Партнеры журнала:

Лесопиление

Качество лесопромышленной продукции

Основным рыночным индикатором устойчивости производства любой продукции, является соотношение ее цены и качества. Динамика этого соотношения зависит не только от цены, но и от качества продукции, которое необходимо постоянно и объективно оценивать, нормировать и контролировать с учетом ее особенностей.

Качество характеризуется совокупностью свойств продукции, соответствующих условиям ее применения. Совокупность свойств определяется с учетом назначения продукции. Свойства оцениваются способами, обеспечивающими приемлемый уровень точности оценки и применяемыми в условиях того или иного производства. Количественные или описательные (вербальные) характеристики свойств, удовлетворяющие определенному критерию качества продукции, составляют систему показателей, которые устанавливаются стандартами или иными нормативными документами. Система показателей учитывает назначение продукции и ее особенности.

Особенности лесопромышленной продукции

Продукция лесопромышленного комплекса имеет ряд особенностей.

1. Технологии производства:

  • механическая обработка – воздействие на древесину различными видами резания без изменения ее природных свойств. Применяется при лесозаготовке, лесопилении, раскрое пиломатериалов. Получаемый продукт может использоваться как конечный (столбы, конструкционные пиломатериалы) или в виде полуфабриката (сырья) для другой продукции. При механической обработке лесоматериалов-полуфабрикатов образуется большое количество отходов, являющихся вторичным древесным сырьем, используемым в других видах лесопромышленного производства. Механическая обработка – основа деревообрабатывающих производств (деревообработки);
  • химико-механическая и химическая переработка древесины – осуществляется с применением химических веществ и изменяет ее природные свойства. Основанные на этой технологии производства относятся к деревоперерабатывающим.

Продукция деревообработки и продукция деревопереработки существенно различаются по критериям и показателям качества, его оценке, нормированию и контролю.

2. Породы древесины (хвойные, твердо- и мягколиственные) различаются по ряду свойств и структуре, определяющих функциональное назначение этого природного материала, а следовательно, критерии и показатели качества той или иной лесопромышленной продукции.

Например, древесина хвойных пород (сосны, ели, лиственницы) обычно используется в промышленно-гражданском строительстве, где изделия и конструкции должны быть определенной прочности, а мягколиственная древесина (липа, осина и др.) больше пригодна для производства бытовых изделий. Твердость древесины важна для изделий, постоянно испытывающих высокую механическую нагрузку, как, например, паркет, а текстура древесины имеет значение при изготовлении элементов мебели, для которых используются твердолиственные породы (дуб, бук, вяз и др.). Особенности древесины разных пород формируют совокупность свойств, определяющих качество конечной продукции из нее.

3. Изменчивость свойств (плотности, прочности и др.) древесины присуща всем породам и зависит от условий произрастания.

Так, соотношение наибольшей и наименьшей прочности при изгибе, плотности и числа годовых слоев в 1 см составляет соответственно:

  • сосна: 1,1, 2,1 и 5,1;
  • ель: 1,3, 1,2 и 2,7;
  • береза: 1,9, 1,6 и 2,2;
  • осина и тополь: 1,7, 1,7 и 4,2.

Существенную изменчивость свойств древесины необходимо учитывать при оценке и нормировании качества продукции, особенно продукции деревообработки. Примером может быть оценка качества конструкционных пиломатериалов: две доски из древесины одной породы, одинаковой толщины и ширины при визуальной оценке (по наличию и размерам пороков) оцениваются одним сортом, а при инструментальной, то есть силовой, сортировке – относятся к разным группам качества.

4. Методы оценки качества зависят от условий использования, применения или эксплуатации продукции и подразделяются на следующие:

  • инструментальные – с применением измерительных инструментов, приборов, испытательных машин и стендов. Обеспечивают максимальную достоверность при минимальной погрешности, то есть объективность оценки.

    Свойства древесины (плотность, прочность, влажность и др.) как природного материала оцениваются только инструментальными методами, регламентированными ГОСТ. Результаты такой оценки составляют информационно-справочную базу древесиноведения, необходимую для разработки технологий обработки или переработки древесины и определения условий применения изделий из нее.

    Инструментальные методы применяют для определения прочности, надежности, срока эксплуатации и других основных свойств изделий деревообработки (мебели, окон, дверей и др.), для чего проводят их стендовые испытания. С помощью инструментальных методов оценивают и прочность конструкционных пиломатериалов (силовая сортировка). Качество большинства видов продукции деревообработки тоже определяется этими методами;

  • визуально-инструментальные – сочетание визуальной (глазомерной) оценки прочности продукции для последующей обработки (по размерным параметрам, дефектам формы – кривизне и др.) и инструментальной, с применением простых измерительных инструментов (рулеток, метров, щупов и т. п.), для измерения пороков древесины (сучков, гнили, трещин и т. п.) на соответствие нормам, установленным стандартами, техусловиями, заказами. Применяются для оценки продукции-полуфабрикатов: хлыстов, пиловочника, пиломатериалов для раскроя на заготовки и детали. Не обеспечивают высокой точности, но позволяют определить целесообразность последующей обработки полуфабрикатов и соответствие такой продукции критериям качества.

5. Критерии качества определяются функциональным назначением вида лесопромышленной продукции и подразделятся на следующие:

  • критерий использования, определяющий возможность и целесообразность последующей обработки продукции – полуфабриката по выходу (в процентах от объема полуфабриката) продукции при обработке бревен требуемых параметров из хлыста, пиломатериалов из пиловочника, заготовок или деталей из пиломатериалов.

    Условия произрастания деревьев определяют доброкачественность (бонитет) лесного фонда, отводимого для лесозаготовки. В лесоводстве установлены пять классов бонитета, характеризующихся высотой деревьев от наибольшей (первый класс) до наименьшей (пятый класс). Тем самым обозначен диапазон значений критерия качества хлыстов. Выход из пиловочника и пиломатериалов при их раскрое также изменяется в диапазоне от технологически возможного при раскрое бревен и досок без дефектов формы и пороков древесины до экономически нецелесообразного при раскрое бревен и досок с максимумом дефектов и пороков. Диапазоны критерия качества хлыстов, пиловочника и пиломатериалов имеют большое значение для нормирования их качества;

  • критерий условий эксплуатации, определяющий соответствие изделий деревообработки требованиям по прочности, надежности и т. д. Эти требования учитываются при конструировании изделий и выражаются установленными значениями эксплуатационных свойств изделий, что исключает изменчивость этих свойств;
  • критерий применения, определяющий соответствие продукции деревопереработки требованиям к конечной продукции, например, мебельным изделиям или строительным конструкциям, при изготовлении которых используется фанера, древесные плиты и тому подобное, либо различными препаратами на основе лесохимической продукции (смол, спиртов и др.).

Каждый критерий определяет технологические режимы и технические средства обработки или переработки древесины и характеризуется совокупностью показателей, значения которых регламентируются нормативными документами разного уровня.

Нормирование качества лесопромышленной продукции

Нормирование качества лесопромышленной продукции отличается некоторыми особенностями.

Во-первых, различается и учитывается качество древесины как природного материала и качество продукции, получаемой при его обработке или переработке.

Качество древесины определяется совокупностью ее физико-механических, химических и других свойств, различающихся в зависимости от породы. Эти свойства имеют большое значение для качества изделий деревообработки, технологических режимов деревопереработки, но не важны при обработке полуфабрикатов, которая выполняется по группам древесных пород: хвойным, твердо- и мягколиственным. Так, например, прочность древесины, имеет определяющее значение при конструировании изделий и не учитывается при обработке полуфабрикатов. Качество древесины зависит от природных факторов, а качество продукции из нее определяется требованиями к ее использованию, эксплуатации или применению.

Во-вторых, качество древесины и продукции из нее (кроме изделий и конструкций) характеризуется значительной изменчивостью свойств. Диапазон изменчивости свойств продукции принципиально важен для эффективности большинства лесопромышленных производств, а поскольку он может быть широким, целесообразно разделять его на интервалы, соответствующие сортам, маркам, классам или группам.

Например, отсутствие у пиловочника пороков формы и строения как свойства древесины обеспечивает максимальный выход пиломатериалов, а наличие таких пороков как гнили, сучки, кривизна и др., их количество и размеры на бревнах может стать причиной экономической нецелесообразности распиловки бревен. Поэтому диапазоны качества пиловочника и пиломатериалов разделяются на интервалы-сорта, границами которых служат нормы ограничения пороков, определяющие выход и сортность пиломатериалов. Принципы сортообразования хлыстов, пиловочника и раскраиваемых на заготовки и детали пиломатериалов рассмотрены и обоснованы автором1. Аналогично диапазон плотности древесно-волокнистых плит разделяется на интервалы-марки, а диапазон прочности древесно-стружечных плит – на интервалы-группы.

В-третьих, для нормирования качества лесопромышленной продукции используются несколько видов показателей: прямые, косвенные, количественные. Прямые показатели непосредственно характеризуют свойства древесины и/или продукции из нее, определяют критерии ее качества. Они применяются для оценки свойств древесины и основных свойств продукции деревопереработки, как, например, плотность и прочность древесных плит.

Прямые показатели, как правило, имеют количественные значения. Но количественные значения не всегда являются прямыми показателями. Например, нормы ограничения пороков древесины в пиловочнике и пиломатериалах определяются количественно, но не характеризуют свойства этой продукции, а лишь определяют возможное изменение выхода из нее других видов продукции (пиломатериалов из пиловочника и заготовок или деталей из раскраиваемых пиломатериалов).

Приведенный пример определяет еще один вид показателей – косвенные, характеризующие опо­средованное влияние пороков на свойства продукции-полуфабриката и имеющие значение для качества конечной продукции. Нормы ограничения пороков как косвенный показатель качества пиломатериалов не имеют существенного значения при оценке качества конструкционных пиломатериалов, силовая (машинная) сортировка которых позволяет определять прямые количественные значения прочностных свойств этой продукции. Этот пример только акцентирует преимущества инструментальных методов оценки качества, позволяющих использовать прямые количественные показатели, по сравнению с косвенными показателями, обычно определяемыми визуальными или визуально-инструментальными методами.

В-четвертых, в зависимости от характера нормируемых свойств продукции используют различные способы ограничения норм показателей:

  • двухсторонние, характеризующие ограничения требуемого (допускаемого) интервала значений нормируемого показателя. Например, влажность деревянных деталей мебели должна быть (10 ± 2)%, то есть 8–12%, что соответствует температурно-влажностным условиям жилого помещения и учитывает естественную изменчивость влажности сухой древесины в этих условиях;
  • односторонние, ограничивающие, условно говоря, положительные и отрицательные свойства продукции. Например, пороки древесины как нежелательные, негативные особенности структуры древесины, неизбежные для этого материала, но естественные для роста и развития дерева, ограничивают нормой «не более». Такой способ определения нормы показателя применяется и для природных материалов, имеющих естественные примеси (пороки), например нефти, руд. Кроме того, его используют для ограничения так называемой транспортной влажности пиломатериалов, перевозимых на большие расстояния, для нормирования шероховатости поверхностей обработанных деревянных деталей или качества лицевых поверхностей плитно-листовых материалов по количеству и размерам дефектов.

Норма «не менее» применяется для оценки положительных свойств продукции: прочности, надежности и т. п.

Односторонние способы определения норм также используются для экспертной, преимущественно визуальной, оценки качества изделий деревообработки, например, изделий мебели, оцениваемых в баллах по совокупности показателей.

Норма «не более» применяется при оценке экологической безопасности продукции деревопереработки по выделяемым при изготовлении и использовании химическим вредным веществам.

Нормирование и контроль качества продукции, их точность и достоверность зависят от методов и средств оценки требуемых свойств продукции. Эти методы и средства регламентируются нормативными документами (стандартами, техусловиями, договорами и др.), которые устанавливают требования к качеству разных видов продукции деревообработки и переработки.

Средства оценки и контроля качества лесопромышленной продукции

Для изучения свойств продукции, нормирования и контроля ее качества на производстве используются различные средства:

1. Измерительные инструменты – метры, рулетки, наборы металлических щупов, штангенциркули и др. Применяются для определения линейных размеров продукции: длины (метры, рулетки) толщины и ширины (метры, штангенциркули) – и размеров пороков древесины (для замера длины трещин – метры, а для их глубины и ширины – наборы щупов).

2. Приборы (машины, камеры) – влагомеры, сушильные шкафы и весы, разрывные машины для определения предела прочности древесины или соединений (клеевых, гвоздевых и др.) деревянных деталей, профилометры для определения параметров шероховатости обработанных поверхностей продукции, климатические камеры для изучения изменчивости свойств продукции при высоких и низких температурах и др.

3. Стенды – специальные устройства, позволяющие имитировать различные механические воздействия на изделия из древесины для определения их надежности при эксплуатации.

Все эти средства характеризуются определенной точностью и погрешностью (отклонением) измерения, соответствующими значениям нормированных показателей качества продукции. Для контроля качества изделий деревообработки и всех видов продукции деревопереработки на предприятиях должны быть созданы лаборатории, оснащенные необходимыми средствами контроля качества продукции, за исключением стендов, которые используются лишь в независимых испытательных центрах.

Любые виды контроля осуществляются человеком, что обуславливает его вольное или невольное влияние на результат. Исключение человеческого фактора – важная научно-практическая задача, которая решается созданием автоматических систем контроля, не только оперативно и объективно определяющих контролируемые параметры производства и показатели качества выпускаемой продукции, но и останавливающих (блокирующих) технологический процесс при недопустимых отклонениях от нормативных значений его показателей. Так, новейшие технологии древесно-плитных производств предусматривают автоматическую остановку производства при превышении нормативной концентрации выделяемых вредных химических веществ (формальдегида, в частности).

В определенной мере эти задачи решаются при машинной сортировке конструкционных пиломатериалов и некоторых других производствах, что соответствует перспективам цифровизации лесопромышленного комплекса как важного условия оперативного и объективного контроля качества продукции. 

Текст Виктор Кислый, директор фирмы «МП “ДОМ”», канд. техн. наук