Такие обстоятельства выдвигают перед специалистами ряд сложных и важных задач в области проектирования и расчета новых производственных систем, организации их функционирования, овладение навыками управления ими с учетом специфических особенностей деревообрабатывающего производства.
Почти все отрасли лесозаготовительной и деревообрабатывающей промышленности по своим характеристикам относятся к дискретного типа производства. Здесь есть немало однотипных изделий. Основные определяющие параметры выпускаемой продукции имеют дискретный характер. Широко используется технологическое оборудование универсального назначения. Характерной особенностью такого дискретного производства является прежде сложность анализа показателей его эффективности. К тому же такое производство сложное в организации и управлении.
Специализация производства, характерная для современных деревообрабатывающих предприятий, позволяет использовать в широких масштабах технологические процессы массового и серийного производства. Основными технико-экономическими характеристиками технологических процессов массового и серийного производства является производительность, экономическая эффективность, надежность. Поскольку повышение производительности и экономической эффективности является одной из основных задач проектирования новых и модернизации старых технологических процессов и производственных систем, то предлагаемые инженерные и экономические решения должны направляться на выполнение именно этих актуальных задач. В соответствии с тем и в интересах всего общества перед деревообрабатывающим производством возникают такие большие и важные задачи:
- Повышение производительности труда и эффективности производства за счет повышения уровня автоматизации, рационализации оборудования и технологических процессов, внедрение новых форм организации и управления производством;
- Оптимизация технологических процессов для получения наибольшей эффективности;
- Внедрение гибкого автоматизированного производства на базе использования робототехнических устройств и вычислительной техники;
- Оптимизация организации и управления на различных уровнях производства на базе современных экономико-математических методов и компьютерных средств.
Особенность очерченных задач заключается в необходимости ускоренного развития фундаментальной для деревооброблення области науки - технологии, экономики и управления на основе технической кибернетики, вычислительной техники, широкой математизации прикладных знаний.
Всякий технологический процесс обработки древесины требует определенных затрат времени, энергии, сырья, материялив и других составляющих, необходимых для нормального прохождения процесса. Чтобы обеспечить целенаправленное, определенное технологией проведения процесса, необходима также соответствующая информация. В выследи взаимодействия материально, энергетической и информационной составляющих технологического процесса в рамках общей технологической схемы на выходе процесса получаем конечный продукт, имеющий определенные информационные характеристики о его свойствах.
В реальных условиях деревообрабатывающего производства невозможно локализовать в пространстве указанные выше составляющие технологического процесса - материальную, энергетическую и информационную. Сырье, например, проходит в технологическом процессе как основа материально составляющей. Но эта же сырье одновременно несет информацию о своих свойства, определенные требования к технологическому процессу, а также характеристики будущих изделий. Аналогично система управления может выполнять общие функции с системой преобразования энергии.
В анализируемой структуре информация является содержательным и одновременно гибких составляющей технологического процесса. Она охватывает в себе всю начальную информацию (о сырье, режимы, необходимые параметры и характеристики конечного продукта), рабочую или оперативную (о текущих значениях контролируемых и управляемых параметров) и управляющие, по которой ведется процесс для удержания его в заданном режиме.
Консервативной и практически неуправляемой в понимании целенаправленного изменения свойств является материально составляющая. Поэтому все управление в структуре информации следует направлять на наиболее полное использование имеющейся материально составляющей в рамках данной технологии. Однако высокоэффективные организация и управление возможны только при условии всестороннего изучения физико-механических, тепловых, химических и технологических основ рабочих процессов.
Характерной особенностью процессов обработки древесины является то, что сам объект обработки относится к предметам биологического типа, которые имеют свою историю развития.
Согласно системно-структурного метода изучения сложных систем, к которым относятся производственные и технологические процессы деревообработки, исследовать сами объекты обработки надо в их тесном взаимодействии с технологией (независимо от носителя конкретных свойств - будь это мебельная заготовка или пиловний сортимент, паркетная дощечка или фанерная сырье. Поэтому оценивать свойства и связи между элементами следует на двух совершенно отличных уровнях: первичном и вторичном, морфологическом и технологическом.
Дерево как всякий биологический объект воспринимает на себя много разнообразных влияний, сопровождают его развитие. Влияние почвы, климата, освещенности, водного режима, наследственные и другие особенности развития предопределяют определенную четко выраженную индивидуальность технических свойств. Большая изменчивость этих свойств наблюдается не только у деревьев разных пород, но и в пределах одной породы и одного дерева, но в разных его частях. То есть уже на первичном уровне наблюдается большое разнообразие макро-и микроструктуры, особенностей геометрических форм в пределах одного вида, не говоря уже о разнообразии этих признаков в разных видах.
Поэтому в условиях обработки древесины (не только механической, но и и пьет езо-и гидротермической) надо различать изменение физико-механических свойств для разных пород; для отдельных стволов одной породы; для различных сечений в одном стволе; для различных точек одного сечения и для различных направлений в одном микрооб объеме. Традиционное возведения всех видов резки древесины к комбинации трех основных - продольной, поперечной и торцевых уже не позволяет детально анализировать большинство сложных видов резки. Еще до недавнего времени процессы деревооброблення достаточно полно описывали лишь средними значениями показателей и характеристиками условий, вызывающих их соответствующие отклонения. В современных условиях такой подход уже не может удовлетворить исследователей.
В последние годы в связи с бурным развитием и широким проникновением во все области знаний кибернетических идей, вычислительной техники и в связи с "математизации" знаний многих исследователей уже перестал удовлетворять традиционный аппарат, используемый для описания процессов обработки древесины, анализа их эффективности, организации и управления. Теперь все большее применение приобретают методы математической статистики и теории вероятностей, спектрального и корреляционного анализов, массового обслуживания и имитационного моделирования.
Лесозаготовительная и деревообрабатывающая отрасли производства имеют дело с особым предметом труда биологического происхождения. Поэтому здесь проявляется весьма специфические особенности, которые следует учитывать для успешного решения задач разработки технологических операций и производственных процессов, технологического оборудования и систем управления, а также задач организации и управления производством. Недооценка особенностей древесины как предмета труда, специфической технологии и оборудование уже прибегли знать неоднократными негативными последствиями в отрасли.
Основные особенности деревообрабатывающих производств можно условно разделить на четыре группы - свойства предмета труда (древесины), особенности технологии, оборудование и особенности систем управления.
Предмет труда (древесину) характеризуют, как отмечено ранее, следующие особенности: характеризуют, как отмечено ранее, следующие особенности:
1. Большая неоднородность свойств даже в однородных партиях. Выражается она изменчивостью физико-механических и геометрических параметров.
2. Малая жесткость на изгиб, что обусловлено низким значением модуля упругости первого рода. Это приводит к значительной деформируемости в базировании.
3. Достаточно низкое значение удельных затрат энергии - примерно в тысячу раз меньше, чем на обработку металла.
4. Склонность к возникновению низкочастотных резонансных продольных колебаний обрабатываемого материала, обусловленное низким значением модуля упругости первого рода и периодичностью действия составляющих сил резания багаторизцевих фрезерных головок или ножевых валов.
Согласно технологический процесс отличают следующие основные особенности:
1. Большая длина технологических потоков и коммуникаций (от потоков первичной обработки древесины до потоков изготовления плитных материалов и многих других).
2. Разнообразие видов обработки, сосредоточенных в одном производстве (механическая, пьет езо-и гидротермические, химическая и физико-химическая - например, в процессе отделки и др.).
3. Массовость производства и большое количество сорто-типоразмеров деталей и полуфабрикатов, одновременно находящихся в производстве.
4. Подавляющее количество проходных технологических операций.
5. Существенно нестабильная длительность выполнения даже однородных операций.
Технологическое оборудование выделяется такими своими особенностями:
выделяется такими своими особенностями:
1. Преимущественное место здесь занимают станки общего назначения.
2. Процессы обработки мимолетные. Скорости подачи достигают 200 м / мин, а скорости резания - 200 м / с.
3. Тяжелые условия работы;
- Большой диапазон изменения сил резания;
- Большая запыленность, влажность, значительные перепады температур;
- Довольно низкий уровень технологического обслуживания.
Системам управления производственными процессами свойственно следующее:
производственными процессами свойственно следующее:
1. Широкое использование систем с оператором в контуре управления.
2. Отсутствие добротных датчиков параметров процессов, отсутствие обоснованных должным образом метрологических основ измерения (например, для процессов сушки.
3. Операторы, как обычно, работают в условиях острого дефицита времени и информации.
4. К операторам относятся весьма жесткие требования: точное глазомер, хорошее знание большого количества стандартов и технических условий, способность быстро принимать решения.
Итак, в процессе деревообрабатывающего производства происходит сложное взаимодействие специфических составляющих различной природы для преобразования исходного биологического продукта (древесины) в готовое изделие с заданными свойствами и параметрами. За неоднородности предметов труда из древесины, большое разнообразие видов обработки, существенную нестабильность длительностей технологических операций, высокую быстротечности процессов обработки и другие весьма ощутимы влияния внешних збурювальних факторов обеспечения ритмичности производственного процесса в отрасли достаточно проблематично. И если ежемесячная или даже подекадно ритмичность работы предприятия обеспечена, то изменение, а тем более пооперационные - не всегда.
Ритмичность производственного процесса является важным условием успешного выполнения задач как по количественным, так и по качественным показателям. Поэтому в потоковом производстве, в автоматизированных производственных системах требуется строго определенная длительность (синхронность) всех производственных операций. Несоблюдение этого требования приводит к возникновению значительных дополнительных потерь оперативного времени на деревообрабатывающих предприятиях, снижение эффективности использования оборудования и других связанных с ним технико-экономических показателей.
Для формирования математических моделей процессов обработки древесины можно выбрать разные подходы. Среди общих часто используемых сегодня самые два подхода, которые определяются терминами "детерминированный" и "вероятностный (стохастический). Эти подходы позволяют не только количественно описать определенные закономерности процессов обработки, но и в определенной мере отразить причинную природу моделируемого явления.
Как было показано ранее, предмет обработки в деревообрабатывающем производстве имеет характеристики, которые можно оценить лишь с определенной вероятностью. Кроме того, сформирован определенный комплекс необходимых исходных параметров и характеристик технологического оборудования с течением времени меняется. Неизменными они оставаться не могут. По-разному также проявляется уровень подготовки и воспитания специалистов. Поэтому и сами производственные процессы имеют вероятностный или стохастический характер. В этих условиях детерминированные модели имеют весьма существенный недостаток в том, что игнорируется естественная изменчивость всех составляющих производства, в т.ч. биологическая изменчивость предметов труда - сырья.
Вероятностный характер процессов не означает отсутствия закономерностей развития, функционирования процессов деревооброблення. Он показывает, что всякая событие этого процесса наступает лишь с определенной степенью вероятности. С методологических позиций вероятностные системы должны удовлетворять два основных признака: иррегулярнисть и стойкость. То есть необходимым свойством вероятностных систем является отсутствие какой регулярности, правильности в отношении между элементами системы (например, между параметрами круглых лесоматериалов. Это свойство формулируется как независимость характеристик от выбора последовательности элементов. А устойчивость требует существования некоторых инвариант, т.е. неизменных характеристик (например, средних значений) стохастической системы.
Выше была показана целесообразность рассматривать системы переработки древесины на двух разных уровнях: первичном и вторичном, морфологическом и технологическом. Первичный уровень дает нам большое разнообразие в свойствах. Вторичный уровень, как производное от первичного, дает еще большее разнообразие физических, механических и геометрических свойств и характеристик. Здесь результирующая структура как процесс становления новых качественных состояний порождается взаимодействием первичной структуры (сырья) с технологией, оборудованием и является новой, высшей по иерархии системой.
Указанные ранее причины определяют иррегулярнисть не только первичной системы (сырья), но и вторичной - всего производственного процесса. Помимо этих причин, здесь, безусловно, накладываются и другие, среди которых прежде всего следует выделить нестабильность параметров технологического оборудования, изменчивость состояния человека-оператора и другие. Образно говоря, эти три основных источника-предмет труда, технологическое оборудование и человек-оператор, сливаясь в русло технологии и производства, образуют поток своеобразных стохастических (вероятностных) процессов.
Анализ показывает, что такая методика моделирования не ограничивается границами определенных локальных областей или отдельных фаз производств, а имеет глобальный характер для условий переработки древесины. Она стала теперь остро необходимой для анализа эффективности производственных систем с локальной автоматизацией, автоматизированными линиями, а также в условиях гибкого автоматизированного производства.
Следует подчеркнуть, что встав на позиции стохастического описания процессов обработки древесины, мы получаем большие возможности применить для исследования соответствующих скрытых там явлений, процессов и закономерностей мощный арсенал новых средств, таких, как теория информации, теория надежности, теория игр и исследование операций, теория стохастических решения связям т.д. Опыт показывает, что везде вероятностная концепция анализа исследуемых явлений и связанные с ней новые математические средства дают новое, более глубокое и достоверное понимание предмета исследований.
Как пример удачного последовательного использования новых стохастических методов моделирования можно рассмотреть отдельные этапы решения проблем теории автоматических линий и гибких производственных систем в машиностроении и лисовиробничому комплексе.
Полученные здесь результаты позволяют достоверно вычислять количественные показатели качества использования основного и вспомогательного оборудования в автоматических линиях и технологических потоках, определить помышляет оптимальные параметры, структуру, компоновка, организацию и управление процессом работы. При том критерии оптимизации могут быть разные в зависимости от задачи оптимизации.
Широкая апробация анализируемых исследований и полученных результатов, универсальность математических методов, программных и технических средств моделирования позволяют использовать их для решения многих актуальных задач оптимальной организации и управления производственными системами в области лесозаготовительной и деревообрабатывающей промышленности.
Производительность как экономическая категория в сжатой и концентрированной форме отражает и развитие производительных сил общества, и общий прогресс науки и техники. Уровень производительности труда является важнейшим показателем прогрессивности способа производства и общественных отношений. Поэтому анализ производительности производства на различных его стадиях является одним из важнейших факторов, определяющих возможности эффективного управления, повышение интенсивности наращивания совокупности общественного продукта как конечного полезного эффекта.
В экономической кибернетике для измерения конечного полезного эффекта используется прирост производства конечного продукта за определенный фиксированный промежуток времени. На конкретном уровне лесозаготовительного или деревообрабатывающего производства (станок, линия, участок, цех) этот прирост определяет производительность производственного процесса с учетом всех расходов.
Для увеличения производительности технологического процесса можно использовать следующие четыре пути:
1) рационально использовать сырье - снижать удельные затраты сырья на единицу готовой продукции;
2) уменьшать энергоемкость - снижать удельные затраты энергии;
3) расширение производства - увеличение мощностей на обработку;
4) интенсификация производства - увеличение скорости переработки
сырья.
Снижение удельных затрат сырья. Деревооброблення относится к материяломистких производств, и поэтому доля сырья в себестоимости конечного продукта достаточно велика. По этой причине уменьшения удельных расходов сырья является важным методом повышения общей эффективности технологического и производственного процессов.
Снижение удельных затрат энергии. Много деревообрабатывающих производств, такие как лесопильные, производство плитных материялив, фанеры и другие, характеризуется довольно высокими удельными затратами энергии. Поэтому снижение удельных энергетических затрат в этих видах производства в значительной степени способствовали бы повышению общей эффективности деревообрабатывающего производства.
Много деревообрабатывающих производств, такие как лесопильные, производство плитных материялив, фанеры и другие, характеризуется довольно высокими удельными затратами энергии. Поэтому снижение удельных энергетических затрат в этих видах производства в значительной степени способствовали бы повышению общей эффективности деревообрабатывающего производства.
Увеличение мощностей на обработку. Этот путь означает экстенсификации деревообрабатывающего производства. В таком случае нужно увеличивать установленные мощности, наращивать парк деревообрабатывающего оборудования, строить новые цеха, предприятия. В современных условиях увеличения производительности за счет экстенсификации производства имеет весьма ограниченное значение.
Этот путь означает экстенсификации деревообрабатывающего производства. В таком случае нужно увеличивать установленные мощности, наращивать парк деревообрабатывающего оборудования, строить новые цеха, предприятия. В современных условиях увеличения производительности за счет экстенсификации производства имеет весьма ограниченное значение.
Увеличение скорости переработки сырья. На этом пути всегда находятся богатые резервы повышения эффективности производства. Здесь интенсификация производства обусловливается рационализацией циклов рабочих машин, сокращением цикловых потерь рабочего времени, использованием прогрессивных видов и режимов обработки, устранением потерь времени по организационным причинам. Этот путь - путь интенсификации производства - на современном этапе развития важнейший. В современных условиях основной прирост выпуска продукции должно происходить за счет интенсификации производства. Интенсификация производства прежде всего предполагает повышение производительности как труда, так и оборудования.
На этом пути всегда находятся богатые резервы повышения эффективности производства. Здесь интенсификация производства обусловливается рационализацией циклов рабочих машин, сокращением цикловых потерь рабочего времени, использованием прогрессивных видов и режимов обработки, устранением потерь времени по организационным причинам. Этот путь - Путь интенсификации производства - на современном этапе развития важнейший. В современных условиях основной прирост выпуска продукции должно происходить за счет интенсификации производства. Интенсификация производства прежде всего предполагает повышение производительности как труда, так и оборудования. И значительный эффект здесь можно достичь за счет надлежащего выбора и согласования параметров основного и вспомогательного оборудования и производственных подразделений, их надлежащего компоновки и режима работы, удачной организации взаимодействия между техническими средствами производственных систем и имеющимся там персоналом и т.д.
