Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обоснование постановки темы, цель и задачи исследования 7
1.1. Лесной комплекс Сахалинской области 7
1.2. Характеристика производственных процессов лесозаготовительного производства 18
1.3. Влияние отдельных факторов на показатели работы и использования лесозаготовительных машин 21
1.4. Грузопотоки лесных грузов 25
1.5. Обоснование постановки темы, цель и задачи исследования 28
Глава 2. Методика исследования 36
2.1. Имитационная модель производственного процесса лесозаготовок 36
2.2. Методика определения годовой выработки лесозаготовительных машин 47
Глава 3. Исследование влияния технологии и организации лесозаготовительного производства на уровень замыкающих затрат 48
3.1. Технологические процессы основанные на вывозке леса хлыстами 51
3.2. Технологические процессы основанные на вывозке леса сортиментами 67
3.4. Технико-экономическая оценка технологических процессов и систем машин для лесозаготовок 79
Выводы и рекомендации 100
Список использованных источников 104
Приложение :
Программа имитирующая совместную работу трех типов лесозаготовительных машин 112
- Лесной комплекс Сахалинской области
- Характеристика производственных процессов лесозаготовительного производства
- Имитационная модель производственного процесса лесозаготовок
- Технологические процессы основанные на вывозке леса хлыстами
Введение к работе
Лесной комплекс России - сложная многоотраслевая сфера деятельности, рассредоточенная на огромной площади, территориально разобщенная. Первичным звеном комплекса является лесозаготовительное производство. Здесь осуществляется добыча древесины, осуществляется ее первичная обработка с целью получения круглых лесоматериалов и технологического сырья.
По своему внутреннему содержанию лесозаготовительный процесс является собирательным при относительно низком уровне концентрации древесины на единице площади - средняя условная толщина древесного слоя в зоне основных заготовок составляет 1,5-2,0 см. Этим обусловлена высокая трудоемкость производственных процессов, необходимость строительства и содержания широкой сети технологических дорог.
Сырьевые базы предприятий имеют сложный породный состав, а некоторые сопутствующие сортименты часто имеют ограниченный рынок сбыта. Кроме того лесозаготовительные предприятия часто являются пионерами освоения новых слабо обжитых территорий и вынуждены содержать всю социальнобытовую сферу и сферу технического сервиса территории. По этим причинам затраты на продукцию данной сферы производственной деятельности имеют относительно высокий уровень.
Изложенное свидетельствует о том, что обеспечение долговременного стабильного функционирования лесозаготовительных предприятий возможно лишь при принятии рациональной организационной структуры управления этими предприятиями, применении экономически эффективной техники и технологии производственных процессов.
Настоящий период развития экономики нашей страны характеризуется существенными изменениями в системе управления производственными предприятиями различных сфер деятельности. Предприятия и их объеди 995499
нения получили практически полную самостоятельность в выборе направлений формирования состава и структуры выпускаемой продукции, установления объемов производства продукции, формирования технической и технологической политики.
Автономное положение накладывает на аппарат управления предприятиями большую ответственность при выборе направлений деятельности с целью обеспечения устойчивого положения в конкурентных условиях рынка в перспективном периоде, принятии решений по заключению контрактов на реализацию продукции, принятии решений внутреннего планирования, формировании уровней фонда оплаты труда и другие . Здесь большое значение принимает своевременность получения необходимой для выработки управленческих решений информации, многовариантный анализ возможных ситуаций.
Следует отметить, что многовариантность просмотра и анализа возможных вариантов до последнего времени остается узким местом в системе управления.
Методы количественной оценки принятых и принимаемых решений постоянно проводились и совершенствовались в исследованиях различных авторов. Но разрабатывались с различной степенью детализации и для различных регионов в основном регрессионные модели формирования основных технико-экономических показателей. Эти работы сыграли и играют огромную роль при совершенствовании процессов планирования и управления. Но в нестабильных условиях переходного периода со всей остротой проявляется органический недостаток этих моделей - их опытно-статистическая природа. Регрессионные модели построенные на базе фактических данных действующих предприятий достоверно описывают какой либо показатель в узкой области, не позволяют осуществлять оценку при существенных качественных сдвигах.
Современный уровень развития вычислительной техники, насыщение предприятий этой техникой, уровень подготовки специалистов во всех звеньях системы управления позволяют в настоящем осуществить требование проигрыша возможных ситуаций при управлении сложными производственными системами.
В представленном исследовании сделана попытка создания моделей оценки основных технико-экономических показателей для лесозаготовительных предприятий на примере Сахалинской области при применении методов имитационного моделирования производственных процессов лесозаготовок в сочетании с расчетно-аналитическими методами. Это позволит в более широких пределах и многовариантно рассматривать возможные последствия принимаемых управленческих решений.
Для оценки различных вариантов привлекается система основных и дополнительных показателей. В качестве основных выступают сравнительный чистый дисконтированный доход и индекс доходности. В качестве дополнительных - технологическая трудоемкость, производительность труда, фондоемкость и энергоемкость продукции, прямые эксплуатационные затраты.
Оценка показателей осуществляется по замыкающим затратам, под которыми подразумевается сумма затрат на осуществление всего комплекса лесозаготовительных работ.
Лесной комплекс Сахалинской области
На территории Сахалинской области лесной комплекс представлен предприятиями лесного хозяйства, лесозаготовительной, деревообрабатывающей и целлюлозно-бумажной промышленности. Нормальное функционирование этого комплекса обеспечивает ряд предприятий и организаций вспомогательно-обслуживающих производств, в состав которых входят строительно-монтажные, ремонтно-механические предприятия и учебные заведения по подготовке рабочих кадров.
Область располагает достаточно мощным промышленным и лесосы-рьевым потенциалом. Общая площадь лесного фонда Сахалинской области составляет 7608 тыс та. Лесная площадь - 6792 тысга., в том числе покрытая лесом - 5577 тысга. Лесистость территории области - 64 %. Общий запас древесины, произрастающей на покрытой лесом площади, оценивается в 681,0 млнлсуб.м., в том числе 591,3 млн.куб.м. (86,8%) древесина хвойных пород. Запас спелых и перестойных древостоев составляет 426,8 млнлсуб.м., в том числе 397.4 млн.куб.м. (93,2%) хвойных пород. Хвойные породы, в основном, представлены насаждениями ели. пихты и лиственницы. В составе лиственных пород преобладает каменная береза.
По лесорастительному районированию территория острова относится к Евроазиатской хвойной области. Северные районы территории имеют бедный видовой состав лесонасаждений, кустарниковой и травянистой растительности. В южной части имеются благоприятные условия для произрастания хвойных лесов, разнообразной древесной и кустарниковой растительности.
Господствующими лесами на севере являются лишайниковые и заболоченные лиственничники, местами с примесью кедрового стланника, а также горные еловые леса с примесью пихты. В среднегорном поясе распространены каменноберезники. В приводораздельной части высоких горных хребтов и на побережье Охотского моря произрастает кедровый стланник, встречаясь не только в подлеске лиственничных насаждений, но и зачастую образуя сплошные заросли. В поймах рек произрастают высокоствольные тополевые леса с примесью чозений, ольхи, ивы. Береза белая и осина занимают незначительную площадь, образуя вторичные леса на местах старых вырубок и гарей. В центральной и южной части острова преобладают еловопихтовые насаждения, имеющие наилучшую производительность, распространены также каменноберезовые насаждения.
В горах четко прослеживается вертикальная зональность распределения растительности. Еловопихтовые насаждения занимают нижний пояс до 500-700 метров над уровнем моря, выше которого располагается пояс березы каменной, сменяемой поясом кедрового стланника.
На условия произрастания древесных пород большое влияние оказывают климатические особенности района, определяемые с одной стороны близостью обширных водных пространств, а с другой - материка и доступностью части районов острова для юго-восточных циклонов. К особенностям климата следует отнести его муссонный характер, большое количество осадков, высокую влажность воздуха с преобладанием пасмурных дней.
На территории острова возможны как длительные периоды с ежедневными осадками, так и столь же длительные бездождевые периоды. Последние отмечаются наиболее часто в начале весны (март-апрель) и в первой половине лета (июнь-июль). Нередки случаи выпадения в летне-осенний период осадков ливневого характера (более 300 мм), вследствие чего происходят бурные разливы рек. Для многих районов характерно значительное число дней с туманами в летнее время.
Осадки, выпадающие в холодный период, образуют устойчивый снежный покров в течение всей зимы. Число дней в году со снежным покровом достигает 190-200. Разрушение устойчивого снежного покрова приходится в среднем на 10 мая, а полностью происходит 20 мая. С июня по сентябрь снежный покров отсутствует. В осенние месяцы нарастание снежного покрова происходит достаточно быстро. Высота снежного покрова на открытых местах в среднем составляет 660 мм, на защищенных -750 мм. Выпадение снега часто сопровождается метелями, число которых достигает 25 дней в год. Сравнительно высокий снежный покров предохраняет почву от глубокого промерзания.
На территории острова леса I группы занимают около 19% общей площади, II группы - около 20%, леса III группы - около 61 %. Практически эксплуатационное значение имеют леса II и III групп запас которых оценивается в объеме 350,7 млнлсуб.м., в том числе хвойных пород - 329,5 млнлсуб.м. (94%). В составе эксплуатационных хвойных лесов еловые насаждения составляют 41,1%, лиственничные - 30,6%, пихтовые - 28,3%.
В товарной структуре древесины, заготавливаемой в спелых и перестойных насаждениях эксплуатационных лесов, большой удельный вес занимает класс крупной древесины - 33,9%.
Расчетная лесосека для области определена в размере 8,1 млнлсуб.м,, в том числе по хвойным породам - в объеме 73 млнлсуб.м. Фактическая годовая рубка леса устойчиво составляла в период до 1991 г. 3,4-3.5 млнлсуб.м. в год. Фактически на территории области эксплуатируются только хвойные леса. Расчетная лесосека по хвойному хозяйству использовалась на !00 %. В период после 1991 г. объем лесозаготовок в области снизился почти в три раза.
Характеристика производственных процессов лесозаготовительного производства
Производственный лесозаготовительный процесс связан со сбором и концентрацией предмета труда. При проведении лесозаготовительных операций работы осуществляются на обширной территории и связаны в основном с организацией переместительных операций. В основе построения технологического процесса лесозаготовок лежит способ вывозки.
Вывозка может осуществляться деревьями, хлыстами и сортиментами. Независимо от способа вывозки, в технологическом процессе выделяются три фазы - лесосечные работы, транспорт и нижнескладские работы.
Технологические процессы основанные на вывозке леса деревьями обеспечивают минимум трудозатрат на наиболее неблагоприятном участке производственного процесса - на лесосечных работах, позволяют перенести большинство операций связанных с получением готовой продукции в стационарные условия, т.е. практически в заводские условия работы под крышей. Вместе с тем эти технологические процессы имеют достаточно существенные отрицательные стороны.
При вьюозке деревьев, вместе со стволовой древесиной в пункты первичной обработки дополнительно поступает около і 5% древесного сырья в виде ветвей, сучьв и вершин. Процесс превращения такой древесины в транспортабельное технологическое сырье достаточно сложен, конечный продукт (щепа) имеет повышенное содержание коры, хвои и в летний период листвы. Повышенная влажность такой древесной массы в теплое время года способствует саморозогреванию. Поэтому требуется отсортировка мелких фракций и зеленой массы. Кроме того, в процессе транспортировки, особенно в летний период времени, крона в значительной мере загрязняется пылевидными минеральными частицами, а применение специальных транспортных средств для вывозки - существенно усложняет транспортное средство и операции погрузки-выгрузки деревьев. Итог -потенциально возможно, но на данном этапе развития экономики нецелесообразно. Получаемая продукция имеет высокую себестоимость и практически не находит рынка сбыта.
Вывозка леса хлыстами в условиях России нашла наиболее широкое применение. На лесосеке выполняются операции валки леса, подвозки (трелевки) к пункту выполнения погрузочных операций на подвижной состав лесовозного транспорта. Здесь осуществляется очистка стволов деревьев от сучьев, обрезается вершинная часть ствола.
В зависимости от особенностей применяемых машин, оборудования, почвенно-грунтовых условий и лесохозяйственных требований, очистка стволов от сучьев может осуществляться и в местах валки (у пня) или на трелевочных волоках.
Особенности применяемых погрузочных средств определяют содержание операции "трелевка". Применение челюстных лесопогрузчиков определяет необходимость разворота пакета хлыстов (деревьев) параллельно лесовозному усу, а это влечет за собой увеличение расстояния трелевки на 40 - 50 м. Учитьтая относительно небольшие расстояния трелевки 150 - 800 м., это составляет от 6 до30%. Кроме того, обязательна операция выравнивания комлей в процессе формирования штабеля хлыстов.
Применение стреловых кранов позволяет снять ограничение по положению штабеля хлыстов относительно лесовозного уса и по выравниванию комлей. Не требуется укрепление подстилающей поверхности порубочными остатками, на лесосеках с низкой несущей способностью грунтов, в зоне выполнения погрузочных операций.
Изложенное показывает, что изменение конструктивных особенностей отдельных машин влечет за собой изменение условий и содержания выполняемых операций, а следовательно влияет на показатели эффективности применения различных комплектов и систем машин в лесозаготовительном процессе.
Применение технологических процессов основанных на вывозке леса хлыстами позволяет сконцентрировать порубочные остатки в зонах погрузки и использовать их в зависимости от конкретных условий - или для укрепления дорожного покрытия первичной дороги (уса), трелевочного волока, погрузочной площадки, или для переработки.
Технологические процессы при вывозке леса хлыстами обеспечивают на данном этапе развития экономики разумный минимум опрераций выполняемых в наиболее неблагоприятных условиях, в зависимости от конкретных условий концентрировать или деконцентрировать отходы и применять в производственном процессе относительно простые машины и оборудование.
Технологические процессы лесозаготовок, основанные на вывозке леса сортиментами требуют выполнения большинства операций в лесосеке. На нижнем складе, при применении такого технологического процесса, должны осуществляются по сути только перевалочные операции, а в отдельных случаях - операции сортировки. Выполнение операции по сортировке древесины у пня или на верхнем складе с помощью гидроманипуляторов установленных на машинах подвозки леса (при погрузке и разгрузке) и на лесовозном автотранспорте сопряжено с необходимостью разрешения определенных вопросов проблемного характера. Здесь не последнюю роль играют вопросы дробности сортировки, сортировки по древесным породам, качеству. Персонал робочих-механизаторов (на рас-кряжовке, подвозке, вывозке) должен в совершенстве владеть вопросами качественной оценки предметов труда. Кроме того, необходимо учитывать тот факт, что подавляющее большинство лесозаготовительных предприятий имеют прямоточный производственный процесс, т.е. вся получаемая продукция отгружается потребителям только с конечного нижнего склада этого предприятия. Применение сортиментной технологии неизбежно влечет за собой деконцентрацию производственных процессов.
Краткая характеристика основных направлений формирования технологических процессов в лесозаготовительном производстве показывает, что в области их совершенствования и выбора лучших в конкретных условиях обеспечения потребителей, имеется ряд проблемных вопросов требующих своего изучения и анализа при выработке решений направленных на повышение эффективности функционирования лесного комплекса в целом.
Имитационная модель производственного процесса лесозаготовок
Расчет технико-экономических показателей, характеризующих применение различных схем технологии и организации производственного процесса лесозаготовок по фазам осуществляется на базе действующих в отрасли норм и нормативов, данных о показателях назначения и надежности лесозаготовительных машин, расчетных цен на применяемые машины, оборудование и расходуемые материальные ресурсы. При осуществлении расчетов учитываются требования на проведение лесозаготовительных работ, а комплект (система) машин должна функционировать в устойчивой организационной структуре.
Расчет технико-экономических показателей осуществляется по этапам. На первом - осуществляется оценка уровней сменной выработки машин в системе. Расчеты осуществляются с использованием метода имитационного моделирования. Такой подход позволяет учитывать ряд факторов, которые при общепринятом методе расчетов ускользают из поля зрения и не позволяют объективно учесть специфические особенности совокупности различных по назначению машин как технической системы и как организационной структуры в процессе их совместной работы.
На втором этапе осуществляются расчеты по определению годовой выработки машин с учетом сезонных колебаний объемов работ. На третьем - с учетом результатов первых двух этапов рассчитываются трудовые и стоимостные показатели. Блок-схема программы, имитирующая работу 3-х типов машин в комплекте (системе) представлена на рис.1.
Блок 1 обеспечивает ввод ввод исходных данных по определению сменной выработки для каждого типа машин (т- продолжительность расчетного периода, смен; t- продолжительность рабочей смены, час; к- вероятность выхода на работу оператора (машиниста), работающего на і-й машине данного типа, доля единицы; z- коэффициент технического использования машин, доля единицы: d- средняя продолжительность работ по техническому обслуживанию и ремонту (на один вид обслуживания или ремонта), час; у- средняя продолжительность работ ежедневного обслуживания машин, час; 1-средняя продолжительность необходимого времени на отдых и личные надобности оператора (машииста) в течение рабочей смены, час; р- выработка машины за один час чистого времени работы, куб.м.; п- количество машин данного типа в комплекте (системе). Блок 2 обеспечивает расчет показателей работы машин на 1 и 2 сопряженных операциях. Блок 3 осуществляет сопоставление объемов выполненных работ нарастающим итогом на каждом шаге расчетов на 1 и 2 операциях.
Если объем выполненных работ на второй операции меньше или равен объему выполненных работ на первой операции, осуществляется переход в блок 5; если больше - в блок 4. В блоке 4 осуществляется корректировка результатов расчета на 2-й операции. Объем работ выравнивается, рассчитывается время простоев исправных машин на второй операции.
В блоке 5 формируется объем работ на третьей операции, а в блоках 6, 7 и 8 осуществляются процедуры сравнения и корректировки аналогичные изложенным выше.
В блоке 9 осуществляется суммирование полученных результатов, характеризующих работу и использование каждой группы машин в рассматриваемой системе и вывод результатов расчета пользователю.
Результаты имитационного моделирования по каждой группе однотипных машин в системе представляются следующими показателями: - количество смен в интервале расчетов; - рабочее время, в часах; - время работ ежедневного обслуживания машин, час; - время на отдых и личные надобности рабочих, час: - время работ технического обслуживания и ремонта, час; - время простоев машин по причине невыхода на работу рабочих, час; - время простоев исправных машин вследствие несогласованности си-етемы,час.; - выполненный объем работ на каждой операции, куб.м.
Технологические процессы основанные на вывозке леса хлыстами
При вывозке леса в хлыстах на нижние склады лесозаготовительных предприятий для равнинных и горных зон рассматриваются следующие технологические схемы: В соответствии с принятой методикой, на первом этапе произведем оценку средней сменной выработки лесосечных машин объединенных в комплекты (системы).
Результаты имитационного моделирования по принятым для рассмотрения системам лесосечных машин работающих в равнинных и горных условиях представлены в приложении I. Рассматриваются результаты работы отдельных лесосечных машин объединенных в организационные структуры (звенья и бригады), а также работающие индивидуально. Последнее обусловлено особенностями технологического процсса при применении канатных установок и воздушного способа перемещения поваленных деревьев из лесосеки на верхние склады.
При формировании исходных данных принято, что валка леса бензи-номоторными пилами на равнинном и слабохолмистом рельефе местности осуществляется одним вальщиком без помощника. Осуществление этой операции на горных склонах крутизной свыше ! 5 градусов осуществляется двумя рабочими - вальщиком и помощником вальщика.
При применении на трелевке канатных установок МЛ-43, для перемещения етрелеванных деревьев на верхнем складе из зоны трелевки в зону очистки стволов деревьев от сучьев, предусматривается применение трелевочной машины ЛП-І8Г.
По условиям техники безопасности выполнения лесосечных работ применение технологической схемы 1 возможно в равнинных и горных условиях при крутизне склонов до 22 градусов. Технологических схем 2 и 3 - только в равнинных лесах. Технологических схем 4-6 как в равнинных, так и в горных лесах. Ограничение по крутизне определяется возможностью перемещения рабочих на горном склоне при валке и чокеров-ке деревьев.
Особенность организации лесосечных работ на горных склонах в том, что при при применении канатных установок МЛ-43 очистка стволов деревьев отсучьев самлходными машинами ЛП-ЗЗА должна вьщеляться в самостоятельное звено. Это мотивируется тем, что при осуществлении подтрелевки деревьев от канатной установки в зону очистки их от сучьев получается более гибкая технологическая структура. Может создаваться межоперационный запас, а при существенной разнице сменных выработок канатной установки и сучкорезной машины, последняя, как и трелевочная машина ЛП-І8Г, работает практически в автономном режиме и может обслуживать несколько валочно-трелевочных звеньев в пределах мастерского участка.
Аналогичеая ситуация складывается и при применении в качестве транспортного средства на лесосеке вертолетов. Особенность организации производственного процесса лесосечных работ при применении вертолетов еще и в том, что валка леса должна быть выполнена на достаточно большом участке для свободного подхода вертолета в рабочую зону.
Лесосечные работы выполняются комплексной бригадой состоящей из трех звеньев. Первое выполняет валку деревьев и маркирование грузов; второе - чокеровку и подвеску грузов к внешней подвеске вертолета; третье - комплекс работ на погрузочной площадке. деревьев вертолетом выполняется при обязательном участии наземного оператора как на лесосеке, так и на грузовой площадке, имеющих парта-тивные радиостанции для связи с экипажем вертолета. При выполнении транспортных операций с помощью вертолета, на грузовой площадке за-прещаеся выполнять какие-либо иные операции технологического процесса. Эти требования и обуславливают практически индивидуальное использование технических средств на каждой технологической операции.
Расчетные значения сменной выработки лесозаготовительных машин на лесосечных работах определенные методом имитационного моделирования, представлены в таблице 14.
Результаты имитационного моделирования работы машин, объединенных в организационные структуры свидетельствуют, что в равнинных лесах применение на валке деревьев бензиномоторных пил, трелевочных тракторов с чекерной оснасткой и бензиномоторных пил на очистке стволов деревьев от сучьев обеспечивает приемлемое сочетание машин 1 + 1+2. Это соответствует широко распространненым организационным структурам - малым комплексным бригадам. При полностью машинизированных способах осуществления лесосечных работ, если комплект машин формируется на базе валочно-пакетирующих машинах типа ЛП-19, минимальная организационная структура, обеспечивающая наилучшую согласованность машин по их производственной мощности, должна включать 2(ЛП-19)+5(ЛП-18)+3(ЛП-33). Если комплект формируется на базе валочно-трелевочных машинах типа ЛП-58, организационная структура должна состоять как минимум из 4(ЛП-58)+2(ЛП-33).
