автореферат диссертации по технологии, машинам и оборудованию лесозаготовок, лесного хозяйства, деревопереработки и химической переработки биомассы дерева, 05.21.01, диссертация на тему:Обоснование системы лесосечных машин для сортиментного метода лесозаготовок



1УК0ПИСИ

У ЧА' .¿/Л "5 ' » ¡'.,1

> -----Л:;, -. .

МАТРОСОВ АЛЕКСЕЙ ВАСИЛЬЕВИЧ

ОБОСНОВАНИЕ СИСТЕМЫ ЛЕСОСЕЧНЫХ МАШИН ДЛЯ СОРТИМЕНТНОГО МЕТОДА ЛЕСОЗАГОТОВОК (на примере предприятий Центрального федерального округа РФ)

Специальность 05.21 01 - «Технология и машины лесозаготовок и лесного

хозяйства»

А ВТОРЕФЕРАТ

Диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

у

Москва-2008

003168214

^Работа выполнена в ГОУ ВПО «Московский государственный университет леса»

кандидат технических наук, доцент [ Захариков Вячеслав Михайлович

кандидат технических наук, доцент Макуев Валентин Анатольевич

доктор технических наук, доцент Григорьев Игорь Владиславович

кандидат технических наук, доцент Ларионов Владимир Яковлевич

Ведущая организация..^ Всероссийский 5 "научно-исследовательский

" •> • •*." •»*> • институт<•>"■ лесоводства, - и "лмеханизации лесного хозяйства (ВНИИЛМ)

Научный руководитель

Научный консультант. Официальные оппоненты.

Защита:, диссертации состоится «23» мая 2008 г. в 10°° часов на заседании диссертационного совета Д 212 146 03 при ГОУ ВПО «Московский государственный университет леса» по адресу:141005, М. о, Мытищи - 5,1-Институтская улица, д 1, зал заседаний (ауд 1128(1)) С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГУЛ.

Автореферат разослан «22» апреля 2008 г

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор технических наук, профессор

Рыбин Б М

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы Рыночные реформы и структурные изменения лесопромышленного комплекса усиливают экономическую заинтересованность предприятий в выборе и внедрении наиболее эффективных технологий и систем машин

Тенденция увеличения количества мелких предприятий, которые могут выполнять отдельные фазы лесозаготовительных работ, и снижение числа крупных предприятий характерна для Центрального региона РФ Средний годовой объем лесозаготовок многих предприятий региона составляет не более 8-12 тыс м3, что позволяет их характеризовать как малообъемные предприятия

Истощение лесфонда в европейской части России, снижение площади отводимых в рубку лесосек и их разобщенность, сокращение объемов сплошных и расширение выборочных рубок привело к широкому применению на предприятиях региона сортиментной технологии лесозаготовок, как наиболее полно отвечающей лесоводственным, экологическим и экономическим требованиям

В этих условиях интенсивное внедрение на предприятиях сорти-ментных методов заготовки древесины с преимущественным использованием машин на колесной базе определяет появление новых специфических задач в условиях региона и актуальность их решения

В этой связи задача выбора и обоснования эффективных вариантов систем лесосечных машин при сортиментном методе лесозаготовок является достаточно актуальной Особенно важно повысить эффективность лесопользования в условиях малообъемных лесозаготовок, деконцентриро-ванныл арендных лесных участков, малых размеров лесосек и их разобщенности

Цель работы. Теоретическая, методическая и практическая разработка рекомендаций по выбору систем лесосечных машин для сортимент-ного метода заготовки (на примере предприятий Центрального федерального округа РФ), использование которых обеспечивает нахождение оптимальных технических и технологических решений, а также алгоритмизация и программная реализация разработанных положений

Объект и предмет исследования Объектом исследования являются технологические процессы сортиментной заготовки и системы машин, сформированные на базе отечественной и зарубежной техники Предметом исследований являются лесонасаждения, технологические параметры и математические модели функционирования лесозаготовительных машин и оборудования в технологических процессах сортиментной заготовки, а также разработанная на их основе компьютерная программа

Методы исследования В работе использованы методы математической статистики, теория массового обслуживания, имитационное и эко-

номико-математическое моделирование работы систем лесосечных машин

Научная новизна диссертационной работы включает

- разработку теоретических основ формирования систем лесосечных машин при сортиментной методе заготовки древесины с учетом природно-производственных условий для малообъемных заготовок;

- установление законов распределения лесоэксплуатационных параметров лесосек, отводимых в рубку лесохозяйственными предприятиями Центрального федерального округа РФ, на основе анализа реальных лесосек,

- имитационные модели и алгоритм функционирования систем лесосечных машин с учетом вероятностного характера параметров древостоя, принятых схем раскроя хлыстов и стохастичности внешних факторов при заготовке сортиментов,

- обоснование границ эффективного применения систем лесосечных машин для сортиментной заготовки

Практическая значимость Внедрение полученных результатов позволяет повысить эффективность предприятия с малым объемом лесозаготовок за счет обоснованного выбора систем лесосечных машин для сортиментной заготовки

Имитационные модели, воспроизводящие работу лесозаготовительных машин и оборудования, экономико-математическая модель, а также алгоритмы и компьютерная программа могут быть рекомендованы для использования на предприятиях отрасли при выборе систем машин для сортиментной заготовки

Обоснованность и достоверность результатов исследований Подтверждается статистическим материалом, обработкой и оценкой данных при помощи программных сред Statistica и Excel, удовлетворительной сходимостью теоретических и экспериментальных зависимостей, а также проверкой полученных результатов на отдельных предприятиях отрасли

Место выполнения работы Работа выполнена на кафедре «Технология и оборудование лесопромышленного производства» Московского государственного университета леса

Апробация результатов работы. Основные положения диссертационной работы обсуждались на научно-технических конференциях Московского государственного университета леса за период 2000 - 2007 г, на международном симпозиуме «Надежность и качество» (Пенза, 2006), на научно - технической конференции в рамках выставки - ярмарки «Российский лес» в 2006 году в г Вологда

Результаты, полученные с помощью разработанной методики и имитационной программы, были рекомендованы к внедрению в ООО «Еденьга» Вологодской области, ОАО «Гусевской ЛПХ» и ГУ «Гусевской лесхоз» Владимирской области Разработанные имитационные модели и компьютерная программа используются в учебном процессе кафедры тех-

нологии и оборудования лесопромышленного производства Московского государственного университета леса

Публикации Основное содержание диссертационной работы изложено в 7 печатных работах

Структура и объем работы Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, заключения, списка использованных источников из 138 наименований и приложений Основная часть работы изложена на 188 стр и включает 19 таблиц и 36 рисунков.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулирована цель работы, выделена научная новизна работы и основные положения, выносимые на защиту

В первой главе проведен краткий обзор состояния и перспектив развития лесопользования в Российской Федерации и анализ ранее выполненных работ, посвященных исследованиям лесозаготовительных процессов.

Рассмотрено современное состояние вопроса использования техники и технологии заготовки сортиментов в России и за рубежом

В последнее десятилетие парк лесозаготовительной техники во всем мире значительно вырос и отличается большим разнообразием Наряду с технологией заготовки сортиментов харвестерами и форвадерами успешно зарекомендовали технологии, основанные на модульных машинах, где основное технологическое оборудование является навесным или прицепным, которое агрегируется с энергетическим модулем В качестве энергетического модуля может выступать, например, колесный трактор общего назначения или сельскохозяйственный Один энергетический модуль может использоваться на различных лесозаготовительных и лесохозяйственных работах Это значительно снижает экономические риски и обеспечивает технологическую гибкость небольшому предприятию. В зарубежной практике накоплен большой опыт в конструировании различных прицепных машин, от трелевочных прицепов до харвестерных процессоров

Необходимо отметить, что в лесной отрасли опыт в развитии этого направления проектирования машин имеют ЦНИИМЭ, КарНИИЛП, СГОЛТА, МарГТУ, БГГУ и др Опыт эксплуатации энергетических модулей с агрегатируемым технологическим оборудованием указывает на эффективность их использования и дает возможность создания лесозаготовительных систем, отвечающих требованиям природощадящих технологий.

Анализ работ ученых (А. К Редькина, Ю А Ширнина, Г К Виного-рова, В H Меньшикова, В M Захарикова, Г M Ушакова, Ю Ю Герасимова, В С Сюнева и др ), посвященных методам моделирования и оценки функционирования систем лесосечных машин показал, что к настоящему моменту есть методики и математические модели, определенным образом описывающие работу лесозаготовительных машин, но в целом конкретных

и универсальных исследований по выбору систем машин для сортимент-ного метода заготовки, в том числе при малообъемных лесозаготовках, недостаточно

Несмотря на многочисленные работы и исследования, рассматриваемая задача по выбору систем лесосечных машин остается актуальной В имеющихся исследованиях недостаточно сконцентрировано внимание на оценке эффективности применения малогабаритных машин модульного принципа, на формировании систем машин для малообъемных предприятий с учетом широкого спектра способов рубок, разобщенности лесосек и их малых размеров, ограниченных возможностей специализации, безусловным учетом экологических аспектов лесопользования в зависимости от изменяющихся условий

Исходя из анализа состояния вопроса и цели работы, поставлены следующие задачи исследования

-анализ существующих технологических процессов сортиментной заготовки с использованием различных систем лесосечных машин и разработка их классификации как объектов исследования,

-исследование основных лесоэксплуатационных характеристик лесосек для установления законов распределения и использование их в имитационных моделях,

-исследование и принятие основных теоретических предпосылок и разработка имитационных моделей работы системы машин, как многофазной системы массового обслуживания, для выбора и оценки эффективности функционирования систем лесосечных машин с учетом стохастич-ности внешних факторов при заготовке сортиментов,

-реализация разработанных имитационных моделей в виде пакета компьютерных программ,

-оценка влияния лесоэксплуатационных параметров лесосек на эффективность применения выбранных систем машин для сортиментной заготовки,

-технико-экономическая оценка функционирования систем лесосечных машин при сортиментном методе лесозаготовок

Во второй главе рассмотрены особенности лесозаготовок в ЦФО, приведена динамика использования лесного фонда лесопользователями по видам рубок ФГУ «Кривандинский лесхоз» Московской области и ГУ «Медынский лесхоз» Калужской области за период 2004-2005 гг

Анализ существующих технологических процессов заготовки сортиментов и применяемых систем лесосечных машин позволил классифицировать системы машин на три группы на базе специальных лесных машин и оборудования, на базе модульных машин и оборудования, на базе специальных средств малой механизации

Для исследования процессов и систем лесосечных машин были определены варианты систем лесосечных машин (рис 1), являющиеся объектами настоящих исследований.

Рис 1 Схемы вариантов сочетаний лесосечных машин в системе при сортиментном методе заготовки 1 - бензопила А форвардер, 2 - бензопила + сельскохозяйственный трактор с лесовозным прицепом, 3 - бензопила + навесной процессор + сельскохозяйственный трактор с лесовозным прицепом, 4 - бензопила + гусеничный чокерный трелевочный трактор + бензопила, 5 - бензопила + колесный трактор с навесным технологическим оборудованием, б - харвестер + форвардер

Для исследования систем лесосечных машин приняты конкретные марки машин и использованы их характеристики (табл 1)

Таблица 1

Номер варианта системы машин(СЛМ) Марка машин, входящие в системы и выполняемые операции

1 БП (в, о, р) + МЛ-131 (тс)

2 БП (в, о, р) + МТЗ-82 с ОЗТП-4616 (тс)

3 БП (в, о, р) + МТЗ-82 с НИАБ (о, р) + МТЗ-82 с ОЗТП-4616 (тс)

4 БП (в, о) + ТТ-4М (тм) + БП (р)

5 БП (в, о, р) + ТТР-401 (тс)

6 ТнпЬедаск-127(Ю (в, о, р) + ЪтЬецаск-ЮКЮ (тс)

Обозначения в -валка, о - обрезка (очистка) от сучьев, р - раскряжевка, тм и тс -трелевка хлыстов или сортиментов

В формализованном виде постановка задач исследования сводится к следующему. Технологический процесс лесосечных работ является объектом управления Для оценки функционирования и выбора системы лесосечных машин, выполняющих технологический процесс сортиментной заготовки, при заданных параметрах среды лр.?2, найти элементы решения х]гх2, ,хп, которые обеспечивают выполнение заданий (),, г е I в

пределах потребления известных ресурсов теМ и при условии соблюдения ограничений х е Ж, а также обеспечивают экстремальные значения критерию Я, т е

Я —» ехр

^(х)>0,ге/

- , (1)

Рт{х)<гт,теМ

хеЖ

где х - вектор решения, Я - главный критерий

В качестве критерия эффективности принималась удельная прибыль в расчете на 1 м3 заготавливаемой древесины при работе к - а системы лесосечных машин Яул1 Искомый параметр Я определен из условия (1)

таким образом, чтобы удовлетворялся функционал следующего вида

Я = ДЦ,С,П_к,кз)^ Г1!Як = ±Ц(ЛоЫ /0тах, (2)

у.] /.1

где Ц - цена единицы продукции, руб, С - себестоимость единицы продукции, руб/м3, Псш1к - производительность к- ж системы машин при разработке г - й лесосеки, м3/см, кз - коэффициент загрузки оборудования, г - число лесосек, отведенных в рубку; у - количество выполняемых операций на лесосеке; / - количество лесозаготовительных машин и оборудования на различных операциях, #о6щ4 - общая прибыль, получаемая со всех разрабатываемых лесосек к - я системой лесосечных машин, руб, б - годовой объем заготовки, м3

В качестве дополнительных критериев в исследовании использованы удельные приведенные затраты, коэффициент загрузки системы лесосечных машин (далее кратко СЛМ)

В третьей главе приведены исследования лесотаксационных характеристик лесосек различного вида пользования (рубки главного пользования и последние этапы рубок ухода) по данным лесохозяйственных предприятий Московской, Калужской и Брянской областей Обработка данных проводилась с использованием программной среды 81а(лз1:1са Проверка согласия осуществлялась по критериям Пирсона и Колмогорова-Смирнова В качестве примера (рис 2) приведены распределения площади лесосек на сплошных и проходных рубках

На примере ФГУ «Кривандинский лесхоз» и арендаторов лесных участков, оценивались коэффициенты, характеризующие концентрацию лесосек по площадям и количеству в пределах кварталов и в целом по лес-фонду Сосредоточенность лесосек на площади лесного фонда показывает, что лесосеки представляют собой пуассоновское поле со средней плотностью Л (1/км2)

1одпогт(х; 0.0102; 1 2864)

1одгогт{х: 1 .3043, 0.76ЭТ)

-1 0 1 2 3 4 5 Б 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 1В 19 20 Площадь лесосеки, ге

Рис.2. Гистограмма и теоретическое логнормальное распределение площади лесосек: а-на сплошных рубках; б- на проходных рубках

Выявленные законы распределения случайных величин использовались при построении имитационных моделей.

В четвертой главе показана сущность и методика построения имитационных моделей. В основе построения имитационных моделей работы лесосечных машин лежат математические модели, связывающие производительность машин с характеристиками лесонасаждений и сортиментов, эксплуатационными параметрами машин, размерами лесосек, технологией работы и другими величинами.

Модель технологического процесса лесосечных работ представлена в виде блочной схемы (рис. 3), состоящей из модулей (подмоделей различного порядка)._

Модель параметров лесосеки

Модель параметров деревьев на лесосеке

Модель работы системы машин

Модель | Модель

машины ; машины

1 2

Модель машины N

Модели элементарных процессов

Блок связи элементарных процессов в модель операции

Модель технологического процесса лесосечных работ

Рис. 3. Блочная структура модели технологического процесса лесосечных работ

Для моделирования процессов использовались методы теории массового обслуживания Разработанный алгоритм решения задачи поясняется упрощенной схемой на рис 4

^ Начало у

Задание начальных параметров объема заготовки, среднею значения запаса на 1 га, интенсивности выборки запаса для несгоюшных рубок, состава древостоя, диаметров деревьев на высоте 1,3 м, категории грунтов, разряда высот, товарности древостоя, плотность поля лесосек, расстояния вывозки сортиментов

т

База данных по высотам и объему дерева в зависимости от породы, разряда высот и Й! з,

Моделирование лесоэксплуатационных параметров лесосек (вид рубки, площадь лесосеки, запас на 1 га, породный состав, размеры лесосеки)

1

К Моделирование параметров деревьев диаметр на ^ высоте груди, диаметр в месте спиливания, высота дерева, объем дерева, порода, товарность дерева

I

Выбор варианта процесса сортиментной технологии и системы машин на лесосеке 1,2, п

База данных по машинам и нию

Моделирование работы системы лесосечных машин при разработке лесосек

Моделирование работы лесотранспортных машин при вывозке сортиментов

Модель определения технико-экономических показателей

^ Выход ^

База данных схем раскроя хлыстов

Модуль расчета сортиментной структуры и выхода товарной лесопродукции

т

Вывод результатов расчета

Сохранение результатов

¡_---

Рис 4 Укрупненная структурная схема моделирующего алгоритма

Модель параметров лесосеки и деревьев представлена моделируемыми лесотаксационными характеристиками лесосек различных видов рубки, размерами лесосек и параметрами деревьев, предназначенных к валке и обработке Для определения параметров разыгранного дерева -высоты и объема, используется база данных, составленная на основе лесотаксационных таблиц

В имитационных моделях параметры лесосек и насаждений моделируются методами Монте-Карло, как случайные величины, которые разыгрываются по соответствующим законам распределений

Модель работы системы машин в процессах представлена как сумма зависимых модулей (подмоделей второго порядка) работы машин для которых П, = л,г), где Пфункция эксплуатационных показателей работы машины, х- соответственно параметры состояния и управления, I - время функционирования

Система лесосечных машин (рис 5) рассматривалась как многофазная, многоканальная система массового обслуживания (СМО) с нестационарным потоком заявок, с ожиданием между фазами и без ожидания на входе, характеризующаяся разнообразием взаимодействующих факторов и связей между параметрами, стохастичностью выполнения операций, изменением состояния системы во времени, наличием ограничений

Узлы обслуживания (технические средства)

I

ТС1

~т

ТС2

"1

тси

Входящий

поток (деревья)

С

1 _ * к ъ

>11

/ 1 0 0

ш .-^ X X X X X | □

' к

Выходящий

поток (сортименты)

Накопители (пачки хлыстов, сортиментов и т д) Рис 5 Концептуальное представление модели системы лесосечных машин как многофазной системы массового обслуживания

Имитация функционирования системы машин заключалась в поиске по времени ближайших смен особых состояний объектов (машин и оборудования), входящих в технологический процесс

Промежутки времени поступления деревьев на обработку, чем может служить время перехода вальщика от дерева к дереву или переезда лесозаготовительной машины со стоянку на стоянку, разыгрывались с помощью показательного закона распределения Технология работы машин при имитационном моделировании представлена стандартной траек-

торией движения машин в лесонасаждениях, расстояниями переезда при смене рабочих позиций.

Моделирование раскроя хлыстов по принятым схемам осуществлялось в зависимости от размерно-качественной характеристик стволов деревьев с учетом заданной спецификации на сортименты. В план раскряжёвки включено ограниченное число выпиливаемых сортиментов: фанерное бревно, пиловочник, балансовое и дровяное долготье.

Время на перебазировку системы машин с г лесосеки на / +1 моделируются в зависимости от размещения лесосек и расстояния переезда между ними. Расстояние между лесосеками случайная величина, разыгрываемая по закону Рэлея. Для оценки концентрации лесосек использовался показатель плотность поля лесосек - Я (1/км2).

Для моделирования работы транспортных средств на вывозке сортиментов с лесосеки использована аналитическая модель. Аналитическая модель имеет ряд допущений и ограничений относительно однотипности транспортных средств и постоянства их характеристик.

Полученные в результате имитационного моделирования данные применяются в экономико-математической модели, используемой для выбора и оценки эффективности функционирования системы лесосечных машин.

Теоретические исследования, экспериментальные данные позволили реализовать модели в виде пакета компьютерных программ.

Исходными данными для заполнения форм служит план рубок и средци^лесотаксационные^и_1триродно-производственные условия лесосек.

Программа моделирует и рассчитывает число лесосек, определяет суммарные затраты времени на разработку лесосек, время технологических простоев, коэффициент перебазирования систем машин, объемы выпиленных сортиментов.

Программный комплекс предоставляет пользователю найти приемлемое количество машин в системе по их загрузке. Для этого в окнах формы можно вводить количе-' —ГГ^ство машин, исходя из возможности

Рис.6. Образец формы №4 предприятия.

После корректировки машин в системе можно произвести дополнительный расчет. Дтя каждого варианта системы машин предусмотрены модификации формы №4 (рис. 6). Возможны вариант решения задачи, при которых также преследуется цель выбора наиболее рациональных показателей сменности.

В результате по выбранному варианту системы машин определятся капитальные вложения, эксплуатационные и приведенные затраты по фазе лесосечные работы и транспорту леса, доход, себестоимость 1 и3 заготовки

пвзхэмише/ькость мЗ/ем

сдати-антса. «3

ОАА* адиеспус Ф*И». ИЗ ¡53Г8583

е&*-л«кео«ми>.мЗ |ВБ1.]В2

обмм бвлвио». кЗ р 782,429

оЛвмщюе. кЗ |515.1&33

абщи! ейьё» еарпмсигдо, мЗ ЁЙйБЗЗ

¡1Ь.В7»1 |ШБ8Э5

сортиментов и другие показатели Программный комплекс универсален, можно менять все нормативные данные от марок машин и их характеристик до цен на лесозаготовительные машины, горюче-смазочные материалы и т д

Пятая глава посвящена экспериментальным исследованиям на имитационных моделях Управляемыми факторами при проведении машинных экспериментов принимались, по видам рубок - объемы заготовки, площадь лесосеки, запас древесины на 1 га, диаметр деревьев на высоте 1,3 м, плотность поля лесосек, число машин в системе

Степень влияния размеров лесосеки и запасов на производительность комплектов машин установлена через коэффициент перебазирования, который определен как отношение

1>р 2л 1

k _ '-'___5__И1

"пер" ~ 1 I ~ I t П П ' К '

'общ V/ iV. 1 , V пер см/А вед*

Z/PTZ^'™P 1 + L, с-}

!=1 1-1 /=1

где /0бш- суммарное время на разработку всех лесосек, отведенных в рубку, включая и переезд, /р- время на разработку z-й лесосеки, /лер-время на перебазировку системы лесосечных машин с г-й лесосеки на i + l, г = 1,7, S- площадь г -ой лесосеки, га, <?, - запас древесины на единице площади лесосеки, м3/га, к - коэффициент доли вырубаемой в данный прием древесины, ПыЛ - сменная производительность к-й системы лесосечных машин (или ведущей машины), используемой при разработке i -й лесосеки, nmjlk - число ведущих машин в системе, n = l,N

Для оценки характера влияния количественных факторов на примере предприятия с объемом заготовки Qpm-10 тыс м3 была проведена серия многофакторных экспериментов В результате статистической обработки экспериментальных данных установлена зависимость коэффициента перебазирования в исследуемой области значений входных факторов (рис 7) и получены регрессионные уравнения кшр = f(S,q) для различных вариантов систем лесосечных машин, которые приведены в табл 2 (при плотности поля лесосек Л = 0,1 (1/км2))

_Таблица 2

№ вар СЛМ Регрессионные уравнения коэффициент множественной корреляции

1 ктр=0,761+0,0005^+0,0S61S-1,715Х 10"У-4,553Х 0,00525* 0,9207

2 ктр =0,8025+0,0005^+0,05035-6,303 х 10-7 ,/-4,297X 10~5 Sq- 0.0045S2 0,9127

3 ктр =0,8108+0,0006?+0,04185^-7,788 х 10~У-3,629х Ю'^з-О.ООЗб^ 0,9366

4 ктр =0,6673 + 0,0008? + 0,0925- 5,379Х10~7 q2 - 0,0001»? -0,0083^ 0,8576

5 ктр =0,9053+0,0003<7+0,02.S-5,685 х 10"7 <?-\,298 х 10"5 Sg-0,00252 0,8809

6 k„tp =0,682+0,0007g+0,0798S-5,2242 X 10"' q2 - 7,5093 X 10"5 Sq -0,007S2 0,9258

Приведенное на рис.7 пространственное изображение позволяет выявить тенденции в изменениях рассматриваемого оценочного параметра по оси ординат и дает учесть как совокупное, так и раздельное влияние исследуемых факторов.

Рис. 7. Пример построения выравнивающей поверхности к = /(5.^) для вариантов систем машин 1 и 4: а - БП + МЛ-131; б - БП+ ТТ-4М+БП

Практически для всех рассматриваемых систем лесосечных машин в диапазоне варьирования факторов: площади лесосек - 1...3 га; запасе леса - 140...260 м7га влияние на коэффициент перебазирования существенно, особенно при малом запасе древесины на лесосеке. При увеличении значений площади лесосек и запаса в диапазонах 3..5 га и 140.. .260 м3/га влияние не так существенно.

При оценке влияния годового объёма заготовки на эффективность работы систем машин использован коэффициент загрузки (рис. 8).

ю 12 14 1в 1а Годовой объем заготовки, тыс. м 3

Рис. 8. Зависимость коэффициента загрузки систем лесосечных машин от годового объема заготовки при сплошных рубках

Для оценки влияния соотношения видов рубок на эффективность функционирования систем лесосечных машин введено отношение

(5)

где д^- объем заготовки древесины по рубкам ухода, м3, бргп- объем древесины от рубок главного пользования, м3, ¡л- коэффициент

соотношения видов рубок, // = ———

в„ ^ргп

На рис 9 приведен график изменения годовой производительности систем лесосечных машин при различных соотношениях видов рубок (при плотности поля лесосек Л = 0,1(1 /км2)) Принятое соотношение объемов рубок ухода по видам прореживания - 30%, проходные - 70%

24000

" 22000 £

1 20000

а

| 18000

2

I 16000

I 14000 х

| 12000 э

I 10000

5

0

с 8000

(С га

1 6000 £

4000

00 01 0,2 03 0,4 05 06 ОТ 08 09 10 Коэффициент соотношения видов рубок

Рис 9 Влияние соотношения видов рубок на производительность системы лесосечных машин

Регрессионные уравнения ПГ01 = /(р) приведены в табл 3

Таблица 3

Номер вар СЛМ Регрессионные зависимости коэффициент корреляции

1 16877,51 -15232,77// + 6321,1 I//2 -0,9799

2 10789,52 - 9716,755// + 4208,291//2 -0,9785

3 9280,121-6730,30// + 2768,265//2 -0,9789

4 9092,237 - 7511,649// + 2965,Об//2 -0,9426

5 3869,77 - 446,22// - 5,919//2 -0,981

6 22647,413 - 20754,852// +10729,6//2 -0,9785

Анализ расчетов показывает, что при увеличении доли рубок ухода производительность системы лесосечных машин снижается в 1,4 2,5 раза, так как при этом осваиваемая часть лесонасаждений имеет более низкие лесотаксационные показатели (кроме выборочных) и увеличенное расстояние трелевки

Теоретические исследования позволили разработать методические положения по выбору систем машин

Схематично методика решения задачи представлена в виде блок-схемы (рис. 10), состоящей из четырех этапов

При разработке методики учитывался тот факт, что на практике предприятие не всегда имеет возможность приобрести состав машин, оптимизированный по заданным технико-экономическим критериям, они вынуждены дополнять существующий парк машин или приобретать машины исходя из финансовых средств Методика должна приводить к выбору машин, обеспечивающих наилучшие экономические результаты с учетом возможностей предприятия

Первый этап относится к сбору и обработки исходных данных Все последующие этапы реализованы в виде компьютерной программы, написанной в среде программирования Visual Basic

В шестой главе рассмотрена оценка экономической эффективности вариантов систем лесосечных машин при сортиментном методе заготовки

В качестве критериев приняты - удельная прибыль и удельные приведённые затраты на 1 м3 заготавливаемой древесины Расчет критериев основан на данных имитационного моделирования Диапазон варьирования объемов заготовки определен, исходя из результатов практической значимости расчетов

На рис 11 и 12 представлены графики значений удельных приведенных затрат и удельной прибыли на 1 м3 заготавливаемой древесины при варьировании объёмов заготовки для вариантов систем машин при проведении сплошных рубок При расчете прибыли транспортные расходы по доставке сортиментов определялись по схеме «лесосека-потребитель» при использовании однокомплектных транспортных средств и среднем расстояние вывозки 1т= 20 км

График (рис 11) показывает общую тенденцию уменьшения удельных приведенных затрат по системам лесосечных машин при увеличении объема заготовки. Затраты, как функция годового объема заготовки, графически ступенчатая функция оценки целого числа систем машин График на рис 12 имеет также ступенчатый характер, который связан с изменением затрат по количеству систем лесосечных и транспортных машин, те резкое уменьшение прибыли есть добавление необходимого количества машин, которое зависит от объема заготовки

Рис 10 Блок-схема решения задачи по выбору системы лесосечных машин

2 -О- БП + МЛЙ31 БП * МТр-82Л - О т!-4б1е

4- -О 5- -А- 6- -13- БП + НЦАБ + МТЗ-82Л - ОЗТП-4616 БП*ТТ-4М+БП ; : БП+ТТРЙ01 \ \ Тнпвег)фк-12700»Т|т1жг)фк-10100

< \

» ^

1

О 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 Годовой объем заготовки, тыс.м 3

Рис. 11. Зависимость удельных приведенных затрат по вариантам систем машин от годового объема заготовки древесины при проведении сплошных рубок

При изменении тарифов и цен темпы изменения прибыли (рис.12) могут быть и другими, результат для некоторых случаев может стать убыточным.

í

110-

• -

/ О /

.6 :* /

1 1

1 /

.....1..,} 1- ■ БП+М; Г-БЛ-МТ - ЬП+НИ - БП+ТТ -131

3- -4 4- -(3 №»МГЗ-85П - ОЗТП-4616 4М+БП | ;

5- • в- -<5 • БП+ТТР-401 : : - Т|ШС>ег|^ск-1270Ц+Т|тЬег^ск-101ОЭ

400 200 0 -200 -400 -600 -800 -1000 -1200 -1400 -1600 -1800

6 8 10 12 14 16 Годовой объем заготовки, тыс.м 3

Рис. 12. Зависимость удельной прибыли по вариантам систем машин от годового объема заготовки древесины при проведении сплошных рубок

Анализ графиков (рис 11 и 12) показывает в диапазоне варьирования годового объема заготовки до 3,2 тыс м3 эффективно применение CJIM5 на базе легкого колесного трактора, в диапазоне 3,2. 9,3 тыс м3 эффективно применение СЛМ2, с ней конкурирует традиционная CJIM4 Применения машинного комплекса (CJ1M6) возможно при объемах заготовки свыше 35 40 тыс м3 Ниже этого предела работа не прибыльна, но может быть разумной.

Рассмотрен вариант при использовании систем машин на различных видах рубок Увеличение доли древесины от последних этапов рубок ухода в общем объеме заготовки приводит к более значительному увеличению удельных приведенных затрат и снижению величины прибыли, что связано с уменьшением средних диаметров деревьев, породном составе и качестве древесины и, соответственно, изменению границ эффективного применения систем лесосечных машин

Приведенные в работе исследования дают возможность на стадии экономического обоснования выбрать систему машин при сортиментном методе лесозаготовок Кроме того, применение современных лесозаготовительных машин улучшает экологические аспекты технологического процесса

В приложениях приведена статистическая информация экспериментальных исследований, схемы алгоритмов имитационных моделей, описание идентификаторов и главных модулей компьютерной программы, акты внедрения

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Анализ существующих технологических процессов заготовки сортиментов и применяемых систем лесосечных машин позволил классифицировать системы на три группы на базе специальных лесных машин и оборудования, на базе модульных машин и оборудования, на базе специальных средств малой механизации

Исследования лесоэксплуатационных параметров лесосек отдельных лесохозяйственных предприятий ЦФО позволили установить законы их распределения по площади и запасам по различным видам рубок и использовать их в разработке имитационных моделей Распределения площади лесосек, запасов подчиняется логнормальному или нормальному законам распределения

Разработанный алгоритм и имитационные модели работы системы лесосечных машин для заготовки сортиментов, как многофазной СМО, позволяют проводить исследования процессов сортиментного метода заготовки в зависимости от природных и производственных факторов, оптимизировать параметры исследуемых систем машин и характеристики работы различных машин в системе

Реализация имитационных моделей осуществлена в виде компьютерной программы в среде программирования Visual Basic Разработанная программа обладает свойством универсальности, так как можно менять все

нормативные данные от характеристик машин до цен на лесозаготовительные машины и т д, вводить новые конкретные марки лесосечных машин

Влияние запасов древесины, площади лесосек и концентрации лесосек на производительность систем машин в исследовании учтено с помощью коэффициента перебазирования

Для всех вариантов систем лесосечных машин в диапазоне варьирования факторов площади лесосек - 1 3 га, запасе леса - 140 260 м3/га и плотности поля лесосек Я = 0,1(1 /км2) влияние на коэффициент перебазирования значительно, особенно при малом запасе древесины на лесосеке При увеличении значений площади лесосек и запаса в диапазонах 3 5 га и 140 260 м3/га влияние не так существенно. При разбросанности лесосек А = 0,01 0,05(1/км2), т е увеличении расстояния переезда значения коэффициента перебазирования снижаются в 1,1 1,3 раза

Результаты проведенных исследований вариантов систем лесосечных машин для заготовки сортиментов показали, что существенное влияние оказывают годовой объем заготовки и соотношение в общем объеме заготовки различных видов рубок Оценка влияния объема заготовки показывает, что полная загрузка системы машин на сплошных рубках наступает при годовом объеме заготовки для варианта СЛМ1 в пределах 17...18 тыс. м3, вариантов СЛМ2,3,4 в пределах 8,5 10 тыс м3, для варианта СЛМ5 в пределах 3,2 4 тыс м3, для варианта СЛМ6 в пределах 23,5 28 тыс м3 (при односменном режиме работы) При увеличении доли рубок ухода в общем объеме производительность систем лесосечных машин снижается в 1,4 2,5 раза

При выборе систем машин для заготовки сортиментов для предприятий ЦФО существенное значение имеют объемы и виды рубок, природно-производственные условия работы предприятия

При годовом объеме заготовки до 3,2 тыс м3 эффективно использование системы машин сформированной на основе бензопил и легкого колесного трактора (СЛМ5) с чокерной оснасткой, в диапазоне 3,2.. 9,3 тыс. м3 эффективно применение системы машин модульной компоновки (СЛМ2), с ней конкурирует традиционная система машин на основе бензопил и гусеничного чокерного трелевочного трактора (СЛМ4) или СЛМ5, при объемах свыше 12 тыс м3 рациональнее использование системы на основе бензопил и форвардера (СЛМ1) или модульной компоновки (СЛМ2) Применение машинного комплекса возможно при объемах свыше 35 40 тыс м3

Увеличение в общем объёме заготовки доли от рубок ухода приводит к изменению границ эффективности систем машин В этом случае, в диапазоне 3,7. 7,9 тыс. м3 рациональнее использовать системы машин модульной компоновки (СЛМ2 и СЛМЗ), как более предназначенные к вы-

полнению рубок ухода, или традиционную систему машин (CJ1M4), а также на базе легкого колесного трактора CJIM5, при 7,9 10 тыс м3 CJIM2; при 10 22 тыс м3 конкурируют система модульной компоновки (СЛМ2) и на основе бензопил и форвардера (СЛМ1)

Разработанная компьютерная программа рекомендуется к использованию в технологических расчетах для технологии лесосечных работ при заготовке сортиментов на сплошных и несплошных рубках

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНО В РАБОТАХ

1 Матросов, А В Выбор технологических и организационных решений для лесосечных работ Ступинского ЛПХ и Клинского ЛК/ А В Матросов, В А Макуев // Научные труды МЛТИ - 1988 - Выи 200 - С 32-35

2 Матросов, А В К вопросу выбора технологических структур комплексных лесных предприятий/ А В Матросов, В М Захариков // Научные труды МЛТИ - 1992 -Вып 254-С 22-24

3 Матросов, А В Экономическая оценка технологий и систем лесосечных машин с учетом лесоводственных требований / А В Матросов, А Ю Тимохин // Сборник научных статей аспирантов и докторантов Московского государственного университета леса - Вып. 334(7)- М МГУЛ, 2006-С 76-79

4 Матросов, А В Влияние технологии лесозаготовительных работ на лесовозобновление / А В Матросов, А Ю Тимохин // Надежность и качество Труды международного симпозиума в 2-х томах Том 2 - Пенза ПТУ,2006-С 78-79

5 Матросов, А В Выбор технологического процесса лесосечных работ по экологическим, социальным и экономическим группам критериев /А В Матросов, А Ю Тимохин // Сборник научных статей аспирантов и докторантов Московского государственного университета леса - Вып 334(7) - М МГУЛ, 2006 -С 63-67

6 Матросов, А В Технологические процессы малообъемных лесозаготовок и метод их моделирования / А В Матросов // Лесной вестник -2006 -№6(48) - С 96-102

7 Матросов, А В Алгоритм выбора и оценки эффективности системы лесосечных машин и его реализация / А В Матросов, В А Макуев//Лесной вестник -2007 -№6(55) - С 84-87

Отпечатано в полном соответствии с качеством представленного оригинал-макета Подписано в печать 18 04 2008 Формат 60x90 1/16 Бумага 80 г/м2 Ризография Уел печ л 1,0 Тираж 100 экз Заказ № 225

Издательство Московского государственного университета леса 141005, Мытищи-5, Московская обл, 1-ая Институтская, 1, МГУЛ E-mail izdat@mgul ас ш

Введение.

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ, ЗАДАЧИ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.

1.1. Состояние и перспективы развития лесозаготовок в Российской Федерации.

1.2. Обзор отечественного и зарубежного опыта применения сорти-ментного метода заготовки.

1.3. Обзор предшествующих исследований.

1.4. Цель, задачи и методы исследований.

Выводы.

ГЛАВА 2. АНАЛИЗ И КЛАССИФИКАЦИЯ ОПЕРАЦИЙ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА СОРТИМЕНТНОЙ

ЗАГОТОВКИ И СИСТЕМ ЛЕСОСЕЧНЫХ МАШИН.

2.1. Особенности лесозаготовок в Центральном федеральном округе

2.2. Анализ и классификация систем лесосечных работ при сортиментном методе лесозаготовок. Определение объектов исследования.

2.3. Систематизация факторов и процессов, влияющих на технологию и выбор системы машин на рубках.

2.4. Общая математическая постановка задачи оптимизации выбора и оценки систем лесосечных машин.

Выводы.

ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ЛЕСОЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ

ХАРАКТЕРИСТИК ЛЕСОСЕК.

3.1 Цели и задачи экспериментальных исследований.

3.2. Методика проведения и обработки экспериментальных данных.

3.3. Лесоэксплуатационные параметры лесосек и их анализ.

Выводы.

ГЛАВА 4. КОМПЛЕКС МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ЛЕСОСЕЧНЫХ РАБОТ ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ ВЫБОРА И ОЦЕНКИ СИСТЕМЫ ЛЕСОСЕЧНЫХ МАШИН.

4.1. Общая структура комплекса математических моделей.

4.2. Методический подход к моделированию процессов лесосечных работ.

4.3. Математическое описание процессов заготовки древесины системами лесосечных машин.

4.3.1. Математическое описание процесса разработки лесосек бензопилами.

4.3.2. Математическое описание процесса освоения лесосек харвестером.

4.3.3. Математическое описание процесса освоения лесосек навесным процессором.

4.3.4.Математическое описание процесса освоения лесосек форвар дером.

4.3.5. Математическое описание процесса освоения лесосек колесным трактором с лесовозным прицепом.

4.3.6. Математическое описание процесса освоения лесосек трелёвочным трактором с чокерным оборудованием.

4.4. Разработка комплекса программ имитационного моделирования технологических процессов при разработке лесосек.

4.4.1. Общий алгоритм имитационной модели работы системы лесосечных машин.

4.4.2. Математическая модель лесосечного фонда, используемая при имитации функционирования систем лесосечных машин

4.4.3. Алгоритм и модуль программы разработки лесосек системой лесосечных машин.

4.4.4. Аналитические модели лесотранспортной системы при вывозке сортиментов.

4.4.5. Оценка сходимости параметров, полученных в результате моделирования.

4.5. Практическая реализация имитационных моделей.

Выводы.

ГЛАВА 5. РЕЗУЛЬТАТЫ ПОСТАНОВКИ ЭКСПЕРИМЕНТОВ НА ОСНОВЕ ИМИТАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ.

5.1. Оценка влияния концентрации лесосек на производительность системы лесосечных машин.

5.2. Оценка влияния объема заготовки на выбор системы лесосечных машин.

5.3. Влияние соотношения видов рубок главного и промежуточного пользования на работу систем лесосечных машин.

5.4. Оценка применения систем лесосечных машин с учетом воздействия на лесную среду.

5.5. Практическая реализация теоретических положений по выбору и оценки систем лесосечных машин.

Выводы.

ГЛАВА 6. ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ВАРИАНТОВ СИСТЕМ ЛЕСОСЕЧНЫХ МАШИН ДЛЯ СОРТИМЕНТНОЙ ЗАГОТОВКИ.

6.1. Экономико-математические модели показателей эффективности систем лесосечных машин.

6.1.1. Расчет себестоимости на заготовку круглых лесоматериалов

6.2. Экономическая оценка вариантов систем лесосечных машин.

Выводы.

Рыночные реформы и структурные изменения лесопромышленного комплекса усиливают экономическую заинтересованность предприятий в выборе и внедрении наиболее эффективных технологий и систем машин.

В условиях экономических реформ структура лесопромышленного комплекса претерпела существенные изменения. Сегодня в России лесозаготовительной деятельностью занимаются более 11,0 тысяч различных предприятий и организаций, в том числе крупных и средних - только 1,1 тысяч [57]. Средний объем заготовки и вывозки древесины многих предприятий, расположенных в Центральном федеральном округа составляет не более 8-12 тыс. м3, что позволяет их характеризовать как малообъёмные предприятия. Их развитию способствовало разрушение системы управления и ускоренная приватизации предприятий отрасли, снижение объёмов рубок и недоиспользование расчетной лесосеки, неустойчивое производственно-техническое и экономическое состояние большинства лесозаготовительных предприятий, кризис лесного машиностроения и др.

Истощение лесфонда в европейской части России, снижение площади отводимых в рубку лесосек и их разобщенность, сокращение объемов сплошных и расширение выборочных рубок привело к широкому применению на предприятиях региона сортиментной технологии лесозаготовок, как наиболее полно отвечающей лесоводственным, экологическим и экономическим требованиям. Большой интерес к сортиментному методу работ и современным лесозаготовительным машинам, имеют предприятия с малыми объемами заготовки, где эксплуатация нижних лесоскладов нецелесообразно.

Номенклатура лесосечных машин, которые находят применение на рубках, достаточно широка и постоянно увеличивается. Различные системы машин для выполнения рубок имеют разную производительность, заготовленная древесина может иметь разную себестоимость и техника не одинаково влияет на окружающую среду.

Как показывает практика эксплуатации лесосечных машин и систем машин, функционирование их в разнообразных природных условиях с резко и значительно меняющимися характеристиками, разная степень надежности машин, техническая политика предприятия заставляют исследовать вопрос выбора технологических процессов и систем машин для предприятий, ведущих малообъемные лесозаготовки.

Анализ производственной и научной литературы показал, что* не все вопросы, касающиеся применения систем машин при заготовке сортиментов, изучены достаточно полно. Большое разнообразие выпускаемой техники для-сортиментной технологии допускает оптимизацию областей эффективного их применения и состава в зависимости от лесорастительных, природно-климатических, грунтовых и иных условий, с учетом ограничений накладываемых лесоводственными, технологическими и иными требованиями.

Учитывая важность и актуальность этого вопроса особенно для небольших предприятий, в диссертации' разработана методика, выбора машин, их численности и определения некоторых технологических, технико-экономических показателей функционирования систем лесосечных машин при малообъемных лесозаготовках в условиях Центрального федерального округа.

Для определения'оптимального состава системы лесосечных машин, а также технологии её использования, разработаны математические модели технологического процесса основных операций лесосечных работ на основе имитации — с учетом стохастического характера природно-производственных условий и потоков сырья. Имитационная модель технологического процесса лесосечных работ позволяет с достаточно высокой точностью определить эксплуатационные характеристики, машин в системе и, прежде всего, их производительность, что важно при проведении, технико-экономической оценки технологических и организационных решений. Помочь, лесозаготовителю подобрать технику для проведения рубок поможет разработанный комплекс программ, который просчитает имеющиеся варианты и выдаст результаты в понятном и удобном для анализа виде.

Выполненные расчеты по разработанным алгоритмам и программам позволили также сделать обобщения и дать практические рекомендации по формированию и использованию систем лесосечных машин в условиях малых размеров лесосек и их концентрации, определить области эффективного применения наиболее перспективных на практике систем лесосечных машин, работ по технологиям, обеспечивающим вывозку с лесосеки сортиментов. Рекомендации подтверждены статистическим материалом.

Опыт внедрения разработанных рекомендаций имеется на предприятиях Московской, Владимирской и Вологодской областях и дает положительный эффект.

В настоящей диссертационной работе автором выносятся на защиту следующие основные положения:

- установленные законы, распределения- лесоэксплуатационных параметров лесосек, отводимых в рубку лесохозяйственными предприятиями Центрального федерального округа РФ, на основе анализа реальных лесосек;

- применение теории массового обслуживания в виде многофазной СМО для определения параметров работы машин, входящих в систему, количества машин на каждой операции и связи между машинами;

- применение имитационного моделирования для обоснованного выбора системы лесосечных машин при сортиментном методе лесозаготовок;

- исследования, работы различных систем лесосечных машин для сортиментного метода заготовки на имитационных моделях в различных природно-производственных условиях;

- программный комплекс по выбору системы лесосечных машин на предприятиях с малым объемом лесозаготовок.

Основные положения диссертационной работы обсуждались на научно-технических конференциях Московского государственного университета леса за период 2000-2006 гг., на симпозиуме в г. Пенза и научно-технической конференции в г. Вологда в рамках выставки - ярмарки «Российский лес» в 2006 г.

Результаты исследований были использованы в совершенствовании лесосечных работ на предприятии ООО «Еденьга» Вологодской области, ОАО «Гусевской ЛПХ» и ГУ «Гусевской J1X» Владимирской области, в учебном процессе МГУЛ, а также в научных отчетах кафедры технологии и оборудования лесопромышленного производства.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ, ЗАДАЧИ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Выводы

1. Приведенные в работе исследования дают возможность на стадии экономического обоснования выбрать систему машин при сортиментном методе лесозаготовок

2. Результаты проведенных исследований систем лесосечных машин для заготовки сортиментов показали, что в определенных условиях перспективными системами лесосечных машин при малообъемных лесозаготовках являются,системы, сформированные на основе модульной компоновки.

176

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Анализ существующих технологических процессов заготовки сортиментов и применяемых систем лесосечных машин позволил классифицировать системы на три группы: на базе специальных лесных машин и оборудования; на базе модульных машин и оборудования; на базе специальных средств малой механизации.

2. Исследования лесоэксплуатационных параметров лесосек отдельных лесохозяйственных предприятий ЦФО позволили установить законы их распределения по площади и запасам по различным видам рубок и использовать их в разработке имитационных моделей. Распределения площади лесосек, запасов подчиняется логнормальному или нормальному законам распределения.

3. Разработанный алгоритм и имитационные модели работы системы лесосечных машин для заготовки сортиментов, как многофазной СМО, позволяют проводить исследования процессов сортиментного метода заготовки в зависимости от природных и производственных факторов, оптимизировать параметры исследуемых систем машин и характеристики работы различных машин в системе.

4. Реализация имитационных моделей осуществлена в виде компьютерной программы в среде программирования Visual Basic. Разработанная программа обладает свойством универсальности, так как можно менять все нормативные данные от характеристик машин до цен на лесозаготовительные машины и т.д., вводить новые конкретные марки лесосечных машин.

5. Влияние запасов древесины, площади лесосек, концентрации лесосек и влияние на производительность систем машин учтено с помощью коэффициента перебазирования. Полученные регрессионные зависимости коэффициента перебазирования, в результате проведения экспериментов на имитационных моделях, могут быть использованы при планировании лесозаготовительного производства на небольших предприятиях, а также для оценки целесообразности концентрации лесосечных работ и организации труда в текущем планировании.

Для всех вариантов систем лесосечных машин в диапазоне варьирования-факторов: площади лесосек - 1.3 га; запасе леса - 140.260

3 2 м /га и плотности поля лесосек Я = 0,1(1/км ) влияние на коэффициент перебазирования значительно, особенно при малом запасе древесины на лесосеке. При увеличении значений площади лесосек и запаса в диапазонах о

3.5 га и 140.260 м /га влияние не так существенно. При разбросанности Л лесосек Я = 0,01.0,05(1/км ), т.е. увеличении расстояния переезда значения коэффициента перебазирования снижаются в 1,1. 1,3 раза.

6. Результаты проведенных исследований вариантов систем лесосечных машин для заготовки сортиментов показали, что существенное влияние оказывают годовой объём заготовки и соотношение в общем объеме заготовки различных видов рубок. Оценка влияния объема заготовки показывает, что- полная загрузка системы машин на сплошных рубках наступает при годовом объеме заготовки: для> варианта CJIM1 в пределах 17. 18 тыс. м3; варианта CJIM2 или СЛМЗ или CJIM4 в пределах 8,5.10

3 3 тыс. м ; для варианта CJIM5 в пределах 3,2.4 тыс. м ; для варианта GJIM6 в пределах 23,5.28 тыс. м3 (при односменном режиме работы). При увеличении доли рубок ухода в общем объёме производительность систем лесосечных машин снижается в 1,4.2,5 раза.

7. При выборе системы машин при заготовке сортиментов для предприятий ЦФО существенное значение имеют объемы и виды рубок, природно-производственные условия работы предприятия. л

При годовом объёме заготовки до 3,2 тыс. м эффективно использование системы машин, сформированной на основе бензопил и легкого колесного трактора(CJIM5) с чокерной оснасткой; в.диапазоне 3,2.9,3 тыс. м3 эффективно применение" системы, машин модульной компоновки (СЛМ2), с ней конкурирует традиционная система машин на основе бензопил и гусеничного чокерного трелевочного трактора (CJIM4) или CJIM5; при объемах свыше 12 тыс. м3 рациональнее использование системы на основе бензопил и форвардера (CJIM1) или модульной компоновки (СЛМ2).

Применение машинного комплекса возможно при объемах свыше 35.40 тыс.м3.

Увеличение в общем объёме заготовки доли от рубок ухода приводит к изменению границ эффективности систем машин. В этом случае, в диапазоне 3,7.7,9 тыс. м3 рациональнее использовать системы машин модульной компоновки (CJIM2 и CJ1M3), как более предназначенные к выполнению рубок ухода, или традиционную систему машин (CJIM4), а также л на базе легкого колесного трактора CJIM5; при 7,9. 10 тыс. м CJIM2; при 10.22 тыс. м3 конкурируют система модульной компоновки (CJIM2) и на основе бензопил и форвард ера (CJIM1).

8. На основе данных исследований были разработаны методические рекомендации по выбору системы лесосечных машин. Положения методики объединили в себе четыре этапа. Данная методика и программный комплекс позволят лесозаготовителю правильно подобрать систему машин при заготовке сортиментов.

9. Разработанная компьютерная программа рекомендуется к использованию в технологических расчетах для технологии лесосечных работ при заготовке сортиментов на сплошных и несплошных рубках.

1. Александров, В. А. Моделирование технологических процессов лесных машин Текст. / В. А. Александров. М.: Экология, 1995.-256 с.

2. Алябьев, В. И. Основы математического моделирования лесопромышленных систем Текст.: учебное пособие / В. И. Алябьев. М.:ЦНИИМЭ, 1990. - 398 с.

3. Анучин, Н. П. Сортиментные и товарные таблицы: справочник Текст. :7-е изд./ Н. П. Анучин. М.: Лесная промышленность, 1981. - 595 с.

4. Антосов, А.А. К вопросу выбора оптимальных лесосечных машин Текст. /А. А. Ан-тосов, Г. JI. Долговых, И. JL Дигмелишвили // Комплексная механизация лесозаготовок. 1982. - С. 5-7. (Сборник научн. тр. ЦНИИМЭ)

5. Атрохин, В. Г. Рубки ухода и промежуточное лесопользование Текст. / В. Г. Атро-хин, И. К. Иевинь. М.: Агропромиздат, 1985. - 255 с.

6. Барановский, В. А. Системы машин для лесозаготовок Текст. / В. А. Барановский, Р. М. Некрасов. М.: Лесная промышленность, 1977. - 248 с.

7. Брейтер, В. С. Статистическое моделирование эксплуатационных параметров деревьев в различных районах страны. Перспективная технология и организация лесозаготовительного производства Текст. / В. С. Брейтер: Науч. труды ЦНИИМЭ. — 1977.-С. 38-44.

8. Большаков Б. М. Направление развития техники и технологии лесозаготовительного производства Текст. // Лесная промышленность. 1998. - №3. - С. 3-5

9. Большаков, Б. М. Некоторые аспекты сортиментной технологии Текст. / Б.М.Большаков // Лесн. пром-сть. 1997.-№ 1. - С 16-19.

10. Боровиков В. Statistica: искусство анализа данных на компьютере. Для профессионалов Текст.- СПб.: Питер, 2001.- 656 с.

11. Бусленко, Н. П. Лекции по теории сложных систем Текст./Н. П. Бусленко, В. В. Калашников, И. Н. Коваленко. М.: Советское радио, 1973. - 440 с.

12. Вентцель, Е. С. Исследование операций. Задачи, принципы, методология Текст.: 2-е изд./ Е. С. Венцель. -М.: Наука, 1988. 208 с.

13. Виногоров, Г. К. Математическая модель лесосеки Текст. / Г.К. Виногоров, В.З. Габриель, Н.И. Гедз // Технология и комплексная механизация лесосечных работ. /15