Взаимосвязь параметров гранитных блоков с характеристиками распиловочного оборудования Текст научной статьи по специальности «Прочие технологии»

© Н.П. Сенаторов, И.О. Синельников, 2003

УЛК 622.352.1

Н.П. Сенаторов, И.О. Синельников

ВЗАИМОСВЯЗЬ ПАРАМЕТРОВ ГРАНИТНЫХ БЛОКОВ С ХАРАКТЕРИСТИКАМИ РАСПИЛОВОЧНОГО ОБОРУЛОВАНИЯ

Все камнеобрабатывающие заводы России испытывают затруднение в сырьевом обеспечении.

Более половины продукции из гранита в России производится на линиях, укомплектованных ортогональными распиловочными станками.

Парк этих станков состоит из 23 единицы. В одновременной работе может находиться 725 дисковых пил диаметром 1000 мм, работающих в мульти-дисковых системах.

Для этого значительного парка оборудования до сих пор не обосновывались требования к распиливаемым на них блокам.

Новый ГОСТ 9479-98 на добываемые блоки отражает уровень техники и технологии начала 80-х годов, во времена существования СССР. С начала 90-х годов и по сегодняшний день в России произошли коренные изменения в оснащенности отрасли. Велись активные закупки импортного оборудования. Сейчас более 95% продукции из камня изготавливается на станках, закупленных в последнее десятилетие. Технические возможности и экономическая их отдача совершенно не согласуются с линейными параметрами, нормируемыми ГОСТ 9479-98.

Существуют минимальные размеры блоков, при которых их обработка становится убыточной. Следовательно, все блоки с линейными размерами ниже минимальных, вообще нельзя считать таковыми.

Из практики российских производителей известно, что с маленькими блоками объемом менее 2 м3 никто не хочет иметь дело. Очевидно, что это тот уровень объема блока, который отражает нижний его предел, ниже которого никакой экономической выгоды невозможно получить. Данный предел установлен практикой, но научного обоснования не имеет.

Известно, что нормативных документов на блоки в странах ЕЭС не существует. Требования к блокам устанавливают их заказчики. Каждая фирма-поставщик блоков, в зависимости от требований потребителей, разрабатывает свою собственную шкалу сортности блоков. Анализ коммерческих предложений на гранитные блоки финских фирм показал, что цена на них увеличивается в зависимости от увеличения высоты и длины. Количественное увеличение цены показано в таблице. Из таблицы видно, что с увеличением длины блока на 25-35 см, цена его увеличивается ориентировочно на 10-15%, а блоки выше 116 см стоят на 10-25% дороже.

В мире существует оживленная торговля блоками. Россия, где огромные запасы облицовочного камня, экспортирует мизерные его количества. Ее доля в мировом экспорте — менее 0,2%. Более того,

Россия все в большей степени сдает свои внутренние рынки. Сейчас самые крупные российские камнеобрабатывающие заводы (Московский камнеобрабатывающий завод, Возрождение, Норд-стоун, Минерал) все в большей степени переходят на импортное сырьевое обеспечение, т.к. не могут решить эту проблему внутри страны. Причиной этому в немалой степени является несовершенная российская нормативная база, в частности, определение линейных размеров блока

В соответствии с технологией производства плитки был составлен алгоритм расчета техникоэкономических показателей процесса распиловки гранитного блока.

Для составления алгоритма использованы следующие исходные данные: по параметрам обрабатываемого блока; по технологическим параметрам режущего инструмента; по нормам расхода материалов и электроэнергии; по времени необходимых технологических простоев; по стоимости материалов, электроэнергии и отдельных операций; по геометрическим параметрам заказываемой плитки: длина; ширина; толщина. В качестве базового оборудования для исследований была выбрана ортогональная гранитная линия производства итальянской фирмы Pe-drini, принадлежащая ООО «Минерал» и расположенная в г. Каменногорск Выборгского р-на Ленинградской обл. Для определения продолжительности необходимых технологических простоев были проведены хронометражные замеры. Другие исходные данные были взяты из практики реально действующего предприятия ООО «Минерал».

Для облегчения расчетов технико-экономических параметров технологии производства плитки была составлена компьютерная программа с использованием среды визуального программирования Delphi 5.0.

С помощью алгоритма и компьютерной программы были рассчитаны технико-экономические параметры 72 вариантов блоков с различными величинами длины, ширины и высоты. Размеры плитки составляли 300x300x10 мм.

Установление взаимосвязи между различными параметрами велось методом регрессионного анализа (Polynominal Regression) с использованием компьютерной программы MathCad 8.0.

Установлено, что с увеличением объема блока выход плит меняется в пределах от 46,7 до 49,2 м2/м3. Расхождение составляет 5% или 2,5 м2/м3. С увеличением длины блока выход плит остается почти постоянной величиной.

Основное влияние на выход плиток оказывает высота блока. Поэтому для этих двух параметров

Высота бло- Цена гранитных блоков, %

ка, см Базовая Увеличение цены

Длина блока, см

196-235 236-260 более 261

менее 115 100 110-115 120-130

более 116 110-125 120-145 130-160

методом регрессионного анализ была установлена взаимосвязь, которую можно описать уравнением: у = 40,093 + 0,1x - 2,525-10-6x2y

Коэффициент корреляции, равный r = 0,637 указывает на достаточно слабую связь между этими параметрами.

Установлена тесная зависимость между производительностью линии и объемом блока, которая описывается уравнением: у = 10230 + 2414x - 201x2

Коэффициент корреляции составляет 0,934. Производительность распиловки увеличивается на 80% при изменении объема блока от 0,4 до 7 м3.

При достижении объема блока в 5-6 м3 рост производительности камнеобрабатывающей линии прекращается. Это означает, что блок объемом 5 м3 находится в области оптимальных значений при распиловке на станке с 32 дисковыми вертикальными пилами. Линейные размеры блока (длина, ширина и высота) должны, соответственно, превышать значения 3; 1,1 и 1,4 м. Именно при этих значениях параметров кривая зависимости выполаживается и прекращается рост производительности.

Интенсивность распиловки изменяется в пределах от 0,43 до 0,77 ч/м2 . Этот показатель характеризует сколько необходимо потратить времени, чтобы получить 1 м2 плитки. Изменение высоты блока незначительно влияет на изменение интенсивности распиловки, всего лишь в пределах 6,5%. В основном на интенсивность распиловки большое влияние оказывает длина и объем блока и в меньшей степени его ширина.

Уравнение регрессии между интенсивностью распиловки и объемом блока имеет следующий вид: у = 0,777 - 0,204x + 0,043x2 - 0,003x3

Коэффициент корреляции взаимосвязи этих параметров составил 0,933. Между производительностью линии и интенсивностью распиловки существует, чуть ли не функциональная связь. При коэффициенте корреляции r = 0,997 уравнение взаимосвязи имеет вид: у = 40050 - 70290x + 40570x2

Такая взаимосвязь означает, что при увеличении интенсивности распиловки плитки можно резко повысить производительность камнеобрабатывающей линии. Увеличить интенсивность распиловки можно различными способами. Например, использовать станки, у которых конструктивно совмещаются операции вертикальной и горизонтальной резки, или имеется возможность независимого во времени выравнивания верхнего слоя. Другой путь - сокращение времени обмена блока и подготовки блока под распиловку и пр.

Полученные результаты по 72 вариантам служат основой для расчета экономических показателей. Для расчета использовалась компьютерная программа Project Expert 6.0 Holding.

В качестве критерия оценки вариантов выбрана минимальная цена плитки, при которой обеспечивается окупаемость инвестиционных средств менее чем за 4 года.

Рис. 1. Зависимость между минимальной ценой плитки и объемом блока

тт П+С+Н Ц=-----у-------^ тт

где Ц - цена 1 м2 плитки, у.е./м2; П - чистая прибыль, у.е.; С - годовая себестоимость плитки, у.е.; Н -сумма налоговых выплат, у.е.; V - годовой объем производства, м2.

Расчеты велись по каждому из 72 вариантов геометрических размеров блоков.

Расчеты показали, что при комплектации камнеобрабатывающей линии одним ортогональным станком, минимальная цена достигает размера 70 - 80 у.е./м2. За такую цену практически невозможно продать гранитную плитку, т.к. рыночная ее цена находится на уровне 50-60 у.е./м .

Отсюда следует очень важный вывод: нельзя формировать линию одним ортогональным распиловочным станком. В России часто пренебрегают этим выводом. В результате появляются новые заведомо убыточные новые предприятия. Полученные данные обрабатывались методом регрессионного анализа. Выявлялась зависимость между минимально возможной ценой плитки и объемом, длиной, шириной и высотой блока.

Установлено, что зависимость между ценой плитки и высотой блока отсутствует. Коэффициент корреляции, равный 0,035, указывает на отсутствие связи. Практически отсутствует связь между ценой плитки и шириной блока. Коэффициент корреляции равен 0,423.

Установлено, на цену плитки влияет объем блока и его длина.

Зависимость между ценой плитки и объемом блока (рис. 1) описывается уравнением: у = 55,5 - 16,83х-6,1х2-0,9х3 = 0,047х4

Коэффициент корреляции для этого уравнения составляет 0,89.

Из графика видно, что минимальная цена блока, достигается при его объеме 2,7 м3. Из этого следует вывод, что блоки объемом менее 2,7 м3 не имеет смысла направлять на распиловку на ортогональный распиловочный станок, оснащенный 32 вертикальными дисковыми пилами. Этот вывод согласуется с данными, полученными от посещения финских гранитных карьеров, где блок объемом менее 2,5 м3 не считается товарным.

В интервале с 2,7 до 5 м3 наблюдается незначительное увеличение цены плитки с 39,3 до 40,5 у.е./м2. Это объясняется увеличением цены блока с 200 до 300 у.е./м3, а затем до 400 у.е./м3 для блоков

Минимальная це плитки, дол/кв.м

объемом выше 5 м3. Аналогичные выводы получены при исследовании взаимосвязи между ценой плитки и длиной блока (рис. 2). Уравнение связи имеет вид: У = 4,77-10-1° + 3,3-10-7 + 1,48-10-4х2 - 1,57-10-7х3 = =5,9-10-11х4 -7,5-10-15х5

Коэффициент корреляции уравнения составил 0,879. Из графика (рис. 2) следует, что наименьшая цена плитки соответствует блоку с длиной более 2,1 м. Таким образом, главный вывод исследования, имеющий практическое значение, заключается в том, что при производстве плитки размером 300x300x10 мм и применении ортогональных распиловочных станков необходимо в качестве сырья использовать гранитные блоки объемом не менее 2,7 м3 и длиной более 2,1 м.

Блоки меньшего размера возможно использовать для распиловки в случае, если сырье имеет высокую ценность. В результате исследований получены следующие выводы:

1. В России ежегодно добывается около 43,7 тыс. м3 гранитных блоков. Около половины из них

Рис. 2. Зависимость между минимальной ценой плитки и длиной блока

перерабатываются на ортогональных гранитных станках.

2. В России нормативные требования к геометрическим размерам блока не соответствуют современному уровню развития техники и технологии. Кроме того, они вступают в противоречие с мировым рынком облицовочного камня.

3. Доказано, что геометрические размеры блока прямым образом влияют на все показатели работы предприятия, характеризующие товар, время и стоимость (выход плиток, производительность, интенсивность, цена).

4. Установлено, что при комплектации камне-обрабатывающей гранитной линии одним ортогональным станком с 32 дисковыми вертикальными пилами, производство плитки убыточно. В данном случае минимально возможная цена плитки должна составлять 70-80 у.е../м2. За такую цену продать гранитную плитку практически невозможно. Вместе с тем с подобной комплектацией производства в России приходится часто сталкиваться.

5. Установлено, что предельно минимальные значения длины блока должны быть равны 2,1 м, а объема — 2,7 м3. При уменьшении этих показателей экономическая эффективность производства начинает понижаться.

6. Установлено, что производительность линии тесно связана с интенсивностью распиловки. Это свидетельствует о значительных резервах повышения производительности линии, т.к. интенсивность распиловки может быть повышена за счет совмещения различных операций. Например, независимое вертикальное и горизонтальное пиление.

------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Букато И.В. Возрождение традиций. Горный журнал. №3, 2001, с. 34-36

2. ГОСТ 9479-98. Блоки из горных пород для производства облицовочных, архитектурно-строительных, мемориальных и других изделий. Технические условия. МНТКС.

2000.

3. ГОСТ 9479-84. Блоки из природного камня для производства облицовочных изделий. Издательство стандартов. 1987

4. ГОСТ 9480-89. Плиты облицовочные пиленые из природного камня. Технические условия. Издательство стандартов. 1989.

5. Казарян Ж.А., Амбарцумян Н.В., Карасев Ю.Г. Проектирование камнеобрабатывающих предприятий. Учебное пособие. МГИ. М. 1990.

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ

6. Нормы технологического проектирования предприятий по добыче и обработке облицовочных материалов из природного камня. (Вторая редакция). Союзипронеруд. Л., 1976, с. 77-83

7. Отраслевая статистика.

Уровень добычи блоков в 2000 году.

Империя камня. № 1. 2001 г. МОО «Клуб «Каменный Дом». с. 25.

8. Памшев А.Н., Карасев О.Ю. Определение оптимальных размеров блоков природного камня при распиле на ортогональных станках. Горный журнал. □ 3. 2001 г. ГУП «Издетель-ский дом «Руда и металлы», с. 50-52.

9. Синельников И.О. Компьютерная программа для расчета выхода плиток из блока. Информационный выпуск. № 7, Камень вокруг нас.

Экспериментальный завод. г. Реж, 1998, с. 34-35

10. Синельников И.О. Нормирование продуктов распиловки блока природного камня. Сборник тезисов докладов. Четвертая между-народная экологическая конференция студентов и молодых ученых. - М., МГГУ. 16-18 апреля 2000 г. том 2. Смоленск, Ойкумена, 2000. с. 233-235.

11. Синельников О.Б. Современные требования к качеству гранитных блоков. Горный журнал. №3,

2001, с. 46-47

12. Синельников О.Б. Финский опыт добычи гранитных блоков. Горный журнал. №7, 1998, с. 32-33

13. Carlo Montani. Stone 2001. World marketing handbook, gruppo edi-toriale faenza editrice S.p.a., 2000.

Сенаторов Н.П. - доцент, Московский государственный горный университет. Синельников И.О. - аспирант, Московский государственный горный университет.

Файл:

Каталог:

Шаблон:

Заголовок:

Содержание:

Автор:

Ключевые слова: Заметки:

Дата создания:

Число сохранений: Дата сохранения: Сохранил:

Полное время правки: Дата печати:

При последней печати страниц: слов: знаков:

сенато~1

G:\№ работе в универе\2003г\Папки 2003\GIAB7_03 C:\Users\Таня\AppData\Roaming\Microsoft\Шаблоны\Normal.dotm Технологическая схема производства плитки

Ivan

04.06.2003 i4:48:00 i3

08.11.2008 23:45:00 Таня

28 мин.

09.11.2008 0:04:00

3

2 079 (прибл.) ii 853 (прибл.)