автореферат диссертации по технологии, машинам и оборудованию лесозаготовок, лесного хозяйства, деревопереработки и химической переработки биомассы дерева, 05.21.01, диссертация на тему:Формирование транспортных потоков рассортированной древесины из сырьевых баз на специализированные лесопромышленные склады

2 7 МАЙ 1937

На правах рукописи

КОЦЮБА ИВАН ВАСИЛЬЕВИЧ

ФОРМИРОВАНИЕ ТРАНСПОРТНЫХ ПОТОКОВ РАССОРТИРОВАННОЙ ДРЕВЕСИНЫ ИЗ СЫРЬЕВЫХ БАЗ НА СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫЕ ЛЕСОПРОМЫШЛЕННЫЕ СКЛАДЫ

05.21.01 - Технология и машины лесного хозяйства и лесозаготовок

11.00.11 - Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Екатеринбург 1997

Работа выполнена в Уральской Государственной Лесотехнической Академии. ■->-,■

Научный руководитель

доктор технических наук, Ю.В. Лебедев

заслуженный деятель науки и техники РФ, член-корреспондент АТН РФ доктор технических наук, профессор Ю.Д. Силуков, кандидат технических наук, В.И. Беседин.

Официальные оппоненты

Ведущее предприятие

О.А. О. "Алапаевсклес".

Защита диссертации состоится "26" июня 1997 г. в "10" часов на заседании диссертационного совета Д 063.35.02 при Уральской государственной лесотехнической академии по адресу: 620032, г. Екатеринбург, Сибирский тракт 37, УГЛТА, Ученый совет.

Отзывы в двух экземплярах с подписью, заверенные печатью, просим высылать т указанному адресу.

С диссертацией можно ознакомиться в библион*«.« Уральской государственной лесотехнической академии.

Автореферат разослан ¿У л<2/7^1997 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета к.т.н., доцент

Г.В. Никулина

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Сложившаяся в лесной отрасли страны ситуация с состоянием лесного фонда на Среднем Урале в условиях рыночной экономики, характеризуется сочетанием большого числа взаимосвязанных и противоречивых процессов. Существующий уровень развития транспорта заготовленного леса и стоящих перед народным хозяйством задач уже нельзя сегодня считать достаточным. Он характеризуется: слабо - распространенными внутренними перевозками лесных грузов, низкими обьемами работы транспорта, нерациональным соотношением между видами и объемами перевозок леса, малой транспортно-технологической увязкой организации работы различных предприятий через рациональное распределение и специализацию перевозок отдельных видов древесного сырья в пункты комплексной переработки.

Анализ показал, что повышение эффективности производства в предприятиях лесопромышленного региона вне связи с совершенствованием перевозок лесных грузов снижает возможную эффективность использования мощностей предприятий и уровень комплексной переработки древесного сырья. Для приведения в действие всех резервов роста эффективности производства в лесной промышленности необходима комплексная проработка различных технико-экономических вопросов взаимосвязи транспорта леса и технологии переработки древесины.

В этой связи первостепенное значение приобретают вопросы повышения эффективности лесозаготовительного производства без существенного увеличения капитальных затрат путем реконструкции существующих мощностей, их совершенствования, повышения производительности.

Одним из путей достижения поставленной цели является ориентация на переработку предварительно подготовленного, т.е. рассортированного по породам сырья (заготовленного леса).

Такая организация ведет к специализации транспортного потока леса и технологических процессов.

Цель работы и задачи 'исследований. Из широкого круга проблем в работе сформулирована следующая основная цель исследования - разработать и обосновать методические положения формирования транспортных потоков рассортированной древесины из лесосырьевых баз на специализированные лесопромышленные склады, обеспечивающие максимальную эффективность использования производственных мощностей предприятия.

В соответствии с целью исследования необходимо решить следующие задачи.

1. Проанализировать территориальное размещение лесопромышленных складов и схемы дорожно - транспортных сетей в регионах специализации предприятий.

2. Разработать классификацию технических параметров транспортных потоков рассортированной древесины и дать общую техиико - экономическую оценку возможного числа групп рассортировки древесины в лесосеке.

3. Обосновать основные положения задачи (общая постановка задачи, критерии, факторы, методы решения) оптимизации транспортных потоков рассортированной древесины с учетом технологических факторов и уровня использования заготовленной древесины в Свердловской области.

4. Исследовать особенности вероятностного характера (интенсивность, интервалы времени, рейсовые нагрузки ) специализированных транспортных потоков и изменение расстояний вывозки рассортированной древесины.

5. Установить рациональные производственные параметры, соотношение объемов рассортированной древесины, требуемое число специализированных складов и степень увеличения транспортных потоков рассортированной древесины между специализированными складами.

6. Дать практическое приложение разработанной методики к решению первоочередных задач формирования системы специализированных транспортных потоков

Научная новизна.

1. Сформулирована математическая постановка задачи оптимизации транспортных потоков рассортированной древесины из лесосырьевых баз на специализированные лесопромышленные склады.

2. Разработана и апробирована общая математическая модель, включающая систему взаимоувязанных специализированных транспортных потоков рассортированной древесины на лесовозных дорогах и дорогах общего пользования для условий региона.

3. Исследованы закономерности изменения целевой функции при различных вариантах специализации в лесопромышленном производстве региона.

4. Получены зависимости рационального уровня специализации транспортных потоков леса, показатель глубины специализации региона от главных транспортных параметров и существенных технологических факторов.

. 5. Реализованы принципы экологического лесопользования, заключающиеся в определении максимально-допустимого уровня переработки вторичного сырья (древесной массы) заготовленного леса.

Практическая значимость. Разработанное практическое приложение теоретических -исследований позволяет реализовать задачу формирования системы специализированных транспортных потоков рассортированной древесины на уровне региона, обеспечивающее повышение эффективности использования производственных мощностей в предприятиях и повышение уровня комплексного использования древесного сырья.

Реализация работы. Результаты исследований реализованы в лесозаготовительном производстве предприятий АО "Свердпеспром" по участку перегрузки хлыстов на нижнем складе (Алапаевский ЛПК) и при разработке вариантов формирования транспортных потоков рассортированной древесины в условиях региона (Лобвинский ЛПХ).

Апробация работы. Основные результаты исследований докладывались и обсуждались на научно - технических конференциях УЛТИ-УПЛТА, УПИ {Екатеринбург, 1988 - 1997г.); на региональной научно - технической конференции института леса УрО РАН {Екатеринбург - 1995г.); на техническом совещании "Свердпеспром" о приемке в промышленную эксплуатацию задачи "Проектирование участка перегрузки хлыстов на нижнем складе" (Свердловск -1987г.); на научно - технической конференции аспирантов, соискателей и молодых специалистов ЦНИИМЭ (г. Химки, 1989г.).

Связь с планами НИР. Диссертационная работа выполнялась в соответствии с проблемой координационного плана по "Разработке и внедрению автоматизированных систем оперативного планирования и управления переработки древесины на нижних складах" по заказу бывшего Минлесбумлрома СССР (1987г.) и Минлеспрома СССР (1990г.) "Разработка методики обеспечения оптимальных производственных связей лесопромышленных предприятий с целью комплексного использования лесосырье-вых ресурсов". Материалы представлены в отчетах по НИР УГЛТА (№ Г.Р 01870010427 за 1987 -88 гг. и № Г.Р.01900027728 за 1990-91 гг.)

Публикации. По материалам работы опубликовано 7 статей и выполнена 3 научно-исследовательских отчета.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, выводов и рекомендаций, списка использованных источников (129 наименований) и 12 приложений. Объем диссертации составляет 200 страниц основного текста, в том числе 27 таблиц, 18 рисунков и 16 страниц приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первом разделе дан анализ особенностей лесовозного транспорта заготовленного леса в лесопромышленных предприятиях Среднего Урала, исследован уровень использования заготовленной древесины в Свердловской области, проведен обзор научных исследований в области специализации транспортно-технологических потоков.

Из исследований, наиболее близко соприкасающихся с вопросами оптимизации технологических процессов, транспортных потоков заготовленного леса являются работы докт. техн. наук В.И. Алябьева, проф. В. Г. За-легаллера, докт. техн. наук А.К. Редькина, докт. техн. наук Ю.В. Лебедева, докт. техн. наук Д.Л. Дудюка, докт. техн. наук В.И. Патякина, В.Н.Меньшикова, А С Торопова.

В результате обзора научных исследований в области специализации транспортно - технологических потоков установлено, что.

• в основном рассмотрены две стороны данного вопроса - анализ из-' менения трудовых и денежных затрат на лесосечных работах при сортировке деревьев, хлыстов и обоснование различных предложений по оптимизации сортиментных планов в предприятиях;

• вывозка рассортированной древесины без перераспределения на один прежний нижний склад сдерживает реализацию еще значительных потенциальных возможностей повышения эффективности (снижение суммарных затрат и увеличение производительности);

• характер тенденций развития транспорта леса на Урале способствует дальнейшему совершенствованию производства - пес можно вывозить из одной базы на разные склады, и в течение года изменять направления вывозки рассортированной древесины;

• обоснование рациональных условий развитого характера транспорта рассортированной древесины в регионах специализированных предприятий требует специальных исследований.

Одной из специализаций лесопромышленного производства является организация вывозки леса рассортированного на лесосеке по определенным размерно - качественным параметрам и сконцентрированного к пунктам переработки древесины в одном месге. Задача формирования рациональной системы транспортно - техноло;ическил поголоа в лесопромышленном регионе, оптимального уровня технологической специализации в настоящее время на решалась.

Основная задача лесопромышленного производства - из минимально используемого объема сырья (древесины) необходимо произвести максимальный объем продукции при минимальных собственных затратах. Специализация производства на заготовку, вывозку и обработку рассортированного сырья позволяет в определенной мере решить эту задачу.

В диссертации рассматривался один из вопросов проблемы эффективного использования древесного сырья - использования вторичных древесных ресурсов Для решения данной задачи на основе анализа фактических данных выявлены основные причины снижения объемов лесозаготовок и неудовлетворительного использования вторичного сырья, предложена схема дня выбора оптимального варианта нормативов образования и переработки вторичного сырья (отходов). Предложены возможные пути совершенствования ценообразования по использованию вторичных ресурсов.

Во втором разделе разработана классификация технических параметров транспортных потоков рассортированной древесины. В соответствии с методологией системного подхода рассмотрен процесс формирования транспортных потоков рассортированной древесины из сырьевых баз на специализированные склады. Он характеризуется двумя группами параметров: параметрами состояния и параметрами управления. .

В качестве исследуемых величин приняты транспортные параметры, показатели уровня специализации (потоков, предприятий, региона) и в некоторых случаях, в той мере, в какой это требуется для решения поставленных зад.ач, "рассматриваются технологические параметры специализированных машин, участков, потоков, линий. В качеств имвных иоследус-мелл и оптимизируемых величин выделены и приняты параметры направлений и расстояний перевозок рассортированной древесины, грузовой работы лесовозного транспорта и параметры потоков рассортированной древесины: интенсивность потока, интервалы времени между автопоездами, рейсовые нагрузки.

Транспортные потоки рассортированной древесины формируются в регионе специализированных предприятий, технологические линии (потоки) которых ориентируются на переработку сырья (грузов) только определенных размерно - качественных параметров.

В -соответствии с выделенными главными исследуемыми параметрами рассматриваемые в диссертации взриз^ты специализации (потоков) различаются по:

• степени специализации (предприятие целиком специализируется на обработку однородного сырья или специализируются отдельные линии);

• месту выполнения сортировки древесины (на лесосеке или на складе);

• последовательности производственных операций (операция сортировки является дополнительной в технологическом процессе или совмещается с одной из основных),

« количеству групп, на которые сортируется древесина перед погрузкой транспортных средств.

Для оценки уровня специализации транспортно-технологических потоков предложена система специальных показателей:

1)1 - уровень технологической специализации региона, равный отношению объема вывозки и обработки рассортированной древесины к общему объему вывозки;

и2 - уровень технологической специализации линии (потоков), равный отношению объема вывозки рассортированной древесины на предприятия со специализированными линиями (потоками) к общему объему вывозки (и обработки);

и3 - уровень технологической специализации предприятий, равный отношению объема вывозки рассортированной древесины на целиком специализированные предприятия к общему объему вывозки (и обработки);

и4 - уровень глубины технологической специализации региона, равный отношению объема вывозки и обработки рассортированной древесины на целиком специализированных предприятиях к общему объему вывезенной и обработанной древесины в рассортированном виде.

Рассмотренная система критериев позволяет оценивать как общие возможности специализации транспортно - технологических потоков 1)1 , иг так и пути повышения эффективности такой организации производства и3; и«

К исследованию приняты следующие перспективные варианты формирования транспортных потоков рассортированной древесины:

• вывозка рассортированной древесины на лесопромышленный склад с линиями, специализированными на обработку определенных групп сырья; грузооборот склада сохраняется или изменяется незначительно;

« вывозка рассортированной древесины на склад с линиями, специализированными на обработку определенных групп сырья и с существенным изменением грузооборота складов из-за частичного перераспределения транспортных потоков древесины между такими складами;

• вывозка рассортированной древесины на лесопромышленные склады, специализированные на переработку только определенного вида сырья; грузооборот складов при этом изменяется из-за перераспределения транспортных потоков;

• вывозка рассортированной древесины на лесопромышленные склады с комбинированной формой специализации - в отдельные периоды года склад специализируется на переработку только определенного вида сырья, в другие периоды - часть линий переводится на переработку других видов сырья.

• и вариант, когда лесопромышленный склад функционирует по любому из перечисленных вариантов специализации, а отдельные линии обрабатывают и несортированную древесину (традиционная, базовая для сравнения технология).

В третьем разделе выполнен общий анализ задачи оптимизации транспортных потоков рассортированной древесины. Она включает следующие этапы:

• формулирование цели и общий анализ задачи оптимизации;

• обоснование и выбор критериев оптимизации;

• выбор управляющих переменных и обоснование целевой функции;

• выбор метода решения задачи оптимизации;

Исходная постановка задачи в формализованном виде формулируется следующим образом. В предприятии имеется лесосырьевых баз и соответствующее число нижних окладов NHC Здесь заготавливается заданный объем древесины ZQ и он, частично рассортированный на обоснованное (технически возможное) число групп m в определенном экономически эффективном объеме £ Осп, вывозится на целесообразное число специализированных нижних складов Ncn Рассортировка древесины в лесосеке может производиться при валке, трелевке или погрузке. При этом в результате снижения норм выработки на лесосечных работах или увеличении цены на отдельные операции возрастают удельные денежные затраты на этой фазе лесозаготовок." Не-рассортированная древесина, вывезенная на нижние склады в объеме{£0 -ZQcn), в зависимости от технологических факторов может обрабатываться в рассортированном {сортировка на складе) или несортированном виде. Расстояние вывозки рассортированной древесины из сырьевой базы на соответствующий специализированный нижний склад L, считаем заданным. При специализации складов на переработку различных видов рассортированной древесины расстояния Ц сохраняются. Грузооборот же отдельных лесовозных дорог может также сохраняться (если сохраняются грузообороты складов) или меняться - (при изменении грузооборота складов).

Изменение направлений вывозки вызывает необходимость обоснования рациональных направлений как по существующей сети лесовозных дорог, так и по строительству отдельных новых участков этих дорог, а также по использованию для перевозки рассортированной древесины автодорог общего пользования.

При распределении транспортных потоков хвойной и лиственной древесины из -Nä лесосырьевых баз между Nn предприятиями ( складами) общая величина затрат разна:

m Ns Nn m Nn

X3„p= [ Q3c(M1 Z t 1 Q, b, (L, + A L,)3IP| + S £ Q43 ,SBj J->min. ( 1 )

i=1 B=1 p1 ¡=1 j=1

Для оценки отдельных сторон эффективности системы транспортных потоков рассортированной древесины вводятся дополнительные критерии, не входящие в противоречие с главным ( min 3 np). Так, для оценки влияния конкретно дорожно - транспортных условий дополнительно к общему показателю вводятся такие, как минимум изменения среднего расстояния вывозки рассортированного леса AL и минимум изменения грузовой работы лесовозного транспорта min R.

При изменении расстояния вывозки рассортированной древесины на Д! изменение объема грузовой работы транспорта равно:

m Ns N„™ m Ns Km

AR = X £ I Qi b, Ibj + I E I Q; bj Ibj. (2 )

i=l B=1 j=1 ■ 1=1 B=1

Здесь Ыл <n>. Nn!n) - предприятия с отдельными специализированными линиями и полностью специализированные на обработку древесины определенной i - ой группы.

Относительное увеличение среднего расстояния вывозки леса в % равно

т Ш N„(l" m N« N,w

SS £ Qi bj l„, + £ £ £ Qi bj I*

AL 1=1 b=i pi 1=1 B=t j=i Pe =------100% = -----------------------------------------100%, (3)

L Ns

(£Q)L

где L - среднее расстояние вывозки несортированного леса.

При вывозке рассортированной на m групп древесины на один склад суммарная производительность специализированных потоков а общем виде является функцией:

£ П = £ п, П, (t,; V i; К,; Е,) -»min. (4)

i=i

Рассмотрев в совокупности критерии общей эффективности специализации транспортно - технологических потоков ( 1 ), чисто транспортные показатели (2), (3) и оцениа влияние технологических факторов ( 4 ) приходим к необходимости векторного критерия оптимизации:

Э = ( min 3; max П; min AL; min R) ( 5 )

В качестве технологических факторов, существенно влияющих на формирование рациональных транспортных потоков рассортированного леса, рассмотрены показатели фазы лесосечных работ и показатели технологических процессов первичной обработки древесины; циклы раскряжевочных установок (РУ) tp - голоьнок машин технологических потоков ( линий ), цикл потока (линии) t„, производительность П„ и удельные эксплуатационные затраты в потоке (линии): изменение денежных затрат по отдельным фазам производства (лесосека-транслорт-склад) A3. Получены корреляционные зависимости цикла РУ tp от наиболее существенных параметров сырья (хлыстов) - среднего объема хлыста q и среднего числа бревен из одного хлыста rv

В полное решение задачи оптимизации системы транспортных потоков рассортированного леса включен комплекс конкретных методов технологического анализа исходных данных, специальные методы оценки параметров транспортных потоков и анализа производительности специализированных технологических линий, поиск экстремальных значений частных критериев оптимизации и принципы решения многокритериальной задачи

Методом последовательных уступок определены экстремальные значения наиболее важного критерия min Зпр, второго критерия max П, и последнего по важности критерия min R.

Рациональный вариант специализации транспортно-технологических потоков древесины является промежуточным между вариантами с min Зпр, max П, min R.

В четвертом разделе разработана математическая модель системы взаимоувязанных транспортных потоков рассортированной древесины на лесовозных дорогах в регионе. Такие потоки в работе описываются следующими существенно важными вероятностными характеристиками:

• зависимостью интенсивности транспортного потока на лесовозной дороге от главных производственных факторов и времени суток ).(!);

• особенностями распределения интервалов времени между лесовозными автопоездами в специализированных транспортных потоках^);

• параметрами распределения величины рейсовых нагрузок при вывозке рассортированной древесины ^ч);

• изменением расстояний вывозки рассортированной древесины Д1.

Анализ показывает, что стационарный транспортный поток формируется при не более 1,0 -1,5 автопоездов в час и 1ср не более 20-25 км.

При расстояниях вывозки I. ср > 50 - 60 км переходные периоды имеют большую продолжительность и поток автопоездов практически просто не успевает войти в стационарный режим { Отрадновский ЛПХ с I. ^ = 68 км) ипи же стационарный режим имеет незначительную продолжительность (Лобаинский ЛПХ с 1_ср =90 км.)

Такие потоки являются нестационарными в течении всего рабочего дня (рабочего периода суток). У всех потоков наблюдаются общие закономерности: минимальная X в период с 3 до 6 часов, максимальная X в период с 15 до 20 часов. Постепенно с увеличением среднего расстояния вывозки древесины в пункты первичной обработки чиспо лесовозных дорог с нестационарными потоками автопоездов будет увеличиваться.

После оценки изменения интенсивности лесовозных автопоездов по часам суток для стационарных периодов времени ДТ „ проанализирован характер распределения интервалов времени между \ автопоездами. При оценке неизвестных эмпирических распределений интервалов можно предположить, что они относятся к классу гамма-распределения.

Плотность гамма - распределения случайной величины 4 имеет вид: ц"1

---------Г'е-'15. (6)

Г(п>

где ц и ц являются параметрами распределений, а символом Г{ л) обозначена гамма - функция.

Потоки. автопоездов с ^ < 1 отмечены в б случаях из 41. Причем это наблюдается на лесовозных дорогах, где в относительно стационарных периодах АЪт имеется сильный разброс часовых интенсивностей (например, в Би-сертском ЛПХ.)

В семи потоках автопоездов из 41 отмечено распределение интервалов £ с г) = 1, т. е. у данных потоков автомобилей в стационарные периоды Аи возможно экспоненциальное распределение интервалов . В трех случаях наблюдалось распределение интервалов приближающееся к нормальному типу.

Гипотеза о неизменности вида функции распределения f (§) во времени проверялась на примерах потоков автомобилей в Пионерском, Санкинском, Лобвинском ЛПХ и Алапаевской, Отрадновской УЖД. Гипотеза о неизменности закона распределения интервалов £ во времени подтвердилась с достаточ-

но высокой надежностью. Распределение интервалов времени между лесовозными автопооз/;.ими f (;) в специализированных транспортных потоках характеризуется в общлм пиде зависимостью от основных параметров, а конкретно от параметров тех ж a Lcp , ХсР (Г), далее от вида X (t) и еще от конфигурации транспортной схемы лесовозных дорог в предприятии.

Установлено, что рейсовые нагрузки автопоездов распределяются по нормальному закону с параметрами для KpA3-214+TM3-803: Q = 30,5 м3, min Q =25,3 м3, max <3 -35,6 м3, о =3.1 м3; МАЗ-509+ГМЗ-802 Q =25 м3, min Q =18,7 м3, шах О -28.3 мэ.

Результат рассмотренных выше исследований позволяет также с одной стороны устранить перегрузки на автопоезд, с другой стороны - оценить потенциальную возможность доведения малых величин нагрузок до нормативных значений.

Фактические средние рейсовые нагрузки по данным экспериментальных наблюдений составили на лесовозный автопоезд на базе МАЗ-509 18.9 - 24.3 м3 , на базе КрАЗ-255п 23.5 - 27.2 м3

При сравнении результатов расчетов установлено, что в аналогичных условиях при вывозке леса рассортированного на хвойные и лиственные и породы рейсовая нагрузка в первом случае увеличивается на 4-6%, во втором -снижается на 6-10% Средние величины фактических рейсовых нагрузок отличались от нормативных значений на ± 0,4-1,3%. Максимальный коэффициент перегрузок составлял 1,12, максимальный коэффициент недогрузок 0,74%. Автопоездов с перегрузкой до 5% наблюдалось 30% от общего количества; автопоездов с недогрузкой на 5% наблюдалось 39% от общего количества.

Доля рейсовых нагрузок меньших нормативного значения составляет 55%, соответственно больших нормативного значения - 45%.

Величина изменения расстояний вывозки рассортированной древесины AL зависит от общего числа складов Ncn , их распределения на специализированные группы N,:nll) , соотношения объемов леса по размерно-качественным признакам Р, . расстояний вывозки L, и схемы (конфигурации) дорожной сети К, т. е.

•\1_ = F (Ncn , Not"' , Р,, L , К ). (7)

Расчеты охватывали совокупность U 1 от 0 до 100%, (формула 1). Увеличение среднего расстояния пызозки леса существенно зазисит от отношений расстояний выаозки Lj и перевозки леса Ii,. В регионе с тремя складами max величина Ре = 6-13%. А при дальнейшем увеличении числа специализированных складов в регионе среднее расстояние вывозки леса изменяется незначительно и считается практически постоянным при числе складов 5-6.

В отдельных регионах полностью специализированных предприятиях Уральского региона среднее расстояние вывозки леса увеличивается на 5-8%.

Пятая глава посвящена экономической оценке рационального формирования и эффективности транспортных потоков рассортированной древесины в предприятиях.

При определении степени специализации предприятий в регионе учитывались суммарные затраты по всему лесозаготовительному циклу. По целевой функции

э = ( min R, max П, min 3np, max T) (В)

установлены регионы специализированных предприятий Свердловской обл. ( ПЛО"Алапаевсклес", "Taiwuiec", Лобвинский ЛПХ), где число складов N = 3 -6, распределяются они в соответствии с Р, и Рл в среднем пх:пл = 2:1, а соотношения расстояний I, = ( 0.15 + 0.25).

Здесь первым критерием оценивают транспортные факторы региона, вторым - технологические, остальными - общую эффективность системы связей специализированных предприятий.

Экономический эффект в регионе п складов от специализации складов на обработку хвойного леса и п складов на обработку лиственного леса равен:

п п пх п

а =1 (Д C„i - Е Д К™) - (EATv + ХДТ„) + ЦД CHi + Е Д Ки;), { 9 )

N1 v=1 v-1 ¡=1

где A Crt , Д Си| - разница в эксплуатационных затратах на лесосечных работах и по нижескладским операциям в i - ом предприятии;

Д Kni, Д К« - разница в капитальных затратах на лесосечных работах и по нижнескладским операциям в ¡-ом предприятии;

Е - нормативный коэффициент экономической эффективности; Д Т - разница в затратах при вывозке смешанного леса и рассортированного по породам. Эта величина зависит от распределения объемов перевозки рассортированного леса между складами и коэффициентов использования дорог общего пользования.

Суммарная разница транспортных затрат при перевозке хвойного леса

равна:

Z ATV = I Тем V - (l" XQJ\,{T'„(Lv + Ivi (1 - Kvi)) +T"X K„))r (10 )

v=1 v-1 V=1 V=1

где Тем - суммарные затрать! при перевозке смешанного леса; Тх, Т"» - удельные затраты при перевозке хвойного леса по лесовозным дорогам и дорогам общего пользования.

Аналогично рассчитывают суммарную разницу транспортных затрат при перевозке лиственного леса.

По результатам исследований построены графики зависимости показателей системы транспортно-технологических потоков рассортированной древесины от уровня специализации региона, рис.1.

Рациональный уровень специализации транспортных потоков леса в системе региональных связей предприятий в общем случае является функцией вида:

Uct = f (m, I, L, Ке , £ т зад , Nnp, Nnpw , Nnp(n), П(п), П(п)). (11)

Для оценки глубины специализации региона применяют показатель, определяющий использование как лесовозных дорог (по L), так и общей транспортной сети региона (I, К!).

1 ^20-о

е </ о

а

5

|Я0

О «о

3

о

Ао

■уровень

специали»ас{1/и. рогч^оиа.

(О

2! X

-О 5,4,

а:; л

ч-йа. ^

й -II

О О/

3 >

а 23 ¿0 100

1-1-1-1-1-1-Ч-1

Л5

Ю

■0,5

•<

ей

■ч у

V %

Ч ^

о Л о

%о &

Ч)

■ ■о

С)

•9

3 ?

■6 ■5

Л> ¿5

го

^_,_,

25 30 35 Х-а.,%

§

к о о а с.

о

ы

-Ч I

4 т «

И &

<у

Ь2 3 а

I , к

М а"

з

»-о §

3

1.0 •

о «

х« ¿1

0.9

0Л0

0,52

0,24

0,16

0,0 8

X

я ?

Е о.

0

5

1 £

5 «5 ^

х £ < £

Рис. 1. Графики зависимости показателей системы транспортно-технолопгческих потоков рассортированной древесины от уровня специализации региона:

х\- объем обработки подсортированного леса в % к общему

объему вывозки леса, Д0,(±7-^,П,,¡13.„,3„,,3„р, хг- количество нижних складов, специализированных на обработку леса одной породы, в % к общему числу складов.

Окончательно в соответствии с векторным критерием рациональные уровень специализации транспортных потоков соответствует вывозке и перевозке лиственного леса на предприятия с 1 - 2 технологическими потоками v вывозке леса хвойных пород на предприятия с 2 - 3 технологическими потоками, что соответствует, в первом случае грузообороту складов от 80 до 180 тыс м , во втором - от 120 до 300 тыс.м3 в год. С учетом ограничений по транспортному фактору (коэффициент m ) общее количество таких потоков в регионе равно:

Nnpw =[Nnp(80 т.м3 < Г < 180 т.м3)Рл+№р(120 т.м3 < Г< 300 т. м3)Рх]т, ( 12 )

где Рл ,Рх - относительная доля леса лиственных и хвойных пород.

За весь период исследований с 1985 по 1996 гг. и с учетом современных тенденций развития лесного комплекса был выполнен анализ 64 нижних складов в Свердловской области. По каждому складу рассмотрены примыкающие лесосырьевые базы, изучено состояние транспортных сетей лесовозных дорог и мощность по обработке и переработке древесины. Исходя из результатов на обработку только древесины хвойных пород целесообразна в Свердловской области производить специализацию на 11 нижних складах, а вывозку древесины и обработку ее на нижних складах, специализировать на лиственные породы, целесообразно на 5 нижних складах.

Поэтому был использован следующий путь дальнейшей практической реализации и намеренно - экономической эффективности, основанный на результатах исследований по теме диссертации и формировании системы плат за древесину, отпускаемую на корню, что и отражено в официальном нормативном документе - Постановления главы Администрации Свердловской области о размерах лесных податей за древесину, отпускаемую на корню (1995г.)

Основные выводы и рекомендации

1. Один из важных путей повышения эффективности лесозаготовительного производства на Среднем Урале является ориентация его на большее получение товарной продукции из меньшего или заданного объема сырья при минимальных затратах живого и овеществленного труда. Решение данной задачи в определенной мере обеспечивается организацией технологии на принципах специализации транспортных потоков. Задача формирования транспортных потоков рассортированной древесины представлена в виде параметров состояния и параметров управления. В качестве главных исследуемых и оптимизируемых величин приняты транспортные параметры: направлений и расстояний перевозок рассортированной древесины, грузовой работы лесовозного транспорта и параметры потоков рассортированной древесины.

Для оценки уровня специализации транспортно - технологических потоков предложена система специальных четырех показателей, позволяющая оценить как общие возможности специализации транспортно - технологических потоков, так и пути повышения эффективности такой организации производства. К исследованию приняты 6 перспективных вариантов формирования транспортных потоков рассортированной древесины.

2. При сравнении результатов расчетов установлено, что при специализации транспортных потоков древесины в условиях вывозки леса рассортированного на лиственные и хвойные породы рейсовая нагрузка в первом случае увеличивается на 4-6%, во втором - снижается на 6-10 %. Средние величины фактических рейсовых нагрузок отличались от нормативных значений на +0,4-1,3%.

Установлено, что среднее расстояние транспорта леса возрастает с уменьшением числа специализированных предприятий в регионе. Максимальное увеличение среднего расстояния вывозки леса наблюдается в предприятиях с равным содержанием пород леса и составляет при двух нижних складах 20-30% { в зависимости от соотношений расстояний вывозки и перевозки леса), при трех-12-17%, при специализации более 56 предприятий (складов) среднее расстояние увеличивается на 6 - 8%.

3. Специализация технологических потоков на переработку леса лиственных пород позволяет добиться резкого увеличения выхода деловой древесины и изменение качественного состава выпускаемого ассортимента круглых лесоматериалов Выпуск таких наиболее црннмх сортиментов как лыжный кряж, увеличивается в 1,2-2,3 раза; производство лиственных балансов возрастает в 2 - 4 раза. Специализация технологических потоков позволяет сконцентрировать на одних складах дрова, низкокачественную древесину и древесные отходы только хвойных пород, на других - только лиственных пород.

Таким образом, при специализации технологических потоков (линий ) на обработку рассортированного леса одновременно со снижением удельных приведенных затрат существенно повышается уровень комплексного использования древесного сырья. По критерию максимума товарной продукции допустимо увеличение отдельных расстояний вывозки леса на 14 -18 км.

4. По усредненным данным получены корреляционные зависимости рационального уровня специализаций транспортных потоков леса и показателя глубины специализации региона. В результате анализа фактических и расчетных данных установлено, что:

• оптимальный уровень специализации транспортных потоков соответствует вывозке и перевозке 60 -75 % всего заготовленного леса в рассортированном по породам виде ( в "Свердлеспром" 8-9 млн. м3 на 48 нижних складов). в том числе вывозке на целиком специализированные предприятия 25 - 30 % всего леса ( в " Свердлеспроме" около 3 млн. м3 на 16 нижних складов);

• средняя скорость движения лесовозных автопоездов в грузовом направлении благодаря снижению удельного сопротивления при въезде на дороги общего пользования, уменьшения руководящего уклона и увеличения радиуса кривых в плане на автомагистралях увеличивается на 12 -10%,

• благодаря повышению средней рейсовой нагрузки и средней скорости движения в грузовом направлении годовая выработка на лесовозный автопоезд в специализированных транспортных потоках, увеличивается на 9-12% {на 1,2-1,6 тыс. м3; 56-84 тыс. м3 км);

• рациональный показатель глубины специализации транспортных потоков на 35 - 40% обеспечивается за счет повышения рейсовых нагрузок и скоростей движения лесовозных автопоездов, а на 28 - 32 % должно выполняться за счет повышения величин коэффициентов сменности (до 1.8 J и технической готовности (до 0.85 ). Дополнительное число лесовозных автопоездов для обеспечения оптимального уровня специализации равно 4 -5 на 1 млн. м3 вывезенного рассортированного леса;

• приведенные затраты при вывозке рассортированного леса снижаются по всему комплексу песозаготовительных работ на 12% на 100 тыс. м3 древесины.

5. Анализ результатов расчетов показывает, что с учетом суммарных затрат по всему лесозаготовительному циклу специализацию складов целесообразно осуществлять, когда она проводится одновременно не менее чем на 3-4 предприятиях (лесных складах) с лесосырьевыми базами, где меньшая отсортированная часть составляет не менее 15-20%, а увеличение среднего расстояния вывозки леса не превышает 4 - 6 км.

6 В итоге практической реализации результатов исследований можно считать, что транспортное обоснование степени специализации потоков позволило установить, что на Среднем Урале целесообразно специализировать 26% нижних складов на обработку хлыстов одной породы, что составляет 22% общего объема раскряжевки леса, 75-80% остальных потоков - на обработку рассортированного леса, что составляет 36% общего раскряжеванного леса. Отсюда следует, что целесообразно специализировать 55-60% всех транспортных потоков.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Коцюба И.В., Лебедев Ю.В. Закономерности между параметрами специализированных транспортных потоков леса: Межвуз. сб. научн. тр. Свердловск; 1988. С. 120 -127.

2. Коцюба И.В. Постановка задачи оптимизации транспортных связей специализированных нижних складов. Межвуз. сб. науч. тр. Свердловск, 1989. С. 66.

3. Коцюба И.В. Анализ рейсовых нагрузок в специализированных потоках на лесовозные автопоезда от степени рассортировки вывозимой древесины: Межвуз. сб.-науч. тр. Свердловск. 1991. С. 129-130.

4. Коцюба И.В. Роль специализированных потоков древесины в формировании платы за лесопользование: Сб. тез. докл. науч.- тех. конф., 1315 янв., Екатеринбург, 1995. С. 98-99.

5. Коцюба И.В., Лебедев Ю.В. Влияние технологических факторов на формирование рациональных транспортных потоков рассортированной древесины: Межвуз. сб. науч. тр. Свердловск, 1991. С. 123.

G. Лебедев Ю.В., Коцюба И.В., Резцов Р.И. Характеристика распределения и направлений концентрации переработки низкокачественной древесины (НКД)//М.: Лесн. пром-сть. 1985. №11.

7. Коцюба И.В. Эффективность специализации транспортных потоков на лесовозных дорогах: Межвуз. сб. науч. тр. Екатеринбург, 1997.С. 70-71.

Ротапринт УГЛТА. Закап № 317, т/раж 75. Объем 1,0 п.л.

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1. Особенности транспорта заготовленного леса в лесопромышленных предприятиях Среднего Урала.

1.2. Уровень использования заготовленной древесины в Свердловской области.

1.3. Обзор научных исследований в области специализации транспортно-технологических потоков в лесопромышленных предприятиях.

1.4. Цель и задачи исследования.

2. ХАРАКТЕРИСТИКА И АНАЛИЗ ВАРИАНТОВ ФОРМИРОВАНИЯ ТРАНСПОРТНЫХ ПОТОКОВ РАССОРТИРОВАННОЙ ДРЕВЕСИНЫ.

2.1. Классификация технических параметров транспортных потоков рассортированной древесины.

2.2. Варианты формирования и оценки уровня специализации транспортных потоков рассортированной древесины.

2.3. Общий анализ и выбор перспективных вариантов организации транспортных потоков рассортированной древесины.

3. ФОРМУЛИРОВКА ЗАДАЧИ ФОРМИРОВАНИЯ ОПТИМАЛЬНЫХ ТРАНСПОРТНЫХ ПОТОКОВ РАССОРТИРОВАННОЙ ДРЕВЕСИНЫ.

3.1. Общая постановка задачи оптимизации транспортных потоков рассортированной древесины.

3.2. Обоснование критериев оптимизации транспортных потоков рассортированной древесины.

3.3. Принципы учета технологических факторов на формирование рациональных транспортных потоков рассортированной древесины.

3.4. Учет фактора рационального использования древесины на формирование транспортных потоков рассортированной древесины.

3.5. Выбор методов решения задачи оптимизации транспортных потоков рассортированной древесины.

4. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЗАВИСИМОСТЕЙ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ТРАНСПОРТНЫХ ПОТОКОВ РАССОРТИРОВАННОЙ ДРЕВЕСИНЫ ОТ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ФАКТОРОВ.

4.1. Оценка изменения интенсивности транспортных потоков рассортированной древесины.

4.2. Анализ характера интервалов времени между лесовозными автопоездами с рассортированной древесиной.

4.3. Зависимость величины рейсовых нагрузок на лесовозные автопоезда от степени рассортировки вывозимой древесины.

4.4. Анализ изменения расстояний вывозки рассортированной древесины при распределении специализированных транспортных потоков между складами.

5. ПРАКТИКА РАЦИОНАЛЬНОГО ФОРМИРОВАНИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТРАНСПОРТНЫХ ПОТОКОВ РАССОРТИРОВАННОЙ ДРЕВЕСИНЫ В ПРЕДПРИЯТИЯХ.

5.1. Влияние на эффективность транспортных потоков рассортированной древесины специализации технологических линий.

5.2. Определение рационального уровня специализации транспортных потоков в регионе.

5.3. Практическая реализация и экономическая эффективность результатов исследований.

Конференция ООН по окружающей среде и развитию, состоявшаяся в Рио-де-Жанейро в 1992 году, сформулировала понятие "устойчивого развития" подразумевающего такую модель общественного прогресса и движения вперед, при которой удовлетворение жизненных потребностей нынешнего поколения людей достигается не за счет лишения такой возможности следующих поколений и не за счет деградации биосферы.

Российская Федерация заключила ряд международных договоров, в частности, Конвекция о биологическом разнообразии, являющейся основой устойчивого развития. Правительство РФ разработало проект Концепций перехода Российской Федерации на модель устойчивого развития ( мин-экономика РФ, 1995 г. ).

На Хельсинской конференции лесных министров по вопросам сохранения лесов в Европе (1993г.) были сформулированы основные положения устойчивого управления лесами и сохранения их биологического разнообразия. Устойчивое управление лесами на национальном уровне представлено как поддержание ряда важных характеристик, которые совместно или порознь сохраняют всю совокупность национальных лесных земель в состоянии, обеспечивающем регулярное получение ожидаемых обществом товаров и услуг. В последствии в Женеве ( 1994 г.) экспертами был конкретизирован список европейских критериев и индикаторов для устойчивого управления лесами. Все важные характеристики представлены в виде 6 критериев и 20 наиболее подходящих количественных индикаторов ( они приведены в приложении 12). В диссертации в наибольшей степени рассматривается критерий " поддержание и сохранение продуктивных функций леса, а также в некоторых случаях критерий " поддержание и надлежащее приумножение лесных ресурсов и их вклада в глобальный круговорот углерода ".

Регулярное получение ожидаемой обществом лесной продукции и лесных услуг обеспечивается путем организации многоцелевого лесопользования. В диссертации рассматривается один вид лесопользования - заготовка древесины и получение продукции в виде круглых лесоматериалов. Результаты исследований могут являться составной частью общей системы рационального многоцелевого лесопользования, в которую наряду с заготовкой древесины входят заготовка недревесных (вспомогательных) материалов, побочные и специальные виды пользования лесом, использование экологических ( средообразующих, средозащитных, информационной и др. ) и социальных (рекреационной, оздоровительной, эстетико-художественной и др.) функций леса. Одним из важных путей повышения эффективности лесозаготовительного производства является его ориентация на большее получение товарной продукции из меньшего или заданного объема сырья при минимальных затратах живого и овеществленного труда. Решение данной задачи в определенной мере обеспечивается организацией технологии на принципах специализации производственных потоков.

В диссертации рассматриваются вопросы формирования транспортных потоков на специализированные лесопромышленные склады. Данная постановка соответствует общим принципам охраны окружающей среды и рационального использования природных ресурсов. Опосредованное снижение негативного влияния на окружающую среду лесовозного транспорта ( в основном автомобильного ) выражается, во-первых, в уменьшении объемов вывозки и заготовки древесины для производства заданного объема лесной продукции и соответствующим уменьшением уровня загрязнения почв, поверхностного слоя, воздуха, и, во-вторых, в повышении эксплуатационных характеристик автомобильного транспорта ( структура транспортного потока, скоростей движения, конструкций дорожных одежд и др. ) что также снижает уровень перечисленных выше загрязнений. В более общем смысле специализация транспортно-технологических потоков, обеспечивающая более рациональное использование древесных ресурсов, ведет к уменьшении площадей вырубленных лесов и к обеспечению поддержания экологического равновесия в окружающей природной среде.

Различными вопросами обследования транспортных и технологических процессов лесопромышленных предприятий, разработкой методов расчета показателей эффективности и поиском эффективности вариантов организации производства занимались ВУЗы ( МЛТИ, JITA, AJITA, БТИ, ЛЛТИ, МПИ, СибТИ, УЛТИ ), научно-исследовательские ( ЦНИИМЭ, ВНИПИЭИлеспром, КарНИИЛП, СевНИИП, СибНИИП ) и проектно-конструкторские организации. Экологические вопросы лесопользования на Урале разрабатывались в Институте экологии растений и животных УрО РАН, Институте леса УрО РАН (ранее в лесной опытной станции), в УЛТИ. Из первых теоретических работ по теме диссертации следует отметить исследования докторов наук В.И. Алябьева, Д.К. Воеводы, Д.Л. Дудюка, B.C. Петровского, А.К. Редь-кина, A.A. Пижурина, Б.И. Кувалдина, Ю.Д. Силукова, П.П. Коробова, Ю.В. Лебедева, кандидатов наук И.В. Турлая, В.М. Захарикова, В.Я. Ларионова, и многих других. Вопросы лесной экологии в приложение к лесопользованию освещал в работах член- корр. РАН С.А. Мамаев, доктор наук В.Н. Далик, А.К. Махнев, Е.П. Смолоногов. Экономические вопросы рационального лесопользования в приложение к рассматриваемой теме диссертации освещены в работах докторов наук И.В. Бурдина, И.В. Туркевича, А.К. Петрова и др.

Но современное состояние лесного комплекса характеризуется иной социально-экономической обстановкой в стране по сравнению с прежним и достигнутым уровнем исследований в транспортно-технологическом процессе заготовки и первичной обработки древесины требует своего разрешения в свете новых задач.

Смысл таких задач заключается в следующем:

• возрастающее значение экологического фактора (рассмотрено выше);

• экономическая самостоятельность лесозаготовительных предприятий и резкое снижение уровня централизованного ( для нас важно - регионального) управления;

• свободный характер цен на лесную продукцию, что снижает аспекты оценки эффективности производства.

В приложение к объекту исследований необходимо решение задач, объединенных общей целью - разработать и обосновать методические положения формирования транспортных потоков рассортированной древесины из сырьевых баз на специализированные лесопромышленные склады, обеспечивающие максимальную эффективность использования производственных мощностей в предприятиях, а так же при более эффективном использовании древесного сырья.

Практическая реализация результатов исследований в начальный период проводилась на нескольких нижних складах бывшего комбината "Свердлес". В последний период исследований проводились технико-экономические расчеты, исходя из объема лесозаготовок, обеспечил вающие рациональное использование древесины (13-15 млн. м ). Экономический аспект эффективности выполнения работы выражен в использовании результатов исследований для формирования системы плат лесных податей за древесину на корню в Свердловской области (постановление Правительства Свердловской области № 144 от 24.03.95 г. и № 126-П от 14.12.95 г.). Основные научные положения и результаты исследований отражены в 7 печатных работах.