CC BY
34
Л1тература
1. Канторович Л.В. Математические методы организации и планирования производства / Л.В. Канторович. - Л : Изд-во ЛГУ. - 1963. - 243 с.
2. Бирман И.Я. Транспортная задача линейного программирования / И.Я. Бирман. - М. : Изд-во "Экономиздат", 1962. - 241 с.
3. Кадюк З.С. Економшо-математичш моделi розрахунку оптимального плану розвитку тваринництва i кормовиробництва : лекщя / З.С. Кадюк. - Дубляни : Вид-во ЛСГ1. - 1973. -43 с.
4. Кравченко Р.Г. Экономико-математические модели задач по сельскому хозяйству / Р.Г. Кравченко. - М. : Изд-во "Экономика", 1965. - 311 с.
5. Наконечний С.1. Погодний ризик АПК: адаптивне моделювання, економiчне зрос-тання та прогнозування / С.1. Наконечний, С.С. Савша. - К. : Вид-во ДЕМ1УР, 1998. - 186 с.
6. Токмалаева С.С. ОАСУ - Сельхоз / С.С. Токмалаева, Л.Ф. Арсенькина, Л.Л. Хлюпи-на. - М. : Изд-во ВНИИ кибернетики Минсельхоза СССР. 1965. - 260 с.
7. Гаврилов Г.В. Моделирование экономических процессов на основе унифицированных моделей / Г.В. Гаврилов, Р.Г. Кравченко // Математическое моделирование экономических процессов в сельском хозяйстве. - М. : Изд-во "Колос", 1978. - С. 389-406.
10. Досяк О.1. Основи автоматизацп процесу побудови числових економшо-математич-них моделей / О.1. Досяк // Вюник Технологичного ушверситету Подшля. - Хмельницький. -1998. - № 6. - Ч.2. - С. 150-153.
11. Досяк О.1. Методи побудови лшшних мультизадачних економшо-математичних моделей / О.1. Досяк // Вюник Технологичного ушверситету Подшля. - Хмельницький. - 1998. -№ 5. - С. 131-136.
12. Досяк О.1. Розроблення концепцп експертно! системи оптимального планування i управлшня кормовиробництвом (ЕСОПУК) сшьськогосподарського шдприемства / О.1. Досяк // Науковий звгг з НДДКР: номер державно! реестрацп № 0196V010121, iнвентарний номер № 0296V002251. - УКРШТЕ! - 1996. - 60 с.
Досяк О.И. Основы автоматизации процесса формирования матриц экономико-математических моделей для систем поддержки принятия оптимальных решений
Рассмотрены теоретические основы автоматизации процесса построения матриц экономико-математических моделей для систем поддержки принятия оптимальных решений (СППОР).
Dosyak O.I. Bases of automation of process of forming of matrices of economic and mathematical models for yhe systems of support of optimal decisions
Given artide is debated by the question of the Шеогейса1 bases of automation of pi^ess of construction of mati^es of e^nomk and mathematkal models are exposed for the systems of support of optimal dedsions (ODSS)._
УДК 004.925.8: 004.94:674.093.6 Доц. В.О. Маевський, канд. техн. наук -
НЛТУ Украти, м. Львiв
РОЗРОБЛЕННЯ МОДЕЛ1 РЕАЛЬНО! КОЛОДИ ДЛЯ 1М1ТАЩ1 II РОЗПИЛЮВАННЯ НА ПИЛОПРОДУКЦ1Ю
Розглянуто особливосп розроблення моделi реально! колоди з урахуванням п розмiрiв, форми та наявних вад деревини за результатами деструктивного под^ (розпилювання) колоди у виробничих умовах. Порiвняння результатiв реального розпилювання колоди з результатами iмiтацiйного розпилювання моделi цш колоди засвiдчили адекватнють розроблено! моделi та п придатнють для подальших досль джень.
Ключовi слова: колода, сканування, вади деревини, пиломатерiал, модель, iмi-тацiйне розпилювання, програмне забезпечення для тривимiрного моделювання SolidWorks.
Постановка проблеми та актуальшсть дослiджень. Для оптимального розпилювання колод на пилопродукщю природно щкавитися 1х розм1р-но-яюсною характеристикою, адже бшьш повна шформащя е передумовою прийняття правильного ршення в процес розпилювання. Параметри форми та поверхнев1 вади е тими доступними особливостями колоди, як можуть бути враховаш на бшьшосл тдприемств, що займаються 1х розпилюванням. Однак цього не завжди достатньо, оскшьки шформащя про зовшшню части-ну колоди не дае змогу використати всю потенцшну вигоду вщ розпилювання колод стосовно якост отримано! пилопродукцп та 11 цшшсного виходу. Реаизащя повно! потенцшно1' вигоди можлива за умови врахування не лише зовтшшх, але й внутр1шшх особливостей колоди, яю складно достов1рно щентифжувати.
Тому розроблення моделей реальних колод з урахуванням зовшшньо! { внутршньо! будови, на шдстав1 результат1в 1мггацшного розпилювання яких приймаеться р1шення щодо вар1анта (напряму, методу, способу { схеми) розпилювання, е актуальною проблемою, оскшьки 11 ефективне виршення за-безпечить можливють виконання задано1 специфжацп пилопродукцп з мшь мальними витратами сировини.
Аналiз ввдомих дослiджень. Значна частина дослщжень в галуз1 л1со-пиляння ор1ентована на створення ефективних засоб1в для сканування колод як зовшшнього, так { внутршнього автоматичного оброблення отримано1 ш-формаци та прийняття ршення щодо вибору оптимального вар1анта розпилювання.
Стосовно зовшшнього сканування форми та розм1р1в колоди, то ця задача на сьогодш практично виршена. Однак, ефектившсть внутр1шнього сканування колод, незважаючи на грунтовш дослщження у цьому напрямку, за-лишаеться не повшстю вир1шеною. Зокрема, потребують виршення так пи-тання: адаптащя технологш внутр1шнього сканування колод до якост зобра-ження, особливо для колод з корою; вщсутшсть ефективних комп'ютерних програм, як б дали змогу яюсно щентифжувати { математично точно описати вади деревини; висока вартють обладнання для внутршнього сканування колод та його обслуговування; недостатня швидюсть сканування; рад1ацшна безпека людини, навколишнього середовища { скановано1 деревини [2].
Очевидно, грунтовш дослщження застосування технологш зовшшньо-го { внутршнього сканування колод для отримання достов1рно1" шформаци будуть продовжуватися { надал1, проте шдвищення ефективност технологш сканування колод однозначно здшснюватиметься завдяки шдвищенню 1х вартость Результати дослщження ефективност технологш сканування у р1з-них науковщв р1зняться: деяк стверджують, що застосування технологи внутршнього сканування колод забезпечуе зростання цшшсного виходу до 30 % [3], однак бшьшють схиляеться до того, що ця величина не перевищуе 12...20 % [4-7].
Цiкавими е результати, отриманi у робот [5], у якiй додатково до сканування зовшшньо1 форми колоди виконано сканування сучюв на ïï поверхш. Подальше моделювання виявлених сучкiв у виглядi конуса, який розпочи-наеться вщ серцевини i виходить на поверхню, дае змогу збiльшити на 4 % щншсний вихiд, порiвняно з традицiйною технологiею сканування зов-нiшньоï форми i розмiрiв. А за умови використання СТ-сканерiв, яю дають змогу отримати повну шформащю про внутрiшнi вади колоди, можна досяг-нути збiльшення показника цшшсного виходу до 6 %.
Треба також зауважити, що у процес реального розпилювання колод досвiдчений верстатник (оператор) може прийняти ршення, яке буде опти-мальним з точки зору забезпечення специфшацшного або цшшсного виходiв.
У будь-якому випадку, для перевiрки ефективностi технологiй сканування, особливо внутршнього, необхiдно використовувати деструктивний подiл колоди (розпилювання, лущення) на пилопродукщю i порiвнювати ïx результати.
Отже, розроблення моделей реальних колод з урахуванням ïx розмь рiв, форми та наявних вад (зовнiшнix i внутршшх) е актуальною проблемою з огляду на можливiсть перевiрки ефективност теxнологiй сканування, вста-новлення впливу рiзниx факторiв (розмiрно-якiсниx характеристик i форми колод; напрямiв, способiв та схем розпилювання колод; базування колод то-що) на виxiд пилопродукцп та прогнозування текстури на ïï поверхнях.
Особливосл розроблення мод^ реально'1 колоди. Оптимальним ва-рiантом для створення адекватноï моделi реальноï колоди з урахуванням ïï роз-мiрiв, форми та наявних вад е використання деструктивного под^ колоди (розпилювання) на пиломатерiали для визначення таких основних характеристик: розмiрiв i форми пиломатерiалiв; розмiщення, розмiрiв, форми, виду та стану наявних на поверхнях пиломатерiалiв вад деревини; форми рiчниx га-лещ на поверхнях пиломатерiалiв. За визначеними основними характеристиками, встановленими шсля розпилювання колоди на пиломатерiали, у спещ-алiзованому програмному забезпеченнi розробляеться модель реальноï колоди.
Методика експериментальних дослiджень. З метою отримання дос-товiрноï шформаци для розроблення моделi реальноï колоди з урахуванням ïï розмiрiв, форми та наявних вад необхщно здшснити такi операцiï:
• вибрати колоду на склад1 пиловно1 сировини (колода мае бути класичним ти-повим представником пиловно1 сировини, яка переробляеться на конкретному л1соииляльно-деревообробному тдприемств1);
• корувати колоду;
• визначити розм1рт характеристики колоди (д1аметри з кроком 0,1 м за дов-жиною та довжину колоди);
• визначити розмщення, розм1ри, форму, вид та стан наявних на поверхнях колод вад деревини;
• розпиляти колоду розвальним способом на необр1зт пиломатер1али;
• визначити розм1ри i форму пиломатер1ал1в (ширини i товщини пиломатерь ал1в з кроком 0,1 м та довжини пиломатер1ал1в);
• визначити розмщення, розм1ри, форму, вид та стан наявних на поверхнях пиломатер1ал1в вад деревини;
• визначити форму р1чних кшець на поверхнях пиломатер1ал1в;
• розробити модель реально! колоди з урахуванням й розм1р1в, форми та наяв-них вад у вигляд1 граф1чного тривим1рного об'екту;
• здшснити умовний подш модел колоди на 8 сектор1в 1 встановити насиче-тсть вадами кожного з них (передбачено для оптимального вибору ор1ента-цй базування модел колоди навколо й ос на подальших етапах досл1джень);
• провести 1мгтацшне розпилювання розроблено! модел1 колоди на пиломате-р1али за схемою реально здшсненого розпилювання колоди;
• пор1вняти результати реального розпилювання колоди з результатами 1м1та-щйного розпилювання розроблено! модел1 ще! колоди. Експериментальш дослщження з реальною колодою здшснено за
участ малстранлв спещальносл "Технолопя деревообробки" НЛТУ Укра-!ни Гусака Степана { Павлжовського Володимира у Страдч1вському навчаль-но-виробничому л1сокомбшат1 (смт. 1вано-Франково, Льв1вська обл.). Шсля детального оцшювання колод, наявних на склад1 сировини, вибрано соснову колоду з такими розм1рними характеристиками: довжина - 4,5 м, д1аметр вер-шинний (середнш) - 315мм, д1аметр вщземковий (середнш) - 351 мм (рис. 1).
Прийнята така схема розпилювання (постав) реально! колоди { розроб-лено! модел1 колоди: 22-22-22-22-22-40-40-22-22-22-22-22.
Рис. 1. Загальний вигляд вьдьбраноХ колоди:
а - неокорена колода; б - колода у процесс корування (ручного)
Отриману у процес дослщжень шформацш (рис. 2) паспортизували (фжсували) у спещально шдготовлених бланках.
Рис. 2. Процес визначення розмьрьв сучкв:
а - на реальному пиломатер1ал1; б - на модел\ пиломатер1алу
За результати реального розпилювання колоди та iмiтацiйного розпи-лювання розроблено! моделi ще! колоди приймали: розмiри i форму випиля-них пиломатерiалiв та !х об'ем; розмiщення, розмiри, форму, вид та стан на-явних на поверхнях випиляних пиломатерiалiв вад деревини; форму рiчних кiлець на поверхнях випиляних пиломатерiалiв.
rеалiзацш моделi реально1 колоди з урахуванням и розмiрiв, форми та наявних вад у програмному забезпеченш для тривимiрного моделюван-ня SolidWorks. Дослiджуваний об'ект (реальна колода) вщтворений як матема-тична модель у програмному забезпеченш для тривимiрного моделювання SolidWorks, яке належить до систем автоматичного проектування (САПР) [1].
Процес розроблення моделi реально! колоди з урахуванням и розмiрiв, форми та наявних вад здшснювали у такш послiдовностi:
• за паспортизованою шформащею з реально випиляних ииломатер1ал1в ство-рювали модель кожного пиломатер1алу у вигляд1 тривим1рного об'екта;
• здшснювали поступове складання створених моделей кожного пиломатерь алу у послщовносп !х розташування в постав^ ввдображаючи таким чином модель колоди у вигляд1 тривим1рного об'екта.
Вщомо, що сучки у стовбурi ростуть вщ серцевини, а !х розмщення за довжиною може бути як прямолшшне, так i з рiзним ступенем кривизни. З метою економи ресурсу комп'ютера (робота зi складною моделлю спричиняе великий вiдсоток завантаження оперативно! пам'ят i процесора, що значно сповшьнюе подальшу роботу над моделлю) прийнято спрощення у побудовi моделей сучкiв. Суть спрощення полягала у такому - незалежно вщ напряму сучка за його довжиною (прямолшшний чи криволiнiИниИ) у розробленш мо-делi сучок модельований як прямолшшний з фактичними координатами його початку i кiнця. Це спрощення не буде мати виршального впливу на встанов-лення розмiрно-якiсних характеристик пиломатерiалiв, отриманих iмiта-цiИним розпилюванням моделi реально! колоди.
Варiант умовного подшу моделi колоди на 8 секторiв i встановлення насиченостi вадами (у вщсотках) кожного з них наведено на рис. 3.
Рис. 3. Схема умовного подту моделi Рис. 4. Схема iмiтацiйного розпилювання колоди на 8 секторiв з рiзною насиче- моделi колоди на пиломатерiали у прог-шстю вадами кожного з них рамному забезпеченш для тривимiрного
моделювання 8оШ^огк8
Схему iMn^rnHoro розпилювання моделi колоди на nanoMaTepiara у програмному забезпеченш для TprnHMipHoro моделювання SolidWorks поставом, використаним для реального розпилювання колоди у виробничих умо-вах, наведено на рис. 4.
Пopiвняння результат реального розпилювання колоди з результатами iмiтaцiйнoгo розпилювання розроблено! мoдeлi ще! колоди зaсвiдчили, що вiдхилeння отриманих peзультaтiв е незначним, тому розроблену модель реально! колоди можна вважати адекватною, а використане для !! розроблення програмне забезпечення для тpивимipнoгo моделювання SolidWorks, - при-датним для такого виду дослщжень. Вщхилення отриманих результата зде-бшьшого зумoвлeнi прийнятими спрощеннями щодо вщтворення сучкiв i по-будови поверхонь, що вщтворюють форму колоди (з метою економп ресурсу комп'ютера вщтворення точок, якi характеризують поперечний перетин колоди, здшснювали з кроком 0,2 м за !! довжиною). Висиовки:
1. Розроблено модель реально! колоди з урахуванням !! poзмipiв, форми та наявних вад, пepeвipкa яко! шляхом пopiвняння peзультaтiв розпилювання реально! колоди з результатами iмiтaцiйнoгo розпилювання розроблено! мoдeлi засвщчила !! aдeквaтнiсть.
2. За результатами iмiтaцiйнoгo розпилювання мoдeлi реально! колоди е можливють пepeвipки ефективност тeхнoлoгiй сканування, встановлен-ня впливу piзних фaктopiв (poзмipнo-якiсних характеристик i форми колод; нaпpямiв, спoсoбiв та схем розпилювання колод; базування колод тощо) на вихiд (об'емний, яюсний, спeцифiкaцiйний) пилопродукцп та прогнозування текстури на !! поверхнях.
3. Запропонований вapiaнт розроблення мoдeлi реально! колоди придатний для розроблення як моделей шших колод, так i стoвбуpiв.
Л1тература
1. Дударева Н. SolidWorks 2009 на примерах / Н. Дударева, С. Загайко. - Санкт-Петербург : БХВ-Петербург, 2009. - 544 с.
2. Маевський В.О. Анал1з способ1в оцшювання розм1рно-якюно! характеристики колод / В.О. Маевський // Люове господарство, люова, паперова i деревообробна промисловють : шжвщомч. наук.-техн. зб. - Льв1в : Вид-во УкрДЛТУ. - 2004. - Вип. 29. - С. 149-156.
3. Chang S.J. Hardwood sawing optimization based on CT scanning of internal defects // 5-th Int. Conf. on Image Processing and Scanning of Wood - Proceedings (Bad Waltersdorf, Austria, Europe). - 2003. - P. 107-113.
4. Bhandarkar S. Automated planning and optimization of lumber production using machine vision and computed tomography / S. Bhandarkar, L. Xingzhi, R. Daniels, E. Tollner // Automation Science and Engineering. - 2008. - Vol. 5. Issue 4. - P. 677-695.
5. Brdicko J. Using external and internal log characteristics for log breakdown optimization / J. Brdicko, L. Orbay, Q. Tong // 5-th Int. Conf. on Image Processing and Scanning of Wood - Proceedings (Bad Waltersdorf, Austria, Europe). - 2003. - P. 115-124.
6. Ohman M. Plank grade indicators in radiograph images of Scots pine logs / M. Ohman // Holz als Roh- und Werkstoff. - 1999. - Vol. 57. - P. 359-363.
7. Schmoldt D.L. Internal log scanning: research to reality / D.L. Schmoldt, E. Scheinman, A. Rinnhofer, L.G. Occena // Proceedings of the 28-th Annual Hardwood Symposium (Davis, West Virginia, USA). - 2000. - P. 103-114.
Маевский В. О. Разработка модели реального бревна для имитации его распиловки на пилопродукцию
Рассмотрены особенности разработки модели реального бревна с учетом его размеров, формы и пороков древесины по результатам деструктивного разделения (распиловки) бревна в производственных условиях. Сравнение результатов реальной распиловки бревна с результатами имитационной распиловки модели этого бревна показали адекватность разработанной модели и ее пригодность для дальнейших исследований.
Ключевые слова: бревно, сканирование, пороки древесины, пиломатериал, модель, имитационная распиловка, программное обеспечение для трехмерного моделирования SolidWorks.
Mayevskyy V.O. Model development of real log for its sawing simulation into sawn timber
The features of the development of model for real log with its size, shape and available wood defects as a results of destructive cutting of log in working conditions were examined. Comparison of real-sawing log with the results of simulation model of same log showed adequacy of this model and its suitability for further researches.
Keywords: log, scanning, wood defects, timber (lumber), model, sawing simulation, software for three-dimensional simulation SolidWorks.
УДК[674:658.011.54/56]:674.214 Доц. Т.В. 1ванишин, канд. техн. наук -
НЛТУ Украти, м. iïbeie
РАЩОНАЛЬНА ПОСЛ1ДОВН1СТЬ РОЗТАШУВАННЯ ВЕРСТАТ1В У АВТОМАТИЗОВАНИХ Л1Н1ЯХ
Дослщжено можливють застосування розроблено'1 методики впорядкування послщовносп розташування машин рiзноï продуктивное^ для структур триверстат-них автоматизованих лшш 3i стохастичною тривалютю оброблення заготовок на р1в-но- та рiзностабiльному обладнанш. Встановлено характер та стутнь впливу параметра Ерланга технолопчних операцш на продуктивнють машинноï системи. Розроблено рекомендацп щодо ефективносп компонування автоматизованих лшш з урахуванням рацiональноï послщовносп продуктивностей та стабшьностей верстат1в.
Ключов1 слова: автоматизована лш1я, оброблення, заготовка, продуктивнють, параметр Ерланга, стабшьнють, компонування, стохастична тривалють, технолопчна операщя, ращональна послщовнють машин, стутнь впливу, ефективнють.
Актуальшсть теми. Шд час проектування ефективних структур автоматизованих лшш постшно доводиться виршувати завдання вибору рацюналь-ного порядку розташування машин у технолопчному потощ, який забезпечува-тиме максимальну пропускну здатшсть (продуктивнють) багатоверстатноï системи. Виршення цього завдання е одним з екстенсивних способ1в покращення ефективносп функцюнування автоматизованих лшш завдяки швелюванню накладених втрат робочого часу обладнання, зумовлених складною природою взаемовпливу р1знопродуктивних верстат1в у структурах машинних систем.
Вплив способу розташування верстат1в з р1зною продуктившстю на ефектившсть роботи автоматизованоï лши дослщжувало багато вчених, зок-рема: А. Владз1евський, К. Окамура, Г. Ямашша [1, 2] (у машинобудуванш) та Д. Воевода, I. Турлай, Д. Дудюк, В. Максим1в [3-6] (у люовому комплекс^. Однак шд час розроблення методик i алгоритм1в рацюнального компонування лшш процес оброблення заготовок розглядали детермiнованим [1, 2], або стабшьносл технологiчних операцш, величина яких залежить вiд впливу на процес функцюнування обладнання значноï кiлькостi стохастичних збурю-
