Карты раскроя бревна на пилораме. Как оптимизировать выход пиломатериала из круглого леса

Расчет оптимального распила бревна с помощью программы Excel. Для каждой лесопилки важно максимально минимизировать сырьевые отходы производства. От этого существенно зависит рентабельность производства строительного бревна.

Пример расчета распила строительных бревен в программе Excel

Программа для расчета распила бревна будет полезна малым предпринимателям готовым создать свой бизнес по производству оцилиндрованных бревен и стройки деревянных

На распил поступает некоторое количество бревен, длиной 10 метров каждая. Лесопилкой заключен контракт на поставку сырья из древесины в таком количестве:

• 100 бревен по 5 метров;
• 200 бревен по 4 метра;
• 300 бревен по 3 метра.

Каким будет оптимальное количество бревен, которые должны быть распилены для выполнения контрактных условий? Иными словами, как распилить доски с минимальным количеством отходов производства?



Решение задачи на распилы бревен

Для составления модели решения необходимо определить все возможные варианты распила бревна длинною по 10 метров каждое на 3-, 4- и 5-метровые отрезки с учетом длины отходов. Результатом таких расчетов является выявление 6 вариантов распила:

1. 2 бруса по 5м (0м отходов).
2. 2 бруса 5м + 4м (1м отходов).
3. 2 бруса 5м + 3м (2м отходов).
4. 3 бруса 3м + 3м + 4м (0м отходов).
5. 2 бруса по 4м (2м отходов).
6. 3 бруса по 3м (1м отходов).

По условию задачи X і распиливаются способом і. Тогда будет верна схема:

F = X 1 + X 2 + X 3 + X 4 + X 5 + X 6 => min

Можно составить такую систему:

Следующим шагом будет подготовка таблицы Microsoft Excel, которая будет содержать исходные условия задачи.

Для расчета левой части ограничения и целевой функции вводятся соответствующие формулы. Ячейки J3:J5 заполоните этими формулами:

А в ячейку B8 введите формулу: =СУММ(B7:G7).

Далее заполняется форма модулей «Поиск решения» и «Параметры поиска решения». Для этого перейдите на ячейку B8 и воспользуйтесь инструментом на вкладке «ДАННЫЕ»-«Анализ»-«Поиск решения». Если на этой вкладке у Вас отсутствует данный инструмент, тогда ознакомьтесь с инструкцией.

Все фото из статьи

В этой статье мы расскажем о том, как выполняется раскрой бревна на ленточной пилораме. Кроме того, мы рассмотрим, каковы критерии подбора того или иного способа обработки древесины и как это влияет на характеристики готовых пиломатериалов.

Способы раскроя бревен для получения различных пиломатериалов разрабатывались и совершенствовались с давних пор, так как это единственная возможность получить из цельного ствола дерева обрезную доску, брус и прочие категории аналогичных изделий.

С давних пор по сей день способы обработки древесины эволюционировали, а кроме того, появилось новое более производительное оборудование, позволяющее получить необходимые пиломатериалы быстро и с минимальным количеством производственных отходов.

Особенности переработки древесины

Инструкция обработки сырья и получения пилопродукции состоит из целого ряда технологических операций, включая продольный раскрой бревен, торцовку пиломатериалов и обрезку по ширине, сортировку по типоразмерам, сортировку по качеству изготовления, сушку и складирование.

Каждый из перечисленных этапов важен с точки зрения качества готовой продукции. Но, именно раскрой является наиболее трудоёмким и ответственным этапом, в ходе которого формируются основные характеристики готовых пиломатериалов.

Составление плана раскроя бревен на пиломатериалы (выбор подходящего способа переработки) зависит от породы древесины, от типоразмеров сырья, от степени влажности, от плотности и твердости и от многих других факторов. Разумеется, способ переработки сырья в немалой степени определяется исходя из уровня технической оснащенности предприятия.

Рассмотрим, какое оборудование применяется для промышленной распиловки древесины и какие способы актуальны для каждой категории этого оборудования.

Оборудование для раскроя и особенности его применения

Для продольного раскроя бревен применяются следующие категории оборудования:

• Одиночные ленточные или круглые (циркулярные) пилы – традиционное решение, используемое с давних пор.
• Группа рамных пил — более прогрессивное решение, которое позволяет существенно повысить производительность переработки сырья без ущерба для качества готовой продукции.

Рассмотрим подробнее особенности применения перечисленных категорий оборудования.

1. Индивидуальная распиловка - это метод, при котором применяются одиночные пилы. В этом случае за один проход пилы удается получить только один рез. Поэтому древесный ствол целиком удается раскроить за несколько проходов.

Важно: Преимуществом индивидуальной распиловки является независимость каждого последующего реза от предыдущего.
То есть, распиловка может осуществляться в разных плоскостях.
В итоге появляется возможность более рационально использовать те или иные свойства разных частей бревна.

В то же время этот метод малопроизводителен, а потому не пригоден для применения в условиях крупных деревообрабатывающих предприятий.

1. Групповая распиловка - это технологический процесс, в ходе которого используется группа рамных пил.
   Преимуществом данного метода является то, что бревно разделывается полностью за один проход. За счет этого экономится время и, как следствие, удешевляется продукция. Но нужно помнить, что групповая распиловка выполняется в одной плоскости.
   На сегодняшний день наибольшее распространение получили следующие категории оборудования для групповой распиловки:

• узко-просветные вертикальные рамы, станки с круглыми пилами, фрезернопильные станки (диаметр перерабатываемого сырья от 14 до 22 см).
• средне-просветные вертикальные рамы (диаметр от 24 до 48 см)
• широко-просветные вертикальные рамы, двойные и четверные агрегаты ленточнопильного типа (диаметр перерабатываемого сырья свыше 50 см).

Программа SawsOptimization предназначена для технологов и плановиков лесопильного производства и является инструментом для оптимизации лесопиления и достижения максимального полезного выхода. Программа имеет удобные и гибкие настройки и интуитивно понятный интерфейс, что значительно облегчает освоение программы и дальнейшую работу с ней.

Исходными данными для программы служат:

· Размеры бревна

· Требуемые размеры пиломатериалов и их стоимость.

· Характеристики лесопильного оборудования.

Базовым функционалом программы является расчет оптимальных поставов на основе этих данных. Программа выдает поставы, которые могут быть реализованы на данном оборудовании и обеспечивают максимальный выход либо максимальную стоимость продукции, позволяет рассчитать величину обзольности досок, объем и стоимость готовой продукции.

Зарегистрировавшись на нашем сайте, Вы сможете скачать демо-версию программы в разделе "Документация и поддержка".

Что нового в версии 3.0

Программа SawsOptimization предыдущей версии 2.3 хорошо известна многим лесопильщикам и завоевала широкую популярность в России. Пользователи SawsOptimization2.3 найдут в новой версии программы следующие улучшения:

· расширенные возможности настройки профилей пиления и настроек оборудования, включая: дополнительные настройки для пильных, профилирующих станков, пил и фрез, дополнительные профили оборудования (Карусель, Linck, SAB, пиление в 3 прохода), зависимость ширины пил от толщины пропила.

· Специальные режимы пиления: безсердцевинная доска, пиление с фиксированной толщиной крайних боковых досок, пиление материала с ложным ядром.

· Доработанный движок оптимизации в ряде случаев выдает лучшие результаты.

· расширенные возможности операций с поставами: ручное создание и правка, сохранение-чтение, применение произвольного постава к бревну произвольных размеров, подбор оптимального диаметра под постав.

· Автоматический расчет пильных размеров в зависимости от конечной влажности по ГОСТ 6782-1.75

Помимо базовой версии, существует версия 3.0 Профессиональная, предназначенная для оптимизации цикла лесопиления начиная с сортировки бревен на крупных предприятиях и обладающая, помимо вышеперечисленного, следующим дополнительным функционалом:

· Функционал плановика: групповая оптимизация для бревен разных диаметров, общая спецификация выхода продукции для всего объема пиловочника, планирование и оптимизация для получения треубемого выхода продукции по сечениям.

· Оптимизация с учетом кривизны

· оптимизация сортировки бревен по поставам для получения максимального выхода продукции.

· интергация с программой оптимизации сортировки бревен OptiGrade

Краткое описание озможностей программы SawsOptimization Professional :

• Пакетная оптимизация для всех диаметров, с расчетом оптимальных поставов для каждого диаметра, общего выхода пиломатериалов и выхода по сечениям.

• Возможность оптимизации для достижения требуемого выхода по сечениям.

Пример: требуется оптимальным образом получить выход сечения 32x150 не менее 10%. Добиваемся этого, при этом общий выход падает с 52,24% до 51,83%.

• Автоматическая оптимизация границ сортгрупп, а также возможность менять границы вручную и видеть, как изменение границ влияет на выход.

Пример: изменение границ сортгрупп повысило выход до 52,66%

• Возможность выбирать альтернативный постав для любой сортгруппы и видеть, как смена постава повлияет на общий выход.

• Учет наличия системы оптимизации раскроя у кромкообрезного станка. Разные варианты ширины боковых досок в одном поставе.

Распределение сырья по диаметрам: возможность либо задавать в штуках остатки сырья на складе по диаметрам, либо использовать статистическое распределение по данным сортировки бревен. Учет всех размерных факторов (диаметр, сбег) при расчете общего выхода.

• Детальное конфигурирование профилей оборудования, возможность задания разных профилей для разных диаметров.

При распиловке леса важно сразу рассчитать, каким будет расход, так как это окажет влияние на стоимость пиломатериалов. Выход готовых изделий может быть различным. Все зависит от того, какого качества лес используется, применяются ли меры по оптимизации раскроя. Есть специальные меры, позволяющие увеличить эффективность работы, сделать выход лучше, а качество распиловки выше. Перед распиловкой надо предварительно все рассчитать. Это не так сложно, как может показаться, зато расход круглого леса будет оптимальным, выгодным для получения отличного результата.

Как увеличить эффективность раскроя

Чтобы выход пиломатериала был значительным, надо использовать специальные меры по увеличению эффективности процесса:

1. Расчет следует проводить только при использовании специальных программ, вручную он будет иметь низкую результативность, процент брака получится большим.
2. Предварительно кругляк надо отсортировать, чтобы обработка велась правильно.
3. Для распила надо применять оборудование высокого качества. В противном случае количество отходов будет большим, а качество получаемого пиломатериала станет низким.
4. Лучше всего сначала пилить широкий пиломатериал, на обработку узкого уходит больше времени.
5. Бревна не рекомендуется брать длинные.
6. Перед работой следует настроить оборудование.

Выход готовых пиломатериалов может быть различным. Необходимо помнить, что на первом этапе получаются доски, затем их сортируют. В итоге процент еще больше снижается, например, для лиственных пород он может составить всего 10-20%.

Как оптимизировать раскрой

Чтобы сделать выход пиломатериалов выше, процесс распила необходимо оптимизировать. Это касается в первую очередь тех заготовок, которые имеют значительную кривизну. Чтобы распилить кривой круглый лес, нужно выполнить ряд действий:

1. Сначала для работы отбирается только подходящий лес. Если на оставшихся бревнах есть гниль, проростки, трещины на торцах, то необходимо провести отторцевание некоторых участков.
2. Если во время работы обнаружена гнилая сердцевина, то можно ее аккуратно удалить, после чего распилить оставшуюся часть. Это позволит избежать больших потерь, получить доски с длиной от 1 м с необходимым качеством.
3. Рекомендуется использовать бревна с большим диаметром, чтобы процент выхода был выше. Коэффициент может составлять 1,48-2,1, но все зависит от диаметра, качества кругляка, сортировки, оборудования. Для рамных цехов такой коэффициент составит 1,48-1,6, а для линий с фрезерным оборудованием — 1,6 для крупного леса. При диаметре кругляка от 12 см коэффициент может превысить отметку в 2,1.

Объем отходов после распиливания

Чтобы готовая доска выходила с большим процентом, необходимо правильно все подготовить, работы должны проводиться только в соответствии с технологией. Круглый лес хвойных и лиственных пород дает различный выход. В последнем случае объем получается меньшим, даже если использовать специальное дополнительное оборудование. Хвоя для распиловки считается более удобной, так как ствол у нее прямой, а бревно имеет больший диаметр. Хвойный лес не так подвержен гниению, поэтому брака меньше. Для лиственных пород обычно используют 2 технологии распила:

• при помощи ленточной пилорамы на З75, З63;
• в развал, когда в сердцевине материала вырезается полубрус, пропускаемый через многопильный станок.

Объем у ленточной пилорамы составляет 40-50%. При использовании технологии в развал выход другой, его можно увеличить до 70%, но и затраты на такую работу более высокие. Если распиливаться будет круглый лес, длина которого составляет 3 м, то можно увидеть, что процент брака довольно большой, а оставшийся материал требует обработки. Это касается основной массы с досками 22х105(110, 115)х3000 мм. Вариантов такого брака много. Например, это может быть червоточина, которая уже не подходит для большинства работ.

После сортировки объем материала лиственных пород, который относится к сорту 0-2, составит всего 20-30% от того количества, которое получается после распиловки. Это означает, что от общей массы заготовленного круглого леса выход нормальной доски составит всего 10-20%. Остальные материалы в основном идут на дрова. У хвойного кругляка выход будет другим, но внимание надо обращать на то, какие средние значения полученного объема наблюдаются.

Выход пиломатериала

Чтобы выход пиломатериала был оптимальным, необходимо учитывать многочисленные условия. Для правильно вычисления можно рассмотреть пример выхода круглого леса. Данные получены на реальном опыте специалистов и на показателях пилорам. Это дает возможность сравнить процентное соотношение, вычислять оптимальные средние числа.

У хвойных пород возможен следующий выход:

1. Для необрезной доски и прочих необрезных материалов во время распиловки выход составит 70%. Это число полученного материала при обработке, количество отходов будет равно 30%.
2. Для обрезного материала при использовании пилорам на 63, 65, 75 будет меньший выход пиломатериалов, всего в районе 45%. У ленточных пилорам выход обычно составляет до 55-60% готового материала. Если применять средства по повышению эффективности, то можно достигнуть и 70%, хотя для этого требуется большой опыт работы.
3. С дисковой пилорамы можно получить пиломатериал в количестве 70-75%, хотя при использовании методов повышения эффективности вполне может быть и 80-75%. Но необходим опыт работы.

Согласно ГОСТ 8486-86, для сорта 0-3 процент выхода, не учитывая сортировку, составляет примерно 70%.

Еще 30% может оставляться на отбраковку готового материала. Отбракованный материал не выбрасывается, он используется для изготовления других видов пиломатериалов, которые допускают наличие определенного брака.

У круглого леса лиственных пород наблюдается другой процент выхода:

1. У необрезного материала — 60%.
2. У обрезного — до 35-40%, так как кривизна исходного леса лиственных пород обычно большая.

Выход можно и повысить, для этого применяется дополнительное оборудование. Это может быть специальный многопильный станок, станок для обрезания кромок, подгорбыльный станок. В таком случае получится выход пиломатериала увеличить примерно на 20%. Приведенный процент дается на основании данных по получению доски сорта 0-4. При сортировке сортов 0-1 процент получения пиломатериала равен 10%. Чтобы получить куб готового обрезного материала из лиственных пород, необходимо на распил пустить 10 кубов исходного круглого леса.

Выход пиломатериалов из круглого леса может быть различным. Все зависит от исходной породы древесины, используемой пилорамы. Специальные меры по увеличению эффективности позволяют получить больший процент, чем это возможно, но для этого следует иметь определенный опыт работы.