CC BY
17
Хвойные бореальной зоны, XXXIII, № 5 - 6, 2015
УДК 674.093
ДРОБНОСТЬ СОРТИРОВКИ БРЁВЕН ПО ТОЛЩИНЕ С УЧЁТОМ ТРУДОЗАТРАТ
В.В. Огурцов, Е.В. Каргина, И.С. Матвеева
Сибирский государственный технологический университет 660049 Красноярск, пр. Мира, 82; e-mail: [email protected]
Исследованы зависимости рентабельности производства пиломатериалов от дробности сортировки брёвен по толщине с учётом трудозатрат.
Ключевые слова: бревно, сортировка, распиловка, рентабельность
The dependence of materials production profitability on divisibility of timber sorting on thickness considering the efforts was studied.
Keywords: timber, sorting, bucking, profitability
ВВЕДЕНИЕ
На эффективность работы лесопильного предприятия большое влияние оказывают технологические процессы подготовки пиловочного сырья к раскрою, среди которых решающее значение имеет сортировка брёвен по диаметрам. Важнейшим ее параметром является дробность сортировки. От неё зависят все последующие технологические процессы: раскрой пиловочника, сортировка пиломатериалов по сечениям, сушка пиломатериалов, обработка пиломатериалов после сушки и, как следствие, гармоничность и эффективность всего производственного процесса лесопильного предприятия. Поэтому, авторами (Каргина, Матвеева, Огурцов, 2011) дробность сортировки брёвен по толщине была включена в список параметров (кроме неё в список вошли: количество одновременно вырабатываемых поставом толщин досок и градация длин досок), управляя которыми можно обеспечивать максимизацию эффективности производства пиломатериалов. В качестве критерия оптимизации лесопильного производства выбрана его рентабельность (Огурцов, Каргина, Матвеева, 2013). Объёмный выход пиломатериалов используется в качестве конкурирующего критерия оптимизации и как параметр, имеющий большое самостоятельное значение для оценки эффективности процесса лесопиления. Разработаны математические модели (Каргина, Матвеева, Огурцов, 2011), связывающие характеристики брёвен и процессов их раскроя с объёмным выходом и рентабельностью лесопильного предприятия. Получены алгоритмы и программы имитационных исследований процесса производства пиломатериалов с воспроизведением реальной (случайной) изменчивости размеров и формы распиливаемых брёвен, а также случайного смещения брёвен относительно центра постава пил (Каргина, Ридель, Матвеева, Огурцов, 2011). В работах авторов (Огурцов, Каргина, Матвеева, 2013) исследованы зависимости объёмного выхода пиломатериалов и рентабельности их производства от амплитуды варьирования толщин
брёвен без учёта варьирования характеристик формы распиливаемых брёвен, а также случайного смещения брёвен относительно центра постава пил.
Для установления общих закономерностей изменения объёмного выхода пиломатериалов и рентабельности их производства производилось дублирование машинных экспериментов с изменением следующих исходных данных.
Для выяснения, как изменится характер исследуемых зависимостей при изменении доли стоимости брёвен в себестоимости пиломатериалов, проводились повторные имитационные исследования при уменьшении доли стоимости брёвен с 80 % до 60 % (этим моделируется ситуация, когда снижаются цены на сырьё или повышаются затраты на производство пиломатериалов).
Для оценки влияния длин брёвен на характер изучаемых зависимостей объёмного выхода пиломатериалов и рентабельности их производства от дробности сортировки брёвен по толщине исследования повторялись на брёвнах толщиной и длиной 22 см / 4 м при длинах досок от 1,5 до 6,3 м с градацией 0,3 м.
Для уточнения изучаемых зависимостей исследования повторялись на брёвнах толщиной и длиной 22 см / 4 м и 22 см / 5,5 м при длинах досок от 1 до 6,5 м с градацией 0,25 м.
Для определения влияния значений базовой рентабельности и себестоимости пиломатериалов на исследуемые общие их закономерности (без привязки к конкретным параметрам производства) исследования проводились с применением разных базовых рента-бельностей (13% и 25%) и разных алгоритмов определения базовой себестоимости, зависящей и независящей от применяемых поставов.
При этом неизменным оставалось распределение затрат по стадиям производственного процесса пиломатериалов. В частности, доля затрат на участке подготовки сырья к раскрою, где осуществляется сортировка брёвен по толщине, принималась равной средней по отрасли (0,186) и не изменялась.
Поэтому в данной работе оценивается влияние трудозатрат на выбор дробности сортировки брёвен по толщине.
МЕТОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ
ИССЛЕДОВАНИЙ
Для оценки влияния доли затрат на участке подготовки сырья к раскрою на зависимость рентабельности производства пиломатериалов от дробности сортировки брёвен по толщине исследования повторяются при доле затрат: 0,036; 0,136; 0,236; 0,336. Поскольку, как показали проведённые исследования, характер зависимости рентабельности производства от варьирования толщин брёвен практически не зависит от поставов и объёмных выходов, которые они обеспечивают, не зависит от длины бревна, базовой рентабельности и базовой себестоимости, то данные исследования проводятся для одной толщины и длины бревна 22 см / 5,5 м, при длине досок 1,5...6,3 м с градацией 0,3 м, при доле сырьевых затрат ДСЗ = 0,8, одного (оптимального) постава 25 - 150 - 25; 25 -50/3 - 25 и одной базовой рентабельности 25%.
Результаты исследований представлены в таблице 1 и на рисунке 1.
Таблица 1 - Рентабельность производства пиломатериалов при различных амплитудах варьирования толщины брёвен (ddmax) и затратах на участке подготовки сырья к раскрою (¿1)
ddmax Рентабельность, % при доле затрат на участке подготовки сырья к раскрою
мм g1=0,036 g1=0,136 g1=0,186 g1=0,236 g1=0,336
2,5 23,4 8,9 2,8 -2,6 -11,8
5 26,7 19,7 16,5 13,4 7,8
10 26,3 23,9 22,7 21,5 19,2
15 25,6 24,8 24,4 24,0 23,2
20 25,0 25,0 25,0 25,0 25,0
25 23,9 24,4 24,7 24,9 25,5
30 23,1 23,9 24,3 24,8 25,6
Рисунок 1 - Зависимость рентабельности от амплитуды варьирования толщины брёвен при различных значениях доли затрат на участке подготовки сырья к раскрою (¿1)
Из рисунка 1 видно, что характер зависимостей рентабельности от амплитуды варьирования толщины брёвен для всех значений доли затрат на участке подготовки сырья к раскрою ^1) кроме одного (№ 1) имеет практически тот же вид, что и для доли затрат 0,186 (№ 3), которая использовалась ранее в работах авторов во всех исследованиях. Отличаются они
крутизной графиков на участке от 2,5 до 20 мм амплитуды варьирования толщины брёвен. Чем больше доля затрат, тем сильнее растёт рентабельность при снижении дробности сортировки брёвен по толщине. Анализ экстремумов изучаемых функций указывает на то, что все ранее сделанные выводы, которые базировались на доле затрат, равной 0,186, имеют силу и
Хвойные бореальной зоны, XXXIII, № 5 - 6, 2015
при других весьма удалённых её значениях (от 0,136 до 0,236). Исключение составляют два крайних варианта (графики №№ 1 и 5). Крайний слева вариант (график № 1), который соответствует чисто теоретическому варианту организации производственного процесса с долей затрат на участке подготовки сырья к раскрою, равной 0,036, то есть в 5 раз меньшей, чем средняя по отрасли. Для этого варианта оптимальной является сортировка брёвен с точностью ± 5 мм (финский вариант). И крайний справа вариант (график №5) с долей затрат на участке подготовки сырья к раскрою, равной 0,336, то есть почти в 2 раз большей, чем средняя по отрасли. Для этого варианта максимальная рентабельность достигается при сортировке брёвен с точностью ± 30 мм (через три чётных диаметра).
Таким образом, результаты, полученные при доле затрат на участке подготовки сырья к распиловке (0,136), сохраняют свою силу при любых реальных её значениях. В заключении приводим выводы, которые были сделаны авторами ранее и которые сохраняют свою силу с включением в рассмотрение фактора трудозатрат.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Исследования зависимостей объёмного выхода пиломатериалов и рентабельности их производства от амплитуды варьирования толщин брёвен без учёта реальной изменчивости формы брёвен и практически неизбежного их смещения относительно центра постава пил позволяют сделать следующие выводы:
1. Уменьшение дробности сортировки брёвен по толщине вызывает изменения объёмного выхода и рентабельности производства с различными знаками: объёмного выхода со знаком минус, а рентабельности - со знаком плюс. Отсюда следует принципиально важный вывод - объёмный выход пиломатериалов не может использоваться в качестве критерия оптимизации лесопильного производства даже когда стоимость сырья в себестоимости пиломатериалов составляет 80 %.
2. Зависимость рентабельности производства от варьирования толщин брёвен в распиловочных партиях брёвен 16 см / 5,5 м, 22 см / 5,5 м и 26 см / 5,5 м при доле сырьевых затрат 0,8 (ДСЗ=0,8) практически не зависит от поставов и объёмных выходов, которые они обеспечивают. При всех рассмотренных поставах сортировка брёвен по толщине с точностью выше ± 3,7...± 3,8 мм убыточна, рентабельность возрастает наиболее значительно (на 14,8.19,0 %) при увеличении величины варьирования толщины брёвен от ± 2,5 до ± 10 мм. При увеличении варьирования толщины брёвен от ± 10 до ± 20 мм рентабельность возрастает на 1,4.4,4 %, а при увеличении варьирования толщины брёвен от ± 20 до ± 30 мм рентабельность изменяется от - 0,5 % до + 1,8 %.
3. С уменьшением доли стоимости брёвен в себестоимости пиломатериалов с 80 % до 60 % повышение точности сортировки брёвен по толщине до ±
7 мм делает производство пиломатериалов не рентабельным.
4. При уменьшении дробности сортировки брёвен с ± 5 мм до ± 30 мм рентабельность возрастает на 18,7...22,1 %, то есть примерно в 2 раза сильнее, чем при ДСЗ=0,8. Таким образом, чем дешевле сырьё и чем дороже его обработка, тем с меньшей точностью его следует сортировать.
5. Рентабельность производства при длине бревна 4 м в среднем на 1 % больше, чем при длине 5,5 м при использовании поставов с достаточно высокими объёмными выходами. Для поставов с невысокими объёмными выходами изменение рентабельности при переходе от длины 5,5 м к длине 4 м в зависимости от амплитуды варьирования толщины составляет от -3,1 % до + 1,6%.
6. Для брёвен толщиной и длиной 22 см / 4 м зависимость рентабельности лесопильного производства от амплитуды варьирования толщин брёвен в распиловочной партии практически идентична одноимённой зависимости для брёвен 22 см / 5,5 м. Поэтому при решении вопроса дробности сортировки брёвен по толщине можно не учитывать фактор длины
7. Показана нецелесообразность оперирования абсолютными значениями рентабельности. Зависимость рентабельности производства пиломатериалов от амплитуды варьирования толщины брёвен в приращениях (в относительных единицах) практически не зависит от базовой рентабельности
8. Уменьшение дробности сортировки брёвен до 2-х чётных диаметров (±20 мм) при расчётных диаметрах 16 см, 22 см, 26 см и при ДСЗ=0,8 экономически оправданно, а уменьшение дробности до 3-х чётных диаметров, может, как увеличивать рентабельность, так и снижать её в пределах от 0,5 до 1,0 %.
9. При ДСЗ=0,6 целесообразно сортировать брёвна через три чётных диаметра.
10. При расчётном диаметре брёвен до 22 см и длине 5,5 м их сортировка по толщине теоретически может повысить объёмный выход пиломатериалов до 3,2%.
11. За счёт сортировка брёвен по одному чётному диаметру можно повысить объёмный выход пиломатериалов до 2 %.
12. При расчётной толщине брёвен 26 см их сортировка по толщине теоретически может повысить объёмный выход пиломатериалов до 1,7 %.
13. За счёт сортировки брёвен по одному чётному диаметру можно повысить объёмный выход пиломатериалов до 1,2 %.
14. При толщинах брёвен 16.22 см степень влияния дробности сортировки брёвен по толщине на объёмный выход пиломатериалов в 1,5.2 раза выше, чем при толщине 26 см.
15. Чувствительность объёмного выхода пиломатериалов к дробности сортировки брёвен по диаметрам при уменьшении длины с 5,5 м до 4 м в среднем возрастает примерно на 30 %.
16. Зависимость объёмного выхода пиломатериалов от длины брёвен при учёте варьирования их
толщины внутри распиловочной партии не так однозначна, как принято считать в теории лесопиления, которая оперирует с неизменными номинальными толщинами брёвен. При фиксированном номинальном диаметре бревна объёмный выход пиломатериалов возрастает с уменьшением длины бревна. Эта закономерность подтверждается, если поставы имеют высокие теоретические объёмные выходы и амплитуда варьирования толщин брёвен не велика.
17. Характер зависимостей рентабельности производства пиломатериалов от амплитуды варьирования толщины брёвен практически не изменяется при весьма существенном варьировании доли затрат на участке подготовки сырья к раскрою (от 0,136 до 0,236), поэтому все ранее сделанные выводы, которые базировались на доле затрат, равной 0,186, имеют силу и при других распределениях затрат по стадиям производственного процесса, имеющих практическое значение. Исключение составляет чисто теоретический вариант организации производственного процесса с долей затрат на участке подготовки сырья к раскрою, равной 0,036, то есть в 5 раз меньшей, чем средняя по отрасли. Для этого варианта оптимальной является сортировка брёвен с точностью ± 5 мм (финский вариант).
18. Для уточнения выявленных закономерностей и выводов об эффективной дробности сортировки брёвен по толщине необходимо учитывать реальную изменчивость формы и размеров брёвен, а также их практически неизбежное случайное смещение относительно центра постава пил. Исследованию влияния этих факторов на общие закономерности формирования объёмного выхода пиломатериалов и рентабельности их производства посвящены дальнейшие работы авторов.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Калитеевский, Р. Е. Лесопиление в XXI веке. Технология, оборудование, менеджмент. Издание второе, исправленное и дополненное / Р. Е. Калитеевский. - СПб.: «ПРОФИКС» 2008. - 496 с.
Пижурин, А. А. Комплекс математических моделей задачи оптимизации раскроя хлыстов и бревен: научные труды / Центр научных исследований, институт механической обработки древесины. - Архангельск, 1988. - 147 с.
Соболев, И. В. Управление производством пиломатериалов / И. В. Соболев. - М.: Лесная промышленность. 1981. - 184 с.
Турушев, В. Г. Технологические основы автоматизированного производства пиломатериалов / А. Г. Турушев. -М.: Лесная промышленность, 1975. - 208 с.
Каргина, Е. В. Теоретические основы расчёта поставов для распиловки брёвен с пороками формы/ Каргина Е. В. Матвеева И. С., Огурцов В. В.//Хвойные бореальной зоны.-2011.-Т.28.-№1-2.- С.141-145.
Каргина, Е. В., Ридель Л. Н., Матвеева И. С., Огурцов В. В. Алгоритм имитационных исследований экономической эффективности лесопильных предприятий/ Каргина Е.
B., Ридель Л. Н., Матвеева И. С., Огурцов В. В.//Хвой-ные бореальной зоны.-2011.-Т.28.-.№1-2.-С.146-153.
Богданов, Е. С. Справочник по лесопилению / Е. С. Богданов, А. М. Боровикова, Н. Д. Голенищев / под ред.
C. М. Хасдана - М., 424 с.
Огурцов, В. В., Каргина, Е. В., Матвеева И. С. Выбор критерия оптимизации лесопильного производства/ Огурцов, В. В., Каргина, Е. В., Матвеева И. С.//Хвойные бореальной зоны.-2013.-Т.31.-№5-6.-С.67-70
Огурцов, В. В., Каргина, Е. В., Матвеева И. С. Зависимость объёмного выхода пиломатериалов от дробности сортировки брёвен по толщинеа/ Огурцов, В. В., Каргина, Е. В., Матвеева И. С.//Хвойные бореальной зоны.-2013.-Т.31.-№5-6.-С.71-75
Поступила в редакцию 02.11.15 Принята к печати 28.12.2015
