Оптимизация деревообрабатывающего производства
Важнейшей составляющей технологического процесса деревообрабатывающих производств является оптимизация, позволяющая существенно увеличить выход готовой продукции при раскрое пиломатериалов, за счет повышения количества древесины, пригодной для дальнейшего использования. Вопрос рационального использования сырья сегодня приобретает крайне важное значение из-за постоянного роста цен на пиломатериалы и снижения их качества.
Раскрой пиломатериалов
Раскрой пиломатериалов является первой операцией механической обработки, целью которой является получение заготовок необходимых размеров и качества. Раскрой практически всегда связан с вырезкой недопустимых дефектов древесины. Схемы раскроя довольно многочисленны, и их выбор зависит от многих факторов: размеров и сорта пиломатериалов, наличия участка склеивания, масштабов производства, его технической оснащенности и квалификации персонала.
Планирование и выполнение поперечного раскроя задача довольно сложная и ответственная, поскольку надо обеспечить необходимое количество деталей различных длин и качества, добиваясь при этом наиболее полного использования материала.
Довольно часто на наших предприятиях операция раскроя выполняется вручную с использованием торцовочных станков различной конструкции. Т.е. рабочий должен осмотреть доску,принять решение о раскрое с учетом соблюдения заданной спецификации длин и вырезки недопустимых дефектов и выполнить торцовку. Производительность в этом случае зависит не только от качества пиломатериалов, но и от квалификации и работоспособности оператора. Она составляет не более 0,5-1,0 м3/час. Кроме того,анализ работы торцовочных участков показывает, что нормой при вырезке дефектов человеком является погрешность в 3–8 мм. Поэтому дешевые торцовочные станки и недорогая рабочая сила в конечном итоге вылетают в серьёзные экономические потери производителя и отрицательно сказываются на экономических итогах деятельности предприятия.
Современные технические средства позволяют решить эту проблему с использованием оптимизированного раскроя пиломатериалов. Под термином «оптимизированный раскрой» понимают такую организацию труда, которая позволяет получить оптимальный, заранее заданный результат при поперечном раскрое досок на заготовки.
Это понятие включает в себя достижение следующих результатов:
— минимизация отходов при раскрое досок на фиксированные длины;
— оптимальный ценовой выход при условии задания цены на заготовки определенного качес- тва;
— оптимальное качество заготовок за счет сравнения различных планов раскроя досок различного качества;
— оптимальное количество заготовок нужной длины;
— учет последующего сращива- ния отрезков по длине.
В настоящее время производятся полуавтоматические и полностью автоматизированные линии поперечного раскроя. На полуавтоматических линиях вручную выполняется только выделение участков с недопустимыми дефектами с использованием специальных маркеров (например, люминесцентных мелков) или с помощью лазера, Распиловку осуществляет торцовочный станок, которым управляет программируемый логический контроллер или промышленный персональный компьютер. Система управления станка самостоятельно распознает метки и рассчитывает схему раскроя доски в соответствии с заранее заданными критериями.
Автоматические линии оптимизации способны без вмешательства человека оценить качество доски, а в некоторых случаях и ее прочностные свойства с помощью сканеров и самостоятельно принять решение о раскрое по целевой установке, заложенной в компьютерную систему линии. Основное правило для формирования программы работы линии оптимизации — чем больше задается критериев, по которым оценивается схема раскроя, (до восьми критериев для установки проходного типа), тем более эффектно и качественно используется древесина.
Наиболее широкое распространение среди пользователей получили программы оптимизации по минимальным отходам (когда пиломатериал на выходе имеет приблизительно одинаковую цену) и по стоимости (при существенной разнице в цене типоразмеров). Последний вариант сегодня применяется все чаще. Примером этого может служить производство оконного бруса, где длинная цельная бессучковая ламель ценится более, чем склеенная, и двухметровая заготовка без сучков стоит больше, чем 3–4 заготовки по 600 mm.
Аналогично и в мебельном щите: продукция из длинных бессучковых ламелей имеет цену существенно выше, чем склеенная из коротких брусков. При оптимизации по стоимости отходов может быть больше, нежели чем при простой вырезке пороков. Но при этом цена выпускаемой продукции увеличивается.
Установки с оптимизирующей системой раскроя окупаются самостоятельно за счет лучшего использования древесины, уменьшения количества отходов и снижения числа обслуживающего персонала. Производительность полуавтоматических и автоматических линий оптимизации составляет от 2000 до 20000 погонных метров в смену.
Оборудование линий оптимизации
Работа автоматизированных линий оптимизации невозможна без эффективного вспомогательного оборудования, межстаночных связей — продольных и поперечных транспортеров, загрузочных и разгрузочных устройств, систем удаления отходов и т.п.
Здесь уместно отметить следующее. Повышение эффективности процесса оптимизации может быть достигнуто за счет предварительной сортировки пиломатериалов, например, по сортам. Оптимальным решением будет выбор для обработки сортов низкого качества (самых дешевых), из которых возможно получить требуемые заготовки. Это значит, что высшие сорта лучше использовать для изготовления заготовок большой длины, а низшие, соответственно,— для более коротких заготовок, которые получить проще.
Способность включить в процесс распиловки как можно больше пиломатериала низких сортов— это одна из потенциальных возможностей, предлагаемых станками с автоматизированной системой оптимизации, так как они могут с легкостью оценить сложные комбинации бездефектных участков и размеров заготовок.
На некоторых предприятиях такую предварительную сортировку осуществляют на отдельном участке. В состав оборудования этого участка входят: установка для разборки штабелей, транспортер с разобщителем и системой поштучной подачи досок к четырехстороннему продольно-фрезерному станку, (предварительная обработка досок на этом станке необходима для калибровки их сечения и вскрытия дефектов), транспортера, подающего обработанные доски к сканеру, а затем к системе сортировки и укладки в штабели. В частности такой участок в настоящее время компания System TM монтирует на крупнейшем деревообрабатывающем заводе «Аркаим» (Ванино, Приморский край).
Однако более часто можно встретить другую компоновку линии, когда обработанные доски проходят через сканер или учас ток ручной разметки, а затем отправляются на раскрой.
Заготовки после торцовочного станка необходимо сортировать по различным критериям: по длине, по качеству (по типам и количеству оставшихся пороков , например,сучков ) , по цвету, по типу распила (радиальный , тангенциальный ) , а иногда и по прочностным характеристикам.
Кроме того, на современных линиях оптимизации для повышения их эффективности иногда совмещают два или более заказов, включающих различную по размерам, количеству и качеству номенклатуру заготовок.
В этом случае сортировка выполняется еще и по заказам с соответствующей маркировкой. Сортировка может осуществляться вручную или в автоматическом режиме. Автоматические линии оснащаются лазерными измерителями размеров заготовок и сканерами для оценки их качества.
Отсортированные заготовки собираютс я в специальные карманы. В качестве средств механизации на участке сортировки используются продольные и поперечные транспортеры, гидравлические или пневматические сталкиватели, работой которых управляют либо оператор, либо компьютерная система линии.
На предприятиях с высоким уровнем автоматизации технологического процесса в состав линии могут входить установки для нанесения штрихкодов на заготовки.Заготовки из сортировочных карманов подаются к установкам укладки в штабели и упаковки.
Линия оптимизации компании System TM
Компания System TM обладает более чем 30-ти летним опытом работы в области производства линий поперечного раскроя. За это время сформировалась команда высококвалифицированных специалистов по разработке технологических схем,объединяющих различные головные машины со средствами механизации и автоматизации производства. В результате заказчики получают высоко интегрированные линии, обеспечивающие наиболее эффективные решения, касающиеся производительности, экономии сырья и энергии, оптимальной численности персонала. Преимущества линий System TM:
— быстрый возврат инвестиций;
— индивидуальное проектиро- вание линий;
— более высокая эффективность головных машин;
— уникальное программное обеспечение линий оптимизации, позволяющее опимизировать как сырьевые ресурсы,так и общую мощнос ть линии;
— полная аппаратная и программная интеграция между всем оборудованием линии;
— низкие затраты на рабочую силу и оптимальное использование древесины, обеспечивающие заказчиком конкурентоспособность их продукции;
— возможность изменения режимов работы всей линии с одного центрального компьютера.
Разработчики линий ориентируются на удобство и простоту эксплуатации, оперативность и надежность управления. Программа управления оптимизацией обладает высокой гибкостью, обеспечивая возможность решения самых разнообразных задач. По отдельному запросу, торцовочная установка может быть оборудована дополнительными устройствами, например, автоматическим измерителем толщины и ширины.
При изготовлении клееных деревянных конструкционных изделий линии могут быть доукоплектованы рентгеновским и лазерным сканерами, а также ультразвуковой установкой для сортировки пиломатериалов по прочностным характеристикам. В этом случае достигается практически полное использование исходного сырья без ущерба для качества и надежности деревянных конструкций.
C целью снижения затрат на оплату труда персонала и максимального использования производительности торцовочной установки, станок может быть оснащен дополнительными средствами механизации.Заказчик может сделать выбор из большого количества стандартных предложений,либополучитьрешение, специально разработанное для его конкретных условий.
Наиболее интересные особенности линий компании System TM:
1. Торцовочная установка имеет верхнее прижимное устройство, предназначенное для тяжелых условий работы. Это устройство оснащено закаленными прижимными роликами с двусторонним креплением, что гарантирует наилучший контакт между заготовкой и подающими роликами и дает очень высокую точность резания за счет эффективного цикла «ускорение/торможение».
2. Все торцовочные установки обладают плавным циклом резания с использованием кулачкового механизма, не требующего обслуживания.
3. Продуманная система отвода отходов обеспечивает эффективное удаление опилок и кусковых отходов.
4. Торцовочная ус тановка и средства механизации, полученные от одного производителя, гарантируют наилучшее взаимодействие и сопряжение всех электрических и механических компонентов системы, что значительно повышает производительность линии.
5. Компоненты системы разработаны для того , чтобы соответствовать индивидуальным требованиям, которые обеспечат быстрый возврат инвестиций;
6. Особое внимание разработчиков направлено на безопасность оператора и надежность конструкции. Отдельно стоит отметить, что все компоненты линии объединяются в единую сеть. Поэтому управлять линией может один оператор с одного компьютера.
Также важно, что система совместима с оптическим сканером «Wood-Eye» или «Microtek», что позволяет сортировать заготовки по цвету, типу распила, длинам, типам дефектов (создавая собственную библиотеку) без участия человека.
Все технические характеристики систем приводить здесь не имеет смысла.
Скажем только, что:
- скорость продольной подачи пиломатериала: до 500 м/мин;
- время резания для сечения доски 50 x100 мм: 0.068 сек.
Помимо широкого спектра полуавтоматических и автоматических торцовочных установок серии Opti-Kap, System TM предлагает широкий выбор стандартных, отработанных решений для механизации и автоматизации работы головного оборудования (станки поперечного раскроя, строгальные и делительные станки, станки продольного раскроя и т.д.). Стандартные установки Opti- Feed 3000 и Opti - Feed 6000 представляют собой комплекты оборудования для автоматической подачи коротких (380-2500 мм) и длинных (1800-6300 мм) заготовок, которые могут быть скомпонованны различными способами. При необходимости их возможности могут быть расширены за счет включения в их состав дополнительного оборудования и приспособлений . ( транспортеры,устройства для переворачивания пиломатериалов, отбраковочные устройства и т.д.).
Opti-Stack 3000 — автоматическая высокопроизводительная система укладки коротких (380-2500 мм) заготовок в штабель. Скорость укладки заготовок автоматически регулируется и соответствует скорости подачи головного станка. Стандартное значение скорости укладки — 85 заготовок в минуту.
Opti-Stack 6000 рассчитана на длинные заготовки (1200 — 6100 мм), со стандартной скоростью укладки 40 шт./мин.
Обе системы имеют модульную конструкцию, которая позволяет удовлетворить специальные требования заказчика по укладке заготовок на выходе из различного головного оборудования. Существуют модификации этих систем, предназначенные для укладки в штабели заготовок различной длины.
Системы Opti-Stack могут быть оснащены дополнительным оборудованием: транспортер для готовых штабелей, магазин для прокладок, и т.д.
Группа компаний «Глобал Эдж» предлагает комплексные решения для заказчиков, охватывающее все производство — от приема пиломатериалов на склад до укладки заготовок в штабель и упаковки.
