автореферат диссертации по технологии, машинам и оборудованию лесозаготовок, лесного хозяйства, деревопереработки и химической переработки биомассы дерева, 05.21.01, диссертация на тему:Формирование грузопотоков лесоматериалов лесных предприятий на примере Республики Коми

На правах рукописи

Пильник Юлия Николаевна

ФОРМИРОВАНИЕ ГРУЗОПОТОКОВ ЛЕСОМАТЕРИАЛОВ ЛЕСНЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ НА ПРИМЕРЕ РЕСПУБЛИКИ КОМИ

05.21.01 - Технология и машины лесозаготовок и лесного хозяйства

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Ухта 2014

005554275

005554275

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Ухтинский государственный технический университет»

Научный руководитель: доктор технически наук, доцент

Бурмистрова Ольга Николаевна

Официальные оппоненты: Смирнов Михаил Юрьевич, доктор технических наук, профессор, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Поволжский государственный технологический университет», профессор кафедры транспортно-технологических машин

Яковлев Константин Александрович, доктор технических наук, доцент, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Воронежская государственная лесотехническая академия», профессор кафедры производства, ремонта и эксплуатации машин

Ведущая организация Федеральное государственное бюджетное об-

разовательное учреждение высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет имени С. М. Кирова»

Защита диссертации состоится 12 декабря 2014 г. в 12-00 ч. на заседании диссертационного совета Д.212.034.02 при ФГБОУ ВПО «Воронежская государственная лесотехническая академия» (394087, г. Воронеж, ул. Тимирязева, д. 8, ауд. 146).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке и на сайте Воронежской государственной лесотехнической академии

(http://www.vglta.vrn.rii/rassmotrenie4Jissertacij-v-sovete-d-212-034-02) Автореферат разослан 20 октября 2014 г. Ученый секретарь

диссертационного совета Алексей Дмитриевич Платонов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Лесной комплекс России в настоящее время характеризуется появлением большого количества новых арендаторов лесных участков, однако ресурсы ближней заготовки древесины исчерпаны, а освоение отдаленных лесных массивов, естественно, увеличивает затраты на транспортировку и, как следствие, повышает стоимость конечной продукции из древесного сырья.

Система транспортных связей предприятий должна отражать требования стабилизации объемов производства и потребления имеющихся ресурсов лесоматериалов в регионе и учитывать изменения этих объемов. При этом необходимо сформировать такие системы транспортных связей существующих и вновь организуемых предприятий, которые обеспечивали бы заданный объем выпуска продукции из минимального объема заготовленных лесоматериалов.

Большое количество нерациональных перевозок, недостаточно обоснованное распределение данных объемов по видал) транспорта, далекое от рационального использование подвижного состава вызывают вовлечение дополнительных материальных ресурсов на развитие транспорта для освоения растущего объема перевозок.

Транспортные грузопотоки характеризуются широко распространенными внутренними перевозками лесоматериалов, недостаточной технологической увязкой организации работы различных предприятий путем рационального распределения лесоматериалов, вследствие чего остаются неиспользованными немалые резервы повышения эффективности производства.

Согласно проведённым расчётам для поддержания расчётной лесосеки на уровне 15,6 млн. кубометров необходимо строительство 4430 километров лесовозных дорог постоянного действия, которые выполняют функции лесовозных магистралей и грузосборочных дорог; реконструкции подлежат 789 километров автодорог общего пользования, предназначенных для организации вывозки леса.

Разработанная система развития и размещения предприятий и их транспортных связей оценивается в целом как достаточно эффективный инструмент вариантного формирования транспортных связей лесного комплекса региона, позволяющая проводить исследования по обеспечению его рациональной территориальной и технологической структуры в зависимости от уровня конечного потребления продукции лесного комплекса региона, что, несомненно, является актуальным в Республике Коми.

Цель и задачи исследования. Целью диссертационной работы является повышение эффективности лесовозного транспорта путем совершенствования транспортных связей лесных предприятий Республики Коми.

Для достижения поставленной цели решается ряд задач:

- обосновать транспортно-эксплуатационные параметры грузопотоков лесоматериалов в лесных предприятиях Республики Коми;

- разработать математические модели и алгоритмы формирования рациональных транспортных связей в одно- и разнотипных блоках лесных предприятий;

- разработать методику определения оптимальных сфер формирования грузопотоков на автомобильном и железнодорожном транспорте при транспортировке лесоматериалов;

- разработать методику экономической оценки выбора вариантов формирования грузопотоков и пунктов потребления лесоматериалов для лесных предприятий на примере Республики Коми.

з

Объект и предмет исследования. Объектом исследования являются арендованные участки лесного фонда и транспортная сеть в лесосырьевых базах Республики Коми.

Предметом исследования являются методы, математические модели и алгоритмы оценки экономической доступности арендованных лесных участков для вывозки лесоматериалов.

Научная новизна результатов работы.

При изучении проблем процесса формирования грузопотоков лесоматериалов предложен комплексный подход на основе математических моделей и алгоритмов, описывающий процессы функционирования сухопутного транспорта леса при освоении арендованных участков лесного фонда с учетом специфики Республики Коми, включающий:

- методику оценки эффективности системы региональных транспортных связей, отличающуюся использованием векторного критерия оптимизации с введенными ограничениями показателей производственных параметров грузопотоков лесоматериалов;

- математическую модель совершенствования грузопотоков, отличающуюся двухступенчатой системой формирования грузопотоков для одно- и разнотипных блоков лесных предприятий;

- методику и алгоритмы формирования сфер рационального использования автомобильного и железнодорожного транспорта, учитывающую потребителей промежуточной продукции, а также программное обеспечение к ним;

- методику оценки экономической эффективности освоения арендованных участков лесофонда, отличающуюся учетом производственных мощностей предприятий и конъюнктуры рынка.

Теоретическая значимость работы заключается в разработке комплекса математических моделей, алгоритмов, процессов формирования грузопотоков и пунктов переработки древесины, с использованием методов дифференциального и интегрального исчислений, симплекс метода, метода декомпозиции и минимаксного риска, позволяющие решать задачи комплексного использования древесного сырья на предприятиях лесного комплекса.

Практическая значимость работы заключается в разработке рекомендаций по совершенствованию транспортных потоков лесоматериалов при разработке проектов освоения лесосырьевых баз арендованных участков лесного фонда [1а территории Республики Коми, которые могут быть использованы лесными предприятиями региона, профильными проектными организациями при реализации программ по освоению лесного фонда на региональном уровне.

Разработана методика расчета на ЭВМ процесса формирования и распределения транспортных потоков по видам транспорта и номенклатуре лесоматериалов. Даны рекомендации методологического подхода по использованию автомобильного и железнодорожного транспорта и формирования (маршрутизации) транспортных связей внутри и между предприятиями одного блока, а также между блоками этих предприятий на примере Республики Коми.

Соответствие диссертации паспорту научной специальности.

В соответствии с формулой специальности 05.21.01 - «Технология и машины лесозаготовок и лесного хозяйства» разработаны вопросы математической, организационной и методической основы формирования транспортных потоков лесоматериалов, математические и алгоритмические средства с целью совершенствования поставки лесоматериалов. Диссертационное исследование соответству-

ет пункту 15 паспорта специальности: «Обоснование схем транспортного освоения лесэсырьевых баз, поставки лесопродукции, выбора техники и способов строительства лесовозных дорог и инженерных сооружений».

Личный вклад в решение проблемы заключается в определении общей цели и задач исследования, выполнения теоретических, экспериментальных исследований, совершенствования структуры транспортного освоения участков лесного фонда, разработке методик, математических моделей, алгоритмов и ЭВМ-программ, обработке экспериментальных данных, разработке основных элементов ее внедрения.

Методическая, теоретическая и эмпирическая база исследования.

Использованы методы: системного анализа, математического и имитационного моделирования, исследования операций, динамического программирования, а также натурные наблюдения в полевых условиях.

Научные положения, выносимые на защиту.

1. Общий критерий оценки транспоргно-эксплуатационных параметров грузопотоков лесоматериалов из арендованных участков лесного фонда в Республике Коми.

2. Модели и алгоритмы формирования рациональных транспортных связей в одно- и разнотипных блоках предприятий лесного комплекса,

3. Методика определения оптимальных сфер формирования грузопотоков на автомобильном и железнодорожном транспорте при транспортировке лесоматериалов.

4. Аналитические зависимости технико-экономического обоснования выбора вариантов формирования грузопотоков и пунктов потребления лесоматериалов лесных предприятий на примере Республики Коми.

Степень достоверности и апробация результатов.

Научные положения и выводы диссертации основаны на данных, полученных по материалам проектной документации арендаторов лесных участков и проведением экспериментальных исследований. Выполнение оценки транспортно-грузовых процессов проводилось согласно государственным и отраслевым стандартам, обработка результатов проводилась с помощью апробированных методов вариационной статистики и моделирования с применением современных электронных средств сбора и обработки информации, обеспечивающих достаточную сходимость теоретических и экспериментальных исследований.

Апробация и реализация результатов работы. Результаты работы докладывались на международных и региональных научно-технических конференциях: материалы научно-технических конференций в УГТУ (Ухта, 2008, 2009, 2011, 2013, 2014), «Севергеоэкотех-2005» УГТУ (Ухта, 2005); труды Четвертой международной школы - семинара молодых ученых и специалистов МЭИ (Москва, 2008); «Севергеоэкотех-2013» УГТУ (Ухта, 2013); ВГЛТА (Воронеж, 2014); «Се-вергеоэкотех-2014» УГТУ (Ухта, 2014).

Полученные научные положения и результаты исследований внедрены в ООО «Лесная биржа» (2014 г., Республика Коми), ООО «НордСтар» (2014 г., Республика Коми), ООО «КОМИЛЭН» (2014 г., Республика Коми), и в учебный процесс Ухтинского государственного технического университета

Результаты исследований по формированию грузопотоков и пунктов переработки древесины адресуются областным управлениям лесами, лесным предприятиям и холдингам, расположенным в многолесных регионах, а также могут быть использованы в образовательном процессе профильных вузов.

Публикации. Результаты исследований отражены в 20 научных работах, в том числе 6 статей в изданиях, определенных ВАК Минобрнауки РФ. Без соавторов опубликовано 2 статьи.

Объем и структура диссертации. Диссертация включает в себя введение, пять глав, основные выводы и рекомендации, список использованной литературы и приложений. Общий объем исследования составляет 223 страницы машинописного текста, из них 179 страниц основного текста и 44 страницы приложений. Работа включает 30 рисунков, 17 таблиц и 106 наименований использованных источников, в том числе 4 иностранных.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, определены цель и задачи исследования, основные положения, выносимые на защиту, научные результаты и практическая значимость диссертационной работы.

В первой главе. Представлен анализ существующих транспортно-гехнологических процессов лесных предприятий Республики Коми, на основе анализа установлено, что технологии и транспортировки лесоматериалов существенно изменились в сторону сортиментной вывозки непосредственно потребителям этой продукции.

Вопросы формирования транспортных потоков лесных грузов, а также оптимизацию сортиментных программ, отвода лесосек в рубку заложили такие ученые, как В. И. Алябьев, В. С. Петровский, А. К. Редькин, А. А. Пижурин, П. Н.Коробов, В. К. Курьянов, В. В. Буверт, Б. А. Ильин, А. А. Камусин, И. Р. Ше-гельман, Д.К.Воевода, Б. И. Кувалдин, В. И. Патякин, А. В. Скрыпников, О. Н. Бурмистрова, И. В. Григорьев, М. Ю. Смирнов, Д. Н. Афоничев, К. А. Яковлев и др.

При общей глубокой разработке теории математического моделирования транспортно-производственных процессов накопленный опыт моделирования процессов в лесной промышленности недостаточен для формирования грузопотоков лесоматериалов. На сегодняшний день он характеризуется слабой координацией в пространственно-временном масштабе заготовки, вывозки и переработки лесоматериалов, а формирование более совершенных на сегодняшний день транспортных грузопотоков возможны, ввиду сложности задачи, только при условии использования современных методов математического программирования, реализуемых в специальном программном обеспечении.

Анализ литературных источников показал, что технические и технологические методы будут обеспечивать ритмичность работы транспортио-тех)гологических потоков при условии дополнения их организационными методами, затрагивающими сферу подготовки оптимальных показателей функционирования лесотранспортного процесса на основе методов математического моделирования, но в ряде случаев требуют и технологических изменений в самой производственно-транспортной системе. Решение вышеперечисленных задач на региональном уровне на примере Республики Коми положено в основу диссертационного исследования.

Вторая глава. Посвящена теоретическим основам формирования грузопотоков лесоматериалов в лесных предприятиях Республики Коми. Для этого выбраны два подхода к решению проблемы: прямой метод и метод, основанный на идеях декомпозиции (разложения), используя в первом общие методы оптимиза-

ции (например, симплекс-метод для решения линейных задач), а во втором - разложение исходной системы на подсистемы, для которых надо решать подзадачу меньшей размерности (если сравнивать с исходной задачей).

В процессе формирования грузопотоков принят компромиссный вариант на безе системного подхода, который сочетает достоинства двух методов. При этом вначале выделяем подсистемы первого уровня и второго уровня так, что подсистемы второго уровня определяют изменения в подсистемах первого уровня. Учет связей требуется обязательно четко выявлять при любом способе разбиения системы, и затем можно осуществлять в различных формах. Последние обычно определяются характером исходной задачи и методом выделения подсистемы первого, второго и последующих уровней. Главная задача второго уровня заключается в координации функционирования элементов первого уровня с целью получения общего решения исходной задачи.

Любой технологический способ транспортировки лесоматериалов можно описать с помощью «-мерного вектора:

(1)

где </,.. - коэффициент затрат (выпуска) /-го ингредиента при использовании у'-го способа с единичной интенсивностью.

В задачу оптимального распределения грузопотоков входит определение значений переменных х,, Х2, ..., X,, минимизирующих соответствующие суммарные затраты С\ по времени.

Для транспортных процессов лесного комплекса предложена модель вида:

13пр =шт (¿/((а)+!Ёс*б»>

«1 >-■ (2)

с ограничениями:

О, =¿0, = (3)

/-1

OJ=fíO,í>PlJ = й■Q,>■0■,

(4)

где /,} - пункты производства и пункт потребления лесоматериалов;

, Л/,*" - объем производства и соответственно предельно допустимые их величины в /-ом пункте;

Оч - интенсивность транспортно-экономической связи (грузопотоков) между пунктами 1 и пунктами ¡;

/ — функция производственных затрат в г'-м пункте;

С - удельные транспортные затраты на перевозки лесоматериалов между пунктами / и /;

Р', б, - необходимые объемы потребления и, соответственно, объем доставляемых в /'-и пункт лесоматериалов.

Из анализа разработанной модели (2) - (4) видно, что определяющее влияние на размещение производства оказывает не абсолютный уровень транспортных затрат С^, а дифференциация их по видам транспорта, объемам лесоматериалов, пунктам их переработки и потребления.

Учитывая разнообразие природно-производственных условий функционирования лесных предприятий Республики Коми, сформулированы отдельные частные задачи:

- оптимальное распределение объемов перевозок древесины между отдельными видами транспорта;

- распределение грузопотоков между лесными предприятиями и определение рациональных объемов поставки лесоматериалов в пункты потребления, включая низкокачественную древесину.

Для оценки эффективности системы формирования транспортных связей предприятий предложим векторный критерий оптимизации:

Э = (гтнпЗ^, шахПр, тахТ, minR, min^r,, шах ПА, min), (5)

где min 3„, - минимум приведенных затрат;

тахЛр - максимум расчетной прибыли;

max Г- максимум товарной продукции;

minff - максимум грузовой работы лесовозного транспорта;

min г, - минимум задержек транспортных средств при взаимодействии на дорогах различных транспортных потоков;

max ПА - максимум производительности транспортно-технологических потоков;

min~ минимум простоев автомобилей.

При реализации (5) введем следующие критериальные ограничения:

1. Соответствие необходимого объема потребления объему доставляемой в )-й пункт лесопродукции:

(6)

2. Соответствие объема производства прачельно допустимым величинам

= ^ (7)

/-I

3. Неотрицательность интенсивности транспортного потока пунктами:

Q,}> 0. (8)

4. Общий объем перевозок не должен быть меньше N:

^Pß^V^N. (9)

- (=1

где В - лимит с ограничением на потребление (поставку) видов лесоматериалов.

5. Ограничения по минимальным объемам производства лесоматериала к — вида в /-году

ст äO, при (10)

6. Переменные задания по выпуску k-го вида лесоматериалов:

(',(/)> 0 при keB. (Ц)

7. Соответствие лесосечного фонда объемам заготовки и вывозки в расчетном периоде

(12)

Ip

= = (13)

Таким образом, предложенный подход оптимального распределения объема перевозок лесоматериалов между различными видами транспортов (автомобильного и железнодорожного) представлен в таблице 1..

Таблица 1 - Математические модели многоиндсксной задачи поиска оптимальных решений распределения объемов и заграт по видам лесовозного транспорта___

№ Математические модели Введенные ограничения

1 2 3

1 Распределение потребностей в перевозках по видам транспорта: <Л,к,к = ТД / = 7,/7; 1) м т \ /» /=| t--\ /-1 4) Наличие перерабатывающих мощностей пунктов погрузки и выгрузки (=1 Х=1 /=I

2 Функция оптимальных затрат при железнодор /■1 б)£* /=! т Ь п р=Е X! Е тчсчхи -»•""" 7) 1=1 эжном варианте перевозки лесных грузов: = о,,; = 1,2,...,от; ,=6,,У = 1,2,...,«; 1, если транспортировка от ¡-ой станции погрузки к ^ой станции выгрузки размещена оптимальной схемой грузопотоков; оо , если перевозка запрещена.

i Функция оптимальной схемы грузопотоков с учетом взаимозаменяемости лесных грузов: 8) ¿.г,; =а''= 1,2,...,ст;/ = 1,2...../и; ^ = ¿¿¿'»А -> »»" = йу.у = 1Д....Й 1 = 1 /-1 '/ = 1 ,=|

где / - индекс вида транспорта / = 1,ш ;

к - индекс типа подвижных средств одного вида транспорта А = Г£; 7'- индекс (код) группы потребителей в перевозках/=1,я; а:к - перевозная способность подвижного средства ¿-го типа /-го вида транспорта;

Ь1 - потребность в перевозкаху-н группы потребителей; х1к1 - перевозки подвижным составом к-го типа ¡-го вида транспорта, направленные на удовлетворение потребности в перевозках у'-й группы предприятий;

С,К/ - затраты на единицу перевозимых лесоматериалов х^,; IVа - пропускная способность 9-го пункта;

С]. - расстояние между пунктами погрузки и пунктом выгрузки на у'-м направлении;

С и - эксплуатационные расходы железнодорожного транспорта на перевозку единицы продукции от 1-й станции погрузки доу'-й станции выгрузки; хц ~ искомые объемы перевозок; т — число пунктов (станций) погрузки; п- число станций выгрузки;

о - количество видов частично взаимозаменяемой продукции; 1Ц - кратчайшее расстояние (тарифное) перевозки от г-й станции погрузки доу'-й станции погрузки;

ач - коэффициент взаимозаменяемости q-vo вида продукции; йГ,® - объем погрузки продукции д-го вида на /-Й станции погрузки; Ьч - объем выгрузки нау'-й станции выгрузки;

X® - объемы перевозок продукции д-го вида от ¡'-й станции погрузки до у'-й станции выгрузки;

Я— количество подвижного состава.

Для определения рациональной зоны снабжения лесоматериалами при разработке оптимальных схем грузопотоков с учетом взаимозаменяемости различных видов продукции сформировали программным путем искусственную

«многослойную» транспортную сеть, представленную на рисунке 1.

Каждому отправителю в транспортной сети (рисунок 1) соответствует вершина с объемом производства, равным объему погрузки. Для учета двухсторонних ограничений («не менее, не более») на потребление отдельных видов лесоматериалов по каждому потребителю в сеть вводится дополнительная 2к+ 1 вершина. Вершины первого слоя отражают нижнюю границу потребления, второго слоя (К - вершин) - разницу между верхней и нижней границами потребления. Балансировочная вершина необходима для учета суммарной потребности получателя продукции и является вершиной - поставщиком с объемом производства, равным разнице между суммой верхних границ потребления и реальной суммарной потребностью получателя. На ее основе решается транспортная задача и определяется оптимальное прикрепление потребителей к поставщикам лесной продукции.

(з и«

'5-Л ♦ ) г?-Ч ? < I)

(лТ 1^ чл) ^

ч

! (Т ) (• ; (Ч ) (Ч ) (4 1

/ порой \ ♦ > ЧГ

»/ X Л \ -

V

Ь\1 7

(

Ёмансирошчяы; Ч^У керюшы

3 потрс&ггсяь 2 П01реб1ГГель

I штрс&ггедь

Рисунок 1 - Схема условной сети дня решения транспортной задачи с учетом взаимозаменяемости лесной продукции

Задача поиска субоптимачьных решений транспортировки лесоматериалов от склада поставщика до склада пункта переработки определялась по всем элементам процесса перемещения в зависимости от складывающихся в конкретных условиях схем транспортировки; подъездной путь - (П); магистральная железная дорога - (М); автотранспорт - (Л), т. е. П-М-А и другие. Предлагаемая в работе блок-схема данного алгоритма, представленная на рисунке 2, позволяет определить рациональные сферы применения автомобильного и железнодорожного транспорта для перевозки различных лесоматериалов при различных условиях тра! (спортировки.

В третьей главе разработана математическая модель информационно-технологического обеспечения расчетов по установлению структуры и объемов перерабатывающих производств, а также обоснованны оптимальные варианты комплексного использования древесных ресурсов Республики Коми и принципов концентрации транспортных потоков низкокачественного древесного сырья (НКД).

Критерием оптимальности, отвечающим указанным требованиям, является суммарная прибыль Рл на всю массу древесного сырья, используемого в регионе, и слагается из суммы прибыли по отдельному производству /7;Ь - посредством следующей зависимости:

р1 Н*Ч».10СЧЬГ< ~|

тоюл ПОС'Г1»Я|»«>И ИИ-ММ'МАШШ т: '»ДИИПТМОй от - с.ютш нт.иотк п.сит ГГ.РПЛ.ЮД

Рисунок 2 - Блок-схема алгоритма расчета эффективности короткопробежных перевозок лесных грузов

(14)

где Т.к - объем товарной продукции к-го вида производства;

7.1' - цена единицы товарной продукции к-го вида производства;

С° - затраты на обработку единицы лесоматериала;

А'// , - объем сырья г/-го вида поступающего в переработку в к-е, производство в /-м пункте от мт» заготовителя; С"

° - цена фрапко - пункта отправления единицы (1-го вида сырья;

г, - тариф на перевозку единицы сырья.

Критерий оптимизации для действующих производств региона будет иметь вид:

/? = 5>„->.т ах. (15)

А

Для вновь организуемых производств, утилизирующих неиспользуемые виды древесного сырья

(16)

'7„л„ - целое число, принимающее значение 1. если в расчетах будет установлено, что /7-ю типовую мощность к-го вида производства целесообразно разместить в пункте /и, и 0 — в противном случае.

вид

В итоге критерий оптимальности в указанных условиях примет следующий

(17)

Возможности обеспечения действующих и вновь организуемых мощностей древесным сырьем за счет ресурсов региона обуславливается их наличием и доступностью, а также данными по освоенной и неосвоенной частям лесосырьевых баз республики.

В данном случае векторный критерий оптимизации будет иметь вид:

Э = (minR, тахП, min3np, тахТ). (18)

Здесь первый частный критерий оценивает транспортные факторы, второй -технологические, третий - общую эффективность системы транспортных связей предприятий при концентрации обработки НКД, последний - меру вовлечения в переработку дополнительных ресурсов древесины и эффективность их использования.

Полученные аналитические зависимости (14) - (17) реализованы для разработки модели алгоритма и программы расчета оптимального формирования грузопотоков древесины и пунктов переработки, представленные в четвертой главе (рисунок 4, 5). Программы написаны на языке C++Builder 6, требования: ОС: Windows XP/Vista/7/8, оперативная память: 25-60 Мб, видеопамять: не требуется, клавиатура+мышь, установка ПО не требуется - версия portable.

В четвертой главе разработаны методики проведения исследований в сложной производственно-транспортной системе с целью построения моделей и алгоритмов определения сфер рационального использования автомобильного и железнодорожного транспорта, формирования транспортных потоков внутри pyftfa' предприятия и между

" предприятиями одного

блока, а также формирования оптимальных транспортных связей между блоками предприятий.

В результате расчетов установлены оптимальные расстояния перевозок лесных грузов автомобильным и железнодорожным транспортом (рисунок 3).

Установлено, что сфера применения автомобильного транспорта ограничена абсциссой точек пересечения значений суммарных приведенных

затрат по различным вариантам транспортировки, а железнодорожного - превышает их.

600 500 400 300

200 100

/

/ г-------------

// ,

/У

У

| 1

А-М-А

П-М-А

П-М-П

50

100

ISO

200 км

Рисунок 3 ■

Схема определения рациональных сфер применения железнодорожного и автомобильного транспорта

Определены участки лесного фонда по степени доступности (дефицита) лесоматериалов и сформирована на основе разработанных алгоритмов и программ схема: транспортных потоков лесоматериалов внутри предприятий и между блоками предприятий.

На основе реализации алгоритмов был составлен «Каркас» сети автомобильных дорог, обеспечивающих вывозку лесоматериалов, планируемые грузообороты и деление Республики Коми на лесотранспортные районы.

Компьютерные программы формирования грузопотоков и пунктов переработки древесины на двух этапах позволили сформировать оптимальные блоки лесных предприятий, представленные в таблице 2.

Таблица 2 - Оптимальные блоки и объемы производства лесных предприятий (т.м3)___

Объем вывозки Резервы увеличения производства лесоматериалов

Номер блока и код предприятия главного пользования промежуточного пользования Использование древесных отходов неиспользуемый объем от рубок ухода Объем лесоматериалов других фондодержателей

I- 5,11,18,19 53,9 44,9 8,3 7,2 31,1

II-7,13.2,21,1 86,0 51,4 21,3 34,7 16,3

Ш- 16,10,3,14,6.9,4 100,0 52,5 18,4 29,5 . 86,7

IV-20,15,17 69,9 34.6 8,6 7,5 12,6

На основании их реализации предлагается оптимальные 4 типа блоков предприятий для условий Республики Коми, сформированные по расстоянию, объемам вывозки, нераспределенным объемам лесных ресурсов, пунктам переработки древесины.

Блок схемы алгоритмов формирования грузопотоков древесины, их алгоритмы и программы приведены в тексте и приложениях диссертационной работы.

* ёс<миге параметрытункци* г цм-аеп»«тов Введите¡«мгчи!ФгадД 8ем«^энэ«ннеУ'' •

:| : г:;:.:-;

г' ) : бааангед ■ ^ .Евешпеера^погрузкя ' 'Беааитвречч'еьгр^>и

' VE__... -

1С

; F1-0 ".-""■.'.: i ..•::.: : /:' тракяормлж»»*; 33.3333320£17Б7Е

; Vs"»3 • V. ' Г I : 8aetHTewTe.uyd '. Tk ':'.,•• •

С' •• ' "' N-8" : ' " I .¡55 " • Д*«»мссьг ШШОГС123М1)

¡L-: 1 Vi.S -V . 1 ' ......

i! '! iau-32 : . : i----------;___.___;________ д.....- FMH.12S5 . , i ¡W—_____ :..... „--в";.,____;__________ 1

Рисунок 4 - Программа формирования Рисунок 5 -11рограмча формнрогания

транспортных потоков лесных грузов внутри транспортмых связей между блоками предприятия и между предприятиями предприятий

В пятой главе приведена методика расчета экономической эффективности формирования транспортных грузопотоков древесины и пунктов ее переработки. Для сложных иерархических многоуровневых систем оценка эффективности про-

изводственных процессов по конечному результату не отражает затраты на нижестоящих уровнях: лесозаготовительном производстве, различных видах транспорта.

В результате изменения объемов перевозок лесоматериалов следует учитывать дополнительные затраты, связанные с освоением перераспределяемых перевозок, с изменением в размещении производства, технологии изготовления лесопродукции или подготовки её к перевозке.

Определение экономической эффективности в текущих условиях при неизменных размерах отправления и приятия грузов (кроме исключения излишне повторных перевозок) производились по отдельным видам транспорта путем расчета ряда натуральных и стоимостных показателей работы и использования транспорта. Расчетный экономический эффект составляет 82,5 млн. руб. (с учетом повышающих коэффициентов на 01.01.2013 г.).

Основные выводы и рекомендации

1. Анализ и оценка существующих транспортных связей лесных предприятий показали, что внутренние и внешние грузопотоки несовершенны из-за недостаточных организационно-технических мероприятий, практически полного отсутствия концентрации транспортных потоков по отдельным видам древесного сырья, неравномерного (через 50-70 км в деревообрабатывающих предприятиях и через 10-20 км лесозаготовительных) и небольшого объема (2-10 тыс. м ) распределения по республике, что в результате приводит к недогрузке (на 30-40%) технологических потоков и огромной разнице в производственных затратах.

2. На основе теоретических и экспериментальных исследований выбран векторный критерий оценки эффективности системы региональных транспортных связей, определены критериальные ограничения к последнему и разработаны математическая модель, методика и блок-схемы двухступенчатой системы алгоритмов формирования оптимальных транспортных грузопотоков для одно- и разнотипных блоков лесных предприятий.

3. Разработана оптимизационная модель расчета и оценки сфер эффективного применения формирования грузопотоков автомобильного и железнодорожного транспортов, а также алгоритм предложенной модели.

4. Расчетами на ЭВМ установлено, что сфера рационального использовании автотранспорта ограничена при вывозке хлыстов (сортиментов) на расстояние до 74 (51) км, а при превышении - экономически целесообразно сочетание с железнодорожным транспортом.

5. На основе предложенных алгоритмов формирования оптимальных транспортных грузопотоков разработаны программа, методика и рекомендации по определению оптимальной совокупности грузопотоков лесных предприятий, входящих в один блок, и между сформированными блоками предприятий.

6. Расчеты показали, что экономический эффект от внедрения предложенных результатов исследования формирования грузопотоков и пунктов переработки в Управлении лесами по Республике Коми составит 82,5 млн. руб.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

В изданиях рекомендованных ВАК

1. Пильник, Ю. Н. Моделирование принципов концентрации транспортных потоков и пунктов переработки древесины [Текст] / 10. Н. Пильник // Современные проблемы науки и образования [Электронный ресурс]. - Пенза, 2014. - №4. _ 6 с. - Режим доступа: http://www.science-education.ni/l 18-13886.

2. Пильник, Ю. Н. Оценка интенсивности транспортных потоков леса в комплексных лесных предприятиях Республики Коми [Текст] / Ю. Н. Пильник // Современные проблемы науки и образования [Электронный ресурс]. - Пенза, 2014. - №3. - 8 с. - Режим доступа: http://www.science-education.ru/! 17-13091.

3. Пильник, Ю. Н. Экономические, лесохозяйственные и технические аспекты использования всей биомассы дерева [Текст] / Ю. Н. Пильник, О. Н. Бурмистрова, С. И. Сушков // Лесотехнический журнал. - Воронеж, 2014. -№2.-С. 183-185.

4. Пильник, Ю. Н. Моделирование оптимизационных расчетов по установлению структуры и объемов перерабатывающих производств Республики Коми [Текст] / Ю. Н. Пильник, О. Н. Бурмистрова, С. И. Сушков // Лесотехнический журнал. - Воронеж, 2014. - №2. - С. 118-121.

5. Пильник, Ю. Н. Разработка теоретических основ планирования и управления транспортными потоками в лесном комплексе [Текст] / С. И. Сушков, О. Н. Бурмистрова, Ю. Н. Пильник // Фундаментальные исследования. - 2014. - № 8 (6). - С. 1331-1335.

6. Пильник, Ю. Н. Моделирование процессов формирования лесных транспортных потоков и размещения пунктов переработки древесины [Текст] / С. И. Сушков, О. Н. Бурмистрова, Ю. Н. Пильник // Строительные и дорожные машины. Научно-технический и производственный журнал. - Москва, 2014. -№8. — С. 54-56.

В других изданиях

7. Пильник, Ю. Н. Разработка методов организации движения автомобилей на участках лесовозных автомобильных дорог с необеспеченной видимостью в условиях Республики Коми [Текст] / Ю. Н. Пильник, О. Н. Бурмистрова // VI Международная молодежная научная конференция «Севергеоэкотех-2005» : материалы конференции. - Ухта: УГТУ, 2005. - С. 167-170.

8. Пильник, Ю. Н. Энерш- и ресурсосберегающие технологии в лесопромышленном комплексе [Текст] / Ю. Н. Пильник, О. Н. Бурмистрова // Энергосбережение -теориям и практика: труды Четвертой международной школы - семинара молодых ученых и специалистов. - М.: Издательский дом МЭИ, 2008. - С. 68-70.

9. Пильник, Ю. Н. Ресурсосберегающие технологии в лесном комплексе [Текст] / Ю. Н. Пильник, О. Н. Бурмистрова, М. А. Воронина // Международная научно-практическая конференция «Ресурсосберегающие и экологические перспективные технологии и машины лесного комплекса будущего», 17-19 сентября 2009 г.: материалы конференции. - Воронеж: ВГЛТА, 2009. - С. 231-235.

10. Пильник, Ю. Н. Применение космических снимков в лесной отрасли [Текст] / Ю. Н. Пильник, С. Б. Дудникова // Сборник научных трудов: материалы научно-технической конференции, 20-23 сентября 2011 г.;Ч.Н.-Ухта, 2011. - С. 210-215.

11. Пильник, Ю. Н. ГИС-технологии в лесной промышленности [Текст] / Ю. Н. Пильник // Сборник научных трудов: материалы научно-технической конференции, 17-20 апреля 2012 г.; Ч. II. - Ухта: УГТУ,2011.-С. 177-180.

12. Пильник, Ю. Н. Особенности строительства зимних дорог на болотах [Текст] / Ю. Н. Пильник // XIV Международная молодежная научная конференция «Севергеоэкотех-2013» : материалы конференции, 20-22 марта 2013 г.; Ч. 4. -Ухта: УГТУ, 2013. - С. 88-91.

13. Пильник, Ю. Н. К вопросу расчета оснований зимних лесовозных дорог на болотах [Текст] / Ю. Н. Пильник, О. Н. Бурмистрова // Сборник научных трудов : материалы научно-технической конференции, 16-19 апреля 2013 г.; Ч. И. -Ухта: УГТУ, 2013.-С. 178-181.

14. Пильник, Ю. Н. Математическая модель оптимального распределения лесных грузов между отдельными видами транспорта [Текст] / Ю. Н. Пильник // XV Международная молодежная научная конференция «Севергеоэкотех-2014»: материалы конференции, 26-28 марта 2014 г. : в 5 ч.; Ч. 5. - Ухта: УГТУ, 2014 -С. 224-227.

15. Пильник, Ю. Н. Методика распределения (перевалки) лесоматериалов между автомобильным и железнодорожным транспортом [Текст] / Ю. Н. Пильник // XV Международная молодежная научная конференция «Севергеоэкотех-2014» : материалы конференции, 26-28 марта 2014 г.: в 5 ч.;Ч. 5.-Ухта:УГТУ, 2014-4.3,-С.219-224.

16. Пильник, Ю. Н. К вопросу решения задачи распределения лесопромышленных производств посредствам концентрации и специализации [Текст] / Ю. Н. Пильник, О. Н. Бурмистрова // Международная заочная научно-практическая конференция «Актуальные направления научных исследований XXI века: теория и практика»: материалы конференции. - Воронеж: ФГБОУ ВПО «ВГЛТА», 2014. -№3; часть 2 (8-2). - С. 151-155.

17. Пильник, Ю. Н. Методика оценки оптимальных транспортных потоков лесоматериалов [Текст] / Ю. Н. Пильник, О. Н. Бурмистрова // Международная заочная научно-практическая конференция «Актуальные направления научных исследований XXI века: теория и практика» : материалы конференции. - Воронеж : ФГБОУ ВПО «ВГЛТА», 2014. -№3; часть 2 (8-2). - С. 155-159.

18. Пильник, Ю. Н. Зависимость коэффициента усилия от толщины слоя зернистого материала в конструкции дорожной по условию упругого прогиба [Текст] / Ю. Н. Пильник, М. А. Михеевская // Международная заочная научно-практическая конференция «Актуальные направления научных исследований XXI века: теория и практика»: материалы конференции. - Воронеж: ФГБОУ ВПО «ВГЛТА», 2014. -№3; часть 2 (8-2). - С. 138-142.

19. Пильник, Ю. Н. Оптимизация транспортных связей предприятий по существующим дорожным путям [Текст] / Ю. Н. Пильник, О. Н. Бурмистрова И Международная заочная научно-практическая конференция «Актуальные направления научных исследований XXI века: теория и практика» : материалы конференции. - Воронеж : ФГБОУ ВПО «ВГЛТА», 2014. -№3; часть 4(8-4).-С. 127-135.

20. Пильник, Ю. Н. Разработка рациональных схем освоения лесосырьевых баз на уровне региона [Текст] / Ю. Н. Пильник, О. Н. Бурмистрова // Международная заочная научно-практическая конференция «Актуальные направления научных исследований XXI века: теория и практика»: материалы конференции. -Воронеж : ФГБОУ ВПО «ВГЛТА», 2014. -№3; часть 2 (8-2). - С. 35-38.

Просим принять участие в работе диссертационного совета Д 212.034.02. или прислать Ваш отзыв на автореферат в 2 экземплярах с заверенными гербовой печатью подписями по адресу: З'мо87, Г. Воронеж, ул. Тимирязева, 8. ФГБОУ ВПО «ВГЛТА», ученому секретарю.

Тел. (473)253-67-00, факс (473)253-67-02, E-mail: vgltawood@vandex.ru

Отпечатано в типографии Ухтинского государственного технического университета. 169300, Республика Коми, г. Ухта, ул. Октябрьская, д. 13. Подписано в печать 14.10.2014 г. Уел печ. л. 0,9. Тираж 100 экз. Заявка № 4731.