автореферат диссертации по технологии, машинам и оборудованию лесозаготовок, лесного хозяйства, деревопереработки и химической переработки биомассы дерева, 05.21.01, диссертация на тему:Рациональная организация лесных грузопотоков при освоении годового лесосечного фонда лесозаготовительного предприятия

На правах рукописи

Коваленко Тарас Викторович

РАЦИОНАЛЬНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ЛЕСНЫХ ГРУЗОПОТОКОВ ПРИ ОСВОЕНИИ ГОДОВОГО ЛЕСОСЕЧНОГО ФОНДА ЛЕСОЗАГОТОВИТЕЛЬНОГО ПРЕДПРИЯТИЯ

05.21.01. - 'Технология и машины лесозаготовок и лесного хозяйства"

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург - 2005

16) ос-*?

030

На правах рукописи

Коваленко Тарас Викторович

РАЦИОНАЛЬНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ЛЕСНЫХ ГРУЗОПОТОКОВ ПРИ ОСВОЕНИИ ГОДОВОГО ЛЕСОСЕЧНОГО ФОНДА ЛЕСОЗАГОТОВИТЕЛЬНОГО ПРЕДПРИЯТИЯ

05.21.01. - "Технология и машины лесозаготовок и лесного хозяйства"

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук *

Санкт-Петербург - 2005

Работа выполнена на кафедре сухопутного транспорта леса Санкт-Петербургской государственной лесотехнической академии им. С.М. Кирова

Научный руководитель: Официальные оппоненты:

- кандидат технических наук, профессор, Тюрин Н. А.

- доктор технических наук, профессор Базаров С.М

- кандидат технических наук, доцент Марков 6.И.

Ведущая организация:

- ЗАО «Илим Палп Энгерпрайз»

Защита диссертации состоится «_» июня 2005 г. в_часов на

заседании диссертационного Совета Д.212.220.03 в Санкт-Петербургской государственной лесотехнической академии (194021, Санкт-Петербург, Институтский пер., 5, главное здание, зал заседаний).

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке академии.

(РОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ!

05 г.— * »»Ш^г 776]

Ученый секретарь диссертационного Совета д.т.н., профессор ЦЧ'НА Анисимов Г.М.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Существующая система лесосечно-транспортного процесса в лесозаготовительных предприятиях предлагает годовое, квартальное и помесячное его планирование.

Особо актуальной в связи со сложившейся системой организации лесозаготовок является помесячное планирование лесозаготовок и трансаорта леса, которое носит массовый характер. Оно осуществляется на уровне планово-производственных отделов предприятия и предполагает определение не только объемов, но и местоположение лесозаготовок, объемов складирования, хранения и сроков вывозки заготовленного леса, что, в конечном счете, в значительной мере определяет эффективность всего лесозаготовительного процесса.

Существующая практика планирования последовательности освоения годового лесосечного фонда содержит множество неформализованных субъективных этапов, основанных на интуиции и опыте предыдущих лет.

Наиболее плодотворным путем решения задач такого рода является разработка математических моделей и их реализация на ЭВМ с принятием обоснованных плановых и проектных решений.

Лесотранспортные работы в лесозаготовительном производстве имеют определяющее значение. От правильного и своевременного выполнения лесотранспортных работ зависят все последующие операции и конечные результаты работы лесозаготовительного предприятия в целом. Особенностью лесотранспортных работ является существенная зависимость от природных условий: погоды и климата, грунтово-гидрологических условий и таксационных характеристик лесосек. Наибольшее влияние на лесотранспортный процесс оказывают погодно-климатические факторы, что в первую очередь и определяет сезонность лесозаготовок. Значительная изменчивость этих характеристик, как по времени (сезонные колебания), так и в пространстве (каждая лесосека имеет свои условия), делает задачу проектирования лесосечно-транспортных процессов чрезвычайно сложной.

Рассматриваемые ниже математические модели и алгоритмы обеспечивают рациональное пространственно-временное освоение годового лесосечного фонда лесозаготовительного предприятия с учетом упомянутых выше факторов.

Целью исследования является повышение эффективности лесосечно-транспортных процессов путем создания математических моделей рационального освоения годового лесосечного фонда лесозаготовительного предприятия с учетом и использованием климатических ресурсов региона.

Для достижения цели были поставлены и решены следующие задачи исследования:

1. Разработать логистическую подсистему, обеспечивающую рациональное пространственно-временное освоение годового лесосечного фонда лесозаготовительного предприятия, с учетом климатических ресурсов региона с совместной организацией лесосечных и лесотранспортных работ;

2. Провести машинный эксперимент с использованием разработанной подсистемы, с целью проверки ее работоспособности и апробировать подсистему в производственных условиях;

3. Дать оценку предложенной методики по использованию ее на лесозаготовительном предприятии.

Объект исследования. Объектом исследования является логистическая подсистема рационального пространственно-временного освоения годового лесосечного фонда лесозаготовительного предприятия, с учетом климатических ресурсов региона с совместной организацией лесосечных и лесотранспортных работ.

Предмет исследования: модель рациональной организации лесных грузопотоков при освоении годового лесосечного фонда лесозаготовительного предприятия

Методика исследований. Решение поставленных задач получено на основе методологии системного подхода, математического программирования и вычислительного эксперимента с использованием ЭВМ. В работе используются аналитические методы линейного программирования и календарного планирования. При экспериментальных исследованиях и разработке диалоговой системы использовался язык программирования TurboBasic и операционные системы Windows 95/98/ХР.

Научная новизна исследования: разработаны и апробированы математические модели расчета рациональной стратегии освоения годового лесосечного фонда и вывозки леса, путем планирования лесных грузопотоков, проектирования рациональных конструкций усов лесовозных автомобильных дорог, проектирования рациональных схем технологических путей лесотранспорта позволяющие повысить эффективность лесосечно-трапспортных процессов при освоении годового лесосечного фонда лесозаготовительного предприятия.

Практическая значимость работы. Практическая значимость работы заключается в разработке алгоритмов и программного обеспечения в виде логистической подсистемы, которая по своим параметрам может быть использована научно-исследовательскими, проектными и промышленными предприятиями лесной отрасли при решении задач

планирования транспортно-технологических процессов

лесозаготовительного предприятия.

На защиту выносятся:

• разработанная логастико-математическая модель рационального пространственно-временного освоения годового лесосечного фонда лесозаготовительного предприятия, с учетом климатических ресурсов региона с совместной организацией лесосечных и лесотранспортных работ;

• разработанные алгоритмы реализации на ЭВМ рациональной организации лесных грузопотоков при освоении годового лесосечного фонда.

Апробация работы. Основные положения и результаты исследования докладывались и получили одобрения на научно-технических конференциях Санкт-Петербургской Государственной лесотехнической академии (1999, 2001, 2003 и 2005 гг.); 3-м Форуме представителей промышленных предприятий, научных и проектных организаций лесопромышленного комплекса России (2000 г.); Политехническом симпозиуме "Молодые ученые Северо-Западного региона" (2001 г.).

Реализация работы. Результаты работы внедрены в Лужском сельском лесхоз-филиале федерального государственного управления "Ленинградское управление сельскими лесами".

Публикация. Научные положения и результаты диссертационных исследований обобщены и изложены в семи печатных работах.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, б разделов, основных выводов, списка литературы и приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении показана актуальность темы, сформулирована цель работы, научная новизна, практическая значимость результатов исследования и основные положения, выносимые на защиту; дана краткая аннотация диссертации.

В первой главе изложено состояние проблемы и задачи исследования. На современном этапе развитая лесозаготовительного производства можно выделить следующие основные слагаемые решения задачи организации механизированных работ производственной программы ЛЗП:

a) решение вопроса о рациональном пространственно-временном освоении годового лесосечного фонда;

b) выбор наиболее рациональных способов выполнения работ на объектах программы планируемого периода (выбор принципиальной

схемы разработки лесосек, рациональной конструкции технологических путей).

Максимальный эффект дает лишь совместное решение всех указанных задач. Решения этих задач можно достичь путем создания интегрированных систем автоматизированного проектирования и управления лесопользованием.

Подобные автоматизированные системы разрабатываются и внедряются, однако большинство из них рассчитаны на решение стратегических задач в рамках региона, области или холдинга и поэтому не всегда применимы к каждому конкретному лесозаготовительному предприятию. Эти системы, как правило, способны подобрать лесосеки на несколько лет вперед, рационально определить потребителей лесопродукции, выбрать пути доставки древесины конечному потребителю, но не дают решения тактических задач по освоению годового лесосечного фонда с учетом климатических факторов. Поэтому подобные задачи по-прежнему решаются по старинке - основываясь на личном опыте конкретного человека.

В разное время проблемами организации лесосечно-транспортных работ занимались A.A. Ранцев, С.А. Сыромятников, С.К. Лебедев, В.В. Щелкунов, Б.И. Кувалдин, Б.А. Ильин, Ю.Н. Венценосцев, В.Я. Ларионов, Г.А. Борисов, И.П. Аболь, С.И. Орешкин, С.Ф. Орлов, М.В. Плаксин, И.В. Турлай, Г.К. Виноградов, А.И. Иевлев, А.И. Трегубов, В.И. Алябьев, Н.Г. Багаев, А.К. Редькин, Н.К. Климушев, В.Н. Меньшиков, В.И. Патякин, С.М. Базаров, Э.О. Салминен, H.A. Тюрин, Е.Г. Гладков, И.Р. Щегельман, A.B. Воронин, В. А. Кузнецов, С. С. Стороженко и др.

Изучение состояния вопроса позволили сделать следующие выводы:

• Рассмотренные методы автоматизированного планирования организации лесосечно-транспортных работ при освоении годового лесосечного фонда лесозаготовительного предприятия решают рассматриваемую задачу на уровне всего лесосечного ф!онда предприятия на долгосрочный период отдельно для лесосечных и лесотранспортных работ;

• Для решения данной проблемы необходимо применять логистический подход, позволяющий одновременно учесть интересы и лесосечных и лесотранспортаых работ;

• Данные методики не учитывают климатические особенности того региона, где расположено рассматриваемое предприятие.

Вторая глава посвящена проектированию лесосечно-транспортных процессов с учетом влияния погодно-климатических факторов.

Лесосечно-транспортные работы осуществляются в природе, под открытым небом, испытывая непосредственное влияние всех климатообразующих факторов и явлений погоды. Климат и погода существенно влияют как на состояние ездовых поверхностей, по которым

движутся лесосечно-транспортные машины, так и на узлы, агрегаты и системы самих этих машин, а также на эмоционально-психологическое состояние водителя (оператора). Кроме того, погода и климат определяет и сезонные изменения предмета труда (древесины), а также условий лесосечно-транспортного процесса, определяющего его безопасность и эффективность.

Основными климатическими факторами оказывающими влияние на лесосечные и лесотранспортные процессы являются: температура, атмосферное давление, влажность, метеовидимость, дождь, снег, ветер, метель, гололед и гроза

Разрабатываемая система рационального управления лесными грузопотоками должна учитывать климатические характеристики региона-местоположения лесозаготовительного предприятия, в частности, при проектировании и размещении наиболее зависимых от погоды и климата грунтовых лесовозных дорог (усов).

Третья глава посвящена задаче рациональной организации лесосечно-транспортных процессов при освоении годового лесосечного фонда лесозаготовительного предприятия.

Лее» «ил

Лемма 1 *1

В«| ПИЙ П! ЯД

(Ьм 1

Лкка»1 «1

Семншкошд

Омм 1

=3*

Ошя1 й

Ласапга п

Скяцш

Оатг

Хк

Наншйажд

(как 1

ПицеСиеп

X*

Хк

Си«

г

Щ

СЬп<

Лщ&шия

Рис. 1. Схема лесных грузопотоков

Содержательное описание задачи сводится к следующему. Имеется годовой лесосечный фонд лесозаготовительного предприятия, сведения о котором включают общее число лесосек, таксационное описание каждой

го них, их географическое местоположение и грунтово-гидрологические условия.

Все лесосеки должны быть освоены в течение планируемого года, причем любая из них может быть разработана в любое время в течение года, но расходы на лесозаготовки и лесотранспорт будут при этом различны.

Заготовленная на лесосеках древесина может быть отправлена сразу же (не позднее месяца со дня заготовки) на сезонный склад Хц, нижний склад Х„, или во двор потребителя Хч (см. рис. 1), либо складирована здесь же в штабелях Х* с последующей вывозкой ее на сезонный, нижний склад или потребителю в наиболее рациональные календарные сроки - Хи, Хь и Хь.

Считается так же, что помесячные поставки леса потребителям определены и известны заранее. Помесячные объемы заготовки и складирования древесины на лесосеках, промежуточном и нижнем складе не определены; известен лишь их верхний предел, установленный наличием складских площадей, материально-технических и трудовых ресурсов. Определение этих объемов является целью работы.

Рассматриваемая задача иерархически может быть разбита на несколько частей, а именно:

1. Расчет рациональной стратегии освоения годового лесосечного фонда предприятия;

2. Проектирование рациональных конструкций усов лесовозных автомобильных дорог;

3. Проектирование рациональных схем технологических путей лесотранспорта.

Рассмотрим отдельно каждую из этих частей.

Математическая модель расчета рациональной стратегия освоения годового лесосечного фонда лесозаготовительного предприятия и вывозки леса. Задача верхней ступени состоит в определении календарной очередности проведения лесосечных работ на лесосеках расчетного года, объемах складирования и сроках хранения древесины на верхнем складе (лесосеке), промежуточном (сезонном) складе и нижнем складе, а так же сроках их последующей поставки потребителю. Объем древесины сразу же отправляемый на сезонный, нижний склад (потребителю), объем и сроки вывозки с верхнего и промежуточного склада на нижний (потребителю), а так же объемы, сроки поставки с нижнего склада потребителю рассчитываются такие, что критерий оптимизации (удельные приведенные расходы на лесозаготовки и лесотранспорт) были бы минимальны. При этом заготовленная и складированная на верхнем, сезонном и нижнем складе древесина не должна залеживаться в теплое время года ввиду значительного снижения его качества при хранении.

Для математического описания задачи введем следующие обозначения

4 (/ = Цп) - лесосеки расчетного года с запасом А, м3;

т - общее количество лесосек расчетного года;

- возможный верхний предел заготовки и складирования древесины на верхнем складе, определяемый запасом ликвидной древесины на лесосеке А1

Б, (/=1,12р) - месячный объем хранения древесины на промежуточном (сезонном) складе с верхним объемом хранением леса 5/;

р - количество сезонных складов;

Я, (г=1,12(1) - месячный объем хранения древесины на нижнем складе с верхним, предельным объемом месячной переработки и хранения

(1 - количество нижних складов;

В) (] = 1,12п) - потребители продукции с месячным объемом потребления предусмотренным контрактом на поставку древесины Ь/,

п - количество потребителей;

Х,к - объем древесины, вырубаемой на 1-ой лесосеке и складируемой на ней для последующей вывозки;

Хц, Х,г, Ху - объем древесины, вырубаемой на 1-ой лесосеке с прямой доставкой, соответственно, на промежуточный склад, нижний склад и во двор потребителя;

Хм, Хь, Хк, - объем древесины, вывозимой после хранения с верхнего склада, соответственно на промежуточный склад, нижний склад и во двор потребителя;

Х/г, Ху - объем древесины, вывозимой с промежуточного склада на нижний склад и во двор потребителя;

Хп - объем древесины, вывозимой с г-ного нижнего склада З-ому потребителю;

Он - удельные приведенные расходы на операции валки леса, обрезки сучьев и трелевке в 1-ой лесосеке в к-ом месяце;

С,1 - удельные приведенные расходы сезонных операций валки леса, обрезке сучьев, трелевки, строительства технологических путей, погрузки леса, его перевозки и выгрузки с 1-ой лесосеке в 1-ый сезонный склад;

С,г - удельные приведенные расходы сезонных операций валки леса, обрезки сучьев, трелевки, строительства технологических путей, погрузки, перевозки и выгрузки леса с 1-ой лесосеки на г-ый нижний склад с последующей рассортировкой и штабелевкой;

Су - удельные приведенные расходы месячных операций в ¡-ой лесосеке валки, обрезки сучьев, раскряжевки на лесосеке, подвозки

сортиментов форвардером до существующей дороги, погрузка леса, его перевозка и выгрузка с автомобиля во двор ]-ого потребителя;

Си - удельные приведенные расходы операций строительства технологических путей (усов), погрузки древесины, ее перевозки, выгрузки с к- ого верхнего склада на 1-ый сезонный (промежуточный) склад с учетом потерь в качестве при хранении;

Ог - удельные приведенные расходы операций по строительству технологических путей (усов), погрузки древесины, ее перевозки, выгрузки, раскряжевки и штабелевки с к-ого верхнего склада на г-ый нижний склад с учетом потерь в качестве при хранении:

Сщ - удельные приведенные расходы операций по раскряжевке хлыстов на верхнем складе, строительства технологических путей, погрузки древесины, ее перевозки и выгрузки с к-ого верхнего склада во двор .¡-ого потребителя с учетом потерь в качестве при хранении;

Су - удельные приведенные расходы операций по погрузки древесины, ее перевозке, выгрузке, раскряжевке и штабелевке с 1-ого сезонного склада на г-ый нижний склад с учетом потерь в качестве при хранении;

- удельные приведенные расходы месячных операций раскряжевки древесины на промежуточном складе, погрузки леса, его перевозки и выгрузки с 1-ого сезонного склада во двор .¡-ого потребителя с учетом потерь в качестве при хранении;

Сп - удельные приведенные расходы месячных операций погрузки леса, его перевозки и выгрузки с г-ого нижнего склад во двор .¡-ого потребителя с учетом потерь в качестве при хранении;

При введенных обозначениях суммарные приведенные затраты -критерий задачи - могут быть записаны в следующем виде (7).

и 12и * 11£ л Ш 12т 12»

р - Над*+£1 скх> +Х1

/-1 *-1 /-1 /-! 1=1 ГШ 1 i-1 /-1

12» lld 12m 12л 12pnd 12 а 12п

+ЦСЛ+££<

1 1-1 к-1 1-1 1*1 r-Л Ы ]=1

1 12л

r-1 j-1

Задача содержит следующие ограничения.

т 12т_ 12»_ 12 4_ 12л

I*, + Js( +Y,Nr >Ybj

M *=1 1-1 r=»l j=l m Ilm Ш lld _

2X +£** +E** (j=у2")

l-I k-\ N1 r«l

12j» 12» I2rf 12» _

E*ft +2lxa +2>* 2S a, (i = 1,m)

(7)

(8)

(9)

i-i

2>.=хк =£*« +£■**5 (*=1д2«)

м и» 1М 12л

(И)

(-1 М г«1 у-1

п 12т Ш 11л ___

(12)

т 12а 12« 12» ___

(.1 м ./-1

(13)

2:0; лг„>0; д^аО; *„&<>;

(14)

хи х^ ¿0; >0;

лг^гО; (¿ = 1^ /Ь = 1Д2т; / = Ц2# г = 1ДМ; У = Ц2Й)

Общие запасы годового лесосечного фонда должны быть равны или превосходить заключенные предприятием контракты на поставку древесины (8).

Сумма поставок .¡-ому потребителю из всех лесосек, отведенных в рубку должна быть равна спросу этого потребителя (9).

Сумма поставок леса с каждой 1-ой лесосеки на верхний, сезонный, нижний склад и во двор потребителя не должна быть более объема ликвидного запаса в этой лесосеке (10).

Суммарный объем поставок леса на верхние склады должен быть равен мощности каждого из них, а поставки из этих складов на сезонный склад, нижний склад и во двор потребителю не должны превосходить установленного верхнего предела их мощности (11).

Суммарный объем поставок леса на сезонные склады с лесосек и верхних складов должен быть равен мощности каждого из них, а поставки с сезонных складов на нижний склад и потребителям не должны превышать установленного верхнего предела их мощности (12).

Суммарный объем поставок леса на нижние склады с лесосеки, верхних и сезонных складов должен быть равен мощности каждого из них, а поставки с нижних складов во двор потребителю не должны превосходить установленного верхнего предела их мощности (13).

Задача содержит так же ограничение на неотрицательность всех неизвестных (14).

Поскольку представленная математическая модель и ограничения являются линейными, то для их реализации был использован алгоритм симплекс-метода линейного программирования.

Математическая модель проектирования рациональных конструкций усов лесовозных автомобильных дорог. Технологические пути (усы) лесовозных автомобильных дорог образуют наиболее развитую транспортную сеть. Небольшой удельный вес транспортной работы по усам и массовое их строительство выдвигает необходимость применения облегченных нормативов при проектировании и выборе конструкции усов

с максимальной экономией материальных и трудовых ресурсов на строительство и содержание.

Выбор конструкции уса обусловлен рядом факторов: календарными сроками вывозки, трунтово-гидрологическими условиями, запасом ликвидной древесины на лесосеке, типом автопоезда, наличием местных дорожно-строительных материалов и работоспособностью дорожной конструкции.

Проектирование рациональных конструкций дорожной одежды на усах требует знания деформативных и прочностных характеристик грунтов, которые являются либо основанием дорожной одежды, либо выступают в роли собственно дорожной одежды (грунтовые усы). Их обоснованный выбор возможен только на основании решенной задачи рациональной стратегии освоения годового лесосечного фонда предприятия. Только когда известны календарные сроки вывозки заготовленной древесины могут быть определены расчетные характеристики грунтов и выбран наиболее эффективный тип конструкции уса, обеспечивающий вывозку всего объема заготовленной древесины.

В качестве основной расчетной характеристики грунтов и дорожно-строительных материалов при выборе типа дорожной одежды на усах принят модуль деформации

В качестве критерия выбора рациональной конструкции уса на множестве принята стоимость строительства и содержания 1 км при обеспечении требуемой работоспособности. Модель предлагает перебор наиболее распространенных конструкций усов: зимних 3 типов, грунтовых, усов на хворостяной выстилке, гравийных, усов из инвентарных колейных покрытий.

Математическая модель проектирования рациональных схем технологических путей лесотранспорта. Суть этой задачи заключается в следующем. Имеется годовой лесосечный фонд лесозаготовительного предприятия и известна стратегия его пространственно временного освоения лесосечными и лесотранспортными работами. Известна рациональная конструкция проезжей части усов к каждой лесосеке, обеспечивающая по своей работоспособности вывозку всего запаса леса в планируемые календарные сроки. Требуется установить рациональную схему расположения технологических путей для освоения каждой конкретной лесосеки

Сведения о годовом лесосечном фонде включают общее число лесосек, запас древесины на каждой из них, геометрические параметры лесосек, их грунтово-гидрологические условия, средний объем хлыста, наличие неэксплуатационных площадей, расстояние до существующей автомобильной дороги, наличие подроста и др.

Значительное влияние на эффективность трелевки оказывают принятые схемы расположения магистральных и пасечных волоков.

Трелевочные волоки должны быть расположены так, чтобы обеспечить эффективную трелевку со всей площади лесосеки с учетом максимального сокращения расстояния трелевки и сохранения подроста На выбор схемы расположения волоков оказывает влияние, главным образом, рельеф местности, почвенно-груитовые условия, размеры лесосек, осваиваемых с одного погрузочного пункта, сезон разработки и тип трелевочного механизма.

Задача автоматизированной системы состоит в том, чтобы определить какую принципиальную схему прокладки усов применить для освоения в планируемые сроки каждой конкретной лесосеки годового лесосечного фонда, сколько погрузочных пунктов должно быть запроектировано и какова принципиальная схема прокладки пасечных и магистральных волоков на множестве (рис. 2). Критерием оптимизации здесь выступает себестоимость лесотранспортных работ, которая должна быть минимальной.

Рис 2 Принципиальные схемы прокладки волоков

Анализ схем расположения усов при освоении лесосек в производственных условиях показал их незначительную изменчивость. Вариантов наиболее распространенных схем размещения усов для освоения лесосек при сплошнолесосечных рубках главного пользования могут быть сведены к следующим принципиальным схемам, представленным на рис. 3.

Для формализации задачи введены следующие обозначения:

С> - ликвидный запас леса на лесосеке, м3;

10 = 0,...,11) - номер схемы прокладки уса для транспортного освоения лесосеки (рис. 3);

Б* - стоимость строительства и содержания 1 км уса для обеспечения вывозки заготовленного леса в планируемый ^календарный месяцЦ- 1,2,..., 12);

17*,) - общая протяженность уса при транспортном освоении лесосеки ьтой принципиальной схемой и п-числе погрузочных пунктов;

п (п = 1,2,3,...) - число погрузочных пунктов на лесосеке;

Суг - себестоимость вывозки по усу заготовленного леса в г-ый календарный месяц, руб/м'км;

Схема О А п»1 Схема 1 А п = 1,2,3 Схем» 2 А п - 2,4,6,...

ни

Схем* 6

п-2,4,6 схема 7

в = 2,4,6 Смев а п = 4,*,12,16

1 ■ а ■ ■ ■ ■

1 ■ ■ ■ ■

«

Схема» А п = 4,8,12 Схема 10 А п-4,6,8 Схема 11 А 11 = 1,2,3

Погрузочный пунл ..... Ус

| Существующая дорога п ■ коэттество погрузочных пунктов

Рис. 3. Принципиальные схемы размещения усов при направлении вывозки справа налево.

V, - общая протяженность волоков при освоении лесосеки й)й схемой прокладки усов, км;

Б" - стоимость строительства и содержания 1 км волока в данной лесосеке, руб/км;

Sp - стоимость строительства лесопогрузочного пункта, руб;

М - себестоимость машино-смены трелевочного трактора, руб;

Ни. - производительность трелевочного трактора при транспортном освоении лесосеки i-той схемой прокладки усов n-ом числе погрузочных пунктов и и-ой схеме прокладки волоков, м3/смену;

и (и = 1, ..., 5) - номер принципиальной схемы прокладки волоков (рис. 2.);

zo - расходы на пешие переходы рабочих от дороги до места производства лесосечных работ при использовании варианта с частичным или полным отказом от строительства уса до лесосеки (схема 0, рис.3), руб/м3.

При принятых обозначениях математическая модель выбора рациональных схем технологических путей лесотранспорта для каждой лесосеки имеет следующий вид

F*±(fJm-S>+V,-S- +n-S')+Uw ■С,Г ->шт (17)

У "/(я)"

В четвертой главе рассматривается реализация математических моделей расчета рациональной стратегии освоения годового лесосечного фонда и вывозки леса на ЭВМ. Описанные выше математические модели были реализованы в виде иерархической многоуровневой системы (рис.4).

/.................................................................\

/ Определение сроков заготовки в \ 1 отведанных в рубку лесосеках

/ Определение необходимости \

• хранения, объемов хранения и сроков \

вывозки заготовленной древесины i Уровень I

Выбор конструкции технологических

/ \ / Выбор конструкции технологических \

j путей (усов) \

У/ммм» 2

ч

■ Выбор технологической схемы разработки \

/ лесосек \

/Уржгмь з

/•......................................................................................................

/

г ич«^ 1ии1ди » «■ а и» жж жлж\жм исюш г

документ - технологическую карту разработки -.

/ каждой лесосеки \

! Уратси* 4 \

Рис. 4. Схема реализации системы

Информационное обеспечение предусматривает систему классификации и кодирования информации. Постоянная информация -технические и экономические нормативы из норм технологического проектирования, ЕНиР и технологических карт по строительству усов введены непосредственно в программу.

Переменная информация - ресурсы ЛЗП и сведения о годовом лесосечном фонде сведены в базу данных, обеспечивающую оперативный ввод и корректировку этой информации. Кроме того, диалоговая система проектирования снабжена широким набором меню, обеспечивающих оперативное взаимодействие системы и проектировщика. Входная информация для системы содержит сведения о годовом лесосечном фонде и материально-технических ресурсах ЛЗП.

Выходная информация, полученная в результате работы системы, выводится как на дисплей, так и на принтер, а так же в файл. Она содержит матрицу решения транспортной задачи, таблицу календарных графиков заготовки и вывозки леса с каждой из лесосек годового лесосечного фонда, таблицу рациональных схем и конструкций дорожных одежд на усах, количество погрузочных пунктов на лесосеке и принципиальные схемы трелевочных волоков, а так же технологическую карту разработки лесосеки с технико-экономическими показателями.

Пятая глава посвящена организации и результатам машинного эксперимента. Задачей машинного эксперимента являлась апробация моделей для большого числа различных транспортно-технологических ситуаций, встречающихся (или которые могут быть) в лесном комплексе Северо-Западного региона.

В соответствии с целью экспериментов ставились следующие задачи:

1) проверка работоспособности рассматриваемой модели в крайних граничных и «нормальном» режиме работы;

2) оценить эффективность использования модели для рационального управления лесными грузопотоками.

Под «нормальным» режимом понималась наиболее часто встречающаяся в лесопромышленной отрасли ситуация, когда имеется четко выраженная сезонность в проведении лесозаготовительных и лесотранспортных процессов, связанных с периодом веселие-осенней распутицы и отсутствием дисбаланса между отведенным в рубку годовым лесосечным фондом (ГЛФ) и годовым «портфелем заказов» предприятия.

В качестве граничных условий принимались случаи с дисбалансом между имеющимся ГЛФ и «портфелем заказов» (превышение плана рубок над выделенным ГЛФ и обратная ситуация), а также планы сезонной заготовки, например только «зимней» или только «летней» заготовки древесины.

Полученные результаты подтвердили истинность, адекватность и непротиворечивость предложенных моделей, а также созданных на их базе алгоритмов.

Полученный в результате работы системы годовой календарный график освоения отведенных в рубку лесосек предложил наиболее рациональные сроки освоения лесосек с учетом сезонности, условий

местности, расстояния от места заготовки до существующих дорог и общего расстояния вывозки.

Лесосеки расположенные в условиях 3 и 2 типа местности по увлажнению отводятся в рубку преимущественно в зиму или только в наиболее сухой летний или зимний периоды.

Наличие подроста также оказывает влияние на полученный в результате работы системы календарный график отвода лесосек в рубку: лесосеки с подростом боле>е 5000 шт/га планируются в рубку преимущественно в зимний период, что снижает степень повреждаемости подроста и, тем самым, снижает расходы на лесовосстановление.

Полученные в ходе проведенных расчетов схемы разработки лесосек не противоречат ситуации, складывающейся на практике. Наиболее часто в качестве схемы расположения технологических путей принимается схема 0 и 3. В ряде случаев, наиболее рациональным оказывается вариант увеличения расстояние трелевки и сокращения тем самым протяженности лесовозного уса или полного отказа от строительства уса при малых запасах, в виду их высокой стоимости в условиях 2 и 3 типа местности. Схемы конструкций лесовозных усов, рекомендуемые системой, соответствуют грунтово-гидрологическим условиям местности! Выбор этих конструкций производился на основе прочностных свойств грунтов с расчетом конструкции уса на основе модуля деформации грунтового основания, с указанием высоты насыпи для грунтовых усов и типа и толщины дорожной одежды для гравийных усов.

Технологическая карта и основные параметры разработки лесосек (суммарная трудоемкость строительства уса, ширина и количество пасек, производительность трелевочного трактора), выдаваемые системой рассчитаны в полном соответствии с действующими нормами и сметами.

В шестой главе рассмотрена реализация системы на примере Лужского сельского лесхоз-филиала федерального государственного управления «Ленинградское управление сельскими лесами». В ходе реализации была успешно решена задача рационального управления грузопотоками в течение 2004 г. при проведении лесозаготовительных работ в Жельцевском лесничестве. Экономический эффект составил 14 руб./куб.м заготовленной древесины.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

Результатом выполненных в диссертационной работе исследований является разработка и обоснование методов рациональной организации лесных грузопотоков при освоении годового лесосечного фонда лесозаготовительного предприятия. Предложенные методы в виде алгоритмов и программных средств позволяют осуществлять

планирование и организацию транспортно-технологического процесса в лесном комплексе.

Основные результаты работы заключены в следующем:

1 В результате анализа особенностей транспортно-технологического процесса лесозаготовительного предприятия установлено, что для рационального управления лесными грузопотоками необходимо применение комплексного логистического подхода;

2. Анализ показал, что такая логистическая система должна включать в себя две взаимосвязанные и взаимозависимые сферы производственной системы - стратегическое и тактическое планирование и оперативное управление или руководство на основе анализа, планировании освоения годового лесосечного фонда, дорожного строительства, производственного планирования и планирования материально-технического снабжения;

3. Для успешного решения целесообразно рассматриваемую задачу разделить на несколько иерархически уровней и решать последовательно в указанном порядке, а именно:

■ Расчет рациональной стратегии освоения годового лесосечного фонда предприятия;

* Проектирование рациональных конструкций усов лесовозных автомобильных дорог;

■ Проектирование рациональных схем технологических путей лесотранспорта;

4. Разработанная логисгико-математическая модель рациональной организации лесных грузопотоков дает возможность комплексного годового планирования организации лесосечных и лесотранспортных работ;

5. При расчете рациональной стратегии освоения годового лесосечного фонда предприятия критерием оптимизации служат удельные приведенные расходы на лесозаготовки и лесотранспорт, которые должны быть минимальны, при этом должно быть учтено ограничение, связанное с порчей древесины при продолжительном хранении в теплое время года Результаты решения данной задачи формируют планы рациональных объемов и сроков освоения годового лесосечного фонда ЛЗП

6. Разработанные алгоритмы и основанное на них программное обеспечение позволяют получить годовой календарный график освоения отведенных в рубку лесосек, подобрать схемы разработки лесосек с указанием основных их параметров и планирования волоков, рациональные конструкции лесовозных усов.

7. Полученные в ходе апробации разработанной логистико-математической модели на большинстве типичных транспортно-технологических ситуаций результаты подтвердили истинность, адекватность и непротиворечивость предложенных моделей, а также созданных на их базе алгоритмов и программного обеспечения;

8. Результаты исследований внедрены в Лужском сельском лесхоз-филиале федерального государственного управления "Ленинградское управление сельскими лесами" и используются в учебном процессе.

9. Результаты исследований могут быть рекомендованы к внедрению в производственно-технических отделах государственных лесозаготовительных предприятий и частных организаций и использоваться проектными организациями лесной отрасли при решении задач годового планирования транспортно-технологического процесса.

Основное содержание диссертационной работы опубликовано в следующих работах:

1. Тюрин H.A. Коваленко Т.В. Календарное планирование и управление лесными грузопотоками при освоении годового лесосечного фонда в лесозаготовительном предприятии /Информационные системы управления в лесном комплексе: Материалы научно-технической конференции. СПб: СПбЛТА, 1999.136 с.

2. Тюрин H.A. Коваленко Т.В. Рациональная организация грузопотоков при освоении годового лесосечного фонда в лесозаготовительном предприятии /Лесосечные, лесоскладские работы и транспорт леса: Сб. науч. тр. СПбЛТА. СПб.: 1999.100 с.

3. Коваленко Т.В. Рациональная организация лесных грузопотоков в лесозаготовительном предприятии /Сборник докладов молодых ученых на ежегодной научной конференции Санкт-Петербургской лесотехнической академии: Вып. 4 / Под общей ред. A.B. Селиховкина, Э.М. Лаутнера. СПб: СПбЛТА, 2001.92 с.

4. Коваленко Т.В. Рациональная организация лесных грузопотоков /Политехнический симпозиум «Молодые ученые северо-западного региона». Материалы конференций «Компьютерные технологии, коммуникации, численные методы и математическое моделирование» и «Охрана окружающей среды». СПб: СПбГТУ, 2001. 66 с.

5. Салминен Э.О., Заяц А.М., Тюрин H.A., Гуров С.В., Васильев Н.П., Коваленко Т.В., Кочанов В.В., Павлюченко В.Ю. Информационные технологии и системы в лесопромышленном комплексе. Уч. пособие. СПб: СПбЛТА, 2002. 180 с.

6. Коваленко Т.В. Рациональная организация в лесозаготовительном предприятии /Лесопромышленная логистика и информационные системы лесного комплекса. СПб: СПбЛТА, 2003. 204 с.

7. Вохмянин H.A., Коваленко Т.В. Автоматизированные системы управления в ЛПК // Информационно-рекламный журнал ЛесПромИнформ № 8,2003., с. 16.

КОВАЛЕНКО ТАРАС ВИКТОРОВИЧ

АВТОРЕФЕРАТ

Подписано в печать с оригинал-макета 11.05.05. Формат 60x84/16. Бумага офсетная. Печать трафаретная. Уч.-изд. л. 1,0. Печ. л. 1,25. Тираж 100 экз. Заказ № 117. С 8а.

Санкт-Петербургская государственная лесотехническая академия Издательско-полиграфический отдел СПбГЛТА 194021, Санкт-Петербург, Институтский пер., 3

I*

4

i

i

»12438

РНБ Русский фонд

2006-4 10090

«

*

'л

г <<

Введение

1. Состояние вопроса и задачи исследования

1.1. Общие положения

1.2. Методы организации лесосечно-транспортных работ при 13 освоении годового лесосечного фонда лесозаготовительного предприятия

1.3. Влияние климатических факторов региона на лесосечно- 18 транспортные процессы

1.3.1. Основные положения

1.3.2. Климатическая характеристика Ленинградской области

1.3.3. Хранение круглых лесоматериалов с учетом климатических 28 особенностей региона

1.4. Постановка задачи исследования

2. Проектирование лесосечно-транспортных процессов с учетом 34 влияния погодно-климатических факторов.

2.1. Учет влияния основных погодно-климатических факторов на 34 лесосечно-транспортные процессы

2.2. Особенности проектирования лесотранспортных процессов с 45 учетом влияния климата

3. Рациональная организация лесосечно-транспортных процессов при 52 освоении годового лесосечного фонда лесозаготовительного предприятия.

3.1. Логистические информационные системы управления лесозаготовительным предприятием

3.1.1. Логистические информационные системы

3.1.2. Логистическая информационная система управления лесопромышленным предприятием

3.1.3. Структура логистической информационной системы 5 7 лесопромышленного комплекса

3.1.4. Потоки в логистической системе лесопромышленного 58 предприятия

3.1.5. Архитектура информационной логистической системы 60 управления лесопромышленными предприятиями

3.2. Теоретические предпосылки рациональной организации лесосечно-транспортных процессов при освоении годового лесосечного фонда лесозаготовительного предприятия

3.2.1. Математическая модель расчета рациональной стратегии 68 освоения годового лесосечного фонда и вывозки леса.

3.2.2. Математическая модель проектирования рациональных 77 конструкций усов лесовозных автомобильных дорог

3.2.3. Математическая модель проектирования рациональных схем 79 технологических путей лесотранспорта

3.2.4. Обоснование сроков хранения заготовленной древесины в 97 теплое время года

3.2.4.1. Способы хранения древесины

3.2.4.2. Степени защиты древесины

3.2.4.3. Хранение свежесрубленных лесоматериалов

4. Реализация математических моделей и алгоритмов расчета 113 рациональной стратегии освоения годового лесосечного фонда и вывозки леса на ЭВМ

5. Основные результаты машинных экспериментов

5.1. Цели и задачи экспериментов на математической модели

5.2. Использование ЭВМ для моделирования систем

5.3. Методика выполнения вычислительного эксперимента

5.4. Планирование и подготовка исходных данных для машинного 134 эксперимента

5.4.1. Планирование машинного эксперимента

5.4.2. Исходные данные для машинного эксперимента

5.5. Проведение и анализ результатов эксперимента

5.5.1. Требования к вычислительной технике и проведение 138 машинного эксперимента

5.5.2. Результаты машинного эксперимента

5.5.3. Интерпретация результатов и подведение итогов машинного 145 эксперимента

6. Реализация системы в Лужском сельском лесхоз-филиале федерального государственного управления "Ленинградское управление сельскими лесами"

Лесопромышленный комплекс является одной из важнейших отраслей экономики страны. Несмотря на положительные тенденции, наметившиеся в конце 90-х годов XX века, анализ состояния лесопромышленного комплекса вызывает тревогу. Состояние основных фондов, имеющих значительный моральный и физический износ, низкая рентабельность производства большинства лесопромышленных предприятий, рост кредиторской задолженности, отсутствие должной правовой базы сдерживают дальнейшее развитие отрасли и связанных с ней других отраслей промышленности России.

По данным государственного учета лесного фонда по состоянию на конец 2004 г. [20] общая площадь земель лесного фонда России составляет 1173 млн. га, из них покрытых лесной растительностью - 774,2 млн. га. Лесные ресурсы являются важнейшей частью национального богатства и источником экономического развития.

Россия обладает наибольшим в мире лесным потенциалом, составляющим по запасам более 20% мировых. Общий запас древесины составляет 81,9 млрд. куб.м, в том числе спелых и перестойных пород -около 44,1 млрд. куб.м. Ежегодный прирост древесины составляет около 970,4 млн. куб.м. Расчетная лесосека составляет - 559,2 млн. куб.м. [20, 91] Удельный вес ЛПК в промышленности России в настоящее время составляет 3,4%. Отрасль обеспечивает 2,2% в валовом внутреннем продукте и приносит 3,9% в валютной выручке от экспорта [20].

Основными лесозаготовителями в лесах Российской федерации являются предприятия лесопромышленного комплекса, на долю которых приходится 60% объемов лесозаготовок [20, 91]. Остальная часть заготовки древесины приходится на местные бюджетные и сельскохозяйственные организации, мелкие коммерческие структуры и население.

В лесопромышленный комплекс России входят лесозаготовительные, деревообрабатывающие и целлюлозно-бумажные предприятия. К настоящему времени практически все предприятия лесопромышленного комплекса приватизированы; до 95% предприятий частные или со смешанной формой собственности. Значительную долю в приватизацию лесопромышленного комплекса вложили иностранные инвесторы.

В современном состоянии лесопользования существует ряд негативных явлений. В первую очередь это связано с низким использованием расчетной лесосеки, особенно в Азиатской части России.

Характерен резкий дисбаланс по имеющимся ресурсам древесины и их фактическим использованием между Европейской и Азиатской частью России. Запас спелых лесов Европейско-Уральской части России составляет 18% от общего запаса спелых лесов страны, а заготавливается в этой части свыше 57% от общего объема заготовок [20, 91].

Из потенциальной нормы неистощительного лесопользования свыше 500 млн. куб.м остается неиспользованным около 400 млн. куб.м, в том числе по хвойному хозяйству свыше 200 млн. куб.м [20].

Факторами, ограничивающими развитие лесозаготовок, являются [20] резкое снижение уровня централизованных капиталовложений в лесной сектор, значительное падение объемов деревообработки, низкая плотность существующей дорожной сети и нерентабельность перевозки круглого леса на расстояния свыше 1 000 км и пиломатериалов свыше 2 500 км из-за высоких железнодорожных тарифов.

Лесозаготовительная промышленность является базовой отраслью для ЛПК и основным поставщиком сырья всем отраслям ЛПК, а также лесоматериалов предприятиям строительной, горнодобывающей и другим отраслям промышленности и сельского хозяйства.

Одной из главных причин сложившейся критической ситуации в экономике лесозаготовительной промышленности явилась потеря предприятиями собственных и приравненных к ним оборотных средств, размер которых по причине сезонности требуется поддерживать на уровне 40-50 процентов от выпускаемого объема товарной продукции, а в предприятиях, осуществляющих сплав древесины, до 90 процентов [20].

Основной объем вывозки древесины осуществляется по лесовозным автомобильным дорогам, поэтому имеется прямая связь между состоянием сети дорог общего пользования и проблемами лесовозного транспорта.

Чем плотнее сеть дорог общего пользования, тем меньше надо строить лесовозных дорог, ниже транспортные расходы и себестоимость заготовленной древесины.

По протяженности автомобильных дорог общего пользования, как на единицу площади, так и на одного жителя, Россия находится на одном из последних мест в мире и по этим показателям отстает от развитых стран в 5-74 раза. Техническое состояние дорог просто не подлежит сравнению.

Плотность сети дорог общего пользования в России составляет 24 км на 10 000 км2, а например, в Китае - 100, во Франции - 1549, в Германии -1775, в Финляндии - 650 км на 10 000 км2. По оценкам экспертов, для обеспечения минимальных социально-экономических потребностей надо иметь 1300 - 1500 тысяч км дорог, а в настоящее время Россия имеет 497 тысяч км, из них две трети протяженности рассчитаны на осевую нагрузку 6 т, при стандартной расчетной нагрузке 10 т. 19 тысяч деревянных мостов не отвечают современным требованиям по грузоподъемности [20, 91].

Состояние дорог таково, что скорость автомобильного транспорта в 2,8 - 3 раза ниже, чем в Европе, соответственно стоимость эксплуатации автомобиля в 2,5 - 3,4 раза дороже [20, 91]. Экономистами подсчитано, что один рубль, вложенный в ремонт и содержание дорог, дает 3 рубля чистой прибыли. Бездорожье является главной причиной слабого развития агропромышленного комплекса и лесного хозяйства, низкого уровня жизни на селе, и в целом экономической безопасности России.

В стране несколько улучшилось дорожное строительство. Но, оказывается, даже новые дороги федерального значения по нагрузкам, особенно по мостам, часто не выдерживают нагрузок от большегрузных лесовозных автопоездов.

Немаловажную роль в устойчивой работе лесозаготовительного производства играет своевременное строительство лесовозных дорог. В период 1985-1990 годов ежегодно вводилось в эксплуатацию 7,5 тыс. км лесовозных дорог круглогодового действия, что обеспечивало ежегодный прирост объемов заготовки и вывозки на 5-6 млн. мЗ, с 1991 года - их строительство сократилось более чем в 10 раз из-за отсутствия необходимых средств. В зоне действия ранее построенных лесовозных дорог лесосырьевые ресурсы в основном освоены, и предприятия вынуждены осваивать оставшиеся низкотоварные насаждения (перестойные насаждения осины, небольшие запасы на 1 га) [20, 91].

Деление дорог в лесном фонде по назначению на лесохозяйственные, противопожарного назначения и лесовозные абсолютно условное. Ежегодное строительство лесохозяйственных и противопожарных дорог предусмотрено федеральными целевыми программами «Леса России» (800 км) и «Охрана лесов от пожаров» (более 4 тыс. км) [20]. Строительство лесовозных дорог круглогодового действия в настоящее время осуществляется за счет себестоимости лесозаготовителей в объеме до 1

ООО км в год. Для примера, в Финляндии, имеющей плотность автомобильных дорог в 25 раз выше, чем в России, объем заготовок почти в два раза меньше, строится лесных дорог ежегодно в два раза больше. Отсюда резкое снижение производительности дорогостоящих лесотранспортных машин, повышение затрат на заготовку древесины [91].

Следует отметить, что любые лесные дороги используются как для вывозки древесины, так и в лесохозяйственных и противопожарных целях. В связи с этим, финансирование строительства всех дорог в лесном фонде должно осуществляться по одной схеме, за счет одних и тех же источников.

Таким образом, вышеперечисленные лимитирующие факторы определяют многие особенности работы отрасли, в частности, что происходит освоение прежде всего тех районов, в которых наиболее развита транспортная инфраструктура и сосредоточена большая часть лесоперерабатывающих предприятий и потребителей лесного сырья.

Такая ситуация определяет вектор и характер формируемых лесных грузопотоков, наибольшая плотность которых приходится на Центральный и Северо-западный регионы, что создает проблему их организации и управления не только на государственном, но и на региональном уровне.

Для рациональной организации лесных грузопотоков региона необходимо применение комплексного логистического подхода, составной неотъемлемой частью которого является управление грузопотоками каждого предприятия.

Существующая система организации лесосечно-транспортного процесса в лесозаготовительных предприятиях предлагает годовое, квартальное и помесячное его планирование.

Особо актуальной в связи со сложившейся системой организации лесозаготовок является помесячное планирование лесозаготовок и транспорта леса, которое носит массовый характер. Оно осуществляется на уровне планово-производственных отделов предприятия и предполагает определение не только объемов, но и местоположение лесозаготовок, объемов складирования, хранения и сроков вывозки заготовленного леса, что, в конечном счете, в значительной мере определяет эффективность всего лесозаготовительного процесса.

Существующая практика планирования последовательности освоения годового лесосечного фонда содержит множество неформализованных субъективных этапов, в основном основанных на интуиции и опыте предыдущих лет.

Наиболее плодотворным путем решения задач такого рода является разработка экономико-математических моделей и их реализация на ЭВМ с принятием обоснованных плановых и проектных решений. Лесотранспортные работы в лесозаготовительном производстве имеют определяющее значение. От правильного и своевременного выполнения лесотранспортных работ зависят все последующие операции и конечные результаты работы ЛЗП в целом. По содержанию и условиям выполнения лесной транспорт значительно отличается от других фаз технологического процесса лесозаготовок. Их особенностью является существенная зависимость от природных условий: погоды и климата, грунтово-гидравлических условий и таксационных характеристик лесосек. Наибольшее влияние на лесотранспортный процесс оказывают погодно-климатические факторы, что в первую очередь и определяет сезонность лесозаготовок. Значительная изменчивость этих характеристик, как по времени (сезонные колебания), так и в пространстве (каждая лесосека имеет свои условия), делает задачу проектирования лесосечно-транспортных процессов чрезвычайно сложной.

С учетом вышеизложенного в представленной работе разработаны вопросы рациональной организации лесосечно-транспортных процессов при освоении годового лесосечного фонда лесозаготовительного предприятия с учетом использования климатических ресурсов региона.

Основные результаты работы заключены в следующем:

1. В результате анализа особенностей транспортно-технологического процесса лесозаготовительного предприятия установлено, что для рационального управления лесными грузопотоками необходимо применение комплексного логистического подхода;

2. Анализ показал, что такая логистическая система должна включать в себя две взаимосвязанные и взаимозависимые сферы производственной системы - стратегическое и тактическое планирование и оперативное управление или руководство, функции которых заключаются в планировании освоения годового лесосечного фонда, дорожного строительства, производственного планирования и планирования материально-технического снабжения;

3. Для успешного решения целесообразно рассматриваемую задачу разбить на несколько иерархически уровней и решаться последовательно в указанном порядке, а именно:

Расчет оптимальной стратегии освоения годового лесосечного фонда предприятия;

Проектирование рациональных конструкций усов лесовозных автомобильных дорог;

Проектирование рациональных схем технологических путей лесотранспорта;

4. Разработанная логистико-математическая модель рациональной организации лесных грузопотоков дает возможность комплексного годового планирования организации лесосечных и лесотранспортных работ;

5. При расчете рациональной стратегии освоения годового лесосечного фонда предприятия критерием оптимизации служат удельные приведенные расходы на лесозаготовки, лесовосстановление и лесотранспорт, которые должны быть минимальны, при этом должно быть учтено ограничение, связанное с порчей древесины при продолжительном хранении в теплое время года. Результаты решения данной задачи формируют планы рациональных объемов и сроков освоения годового лесосечного фонда ЛЗП;

6. Разработанные алгоритмы и основанное на них программное обеспечение позволяют получить годовой календарный график освоения отведенных в рубку лесосек, подобрать схемы разработки лесосек с указанием основных их параметров и планирования волоков, рациональные конструкции лесовозных усов;

7. Полученные в ходе апробации разработанной логистико-математической моделей на большинстве типичных транспортно-технологических ситуаций результаты подтвердили истинность, адекватность и непротиворечивость предложенных моделей, а также созданных на их базе алгоритмови программного обеспечения;

8. Результаты исследований внедрены в Лужском сельском лесхоз-филиале федерального государственного управления "Ленинградское управление сельскими лесами" и используются в учебном процессе.

Заключение

В результате выполненных в диссертационной работе исследований обоснованы и разработаны методы рациональной организации лесных грузопотоков при освоении годового лесосечного фонда лесозаготовительного предприятия. Предложенные методы в виде алгоритмов и программных средств позволяют осуществлять планирование и организацию транспортно-технологического процесса в лесозаготовительном предприятии, что позволяет получить существенный экономический эффект.

1. Абдрашитов Р.И. Аксенов П.И. Выбор трассы лесовозной дороги с помощью ЭВМ // Лесная промышленность № 11, 1982 г. С. 23.

2. Абдрашитов Р.И., Матвеенко Л. С. Размещение веток и усов в лесном массиве // Лесная промышленность №8,1986 г. С. 25-26.

3. Аболь И.П. Трелевка леса, ч.2. М.-Л. - 1952 г. 188 С.

4. Агафонов Н.И. Защита свежезаготовленной древесины березы при хранении биоэкологическим способом / Экология и защита леса: межвузовский сборник научных трудов. Л.: ЛТА, 1989 г. С. 94-97

5. Агроклиматические ресурсы Ленинградской области. Л.: Гидрометеорологическое издательство, 1971 г. 77 С.

6. Акиндинов М.В. Исследования и рекомендации по летнему хранению древесины / Вопросы качества и стандартизации круглых лесоматериалов. М.: Химки, 1976 г. С. 71-76.

7. Бабков А.Ф., Бируля А.К., Сиденко В.М. Проходимость лесных машин по грунту. М.: Автотрансиздат, 1959 г.

8. Бабков А.Ф., Гейсбург-Гейбович А.В. Основы грунтоведения и механики грунтов. -М.: Высшая школа, 1964 г.

9. Барский И.Б. Конструирование и расчет тракторов. — М.: Машиностроение, 1980 г. 335 С.

10. Безухов Н.И. Основы теории упругости, пластичности и ползучести. -М.: Высшая школа, 1961 г. 247 С.

11. Беккер М.Г., Скотников В.А., Ляско М.И. Ходовая система почва — урожай. -М.: Агропромиздат, 1985 г. 304 С.

12. Белов С.В. Лесоводство. Учебное пособие для вузов. М.: Лесная промышленность, 1983 г. 352 С.

13. Березанов В.Г. Расчет прочности оснований сооружений. Л.: Госстройиздат, 1960 г. 138 С.

14. Биркенгоф А.Л., Даринский А.В., Кобяков С.Г., Невельштейн Г.С., Соколов Н.Н. Ленинградская область. Природа и хозяйство. / Под ред. Голованова С.С. Л.: Лениздат, 1958 г.

15. Бирюков Н.С., Казановский В.Л., Мотылев Ю.А. Методическое пособие по определению физико-механических свойств грунтов. — М.: Наука, 1975 г.

16. Бит Ю.А. Практическое руководство по лесозаготовке. СПб.: ПрофиКС, 2002 г. 272 С.

17. Борисов Г. А. Методы автоматизированного проектирования лесотранспорта. Петрозаводск: изд. Карелия, 1975 г. 200 С.

18. Борисов Г.А., Земляченко В.П., Кунин В.Д. Проблема Штейнера и ее положения. Петрозаводск: 1984 г. 8 С.

19. Борозна А.А., Салминен Э.О. Состояние и проблемы развития лесного комплекса (по материалам Международного лесного саммита): Уч. пособие. СПб.: ЛТА, 2004 г. 45 С.

20. Буровская Е.В., Исаев А.И., Золотарева Т.А. Сохранять подрост на лесосеках. //Лесноехозяйство№1, 1978 г. С. 37-39

21. Бурдин Н.А., Рыженков А.И. Методы и практика разработки региональных программ реструктуризации лесопромышленного комплекса // Лесной экономический вестник №1(15), 1998 г. С. 3-8

22. Буряков А.А. Сопротивление сдвигу, внутреннее трение и сцепление светло-серых и коричнево-серых лесных почв. // Почвоведение, 1975 № 10.

23. Бутов А.В., Гаскаров Д.В. Транспортные системы. Моделирование и управление. СПб.: Судостроение, 2001 г.

24. Вакин А.Т. Хранения круглого леса. М.: Лесная промышленность, 1969 г. 428 С.

25. Васильев И.В. Исследование оптимальной густоты сети в лесах III группы при тракторной трелевке: Автореф. . канд. техн. наук. -УЛТИ, Свердловск, 1968 г. 22 С.

26. Вельможин А.В., Гудков В.А., Миротин Л.Б. Теория транспортных процессов и систем .- Москва: Транспорт, 1998.-167 С.

27. Венценосцев В.Н. Основы теории лесопромышленных производств. -М.: Лесная промышленность, 1966 г.

28. Вилья А.И., Вейбри У.В. Взаимодействие лесосечных машин с лесными грунтами // Лесоведение, лесоводство и лесные культуры -Тарту: Эст. с.-х. академия, 1988 г. С. 76-81.

29. Виногоров Г.К. Площади лесосек. //Лесная промышленность № 8, 1985 г.

30. Вонг Д.Я. Теория наземных транспортных средств. М.: Машиностроение, 1982 г. 284 С.

31. Воронин А.В., Кузнецов В.А., Патякин В.И., Шегельман И.Р., Базаров С.М. Исследование операций в планировании и управлении предприятием ЛПК. / Учебное пособие. СПб.: ЛТА, 2001 г. 48 С.

32. Вороницин К.И., Некрасов Р.Н. и др. К вопросу о лесопромышленном районировании — Труды ЦНИИМЭ, сб. 137.

33. Вохмянин Н.А., Коваленко Т.В. Автоматизированные системы управления в ЛПК // Информационно-рекламный журнал ЛесПромИнформ № 8, 2003. С. 11.

34. Высотин Н.Е., Григорьев И.В., Григорьева О.И. Определение оптимальных трасс трелевочных волоков при сплошных рубках. / Лесосечные, лесоскладские работы и транспорт леса: Межвуз. Сб. научн. тр. СПбЛТА. СПб.: ЛТА, 2002 г.

35. Герасимов B.C. Исследование сетей лесовозных автомобильных дорог с применением ЭВМ: Автореф. . канд. техн. наук. МЛТИ, 1975 г.

36. Гладков Е.Г. Задача обоснования развития лесотранспортной сети для единовременно вырубаемых лесосек. / Информационные системы управления в лесном комплексе: Материалы научно-технической конференции. СПб.: ЛТА, 1999 г. С.29-38.

37. Гладков Е.Г. Задача обоснования транспортных связей фрагментарного лесного массива. / Сухопутный транспорт леса: Сб. науч. тр. СПб.: ЛТА, 1994 г. С. 85-93.

38. Гладков Е.Г., Израелит А.А., Никитина И.С. Проблемы организации лесотранспортных сетей постоянного действующих предприятий. /Сухопутный транспорт леса: Сб. науч. тр. СПб.: ЛТА, 1994 г. С. 79-84.

39. Гуров С.В. Герасин М.Л. Моделирование систем. Сыктывкар, 2001 г.

40. Данилик В.Н. Влияние техники и технологии лесозаготовок на водоохранную роль леса// Лесное хозяйство №1, 1979 г. С. 24-26.

41. Дорофеев А.Г. Исследование факторов, влияющих на расстояние трелевки и размещение сети лесовозных путей: Автореф. . канд. техн. наук. УЛТИ 1975 г.

42. Зеленкова Т. С. Организация лесосечно-транспортных процессов с учетом влияния климата. /Лесосечные, лесоскладские работы и транспорт леса: Межвуз. Сб. научн. тр. СПбЛТА. СПб.: ЛТА, 2002 г.

43. Зеленкова Т.С. Рациональное освоение годового лесосечного фонда. Диссертация на соискание степени магистра. Санкт-Петербург, 1998 г.

44. Зеленкова Т.С. Рациональная организация освоения годового лесосечного фонда ЛЗП. / Информационные системы управления в лесном комплексе: Материалы научно-технической конференции. — СПб.: ЛТА, 1999 г. С.60-61.

45. Иванов Н.Н. Основные положения механики грунтов, определяющие проходимость. / Труды совещания по проходимости колесных и гусеничных машин по целине и грунтовым дорогам. — М. : АН СССР, 1950 г.

46. Иевлев А.И. Создание теоретической базы выбора вариантов эффективного использования технических средств лесосечных работ. Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук.

47. Ильин Б.А. Корзунов Б.К., Кувалдин Б.И. Проектирование, строительство и эксплуатация лесовозных дорог. М.: Лесная промышленность, 1971 г. 576 С.

48. Ильин Б.А. Кувалдин Б.И. Проектирование, строительство и эксплуатация лесовозных дорог. М.: лесная промышленность 1962 г. 234 С.

49. Ильин Б.А. Об определении необходимой густоты сети дорог в лесу // Науч. тр. ЛТА 1967 - вып. 586. С. 206-208.

50. Ильин Б.А. Обоснование параметров размещения путей лесотранспорта. М.: Лесная промышленность, 1965 г. 148 С.

51. Каган А.А. Расчетные показатели физико-механических свойств грунтов. -JI.: Стройиздат, 1973 г.

52. Карельских Д.К., Кристи М.К. Теория, конструкция и расчет тракторов. JI.-M.: Машгиз, 1940 г.

53. Коваленко Т.В. Календарное планирование и управление лесными грузопотоками. Диссертация на соискание степени магистра. Санкт-Петербург, 2001 г.

54. Коваленко Т.В. Рациональная организация лесных грузопотоков в лесозаготовительном предприятии./ Сб. молодых ученых. СПб ГЛТА, 2001 г.

55. Кочанов В.В. Модель оптимизации трассы и конструкции лесовозного уса. / Информационные системы управления в лесном комплексе: Материалы научно-технической конференции. — СПб.: ЛТА, 1999 г. С. 55-59.

56. Кочегаров В.Г., Бит Ю.А., Меньшиков В.Н. Технология и машины лесосечных работ М.: Лесная промышленность, 1990 г. 391 С.

57. Кувалдин Б.И. Изыскания лесовозных дорог. М.: Лесная промышленность, 1974 г. 176 С.

58. Кувалдин Б.И., Ларионов В.Я. Применение ЭВМ для определения экономически выгодного положения лесовозной дороги // Лесная промышленность № 10, 1968 С. 28-31.

59. Кузьмин В.М., Браим Д.И. Как обеспечить сохранность лесопродукции// Лесная промышленность № 5, 1989 г. С. 9

60. Ларионов В.Я. Решение некоторых вопросов транспортного освоения лесных массивов при помощи ЭВМ: Автореф. . канд. техн. наук. ЛТА, 1971 г.

61. Лебедев С.К., Щелкунов В.В. К вопросу о размещении транспортной сети в лесном массиве. Архангельск: изд. АЛТИ - 1947. - вып.9. С. 1-22.

62. Лившиц Н.В., Гороховский К.Ф. Технология и машины лесосечных и лссоскладских работ. -М.: Лесная промышленность, 1980 г.

63. Литвинов В.В. Методы построения имитационных систем. Киев: Наукова думка, 1991 г.

64. Малаев С. А. Густота сети лесовозных дорог // Лесная промышленность.^ 11, 1962 г. С. 13-15.

65. Малышев М.В. Прочность грунтов и устойчивость оснований сооружений — 2-е изд.,перераб.и доп. — М.: Стрйиздат, 1994. 226 С.

66. Меньшиков В.Н., Гуров С.В., Зыкович В. Оптимизация транспортно-технологического процесса освоения лесного массива при интенсивном лесопользовании / Лесосечные, лесоскладские работы и транспорт леса: Межвуз. сб. науч. тр. Л.: ЛТА, 1989 г. С.26-30.

67. Нестеров В.Г. Оптимальные размеры лесосек при механизированной заготовке леса. М.: Гослесбумиздат, 1963 г.

68. Овсянников И.А., Илаксин ИВ. Технология лесоразроботок. Львов: Изд-во ун-та, 1962 г. 692 С.

69. Опейко Ф.А. Колесный и гусеничный ход. Минск, 1960 г.

70. Орлов С.Ф., Кочегаров В.Г. Лесосечные работы без ручного труда. -М.: Лесная поромышленность, 1973 г. 160 С.

71. Плаксип И.В. Основы рационального построения производственного процесса лесоразработок. Львов: Изд-во Львов, ун-та, 1958 г. 127 С.

72. Платонов В.Ф. Полноприводные автомобили. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1989. -312 С.

73. Правила рубок главного пользования в равнинных лесах европейской части Российской Федерации (Правила, Федеральная служба лесного хозяйства России (Рослесхоз), № 226, от 31.08.93)

74. Правила и технологические карты по строительству усов автомобильных лесовозных дорог. Центральный, научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт механизации и энергетики лесной промышленности. М.: 1972 г.

75. Пронин А.Ф. Удельное сопротивление почв как фактор их физико-механического состава. / Повышение продуктивности лесов и улучшение ведения лесного хозяйства. Сб. научн. тр. МЛТИ — М.: 1976 г. Вып. 88.

76. Ранцев А.А. Определение наивыгоднейшего расстояния трелевки // Лесная индустрия. 1987 г. С. 21

77. Редысин А.К. Применение теории массового обслуживания на лесозаготовках. М.: Лесная промышленность, 1973 г.

78. Рыжев A.M. Определение прочности и деформации грунтов в строительстве. Киев: Будивельник, 1976 г.

79. Российская академия наук. Сибирское отделение. Конференция ООН по окружающей среде и развитию (Рио-де-Жанейро, июнь 1992 г.) Информационный обзор./Костюг В. А. Новосибирск, 1992 г. 54 С.

80. Рубцов М.В., Дерюгин А.А., Гурцов В.В. Влияние лесозаготовительной техники на почву и сохранение подроста // Лесное хозяйство №6, 1985 г. С. 36-39.

81. Русанов В.А., Садовников А.Н., Небогин И.С., Ильиченко И.Р. Изменение характеристик почвы под воздействием штампов. — М.: ВИМ, 1984 г.

82. Салминен Э.О. Информационная система управления в лесопромышленном комплексе. / Информационные системы управления в лесном комплексе: Материалы научно-технической конференции. СПб.: ЛТА, 1999 г. С. 11-14.

83. Салминен Э.О. Проектирование лесных предприятий: Уч. пособие. — СПб.: ЛТА, 2002 г. 156 С.

84. Салминен Э.О. Состояние и проблемы лесопромышленного комплекса (По материалам парламентских слушаний): Уч. пособие. — СПб.: ЛТА, 2001 г. 25 С.

85. Салминен Э.О., Борозна А.А., Тюрин Н.А. Лесопромышленная логистика: Уч. пособие. СПб.: ЛТА, 2001 г. 188 С.

86. Салминен Э.О., Заяц A.M., Тюрин Н.А., Гуров С.В., Васильев Н.П., Коваленко Т.В., Кочанов В.В., Павлюченко В.Ю. Информационные технологии и системы в лесопромышленном комплексе. Уч. пособие. СПб: СПбЛТА, 2002. 180 С.

87. Советов Б.Я., Яковлев С.А. Моделирование систем. М.: Лесная промышленность, 1988 г.

88. Скотников В.А., Пономарев А.В., Килманов А.В. Проходимость машин. Минск: Наука и техника, 1982 г. 449 С.

89. Справочник по круглым лесоматериалам. — Химки: Лесэксперт, 1999 г. 138 С.

90. Стороженко С.С. Повышение эффективности транспортно-технологического процесса лесопромышленных предприятий на базелогистико-математических моделей. Дисс. На соискание степени канд. тех. наук. СПб: JITA , 2003 г.

91. Стороженко С.С., Салминен Э.О., Гуров С.В. Математическая модель транспортно-технологического процесса лесного комплекса. / Информационные системы управления в лесном комплексе: Материалы научно-технической конференции. СПб.: ЛТА, 1999 г.С. 43-51

92. Суриков В.Т. Алгоритм определения оптимальной крнфигурации и структуры лесотранспортных сетей. /Сб. научн. тр. МЛТИ, вып. 200, технология заготовок и транспорт леса, 1988 г.

93. Сыромятников С.К. Оптимальная транспортная сеть // Сб. науч. тр. ЦНИИМЭ. 1948 г. - вып. 1.

94. Татаринов В.П. Лесной комплекс. Состояние и перспективы развития. М.: Лесная промышленность, 1989 г. 352 С.

95. Трегубов А.И. Критерии и ограничения модели оперативно-календарного планирования вывозки в лесозаготовительно-деревоперерабатывающих предприятиях. /Сб. научн. тр. МЛТИ, вып. 200, технология заготовок и транспорт леса, 1988 г.

96. Турлай И.В. Исследование функционирования основных лесозаготовительных систем с учетом стохастичности. — Диссертация на соискание степени кандидата технических наук. Минск, 1976 г

97. Тракторы: теория / под ред. Гуськова В.В. — М.: Машиностроение, 1988.-375с.

98. Тюрин Н.А. Проектирование лесосечно-транспортных процессов с учетом влияния климата. /Сухопутный транспорт леса: Сб. науч. тр. СПб.: ЛТА, 1994 г. С. 53-57.

99. Тюрин Н.А. Пространственно-временное распределение годового лесосечного фонда и вывозки леса в лесозаготовительных предприятиях. Сухопутный транспорт леса: Сб. науч. тр. — СПб.: ЛТА, 1994 г. С.122-126.

100. Тюрин Н.А. Расчет дорожных одежд лесовозных автомобильных дорог нежесткого типа с учетом некруглогодового режима их эксплуатации / Технология лесозаготовок и транспорт леса: Межвуз. сб. науч. тр. Л.: ЛТА, 1990 г.

101. Тюрин Н.А. Расчет оптимальной продолжительности сезонной приостановки вывозки леса на лесовозных автомобильных дорогах / Технология лесозаготовок и транспорт леса: Межвуз. сб. науч. тр. Л.: ЛТА, 1992 г.

102. Тюрин Н.А., Коваленко Т.В. Рациональная организация грузопотоков при освоении годового лесосечного фонда в лесозаготовительном предприятии. / Сб.научн.тр. СПб ГЛТА, лесосечные, лесоскладские работы и транспорт леса, 1999 г. С. 48-51

103. Фаст В.И. Выбор и обоснование технологии лесосечных работ при машинной заготовке леса. Диссертация на соискание степени кандидата технических наук. Ленинград, 1986 г.

104. Федяев И.Г. Определение среднего расстояния трелевки для комбинированных схем расположения волоков // Межвузовский сб.науч. тр. Лесосечные, лесоскладские работы и сухопутный транспорт леса.-Л. 1978 г. С. 16-19.

105. Хархута Н.Я.,Васильев Ю.М. Прочность, устойчивость и уплотнение земляного полотна автомобильных дорог. М.: Транспорт, 1975 г.

106. Щепин Б.Ф., Шулев А.С. Влияние продолжительности хранения хлыстов на качество круглых лесоматериалов.// Лесоэксплуатация и лесосплав №10,1076 г. С. 11-12.

107. Юдин Д.В. Задачи и методы стохастического программирования. Киев: высшая школа, 1979 г.

108. Юзелюкс Е.П. О развитии технологии работ в лесу // Лесное хозяйство, 1979 №1.

109. Яблочкин А.А., Грехов Г.Ф., Тюрин Н.А. Сухопутный транспорт леса. Учеб. Пособие. Л.: ЛТА, 1989 г. 55 С.

110. Единые нормы выработки и расценки на лесозаготовительные работы. -М.: Экономика, 1989 г.

111. Общесоюзные нормы технологического проектирования лесозаготовительных предприятий. Л.: 1989 г.