Обработка низкотоварной древесины на комплексных лесопромышленных предприятиях. Часть 4

Эффективные технологии заготовки и обработки низкотоварной древесины

Проблемой эффективной утилизации низкотоварной древесины занимается большое число отечественных и зарубежных исследователей, которые рассматривают ее с экономической и экологической точек зрения. Известны математические модели оптимизации технологических процессов обработки низкотоварной древесины.

Часть 1. Направления диверсификации с использованием инновационных технологий
Часть 2. Известные виды продукции из низкотоварной древесин
Часть 3. Инновационные виды продукции из низкотоварной древесины
Часть 5. Как решить проблему экологической эффективности лесопользования
Часть 6. Производство технологической щепы из низкотоварной древесины
Часть 7. Математическая модель обезвоживания древесины в процессе прессования и сушки

Доказано, что эффективность заготовки и обработки низкотоварной древесины зависит от оптимальности принятия решения в конкретных природно-производственных условиях работы лесозаготовительного предприятия по месту и технологии заготовки и обработки, а также по виду и объему продукции, выпускаемой из низкотоварной древесины.

Множество лесозаготовительных предприятий России входят в разные лесопромышленные холдинги, у которых своя специфика деятельности и большие площади аренды лесов. Для оптимизации работы таких структур профессором Петрозаводского государственного университета (ПетрГУ) И. Р. Шегельманом была разработана теория сквозных технологических процессов лесопромышленного комплекса, которая была развита его учениками и последователями.

Сквозные технологические процессы лесозаготовительного производства

Под сквозными технологическими процессами в лесопромышленном комплексе понимается совокупность технологических процессов (производств) заготовки, транспортировки и переработки ресурсов биомассы дерева, увязанных между собой посредством предметов труда на входе и выходе процессов, определяемых используемыми технологиями и техникой, а также местом выполнения операций. Под технологическими процессами понимаются процессы обработки или переработки сырья по превращению предмета труда в готовую продукцию.

Работы профессора ПетрГУ С. Б. Васильева посвящены вопросам сквозной обработки лесоматериалов с получением технологической щепы. Необходимо отметить, что в настоящее время сквозные технологические процессы лесозаготовительного производства нельзя рассматривать без учета специфики рыночных отношений и интеграционных процессов в лесозаготовительной отрасли.

Наиболее важными причинами интеграционных процессов в лесопромышленном комплексе являются: возобновляемость лесных ресурсов и, как следствие, перспективность источника доходов; стабилизация и гибкость сквозных технологических цепочек, включающих заготовку, транспортировку и переработку древесных ресурсов в условиях конкурентной среды; гибкость в управлении финансовыми ресурсами.

Интеграция предприятий по технологическому принципу на основе комплексного использования древесного сырья с ориентировкой на выход конечной конкурентоспособной продукции высокой степени обработки обеспечивает значительный экономический эффект.

Формирование российских комплексных лесопромышленных предприятий, иначе говоря, интегрированных структур в ЛПК, началось в середине 90-х годов ХХ века. Как правило, их основу составляли крупные структуры целлюлозно-бумажной промышленности. Вокруг них в дальнейшем шла интеграция других предприятий, включая лесозаготовительные и деревообрабатывающие.

Лесозаготовительные предприятия могут самостоятельно выбирать направления использования заготовляемой ими древесины, руководствуясь экономическим эффектом, определяемым совокупностью разных факторов, в число которых входят затраты на производство, прибыль от реализации продукции и др. Многообразие технологий переработки обуславливает возможность использования широкого спектра видов древесного сырья для производства продукта, что повышает вариабельность выбора его потребителей. Но возможности развития лесозаготовительных производств ограничиваются структурой лесного фонда, удаленностью от потребителей, имеющимся оборудованием.

Освоение новых территорий приводит к отдалению заготовки и переработки от мест потребления продукции из древесины. Поэтому проблема формирования устойчивых технологических цепочек приобретает все большее значение.

Для описания сквозных технологических процессов проф. Шегельманом была предложена классификация структур организаций, промышленных предприятий и параметров их деятельности на основе принципов системного анализа и функционально-технологического подхода. Классификация использовала следующие признаки: базовые функции, входы в процесс на переделах, места входа, сырье для переделов, выходы из процессов, вторичные ресурсы, места выходов, способы вывозки леса, типы транспорта, виды рубок, основные операции, виды производимых лесоматериалов и др.

Профессором А. А. Шадриным из Московского государственного университета леса обоснованы гибкие лесообрабатывающие процессы лесозаготовительных предприятий. Анализ состояния и перспектив развития лесопромышленного производства показывает, что наиболее полно и рационально использовать лесные ресурсы и добиться максимального экономического эффекта можно путем создания в рамках лесозаготовительного предприятия современного лесообрабатывающего производства, размещаемого на нижних лесопромышленных складах. При этом на лесопромышленных складах выполняются не только складские операции - разгрузка, штабелирование и погрузка, - но и главным образом технологические: производство пилопродукции, круглых и колотых лесоматериалов, технологической и топливной щепы, товаров народного потребления и т. д. По структуре современный лесопромышленный склад является лесообрабатывающим заводом с комплексной механизацией и частичной автоматизацией производства и глубокой переработкой древесного сырья. Кроме экономической целесообразности, развитие лесообрабатывающего производства позволяет решать важную социальную проблему: создание дополнительных рабочих мест в поселках лесозаготовителей.

Развитие лесообрабатывающего производства способствует изменению сырьевой направленности экономики лесозаготовительного производства вследствие уменьшения доли в поставках потребителям круглых лесоматериалов и увеличения объемов предложений по поставкам изделий из древесины, полученных в результате глубокой переработки древесного сырья.

Загрузка мощностей по обработке древесины в условиях лесозаготовительных предприятий находится на низком уровне. На ряде производств степень загрузки станков в лесообрабатывающих цехах может составлять 30%. Низкая загрузка станков и оборудования в лесообрабатывающих цехах лесозаготовительных предприятий обусловлена тем, что технологические процессы по обработке древесины построены без учета особенностей функционирования производств, к которым относятся постоянное изменение таксационных характеристик разрабатываемых лесосек (что приводит к неравномерности объемного выхода определенных видов сортиментов и изменчивости размерных и качественных параметров обрабатываемого древесного сырья), колебание объемов лесозаготовок в течение года, изменение спроса на рынке лесопродукции и ряд других.

В современных условиях прогрессивным является такое производство, которое активно и динамично реагирует на меняющиеся условия функционирования. Проведенные исследования и прогноз развития лесопромышленного производства показывают, что наилучшим образом реагируют на изменения состава обрабатываемого древесного сырья и спроса на рынке лесопродукции предприятия, на которых организованы гибкие лесообрабатывающие процессы (ГЛП). Эти процессы позволяют рационально обрабатывать древесное сырье, исключить простои оборудования цеха вследствие отсутствия определенного вида древесного сырья или отсутствия спроса на определенный вид продукции, сократить потребную емкость склада сырья перед цехом, избежать создания излишних запасов готовой продукцией за счет исключения затоваривания складов невостребованной лесопродукцией, а также решать проблемы конкурентоспособности продукции и обеспечивать высокую рентабельность производства.

Гибкое производство (flexible production) - это производство, которое может быстро переключаться с выпуска одного изделия на выпуск другого и позволяет за короткое время при минимальных затратах, на том же оборудовании, не прерывая производственного процесса и не останавливая оборудования, по мере необходимости переходить на выпуск новой продукции произвольной номенклатуры.

Гибкое производство по сравнению с традиционными производствами обладает рядом преимуществ: высокой мобильностью и короткими сроками освоения новой продукции; высокими производительностью и качеством выпускаемой продукции; улучшенными условиями труда; сокращенным производственным циклом и сокращением эксплуатационных затрат.

Основным звеном гибкого производства является гибкая производственная система (ГПС), включающая в себя гибкий производственный модуль (ГПМ), предназначенный для выполнения рабочих элементов (обрабатывающих или смешанных операций) технологического процесса изменения состояния предмета труда. Гибкая производственная система может включать в себя несколько гибких производственных модулей, объединенных системой обеспечения их функционирования. В целом гибкие производственные системы строятся по блочно-модульному принципу.

Основными технологическими характеристиками гибких производственных систем являются: простота наладки; гибкость, отвечающая требованиям мелкосерийного производства; высокая экономическая эффективность при правильной эксплуатации. Широкое внедрение гибких производственных систем - оптимальный путь интенсификации мелкосерийного производства.

В пользу создания ГЛП в условиях лесозаготовительных предприятий свидетельствуют:

• усиливающаяся индивидуализация запросов потребителей на разные виды лесопродукции, своевременное удовлетворение которых невозможно без высокой гибкости производства;
• ужесточение требований потребителей к качеству лесопродукции, что находит выражение в расширении практики ее сертификации и стремлении предприятий к соблюдению международных стандартов качества выпускаемой продукции, стимулирует предприятия к постоянному внесению изменений в технологический процесс с целью его совершенствования;
• развитие компьютерных и информационных технологий, что способствует совершенствованию систем управления гибкими технологическими процессами в лесообрабатывающем производстве, которые становятся экономически доступными средним и малым производителям;
• достижение при организации гибкого лесообрабатывающего производства синергетического эффекта за счет совмещения обработки разных видов лесоматериалов на разную продукцию в едином технологическом процессе, что положительно сказывается на его эффективности.

Кроме того, в пользу создания гибких лесообрабатывающих производств говорит увеличение доли низкотоварной древесины в общем объеме поступления древесного сырья на лесопромышленные склады, что необходимо учитывать при разработке рациональных способов переработки древесного сырья.

Создание цехов с гибким лесообрабатывающим процессом целесообразно при наличии схожих технологических операций в процессе обработки разных видов древесного сырья, при небольшом объеме обработки каждого вида сырья и невозможности в связи с этим полностью загрузить оборудование.

Изменение номенклатуры обрабатываемых лесоматериалов и номенклатуры выпускаемой продукции требует построения лесообрабатывающих процессов, которые можно оперативно адаптировать к постоянно меняющимся условиям их функционирования. Этому требованию отвечают ГЛП лесозаготовительных предприятий, причем гибкость лесообрабатывающего процесса во многом является средством, обеспечивающим устойчивость всего производственного процесса.

Отличительной особенностью гибкого лесообрабатывающего процесса является возможность обработки в общих технологических потоках разных по назначению сортиментов на разную продукцию. Подобная организация лесообрабатывающего производства позволяет исключить простой оборудования в цехе из-за нехватки древесного сырья или перебоев в снабжении цеха определенным видом сырья, то есть повысить загрузку применяемого оборудования и, как следствие, повысить эффективность лесообрабатывающего предприятия. Возможность обработки разных по назначению сортиментов в общих потоках обеспечивается за счет установки в них оборудования универсального (многоцелевого) назначения, причем функции универсального станка может выполнять любой станок технологического потока (чаще головной), на котором обрабатывают несколько видов сортиментов. К ним можно отнести круглопильные, ленточнопильные, окорочные станки, рубительные машины и т. д.

При обосновании ГЛП необходимо учитывать возможность включения в состав нижнего лесопромышленного склада участка по выпуску продукции из модифицированной древесины, на котором можно, варьируя режимы обработки, выпускать широкую гамму продукции на одном и том же оборудовании, что позволит существенно повысить гибкость технологического процесса.

Экономически целесообразна концентрация специализированных цехов с малыми объемами производства и схожими выполняемыми операциями в единые комбинированные цеха с гибким лесообрабатывающим процессом. В этом случае экономический эффект достигается за счет снижения удельных капиталовложений на строительство цехов и повышения производительности лесообрабатывающих линий. Наибольший экономический эффект достигается при объединении однопоточных цехов. Эффективно объединение одно- и двухпоточных цехов.

Итак, применение современных, научно обоснованных направлений совершенствования лесозаготовительного производства (теории сквозных технологических процессов и гибких лесообрабатывающих производств) позволяет определить пути повышения эффективности заготовки и обработки низкотоварной древесины.

С точки зрения теории сквозных технологических процессов лесозаготовительного производства наиболее перспективными путями повышения эффективности заготовки и обработки низкотоварной древесины являются:

• оптимизация заготовки круглых лесоматериалов на лесосечных работах в разных природно-производственных условия по критерию соответствия потребности ближайших производств по их обработке;
• оптимизация объемов и видов выпускаемой из низкотоварной древесины готовой продукции и полуфабрикатов по критерию соответствия потребности ближайших потребителей и конъюнктуры рынка.

Ольга КУНИЦКАЯ, д-р техн. наук, доцент СПбГЛТУ