Файл: Виготовлення.pdf

91
комбінованих цехах на операціях, які пов’язані з подачею сировини в цех і створення запасів сировини перед цехом, а також на операціях на складі готової продукції в цеху [3, 7]. В останні роки досліджень щодо створення гнучких виробничих систем проводиться більше. Це відбувається тому, що в реальних виробничих умовах досить часто доводиться змінювати процес виробництва у звʼязку з тим, що потрібно враховувати вплив зовнішнього середовища на їхнє функціонування. Такі зміни можуть відбуватися внаслідок змінювання обсягів виробництва, передбачувано – якісних параметрів сировини під час коливань на ринку попиту біопродукції тощо
[10, 13]. У роботах професора А. К. Редькіна [21] підкреслено, що необхідно створювати гнучкі автоматизовані виробництва-підрозділи підприємства, що дасть змогу збільшити завантаженість обладнання і пришвидшити утилізацію деревної сировини. Зазначено, що найбільшого ефекту від створення гнучких виробництв досягають у разі влаштування дрібносерійних виробництв. У роботах В. Р. Фергіна [24] підкреслено, що гнучка автоматизація виробництва сприяє адаптації режиму функціонування технологічних дільниць до параметрів сировини і проміжних товарів під час їхньої переробки. Цього досягають унаслідок використання нових гнучких технологій обробки та застосування сучасних засобів автоматизації.
Доведено, що створення ефективних гнучких технологій є особливо важливим у лісопильному виробництві, насамперед – на лісопильних лініях, на яких розпилюють сировину й формують пиломатеріали.
На рамних лісопильних лініях не можна змінити режим пиляння на вимогу індивідуального замовника. За умови використання жорсткого різання обирають певну схему розкроювання деревини визначеної розмірної групи й розміру (в межах одного або двох діаметрів деревини).
Із огляду на це розпильовану сировину сортують за діаметром деревини, що приводить до значних затрат.
У наукових роботах Н. К. Клімушева [13] на підставі врахування споживчого попиту наведено прогнозні методи визначення запасів сировини на складах, але їх не взято до уваги, оскільки оперативне управління деревообробним виробництвом через коливання попиту не надало рекомендацій.
Важливим напрямом наукових досліджень є математичне моделювання біопроцесу за допомогою методів теорії ймовірностей, математичної статистики, теорії масового обслуговування, методів

92
імітаційного моделювання, теорія надійності, методи теорії оптимізації.
Застосовуючи ці методи, можна вирішувати деякі проблеми, повʼязані із завантаженням обладнання на біообробні лінії. Ці питання розглянуто в роботах докторів технічних наук Д. Л. Дудюка [6] й А. А. Камусіна [12].
Поточні дослідження передбачають вивчення питань щодо поліпшення процесу заготівлі біоматеріалів, які потрібно вивчати й надалі з метою визначення продуктивності технологічних ліній комбінованих цехів із певними особливостями надходження сировини.
Важливі результати досліджень оптимізації технологічних процесів на складах приведено в роботах [6, 14]. У них розглянуто питання оптимізації потоків сировини на складах, розглянуто критерії оптимальності.
На ефективність оброблення біомаси значно впливає компонування машин на технологічних лініях. Основи теорії та необхідні розрахунки, а також основні принципи, використані під час обробки машинної системи, подано в роботах [5, 14, 27].
Розробці систем верстатів і устаткування для біообробки в цехах присвячено роботи [10, 12, 18, 27]. Щоб удосконалити технологічні процеси в цехах, необхідно забезпечити надійність машин і устаткування.
Теоретичні основи надійності устаткування розроблено в роботах
[12]. Необхідний ступінь надійності біообробних процесів встановлено в роботах [9, 10, 26].
Наприклад, основними вимогами фірми
«Тойота» щодо автоматизованих систем є іхні максимальна надійність і висока технологічна гнучкість устаткування за середнього рівня автоматизації
[3, 5].
Низку робіт присвячено економічним питанням щодо оброблення біоматеріалів [12, 24].
Відмінною особливістю гнучкого біообробного процесу в комбінованому цеху є можливість обробки в одному цеху в загальних технологічних потоках різних за призначенням сортиментів на різну продукцію з урахуванням зміни попиту на ринку біопродукції. Така організація біообробного виробництва дає змогу унеможливити простоювання устаткування в цеху через нестачу або перебої в постачанні певного різновиду сировини, тобто підвищити коефіцієнт використання застосовуваного обладнання і, як наслідок, збільшити ефективність такого лісообробного виробництва.
Загальний обсяг надходження сировини на обробку в мобільну

93
установку (V
заг
) обчислюють за рівнянням:
V
заг
=V+V
д
,
(6.1) де V – обсяг обробки основного різновиду сировини, м
3
;
V
д
– додатковий обсяг обробки сировини шляхом використання інших за призначенням сортиментів, м
3
Додатковий обсяг обробки сировини обумовлюється величиною зниження завантаження технологічних ліній внаслідок нестачі основного різновиду сировини, продуктивністю технологічної лінії на новому
(додатковому) різновиді сортиментів та кількістю технологічних ліній установки:
V
д
=δ
м
+ П
д
· n,
(6.2)
де δ
м
– зменшення завантаженості технологічної лінії установки;
П
д
– продуктивність технологічної лінії на додатковому (новому) різновиді сортиментів, м
3
;
n – кількість технологічних ліній установки.
Значення δ
м визначають за такою формулою:
,
1 1
'
С
П
V
С
зм
м





(6.3)
де V – обсяг обробки основного різновиду сировини протягом зміни, м
3
;
П
зм
– змінна продуктивність технологічної лінії на основному різновиді сортиментів, м
3
;
С – залишок від частки V на П
зм
, тому
0 ≤ С ≤ 1.
(6.4)
Отже, додатковий обсяг випуску готової продукції у комбінованій установці внаслідок повного завантаження на ньому верстатів обчислюють за формулою:
q
м
= V
д
· k,
(6.5)
де k – коефіцієнт виходу готової продукції з додаткового різновиду сировини.
Використання гнучких технологій сприяє більш швидкому переходу від механічної до органічної моделі управління підприємством,

94
підвищенню кваліфікації й збільшенню компетенцій виробничого персоналу, його автономії й підвищенню відповідальності за результати діяльності підприємства, їх конкурентоспроможності в ринкових умовах господарювання.
Використання нових технологій спричиняє зміну структури виробничих витрат: зростає частка амортизації устаткування і знижується частка прямих затрат праці. На продуктивність виробничих систем насамперед впливає не людський фактор, а рівень модифікації технологічного устаткування.

95
переналагодження в межах свого технологічного потенціалу. До того ж технологічний потенціал гнучкої системи має базуватися на вимогах споживача та враховувати економічну ефективність та перспективи модернізації. Кількість машин у гнучкому комплексі необхідно мінімізувати оскільки, в іншому разі значно ускладнюється технічне і організаційне вирішення завдання.
Важливим під час розроблення гнучкої системи є принцип резервування гнучкості з урахуванням морального і фізичного зношування системи. Гнучкі технологічні системи повинні використовуватися не менше ніж 8 – 10 років. Отже, розробник гнучкої системи, щоб попередити
її моральне й фізичне зношування, повинен передбачати гнучкість системи, відповідно до зростаючого рівню науково-технічного прогресу й розвитку запитів ринку.
Гнучкість системи та подальше її вдосконалення залежать від обраної структури, наявності резервів за параметрами та режимами, а також від рівня автоматизації процесів. Під потенційною гнучкістю системи (Г
п
) розуміють відношення фактично закладної і досягнутої гнучкості (Г
д
) до необхідного значення гнучкості (Г
тр
):
Г
п
= Г
д
/ Г
тр
(6.6) за таких умов:
Г
п
= 1 – гнучка система задовольняє завдання;
Г
п
> 1 – є резерв гнучкості;
Г
п
< 1 – гнучка система розробці не підлягає.
В гнучкій системі необхідно максимально сконцентровувати операції, оскільки за цієї умови загальна кількість одиниць буде мінімальною, що призведе до підвищення її техніко-економічних показників. Потрібно зауважити, що перехід системи до нового стану слід розглядати, як її вихід у сферу допустимих значень, а не в оптимальну точку простору критерію.
Це пояснюється тим, що в реально діючій багатокритеріальній системі один із показників ґатунку набуває доцільного значення тільки внаслідок погіршення іншого.
На рисунку 6.1 схематично зображено гнучку систему (схема А) та її змінювання (схема Б), при цьому ∆Х
i1
і ∆Х
i2
– допустимі граничні зони регулювання параметрів. Щоб система змінилася, необхідно затратити час
Т; при цьому процес переходу характеризується статичним відхиленням параметра Х
0
і величиною ∆. Несталість процесу пояснюється, наприклад,

96
нерівномірним надходженням «продукту». Основними характеристиками гнучкої системи є час, необхідний на переналагодження, технологічний потенціал, живучість, продуктивність, мінімум затрат на технологічний процес, максимум ефективності. Під живучістю гнучкої технологічної системи розуміють її властивість протистояти шкідливому впливові навколишнього середовища.
Живучість – це категорія, яку можна визначити за формулою:
,
)
(
1 2
1




n
i
i
P
P

(6.7) де P (ωi) – ймовірність перебування системи в стані, за якою можна реалізувати тільки частину технологічного процесу ωi;
n – кількість можливих сприятливих станів системи.
За формулою (6.7) зрозуміло, що зі збільшенням n живучість комплексу підвищується. Ефективність змінних модулів можна збільшити, застосувавши коефіцієнт використання змінного модуля (К
вик
), який визначають за формулою:



nзз
е
вик
вик
t
t
t
K
(0 < К
вик
< 1),
(6.8) де
вик
t
– час використання змінного модуля в гнучкій будові;
e
t

– час експлуатації гнучкої будови;
пзз
t
– час на переналадку під змінний модуль.
Проналізувавши формулу 6.8 можна зробити висновок про те, що коефіцієнт використання змінного модуля можна збільшити, надавши йому багатофункційності й зменшивши час на переналагоджування.
Проведені дослідження
[13–39] доводять, що гнучкість біооброблювального виробництва
і як наслідок його здатність адаптуватися до мінливих умов функціонування, можна досягнути шляхом використання під час виробництва основних взаємопов’язаних різновидів гнучкості. Розрізняють технологічну гнучкість і гнучкість, обумовлену приналежністю виробничої системи. Виокремлюють такі різновиди гнучкості: маршрутну, настроювальну, номенклатурну, а також гнучкість обсягів випуску готової продукції у цехах. Класифікацію гнучких біооброблювальних виробництв подано на рисунку 6.2.

97
Технологічна гнучкість лісооброблювального процесу характеризується можливістю застосування різних варіантів технологічного процесу з метою компенсації відхилень від запланованого графіка виробництва і поділяється на маршрутну й операційну.
Рисунок 6.1 – Схема аналізу переходу гнучкої системи із одного стану в інший
Багатоваріантні технологічні маршрути використовують для компенсації локальних перевантажень, що виникають на окремих видах обладнання внаслідок виходу з ладу або змінювання розмірно-якісних параметрів оброблюваних лісоматеріалів. Крім того, зміна маршруту обробки може бути наслідком надходження в цех лісоматеріалів різного призначення, що властиво виробничому процесу комбінованих лісооброблювальних цехів. Вибір варіанта технологічного маршруту і перехід від одного варіанта до іншого в процесі обробки лісоматеріалів може здійснюватися системою управління виробництвом автоматично на підставі аналізу поточної інформації про його стан або за командою оператора, який спостерігає за виробництвом [13].
Настроювальна гнучкість передбачає можливість забезпечення ефективного функціонування гнучкого біооброблювального процесу в разі змінної тривалості циклу обробки різних лісоматеріалів.
Шляхом проведення досліджень установлено, що розмірно-якісні параметри лісоматеріалів, які надходять у цех для обробки, варіюються в досить широких межах й істотно впливають на тривалість циклу їхньої обробки. Тому настроювальну гнучкість необхідно визначати ще на етапі проектування біооброблювального процесу.

98
Рисунок 6.2 – Класифікаційно-графова модель гнучкості:
1 – цех переробки; 2 – технологічна гнучкість; 3 – гнучкість виробництва; 4 – маршрутна гнучкість; 5 – настроювальна гнучкість;
6 – гнучкість номенклатури; 7 – гнучкість за об’ємом випуску готової продукції; 8 – ознаки класифікації; 9 – різновид виробництва;
10 – рівень комбінування; 11 – різновид комбінування; 12 – спосіб подачі сировини; 13 – кількість технологічних потоків;
14 – структура технологічних потоків; 15 – спосіб взаємозв’язку з основними технологічними потоками; 16 – тип внутрішньо цехової транспортної системи; 17 – виробництво продукції; 18 – виробництво дров; 19 – виробництво тріски,стружки, брикетів;
20 – низький рівнь комбінування; 21 – середній рівень комбінування; 22 – високий рівень комбінування;
23 – комбінування сировини з напівфабрикату; 24 – комбінування сировини з немодифікованого матеріалу;
25 – подача сировини з поділом за видом біоматеріалу; 26 – подача сировини із змішаним подаванням; 27 – однопоточні;
28 – багатопоточні; 29 – структури з розгалуженням потоків; 30 – структури без розгалуження потоків; 31 – структури з взаємопов’язаними потоками; 32 – системою трансфертів; 33 – використанням кранів; 34 - конвертна транспортна система;
35 - підвісна транспортна система; 36 - змішана транспортна система.

99
Гнучкість переналагодження виробництва відображає тривалість переходу біооброблювального процесу до випуску нового різновиду біопродукції в межах можливих варіантів номенклатури і характеризується кількістю переналагоджень протягом певного часу [13].
Гнучкість номенклатури відображає здатність виробництва до оновлення лісопродукції і характеризується кількістю найменувань готової продукції та термінами підготовки нового виробництва. Під час проектування гнучкого дрібносерійного виробництва необхідно розробити маршрутну й операційну технології. Потрібно зазначити, вартість оновлення продукції на технологічних лініях з жорсткою автоматизацією обумовлюється вартістю всієї біопереробної лінії [94].
Взаємозв’язок різних видів гнучкості біооброблювального процесу забезпечує його універсальність та класифікується як біозаготівельне підприємство.
Біооброблювальні цехи поділяються також за різновидом комбінування. У разі комбінування за сировиною, на головний верстат біопереробної лінії надходять різні за призначенням сортименти для їхньої подальшої обробки на загальних верстатах. Такий різновид комбінування забезпечує максимальне завантаження обладнанням. Інший різновид комбінування – за напівфабрикатами – застосовується у багатопотокових цехах, коли окремі технологічні лінії, оброблювальні різні за призначенням сортименти поєднують для передачі частково оброблених лісоматеріалів (напівфабрикатів) з однієї лінії на іншу з метою їхньої подальшої обробки. Такий різновид комбінування застосовують для повної обробки деревини, що надходить у цех [13].
Подаючи сировину в біооброблювальний цех, її розподіляють за різновидами лісоматеріалів або без розподілу (змішана подача). Подача лісоматеріалів в цех без поділу їх за призначенням унеможливлює простоювання верстатів унаслідок відсутності сировини, а також дає змогу зменшити майданчик під запас сировини перед цехом шляхом складування всієї деревини в загальні штабелі. Проте в деяких випадках потрібно застосовувати відокремлювальну обробку лісоматеріалів, а отже, подавати
їх у цех окремо. Така необхідність виникає в разі потреби отримувати на виході з цеху готову продукцію (наприклад, технологічну тріску) з певної породи.
За кількістю технологічних потоків лісооброблювальні цехи розподіляють на однопотокові й багатопотокові. У багатопоточних цехах