| Аннотация | анная работа является завершающей в ряде исследований, посвященных
проблеме сортировки бревен по толщине при формировании распиловочных партий с
оптимальным подбором пиловочника по группам диаметров. Ранее получены математические модели, связывающие характеристики бревен и процессов их раскроя с объемным выходом пиломатериалов и рентабельностью лесопильного предприятия. Разработаны алгоритмы и программы имитационных исследований процесса производства
пиломатериалов с воспроизведением случайной изменчивости размеров и формы распиливаемых бревен, а также случайного их смещения относительно центра постава
пил. В качестве критерия оптимальности применяется рентабельность лесопильного
производства, в качестве конкурирующего показателя – объемный выход пиломатериалов. Дробность сортировки бревен по толщине используется как управляемая оптимизируемая переменная, а эллиптичность, кривизна и смещенность относительно центра
постава пил учитываются как случайные мешающие факторы. Рассматривая бревно
как набор коротких секций, нанизанных на изогнутую ось, имитировали процесс его
распиловки (были взяты случайные характеристики формы и размера). В результате
определены закономерности изменения эффективности лесопильного производства
при варьировании толщины, кривизны, эллиптичности и смещения бревен относительно центра постава пил. Установлено, что при распиловке оптимальным поставом одновременное влияние случайных факторов формы бревна и точности его базирования
ослабляет зависимость объемного выхода пиломатериалов от дробности сортировки по
закону, который близок к геометрическому суммированию отдельных влияний. Факторы с бΌльшим влиянием практически поглощают факторы с меньшим. Доминирующим
среди них является кривизна бревна. Для неоптимальных поставов при одновременном
влиянии трех рассмотренных факторов объемный выход пиломатериалов практически
не зависит от дробности сортировки бревен по толщине. При распиловке бревен с дефектами формы неоптимальными поставами на оборудовании с несовершенной системой базирования их сортировка по толщине как способ повышения объемного выхода
пиломатериалов не имеет смысла. Случайное варьирование формы бревна и точности
его центрирования, а также отклонение параметров поставов от оптимальных вызывает уменьшение оптимальной дробности подбора бревен по толщине с 20 до 30 мм.
Причем, чем большее число характеристик формы и базирования бревна отклоняется от идеальных значений и чем больше эти отклонения, тем активнее оптимум дробности сортировки бревен по толщине смещается к 3 и более четным диаметрам. При
подготовке пиловочного сырья к массовой распиловке с использованием современных
технологий и оборудования c жесткими поставами бревна целесообразно сортировать
по толщине через 2 четных диаметра. При случайном одновременном варьировании
эллиптичности сечений бревен со средним значением 6 мм, их кривизны со средним
значением 0,25 % и смещения относительно центра постава пил со средним значением
10 мм оптимальной является сортировка пиловочного сырья через 3 четных диаметра.
Для цитирования: огурцов В.В., Каргина Е.В., Матвеева И.С. оптимизация дробности сортировки бревен по диаметру // Изв. вузов. Лесн. журн. 2021. № 1. С. 150–158.
DOI: 10.37482/0536-1036-2021-1-150-158
This work is the final in the series of studies related to the issue of sorting logs by
thickness while forming the sawing batches with optimal selection of sawlogs by diameter
groups. In previous works, mathematical models linking the characteristics of logs and their
cutting processes with the timber volume output and the sawmill profitability were obtained.
Algorithms and programs for simulation studies of the sawn timber production process with
reproduction of random variability of sizes and shapes of sawn logs, as well as their random
displacement relative to the center of the sawing pattern were developed. Profitability of
sawmill production was chosen as the criterion of optimality, the volume output of timber was
used as a competing indicator. Fractional sorting of logs by thickness is used as a controllable
optimizable variable, while ellipticity, curvature, and timber displacement from the center
of the sawing pattern are treated as random interfering factors. Considering the log as a set
of short sections threaded on a curved axis, we imitated its sawing process with random
characteristics of shape and sizes. As a result, the change patterns of sawing production
efficiency were determined while varying thickness, curvature, ellipticity and displacement of
logs from the center of the sawing pattern. It was found that when sawing logs with an optimal
sawing pattern, the simultaneous influence of random factors of log shape and accuracy of
its location weakens the dependence of the timber volume output on the fractional sorting of
logs according to the law close to the geometric summation of individual influences. Factors
with large influence practically absorb factors with a smaller influence. The log curvature
dominates among them. For suboptimal sawing patterns with the simultaneous influence
of the three considered factors, the timber volume output is practically independent of the
fractional sorting of logs by thickness. When sawing logs with shape defects by suboptimal
sawing patterns on equipment with an imperfect basing system, sorting logs by thickness as a
way to increase the volume output of sawn timber does not make sense. Random variation of
log shape and accuracy of its centering, as well as the deviation of the parameters of sawing
patterns from the optimal, causes a decrease in the optimal fractionality of selection of logs
by thickness from 20 to 30 mm. Moreover, the greater the number of characteristics of log
shape and its basing deviates from the ideal values and the greater these deviations, the more
active the optimum fractional sorting of logs by thickness shifts to 3 or more even diameters.
When preparing sawn material for mass sawing using modern technologies and equipment
with rigid sawing patterns, it is advisable to sort logs by thickness through 2 even diameters.
At random simultaneous variation of ellipticity of cross-sections of logs with an average value
of 6 mm, their curvature with an average value of 0.25 % and displacement relative to the
center of sawing pattern with an average value of 10 mm the optimum is sorting of sawn raw
material through 3 even diameters.
For citation: Ogurtsov V.V., Kargina E.V., Matveeva I.S. Optimization of Log Sorting
by Diameter. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2021, no. 1, pp. 150–158. DOI:
10.37482/0536-1036-2021-1-150-158. |