Партнеры журнала:

Лесопиление

Лесопильное производство. Этапы проектирования технологии

Подходы к выбору производственных процессов
лесопильно-деревообрабатывающих производств

Рисунки смотрите в PDF-версии журнала

Проектирование нового или реконструкция действующего производства и организация системы управления - сложная производственная задача, от правильного решения которой зависит устойчивость предприятия в рыночных условиях, а также возможность его развития.

Под производством понимают один из четырех видов операционной деятельности (производство, транспортировка, сервис и поставка готовой продукции), направленный на преобразование исходного сырья и материалов в продукцию с ее последующей реализацией.

Производство продукции реализуется на разных предприятиях, которые можно классифицировать по многим признакам, в том числе:

- по объему производства или размеру: малые, средние, крупные;

- по отраслевой принадлежности: лесозаготовительные, лесопильно­деревообрабатывающие, целлюлозно-бумажные, мебельные и др.;

- по широте производственного профиля: специализированные и диверсифицированные;

- по организационно­правовой форме: ОАО, ЗАО и др.

 

Специализированные предприятия выпускают конструктивно и/или технологически однородную продукцию, например, только пиломатериалы, только фанеру или только корпусную мебель.

Диверсифицированные предприятия изготавливают не один товар, а несколько видов с использованием как одного, так и нескольких видов исходного сырья и материалов. В лесоперерабатывающей отрасли широко распространена как прямая, так и обратная диверсификация на базе одного ресурса: древесины.

Под прямой диверсификацией понимают развитие производства с расширением ассортимента продукции путем углубления степени переработки древесины. Например, на базе специализированного лесопильного завода создается цех по изготовлению клееных брусков и балок, что позволяет повысить эффективность производства. Обратная диверсификация предполагает развитие производственного процесса вниз по технологической цепочке, например, организацию на лесопильном заводе лесозаготовительного цеха, что позволяет снизить транзакционные издержки.

Согасно представленной классификации, на первом этапе бизнес-планирования необходимо наметить вид и объемы производства готовой продукции с определением последующих направлений развития предприятия (рис. 1).

Каждое предприятие является элементом системы экономических отношений страны и представляет собой сложную производственную систему (рис. 2, 3), набор элементов которой зависит от размера предприятия, его организационно-правовой формы и других факторов.

В основу производственной системы положены производственные процессы (рис. 4), под которыми понимают совокупность трудовых и естественных процессов, в результате которых сырье и материалы преобразуются в готовую продукцию; экономическая сущность этих процессов - создание добавочной стоимости. Чем глубже степень переработки сырья, тем выше добавочная стоимость.

На специализированных лесопильных заводах реализуются обрабатывающие производственные процессы с разными объемами партии предметов труда. На диверсифицированных лесопильно-деревообрабатывающих предприятиях могут реализовываться и заготовительные (валка леса), и обрабатывающие (лесопиление, сушка пиломатериалов, механическая обработка пиломатериалов и др.), и сборочные (например, сборка оконных блоков) процессы.

Основой производственного процесса являются технологические процессы, в результате выполнения которых изменяются форма, размеры и/или свойства предметов труда. Так, например, операция раскроя пиловочника на пиломатериалы направлена на изменение его формы и размеров, а операции сушки и пропитки древесины - на изменение свойств древесины.

Одна из основных характеристик производственного процесса - продолжительность цикла выпуска продукции, от которой зависит производственная мощность предприятия.

Производственный цикл (рис. 5) - это отрезок времени, необходимый для выполнения технологических операций, транспортирование предмета труда, контроль его качества и продолжительность хранения обрабатываемых материалов между операциями.

Так, производственный цикл выпуска сухих обрезных пиломатериалов включает в себя (при наличии сырья на складе) отрезки времени, необходимые для определения размерно-качественных характеристик пиловочника (сортирование и учет); транспортировки пиловочника к окорочному станку; окорки; транспортировки окоренного пиловочника к бревнопильному станку; раскроя пиловочника на пиломатериалы; транспортировки пиломатериалов на дальнейшую технологическую обработку (снятие обзола, торцевание); обработки пиломатериалов; транспортировки пиломатериалов к сортировочной линии (участку сортирования); транспортировки пиломатериалов к штабелеукладчику и формирования штабеля; загрузки пиломатериалов в сушильную камеру; сушки пиломатериалов; выгрузки пиломатериалов и их выдержки после сушки; сортирования, маркировки и упаковки сухих пиломатериалов. Основные затраты времени приходятся на сушку пиломатериалов.

Элементы производства классифицируют по способу формирования затрат (рис. 6).

Анализ цикла выпуска сырых пиломатериалов на лесопильном предприятии показывает, что их производство по классификационным признакам относится к простым, непрерывным обрабатывающим процессам с малой глубиной переработки сырья и невысокой добавочной стоимостью.

На рис. 7 приведена структура лесопильного производства с учетом комплексного подхода к использованию древесного сырья. Все выпускаемые пиломатериалы транспортной технологической влажности; на участке окончательной обработки их сортируют по критериям качества. Технологическая щепа сортируется по назначению, а все древесные отходы используются в энергетическом производстве. Такой подход позволяет предприятию обеспечить экономически оправданные сроки окупаемости, но развитие производства затруднено, поскольку не обеспечивается создание такой высокой добавочной стоимости, как в производстве фанеры и плит с глубокой переработкой сырья.

Сложными процессами характеризуется производство изделий из древесины, например, оконных и дверных блоков, деревянных домов заводского изготовления.

Длительность производственного цикла сложных процессов определяется исходя из длительности циклов последовательно связанных простых процессов и перерывов между циклами.

Процедуры технологического проектирования лесопильного производства с обеспечением возможности его развития и диверсификации целесообразно проводить в следующем порядке:

●  анализ сырьевой базы;

●  анализ намечаемой к выпуску продукции на основе маркетинговых и технологических исследований;

●  анализ типовых технологических процессов, передовой техники и новейшей технологии, организации работ, разработка вариантов индивидуальных технологических процессов и их анализ, выбор оптимального варианта технологического процесса;

●  определение последовательности и содержания технологических операций;

●  выбор типа бревнопильного потока и головного оборудования;

●  расчет производственной мощности;

●  анализ и разработка систем управления технологическими процессами;

●  разработка технологических инструкций, выбор, обоснование и расчеты режимов обработки;

●  выбор и расчеты необходимого количества инструмента и технологической оснастки;

●  выбор и расчет потребности в транспортных средствах;

●  расчет площадей рабочих мест, внутрицеховых складов, вспомогательных отделений цеха;

●  разработка плана цеха с расположением оборудования;

●  определение профессионального состава основных рабочих;

●  расчет пооперационных норм выработки и норм времени;

●  расчет норм расхода сырья и материалов;

●  расчет среднего коэффициента сортности продукции;

●  расчет норм расхода вспомогательных материалов.

●  расчет необходимых объемов электроэнергии, пара, сжатого воздуха, топлива и воды на технологические нужды;

●  установление критериев оценки качества технологических операций, полуфабрикатов и продукции;

●  выбор и обоснование используемых методов и средств контроля размерных и качественных характеристик сырья и пилопродукции на соответствующих стадиях технологического процесса (рис. 6);

●  разработка основ систем учета сырья и материалов;

●  анализ основных видов брака и причин дефектов, разработка мер по недопущению возникновения дефектов;

●  анализ трудоемкости и себестоимости продукции;

●  анализ безопасности труда и окружающей среды.

Проектирование лесопильного производства невозможно без понимания породных и размерно-качественных характеристик древостоев, произрастающих в экономически доступных районах. Помимо параметров пиловочного сырья, для обоснования условий работы лесопильного производства должен быть определен качественный выход пиломатериалов из круглых сортиментов, зависящий от геоклиматических условий роста деревьев. Для выполнения анализа лесосырьевой базы в экономически доступном регионе необходимо определить: динамику изменения объемов лесосырьевой базы; эффективность использования расчетной лесосеки; возможности транспортной инфраструктуры.

Начинать анализировать надо с оценки количественных и качественных показателей лесного фонда в выбранном для проектирования регионе. Анализ следует выполнять на основе следующих факторов: породного состава, среднего запаса древесины на одном гектаре, среднего возраста насаждений, среднего диаметра пиловочника, текущего объема лесозаготовок, расчетного объема лесопользования и т. д. На следующем этапе необходимо определить структуру выпуска основных видов продукции из древесины в течение не менее пяти лет, предшествовавших началу проектирования, что позволит спрогнозировать условия работы предприятия, а также дать обоснование видов и объемов продукции, намеченной к выпуску. На основе статистической информации следует определить качественные характеристики пилопродукции в регионе проектирования, а также составить классификацию наиболее часто встречающихся пороков, снижающих качество пиломатериалов. По результатам статистических исследований выполняется окончательное обоснование требований к сырью и продукции лесопильного производства.

Одна из наиболее сложных задач проектирования технологии - обеспечение синхронизации работы оборудования (участков) производственного потока, которое описывается предложенным проф. Р. Е. Калитеевским уравнением синхронизации по участкам лесопильного предприятия:

 

Е0 > Qок-бс < E1 > Qлц < E2 > Qкс< E3 > Qлооп..... Ei > Qi.....,

 

где Qок-бс - производительность линии окорки и сортировки бревен;

Qлц - производительность головного оборудования лесопильного цеха;

Qкс - производительность сушильных камер;

Qлооп - производительность линии окончательной обработки; Е0, E1, E2, E3 - емкости оперативных запасов сырья и пиломатериалов.

Для обеспечения работы лесопильного предприятия на заданном уровне необходимо создание оперативных запасов сырья и материалов между производственными участками, которые позволяют сформировать партии запуска предметов труда на обработку в установленных объемах. Назначение и вид запасов сырья и материалов различаются в зависимости от вида выполняемых производственных и технологических операций. Склад сырья Е0 предназначен для хранения поступающего пиловочника на лесопильном предприятии. Объем склада зависит от производственной мощности предприятия и должен быть достаточным для размещения в нем партий сырья с учетом сезонности заготовки древесины. Промежуточный склад для создания оперативного запаса Е1 служит для накопления партии пиловочных бревен одного диаметра или относящихся к одной сортировочной группе, обеспечивающей работу лесопильного цеха на период работы, необходимый для накопления пиломатериалов заданного сечения в объеме полной загрузки одной или нескольких сушильных камер. Объем промежуточного склада зависит от критериев сортировки сырья, производительности сортировочной линии и мощности лесопильного цеха.

Габариты склада для размещения оперативного запаса Е2 должны быть достаточными для того, чтобы разместить все пиломатериалы, вырабатываемые в лесопильном цехе, а также обеспечить их хранение до формирования партий запуска в объеме загрузки сушильных камер. Объем этого склада зависит от количества типоразмеров сечения в спецификации пиломатериалов, намеченных к выпуску, а также от производительности бревнопильного оборудования и сушильных камер.

В зависимости от количества типоразмеров сечения пиломатериалов необходимо определить объем склада для формирования запаса пиломатериалов Е3, позволяющего обеспечить возможность кондиционирования и хранения высушенных пиломатериалов перед их сортировкой по заданным характеристикам. Объем такого склада зависит от способа сортировки и используемого оборудования.

Использование склада площадью менее расчетной приведет к снижению производительности лесопильного предприятия, поскольку невозможно обеспечить поточность производства, так как на каждом производственном участке ведется обработка разных по диаметру и сечению пиломатериалов и для этого необходимо выполнить настройку технологического оборудования в соответствии с этими параметрами пиломатериалов.

На основе сведений об объемах производства и состоянии ресурсной базы лесопиления в выбранном к проектированию регионе определяется тип бревнопильного потока (рис. 8, 9), наиболее полно отвечающий условиям проектирования. Для повышения качества продукции на предприятии должны быть разработаны мероприятия, обеспечивающие контроль качества сырья и продукции. Головным оборудованием лесопильных цехов являются однооперационные или агрегатные бревнопильные станки разной комплектации.

Рекомендации по выбору модели бревнопильного оборудования в зависимости от уровня производственной мощности приведены в ЛПИ № 57-59 2009 года и №61-62 2010 года.

Особое внимание должно быть уделено расположению оборудования (логистике перемещения материала по производственному потоку) в цехах (на участках) лесопильного производства. Исходными данными для разработки плана цеха с расположением оборудования по принятой технологии являются: принятые базовые размеры цеха; габариты и количество оборудования; размеры внутренних складов (оперативного и страховых запасов); вид транспортного оборудования и способы транспортирования предметов производства.

Обоснованный выбор конечной продукции (сырые или сухие, строганые или нестроганые пиломатериалы, столярно-строительный погонаж, клееная продукция из пиломатериалов), правильный расчет объемов производства исходя из имеющейся доступной лесосырьевой базы, выбор вида бревнопильного потока во многом определяют высокий уровень эффективности и развития производства.

Анатолий ЧУБИНСКИЙ,
д-р. техн. наук, проф. СПбГЛТУ,
Александр ТАМБИ,
канд. техн. наук, доц. СПбГЛТУ,
Анатолий Шейнов,
канд. техн. наук, доц. СПбГЛТУ