Сравнительный анализ методик оптимизации раскряжевки: динамическое программирование и учет заказа на готовую продукцию

Abstract

Статья посвящена актуальной проблеме повышения экономической эффективности лесозаготовительных процессов. Основное внимание уделено оптимизации схем раскроя хлыстов, которые не всегда учитывают индивидуальные особенности стволов. Это приводит к потерям ценной древесины и снижению рентабельности. Основная задача – разработать и протестировать методику оптимизации схем раскроя, которая позволит увеличить полезный выход качественных сортиментов. Созданная методика учитывает индивидуальные характеристики стволов, такие как диаметр и длина, что позволяет минимизировать потери и увеличить выход сортиментов, а также требования заказчика на готовую продукцию за счет применения таблиц значимости сортиментов различных типов продукции. Разработана математическая модель, описывающая процесс раскроя хлыстов с учетом всех значимых факторов. На основе этой модели создана методика, включающая алгоритмы и программные инструменты для автоматического расчета оптимальных схем раскроя. Сравнение классического метода динамического программирования А. С. Ледяевой с разработанной методикой показало значительное повышение эффективности: средний прирост объема продукции – 19,3 %, прирост коэффициента использования длины хлыста – 9,4 %. Результаты исследования могут быть полезны для специалистов лесной промышленности, инженеров, проектировщиков лесозаготовительного оборудования и исследователей в области математического моделирования и оптимизации. Внедрение предложенной методики позволит повысить конкурентоспособность предприятий лесной отрасли, улучшить экологическую ситуацию и рационально использовать природные ресурсы.

The article is devoted to the current problem of increasing the economic effi ciency of logging processes. The focus is on optimizing tree-length cutting patterns, which do not always take into account the individual characteristics of trunks. This leads to the loss of valuable woods and a decrease in profi tability. The primary objective of this research is to develop and test a cutting pattern optimization methodology that will increase the yield of high-quality wood assortment. The developed methodology takes into account individual trunk characteristics, such as diameter and length, thereby minimizing losses and increasing the yield of wood assortment. It also considers customer requirements for fi nished products through the use of assortment signifi cance tables for various product types. A mathematical model has been developed that describes the tree-length cutting process, taking into account all signifi cant factors. Based on this model, a methodology has been created that includes algorithms and software tools for the automatic calculation of optimal cutting patterns. A comparison of A. S. Ledyaeva’s classical dynamic programming method with the developed methodology revealed a signifi cant increase in effi ciency: an average increase in production volume of 19,3 %. The increase in tree-length utilization rate was 9,4 %. The research results may be useful for forestry industry specialists, engineers, logging equipment designers, and researchers in the fi eld of mathematical modeling and optimization. Implementation of the proposed methodology will increase the competitiveness of forestry enterprises, improve the environmental situation, and rationally use natural resources.