автореферат диссертации по технологии, машинам и оборудованию лесозаготовок, лесного хозяйства, деревопереработки и химической переработки биомассы дерева, 05.21.01, диссертация на тему:Обоснование параметров обрабатывающе-транспортной системы "ХАРВЕСТЕР-ФОРВАРДЕР"

На правах рукописи

ТЕТЕРИНА Мария Александровна

ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ОБРАБАТЫВАЮЩЕ-ТРАНСПОРТНОЙ СИСТЕМЫ «ХАРВЕСТЕР - ФОРВАРДЕР» (на примере предприятий Пермского края)

05.21.01 - Технология и машины лесозаготовок и лесного хозяйства

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 2009

003463436

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Марийский государственный технический университет»

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор Якимович Сергей Борисович

Официальные оппоненты:

- доктор технических наук, профессор Камусин Алберт Абетдинович;

- кандидат технических наук, старший научный сотрудник Чувелев Анатолий Яковлевич

Ведущая организация - Уральский государственный лесотехнический университет

Защита диссертации состоится «//» О? 2009 г. в ¿ЛР^часов на заседании диссертационного совета Д 212.146.03 при ГОУ ВПО «Московский государственный университет леса» по адресу: 141005, Мытищи-5, Московская область.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного университета леса.

у Ы

Автореферат разослан « » 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного сов« доктор технических наук, профессор

Рыбин Б.М.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Снижение времени простоев (синхронизация) и расхода топлива машин в системах заготовки и первичной обработки древесины выполняется в настоящее время в большей части на основе оптимизации состава систем по маркам и количеству из существующих машин и изменением сменности работы машин. При использовании таких подходов в связи с целочисленностью управляемых переменных возникают зоны неэффективности, определяемые скачками целевой функции при дискретном изменении количества машин или коэффициента сменности. Кроме того, такие дорогостоящие комплекты как «харвестер — форвардер» функционируют полные сутки, что исключает возможность управления коэффициентом сменности.

Лесосеки, входящие в состав арендуемых любым предприятием лесных участков, характеризуются значительным разнообразием по совокупности таких показателей как объем хлыста, запас леса, площадь и других, что обуславливает стохастическую неопределенность условий технологического процесса (ТП) заготовки древесины. Учет этой неопределенности реализован в некоторых работах моделированием параметров каждой лесосеки или определением средних значений. Изложенное не позволяет, однако, выполнять выбор наиболее эффективных систем машин для всей совокупности лесосек в связи с тем, что невозможно содержать на предприятии столь значительный парк машин, чтобы каждой лесосеке соответствовал определенный комплект, а средние значения характеристик лесосек не достаточны для уюта стохастической неопределенности условий ТП. Для выбора систем лесосечных машин имеется подход, основанный на группировке лесосек, отведенных в рубку. Однако результаты группировки лесосек используются для выбора систем на основе управления целочисленными переменными.

Синхронизация обрабатывающе-транспортных систем заготовки и первичной обработки древесины возможна на основе управления объемом перемещаемого запаса, т.е. объемом сортиментов в конике транспортной машины, а также другими нецелочисленными параметрами системы - интенсивностями обработки и перемещения предмета обработки и соответствующими схемами и приемами работы машин, расстояниями трелевки.

Таким образом, снижение времени простоев и расхода топлива систем «харвестер - форвардер» на основе управления объемом перемещаемого запаса и другими нецелочисленными параметрами системы, а также обоснование наиболее эффективных систем в условиях стохастической неопределенности характеристик лесосек являются в настоящее время актуальными.

Диссертационная работа выполнена в рамках основного научного направления «Технология лесозаготовок» Марийского государственного технического университета по соответствующему федеральному направлению научных исследований и государственного контракта №01.29/07 с министерством промышленности и природных ресурсов Пермского края на выполнение НИР по теме: «Обоснование ресурсосберегающих технологий лесопромышленного комплекса, адаптированных к природным условиям Пермского края, с минимизацией 'затрат на лесовосстановление».

Цель работы. Целью данной работы является обоснование параметров об-

рабатывающе-транспортных систем «харвестер - форвардер», обеспечивающих снижение времени простоев и расхода топлива и соблюдение экологических требований.

Достижение цели обеспечено решением следующих задач.

1. Анализ исследований в области моделирования и оптимизации обраба-тывающе-транспортных технических систем.

2. Разработка математических моделей и уравнений состояния процессов функционирования системы «харвестер - форвардер» как процесса накопления и потребления перемещаемого запаса (ГО).

3. Разработка методики, проведение и анализ результатов промышленного эксперимента по оценке случайных параметров процесса функционирования системы «харвестер - форвардер» для предприятий Пермского края. Оценка адекватности, корректировка разработанных моделей процесса функционирования системы «харвестер - форвардер».

4. Постановка и решение задач оптимизации параметров системы «харвестер — форвардер» по критериям процента простоев и расхода топлива для предприятий Пермского края. Разработка рядов оптимальных параметров и рекомендаций по синхронизации, снижению расхода топлива и обеспечению соответствия нормативным экологическим требованиям систем «харвестер - форвардер» для предприятий Пермского края.

5. Разработка методики и обоснование наиболее эффективных систем «харвестер - форвардер» в условиях стохастической неопределенности обладающих значительным многообразием характеристик лесосек, входящих в состав арендуемых предприятием лесных участков (на примере предприятий Пермского края).

Объект, предмет и методы исследований. Объект исследований - технологический процесс заготовки и первичной обработки древесины системой «харвестер - форвардер» в условиях предприятий Пермского края. Предмет исследований - математические модели и уравнения состояния процессов функционирования системы «харвестер - форвардер». Исследования выполнены с применением методов математического моделирования и оптимизации, теории промышленного эксперимента, теории вероятностей, математической статистики, теории массового обслуживания, теории запасов, нелинейного и стохастического программирования.

Научной новизной работы являются:

1) математические модели и уравнения состояния процесса заготовки и первичной обработки древесины системой «харвестер - форвардер», отличающиеся включением фактора перемещаемого запаса;

2) результаты промышленного эксперимента по оценке случайных параметров процесса функционирования системы «харвестер - форвардер» в виде статистических характеристик и законов распределения для предприятий Пермского края, отличающиеся исследованием факторов, обеспечивающих синхронизацию и снижение расхода топлива системы;

3) постановки и решения задач оптимизации параметров системы «харвестер - форвардер» по критериям процента простоев и расхода топлива (на примере предприятий Пермского края), отличающиеся включением фактора перемещаемого запаса;

4) ряды оптимальных параметров системы «харвестер - форвардср» (на примере предприятий Пермского края), отличающиеся обеспечением синхронизма и снижения расхода топлива системы;

5) методики и результаты обоснования наиболее эффективных систем «харвестер - форвардер», отличающиеся учетом стохастической неопределенности обладающих значительным многообразием характеристик лесосек, входящих в состав арендуемых предприятием лесных участков, на основе выделения однородных групп лесосек, «взвешиванием» показателя качества системы по вероятности и учетом адаптивных возможностей системы (на примере предприятий Пермского края).

Теоретическая н практическая значимость. Разработанные математические модели и методики, в которых объем сортиментов в конике форвардера представлен как перемещаемый запас, который с течением времени изменяется по объему и по положению в пространстве (в координатах расстояния трелевки), обеспечили синхронизацию системы «харвестер - форвардер» на основе управления ее нецелочисленными параметрами: грузовместимостью (грузоподъемностью) форвардера, расстояниями трелевки, схемами и приемами работы машин. Разработанные ряды оптимальных параметров системы «харвестер - форвардер» определили технологические требования к проектируемым комплектам этих машин. Разработанная методика выбора ресурсосберегающих обрабатывающе-транспортных систем «харвестер - форвардер» является инженерным приложением, дополняющим отраслевые научные исследования и обеспечивающим выбор ресурсосберегающих систем «харвестер - форвардер» в том числе для зон неэффективности, возникающих при управлении количественным составом, марками и коэффициентом сменности машин в системах заготовки древесины. В соответствии с разработанной методикой выбор систем «харвестер — форвардер» выполняется на основе рядов оптимальных параметров системы и результатов анализа характеристик лесосек, входящих в состав арендуемых предприятием лесных участков, и обеспечивает соблюдение экологических ограничений, установленных «Правилами заготовки древесины», и учет стохастической неопределенности условий арендуемых предприятием лесных участков. Методика выбора ресурсосберегающих обрабатывающе-транспортных систем «харвестер - форвардер» включает рекомендации: 1) по способам заготовки сортиментов харвестером (по приемам работы харвестера, по технологическим схемам разработки лесосек и по укреплению волоков порубочными остатками); 2) по предпочтительным маркам форвардеров в соответствии с грузовместимостью, ходовой частью (8-ми, 6-ти колесные или гусеничные) и дополнительными характеристиками (ширина шин или гусениц, экогусеницы). Рекомендуемые в соответствии с разработанной методикой для предприятий Пермского края системы, в сравнении с существующими, обеспечили снижение времени простоев и расхода топлива.

Основные положения, выносимые на защиту:

1) математические модели и уравнения состояния процесса накопления и потребления перемещаемого запаса системой «харвестер - форвардер»;

2) результаты промышленного эксперимента по оценке случайных параметров процесса функционирования системы «харвестер - форвардер» в виде статистических характеристик и законов распределения для предприятий Пермского

края;

3) постановки и решения задач оптимизации параметров системы «харве-стер - форвардер» по критериям процента простоев и расхода топлива (на примере предприятий Пермского края);

4) ряды оптимальных параметров системы «харвестер - форвардер» (на примере предприятий Пермского края);

5) рекомендации по синхронизации, снижению расхода топлива и обеспечению соответствия нормативным экологическим требованиям системы «харвестер - форвардер» для предприятий Пермского края;

6) методики и результаты обоснования наиболее эффективных систем «харвестер - форвардер» в условиях стохастической неопределенности обладающих значительным многообразием характеристик лесосек, входящих в состав арендуемых предприятием лесных участков (на примере предприятий Пермского края).

Достоверность исследований доказана результатами промышленного эксперимента, а также использованием фундаментальных методов теории вероятностей, математической статистики, исследования операций и не противоречивостью полученных результатов этим теориям.

Реализация работы. Основные результаты работы внедрены в учебный процесс Марийского государственного технического университета в дисциплинах «Математическое моделирование и оптимизация технологий лесозаготовок» для студентов специальности «Лесоинженерное дело» и «Современные проблемы науки и производства в отрасли» для магистрантов направления «Технология и оборудование лесозаготовительных и деревообрабатывающих производств».

Результаты НИР по государственному контракту №01.29/07 с министерством промышленности и природных ресурсов Пермского края по теме: «Обоснование ресурсосберегающих технологий лесопромышленного комплекса, адаптированных к природным условиям Пермского края, с минимизацией затрат на лесо-восстановление» приняты по актам сдачи-приемки заказчиком и используются в ГКУП «Пермсельлес» в виде рекомендаций по синхронизации, снижению расхода топлива и соблюдению нормативных экологических требований.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы были представлены на ежегодных научно-практических конференциях аспирантов, докторантов и 1ШС МарГТУ (с 2006 по 2008 гг.); на Всероссийской научной конференции студентов и аспирантов Вологодского ГТУ «Молодые исследователи -регионам» в 2007 г.; на международных конференциях: на VI и VIII международных научно-практических конференциях «Моделирование. Теория, методы и средства» в ЮРГТУ в 2006 и 2008 гг., на XIV международной научно-технической конференции «Trans & MOTAUTO '07» в Русенском университете им. Ангела Кынчева, Болгария в 2007 г., на международной научной конференции по естественнонаучным и техническим дисциплинам в МарГТУ в 2008 г.; на научно-технических конференциях ППС и аспирантов МГУЛ и Пермской ГСХА в 2008 г.

Публикации. Основное содержание работы представлено в 16 опубликованных работах, из них — 6 публикаций в центральных рецензируемых изданиях, рекомендуемых ВАК, и 6 - в международных изданиях.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти

разделов, заключения, списка использованной литературы из 129 наименований и приложений, представленных во втором томе. Общий объем работы: том первый -197 е., том второй - 135 е.; 66 рисунков, 69 таблиц, 146 формул.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение. Сформулирована цель работы и обоснована ее актуальность; изложены задачи работы, научная новизна, теоретическая и практическая значимость, положения, выносимые на защиту, и личный вклад автора.

1. Анализ исследований в сфере моделирования и оптимизации обра-батывающе-транспортных систем заготовки и первичной обработки древесины. Изложена классификация подходов к моделированию обрабатывающе-транспортных систем. Представлены классификационные признаки обрабаты-вающе-транспортных систем заготовки и первичной обработки древесины и на их основе отражены сущность и особенности моделирования этих систем. Изложена характеристика особенностей формализации входящих в состав обрабатывающе-транспортных систем заготовки и первичной обработки древесины машин и устройств, а также накапливаемых и потребляемых в этих системах запасов в соответствии с классификационными признаками. Выполнено содержательное описание исследований в сфере моделирования и оптимизации обрабатывающе-транспортных систем заготовки и первичной обработки древесины в соответствии с классификацией подходов к моделированию систем и показан вклад ученых Московского ГУ леса, ЦНИИМЭ, Архангельского ГТУ, Воронежской ГЛТА, Петрозаводского ГУ, Тихоокеанского ГУ, Сибирского ГТУ, МарГТУ, СПбГЛТА, Уральского ГЛТУ, Ухтинского ГТУ, Хабаровского ГТУ, Братского ГТУ, Белорусского ГТУ, Брянской ГИТА и других научно-исследовательских организаций лесного комплекса РФ в развитие этих исследований.

Сформулированы выводы, определившие цель работы и задачи, обеспечивающие достижение поставленной цели на основе моделирования и оптимизации процессов функционирования обрабатывающе-транспортных систем «харвестер -форвардер» с включением фактора перемещаемого запаса.

2. Моделирование заготовки и первичной обработки древесины системой «харвестер - форвардер» как процесса накопления н потребления перемещаемого запаса. Изложен способ моделирования накопления и потребления ПЗ системой «харвестер — форвардер» и разработаны соответствующие модели ТП. В качестве объема ПЗ принят объем сортиментов в конике форвардера.

Разработаны детерминированные модели системы на основе декомпозиции и без декомпозиции ТП, на основе которых выполнены постановки задач оптимизации параметров системы, например, по критерию разности интенсивностей накопления и потребления ПЗ Рм, м3/мин. (рис.1).

Выполнено теоретическое описание системы «харвестер - форвардер» на основе моделей массового обслуживания с использованием уравнений состояния стохастических процессов в контексте создания и перемещения (потребления) запасов. Для решения данной задачи рассмотрена соответствующая яетырехфаз-ная система массового обслуживания (СМО) (рис.2). Каждый сортимент в системе представлен как отдельное требование, обслуживаемое одним каналом, а объем ПЗ - как число параллельных каналов в третьей фазе (т.е., число одновременно

перемещаемых сортиментов). Выполнена декомпозиция системы с последовательным рассмотрением следующих двухфазных подсистем: «харвестер — форвар-дер в режиме сбора пачки», «форвардер в режиме сбора пачки - форвардер в режиме грузового хода», «форвардер в режиме сбора пачки и грузового хода - форвардер в режиме разгрузки», и всей представленной как двухфазной системы «харвестер - форвардер». Разработана методика определения операционных характеристик системы. С целью определения коэффициента загрузки и прочих операционных характеристик подсистем составлены соответствующие им графы (пример - на рис.3) и уравнения вероятностей состояний, описаны состояния и переходы.

а)

б)

»0 1ЭС

Рис.1. График зависимости Яд/, м'/мин. а) от рейсовой нагрузки форвардера <2, м3: —

- интенсивность получения сортиментов) = 0,3 м'/мин.;......- М = 0,4 м'/мин.; — — -

М\ = 0,5 м'/мин.; б) от расстояния транспортировки /, м: — - <2 = 5 м';.......-<2 ~ Юм5; —

--0= 15м'; —-£> = 20м'.

Функционирование подсистемы «форвардер в режиме сбора пачки - форвардер в режиме грузового хода», например, описано на модели двухфазной системы с последовательными и параллельными каналами, без очереди между фазами. Вероятности состояний подсистемы определены по выражениям:

Пп,д(0= 1.Р(П2Я.0, = I Т.Р(п2.п3.и,П -с(1)= ТР(п'2.с3.1),

пг= О Л,=0иг=0 2' я,=0

(1)

где С1„2 вероятность наличия п2 требований (сортиментов) во второй фазе и

отсутствия требований в третьей фазе для всех возможных значений п2: 0„2 И| (I)

- вероятность наличия пг требований во второй фазе и и3 требований - в третьей фазе для всех возможных значений п2 и с (I) - вероятность «блокирова-

ния» (простоя) второй фазы, т.е. состояния, при котором во второй фазе «задерживаются» п2 требований по причине занятости третьей фазы (обслуживание с3 требований), для всех возможных значений п2; Р(п2,0,1) - вероятность наличия пг требований во второй фазе и отсутствия требований в третьей фазе; Р(п2,п},1') - вероятность наличия п2 требований во второй фазе и «3 требований - в третьей фазе; Р(пг ,с},1) - вероятность того, что во второй фазе «задерживаются» п2 требований по причине занятости третьей фазы. Коэффициент загрузки подсистемы опреде-

: П„а,о(О + П^О) :,

лялся по выражению: р = —----———-. (2)

Поступление Формирование Перемещение

стоящих деревьев формирование перемещаемого запаса запаса

в зону действия межоперационного запаса

Чин • и

Разгрузка перемещаемого запаса

харвестера при его движении

(3)

Харвестер

Рис. 2 Схема четырехфазной обрабатывающе-транспортной системы «харвестер — форвардер»

В соответствии с графом (рис. 3) для вероятностей состояний подсистемы получены следующие системы дифференциальных уравнений (всего 14 систем):

"2 =0,с2 '

р'(п2,0.= р(п2.О.О + Х-рГ»2-1.0./> + йз ■ р(п2XO-»i 4z P("2-0 ') р'(й.п3,1) = -Х-р(0,п3,t)+(n3 + l)-\i3-р(0,п3 + \.1)~п3 -ц3-р(0,п3,1)+ц2 ■ p(\,n3-\,i) p'(n2,n3,l) = -X-p(n2.n3,l) + X- p(n2-\.n3,t)+(n3+\)-\i.3-p(n2.n3+\.l)-

p(n2.n2,l) + (n2+\)-\i2-p(n2+\.n-s-\.t)-n2-\l2- p(n2,n2.l) p(n2.c3-\.i) = -X-p(n2,c3-\.t)+Xp(n1-l,c3-U)+c3-^3-p(n2.c3.l)-

-(С3-\)-\13-р(п2.С3-\.1) + (п2+\)-ц2 p(n2 +\,C3-2.t)-n2-\l2-p(n2.C3-ll)+C3H3-p(n'2.C3.t) p'(0,c3,i) = -X-p(n2,c3.O~c3n3-p(0.c3.l) + u2 р(пг + \.с3~\.1)-р2-р(п2.с3.') p'(n2,c3,l) = -X- p(n2,c3,t) + X-p(n2-l,c3,lj~c3-n3-p(n2,c3,l) + + (n2 + \) ■ n2 • p(n2 + 1, c3 -1, l) - n2 ■ n 2 ■ p(n2, c3, t) p(0' .c3,l) = -X-p(0' ,c3,!)-c3\x3-p(0' ,c3,l) + \i2p(Q,c3,l)

p'(n\,c3.l) = -X-p(n'2,c3,t) + Xp(n2-\,c3,l)-c3\i3- p(n"2,c3,t) + n2 n, •p(n2,c3.t) "2 =C2.x

p'(n2,0,l) = -X ■ p(n2,0.i) + X• p(n2 - 1,0,ij + Ц, - p(n2,\,l)~ c2 -ц2 • р(щ.0.1) p'(n2,n3,l) = -X -,p(n2.n3,t) + X ■ p(n2 - \,n3.t) +fn3 + ]) ■ Из • p(n2,n3 + \.l) -- И3 • fi3 ■ p(n2,n3,l) + c2 ■ Д2 ■ P(n2 + 1 ,П3 - l,l)-C2 ■ n2 • p("2'"3'0 p'(n2.c3-\,i) = -X-p(n2,c3-\,l)+ p(n2-\,c3 - \,l) + + c3 n3 • p(n2.c3,tj-(c3 - и-Мз ■ P("2'c3 - 1-0 + + c2 • n2 • р(пг + l,c3 - 2.1) - C'2 • ц2 • р(пг.с3 - U) + e3 • ц3 • p(n'2,c3,i) p'(n2,c3,l) = -X- р(п2,с3,1) + Х - p(n2 -\,c3,l)-c3 -ц3 • p(n2.c3,lJ + + c2 n2 • p(n2 +l.c3 - \,t)-c2 ц2 p(n2.c3,l)

p'(n'2,c3,l) = -X- р(п\,съ.1) + Х- p(n2 -\,c3.l)-c3 -ц3 ■ p(n'2,C3.l) + C2 H2 ■ р("г,с3.1)

На основе дифференциальных уравнений приравниванием к нулю производных p'(t) выведены линейные уравнения вероятностей состояний подсистем, функционирующих в стационарном режиме. Аналитические линейные уравнения вероятностей состояний подсистем решены методом Крамера с использованием триал-версий математических программных сред Maple и MatLab.

(4)

х(0,0)

Ж.

х(1,0)

х(0,1) ¿п. х(0,2) jto т

х(1,1)

(Cj-l)(ll ■" -ICjUl

х(0,3) Jmj. "(0,cj-i) х(0,Сз)

J^Vr

x(l,2)

x(l,3)

x(2,0) x(2,l) х(2Д ' "P- x(2,3)

ьц^

x(l.Cj-l)

T>-

X

x(c2,2) . jp

x(c2,3)

(Cj-l)i

С1ЙГ

x(2,cj-

▼jT3^

х(2,сз)

ТГ-

х(сг,сэ-1) ' ♦

Л-

Х(1,Сз)

х(0';с3)

2Mj

Х(1 ,Сз)

х(2,с3)

Х(С2,С3)

Ш ^ т

х(с2\ с3)

Рис. 3. Граф состояний подсистемы «форвардер в режиме сбора пачки — форвардер в режиме грузового хода»

Для снижения размерности модели разработана методика декомпозиции системы «харвестер - форвардер» с последовательным рассмотрением однофазных подсистем. Выполнена оценка расхождения полученных на модели с декомпозицией на двухфазные и однофазные подсистемы операционных характеристик системы, например, по коэффициенту загрузки системы, по среднему объему межоперационного (на переходе от обрабатывающих операций к транспортировке) запаса (рис. 4).

Рис. 4. Графическое представление результатов определения коэффициента загрузки р системы «харвестер - форвардер» и среднего объема межоперационного запаса, L^u, шт. на моделях СМО: • - модель с декомпозицией на однофазные подсистемы; А - модель с декомпозицией на двухфазные подсистемы; ■ - расхождение.

3. Экспериментальные исследования системы «харвестер - форвардер». В толе-августе 2007 г. в 255,257 кварталах Вайского лесхоза Пермского края на базе арендуемых лесных участков и парка машин (харвестер John Deerl270 и форвардер John Deer 1410) ОАО «Соликамскбумпром» в рамках государственного контракта №01.29/07 с министерством промышленности и природных ресурсов Пермского края на выполнение НИР проведены экспериментальные исследования. Основной целью эксперимента являлось исследование стохастических факторов синхронизации системы «харвестер - форвардер». Исследования реализованы по методике активного эксперимента. В качестве факторов рассматривались расстояние трелевки /, м и рейсовая нагрузка форвардера Q, шт., в каче-

стве отклика - коэффициент простоев системы «харвестер - форвардер» Р. Анализ экспериментальных данных выполнен по модели второго порядка. По результатам анализа построен график поверхности отклика (рис.5) и получено уравнение регрессии:

Р = 1,921 +1,38■ 1 (Г3 • /- 1,85 • 1 (Г8 • /2 - 0,030-0 + 1,058-О1. (5)

Для использования при математическом моделировании системы «харвестер - форвардер» выполнена оценка случайных факторов, влияющих на синхронизацию и снижение расхода топлива системы, посредством фиксирования и определения статистических характеристик и законов распределения следующих величин: 1) продолжительность получения сортимента харвестером (рис.ба), с; 2) элементы времени цикла форвардера (рис.66), с; 3) расстояние грузового (холостого) хода форвардера, м; 4) рейсовая нагрузка форвардера, шт.; 5) количество сортиментов в группе, захватываемой при сборе (разгрузке) пачки грейфером манипулятора форвардера за один прием, шт.; 6) диаметр сортиментов, см; 7) число сортиментов, получаемых из одного дерева харвестером, шт.; 8) количество сортиментов, обрабатываемых харвестером и форвардером с одной рабочей позиции, шт.; 9) расстояние между рабочими позициями харвестера и форвардера, м; 10) расход топлива харвестера и форвардера, л.

Рис.5. График поверхности отклика эксперимента

С целью оценки адекватности теоретической модели и анализа случайных факторов заготовки и первичной обработки древесины системой «харвестер -форвардер» также и в зимних условиях в январе-феврале 2008 г. в квартале № 87 Вайского лесхоза Пермского края выполнен пассивный эксперимент.

На основе определения операционных характеристик системы «харвестер -форвардер», соответствующих условиям эксперимента, выполнена проверка адек-

И«Т«9МС%* Имтврмлы

Рис. 6. Гистограммы и законы распределения: а - продолжительности получения одного сортимента харвестером; б - продолжительности сбора пачки форвардером

ватности (рис.7) и корректировка многофазной модели массового обслуживания с декомпозицией на однофазные подсистемы.

Рис.7. Экспериментальные и теоретические, полученные на модели СМО с декомпозицией на однофазные подсистемы с использованием экспериментальных интенсивно-стей Рт,р значения процента простоев системы (а - для летних экспериментальных условий, б-для зимних): —-Ртр/,---/'-,„„;----расхождение.

4. Постановки н решения задач оптимизации параметров обрабаты-ваюше-транспортной системы «харвестер — форвардер» (на прпмере предприятий Пермского края). В разделе выполнены постановки и решения задач оптимизации параметров системы «харвестер - форвардер» с целью ее синхронизации, снижения расхода топлива и обеспечения соответствия экологическим требованиям на основе разработанных моделей процесса изменения перемешаемого запаса.

На детерминированной модели без декомпозиции, например, выполнена постановка и решение задачи оптимизации рейсовой нагрузки форвардера и интенсивности получения сортиментов харвестером (рис.8)

Q.m>

О И ОМ О.эв О.М 0.« 0.« О,«* 0 «в 0*в О.Ы> 0.W 0.54 0.5в ОМ

Л/]. М ¿чип

Рис. 8. Результаты оптимизации интенсивности получения сортиментов харвестером Mi. м'/мин. и рейсовой нагрузки форвардера Q, м' (для последовательностей точек среднее расстояние трелевки составляет 150, 300, 500, 700, 1000 и 1500 м соответственно): • - средний объем хлыста 0,30 м3; . - средний объем хлыста 0,36 м1; • - средний объем хлыста 0,42 м', А - средний объем хлыста 0,48 м'; ■ - средний объем хлыста 0,54 м3; п - средний объем хлыста 0,60 м3.

Постановка задачи оптимизации параметров системы «харвестер - форвардер» по критерию вероятности простоев (коэффициент загрузки системы равен разности вероятности всех возможных состояний системы и вероятности просто-

ев) разработана на основе модели массового обслуживания с декомпозицией на однофазные подсистемы, адекватность которой подтверждена результатами эксперимента. Постановка имеет следующий вид.

Найти такие параметры: интенсивность получения сортиментов харвесте-ром Ць шт./мин., интенсивность транспортировки сортиментов форвардером р/ шт./мин. и грузовместимость (), шт. форвардсра, а также - соответствующие полученным параметрам расстояния трелевки /, м, приемы работы харвестера, схемы разработки лесосек, характеристики лесосек (объем хлыста, запас) и комплекты машин, при которых минимизируется вероятность простоев системы:

£ — к~0

к!

О' X

х-

РгС^М-О- 0 п> ^ ^ ^(1-^пип. (6)

1-Х

гдех = Ил/М/-0. « = цЛ/цу (7)

и удовлетворяются следующие ограничения.

1. На число проходов форвардера по одному следу:

прг=Ьр-Л-д/Ю4-д<6-кикг, (8)

где Ьр - длина пасеки, м; к,1кг~2,5 - коэффициент, учитывающий укрепление волоков порубочными остатками.

2. На общую площадь погрузочных пунктов и прочих производственных и бытовых объектов:

>10, $рЬ +5/ -Брр -104/¿р -Д<0,05-5/ (спл. рубки), (9)

5, <10, 5/,4+5/ :5/)/,104 /¿^-А <0,30 (постеп. и спл. рубки), (10) Я, >10, $р/,+ЗгХрр-Ю4/Ьр-А<0,03-3, (выб. рубки), (И)

Я/ <10, 8рЬ+8г8ррЛ04 / 1р-А<0,25 (выб. рубки), (12)

где S/ - площадь лесосеки, га; - площадь прочих производственно-бытовых объектов, га; 8РР — площадь погрузочного пункта, га.

3. На общую площадь волоков: Ь-Б/-104/Д + /.люг ~Ъта!, < 0,30-5/, (13)

где Ь - ширина пасечного волока, м; ¿тай - длина магистрального волока, м; Ь„,ац -ширина магистрального волока, м.

4. На удельное давление форвардера на грунт:

<2<15'кшН (8-микол.), (6-тикол.),0<^ (гусен.), (14)

Гс.. Ус Ус

где Ус - объем сортимента, м3; к„л1,-1,085 - коэффициент, учитывающий ширину шины; кет^-1,8 - коэффициент, учитывающий применение экогусениц; к,,,, =1,11 -коэффициент, учитывающий ширину трака гусеницы.

5. На минимальную рейсовую нагрузку форвардера: (3 > Отт у , (15)

где ()„-,„— минимальная нормативная грузовместимость существующих форварде-

(16)

(17)

ров, м . .

6. На объем межоперационного запаса: <2тш / Ус <т<().

7. На неотрицательность переменных: р ^ > 0 , > 0 .

Результаты экспериментальных исследований показали, что на основе синхронизации обеспечивается снижение расхода топлива системы «харвестер -форвардер». В этой связи выполнена постановка и решение задачи оптимизации параметров системы по критерию расхода топлива.

Решение поставленных задач нелинейного программирования выполнено методом сопряженных градиентов в триал-версии математической программной среды МаЛсад.

На основе результатов решения задач оптимизации для предприятий Пермского края разработаны параметрические ряды (фрагмент - в табл.1), отражающие совокупность оптимальных рейсовых нагрузок форвардера м3 и соответствующих природно-производственных условий - расстояний перемещения форвардера /, м, среднего объема хлыста У„ м3, среднего запаса леса м3/га, приемов работы харвестера и схем разработки лесосек (в том числе обеспечивающих снижение воздействия машин на лесную среду, например, таких, как на рис.9), а также -рекомендации по синхронизации, снижению расхода топлива и соблюдению экологических требований для систем «харвестер - форвардер».

О о

Рис 9. Технологическая схема заготовки сортиментов с сохранением подроста по новому способу: 1 - машина для заготовки сортиментов (харвестер), 2 - пасечный волок, 3 -стоящие деревья, 4 - манипулятор харвестера, 5 - сваленное дерево, 6 - куртины подроста, 7 - сортименты, 8 - оставляемые на волоке вершины

5. Обоснование наиболее эффективных систем «харвестер - форвардер» в условиях неопределенности характеристик лесосек (на примере предприятий Пермского края). Представлены методики и результаты выполненного двумя методами выбора наиболее эффективных систем в условиях стохастической

неопределенности обладающих значительным многообразием характеристик лесосек, входящих в состав арендуемых предприятием лесных участков (на примере предприятий Пермского края).

Таблица 1

Фрагмент рядов оптимальных нормативных нагрузок на рейс форвардеров м3

(на примере предприятий Пе [>мского края)

№ п/п Средний объем хлыста V/,, м3 Запас леса Ч, м3/га Способ работы и цикловая производительность харвестсра Среднее расстояние трелевки 1, м Оптимальная грузовместимость фор-вардера Q, м3

1 0,30 160 с двумя дополнительными волоками, 20 м3/ч 100 4

200 4

400 8

600 12

800 14

1000 18

1200 22

1400 24

2 0,30 200320 с двумя дополнительными волоками, 21 м3/ч 100 4

200 6

400 8

600 12

800 16

1000 18

1200 22

1400 26

В условиях предприятия (на примере ОАО «Соликамскбумпром»), способного содержать значительный парк машин из различных комплектов, для выбора наиболее эффективных систем заготовки древесины (табл.2) с учетом факторов неопределенности характеристик лесосек выделены однородные группы лесосек на основе кластеризации (рис.10). Изложена последовательность кластеризации лесосек и выбора систем:

1. Выделение показателей лесосек, используемых для кластеризации.

2. Определение меры расхождения лесосек по параметрам (расстояния) при кластеризации.

3. Предварительная оценка количества кластеров.

4. Уточнение и проверка качества выделенных кластеров.

5. Определение расстояний между кластерами лесосек и их сравнение с расстояниями в параметрических рядах оптимальных рейсовых нагрузок форвардеров (табл.1) с целью оценки соответствия параметрических рядов и кластеров.

6. Повторное выполнение кластеризации лесосек с изменением количества кластеров или способа оценки расстояний - при отсутствии соответствия параметрических рядов и кластеров.

7. Выбор наиболее эффективной системы для каждого кластера отдельно с

использованием средних значений параметров лесосек по кластерам, параметрических рядов оптимальных рейсовых нагрузок форвардеров и рекомендаций по снижению времени простоев и расхода топлива и соблюдению нормативных экологических требований.

Таблица 2

Рекомендуемые системы «харвестер — форвардер» для ОАО «Соликамскбумпром»

Кластер Способ работы и марка харвестера Нормативная рейсовая нагрузка и марка форвардера

№1 новый потрадиц. схеме, John Deer 1270 16 м3, Tigercat 1018В Skotare

традиционный, John Deer 1270 26 м3, John Deere 1710 (8 кол.)

№2 новый по традиц. схеме, John Deer 1270 27 м3, John Deere 1710 (8 кол.)

№3 новый по традиц. схеме, John Deer 1270 22 м\ John Deere 1710D, 1410D (8 кол.)

№4 с заездом на полупасеки, John Deer 1270 22 mj, John Deere 1710D, 1410D(8 кол )

традиционный, John Deer 1270 27 m3, John Deere 1710 (8 кол.)

№ Кластер' 1 » Кластер '2 • ■ Кластер 13 « ч- Кластер '4

Показатели

Рис.10. Графическое представление средних статистических показателей по кластерам лесосек ОАО «Соликамскбумпром».

Обоснование системы «харвестер - форвардер», наиболее эффективной для максимального числа лесосек, в условиях предприятия, не способного содержать парк машин различной комплектации (на примере ООО «Красновишерск Лес» — дочернего предприятия ОАО «Соликамскбумпром») выполнено на основе учета неопределенных факторов характеристик лесосек, заданных законом распределения, во-первых, «взвешиванием» показателя качества системы по вероятности; во-вторых, учетом адаптивных возможностей системы.

Первый этап предусматривает определение таких параметров лесосек и системы машин, при которых выполняются следующие условия.

1. Сумма вероятностей (по характеристикам лесосек) минимума вероятности простоев (расхода топлива) системы максимизируется:

I-PJ±1-->тах, (18)

i=\W(ut,\ih.\if,Q)

где W(uhjjh,^j;Q) - вероятность простоев (расход топлива в холостом режиме, кг/мин.) системы; и, - случайные характеристики лесосек (/, м; д, м3; Vh, м3); P(ui) -

»YUA.Hy.ß.liJ :

значения функции распределения случайной величины и,.

2. Оценка вероятностей характеристик лесосек выполняется для интервалов, соответствующих расстояниям d/, d4, dyh между объектами рядов оптимальных рейсовых нагрузок форвардеров:

~ d/, <J4+i -qk=dq, VhM - Vhk =dyh. (19)

3. Соблюдаются ограничения:

1) (8)-(17) в задаче оптимизации параметров системы по критерию вероятности простоев (расхода топлива);

2) на возможные значения характеристик лесосек:

^тах > ^ -> Imin ' Ятах >Я> Ятт , Vhmax > Vh > Vhmm > (20)

где /ИД1,/т,„;</тах ,qmi„\Vhтах ,vhmin - максимально и минимально возможные

значения характеристик лесосек, определяемые по результатам статистической обработки.

На основе изложенной методики для условий ООО «КрасновишерскЛес» определена наиболее эффективная система: способ работы харвестера - традиционный, с укреплением волоков порубочными остатками; рейсовая нагрузка фор-вардера - 27 м3; марка форвардера - John Deere 1710 (8-ми колесный).

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

Выполненные в работе анализ исследований в области моделирования и оптимизации обрабатывающе-транспортных систем, теоретическое описание функционирования системы «харвестер - форвардер» как процесса накопления и потребления перемещаемого запаса и экспериментальное подтверждение теоретических положений определили следующие выводы.

1. Представление объема сортиментов в конике форвардера как перемещаемого запаса, который с течением времени изменяется по объему и по положению в пространстве (в координатах расстояния трелевки), составило основу моделирования процесса функционирования системы «харвестер - форвардер».

2. Результаты моделирования системы «харвестер - форвардер» с включением фактора перемещаемого запаса на детерминированных моделях свидетельствуют, что синхронизация системы определяется такими факторами как интенсивность получения сортиментов харвестером и интенсивность транспортировки сортиментов форвардером, которая зависит от грузоподъемности форвардера и расстояния транспортировки.

3. Детерминированные модели не позволяют учесть стохастичность процессов накопления и потребления перемещаемого запаса системой «харвестер -форвардер», но рекомендуются для определения начальных приближений параметров системы при использовании стохастических моделей.

4. Анализ результатов определения операционных характеристик системы «харвестер - форвардер» на модели четырехфазной СМО' с декомпозицией на двухфазные подсистемы свидетельствует о том, что модель может использоваться для исследования системы. Разработанные уравнения состояний подсистем и системы в целом соответствуют физической сущности моделируемого процесса. Результаты моделирования согласуются с результатами, полученными на детерми-

нированных моделях, и фундаментальными законами исследования операций.

5. Расхождение коэффициента загрузки системы «харвестер - форвардер», определенного на детерминированных моделях и модели многофазной СМО с декомпозицией на двухфазные подсистемы, составило в среднем 13%. Изложенное определило вывод о значительном влиянии стохастических факторов процессов функционирования системы «харвестер - форвардер» на показатели эффективности системы и необходимости учета этих факторов посредством модели СМО.

6. Расхождение полученных на модели с декомпозицией на двухфазные и однофазные подсистемы операционных характеристик системы «харвестер — форвардер» составило в среднем 3%. В этой связи с целью снижения размерности задачи для исследования процессов изменения перемещаемого запаса системой с учетом их стохастичности рекомендуется четырехфазная модель СМО с пофазной декомпозицией.

7. Результаты экспериментальных исследований процесса накопления и потребления перемещаемого запаса системой «харвестер — форвардер» в условиях предприятий Пермского края определили следующие выводы.

7.1. На основе дисперсионного анализа результатов эксперимента на модели второго порядка установлено, что факторы эксперимента (расстояние транспортировки и рейсовая нагрузка форвардера), оказывающие влияние на отклик в виде процента простоев системы «харвестер - форвардер», имеют статистически значимые линейные и квадратичные эффекты.

7.2. Расхождение экспериментальных и теоретических значений процента простоев системы «харвестер - форвардер» составило в среднем 4,96% (5,57% для летних условий, 4,34% - для зимних) при оценке теоретических значений на многофазной модели СМО с пофазной декомпозицией и использованием экспериментальных интенсивностей выполнения операций. Изложенное определило вывод об адекватности и возможности применения модели для оценки параметров системы и разработки соответствующих постановок задач оптимизации.

7.3. По результатам эксперимента для предприятий Пермского края установлена возможность повышения производительности системы «харвестер - форвардер» на основе синхронизации в среднем на 29,09% (19,97 м3/ч), а именно - на 39,83% (31,18 м3/ч) в летних условиях и на 18,34% (8,76 м3/ч) в зимних условиях. Снижение расхода топлива системы при этом составит 0,08 л/м3 (0,13 кг/м3).

7.4. Результаты экспериментальных исследований показали, что синхронизация системы «харвестер - форвардер» обеспечивает снижение расхода топлива в связи с исключением расхода топлива при работе машин в холостом режиме, и подтвердили целесообразность постановки и решения задачи оптимизации параметров системы по критерию расхода топлива.

8. Постановки и решения задач оптимизации параметров системы «харвестер - форвардер» на примере предприятий Пермского края определили следующие выводы.

8.1. Управление объемом перемещаемого запаса и другими нецелочисленными параметрами системы «харвестер - форвардер» обеспечивает ее синхронизацию. .....

.8.2. Постановка задачи оптимизации параметров системы «харвестер -

форвардер» на основе детерминированной модели без декомпозиции может быть использована в инженерной практике для получения приближенных решений.

8.3. С использованием модели массового обслуживания с пофазной декомпозицией поставлены и решены задачи оптимизации параметров (грузовместимости форвардера, интенсивности получения сортиментов харвестером и интенсивности транспортировки сортиментов форвардером) системы «харвестер - форвардер». На основе результатов решения этих задач разработаны ряды оптимальных для предприятий Пермского края параметров системы «харвестер - форвардер», которые рекомендуются в качестве основы выбора синхронных и обеспечивающих снижение расхода топлива систем, а также определяют технологические требования к проектируемым комплектам «харвестер - форвардер».

8.4. Методика, рекомендуемая при выборе оптимальной для предприятий Пермского края ресурсосберегающей обрабатывающе-транспортной системы «харвестер — форвардер», соответствующей экологическим требованиям, основана на использовании рядов оптимальных параметров системы «харвестер - форвардер» и результатов анализа экологических ограничений в постановке задачи оптимизации параметров системы. Данная методика включает рекомендации:

1) по способам заготовки сортиментов харвестером (в том числе, по приемам работы харвестера, по технологическим схемам разработки лесосек и по укреплению волоков порубочными остатками), обеспечивающим синхронизм системы и соблюдение экологических требований;

2) по предпочтительным маркам форвардеров в соответствии с грузовместимостью, типом (8-ми, 6-ти колесные или гусеничные) и дополнительными характеристиками ходовой части (ширина шин или гу сениц, использование экогусе-ниц).

9. Методики и результаты обоснования наиболее эффективных систем «харвестер - форвардер» в условиях стохастической неопределенности обладающих значительным многообразием характеристик лесосек, входящих в состав арендуемых предприятием лесных участков, определили следующие выводы.

9.1. В условиях предприятия, способного содержать значительный парк машин из различных комплектов, для выбора наиболее эффективных систем заготовки древесины с учетом факторов стохастической неопределенности характеристик лесосек рекомендуется выделять однородные группы лесосек на основе кластеризации. За основу кластеризации для предварительной оценки количества кластеров рекомендуется припять метод полной связи (метод наиболее удаленных соседей), для уточнения и проверки качества выделенных кластеров - метод К-средних.

9.2. При отсутствии у предприятия возможностей для содержания значительного парка машин различной комплектации рекомендуется выбор одной системы, наиболее эффективной для максимального числа лесосек. Неопределенные факторы характеристик лесосек рекомендуется при этом определять статистическими характеристиками и законом распределения, а их учет при выборе системы выполнять, во-первых - «взвешиванием» показателя качества системы по вероятности, во-вторых - учетом адаптивных возможностей системы.

9.3. Использование рекомендуемых систем «харвестер - форвардер» в условиях ОАО «Соликамскбумпром» в сравнении с существующими обеспечивает

снижение процента простоев систем в среднем на 25% при использовании способов работы харвестера, обеспечивающих снижение воздействия машин на лесную среду, и на 27% при использовании традиционных способов работы харвестера, а соответствующее снижение расхода топлива - 0,06 кг/мин. (0,051 л/мин.) и 0,065 кг/мин. (0,055 л/мин.)

9.4. Среднее снижение процента простоев системы «харвестер - форвар-дер» на основе использования наиболее эффективной системы в условиях лесных участков, арендуемых ООО «КрасновишерскЛес», сравнительно с существующей, составило 14%, а соответствующее снижение расхода топлива - 0,034 кг/мин. (0,03 л/мин.)

9.5. Разработанные методики обоснования наиболее эффективных систем «харвестер - форвардер» позволяют учитывать факторы неопределенности при-родно-производственных условий процессов накопления и потребления перемещаемого запаса на двух уровнях иерархии - на уровне арендуемых лесных участков и на уровне отдельных лесосек.

10. Экономическая эффективность внедрения рекомендуемой системы «харвестер - форвардер» для условий лесных участков, арендуемых ООО «Красновишерск Лес», составила: по удельным эксплуатационным затратам

- 22,86 руб./м3; по приведенным затратам - 18,21 руб./м3; по производительности

- 34,97 м3/ч-день (27%); по годовому эффекту - 2192920 тыс. руб.; по прибыли -3656920 тыс. руб.

Публикации по диссертационной работе Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК РФ:

1 .Якимович, С.Б. Рейсовая нагрузка лесозаготовительных машин /С.Б. Якимович, М.А. 'Гетерина //Вестник МГУЛ. Лесной вестник - М.: МГУЛ, 2006. - №6. - С.95-97.

2.Якимович, С.Б. Оптимизация рейсовой нагрузки форвардера /С.Б.Якимович, М.А. Тетерина// Известия СПбГЛТА. Вып.180. - СПб.: СПбГЛТА, 2007. - С. 126-132.

ЗЛкимович, С.Б. Моделирование стохастических обрабатывающе-транспортных систем с перемещаемыми запасами /С.Б. Якимович, М.А. Тетерина //Вестник МГУЛ. Лесной Вестник. - М.: МГУЛ, 2007. - №6. - С.71-77.

4.Тетерина, М.А. Постановка и решение задачи оптимизации параметров обрабаты-ваюше-транспортной системы «харвестер - форвардер» /М.А. Тетерина// Известия СПбГЛТА. Вьш.183.Статьй молодых ученых, подготовленные на основе докладов (№14) -СПб.: СПбГЛТА,2008.-С. 100-107.

5.Якимович, С.Б. Экспериментальная оценка синхронизации обрабатывающе-транспортной системы «харвестер-форвардер» /С.Б. Якимович, М.А. Тетерина //Вестник МГУЛ. Лесной Вестник. - М.: МГУЛ, 2008. - №4. - С.48-51.

6.Якимович, С.Б. Выбор систем заготовки древесины в условиях неопределенно-сти/С.Б.Якимович, М.А. Тетерина'/ Известия СПбГЛТА. Вып.185. - СПб.: СПбГЛТА, 2008. -С.263-268.

Публикации в других изданиях:

1.Якимович, С.Б. Моделирование и оптимизация процесса накопления и потребления перемещаемого запаса/С.Б. Якимович, М.А. Тетерина//Моделирование. Теория, методы и средства: Материалы VI Международной научно-практической конференции. Часть 4 -Новочеркасск: ЮРГТУ, 2006. - С.63-67.

2.Yakimovich, S.B. Transporting stocks logistics/ S.B. Yakimovich, M.A. Teterina //Trans & MOTAUTO '07: XIV international scientific-technical conference materials - Ruse, Bulgaria, 2007. - P. 68-72 .

3.Якимович, С.Б. Логистика перемещаемых запасов /С.Б. Якимович, М.А. Тетерина'/

Международный научно-технический журнал «Машины, технологии, материалы» - София, Болгария, 2007.-С. 35-38.

4.Тетерина, М.А. Оптимизация интенсивности обработки предмета труда харвестс-ром по критерию времени простоев [Электронный ресурс] /М.А. Тетсрина //Социально-экономические и технические системы. - Набережные Челны: ИНЭКА, 2006. - №9.

5.Тетерина, М.А. Синхронизация системы «харвестер - форвардер» /М.А. Тетерина //Моделирование. Теория, методы и средства: Материалы VIII Международной научно-практической конференции - Новочеркасск: ЮРГТУ, 2008. - С.22-25.

6.Тетерина, М.А. Способ заготовки сортиментов машиной манипуляторного типа /М.А. Тетерина //Научному прогрессу - творчество молодых. Сборник материалов международной научной конференции по естественнонаучным и техническим дисциплинам. Ч.З -Йошкар-Ола: МарГТУ, 2008. - С.148-149.

7.Якимович, С.Б. Оптимизация рейсовой нагрузки форвардера и интенсивности обработки предмета труда /С.Б. Якимович, М.А. Тетерина .'/Сб. статей студ., асп., докт. и ППС по итогам научно-практической конференции МарГТУ в 2006 г. - Йошкар-Ола: МарГТУ, 2006. - С.138-142.

8.0боснование ресурсосберегающих технологий лесопромышленного комплекса, адаптированных к природным условиям Пермского края, с минимизацией затрат на лесовос-становление: отчет о НИР (промежуточный) /МарГТУ; рук. Якимович С.Б. - Гос. контракт № 01.29/07 с министерством промышленности и природных ресурсов Пермского края -Йошкар-Ола, 2007. - 500 с.

9.0боснование ресурсосберегающих технологий лесопромышленного комплекса, адаптированных к природным условиям Пермского края, с минимизацией затрат на лесовос-становленне: отчет о НИР (заключшельный) /МарГТУ; рук. Якимович С.Б. - Гос. контракт № 01.29/07 с министерством промышленности и природных ресурсов Пермского края -Йошкар-Ола, 2007. - 181 с.

Ю.'Гетерина, М.А. Моделирование обрабатывающе-транспортных систем, оперирующих с перемещаемыми запасами /М.А. Тетерина //Молодые исследователи - регионам: Материалы всероссийской научной конференции студентов и аспирантов: в 2 т. - Вологда: ВоГТУ, 2007. - Т. 1. - С.309-313.

Просим Ваши отзывы на автореферат в двух экземплярах с подписями, заверенными гербовой печатью, направлять по адресу: 141005, Мытищи-5, Московская область, 1-Институтская, 1, МГУЛ, ученому секретарю. Тел. 8-498-687-38-81.

Тетерина Мария Александровна

Обоснование параметров обрабатывающе-транспортной системы «харвестер - форвардер» (на примере предприятий Пермского края)

Автореферат

Подписано в печать 10.02.2009. Формат 60x84 '/16. Бумага офсетная. Печать офсетная. Усл. печ. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ № 4059.

Редакцнонно-издательский центр Марийского государственного технического университета 424006, Йошкар-Ола, ул. Панфилова, 17

ВВЕДЕНИЕ

1. АНАЛИЗ ИССЛЕДОВАНИЙ В СФЕРЕ МОДЕЛИРОВАНИЯ И ОПТИМИЗАЦИИ ОБРАБАТЫВАЮЩЕ-ТРАНСПОРТНЫХ СИСТЕМ ЗАГОТОВКИ И ПЕРВИЧНОЙ ОБРАБОТКИ ДРЕВЕСИНЫ

1.1. Классификация подходов к моделированию обрабатывающе-транспортных систем

1.2. Классификационные признаки обрабатывающе-транспортных систем заготовки и первичной обработки древесины

1.3. Анализ состояния моделирования и оптимизации обрабатывающе-транспортных систем заготовки и первичной обработки древесины 22 Выводы по .разделу ( (

2. МОДЕЛИРОВАНИЕ ЗАГОТОВКИ И ПЕРВИЧНОЙ ОБРАБОТКИ ДРЕВЕСИНБ1 СИСТЕМОЙ <<ХАРВЕСТЕР - ФОРВАРДЕР» КАК ПРОЦЕССА НАКОПЛЕНИЯ И ПОТРЕБЛЕНИЯ ПЕРЕМЕЩАЕМОГО ЗАПАСА

2.1. Способ формализации накопления и потребления перемещаемого запаса обрабатывающе-транспортной системой «харвестер — форвар

2.2. Детерминированные модели обрабатывающе-транспортной системы «харвестер - форвардер»

2.2.1. Моделирование обрабатывающе-транспортной системы «харвестер - форвардер» на основе декомпозиции технологического процесса во времени по элементам и по машинам

2.2.2. Моделирование обрабатывающе-транспортной системы «харвестер - форвардер» без декомпозиции

2.3. Моделирование процесса функционирования обрабатывающе-транспортной системы «харвестер - форвардер» на основе теории массового обслуживания

2.3.1. Представление системы «харвестер - форвардер» как многофазной системы массового обслуживания

2.3.2. Методика декомпозиции системы «харвестер - форвардер» с последовательным рассмотрением двухфазных подсистем

2.3.3. Конструирование уравнений вероятностей состояний и определение операционных характеристик подсистем

2.3.4. Методика декомпозиции системы «харвестер — форвардер» с последовательным рассмотрением однофазных подсистем 103 Выводьмю разделу 111 3; ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СИСТЕМЫ «ХАРВЕСТЕР - ФОРВАРДЕР»

3.1. Методика экспериментальных исследований

3.2. Оценка значимости и характера эффектов факторов-синхронизации системьг«харвестер - форвардер»

3.3. Оценка статистических характеристик и законов распределения случайных параметров системы «харвестер - форвардер»

3.4.0ценка адекватности, корректировка модели системы «харвестер -форвардер»

Выводы по разделу

4. ПОСТАНОВКИ И РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ОПТИМИЗАЦИИ ПАРАМЕТРОВ ОБРАБАТЫВАЮЩЕ-ТРАНСПОРТНОЙ СИСТЕМЫ «ХАРВЕСТЕР - ФОРВАРДЕР» (НА ПРИМЕРЕ ПРЕДПРИЯТИЙ ПЕРМСКОГО КРАЯ)

4.1. Анализ результатов оптимизации параметров системы «харвестер -форвардер» на детерминированных моделях и оценка моделей 140 4.1.1. Постановки и решения задач оптимизации параметров системы «харвестер — форвардер» на детерминированной модели с декомпозицией

4.2. Постановки и решения задач оптимизации параметров системы «харвестер - форвардер» на детерминированной модели без декомпозиции

4.3. Постановка и решение задачи оптимизации параметров системы «харвестер - форвардер» на стохастической модели

4.3.1. Постановка задачи оптимизации параметров системы «харвестер-форвардер» по критерию вероятности простоев с экологическими ограничениями

4.3.2. Постановка задачи оптимизации параметров системы «харвестер -форвардер» по критерию расхода топлива с экологическими ограничениями 149 4.3.3-. Рекомендации л о синхронизации, снижению расхода топлива и соблюдению экологических требований для системы «харвестер — форвардер» (на примере предприятий Пермского края) 150 Выводы по разделу

5. ОБОСНОВАНИЕ НАИБОЛЕЕ ЭФФЕКТИВНЫХ СИСТЕМ «ХАРВЕСТЕР - ФОРВАРДЕР» В УСЛОВИЯХ НЕОПРЕДЕЛЕННОСТИ ХАРАКТЕРИСТИК ЛЕСОСЕК (НА ПРИМЕРЕ ПРЕДПРИЯТИЙ ПЕРМСКОГО КРАЯ)

5.1. Обоснование систем «харвестер - форвардер» для предприятия, способного содержать парк машин различной комплектации (на примере ОАО «Соликамскбумпром»)

5.1.1. Методика кластеризации лесосек ^

5.1.2. Исходная информация для кластеризации лесосек

5.1.3. Результаты кластеризации лесосек

5.1.4. Выбор наиболее эффективных систем «харвестер — форвардер» на основе результатов кластеризации лесосек

5.2. Обоснование наиболее эффективной системы «харвестер - форвардер» для предприятия, не способного содержать парк машин различной комплектации'(на примере ООО «Красновишерск Лес» - дочернего предприятия ОАО «Соликамскбумпром») 178 5.2.1. Методика учета неопределенных факторов лесосек, заданных законом распределения

5.2.2. Оценка статистических характеристик и законов распределения случайных параметров лесосек

5.2.3. Выбор наиболее эффективной системы «харвестер — форвардер» на основе законов распределения параметров лесосек

Выводы по разделу

Актуальность темы. Снижение времени простоев (синхронизация) и расхода топлива машин в системах заготовки и первичной обработки древесины выполняется в настоящее время в большей части на основе оптимизации состава систем по маркам и количеству из существующих машин и изменением сменности работы машин. При использовании таких подходов в связи с целочисленностью управляемых переменных возникают зоны неэффективности, определяемые скачками целевой функции при дискретном изменении количества машин или коэффициента сменности. Кроме того, такие дорогостоящие комплекты как «харвестер - форвардер» функционируют полные сутки, что исключает возможность управления коэффициентом сменности.

Лесосеки, входящие в состав арендуемых любым предприятием лесных участков, характеризуются значительным разнообразием по совокупности таких показателей как объем хлыста, запас леса, площадь и других, что обуславливает стохастическую неопределенность условий технологического процесса (ТП) заготовки древесины. Учет этой неопределенности реализован в некоторых работах моделированием параметров каждой лесосеки или определением средних значений. Изложенное не позволяет, однако, выполнять выбор наиболее эффективных систем машин для всей совокупности лесосек в связи с тем, что невозможно содержать на предприятии столь значительный парк машин, чтобы каждой лесосеке соответствовал определенный комплект, а средние значения характеристик лесосек не достаточны для учета стохастической неопределенности условий ТП. Для выбора систем лесосечных машин имеется подход, основанный на группировке лесосек, отведенных в рубку. Однако результаты группировки лесосек используются для выбора систем на основе управления целочисленными переменными.

Синхронизация обрабатывающе-транспортных систем заготовки и первичной обработки древесины возможна на основе управления объемом перемещаемого запаса, т.е. объемом сортиментов в конике транспортной машины, а также другими нецелочисленными параметрами системы — интенсивно-стями обработки и перемещения предмета обработки и соответствующими схемами и приемами работы машин, расстояниями трелевки.

Таким образом, снижение времени простоев и расхода топлива систем харвестер — форвардер» на основе управления объемом перемещаемого запаса и другими нецелочисленными параметрами системы, а также обоснование наиболее эффективных систем в условиях стохастической неопределенности характеристик лесосек являются в настоящее время актуальными.

Диссертационная работа выполнена в рамках основного научного направления «Технология лесозаготовок» Марийского государственного технического университета по соответствующему федеральному направлению научных исследований и государственного контракта №01.29/07 с министерством промышленности и природных ресурсов Пермского края на выполнение НИР5 по теме: «Обоснование ресурсосберегающих технологий лесопромышленного комплекса, адаптированных к природным условиям Пермского края, с минимизацией затрат на лесовосстановление».

Цель работы. Целью данной работы является обоснование параметров обрабатывающе-транспортных систем «харвестер — форвардер», обеспечивающих снижение времени простоев и расхода топлива и соблюдение экологических требований.

Достижение цели обеспечено решением следующих задач.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

Выполненные в работе анализ исследований в области моделирования и оптимизации обрабатывающе-транспортных систем, теоретическое описание функционирования системы «харвестер — форвардер» как процесса накопления и потребления перемещаемого запаса и экспериментальное подтверждение теоретических положений определили следующие выводы.

1. Представление объема сортиментов в конике форвардера как перемещаемого запаса, который с течением времени изменяется по объему и по положению в пространстве (в координатах расстояния трелевки), составило основу формализации процесса функционирования системы «харвестер -форвардер».

2. Результаты модёлирования системы «харвестер - форвардер» с включением фактора перемещаемого запаса на детерминированных моделях свидетельствуют, что синхронизация системы определяется такими факторами как интенсивность получения сортиментов харвестером и интенсивность транспортировки сортиментов форвардером, которая зависит от грузоподъемности форвардера и расстояния транспортировки.

3. Детерминированные модели не позволяют учесть стохастичность процессов накопления и потребления перемещаемого запаса системой «харвестер — форвардер», но рекомендуются для определения начальных приближений параметров системы при использовании стохастических моделей.

4. Анализ результатов определения операционных характеристик системы «харвестер - форвардер» на модели СМО с декомпозицией на двухфазные подсистемы свидетельствует о том, что модель может использоваться для исследования системы. Разработанные уравнения состояний подсистем и системы в целом соответствуют физической сущности моделируемого процесса. Результаты моделирования согласуются с результатами, полученными на детерминированных моделях, и фундаментальными законами исследования операций.

5. Расхождение коэффициента загрузки системы «харвестер — форвардер», определенного на детерминированных моделях и модели многофазной СМО с декомпозицией на двухфазные подсистемы, составило в среднем 13%. Изложенное определило вывод о значительном влиянии стохастических факторов процессов функционирования системы «харвестер — форвардер» на показатели эффективности системы и необходимости учета этих факторов посредством модели СМО.

6. Расхождение полученных на модели с декомпозицией на двухфазные и однофазные подсистемы операционных характеристик системы «харвестер

- форвардер» составило в среднем 3%. В этой связи с целью снижения размерности задачи для исследования процессов изменения перемещаемого запаса системой с учетом их стохастичности рекомендуется четырехфазная модель СМО с пофазной декомпозицией.

7. Результаты экспериментальных исследований процесса накопления и потребления перемещаемого запаса системой «харвестер — форвардер» в условиях предприятий Пермского края определили следующие выводы.

7.1. На основе дисперсионного анализа результатов эксперимента на модели второго порядка установлено, что факторы эксперимента (расстояние транспортировки и рейсовая нагрузка форвардера), оказывающие влияние на отклик в виде процента простоев системы «харвестер — форвардер», имеют статистически значимые линейные и квадратичные эффекты.

7.2. Расхождение экспериментальных и теоретических значений процента простоев системы «харвестер - форвардер» составило в среднем 4,96% (5,57% для летних условий, 4,34% — для зимних) при оценке теоретических значений на многофазной модели СМО с пофазной декомпозицией и использованием экспериментальных интенсивностей выполнения операций. Изложенное определило вывод об адекватности и возможности применения модели для оценки параметров системы и разработки соответствующих постановок задач оптимизации.

7.3. По результатам эксперимента для предприятий Пермского края установлена возможность, повышения производительности системы «харвестер л

- форвардер» на основе синхронизации в среднем на 29,09% (19,97 м /ч), а л л именно — на 39,83% (31,18 м /ч) в летних условиях и на 18,34% (8,76 м /ч) в зимних условиях. Снижение расхода топлива системы при этом составит 0,08 л/м3 (0,13'кг/м3).

7.4. Результаты экспериментальных исследований показали, что синхронизация системы «харвестер - форвардер» обеспечивает снижение расхода топлива в связи с исключением расхода топлива при работе машин в холостом режиме, и подтвердили целесообразность постановки и решения задачи оптимизации параметров системы по критерию расхода топлива.

8. Постановки и решения задач оптимизации параметров системы «харвестер - форвардер» на примере предприятий Пермского края определили следующие выводы.

8.1. Управление объемом перемещаемого запаса и другими нецелочисленными параметрами системы «харвестер — форвардер» обеспечивает ее синхронизацию.

8.2. Постановка задачи оптимизации параметров системы «харвестер форвардер» на основе детерминированной модели без декомпозиции может быть использована в инженерной практике для получения приближенных решений.

8.3. С использованием модели массового обслуживания с пофазной декомпозицией поставлены и решены задачи оптимизации параметров (грузовместимости форвардера, интенсивности обработки деревьев харвестером и интенсивности транспортировки сортиментов форвардером) системы «харвестер — форвардер». На основе результатов решения этих задач разработаны ряды оптимальных для предприятий Пермского края параметров системы «харвестер — форвардер», которые рекомендуются в качестве основы выбора синхронных и обеспечивающих снижение расхода топлива систем, а также определяют технологические требования к проектируемым комплектам «харвестер — форвардер.

8.4. Рекомендуемая при выборе оптимальной для предприятий Пермского края ресурсосберегающей обрабатывающе-транспортной системы «харвестер — форвардер», соответствующей экологическим требованиям, основана на использовании рядов оптимальных параметров системы «харвестер — форвардер» и результатов анализа экологических ограничений в постановке задачи оптимизации параметров системы. Данная методика включает рекомендации:

1) по способам заготовки сортиментов харвестером (в том числе, по приемам работы харвестера, по технологическим схемам разработки лесосек и по укреплению волоков порубочными остатками), обеспечивающим синхронизм системы и соблюдение экологических требований;

2) по предпочтительным маркам форвардеров в' соответствии с грузовместимостью, типом (8-ми, 6-ти колесные или гусеничные) и дополнительными характеристиками ходовой части (ширина шин или гусениц, использование экогусениц).

9. Методики и результаты обоснования наиболее эффективных систем «харвестер - форвардер» в условиях стохастической неопределенности обладающих значительным многообразием характеристик лесосек, входящих в состав арендуемых предприятием лесных участков, определили следующие выводы.

9.1. В условиях предприятия, способного содержать значительный парк машин из различных комплектов, для выбора наиболее эффективных систем заготовки древесины с учетом факторов стохастической неопределенности характеристик лесосек рекомендуется выделять однородные группы лесосек на основе кластеризации. За основу кластеризации для предварительной оценки количества кластеров рекомендуется принять метод полной связи (метод наиболее удаленных соседей), для уточнения «и проверки качества выделенных кластеров - метод iT-средних.

9.2. При отсутствии у предприятия возможностей для содержания значительного парка машин различной комплектации рекомендуется выбор* одной системы, наиболее эффективной для максимального числа лесосек. Неопределенные факторы характеристик лесосек рекомендуется при этом определять статистическими характеристиками и законом распределения, а их учет при выборе системы выполнять, во-первых — «взвешиванием» показателя качества системы по вероятности, во-вторых — учетом адаптивных возможностей системы.

9.3. Использование рекомендуемых систем «харвестер - форвардер» в условиях ОАО «Соликамскбумпром» в сравнении с существующими обеспечивает снижение процента простоев систем в среднем на 25% при использовании способов работы харвестера, обеспечивающих снижение воздействия машин на лесную среду, и на 27% при использовании традиционных способов работы харвестера, а соответствующее снижение расхода топлива — 0,06 кг/мин. (0,051 л/мин.) и 0,065 кг/мин. (0,055 л/мин.)

9.4. Среднее снижение процента простоев системы «харвестер - форвардер» на основе использования наиболее эффективной системы в условиях лесных участков, арендуемых ООО «КрасновишерскЛес», сравнительно с существующей, составило 14%, а соответствующее снижение расхода топлива - 0,034 кг/мин. (0,03 л/мин.)

9.5. Разработанные методики обоснования наиболее эффективных систем «харвестер - форвардер» позволяют учитывать факторы неопределенности природно-производственных условий процессов накопления и потребления перемещаемого запаса на двух уровнях иерархии — на уровне арендуемых лесных участков и на уровне отдельных лесосек.

10. Экономическая эффективность внедрения рекомендуемой системы «харвестер - форвардер» для условий лесных участков, арендуемых ООО «Красновишерск Лес», составила: по удельным эксплуатационным за

1 о тратам — 22,86 руб./м ; по приведенным затратам — 18,21 руб./м ; по произвоо дительности — 34,97 м /ч-день (27%); по годовому эффекту -2192920 тыс. руб.; по прибыли - 3656920 тыс. руб.

1. Вагнер, Г. Основы исследования операций /Г. Вагнер - М.: Мир, 1973. - Т.2 - 504 с.

2. Вагнер, Г. Основы исследования операций /Г. Вагнер М.: Мир, 1973. — Т.З — 502 с.

3. Таха, X. Введение в исследование операций /X. Таха — М.: Мир, 1985. Т.2 - 496 с.

4. Рыжиков, Ю.И. Теория очередей и управления запасами /Ю.И. Рыжиков СПб: Питер, 2001.-384 с.

5. Долгов, А.П. Теория запасов и логистический менеджмент: методология системной интеграции и принятия эффективных решений /А.П. Долгов //СПб.: Изд-во СПбГУЭФ, 2004.-272 с.

6. Шрайбфедер, Дж. Эффективное управление запасами /Дж. Шрайбфедер //Пер. с англ.- 2-е изд. М.: Альпина Бизнес Букс, 2006. - 304 с.

7. Алябьев, В.И. Оптимизация производственных процессов на лесозаготовках /В.И. Алябьев М.: Лесная промышленность, 1977. — 232 с.

8. Sherbrooke, Craig С. Optimal Inventory Modeling of Systems /Craig C. Sherbrooke, 2004. -368 pp.

9. Багаев, Н.Г. Межоперационные запасы сырья в леспромхозах /Н.Г. Багаев, М.А. Мизев- М.: Лесная промышленность, 1973. 86 с.

10. Батин, И.В. Основы теории и расчета автоматических линий лесопромышленных предприятий /И.В. Батин, Д.Л. Дудюк М.: Лесная промышленность, 1975. — 173 с.

11. Камусин, А.А. Управление лесоскладскими процессами предприятий с рейдами приплава /А.А. Камусин //Автореферат диссертации на соискание, ученой степени доктора технических наук. М., 1998. - 42 с.

12. Редькин, А.К. Математическое моделирование и оптимизация технологий лесозаготовок: Уч. для вузов /А.К. Редькин, С.Б. Якимович //М.: МГУ Л, 2005.- 504 с.

13. Клодчик, И.П. Моделирование технологического процесса приводохранилищных нижних складов /И.П. Клодчик //Сб. научн. тр. Вып.142 М.: МЛТИ- 1982.-С.42- 46

14. Култаев, A.M. Имитационное экспериментирование с моделью склада технологической щепы/A.M. Култаев //Сб. научн. тр. Вып.133. -М.: МЛТИ- 1981.-С.37-41

15. Wonga, Hartanto Cost allocation nr spare parts inventory pooling /Hartanto Wonga, Dirk Van Oudheusdenb, Dirk Cattrysseb //Transportation Research Part E: Logistics and Transportation Review

16. Inventory models /Ed. by A. Chican. Akademiai kiado, Budapest, 1990. - 419 pp.

17. Чамеев, В.В. Совершенствование технологических процессов лесопильно-тарных цехов лесозаготовительных предприятий /В.В. Чамеев //Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук — М., 1992. — 20 с.

18. Климушев, Н.К. Моделирование запасов хлыстов на лесосеке /Н.К. Климушев //Вестник Московского государственного университета леса. — М.: МГУЛ, 2005. №6. — с.99-102

19. Климушев, Н.К. Нечеткая модель управления вывозкой /Н.К. Климушев //Вестник Московского государственного университета леса —М.: МГУЛ, 2005.-№6. с.102-104

20. Нижние лесные склады: Справочник /Ред. Д.К. Воевода. М.: Лесная промышленность, 1972.-286 с.

21. Заикин, А.Н. Сокращение продолжительности разработки лесосеки за счет маневрирования численностью или сменностью работы машин /А.Н. Заикин //Актуальные проблемы лесного комплекса: Сб. научн. трудов. Вып. 18. Брянск: БИГТА, 2007. - С.20-23

22. Заикин, А.Н. Технология лесозаготовок. 4.1. Управление межоперационными запасами, расчет режимов работы машин и технико-экономических показателей: Уч. пос. /А.Н. Заикин Брянск: БГИТА, 2001. - 80 с.

23. Baoding, L. Decision Criteria and Optimal Inventory Processes /L. Baoding, Augustine O. Esogbue, 1999. 224 pp.

24. Buckley, James J. Fuzzy Probabilities /James J. Buckley, 2005. 164 pp.

25. Maitia, A.K. Two storage inventory model with random planning horizont /А.К. Maitia, M.K. Maitib //Applied Mathematics and Computation, August 2006

26. Mohebbi, E. Supply interruptions in a lost-sales inventory system with random lead time /Е. Mohebbi //Computers & Operations Research, Volume 30, Issue 3, 2003/- P. 411-426

27. Hill, Roger M. Inventory control with indivisible units of stock transfer /Roger M. Hill //European Journal of Operational Research, August 2005

28. Kim, Eungab. Optimal inventory replenishment policy for a queuing system with finite waiting room capacity /Eungab Kim //European Journal of Operational Research. Volume 161, Issue 1,2005.-P. 256-274

29. Nielsen, Christina. An analytical study of the Q(s,S) policy applied to the joint replenishment problem /Christina Nielsen, Christian Larsen //European Journal of Operational Research. Volume 163, Issue 3, 2005. P. 721-732

30. Samanta, B. An inventory control model using fuzzy logic /В. Samanta, S. A. Al-Araimi //International Journal of Production Economics, Volume 73, Issue 3, 2001. P. 217-226

31. Bulinskaya, E. V. Stochastic orders and inventory problems /Е. V. Bulinskaya //International. Journal of Production Economics. Volume 88, Issue 2, 2004. P. 125-135

32. Проблемы управления запасами /Доклады II симпозиума по управлению запасами. — М.: ЦЭМИ, 1972.-2925 с.

33. Проценко, О.Д. Комплекс экономико-математических моделей управления складскими поставками /О.Д. Проценко и др. //Доклады от СССР на IX Международном симпозиуме, 1975.-14 с.

34. Johnson, J. W. On stock selection at spare parts stores section /J. W. Johnson //Naval Research Logistics Quarterly, №1. P. 49-60

35. Федоренчик, A.C. Неравномерность работы технологических потоков лесозаготовок и разработка средств повышения их пропускной способности /А.С. Федоренчик //Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук -Минск, 1984.-22 с.

36. Севастьянов, Б.А. Задача о влиянии емкости бункеров на средне время простоя автоматической линии станков /Б.А. Севастьянов //Теория вероятностей и ее применение М.: изд-во АН СССР. - 1962. - Т.7. - Вып. 4. - С. 438 - 447.

37. Егоров, Л.И. К обоснованию рейсовой нагрузки трелевочного трактора при работе с валочно-пакетирующей машиной /Л.И. Егоров, B.C. Брейтер //Проблемы исследования базовых лесопромышленных тракторов. Труды ЦНИИМЭ. — Химки, 1977. — С. 17 — 22.

38. Провоторов, Ю.И. Взаимодействие трактора, оборудованного клещевым захватом, с пачкой хлыстов /Ю.И. Провоторов //Проблемы исследования базовых лесопромышленных тракторов. Труды ЦНИИМЭ. Химки, 1977. - С. 53 - 56

39. Шеховцов, Д.И. Анализ основных параметров колесных трелевочных тракторов по сравнительным испытаниям /Д.И. Шеховцов //Проблемы исследования базовых лесопромышленных тракторов. Труды ЦНИИМЭ. — Химки, 1977. — С. 63'- 75

40. Шулаков, Г.Г. Решение одной задачи массового обслуживания /Г.Г. Шулаков //Научные труды. Вып.88. -М.: МЛТИ, 1976.-c.5-12

41. Анисимов, Г.М. Применение метода математического планирования эксперимента при исследовании производительности трелевочных тракторов /Г.М. Анисимов, П.А. Пустотный //Изв. высш. уч. заведений. Лесной журнал. — Архангельск. 1978. - №6. - с.34-37

42. Шутова, Ю.А. Оптимизация технологического процесса транспортировки в условиях стохастической неопределенности /Ю.А. Шутова, А.И. Сташинов //Изв. высш. уч. заведений. Лесной журнал. Архангельск. - 1994. -№5-6. — с. 148-150

43. Пименов, А.Н. Математичеко моделирование одной схемы процесса береговой сплотки /А.Н. Пименов, Г.Г. Шулаков //Научные труды. Вып. 79. — М.: МЛТИ, 1976

44. Шулаков, Г.Г. Некоторые результаты исследования процесса береговой сплотки /Г.Г. Шулаков //Научные труды. Вып. 79. М.: МЛТИ, 1976

45. Шулаков, Г.Г. О стационарности процесса береговой сплотки /Г.Г. Шулаков //Научные труды. Вып. 79. М.: МЛТИ, 1976

46. Шулаков, Г.Г. О типах распределения продолжительности циклов работы оборудования на береговой сплотке /Г.Г. Шулаков //Научные труды. Вып. 87. М.: МЛТИ, 1976

47. Пименов, А.Н. Примеры оптимизации процесса береговой сплотки на основе ТМО /А.Н. Пименов, Г.Г. Шулаков //Научные труды. Вып.88. М.: МЛТИ, 1976. - с.19-30

48. Анисимов, Г.М. Технико-эксплуатационные показатели трелевочных тракторов /Г.М. Анисимов //Изв. высш. уч. заведений. Лесной журнал. — Архангельск. 1979. - №2. — с.28-32

49. Анисимов, Г.М. Повышение энегронасыщенности трелевочного трактора /Г.М. Анисимов //Лесная промышленность. М. - 1986. - №12. - с.24-25

50. Анисимов, Г.М. Оптимизация рейсовой нагрузки трелевочного трактора /Г.М. Анисимов, O.A. Михайлов, А.Я. Перельман //Изв. высш. уч. заведений. Лесной журнал. — Архангельск. — 1989. — №3. с.48-52

51. Редькин, А.К. Выбор лесоскладских машин и технологии в зависимости от размерно качественных характеристик обрабатываемого сырья /А.К. Редькин, А.Я. Чувелев. — М.: МЛТИ, 1981.-76 с.

52. Пашин, Е.К. Моделирование процесса производства щепы на лесосеке /Е.К. Па-шин //Автоматизация и комплексная механизация производственных процессов лесопромышленных предприятий. Научные труды МЛТИ. Вып. 133 М.: МЛТИ, 1981. - С. 29-33

53. Аболь, П.И. Исследования на ЭВМ различных типов валочно-пакетирующих машин /П.И. Аболь, В.З. Габриэль, М.А. Перфилов //Машинная валка и трелевка леса. Труды ЦНИИМЭ. Химки, 1977. - С. 10 - 16

54. Аболь, П.И. Технологическая оценка валочно-пакетирующих машин /П.И. Аболь, В.З. Габриэль, М.А. Перфилов //Труды ЦНИИМЭ. Сб. 122. Химки, 1972. - С. 43-25

55. Сюнев, B.C. Обоснование выбора систем машин для рубок ухода /B.C. Сюнев //Автореферат дис-ции . д-ра техн. наук: 05.21.01—Воронеж,2000.—34с.

56. Рябухин, П.Б. Лесоводственно-технологические основы развития лесозаготовительного производства на дальнем востоке /П.Б. Рябухин //Автореферат дис-ции . д-ра с.-х. наук: 05.21-01 Братск, 2008 - 39 с.

57. Бердник, А.Г. Повышение эффективности сортиментной заготовки древесины с применением процессора (На примере лесозаготовительных предприятий Республики Коми) /А.Г. Бердник //Дис. канд. техн. наук: 05.21.01 Петрозаводск, 2006. - 126 с.

58. Никончук А. В. Обоснование основных технологических параметров перспективной раскряжевочно-сортировочной линии для первичной обработки древесного сырья/A.B. Никончук //Дис. . канд. техн. наук: 05.21.01 Красноярск, 2007. - 197 с.

59. Матросов, A.B. Обоснование системы лесосечных машин для сортиментного метода лесозаготовок (на примере предприятий Центрального федерального округа РФ) /A.B. Матросов //Дис. канд. техн. наук: 05.21.01 М., 2008. - 188 с.

60. Быковский, М.А. Совершенствование технологических процессов переработки отходов лесозаготовительных предприятий /М.А. Быковский //Дис. . канд. техн. наук: 05.21.01-М., 2006.-140 с.

61. Якимович, С. Б. Теория синтеза оптимальных процессов: проектирование систем заготовки и обработки древесины и управление ими /С. Б. Якимович — Марийский гос. техн. ун-т Пермь: Изд-во Пермской ГСХА, - 2006. - 247с. - ISBN 5-94279-049-3

62. Rodriguesa, Luis. Piecewise-linear Hoo controller synthesis with applications to inventory control of switched production systems /Luis Rodriguesa, El-Kebir Boukasb //Automatica. Volume 42, Issue 8, 2006. P. 1245-1254

63. Sallesa, J.L.F. An impulse control problem of a production model with interruptions to follow stochastic demand /J.L.F. Sallesa, J.B.R. do Val //European Journal of Operational Research. Volume 132, Issue 1, 2001. P. 123-145

64. Vinson, David R. A new measure of process output controllability /David R. Vinson, Christos Georgakis //Journal of Process Control, Volume 10, Issues 2-3, 2000. P. 185-194

65. Захаров, О.Т. Технологический процесс, осуществляемый валочно-пакетирующей машиной и трелевочным трактором /О.Т. Захаров //Машинная валка и трелевка леса. Труды ЦНИИМЭ. Химки, 1977. - С. 45-48.

66. Немцов, В.П. Исследование и обоснование основных параметров колесного трелевочного трактора /В.П. Немцов, Л.И. Егоров, Л.А. Рогалкж //Проблемы исследования базовых лесопромышленных тракторов. Труды ЦНИИМЭ. Химки, 1977. - С. 11-16.

67. Рогалкж, Л.А. Исследование процесса движения' транспортной системы «колесный трелевочный трактор пачка деревьев» /Л.А. Рогалкж, Ю.В. Горбачевский //Проблемы исследования базовых лесопромышленных тракторов. Труды ЦНИИМЭ. - Химки, 1977. — С. 27-32.

68. Шеховцов, Д.И. Экспериментальное определение сил, передающихся на трактор при трелевке пачки в захвате /Д.И. Шеховцов //Проблемы исследования базовых лесопромышленных тракторов. Труды ЦНИИМЭ. — Химки, 1977. С. 57 - 62

69. Варава, В.И. Управление процессом трелевки /В.И. Варавва //Изв. высш. уч. заведений. Лесной журнал. Архангельск. — 1992. — №6. — с.51-53

70. Капустин, В.А. Оптимальные расстояния трелевки /В.А. Капустин //Лесная промышленность. 1983. - №7.- с.23-24

71. Виногоров, Г.К. Оценочные параметры систем лесосечных машин //Т.К. Виного-ров //Машинная валка и трелевка леса. Труды ЦНИИМЭ. Химки, 1977. - С. 17-19

72. Гугелев, С.М. Параметры пачек, формируемых валочно-пакетирующими машинами /С.М. Гугелев //Машинная валка и трелевка леса. Труды ЦНИИМЭ. Химки, 1977. — С. 49-58

73. Стрельцов, Э.К. Распределение удельного давления под гусеницами трелевочных машин /Э.К. Стрельцов, М.А. Перфилов, В.Н. Смолин //Тракторы и сельхозмашины 1976. — №1. -с.20-21

74. Стрельцов, Э.К. Глубина колеи и сопротивление движению гусеничного трелевочного трактора /Э.К. Стрельцов //Вопросы механизации лесосечных работ. Труды ЦНИИМЭ. -Химки, 1978.-С. 36-41

75. Шитов, В.Н. Сезонное воздействие природно-климатических факторов на показатели работы колесных трелевочных тракторов /В.Н. Шитов, Ю.И. Провоторов //Вопросы механизации лесосечных работ. Труды ЦНИИМЭ. Химки, 1978. - С. 42-48

76. Котиков, В.М. Воздействие лесозаготовительных машин на лесные почвы /В.М. Котиков //Дис. . д-ра техн. наук: 05.21.01 -М., 1995.-214с.

77. Занин, A.B.Оценка воздействия гусеничного движителя на лесные почво-грунты /A.B. Занин // «Исследовано в России», 2004. №76.

78. Селиверстов, A.A. Обоснование основных конструктивных параметров харвестерной головки для рубок промежуточного пользования /A.A. Селиверстов //Дис. . канд. техн. наук: 05.21.01 Петрозаводск, 2007. - 141 с.

79. Системы автоматизированного проектирования: В 9-ти кн. Кн.4. Математические модели технических объектов /В.А. Трудоношин, Н.В. Пивоварова //Под ред. И.П. Норенко-ва-М.: Высш. шк., 1986. 160с.

80. Системы автоматизированного проектирования: В 9-ти кн. Кн.6. Автоматизация конструкторского и технологического проектирования /Н.М. Капустин, Г.М. Васильев //Под ред. И.П. Норенкова- М.: Высш. шк., 1986. 191с.

81. Макуев, В.А. Формирование парка лесосечных машин комплексного лесного предприятия/В.А. Макуев //Дис. . канд. техн. наук: 05.21.01-М.: МГУЛ, 1990. 178 с.

82. Саати, Т. Элементы теории массового обслуживания и ее приложения /Т. Саати — М.: 1965.

83. Овчаров, Л.А. Прикладные задачи теории массового обслуживания /Л.А. Овчаров — М.: 1969.

84. Якимович, С.Б. Рейсовая нагрузка лесозаготовительных машин /С.Б. Якимович, М.А. Тетерина //Вестник Московского государственного университета леса. Лесной вестник М.: МГУЛ, 2006. - №6. - С.95-97

85. Yakimovich, S.B. Transporting stocks logistics/ M.A. Teterina, S.B. Yakimovich //Trans & MOTAUTO '07: XIV international scientific-technical conference materials Ruse, Bulgaria, 2007.-pp. 68-72

86. Якимович, С.Б. Логистика перемещаемых запасов /С.Б. Якимович, М.А. Тетерина// Международный научно-технический журнал «Машины, технологии, материалы». 2007. -с. 35-38

87. Климушев, Н.К. Управление запасами лесоматериалов /Н.К. Климушев //Лесопромышленная логистика и информационные системы лесного комплекса: Материалы международной научно-технической конференции — СПб.: СПбГЛТА, 2003. С. 98-103

88. Якимович, С.Б. Оптимизация рейсовой нагрузки форвадера /С.Б.Якимович, М.А. Тетерина// Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии. Вып. 180. — СПб.: СПбГЛТА, 2007. с. 126-132

89. Тетерина, М.А. Оптимизация интенсивности обработки предмета труда харвестером по критерию времени простоев /М.А. Тетерина //Электронное издание «Социально-экономические и технические системы» Набережные Челны: ИНЭКА, 2006. — №9

90. Якимович, С.Б. Моделирование стохастических обрабатывающе-транспортных систем с перемещаемыми запасами /С.Б. Якимович, М.А. Тетерина //Вестник Московского государственного университета леса. М.: МГУЛ, 2007. - №6. - с.71-77

91. Тетерина, М.А. Синхронизация системы «харвестер — форвадер» /М.А. Тетерина //Моделирование. Теория, методы и средства: Материалы VIII Международной научно-практической конференции — Новочеркасск: Юж.-Рос. гос. техн. ун-т. 2008. — С.22-25

92. Якимович, С.Б. Экспериментальная оценка синхронизации обрабатывающе-транспортной системы «харвестер форвадер» /С.Б. Якимович, М.А. Тетерина //Вестник Московского государственного университета леса. — М.: МГУЛ, 2008. — №4.

93. Большая советская энциклопедия

94. Якимович, С.Б. Обоснование скоростных режимов валочно-пакетирующих машин с совмещенными функциями /С.Б. Якимович, O.A. Шулепова //Изв. высш. уч. заведений. Лесной журнал — Архангельск, 1992. №3. - С.33-37

95. Вентцель, Е.С. Теория вероятностей /Е.С. Вентцель М.: Высшая школа, 1998. — 576 с.

96. Адлер, Ю.П. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий /Ю.П. Адлер, Е.В. Маркова, Ю.В. Грановский М: Наука, 1971. — 283 с.

97. Новик, Ф.С. Оптимизация процессов технологии металлов методами планирования эксперимента /Ф.С. Новик, Я.Б. Арсов М: Машиностроение, София: Техника, 1980. — 304 с.

98. Электронный учебник StatSoft, http://www.statistica.ru.

99. Машины и оборудование зарубежной технологии лесозаготовок и лесозаготовительных работ: Справочник/ В.Д. Валяжонков, Ю.А.Добрынин, О.С.Лебедь, В.А. Макуев, Ю.И.Притворов, А.К.Редькин — М.: МГУЛ, 2005 235с.

100. Правила заготовки древесины — М.:2007 — 19 с.

101. Нет потребности в высоких оборотах на новых форвадерах /Нас знают в лесу. Международный журнал по лесотехнике компании John Deere// №1, 2007. — с. 4-5

102. Прохоров, Ю. К. Управление качеством /Ю.К. Прохоров // http: //de. ifmo.ru /bknetra /page. php?dir=l&tatindex=T8&index

103. Андреев, В.Н. Принятие оптимальных решений: теория и применение в лесном комплексе /В.Н. Андреев, Ю.Ю. Герасимов — Йоэнсуу: Издательство университета Йоэнсуу, 1999.-200 с.

104. Якимович, С.Б. Выбор систем заготовки древесины в условиях неопределенно-сти/С.Б.Якимович, М.А. Тетерина// Известия СПбГЛТА. Вып. 185. СПб.: СПбГЛТА, 2008. - с.263-268.

105. Ким, Дж.-О: Факторный, дискриминантный и кластерный анализ: Пер. с англ. /Дж.-О. Ким, Ч.У. Мьюллер, У.Р: Клекка и др. //Под ред. И.С. Енюкова — М.: Финансы и статистика, 1989.-215 с.

106. Сортиментная заготовка леса: Учеб. Пособие/ Азаренок В.А., Герц Э.Ф., Мехренцев A.B.; Урал. Гос. Лесотехн. Акад., Екатеринбург, 1999. 134 с.

107. Ширнин, Ю.А. Технология и машины лесосечных работ при вывозке сортиментов: Уч. пос. /Ю.А. Ширнин-Йошкар-Ола: МарГТУ, 1996.- 148 с.

108. Марийский государственный технический университет1. На правах рукописи10420 0.9 05 0 7 6

109. ТЕТЕРИНА Мария Александровна

110. ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ОБРАБАТЫВАЮЩЕ-ТРАНСПОРТНОЙ СИСТЕМЫ «ХАРВЕСТЕР ФОРВАРДЕР» (на примере предприятий Пермского края)

111. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук