Совершенствование технологического процесса приводохранилищных нижних складов лесозаготовительных предприятий Восточной Сибири

Основными направлениями экономического и социального развития СССР на 1981;85 годы и на период до 1990 года в предстоящем пятилетии намечается повысить производительность общественного труда на 17−20^. За счет этого главного фактораинтенсификации производства — планируется получить не менее 85−90^ прироста национального дохода [ I ] .Задачи, поставленные перед лесопромышленным производством в текущем пятилетии и в перспективе, можно достичь лишь на основе самой современной технологии и организации работ, путем оснащения отрасли современными орудиями труда, средствами транспорта и связи. В отличие от традиционных поставок сырья, в последние годы получил распространение новый вид поставок, при котором из лесозаготовительных предприятий потребитель получает хлысты. Наукой и практикой доказана эффективность этого направления [бЗ, 108 ]. Предприятиями Свердлеспрома переработано более 16,0 млн. м^ древесины, что позволило получить экономический эффект на I м^ 0,93 руб. Производительность труда по комплексу ЛПХ-ДОК возросла на 35−40^, себестоимость I м^ и удельные капиталовложения снизились на 2,0 руб [108] .Поставка хлыстов дает эффект и может быть рекомендована в определенных условиях и на предприятиях определенного типа, а не в любом районе лесозаготовок и не в любых предприятиях. Особенно эффективно это направление при расположении лесозаготовительных предприятий в сырьевых базах лесопромыишенных комплексов. Наиболее характерными представителями таких предприятий являются лесозаготовительные предприятия, вывозящие древесину к водохранилищам, основное количество которых (более 65%) находится в Восточной Сибири. Значительно возрастет количество лесозаготовительных предприятий, вывозящих древесину к водохранилищам после строительства таких гидроузлов, как Богучанский и Средне-Енисейский, Планируется строительство 23 лесозаготовительных предприятий с общим грузооборотом около 14 млн. м^ Б год. Анализ тенденций развития лесозаготовительных предприятий, вывозящих древесину к водохранилищам, показал, что в Восточной Сибири доминирующими будут предприятия с хлыстовой поставкой древесины потребителю. Хлысты отгружаются через приводохранилищные склады. Современный склад — это сложная система, которая представляет собой: обустроенную складскую площадь с коммуникациями и автодорогами-подъемно-транспортные машины (ПТМ) для разгрузки, складирования, погрузки, транспортировки и отгрузки хлыстов — узел подготовки хлыстов к сплаву, (береговой сплотки хлыстов) включающий рбрезку вершин хлыстов длиннее 25 м, обвязку, учет и маркировку. До уровню организаций и технологии приводохранилищные склады значительно уступают прирельсовым складам с хлыстовой поставкой. Производительность труда на этих складах в среднем на 20−30^ ниже, чем на прирельсовых. Они значительно уступают последним по уровню механизации труда, который не превышает 40−50^.Более lOfo складов по количеству работают по временным технологическим схемам, Основной причиной низкой эффективности функционирования приводохранилищных складов является прежде всего то, что этот тип склэг дов появился сравнительно недавно. В результате они исследованы наиболее слабо. Склад, являясь звеном единого технологического процесса, оказывает значительное влияние через свои параметры на сухопутный и водный транспорт леса. Процессы приводохранилищных складов сильнее, чем процессы прирельсовых складов, подвержены воздействию природных факторов. Это воздействие носит случайный характер [5б]. В результате затрудняется планомерная отгрузка хлыстов, на складах накапливается древесина в виде недоплава, имеют место непроизводительные расходы, связанные с недопоставкой продукции. Из-за случайного характера выполнения операции, взаимных простоев смежных машин и участков ПТМ загружены лишь на 20−60^. В применяемых методах расчета вместимости сезонного запаса хлыстов перед сплавными путями., потребности в ПТМ на складе используются средние значения учитываемых параметров. Вероятностный режим работы склада не учитывается, в результате достигнутые показатели работы складов значительно уступают расчетным, В настоящее время разрабатывается и осуществляется система мер, направленная на 100^ механизацию операций береговой сплотки хлыстов путем создания и внедрения устройств учета, маркировки, обвязки и обрезки вершин. Вместе с тем в перспективной схеме склада мало изучена эффективность использования различных форм организации операций подготовки хлыстов к сплаву, улучшающих эксплуатационные показатели лесовозных автопоездов и снижение трудозатрат на складе. Внедрение в производство на приводохранилищных лесозаготовительных предприятиях технологических потоков с хлыстовой поставкой древесины потребителю, оснащение складов капиталоемкой техникой и оборудованием, неудовлетворительное использование ПТМ, складской вместимости, лесовозных автопоездов предъявляют повышенные требования к технологическим расчетам и разработкам, проектированию производственных участков. В связи с вышеизложенным, цель работы — улучшить показатели функционирования приводохранилищных нижних складов путем рационального построения процесса и оптимизации загрузки оборудования. Для достижения поставленной цели сформулированы следующие этапы исследования: — разработка математических моделей функционирования оклада сезонного запаса хлыстов перед сплавными путями, ПТМ на складе и узла подготовки хлыстов к сплаву с различными способами коьшоноЕки устройств- - проведение экспериментальных исследований на станциях гидрологических наблюдений и лесозаготовительных предприятиях с целью выявления особенностей продолноительностей периодов навигации, потоков хлыстов на складах, определение показателей, характеризующих нерегулярность продолнсительностей навигации и потоков- - исследование влияния вместимости склада сезонного запаса хлыстов, количества ПТМ на складе и узла подготовки хлыстов к сплаЁу с различными способами компоновки устройств на смежные производственные участки- - обоснование оптимальной вместтлости складов сезонного запаса х: лыстов и рациональной загрузки ПТМ на складе- - определение оптимальной компоновки устройст’в узла подготовки хлыстов к сплаву- - в соответствии с новейшей технологией разработка математической модели системы машин на складе- - исследование производительности системы машин на складе с учетом вероятностного состояния системы. Научные обобщения и рекомендацииjпредложенные в диссертации, использованы Иркутским филиалом ЦЕ1Ш/1Э при разработке комплекса оборудования для предприятий, поставляющих. цревесину в хлыстах сплавом на Братский и Усть-Илимскйй лесопромышленные комплексы и включены в проект руководящих технических материалов при проектировании опытно-промышленного образца приводохранилищного склада с хлыстовой поставкой для объеданения «йркутсклеспром» .Методики, основные положения и рекомендации приняты Иркутским филиалом Гйпролестранс при проектирования нижних складов. I. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦБ ЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЖДОВАНИЯ I. I. Особенности условий примыкания приводохранилищных складов и их классификация по природно-производственным признакам По результатам исследования [20] было выявлено, что по состоянию на 1980 год в Восточной Сибири существует 44 приводохранилищных склада, из них 9, 1^ по количеству и 2<Ж по грузообороту расположены при естественных водоемах (озерах), а остальные при ис кусственных водоемах (водохранилищах).Производственный процесс берегового склада зависит от природных и производственных факторов, основными из которых являются [47]: тип водного пути в пункте примыкания склада, отметка площади склада, уровень паводка и продолжительность его стояния, продолжите льность навигации, способы и виды отгрузки (поставки) лесоматериалов со оклада, а также грузооборот склада. На рис. 1.1 приведена классификация с указанием удельного веса складов по каждому признаку в процентах. Приводохранилищные склады примыкают к судоходным водным путям. В отличив от приречных складов, технология и организация работ на этих складах имеют ряд особенностей. Приречные склады обычно по типу плотбища подразделяются на водосъемные, т. е. на которых сплоточные единицы или плоты снимаются весенней водой, и неводосъемные. Применительно к приводохранилищным складам все склады неводосъемные, плотбища располагаются на незатопляелшх берегах. Таблица I. I Колебания уровня воды в водохранилищах Наименование Станция гидрологиСреднее знаСредне-квад водохранилища ческих наблюдений чение уровня ратическое воды, м отклонение, м Братское Прибойный 398,69 1,57 Братское Братская ГЭС 398,73 1,58 Братское с. Тангуй 398,72 1,57 Братское Октябрьский 398,70 1,58 Красноярское Усть-Абакан 235,88 5,48 Красноярское Новая Бахта 235,88 5,48 Красноярское Хмельники 235,53 5,67 Усть-Илимское Брусничный 294,74 0,76 Усть-Илимское Затопляемое 292,42 4,16 По типу сплотки все склады с береговой сплоткой древесины, лесоматериалы, в основном, отгружайтся с них в плотах в течение всей навигации (4−8 месяцев). Средний грузооборот склада 176 тыс. м^ в год. Из общего объема 7,5 млн. м^ древесины, отгружаемой в 1980 году с приводохранилищных складов, 46^ объема отгружалось в плотах из хлыстовых пучков, Новым в данной технологии является комплексность в решении вопросов лесозаготовок, деревообработки и водного транспорта. Заготавливаемые с минимальными затратами в малообжитых районах хлысты доставляются сплавом на комплексные или специализированные деревообрабатывающие предприятия с высокопроизводительным современныгл оборудованием. При этом в леспромхозах не строятся механизированные нижние склады для раскряжевки хлыстов и цехи для первичной обработки круглого лвса, вмвсто них оборудуются перегрузочные пункты. Основная же часть лесозаготовительного производства (раскряжевка, сортировка и переработка древесины) переносится на склады сырья ДОКов, ЛПК, тоесть в более развитые промышленные районы, в города и крупные рабочие поселки. Б настоящее время в бассейне озера Байкал все лесозаготовительные предприятия переведены на хлыстовую поставку. Хлысты поставляются на Быдрино для Байкальского целлюлозного завода. По данным «Забайкаллес» внедрение хлыстовой поставки позволило повысить производительность труда на складе в 3,6 раза, а в пунктах приплавав 2−4 раза по сравнению с поставкой древесины в сортиментных плотах [47] • Основными преимуществами поставки хлыстов являются следующие [108] : — При сокращении капитальных вложений сокращаются сроки ввода производственных мощностей лесозаготовительных предприятий, что обеспечивает более быстрый рост выпуска продукции лесной и деревообрабатывающей промышленности, — Доставка всей древесины хлыста, включая отхода, на лесопильно-деревообрабатывающие предприятия, лесоперевалочные базы и крупные нижние склады с цехами первичной переработки позволяет организовать глубокую переработку древесины, в том числе малоценной, переработку отходов, включая опилки и кору. — Концентрация производства сортиментов на постоянно действующих индустриальных предприятиях создает лучшие условия по внедрению комплексной механизации и автоматизации работ на раскряжевке, сортировке, штабелевке и учете древесины. — Перенесение производства сортиментов из леспромхозов, расположенных в отдаленных таежных районах, на проглышденные предприятия, находящиеся в городах и крупных поселках, позволяет решить ряд со циально-экономических проблем, связанных с закреплением квалифицированных кадров рабочих и инженерно-технических работников. — Упрощается структура управления производством в леспромхозах, леспромхозы, превращаются в крупные лесозаготовительные предприятия с бесцеховой структурой управления. Повышается производительность труда, сокращается количество рабочих, снижается себестоимость заготавливаемой древесины, — Внедрение единого транспортного пакета хлыстов, сформированного на лесосека на конйках лесовозного ПОДВИЖНОГО состава Й доставленного без расформирования до склада сырья деревообрабатывающего предприятия йлй лесоперевалочной базы, позволяет полностью механизировать погрузочно-разгрузочные и транспортные работы. В бассейне Братского Й УСТЬ-ИЛЙМСКОГО водохранилищ работают 39 прйводохранйЛйщных НИЖНИХ складов. В том чйсле из 33 приводохранйлищных складов, примыкающих к Братскому водохранилищу, 25 складов грузооборотом 3300 тыс. м^ являются потребительской базой Братского ЛПК, а остальные 8 складов деревообрабатывающих предприятий, расположенных Б районах городов Усолья, Череглхово, Иркутска. Шесть предприятий грузооборотом 944 тыс. м^ примыкают к Усть-Илймскому водохранилищу с основным потребителем Усть—ИЛЙМСКЙМ ЛПК. В настоящее врегдя в ЭТИХ бассейнах хлысты поставляются с 32 складов. Хлыст свая поставка ведется наряду с сортйментной поставкой. Наблюдается четко выраженная тенденция к росту объема сплава леса в хлыстах на прйводохранйЛйщных НИЖНИХ складах (рйс.1.2).Обобщая вышеизложенное, можно прийти к заключению, что в недалекой перспективе в Восточной Сибири доминирующими будут лесозаготовительные предприятия, вывозящие древесину к водохранилищам, с хлыстовой поставкой древесины потребителю. Поэтому основное внимание в работе уделено этому типу лесозаготовительных предприятий,.

ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ.

1. Технологический процесс приводохранилшцного склада (ПС) имеет сложную структуру с вероятностным характером воздействующих, факторов, влияющих на процесс его производства. С целью анализа и оптимизации параметров функционирования систем ПС разработаны математическая модель нижнескладского процесса, базирующаяся на методах вероятностного моделирования, классификация систем обслуживания, характерная для ПС, выбран критерий оптимальности. Показатели эффективности функционирования систем можно рассчитывать с использованием математического аппарата теории массового обслуживания и стохастической имитации на ЭВМ.

2. На основе экспериментальных исследований установлено, что продолжительность навигационного периода, объем (штабелевки) поступления хлыстов с верхних отметок склада при 135 ^ N ^ 220 суток и объем поступления хлыстов на склад с лесосеки при 30 ^ 0СуП1500 м3 не противоречат нормальному закону распределения. Параметры распределений определяются интенсивностями потоков и не зависят от природно-произЕОДственных факторов. Подтверждено, что поток груженых лесовозных машин, прибывающих на нижний склад, характеризуется законом Пуассона, а распределение продолжительностей рабочих циклов машин — распределением Эрланга с параметром К = 8.

3. Разработана и решена аналитическим методом математическая модель функционирования склада сезонного запаса хлыстов. Выведены необходимые расчетные формулы. Анализ результатов экспериментирования с моделью склада позволил еыяеить зависимость вероятности заполнения склада от его относительной вместимости УСк/^ср и ПР°~ должительностей периодов навигации N. Из-за неравномерности продолжительности межнавигационного периода необходимо заранее увеличивать Еместимость склада на ]//ск =(1,03−1,50) йСр. Оптимизация вместимости склада ]//Ск позволяет снизить удельные приведенные затраты 0,08 — 0.18 руб/м3.

4. Разработаны и решены аналитическим методом модели функционирования систем «груженые лесовозные автопоезда-ПТМ-вода» и «штабели запаса-ПТМ-вода». Выведены необходимые расчетные формулы. Игнорирование воздействия нерегулярности штабелевки хлыстов, поступления хлыстов на склад с лесосеки, неравномерности продолжительности периода навигации снижает мощность предприятия на 2−28%. Установлено, что оптимальные значения коэффициентов использования ПТМ при их работе по схемам «штабели хлыстов-вода» «?"^ =0,89−0,98 лесовозные автопоезда-вода» ЛрЛ =0,6−0,85.Меньшие значения будут на складах с большими продолжительностями навигации и малых грузооборотов. Рост коэффициента использования обеспечивается, когда ПТМ одновременно выполняют сброску хлыстов со штабелей и лесовозных автопоездов и за счет применения мобильных машин.

5. Анализ результатов аналитического и имитационного моделирования лесоскладских операций позволил выявить зависимости времени простоя лесовозных автопоездов от интенсивности потоков и различных способов компоновки устройств подготовки хлыстов к сплаву с учетом неравномерности потоков хлыстов, случайных потоков отказов и колебания продолжительности рабочих циклов устройств подготовки: а) установить, что одновременное выполнение операций подготовки пучка из хлыстов сокращает время простоя автопоездов на 30−40 $ по сравнению с организацией выполнения этих операций последовательно со свободной связью между устройствами — б) установить, что на складах малых грузооборотов коэффициент использования многооперационных устройств подготовки пучков на 50−60 $ выше. Применение многооперационной установки позволяет снизить приведенные затраты на 0,25−0,55 руб/м3 — в) рекомендовать для нижних складов с грузооборотом более о.

100 тыс. м в год устройство с совмещением процесса учета, маркировки с процессом обвязки и машину для обрезки вершин и их переработки на короткомерные балансы,.

6. Разработан и внедрен при участии автора технологический процесс ПС на базе безрельсовых ПТМ. Способ штабелевки пучков хлыстов безрельсовыми ПТМ позволяет на 70 $ сократить площадь склада и на 30 $ повысить производительность ПТМ,.

7. Разработанная математическая модель производственного процесса ПС на базе безрельсовых ПТМ позвэляет определить аналитически показатели функционирования системы машин на складе с учетом природно-производственных условий, технологических параметров, характеристик системы машин и организации работ.

8.Экономическая эффективность от внедрения разработанных рекомендаций составляет 0,4−0,6 руб/м3, производительность труда возрастает в 2−3 раза.

9.Разработанные рекомендации использованы ИФ ЦНИИМЭ при раз-? работке системы машин для ПС, включены в проект руководящих технических материалов при проектировании опытно-промышленного образца ПС для объединения «Иркутсклеспром» .