ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы. Объективные тенденции развития отрасли
приводят к тому, что в районах интенсивных лесозаготовок (Европейская
часть страны, Уральский регион) происходит постепенное ухудшение
таксационных показателей лесосечного фонда: истощение запасов леса,
снижение среднего диаметра заготавливаемой древесины, увеличение доли
низкокачественного и тонкомерного сырья в общем объеме. Это вызвано
следующими природно-производственными факторами:
- увеличение объема лесной продукции, заготовляемой при рубках
ухода за лесом, санитарных рубках и реконструкции насаждений;
- снижение доли крупномерной спелой древесины вблизи лесопильных производств;
- сокращение строительства дорог в крупных массивах со спелой
древесиной из-за сложной экономической ситуации в отрасли и в стране.
В этих условиях для предприятий лесного комплекса одной из самых
актуальных задач является рациональное и экономически эффективное
использование всей заготовляемой древесины. При существующей на
предприятиях (общепринятой) технологии раскряжевки хлыстов потери
короткомерной вершинной части составляют до 4 % всего объема. Одним
из путей, обеспечивающих более полное использование древесного сырья,
является рациональная раскряжевка вершинной части хлыстов с заготовкой тонкомерно-короткомерного сырья (ТКС) как при сортиментной, так и
при хлыстовой технологии заготовки древесины.
Эффективное использование древесного сырья путем перехода на
технологию производства тонкомерно-короткомерного сырья и его дальнейшую переработку предполагает изучение основных особенностей этих
процессов и параметров сырья в различных природно-производственных
условиях, таких как хлыстовая и сортиментная технологии заготовки
древесины; крупномерность хлыстов, поступающих на раскряжевку;
породный состав и направления использования круглых лесоматериалов.
Диссертационная работа является результатом экспериментальных и
теоретических исследований, выполненных на кафедре технологии и
оборудования лесопромышленного производства Уральского государственного лесотехнического университета в условиях предприятий Пермского края (ООО «Яйвалес», ОАО «Вишералес»: центральный нижний
склад г. Красновишерск и Дубровский лесопункт п. Цепел), ХантыМансийского Автономного Округа (ООО «Советсклеспром») и Свердловской области (ОАО «Шамара-лес» и другие)*.
Цель работы. Обоснование эффективности получения вершинного
тонкомерно-короткомерного сырья путем оптимизации процессов раскряНазвания предприятий приведены на момент проведения экспериментальных исследований.
*
3
жевки хвойных хлыстов в различных природно-производственных условиях Уральского региона.
Объект и предмет исследования. Объектом исследования является
технология раскряжевки вершинной части хлыстов по общепринятой
схеме и с заготовкой тонкомерно-короткомерного сырья. Предмет исследования – хвойное тонкомерно-короткомерное сырье.
Методы исследований. В процессе проведения исследований были
использованы теория планирования эксперимента, натурные экспериментальные исследования, проведенные в производственных условиях, теория
вероятностей, математическая статистика, пакеты программ: Excel, Statistica.
Научная новизна. Представлена схема раскряжевки вершинной части хвойных хлыстов с заготовкой тонкомерно-короткомерного сырья и
его классификация по типам, позволяющая определять направления
использования этого сырья.
Получены графики интегральной функции распределения диаметров
хвойного тонкомерно-короткомерного сырья для различных природнопроизводственных условий, позволяющие прогнозировать вероятность
встречаемости тонкомерно-короткомерного сырья конкретного диаметра
или типа при известном диаметре хлыста.
Разработаны математические модели зависимости диаметров тонкомерно-короткомерного сырья, вершинных гостированных сортиментов
(ГС) и процентного содержания короткомерного вершинного отрезка
(КВО) от диаметра хлыста dхл.
Разработана математическая модель оценки стоимости хлыста, позволяющая определять экономическую эффективность производства тонкомерно-короткомерного сырья.
Основные положения, выносимые на защиту.
1. Схема раскряжевки вершинной части хвойных хлыстов с заготовкой тонкомерно-короткомерного сырья при различных типах технологических процессов лесозаготовок и его классификация по типам.
2. Графики интегральной функции распределения диаметров хвойного тонкомерно-короткомерного сырья для прогнозирования вероятности
встречаемости такого сырья конкретного диаметра или типа.
3. Математические модели для определения характеристик тонкомерно-короткомерного сырья и его составляющих в зависимости от диаметра хлыста dхл.
4. Математическая модель оценки стоимости хлыста.
Практическая значимость работы. Представленная схема раскряжевки вершинной части хлыстов эффективна как при хлыстовой, так и при
сортиментной технологии заготовки древесины, особенно в тонкомерных и
средних древостоях. Заготовка тонкомерно-короткомерного сырья в
4
условиях лесозаготовительных предприятий позволяет дополнительно
получить сырья от 10 до 40 м3 на каждую 1000 м3 хлыстов.
Классификацию тонкомерно-короткомерного сырья по типам и математические модели для определения вероятности их встречаемости
необходимо учитывать при выборе наиболее целесообразных направлений
использования тонкомерно-короткомерного сырья.
Результаты теоретических и экспериментальных исследований можно рекомендовать для решения следующих основных производственных
задач при раскряжевке хлыстов с заготовкой тонкомерно-короткомерного
сырья:
- определение основных размерных характеристик такого сырья без
проведения экспериментальных исследований на том или ином предприятии;
- прогнозирование ожидаемых объемов тонкомерно-короткомерного
сырья в целом и по каждой категории толщины;
- выбор технологического оборудования для переработки тонкомерно-короткомерного сырья;
- организация участков сортировки такого сырья по группам диаметров, назначению и другим признакам.
Математическая модель оценки стоимости хлыста позволяет определять
экономическую
эффективность
производства
тонкомернокороткомерного сырья.
Достоверность и обоснованность результатов исследований.
Научные положения, выводы и рекомендации, изложенные в настоящей
работе, обоснованы теоретическими решениями и экспериментальными
данными. Достоверность экспериментальных исследований подтверждается применением научно-обоснованных методов, показателями точности,
практическим внедрением результатов исследований в производство.
Реализация результатов работы. Результаты исследований по производству тонкомерно-короткомерного сырья внедрены на лесопромышленном предприятии ООО ЛПК «Лобва» с хлыстовой технологией лесозаготовок, использованы в подготовке рекомендаций по переходу на технологию раскряжевки вершинной части хвойных хлыстов с заготовкой
тонкомерно-короткомерного
сырья
в
различных
природнопроизводственных условиях Уральского региона, а также в учебном
процессе УГЛТУ в курсах: «Экологизированные технологии лесных
складов», «Моделирование и оптимизация производственных процессов».
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы,
отдельные ее разделы докладывались и обсуждались на международных
научно-технических конференциях «Социально-экономические и экологические проблемы лесного комплекса» (УГЛТУ, Екатеринбург, 2003, 2005
гг.); научно-технических конференциях студентов и аспирантов Уральско5
го государственного лесотехнического университета (Екатеринбург, 2003,
2004 гг.); второй всероссийской научно-технической конференции «Вузовская наука - региону» (ВоГТУ, Вологда, 2004 г.); евразийском симпозиуме
«Деревообработка: технологии, оборудование, менеджмент XXI века»
(Екатеринбург, 2006 г.).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 8 печатных
работ, в том числе в двух изданиях, рекомендуемых ВАК России.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из
Введения, 5 глав, Основных выводов и рекомендаций, Библиографического списка использованной литературы, включающего 129 наименований.
Работа изложена на 157 страницах, иллюстрирована 24 рисунками, содержит 12 таблиц и 3 приложения.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулированы ее цель, объект, предмет и методы исследований,
научная новизна и практическая значимость, а также научные положения,
выносимые на защиту. Содержатся данные о реализации результатов
работы и ее апробации, структуре и объеме диссертации.
В первой главе проведен обзор работ, посвященных изучению особенностей различных способов раскроя хлыстов с получением комбинированных круглых лесоматериалов (ККЛ) и их дальнейшей переработке,
следующих авторов: Д.К. Воевода, В.С. Петровский, В.А. Капустин,
В.В. Харитонов, Д.Г. Веретенник, С.А. Дмитриевский, Б.А. Заливко,
А.Е. Феоктистов, О.С. Ястребинский, Н.В. Лившиц, А.И. Меньшикова и
другие.
Рассмотрены технология и оборудование для раскряжевки хлыстов, а
также современное состояние использования древесного сырья в условиях
лесозаготовительных и лесоперерабатывающих предприятий. Характерной
особенностью современного этапа развития лесозаготовительной промышленности в рыночных условиях является необходимость экономически
эффективного использования всей заготовляемой древесины. Это можно
обеспечить, в том числе и за счет рационального раскроя вершинной части
хлыстов. Для каждого отдельного предприятия характерна та или иная
технология раскряжевки хлыстов (в условиях лесосеки или на лесопромышленном складе), в результате которой заготавливаются деловые
лесоматериалы определенного назначения. Технологические возможности
оборудования для раскряжевки хлыстов позволяют реализовать раскрой
хлыстов с получением такого сырья.
6
Как правило, из вершинной части хвойных хлыстов выпиливают
сортименты одной, двух фиксированных длин (2; 4 м), несмотря на то, что
по ГОСТ 9463-88 градация этих лесоматериалов по длине допускается с
дробностью от 0,1 до 0,5 м. Если такая технология обоснована при отправке лесоматериалов в круглом виде железнодорожным или автомобильным
транспортом, то при использовании сырья непосредственно на предприятии более целесообразно заготавливать из вершинной части хлыстов
сортименты различных длин, так называемое ТКС. Производство ТКС
позволяет свести до минимума потери древесного сырья и увеличить его
ресурсы без увеличения объемов заготовки.
Рассмотрены работы по созданию математических моделей оптимальной раскряжевки хлыстов таких авторов, как В.С. Петровский,
Г.А. Степаков, И.И. Тихонов, Ледяева А.С. и других. Задача сводится к
поиску вариантов рациональных схем раскроя хлыста на спецификационные сортименты, удовлетворяющих тому или иному условию максимума.
При этом использование вершинной части хлыстов не рассматривается.
На основании анализа состояния вопроса оптимальной раскряжевки
хлыстов сформулированы следующие задачи:
- исследовать основные особенности производства ТКС при раскряжевке вершинной части хвойных хлыстов в условиях лесосеки и на лесопромышленном складе;
- провести комплекс экспериментальных исследований, связанных с
распределением хлыстов и ТКС по породам, категориям толщины и
определением их основных размерных характеристик в различных природно-производственных условиях;
- разработать математическую модель оценки стоимости хлыста;
- определить экономическую эффективность производства ТКС в
условиях работы лесозаготовительных предприятий.
Во второй главе рассмотрены основные особенности производства
ТКС при раскряжевке вершинной части хвойных хлыстов и направления
использования этого сырья в различных условиях работы лесозаготовительных предприятий.
Заготовка ТКС по предложенной технологии обеспечивает рациональное использование древесного сырья за счет возможности дальнейшей
переработки короткомерной вершинной части хлыста в составе ТКС. Для
количественной оценки эффективности производства ТКС необходимы
теоретические исследования по определению его размерных характеристик.
ТКС – это круглые лесоматериалы, выпиливаемые из вершинной части хлыстов и включающие в себя гостированный сортимент фиксированной длины (ГС) и короткомерный вершинный отрезок (КВО). Такое сырье
7
заготавливается по технологии раскроя хлыстов без отпиливания КВО от
последнего сортимента.
На рис. 1 представлены схемы раскряжевки вершинной части хлыстов по общепринятой технологии и с заготовкой ТКС. По первой схеме
производится ГС, а отпиленный КВО, в лучшем случае, используется на
дрова при раскряжевке хлыстов в условиях лесопромышленных складов, а
при сортиментной технологии – остается на лесосеке неиспользованным.
По технологии с заготовкой ТКС от ГС не отпиливается КВО, который
может использоваться как дополнительное сырье в составе ТКС для
дальнейшей переработки на пилопродукцию или технологическую щепу.
а
1
dгс
dкво
Lкво = 0,1…1,9 м
Lгс
б
2
1
dгс
3
dткс
Lкво = 0,1…1,9 м
Lгс
Lтк
с
Рис. 1. Схемы раскряжевки вершинной части хлыстов:
а - по общепринятой технологии; б - с заготовкой ТКС;
1 – ГС фиксированной длины; 2 – КВО, отпиленный от ГС по общепринятой технологии; 3 –КВО в составе ТКС; dгс, dкво, dткс – диаметры ГС, КВО, ТКС в целом, соответственно, см; Lгс, Lкво, Lткс – длины ГС, КВО, ТКС в целом, соответственно, м.
Длина ТКС Lткс, в отличие от вершинного ГС, не является постоянной. Она зависит от минимальной и максимальной длин ГС, выпиливаемых на конкретном предприятии, и находится в пределах от 2,1 до 5,9 м.
По ГОСТ 9463-88 градация этих лесоматериалов по длине допускается с
дробностью от 0,1 до 0,5 м, поэтому заготовка сортиментов различных
длин из вершинной части хлыстов является допустимой и целесообразной
при использовании сырья непосредственно на предприятии.
В связи с увеличением удельного содержания ТКС в объеме заготавливаемой древесины в последние годы разрабатываются и применяются
различные варианты использования такого сырья. Толщина круглых
лесоматериалов во многом определяет их назначение. По действующему
ГОСТ 9463-88 круглые лесоматериалы хвойных пород диаметром от 14 см
и более относятся к пиловочнику общего назначения, однако, в связи с
острой нехваткой сырья для лесопиления и все большим применением
8
агрегатных и круглопильных станков проходного типа тонкомерное
непиловочное сырье диаметром от 8 до 13 см используется для производства пилопродукции. Другим основным направлением использования
лесоматериалов толщиной 6…24 см является заготовка балансов для
целлюлозно-бумажной промышленности (ЦБП).
Таким образом, ТКС в зависимости от его вершинного диаметра
можно классифицировать по типам:
ТКС-I
6 ≤ dткс < 8 см;
ТКС-II
8 ≤ dткс < 14 см;
ТКС-III
dткс ≥ 14 см.
Эта классификация во многом определяет различия в направлении использования такого сырья, характерные для каждого типа. ТКС-I по своему
назначению относится только к балансовому сырью. ТКС-II может использоваться не только для производства технологической щепы, но и в качестве тонкомерного сырья для лесопиления. ТКС-III относится как к стандартному пиловочному сырью, так и к балансовому. Возможные направления использования такого сырья зависят от конкретных природнопроизводственных условий работы того или иного лесозаготовительного
предприятия.
В третьей главе приведена методика проведения экспериментальных исследований, целью которых является изучение в производственных
условиях основных особенностей получения ТКС при раскряжевке хвойных хлыстов, проверка правильности выдвинутых теоретических положений. Достижение этой цели невозможно без изучения основных размерных
характеристик хлыстов и ТКС.
Экспериментальные исследования проводились в различных производственных условиях лесозаготовительных предприятий Пермского края,
Свердловской области и Ханты-Мансийского автономного округа.
Разработанная методика состоит из двух этапов.
1. Определение основных размерных характеристик хлыстов, их распределение по породам и категориям толщины. Этот этап экспериментальных исследований позволит изучить влияние породы, среднего объема
хлыста и технологии лесозаготовительных работ на характеристики ТКС в
целом и его составных частей.
В ходе эксперимента у всех поступающих на раскряжевку хлыстов
хвойных пород определяются таксационные характеристики: порода,
диаметр комля dк и вершины dв, длина Lхл и объем хлыста Qхл. Для последующего распределения хлыстов по категориям толщины диаметр комля
хлыста dк переводится в диаметр на расстоянии 1,3 м (в дальнейшем
диаметр хлыста, dхл) с учетом коэффициента формы ствола. Объем хлыста
Qхл определяется по таксационным таблицам (ОСТ 13-232-87 «Хлысты
9
древесные. Методы поштучного измерения и таблицы объемов»). Замер
параметров производится согласно ОСТ 13-232-87.
При обработке экспериментальных данных все хлысты одной породы в зависимости от крупномерности распределяются по предложенным
проф. В.С. Петровским категориям: тонкомерные (диаметр до 28 см),
средние (более 28 и до 44 см) и крупномерные (более 44 см). Затем определяется процентное содержание каждой категории хлыстов от их общего
количества и объема. Достоверность характеристики распределения
хлыстов проверяется методом статистической обработки с определением
характеристик статистического ряда.
2. Определение основных размерных характеристик ТКС различных
пород и категорий толщины хлыстов. Этот этап необходим для изучения
влияния природно-производственных условий отдельных предприятий на
характеристики ТКС и получения распределения его по параметрам.
В процессе экспериментальных наблюдений у каждого ТКС измеряются диаметр dткс и длина Lткс в целом и отдельно его составляющих: ГС
(dгс; Lгс) и КВО (dкво = dткс; Lкво). Все параметры замеряются согласно
действующим правилам приемки круглых лесоматериалов (ГОСТ 2292-88
«Лесоматериалы круглые. Маркировка, сортировка, транспортирование,
методы измерения и приемка»). Объем ГС и КВО (Qгс; Qкво) определяется
по действующему в настоящее время ГОСТ 2708-75 «Лесоматериалы
круглые. Таблицы объемов», согласно которому для определения объемов
вершинных круглых лесоматериалов длиной от 2,0 до 7,0 м и диаметром от
6,0 до 15 см существует отдельная таблица. Объем ТКС (Qткс) вычисляется
как сумма объемов двух его составных частей: ГС и КВО.
При обработке экспериментальных данных определяются среднеарифметические значения диаметров, длин и объемов ТКС в каждой
размерной группе хлыстов (тонкомерные, средние, крупномерные) отдельно по породам, а в дальнейшем – средние по предприятию.
В четвертой главе приведены результаты экспериментальных исследований по раскряжевке еловых, пихтовых и сосновых хлыстов с
получением ТКС.
Исследование крупномерности хвойных хлыстов, поступающих на
раскряжевку, показали, что их распределение охватывает весь диапазон
категорий толщин – от тонкомерных (Qхл = 0,3 м3) до крупномерных
(Qхл = 1,21 м3). В соответствии с предложенным распределением хлыстов
по категориям толщин сосновые хлысты в ООО «Советсклеспром» относятся к тонкомерным, еловые на лесозаготовительных предприятиях
Свердловской области - к хлыстам средней толщины, в ООО «Яйвалес» и
ОАО «Вишералес» пихтовые относятся к хлыстам средней толщины, а
10
еловые - к крупномерным. Еловые хлысты на предприятиях Пермского
края имеют в 1,5…2 раза больший объем, чем пихтовые.
Результаты обработки экспериментальных данных показали увеличение диаметра вершинки хлыста с ростом диаметра комля. На всех
обследуемых предприятиях, вне зависимости от породы и среднего объема
хлыстов, технологии заготовки (сортиментной или хлыстовой), наблюдается статистически достоверное различие средних значений диаметров
вершинок у тонкомерных и средних хлыстов, средних и крупномерных,
тонкомерных и крупномерных, а для одной категории толщины эти значения практически одинаковы. Этот этап исследований позволяет изучить
влияние среднего объема хлыста, породы, распределения хлыстов по
категориям толщины на характеристики ТКС в целом и его составных
частей.
По полученным фактическим статистическим характеристикам диаметров ТКС с учетом процента содержания каждой категории толщины
хлыстов и их породы в общем объеме построены графики интегральной
функции распределения диаметров хвойного ТКС F(dткс) для определения
вероятности встречаемости ТКС конкретного диаметра или типа при
известном диаметре хлыста. Так как на каждом из предприятий крупномерность хлыстов различная, то суммарное распределение ТКС по диаметрам тоже отличается.
При исследовании размерных характеристик ТКС в различных природно-производственных условиях работы лесозаготовительных предприятий были установлены зависимости увеличения диаметров ТКС dткс и
вершинных ГС dгс от диаметра хлыста dхл, представленные в виде уравнений регрессии.
Характер изменения средних значений диаметров ТКС при сортиментной технологии лесосечных работ с заготовкой сырья для лесопиления такой же, как и при хлыстовой с плюсовым отклонением 1…2 см:
- хлыстовая технология (при dхл от 20 до 60 см):
dткс = - 0,001d2хл + 0,23dхл + 4,54;
- сортиментная технология (при dхл от 20 до 36 см):
dткс = 0,0002d2хл + 0,2dхл + 5,6.
При различных технологиях заготовки древесины зависимость dгс от
dхл описывается одним уравнением:
dгс = - 0,0002d2хл + 0,14dхл + 8,67.
Характер изменения среднеарифметических значений диаметров
ТКС и вершинных ГС в зависимости от диаметра хлыста для всех исследованных предприятий в хвойных насаждениях показан на рис. 2 и 3.
11
20
Диаметр ТКС, см
18
16
14
12
10
8
6
24
20
28
Тонкомерные
32
36
Средние
40
44
48
52
56
Крупномерные
60, см
Категории хлыстов по толщине
Рис. 2. График зависимости диаметра ТКС от толщины хлыста:
ООО «Яйвалес»;
ОАО «Шамара-лес»;
ОАО «Вишералес» (центр. нижний склад);
ООО «Советсклеспром»;
ОАО «Вишералес» (Дубровский лесопункт);
по уравнению регрессии для хлыстовой технологии;
по уравнению регрессии для сортиментной технологии.
20
Диаметр ГС, см
18
16
14
12
10
8
6
20
24
28
Тонкомерные
32
36
Средние
40
44
48
52
56
Крупномерные
60, см
Категории хлыстов по толщине
Рис. 3. График зависимости вершинного ГС от толщины хлыста:
ООО «Яйвалес»;
ОАО «Шамара-лес»;
ОАО «Вишералес» (центр. нижний склад);
ООО «Советсклеспром»;
ОАО «Вишералес» (Дубровский лесопункт);
по уравнению регрессии.
12
Диапазон варьирования диаметров ТКС и вершинных ГС представлен уравнениями регрессии для нижней (dткс(min), dгс(min)) и верхней (dткс(max),
dгс(max)) границ:
- хлыстовая технология (при dхл от 20 до 60 см):
dткс(min) = - 0,0004d2хл + 0,09dхл + 4,74,
dткс(max) = - 0,002d2хл + 0,37dхл + 5,6;
- сортиментная технология (при dхл от 20 до 36 см):
dткс(min) = 4,6 + 0,15dхл,
dткс(max) = 16,8 + 0,1dхл;
- хлыстовая и сортиментная технологии (при dхл от 20 до 60 см):
dгс(min) = - 0,002d2хл + 0,29dхл + 2,09,
dгс(max) = 0,002d2хл + 0,04dхл + 15,93.
Нижняя граница диаметров ТКС при хлыстовой технологии лесосечных работ, за исключением самых тонких и крупных хлыстов, практически
остается на одном уровне, равном 8 см. Верхний же предел варьирования
диаметров имеет тенденцию к росту с увеличением толщины хлыста (от 12
до 20 см) и как следствие этого – у толстомерных хлыстов больший разброс значений диаметров ТКС и их средняя величина. При сортиментной
технологии диапазоны варьирования диаметров ТКС имеют такой же
характер изменения, как и при хлыстовой с увеличением на 1…2 см.
Нижняя и верхняя границы диаметров вершинного ГС принимают значения 8…12 и 18…26 см, соответственно.
Также на каждом из предприятий были экспериментально изучены
объемные характеристики хвойного ТКС. Установлено, что процентное
содержание КВО, ГС и ТКС в целом в хлыстах различных категорий
толщин неодинаково. Так как средний диаметр ТКС увеличивается с
ростом толщины хлыста, то возрастает и абсолютный объем КВО, вершинного ГС и ТКС в целом. В то же время это абсолютное увеличение
значительно меньше, чем рост объема хлыста, поэтому процентное содержание КВО qкво, вершинного ГС qгс и ТКС в целом qткс значительно
уменьшается с ростом толщины хлыста.
Содержание вершинного ГС для лесозаготовительных предприятий
находится в диапазоне от 4,13 до 23,33 %, КВО, не используемого по
общепринятой технологии, от 0,99 до 2,4 %, а ТКС в целом - от 5,12 до
25,73 % среднего объема хлыста. Проверка этих данных показала статистическую достоверность полученных результатов. По данным экспери13
мента рассчитано уравнение регрессии, позволяющее определить зависимость процентного содержания КВО qкво от диаметра хлыста (рис. 4):
qкво = 318,73 dхл-1,46.
Технология раскряжевки вершинной части хлыстов с заготовкой
ТКС позволяет дополнительно получить на каждую 1000 м3 хлыстов, в
зависимости от среднего объема хлыста 10…40 м3 древесного сырья,
используемого для дальнейшей переработки.
4,5
Содержание КВО в хлысте, %
4,0
3,5
3,0
2,5
2,0
1,5
1,0
0,5
0
20
28
24
Тонкомерные
32
36
40
Средние
44
56
48
52
Крупномерные
60, см
Категории хлыстов по толщине
Рис. 4. График зависимости процентного содержания КВО от толщины хлыста:
ООО «Яйвалес»;
ООО «Советсклеспром»;
ОАО «Вишералес» (центр. нижний склад);
по уравнению регрессии;
ОАО «Шамара-лес».
Экспериментальные исследования распределения ТКС по типам показали, что оно носит закономерный характер и зависит от среднего
объема хлыста (рис. 5). При росте среднего объема хвойных хлыстов,
поступающих на раскряжевку, содержание ТКС-I снижается от 5 до 3 % (в
хлыстах средней толщины и крупномерных), а ТКС-II - от 90 до 70 %, и
одновременно содержание ТКС-III увеличивается от 10 до 27 %. В ООО
«Советсклеспром» ТКС-I при сортиментной технологии лесосечных работ
отсутствует. Полученное распределение ТКС по типам послужило основой
для экономических расчетов при определении эффективности производства ТКС.
14
100
Содержание ТКС, %
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
ООО "Советск- ОАО "Шамара-лес" ООО "Яйвалес" ОАО "Вишералес"
леспром"
(Qхл = 0,68 м3)
(Qхл = 0,91 м3) (центр. нижний склад)
3
(Qхл = 0,3 м )
(Qхл = 1,07 м3)
Средний объем хвойных хлыстов, поступающих на раскряжевку
Рис. 5. Распределение ТКС по типам:
ТКС – III.
ТКС – II;
ТКС – I;
Стоимость 1 м, с, руб.
В пятой главе разработана математическая модель оценки стоимости хлыста. Информация о стоимости 1 м хлыстов и их длине в зависимости от диаметра (рис. 6, 7) позволяет решать задачу оптимального раскроя
хлыста методом линейного программирования.
300
275
250
225
200
175
150
125
100
75
50
25
0
0,10
с = 2307,53d 2,4
0,15
0,20
0,25
0,30
0,35
0,40
0,45
Диаметр хлыста, d, м
Рис. 6. График зависимости стоимости 1 м хлыстов от диаметра
15
Длина хлыста, L, м
24
L = -17,58d 2 + 37,86d + 5,6
22
20
18
16
14
12
10
0,20
0,25
0,30
0,35
0,40
0,45
Диаметр хлыста, d, м
0,55
0,50
0,60
Рис. 7. График зависимости длины хлыста от диаметра
Полученные зависимости позволяют представить оценку стоимости
хлыста в следующем виде:
С = ∑Сгс + Скво,
Скво → max,
С=
dк
 с(d )dL
d ГС
dк
=
d КВО
 с(d ) L(d )dd
d КВО
=
 с(d ) L(d )dd
d КВО
dк
+
 с(d ) L(d )dd .
d ГС
Решение этой функции позволило определить стоимость КВО в зависимости от диаметра КВО и ГС (dкво, dгс соответственно) (рис. 8):
3, 4
2
3, 4
2
Скво = 3800,6[ d КВО
(1,98 d КВО
-5,22 d КВО -1) - d ГС
(1,98 d ГС
-5,22 d ГС -1)].
Стоимость КВО, Скво, руб.
Диаметр ГС, dгс, м
Диаметр КВО, dкво, м
Рис. 8. График зависимости стоимости КВО от диаметров КВО и ГС
16
Разработанная математическая модель оценки стоимости хлыста
позволяет определять экономическую эффективность производства ТКС,
направляя КВО в составе ТКС для производства пилопродукции или
технологической щепы.
Экономическая эффективность производства ТКС определялась методом сравнения с общепринятой технологией раскряжевки хлыстов для
различных природно-производственных условий лесозаготовительных
предприятий ООО «Советсклеспром», ОАО «Шамара-лес», ООО «Яйвалес», ОАО «Вишералес» (центральный нижний склад г. Красновишерск)
при неизменной себестоимости в обоих случаях. Приведены данные по
объему и стоимости дополнительных ресурсов сырья, полученных из
вершинной части хвойных хлыстов при общепринятой технологии раскряжевки и заготовке ТКС.
Заготовка ТКС из вершинной части хлыстов позволяет направлять
отпиливаемые по общепринятой технологии КВО в составе ТКС для
производства пилопродукции или технологической щепы. В ООО «Советсклеспром» применяется сортиментная технология лесосечных работ,
при этом, имея в наличии соответствующее лесопильное оборудование,
заготавливается сырье для лесопиления диаметром от 8 см и выше, а
вершинная часть дерева диаметром до 8 см остается на лесосеке неиспользованной. На остальных предприятиях раскряжевка хлыстов ведется на
лесопромышленных складах, при этом направления использования сырья
различные. В ОАО «Шамара-лес» круглые лесоматериалы диаметром от 8
см и выше являются сырьем для производства пилопродукции. ООО
«Яйвалес» в качестве сырья для лесопиления используют только лесоматериалы диаметром от 14 см, а толщиной от 6 до 13 см предназначены для
получения технологической щепы. В ОАО «Вишералес», работающем в
составе Красновишерского ЦБК, из вершинной части хлыстов всех групп
диаметров выпиливается только балансовое долготье.
За счет использования КВО в составе ТКС (от 4,9 до 24,0 м3 на каждую 1000 м3 хлыстов) стоимость лесоматериалов как сырья для последующей переработки увеличивается на сумму от 10 до 30 тыс. рублей. Безусловно, экономическая эффективность производства ТКС в других
природно-производственных условиях будет отличаться, однако переход
на такую технологию всегда позволит достичь более полного использования древесного сырья.
17
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ
1. Обзор научных работ, посвященных различным способам раскряжевки хлыстов с получением комбинированных круглых лесоматериалов,
показал, что они базируются, в основном, на исследованиях комлевых
комбинированных лесоматериалов и не охватывают вопросов, связанных с
производством тонкомерно-короткомерного сырья при раскряжевке
вершинной части хвойных хлыстов в различных природнопроизводственных условиях, таких как хлыстовая и сортиментная технологии заготовки древесины; крупномерность хлыстов, поступающих на
раскряжевку; породный состав и направления использования круглых
лесоматериалов.
2. Предложенная классификация тонкомерно-короткомерного сырья
в зависимости от его вершинного диаметра по типам позволяет определять
направления использования этого сырья в конкретных условиях работы
того или иного лесозаготовительного предприятия.
3. Получены графики интегральной функции распределения диаметров хвойного тонкомерно-короткомерного сырья для различных природнопроизводственных условий, позволяющие прогнозировать вероятность
встречаемости тонкомерно-короткомерного сырья конкретного диаметра
или типа при известном диаметре хлыста.
4. Разработаны математические модели зависимости диаметров тонкомерно-короткомерного сырья, вершинных гостированных сортиментов и
процентного содержания короткомерного вершинного отрезка от диаметра
хлыста dхл для определения характеристик тонкомерно-короткомерного
сырья и его составляющих.
5. Технология раскряжевки вершинной части хлыстов с заготовкой
тонкомерно-короткомерного сырья эффективна как при хлыстовой, так и
при сортиментной заготовке древесного сырья, особенно для тонкомерных
и средних категорий толщин, где содержание короткомерного вершинного
отрезка выше (от 1,3 до 4,0 %), чем в крупномерных (от 0,8 до 1,3 %).
6. Заготовка тонкомерно-короткомерного сырья в условиях лесозаготовительных предприятий позволяет увеличить ресурсы сырья от 10 до
40 м3 на каждую 1000 м3 хлыстов, используемого для дальнейшей переработки.
7. Разработана математическая модель оценки стоимости хлыста,
позволяющая определять экономическую эффективность производства
тонкомерно-короткомерного сырья, направляя короткомерный вершинный
отрезок в составе тонкомерно-короткомерного сырья для производства
пилопродукции или технологической щепы.
8. Экономическая эффективность производства тонкомернокороткомерного сырья в различных природно-производственных условиях
18
будет отличаться в зависимости от направлений его использования, однако
переход на такую технологию всегда позволит более полно использовать
древесное сырье. Дополнительный эффект при этом составит от 10 до
30 тыс. рублей на 1000 м3 заготовленной древесины.
9. Практическое внедрение научных результатов по теме диссертационной работы осуществлялось в условиях ООО ЛПК «Лобва». Заготовка
тонкомерно-короткомерного сырья позволила дополнительно получить и
использовать для лесопиления от 2,5 до 4,0 % (2,85 … 4,56 тыс.м3 в год)
сырья. Экономический эффект от внедряемой технологии раскряжевки
вершинной части хвойных хлыстов с заготовкой тонкомернокороткомерного сырья составляет 34 … 54 тыс. рублей на каждую 1000 м3.
10. Результаты теоретических и экспериментальных исследований
можно рекомендовать для решения следующих основных производственных задач при раскряжевке хлыстов с заготовкой тонкомернокороткомерного сырья:
- определение основных размерных характеристик такого сырья без
проведения экспериментальных исследований на предприятии;
- прогнозирование ожидаемых объемов тонкомерно-короткомерного
сырья в целом и по каждой категории толщины;
- выбор технологического оборудования для переработки тонкомерно-короткомерного сырья;
- организация участков сортировки такого сырья по группам диаметров, назначению и другим признакам.
Основные результаты диссертации изложены в следующих работах:
1. Воробьева, Е.В. Использование тонкомерно-короткомерных круглых лесоматериалов в производстве пилопродукции [Текст] /
Е.В. Воробьева // Социально-экономические и экологические проблемы
лесного комплекса: Сб. матер. междунар. науч.-техн. конф. - Урал. гос.
лесотехн. ун-т. – Екатеринбург, 2003. – С. 186-187.
2. Воробьева, Е.В. Создание базы данных по параметрам тонкомерно-короткомерного сырья [Текст] / Б.Е. Меньшиков, Е.В. Воробьева //
Материалы научно-технической конференции студентов и аспирантов:
Материалы научн.-техн. конф. - Урал. гос. лесотехн. ун-т. – Екатеринбург,
2003. – С. 5.
3. Воробьева, Е.В. Исследование основных параметров тонкомернокороткомерного сырья [Текст] / Б.Е. Меньшиков, Е.В. Воробьева // Материалы научно-технической конференции студентов и аспирантов: Материалы научн.-техн. конф. - Урал. гос. лесотехн. ун-т. – Екатеринбург, 2004.С. 78.
19
4. Воробьева, Е.В. Исследования распределения тонкомернокороткомерного сырья по диаметрам [Текст] / Е.В. Воробьева // Вузовская
наука – региону: Материалы второй всероссийской научно-технической
конференции. - ВоГТУ. – Вологда, 2004. – С. 21-24.
5. Воробьева, Е.В. Типы и направления использования тонкомернокороткомерного сырья [Текст] / Б.Е. Меньшиков, Е.В. Воробьева // Социально-экономические и экологические проблемы лесного комплекса: Тез.
докл. V Междунар. науч.-техн. конф. - Урал. гос. лесотехн. ун-т. – Екатеринбург, 2005. – С. 190-191.
6. Воробьева, Е.В. Выбор головного технологического оборудования
для производства пилопродукции из тонкомерно-короткомерного сырья
[Текст] / Е.В. Воробьева // Деревообработка: технологии, оборудование,
менеджмент XXI века. Труды международного евразийского симпозиума.
– Екатеринбург, 2006. – С. 123-125.
7. Воробьева, Е.В. Обоснование эффективности производства тонкомерно-короткомерного сырья в различных природно-производственных
условиях лесозаготовительных предприятий [Текст] / Б.Е. Меньшиков,
Е.В. Воробьева // Вестник МГУЛ - Лесной вестник. – 2007. - № 8. – С. 126130.
8. Воробьева, Е.В. Оборудование для переработки тонкомернокороткомерного сырья на пилопродукцию [Текст] / Е.В. Воробьева //
Вестник МГУЛ - Лесной вестник. – 2008. - № 3. – С. 140-142.
Отзывы на автореферат в двух экземплярах с заверенными гербовой
печатью подписями просим отправлять по адресу: 163002, г. Архангельск,
наб. Северной Двины, 17, Архангельский государственный технический
университет, диссертационный совет Д 212.008.01.
20