
2х16	205,9	75	3,6

Таблица 2.10 – Расчет постава для диаметра 20,5 см по сортировочной группе «Д»

Постав	Ширина постава, мм	Стандартная ширина обрезной доски, мм	Стандартная длина доски, м
1х125	128,6	159,6	-
2х19	175,1	115	4,5
2х19	221,5	75	1,8
2х38	82,0	125	5,1
2х38	167,6	115	5,1
2х19	214,1	75	2,7

Таблица 2.11 – Расчет постава для диаметра 23,5 см по сортировочной группе «Д»

Постав	Ширина постава, мм	Стандартная ширина обрезной доски, мм	Стандартная длина доски, м
1х125	128,6	196,7	-
2х19	175,1	150	5,1
2х19	221,5	100	4,2
2х38	82,0	125	5,1
2х38	167,6	125	5,1
2х19	214,1	115	4,2

Таблица 2.12 – Расчет постава для диаметра 23,5 см по сортировочной группе «Е»

Постав	Ширина постава, мм	Стандартная ширина обрезной доски, мм	Стандартная длина доски, м
1х125	128,6	196,7	-
2х25	187,4	150	4,5
2х25	246,1	75	2,7
2х38	82,0	125	5,1
2х38	167,6	125	5,1
2х25	226,4	100	3,9

Таблица 2.13 – Расчет постава для диаметра 25 см по сортировочной группе «Е»

Постав	Ширина постава, мм	Стандартная ширина обрезной доски, мм	Стандартная длина доски, м
1х125	128,6	214,4	-
2х25	187,4	175	4,5
2х25	246,1	100	3,6
2х38	82,0	125	5,1
2х38	167,6	125	5,1
2х25	226,4	115	4,8

3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ СРЕДНЕГО УВЕЛИЧЕНИЯ ОБЪЕМНОГО ВЫХОДА ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ НОВЫХ ПОСТАВОВ

Выполняем аппроксимацию зависимости объемного выхода пиломатериалов по новым и заданным поставам от диаметра распиливаемого сырья в пределах рабочей зоны новых поставов (с учетом необходимой точности аппроксимации – до 5%). Результаты аппроксимации представлены на рис. 3.1-3.9 и табл. 3.1-3.9.

Значение интеграла функции объемного выхода от диаметра определяет площадь, лежащую под кривой постава в пределах заданных границ его сортировочной группы.

Рисунок 3.1 – Зависимость объемного выхода пиломатериалов от фактического диаметра бревна в пределах рабочей зоны VI постава

Таблица 3.1 – Результаты аппроксимации зависимости объемного выхода от фактического диаметра бревна в пределах рабочей зоны VI постава

Параметр	Значение
Уравнение аппроксимированной зависимости
Относительная ошибка аппроксимации P, %	2,46
Верхний предел интегрирования	18,5
Нижний предел интегрирования	16,5
Значение интеграла	123,25
Средний объемный выход , %	61,62

Рисунок 3.2 – Зависимость объемного выхода пиломатериалов от фактического диаметра бревна в пределах рабочей зоны VII постава

Таблица 3.2 – Результаты аппроксимации зависимости объемного выхода от фактического диаметра бревна в пределах рабочей зоны VII постава

Параметр	Значение
Уравнение аппроксимированной зависимости
Относительная ошибка аппроксимации P, %	1,17
Верхний предел интегрирования	20,5
Нижний предел интегрирования	18,5
Значение интеграла	124,93
Средний объемный выход , %	62,46

Рисунок 3.3 – Зависимость объемного выхода пиломатериалов от фактического диаметра бревна в пределах рабочей зоны VIII постава

Таблица 3.3 – Результаты аппроксимации зависимости объемного выхода пиломатериалов от фактического диаметра бревна в пределах рабочей зоны VIII постава

Параметр	Значение
Уравнение аппроксимированной зависимости
Относительная ошибка аппроксимации P, %	1,52
Верхний предел интегрирования	23,5
Нижний предел интегрирования	20,5
Значение интеграла	183,93
Средний объемный выход , %	61,31

Рисунок 3.4 – Зависимость объемного выхода пиломатериалов от фактического диаметра бревна в пределах от 16,5 до 17 см для II постава

Таблица 3.4 – Результаты аппроксимации зависимости объемного выхода пиломатериалов от фактического диаметра бревна в пределах от 16,5 до 17 см для II постава

Параметр	Значение
Уравнение аппроксимированной зависимости
Относительная ошибка аппроксимации P, %	0
Верхний предел интегрирования	17
Нижний предел интегрирования	16,5
Значение интеграла	27,55
Средний объемный выход , %	55,1

Рисунок 3.5 – Зависимость объемного выхода пиломатериалов от фактического диаметра бревна в пределах от 17 до 18,5 см для III постава

Таблица 3.5 – Результаты аппроксимации зависимости объемного выхода пиломатериалов от фактического диаметра бревна в пределах от 17 до 18,5 см для III постава

Параметр	Значение
Уравнение аппроксимированной зависимости
Относительная ошибка аппроксимации P, %	0,31
Верхний предел интегрирования	18,5
Нижний предел интегрирования	17
Значение интеграла	89,62
Средний объемный выход , %	59,75

Рисунок 3.6 – Зависимость объемного выхода пиломатериалов от фактического диаметра бревна в пределах от 18,5 до 19 см для III постава

Таблица 3.6 – Результаты аппроксимации зависимости объемного выхода пиломатериалов от фактического диаметра бревна в пределах от 18,5 до 19 см для III постава

Параметр	Значение
Уравнение аппроксимированной зависимости
Относительная ошибка аппроксимации P, %	0
Верхний предел интегрирования	19
Нижний предел интегрирования	18,5
Значение интеграла	29,78
Средний объемный выход , %	59,55

Рисунок 3.7 – Зависимость объемного выхода пиломатериалов от фактического диаметра бревна в пределах от 19 до 20,5 см для IV постава

Таблица 3.7 – Результаты аппроксимации зависимости объемного выхода пиломатериалов от фактического диаметра бревна в пределах от 19 до 20,5 см для IV постава

Параметр	Значение
Уравнение аппроксимированной зависимости
Относительная ошибка аппроксимации P, %	0,24
Верхний предел интегрирования	20,5
Нижний предел интегрирования	19
Значение интеграла	93,15
Средний объемный выход , %	62,1

Рисунок 3.8 – Зависимость объемного выхода пиломатериалов от фактического диаметра бревна в пределах от 20,5 до 21 см для IV постава

Таблица 3.8 – Результаты аппроксимации зависимости объемного выхода пиломатериалов от фактического диаметра бревна в пределах от 20,5 до 21 см для IV постава

Параметр	Значение
Уравнение аппроксимированной зависимости
Относительная ошибка аппроксимации P, %	0
Верхний предел интегрирования	21
Нижний предел интегрирования	20,5
Значение интеграла	30,15
Средний объемный выход , %	60,3

Рисунок 3.9 – Зависимость объемного выхода пиломатериалов от фактического диаметра бревна в пределах от 21 до 23,5 см для V постава

Таблица 3.9 – Результаты аппроксимации зависимости объемного выхода пиломатериалов от фактического диаметра бревна в пределах от 21 до 23,5 см для V постава

Параметр	Значение
Уравнение аппроксимированной зависимости
Относительная ошибка аппроксимации P, %	1,48
Верхний предел интегрирования	23,5
Нижний предел интегрирования	21
Значение интеграла	147,83
Средний объемный выход , %	59,13

По полученным данным определяем среднее увеличение объемного выхода при использовании новых поставов в принятом для них диапазоне диаметров бревен по формуле (3.1):

(3.1)

где - площадь, лежащая под кривой i-го постава в пределах границ его сортировочной группы;

- суммарная площадь, лежащая под кривыми заданных поставов в пределах новой сортировочной группы;

и – числовые значения соответственно верхней и нижней границ новой сортировочной группы диаметров, см,

4 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЩЕГО ПОВЫШЕНИЯ ОБЪЕМНОГО ВЫХОДА ПО ЗАДАННОЙ СПЕЦИФИКАЦИИ СЫРЬЯ

С учетом процентного состава сырья новых сортировочных групп определяем среднее увеличение объемного выхода по всей спецификации сырья по формуле (4.1):

(4.1)

где – процент сырья, распиливаемого по новому поставу, предполагается, что распределение фактических диаметров в номинальных группах равномерное, распределение сырья по номинальным диаметрам (по заданию), представлено в табл. 4.1.

Таблица 2.4 – Распределение сырья по номинальным диаметрам

, см	14	16	18	20	22-24	Всего
, %	17,7	33,2	13	16,3	19,8	100

5 ОПРЕДЕЛЕНИЕ СПЕЦИФИКАЦИОННОГО ВЫХОДА ТОЛСТЫХ ДОСОК

Спецификационный выход определяется через отношение ожидаемого объема пиломатериалов в результате реализации плана раскроя сырья к объему пиломатериалов заданного в спецификации.

Спецификационный выход толстых досок (выпиливаемых из пласти бруса, без укорочения) пропорционален отношению числа фактически распиливаемых бревен по данному поставу к планируемому (или их процентов в спецификации).

Таким образом, по формуле 5.1 определим спецификационные выходы толстых досок всех выпиливаемых сечений:

(5.1)

где – фактически распиливаемый процент бревен, из которых получаются доски заданного сечения, %;

– планируемый к распиловке процент бревен для получения пиломатериалов i-го сечения (при этом имеется ввиду, что предварительный план раскроя позволял получить 100%-ный спецификационный выход пиломатериалов ведущих сечений).

(так, как постав I, по которому выпиливается это сечение, а также его рабочая зона остались неизменными).

(недопил составил 25%).

(перепил составил 39%).

(недопил составил 5%).

(перепил составил 21%).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Сортировка бревен по поставам имеет преимущество перед сортировкой по номинальным диаметрам, выражающееся в более рациональном формировании сортировочных групп, и как следствие, в возможности достижения большего объемного выхода пиломатериалов.

Общее повышение объемного выхода по заданной спецификации сырья составило 1,03% (при этом величины перепилов и недопилов не превысили допустимого значения по заданию).

Рекомендуемый план раскроя сырья сведен в табл. 6.1, графическое изображение зависимости по этому плану представлено на рис. 6.1.

Таблица 6.1 – Рекомендуемый план раскроя пиловочного сырья

Средняя длина бревен , м	Границы сорт. групп, см	Количество бревен, , %	Постав,			Приме-чание
			1-ый проход	2-ой проход
5,2	13,5-15	17,7	1х100	2х50, 2х16	ФБС-МКС
	15-16,5	24,9	1х125	2х50, 2х16
	16,5-18,5	18,05	1х150, 2х16	1х75, 2х25, 2х16	Рамы
	18,5-20,5	15,48	1х150, 2х16	2х50, 2х25, 2х16
	20,5-23,5	16,45	1х125, 2х19, 2х19	2х38, 2х38, 2х19
	23,5-25	7,42	1х125, 2х25, 2х25	2х38, 2х38, 2х25

Рисунок 6.1 – Зависимость объемного выхода от диаметра по предложенному плану раскроя сырья

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1 Голяков А.Д. Оптимизация сортировки и распиловки пиловочного сырья: Методические указания к выполнению лабораторных и курсовой работ. – Архангельск: Изд-во АГТУ, 2002. – 16с.

9