Алгоритмы и машинные программы для исследования технологических процессов лесообрабатывающих производств: эволюция комплекса имитационных программ «ЦЕХ»



В статье рассматривается эволюция комплекс-программы «ЦЕХ» за период с 1972 г. по 2018 г.

Ключевые слова: лесопиление,математическое моделирование.

В 60-е годы прошлого века в Свердловской области началось проектирование и массовое строительство тарных цехов по переработке низкосортной и низкокачественной древесины на короткомерную пилопродукцию — тарные комплекты. Сопоставление проектных и фактических показателей у пущенных в эксплуатацию цехов показал недостижение у многих из них проектных показателей [1,2], в результате не учета традиционными методами проектирования случайных факторов [3,4,5], которые привели к просчетам.

Для выбора наиболее точных методов проектирования цехов объединение «Свердлеспром» заключило в 1972 г. хоздоговор с Уральским лесотехническим институтом (УГЛТУ) [6]. Реализация намеченных планов проводилась в рамках хоздоговорных работ УЛТИ с ВЛПО «Свердлеспром» в период с 1972 по 1983 годы (11 работ), с ВЛПО «Пермлеспром» (2 работы), с ЦНИИМЭ (1 работа), по итогам выполнения которых в нескольких этапов (см. табл.) была создана и запущена в эксплуатацию комплекс-программа (КП) ЦЕХ.

Первый этап 1972–1983 гг. финансировался ВЛПО «Свердлеспром». За этот период был произведен массовый сбор статистических материалов по функционированию работы тарных цехов, построены математические модели и алгоритмы работы цехов по переработке круглых лесоматериалов на тарные комплекты. В 1978 г. было закончено программирование задачи в машинных командах на ЭВМ «Наири-2» и проведено полное исследование работы тарного цеха [9]. Написанная в машинных командах программа получила название «ГД-4».

В 1979 г. УЛТИ, согласно договору, передал КИВЦ СНПЛО (СНИИЛП) документацию по имитационно-статистической модели технологического процесса тарного цеха. В 1983 г. КИВЦ закончил работу по программированию и выпустил программный продукт «НØ1» для ЭВМ «ЕС-1022» (аналог программы «ГД-4»). Период 1983–1985 гг. был посвящен крупномасштабной проверке применения программы «ГД-4» в различных производственных условиях, оформлению документации и представлению ее научной общественности [10].

В 1982 г. была создана и запущена в эксплуатацию программа «Р82–1» в машинных командах «Наири-2» для имитационного моделирования работы головных лесопильных рам.

В 1985 г. была открыта госбюджетная тема «Совершенствование технологических процессов лесопильно-тарных цехов лесозаготовительных предприятий», наработки которой были начаты еще в 1975 г. (начало сбора статистических данных работы станочного парка по расширенной методике). Первые результаты этой работы приведены в источниках [11,12,13,14].

В период 1985–1992 гг. была создано ядро КП «ЦЕХ». Основой для которой послужили программы «ГД-4» и «Р82–1». Были выполнены хоздоговоры для 7 лесопромышленных предприятий. В ходе выполнения которых продолжилась работа по модернизации и расширению возможностей имеющегося программного обеспечения. В связи со сменой поколений ЭВМ возникла необходимость перепрограммировать программы «ГД-4» и «Р82–1» для ЭВМ 3-го поколения «ДВК-3». Программа «ГД-4», написанная на новом алгоритмическом языке получила название «GD-87», а в модернизированном виде, способная имитировать работу комбинированных лесообрабатывающих цехов, — компонент-программа (кп). Аналогичную трансформацию прошла программа «Р82–1», с учетом полученных новых математических моделей и после перепрограммирования эта программа названа кп «STANOK». Последней компонентой, созданной в последнем варианте в 1990 г. является кп «SORT». Триада созданных компонент-программ получила название КП «ZECH» («ЦЕХ»). С защитой работы [8] в 1992 г. второй этап закончился.

Таблица 1

Этапы создания комплекс— программ «ЦЕХ» (ZECH)

Этапы	Компонент— программы				Заказчик
	СЫРЬЁ	ПРОДУКЦИЯ	СТАНОК	ПОТОК
І 1972÷1985 гг.	-	-	Программа «Р82–1» в машинных командах ЭВМ «Наири-2» 1982 г.)	Программа «ГД-4» в машинных командах ЭВМ «Наири-2» (1978 г.); программа «НØ1» для ЭВМ «ЕС-1022» (1983 г.)	ВЛПО «Свердлеспром» (1972–1983); Госбюджетная тема «Совершенствование технологии тарных цехов лесозаготовительных предприятий» (1983–1985)
ІІ 1985÷1992 гг.	кп «SORT» (1988 г.) подпрограмма «OSORTN» (1990 г.)		кп «STANOK» (1989 г.)	Программа «GD-87» (1988 г.); кп «POTOK» (1990 г.)	Госбюджетная тема: «Совершенствование технологических процессов лесопильно-тарных цехов лесозаготовительных предприятий».
	Операционная система «OSDVK V02–030» для ЭВМ «ДВК-3»
ІІІ 1993÷1994 гг.	кп «SORT»		кп «STANOK»	кп «POTLIN»	Администрация УГЛТА
	Операционная система «MS DOS» ЭВМ «IBM-286»
ІV 2003÷2005 гг.	кп «СЫРЬЁ»	кп «ПРОДУКЦИЯ»	кп «СТАНОК»	кп «ПОТОК»	Госбюджетная тема: «Совершенствование технологических процессов цехов по выработке пилопродукции на лесопромышленных предприятиях в условиях малообъёмных лесозаготовок»
	Операционная система «Windows»
V 2006–2010 гг.	Разработка цикла расчетно-графических работ с применением КП «ЦЕХ». Интенсивное накопление базы данных системы «ИнфоЛес»				В соответствии с программами учебных дисциплин
VІ с 2011 г. по н. в.	Совершенствование методик расчета; углубление математических моделей, алгоритмов, машинных программ; продолжение заполнения БД «ИнфоЛес»

Официальными документами для проведения работ по второму этапу являются: договор творческого содружества кафедры механизации лесоразработок УЛТИ с Свердловским НИИ переработки древесины (СвердНИИдрев); основные методические положения модели лесообрабатывающего цеха; акт передачи СвердНИИдреву технической документации по имитационной модели технологического процесса лесопильно-тарных цехов для ее внедрения в практику проектирования и анализ существующих технологических процессов; акт о внедрении законченной НИР за период 1987–1988 гг. [7,8].

Третий этап вызван заменой ЭВМ «ДВК-3» на ЭВМ «IBM-286». КП «ZECH» была адаптирована под операционную систему «MS DOS». Кп «POTOK» получила название «POTLIN». Работа КП «ZECH» в новой среде позволило широко применять ее в учебных целях и при выполнении хоздоговорных тем. За период с 1993 г. по 2000 г. было выполнено 8 выпускных квалификационных работ с применением КП «ZECH».

В 2003 году на лесоинженерном факультете (ИЛБиДС) появилась госбюджетная тема «Совершенствование технологических процессов цехов по выработке пилопродукции на лесопромышленных предприятиях в условиях малообъёмных лесозаготовок». Четвертый этап модернизации КП «ЦЕХ» связан с выполнением этой темы. Результаты этой работы [15] по акту были переданы в ОАО «УралНИИПДрев» для внедрения в производство полученных результатов.

В ходе выполнения работы КП «ЦЕХ» был адаптирован под операционную систему «Windows». Все ее компоненты были пересмотрены, приспособлены для решения госбюджетной темы и получили новые имена: кп «SORT» — кп «СЫРЬЁ» и кп «ПРОДУКЦИЯ»; кп «STANOK» — кп «СТАНОК»; кп «POTLIN» — кп «ПОТОК».

Пятый этап (2006–2010 гг.) связан с усовершенствованием имеющихся и созданием новых расчетно-графических работ по применению КП «ЦЕХ» в учебном процессе (всего 10 работ). Для эффективной работы КП «ЦЕХ» был начат этап создания электронного информационного обеспечения системы «ИнфоЛес» [16].

Шестой этап (2011 г. по настоящее время) связан с продолжением совершенствования методик расчета связанных с проектированием, управлением и реконструкцией цехов на базе КП «ЦЕХ», совершенствованием машинных программ, продолжение накопления базы данных «ИнфоЛес».

Комплекс-программа «ЦЕХ», разработанная вУГЛТУ на кафедре ТОЛП, оказало благотворное влияние на подготовку студентов и аспирантов, на их конкуретоспосбность на рынке труда. За последние время темп наращивания возможностей комплекс-программы по ряду объективных причин снизился. Дальнейшими направлениями совершенствование КП «ЦЕХ» следует считать: оптимизация параметров пиления древесины на станках; выбор оптимальной структурной схемы станочной системы в цехе; оптимизация выбора поставов; экономическая и экологическая оценка вариантов проектирование цеха. Все полученные по этим направлениям результаты должны быть оформлены в виде автоматизированных систем САПР, АСУП и АСУТП.

Литература:

1. Чамеев, В. В. Комплекс-программа ZECH для решения технологических задач анализа и синтеза при проектировании, реконструкции и управлении лесообрабатывающими цехами: Информ. листок N 371–91 / В. В. Чамеев, В. В. Обвинцев. — Свердловский ЦНТИ, 1991.- 4 с.
2. Обвинцев, В. В. Техническое перевооружение тарных цехов с целью повышения эффективности их работы: Обзорн. информ. / Б. Е. Меньшиков, В. В. Обвинцев, Н. Л. Васильев, В. В. Чамеев. — М.: ВНИПИЭИ леспром.- 1989. 27 с. (Дереревообработка).
3. Обвинцев, В. В. Обоснование применения математического моделирования для исследования лесоперерабатывающих цехов леспромхозов / Н. В. Лившиц, В. В. Обвинцев, В. В. Чамеев // Межвуз. сб. науч. тр. / Ленингр. лесотех. акад.- 1975.- Вып. 4. — Лесосечные, лесоскладские работы и транспорт леса. С. 85–90.
4. Обвинцев, В. В. Математическое моделирование — путь оптимизации технологических процессов лесоперерабатывающих цехов леспромхозов / Н. В. Лившиц, В. В. Обвинцев, В. В. Чамеев, Б. Е. Меньшиков // Технология лесоразработок и сухопутный транспорт леса. Меж-вуз. сб. науч. тр.- Свердловск: изд. УПИ им. С. М. Кирова, 1976. C. 104–108.
5. Обвинцев, В. В. Проведение статистических исследований в лесоперерабатывающих цехах леспромхозов / Н. В. Лившиц, В. В. Обвинцев, В. В. Чамеев // Науч. тр. / СНИИЛП.- Лесоэксплуатация. — Свердловск, Средне-Уральское изд-во.- 1977. С. 128–133.
6. Обвинцев, В. В. Математическое моделирование технологических процессов и обоснование целесообразности его применения для оптимизации технологических процессов тарного производства: Отчет о НИР/ УЛТИ N 22/72; Руководитель Н. В. Лившиц; исполн. В. В. Обвинцев, В.В., Чамеев и др.; N ГР 72023470; Инв. N Б228825.- Свердловск, 1972. 122 с.
7. Обвинцев, В. В. Внедрение математического моделирования в практику разработки плана технического перевооружения тарных цехов: Отчет о НИР/ УЛТИ N 35/87; Руководитель В. В. Обвинцев; исполн. Б. Е. Меньшиков, В. В. Чамеев и др.; N ГР 01870055279. Свердловск, 1987. 128 с.
8. Чамеев, В. В. Совершенствование технологических процессов лесопильно-тарных цехов лесозаготовительных предприятий / В. В. Чамеев.-Дисс. на соиск. ученой степени канд. техн. наук.- М.: МЛТИ, 1991. 261 с.
9. Обвинцев, В. В. Оптимизация производственных процессов лесоперерабатывающих цехов леспромхозов: Отчет о НИР/УЛТИ N 24/78–6; Руководитель Н. В. Лившиц; исполн. В. В. Обвинцев, В. В. Чамеев и др.; N ГР 78022573; Инв. N Б749660.- Свердловск, 1978. 82 с.
10. Обвинцев, В. В. Совершенствование технологии тарных цехов лесозаготовительных предприятий /В. В. Обвинцев.- Автореф. дис. на соиск. учёной степени канд. техн. наук.- Л.: Ленингр. лесотех. акад., 1985. 19 с.
11. Чамеев, В. В. Выявление и исследование доминирующих факторов, влияющих на временные параметры распиловки брёвен на продольно-распиловочном станке типа ЦДТ-6–2(3) // Оптимизация производственных процессов лесоперерабатывающих цехов леспромхозов: Отчёт о НИР/ УЛТИ N 24/78–6; Руководитель Н. В. Лившиц; N ГР 78022573; Инв. N Б749660.- Свердловск: УЛТИ, 1978. С. 18–61.
12. Чамеев, В. В. Статистическая модель для определения цикловых затрат времени при распиловке низкокачественного сырья на лесопильных рамах первого ряда // Оптимизация производственных процессов лесоперерабатывающих цехов леспромхозов по переработке низкокачественной древесины: Отчёт о НИР/УЛТИ N 24/78–3; Руководитель Н. В. Лившиц; N ГР 80032639; Инв. N Б 977002.- Свердловск, 1980. С. 9–65.
13. Чамеев, В. В. Имитационно-статистическое моделирование основных технологических показателей лесопильной рамы 1 ряда в лесоперерабатывающем цехе леспромхоза на ЭВМ // Исследование и разработка рекомендаций по повышению эффективной работы лесоперерабатывающих цехов на имитационной модели: Отчёт о НИР/УЛТИ N 24/81–1; Руководитель Н. В. Лившиц; N ГР 81101973; Инв. N 2825045307.- Свердловск:1981. С. 8–22.
14. Чамеев, В. В. Содержательное описание технологических потоков по делению круглых лесоматериалов на готовую продукцию в тарных цехах леспромхозов // Исследование и обоснование проектной мощности тарных цехов ВПО «Свердлеспром» при их реконструкции: Отчет о НИР/УЛТИ N 24/83–1; Руководитель Б. Е. Меньшиков; исполн. В. В. Обвинцев, В. В. Чамеев, Н. Г. Иощенко и др.; N ГР 01830020873; Инв. N О2840057218. — Свердловск, 1983. 122 с.
15. Гаева, Е. В. Совершенствование технологических процессов по выработке пилопродукции на лесопромышленных предприятиях в условииях малообъёмных лесозаготовок / Е. В. Гаева.- Дис.на соиск. ученой степени канд. техн. наук. Екатеринбург: УГЛТУ, 2006. 196 с.
16. Чамеев, В. В. Информационное обеспечение учебного процесса / В. В. Чамеев, В. В. Иванов, Э. Ф. Герц, А. В. Солдатов.- Учебно- методичес кие указания по руководству пользователю информационной системой ИнфоЛес по направлению подготовки 35.03.02 «Технология лесозаготовительных и деревоперерабатывающих производств».- Екатеринбург: УГЛТУ, 2014. 11 с.