Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Агропромышленность arrow Моделирование и оптимизация процессов деревообработки

Критерии оптимизации технологических операций в деревообработке

При оптимизации отдельных технологических операций критерии оптимизации более частные по отношению к изложенным выше. Выбор критерия оптимальности для отдельных операций оказывает влияние на тот или иной показатель работы цеха или всего предприятия и способствует его оптимизации.

Рассмотрим возможные критерии оптимальности при оптимизации процессов механической обработки древесины и их влияние на эффективность работы предприятия. Как уже упоминалось выше, такими критериями и соответствующими им функциями цели могут быть: максимальная надежность характеристики шероховатости и точности обработки древесины; минимальная себестоимость обработки; максимальная производительность обработки.

Критерий максимальной надежности характеристик шероховатости и точности обработки в первую очередь способствует оптимизации управления предприятием по критерию максимальной надежности характеристик качества выпускаемой продукции. Однако он может оказаться вполне приемлемым для данной операции, если работа предприятия оптимизируется по экономическим критериям. Экономический выигрыш в данном случае получается за счет снижения количества бракованных изделий. Такой критерий следует рекомендовать, если оптимизируемая операция не является «узким местом» производства, выполняется с относительно небольшими затратами, а изделие за счет стоимости сырья и предыдущих операций сравнительно дорогое. Критерий максимальной надежности характеристик шероховатости и точности обработки можно использовать, например, при оптимизации операции торцевания пиломатериалов.

В большинстве случаев при оптимизации технологических процессов деревообработки этот критерий неприемлем, так как резко снижает производительность обработки и повышает затраты на нее. Как правило, надежность характеристик шероховатости и точности обработки задается и входит в число ограничивающих условий. При оптимизации технологических процессов деревообрабатывающих производств может быть использована «Типовая методика определения экономической эффективности капитальных вложений». В соответствии с этой методикой, при расчете общей экономической эффективности капитальных вложений Экп по отдельным предприятиям и технико-экономическим проблемам применяется следующий показатель — отношение прибыли к капитальным вложениям. Это отношение исчисляется по формуле

Ц -С2

^КП у ? (2-3)

где К3 — капитальные затраты по осуществлению технико-экономической проблемы; Ц — проектная стоимость годового выпуска продукции в оптовых ценах предприятия (без налога с оборота); С2 — себестоимость годового выпуска продукции.

Величину Х'з при решении задач оптимизации отдельных операций можно считать постоянной. Кроме того, поскольку решение задачи оптимизации ряда процессов механической обработки древесины не привязывается к какому-либо одному предприятию, исчисление Ц и С2 в сопоставимых ценах вызывает значительные затруднения. В этих условиях в качестве критериев оптимизации целесообразно рассматривать показатель себестоимости и вместо показателя проектной стоимости — связанный с ним показатель производительности рассматриваемого процесса.

Критерии минимальной себестоимости и максимальной производительности обработки оказывают влияние в первую очередь на производительность труда и другие экономические критерии. Производительность труда в общем случае

„ И/

пт = (2.4)

где Я, — производительность труда; IV — выпущенная продукция в каких-либо единицах; Т — трудовые затраты, необходимые для выпуска данного количества продукции.

Под трудовыми затратами в формуле производительности труда подразумеваются не только затраты живого труда, но и затраты прошлого осуществленного труда, т.е. единовременные затраты на оборудование, здания, сооружения и текущие затраты прошлого труда. Кроме того, необходимо включать стоимость сырья, заготовок и т.д.

Согласно этой формуле производительность труда можно повысить путем увеличения производительности машин и снижения трудовых затрат. Первая мера повышения производительности труда выявляется критерием максимальной производительности обработки, а вторая — критерием минимальной себестоимости обработки. Было бы идеально, если бы при максимизации производительности обработки можно было минимизировать ее себестоимость. Как правило, для процессов механической обработки древесины и древесных материалов соблюдаются определенные соотношения между критериями оптимизации по максимальной производительности и минимальной себестоимости обработки.

Целевая функция С, отражающая критерий себестоимости обработки, включает на каждую единицу продукции затраты 3, связанные с оплатой труда основных и вспомогательных рабочих и эксплуатацией оборудования с учетом амортизационных отчислений, стоимости электроэнергии и, частично, с цеховыми расходами. Кроме того, целевая функция С включает затраты Зи, связанные со стоимостью обрабатывающего инструмента, его переточками, установками на станок с учетом накладных расходов заточного отделения. Она учитывает также стоимость сырья заготовки, идущего в отход.

Целевая функция Я, отражающая критерий производительности обработки, минимизирует время на основную операцию и на установку и наладку инструмента. Например, при пилении древесины переменными величинами целевых функций, оптимальные значения которых определяются, являются подача на зуб пилы и:, стойкость пилы шаг зубьев пилы Г, жесткость пилы Яи, толщина

ПИЛЫ 5.

Рассмотрим соотношение критериев оптимизации на примере пиления древесины при разных толщинах пил. Допустим, что в первую очередь необходимо обеспечить заданную точность обработки пиломатериалов. Точность повышается с уменьшением подачи на зуб, стойкости режущего инструмента и увеличением толщины пилы. Следовательно, заданную точность можно обеспечить при одной и той же толщине пилы, если работать с меньшей подачей на зуб, но с большей стойкостью пилы, то есть реже меняя инструмент, или если работать с большей подачей на зуб, но с меньшей стойкостью пилы, то есть чаще меняя инструмент.

Таким образом, интенсификация режима обработки, снижающая время и затраты на основную операцию, непосредственно на пиление, приводит к увеличению времени и затрат на смену режущего инструмента.

При высокой стойкости инструмента и низких режимах производительность обработки не может быть высокой. Если стойкость инструмента небольшая, производительность обработки также не может быть высокой из-за частых простоев станка для смены и наладки режущего инструмента.

На рис. 2.2 приведены графики, отражающие различные значения производительности. Эти графики построены по опытным данным для процессов резания металлов. По оси абсцисс отложено произведение V х и1 скорости резания V на подачу иг, то есть величина, отражающая степень интенсификации режимов резания, а по оси ординат — производительность. Эти зависимости показывают, что с интенсификацией режимов резания вместо ожидаемого пропорционального увеличения производительность сначала возрастает, а затем резко падает.

30 50 70

Рис. 2.2. Влияние степени интенсификации режимов резания

на производительность

V ? и., м/мин

Следовательно, для каждого конкретного случая существует определенный уровень режимов, обеспечивающий максимальную производительность, и вместо экспериментов, в которых трудно учесть влияние на производительность каждого фактора в отдельности, для определения оптимальных режимов работы можно эту задачу решать аналитически на основе законов производительности машин. Такие задачи уже решались с применением математических методов и ЭВМ.

Так, при оптимизации процесса пиления древесины хвойных пород круглыми пилами было определено, что по критерию максимальной производительности обработки существуют оптимальные значения подачи на зуб и соответствующей ей стойкости пилы из условия заданной точности обработки.

Существуют также оптимальные значения подачи на зуб и стойкости пилы по критерию минимальной себестоимости обработки. Но этот оптимум может не совпадать с оптимумом, полученным по критерию максимальной производительности обработки. Это объясняется тем, что в данном случае важны не минимальное время, затраченное на производство единицы продукции с учетом всех потерь, а минимальные затраты на единицу продукции, то есть экономичность процесса обработки.

Максимальная производительность обеспечивает удешевление основной операции — резания — и увеличение статей затрат, связанных с повышенным расходом режущего инструмента. Однако при дорогом режущем инструменте выгоднее несколько снизить интенсивность режимов обработки и увеличить стойкость режущего инструмента. При этом суммарные затраты на единицу продукции будут минимальными, но производительность обработки будет ниже максимально возможной. Чем дешевле режущий инструмент, тем ближе полученная производительность к максимально возможной. Отсюда большое значение приобретают рациональная организация инструментального хозяйства на предприятиях, удешевление производства и подготовка режущего инструмента путем внедрения скоростных методов работы.

Рассмотрим случай, когда толщина пилы — переменная величина, то есть когда для пил одних и тех же параметров имеется дискретный набор различных толщин. При увеличении толщины пилы резко улучшается ее устойчивость, а следовательно, и точность размеров пиломатериалов. Выбирая пилу большей толщины, можно обеспечить заданную точность, увеличив подачу на зуб и стойкость пилы. При этом увеличится производительность обработки и снизятся затраты на пиление и режущий инструмент. Однако в этом случае возрастут отходы пиловочного сырья, затраты, которые входят в себестоимость обработки, поэтому часто минимальная себестоимость обработки достигается при применении более тонких пил и, следовательно, меньших подач на зуб и стойкости режущего инструмента. Производительность обработки также снижается по сравнению с максимально возможной.

На первый взгляд, для большинства операций механической обработки древесины более приемлемым критерием оптимизации является минимальная себестоимость обработки, так как она учитывает затраты не только живого труда, но и затраты прошлого труда. Использование этого критерия для отдельных операций может обеспечить максимальную прибыль и рентабельность, минимальную себестоимость продукции и минимальный уровень издержек производства, а также максимальную производительность труда.

Более низкая производительность обработки по сравнению с максимально возможной может привести к снижению загрузки оборудования на остальных операциях технологического цикла, удорожанию остальных операций, снижению объема реализованной продукции и, в конце концов, к уменьшению прибыли и рентабельности предприятия или цеха. Выбор для отдельной операции критерия максимальной производительности обработки приведет к некоторому увеличению себестоимости данной операции. Однако, если эта операция относительно дешева, суммарная себестоимость продукции может оказаться меньше из-за выигрыша на отдельных операциях или из-за уменьшения накладных расходов на единицу продукции.

Критерий максимальной производительности обработки древесины более предпочтителен в следующих условиях:

  • — если операция является «узким местом» или головной на участке производственного потока и ограничивает производительность остальных операций;
  • — при высоком уровне накладных расходов на единицу продукции;
  • — при обработке дешевого сырья и малом проценте отходов при сравнительно больших затратах на операцию.

Первое условие — основное; второе условие принимается лишь при выполнении первого. Третье условие — самостоятельное и используется при невыполнении двух первых.

В общем случае почти невозможно заранее определить, какой из критериев оптимизации процессов механической обработки древесины наивыгоднейший. Очевидно, необходимо оптимальные параметры рассчитывать по двум критериям — минимальной себестоимости и максимальной производительности обработки, а затем, сравнивая оба варианта, выбирать наилучший.

 
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   След >
 

Популярные страницы