Содержание к диссертации
Введение
1. Современное состояние, пути и условия функционирования грузопотоков в лесном комплексе 11
1.1 Анализ состояния и развития лесопользования с учетом тенденции изменения объемов лесосырьевых ресурсов в участках лесного фонда Республики Коми 11
1.2. Современные пути и условия развития комплексных лесных предприятий и их транспортные связи в пределах Республики Коми 33
1.3. Анализ грузовых потоков и пунктов переработки древесины в комплексных лесных предприятиях и основные направления их совершенствования 39
1.4. Планируемые изменения потребления древесины, перспективный баланс заготовки и использования древесины 50
1.5 Обзор литературных источников и научных исследований 56
1.6 Постановка цели и задач исследования по теме диссертационной работы 61
1.7 Выводы по 1 главе 64
2. Основные теоретические положения формирования грузопотоков и размещения пунктов переработки древесины в лесных предприятиях 65
2.1. Общая математическая постановка оптимальной задачи формирования транспортных потоков и пунктов переработки в лесных предприятиях Республики Коми 66
2.2. Моделирование оптимального формирования транспортных потоков и размещения пунктов переработки древесины
2.2.1 Моделирование оптимального распределения транспортных потоков по видам транспорта 82
2.2.2. Определение рациональных условий применения железнодорожного и автомобильного транспорта при доставках лесоматериалов 96
2.3 Выводы по 2 главе 103
3. Совершенствование принципов концентрации лесоматериалов на перерабатывающие производства 105
3.1. Методы установления структуры и объемов перерабатывающих производств лесных предприятий Республики Коми 105
3.2. Разработка принципов концентрации транспортных потоков лесоматериалов в пункты их переработки древесины 109
3.3. Некоторые экологические, лесохозяйственные и технические аспекты использования всей биомассы дерева 114
3.4 Выводы по 3 главе 118
4. Формирование транспортных потоков лесных грузов и размещение пунктов переработки древесины на лесных предприятиях республики коми 119
4.1 Методика сбора и обработки исходных статистических данных 119
4.2. Результаты обработки статистических данных проведенного эксперимента и построение структурных схем транспортно-грузового процесса 122
4.2.1. Расчёт сфер эффективного применения автомобильного и железнодорожного транспорта для перевозки лесоматериалов 122
4.2.2. Разработка расчетного алгоритма формирования системы транспортных связей лесных предприятий республики 128
4.3 Выводы по 4 главе 153
5. Экономическое обоснование целесообразности совершенствования формирования грузопотоков и пунктов переработки лесоматериалов разработанными методами 155
5.1. Определение экономической эффективности совершенствования схем грузопотоков лесоматериалов 155
5.2 Расчет экономического эффекта от освоения дополнительного объема ресурсов лесов первой группы в Республике Коми 162
6. Выводы и рекомендации 166
Литература
- Современные пути и условия развития комплексных лесных предприятий и их транспортные связи в пределах Республики Коми
- Моделирование оптимального формирования транспортных потоков и размещения пунктов переработки древесины
- Разработка принципов концентрации транспортных потоков лесоматериалов в пункты их переработки древесины
- Результаты обработки статистических данных проведенного эксперимента и построение структурных схем транспортно-грузового процесса
Современные пути и условия развития комплексных лесных предприятий и их транспортные связи в пределах Республики Коми
В результате более чем 50-летней интенсивной эксплуатации лесного фонда Республики Коми незначительные по площади, неосвоенные рубками лесные массивы сохранились только на большом (300 километров и более) удалении от мест переработки. Расчётная лесосека этих массивов составляет не более 2 млн. кубометров в год и не способна обеспечить требуемый прирост объёма заготовок.
Более 40% площади лесного фонда южной зоны республики занимают массивы молодняков и средневозрастных насаждений, перемежающиеся компактными (10-20 тыс. гектар) участками лесов, частично пройденных рубками прошлых лет; низкополнотными - менее 100 кубометров на гектаре -насаждениями; и более мелкими участками спелых и перестойных насажде-ний - по 1-3 тыс. м на гектар. Леса южной и северо-западной частей Республики Коми являются наиболее перспективными для проведения лесозаготовительных работ.
Современный уровень развития лесной и деревообрабатывающей промышленности не позволяет в полной мере обеспечивать потребности в большинстве видов её продукции. Располагая крупнейшими в мире лесными ресурсами, мы отстаем по производству конечных видов продукции от ряда развитых стран. Из каждой 1000 м заготовленной древесины вырабатывается в 4-6 раз меньше целлюлозы и древесной массы, в 1,8-2,6 раза меньше общего объема продукции лесопереработки, чем, например, в США, Канаде и некоторых других развитых странах.
Дорожный фонд лесовозных дорог в Республике Коми в настоящий момент насчитывает более 53 тыс. километров дорог, из которых дорог круглогодичного действия - 4,3 тыс. километров ( 10%). Подавляющее большинство лесовозных дорог эксплуатируются периодически при освоении прилегающих лесных участков, а в остальное время не содержатся, приходя в состояние, непригодное для вывозки леса.
Ежегодно вводится в действие средствами лесозаготовителей 50-60 километров дорог круглогодичного действия и 100-110 километров дорог зимнего действия. При этом, в связи с удорожанием строительства, вводятся в действие так называемые «лежневые» дороги, имеющие срок службы не более 6 лет и фактически являющиеся временными. Строят и содержат дороги летнего действия только крупнейшие лесозаготовительные предприятия, такие как ОАО «Монди - С ЛПК», ООО «Лузалес», ЗАО «Леском». Малые лесозаготовительные предприятия осуществляют строительство преимущественно дорог зимнего действия [65].
По экономическим причинам неблагоприятны для освоения территории лесничеств, расположенных в северо-восточной части республики: МОГО «Печора», МОГО «Вуктыл» (северная часть), МОГО «Сосногорск». Территории характеризуются значительной транспортной удалённостью от мест переработки, неблагоприятными почвенно-грунтовыми условиями (заболоченность) и низким средним запасом на гектаре (100 кубометров и менее). Эти леса могут являться резервной сырьевой базой для планируемого крупного лесоперерабатывающего комплекса в пгт Троицко-Печорск, так как их освоение потребует больших инвестиций по сравнению с лесами юга республики.
Более 70% лесного фонда недоступно для разработки в летнее время по почвенно-грунтовым условиям, при этом распределение «зимних» и «летних» лесов по территории республики неравномерно. Значительные массивы лесов, доступных для разработки в летнее время, находятся на территории МО MP «Усть-Куломский» и в южной части МО MP «Койгородский», наибольшие площади «зимних» лесов находятся в МО MP «Удорский».
Среднее расстояние вывозки лесоматериалов крупными лесозаготовителями в настоящий момент составляет 200-250 километров, из них: 180-200 километров - по дорогам общего пользования и до 50 километров - по лесовозным дорогам. Значительное расстояние вывозки связано с освоением периферийных лесных массивов на территории МО MP «Удорский», МО MP «Усть-Куломский» и МО MP «Койгородский».
В период интенсивного освоения лесного фонда в 70-90-х годах прошлого века удлинение лесовозных магистралей для обеспечения заготовки 1 млн. кубометров составляло 2-3 километра. Постепенно, по мере продвижения вглубь лесного фонда, магистрали удлинялись вплоть до экономически целесообразного предела вывозки в 80-100 километров до места потребления или погрузки; затем предприятие перебазировалось к новым неосвоенным лесным массивам. В настоящее время, в связи с практически полным исчезновением неосвоенных лесных массивов, такая стратегия освоения лесного фонда неприменима.
Распределение лесного фонда по арендаторам приведено в приложении А. Большинство арендованных участков сконцентрировано в юго-западной части республики, где расположены крупнейшие потребители сырья (ОАО «Монди -Сыктывкарский ЛПК»). Освоение расчётной лесосеки в 2012 году в среднем по республике составляет 65% от предоставленной.
Основной причиной недоосвоения расчётной лесосеки являются факторы экономического характера - монопольно-низкие цены на балансовое сырьё, не позволяющие разрабатывать существующие лесные массивы с допустимым для предпринимателей уровнем доходности лесозаготовок.
Увеличение закупочных цен на балансы зависит от усиления конкуренции на рынке круглых лесоматериалов в республике. В последнее время (2010-2013 гг.) наметился интерес инвесторов к развитию перерабатывающих производств, использующих баланс в качестве сырья. Инвестиции требуют наличия гарантий по устойчивому лесоо беспечению будущих производств за счёт предоставления собственной сырьевой базы. При этом затраты, связан ные с транспортным освоением сырьевой базы, могут быть сравнимы с объёмом инвестиций в само производство. Таким образом, отсутствие сети действующих лесовозных дорог ведёт к ухудшению инвестиционного климата в Республике Коми, что отрицательно сказывается на конкуренции, закупочных ценах на балансы и, соответственно, доходности лесозаготовок и возможности предприятий развивать лесотранспортную сеть за счёт собственных средств.
Если в ряде стран (США, Канаде, Швеции, Финляндии) уровень максимального получения продукции из единицы заготавливаемого сырья уже достигнут и дальнейшее увеличение лесопотребления предполагает мероприятия по повышению продуктивности лесов, то в России совершенствование лесопромышленного производства возможно за счет освоения имеющихся ещё неосвоенных участков лесного фонда и более полной переработки лесоматериалов.
В настоящее время лесозаготовки переместились в многолесные районы страны, что характерно и для условий Республики Коми. Установленный размер отпуска леса по закрепленным за лесозаготовителями сырьевыми базами, как правило, не согласовывается с расчетной лесосекой по главному пользованию того или другого лесного предприятия, что не отвечает основному принципу лесопользования - неистощительности и непрерывности. Эксплуатационные запасы используются неравномерно, в ряде случаев идет переруб расчетной лесосеки в одной лесосырьевой базе за счет другой.
Дополнительные лесосырьевые ресурсы можно изыскать путем использования низкокачественного древесного сырья, т. е. менее ценной древесины, несмотря на то, что эксплуатационные затраты на заготовку и переработку её в 1,5 раза превышают среднеотраслевой уровень, а суммарные приведенные затраты в этом отношении оказываются все же ниже в 1,7-1,8 раза [53].
Моделирование оптимального формирования транспортных потоков и размещения пунктов переработки древесины
В первоочередном порядке необходимо предусмотреть строительство дорог, обеспечивающих формирование «каркаса» сети лесовозных дорог, включающего основные грузосборочные дороги и магистрали с наибольшим грузооборотом. При определении приоритетности строительства дорог принята во внимание закрепляемая за приоритетными инвестиционными проектами арендная база лесного фонда.
Основные проекты и мероприятия (ряд проектов поддержаны Правительством Республики Коми) по достижению стратегических целей в деревоперера-батывающем и лесопильном производстве приведены в приложении К.
Пути реализации стратегических направлений развития ЛПК Республики Коми (актуальных на дальнейший период), заключающихся в следующем: - освоение экологически и экономически доступных лесных ресурсов с выполнением требований добровольной лесной сертификации и сохранением биоразнообразия края; сбалансированное введение в процесс лесозаготовки прогрессивных технологий и инновационных лесозаготовительных машин с учетом местных лесорастительных условий; увеличение эффективности переработки древесины за счет диверсификации товарной структуры продукции деревопереработки, роста технологического уровня лесопиления и комплексного использования сырья; рациональное размещение объектов лесного комплекса, обеспечивающее формирование градообразующей базы населённых пунктов лесных районов; наращивание выпуска продукции глубокой химической и механической переработки древесины с высокой добавленной стоимостью; увеличение экспорта лесобумажной продукции высоких переделов; развитие производственной инфраструктуры, обеспечивающей рациональное лесопользование, строительство дорог с твёрдым покрытием, приближение переработки древесины к местам её заготовки, в том числе за счёт развития предприятий малого бизнеса; активизация инвестиционной деятельности для финансирования инновационных проектов по ускоренному развитию лесопромышленного производства; разработка институциональных направлений по развитию управляемости ЛПК (вертикально-интегрированные структуры, кластеры), что позволит добиться извлечение максимального эффекта от освоенного сырья, а в конечном итоге - от лесосечного фонда, за счёт его рационального использования.
Инвестирование смежного лесозаготовительного производства можно осуществлять двумя путями.
Первый путь подразумевает заключение долгосрочных контрактов на поставку древесины на заранее оговорённых условиях между предприятия ми, связанными в єдиную технологическую цепочку. Второй путь осуществляется укрупнением, комбинированием производств посредством приобретения долей в капитале существующих лесозаготовительных предприятий или создания собственных лесозаготовительных участков.
Развитие лесозаготовительной - базовой отрасли ЛПК, следует осуществлять в пределах расчётной лесосеки на базе передовых технологий и техники, путём расширения сети лесовозных дорог круглогодового действия. Кроме этого, необходимо увеличение объёмов лесозаготовок до уровня, достаточного для обеспечения деревоперерабатывающих производств областного ЛПК сырьём, удовлетворения потребностей населения в топливе.
Лесопромышленное зонирование отражает пространственно-структурный аспект развития лесного сектора. Оно позволяет уяснить особенности размещения и взаимодействия различных ресурсов, раскрыть их взаимодействие в результате сложившихся экономических связей и товарных потоков, выявить диспропорции территориальной организации и определить направления и механизмы их устранения.
Планируемые изменения потребления древесины, перспективный баланс заготовки и использования древесины
Перспективный баланс основан на прогнозе потребления древесины, включающем сохранение объёмов потребления действующих предприятий на современном уровне, а также рост использования древесины за счёт реализации инвестиционных лесопромышленных проектов Республики Коми до 2017 г.
Прирост потребления деловых сортиментов учитывался только по проектам, которые предъявляют спрос на первичную древесину деловых сортиментов, а не используют отходы других производств, продукцию первой стадии обработки древесины или неделовую древесину, как, например, завод ДСП (проект «Сафвуд»), производства по выпуску плит ОСБ и пеллетные заводы. Прогнозируемая потребность в деловых сортиментах к 2017 г. возрастёт с 5,6 млн. куб. м до 14 млн. куб. м. Динамика изменения лесосырьевого потенциала и потребления по указанным годам свидетельствуют о том, что в целом их рост будет проходить достаточно равномерно.
Наиболее проблемным будет период с 2012 по 2015 г., когда основные мощности по переработке древесины должны быть введены, а строительство лесовозных дорог не будет в полной мере обеспечивать необходимый прирост доступной расчётной лесосеки. Экономически доступная расчетная лесосека Республики Коми представлена в приложении Л.
Предполагается, что в период с 2014 по 2015 гг., будет активный рост объёмов потребления древесины. Что приведет к возникновению сортимент-ных диспропорций, так как спрос на хвойный пиловочник будет немного опережать спрос на балансовое сырьё. Вместе с тем, прогнозируемая структура потребления деловых сортиментов не соответствует товарной оценке экономически доступных лесов, где доля хвойного пиловочника среди деловых сортиментов составляет 30,5%, хвойных балансов - 48,1%, лиственного пиловочника - 9,7%, лиственных балансов - 12%.
В течение всего прогнозного периода ожидается дефицит хвойного пиловочного сырья. Наиболее острой ситуация может быть в 2014-2015 гг., когда дефицит может достичь 1 млн. куб. м. Это повлечёт за собой то, что проектируемые мощности по лесопилению будут недогружены (рисунок 1.15,1.16).
Разработка принципов концентрации транспортных потоков лесоматериалов в пункты их переработки древесины
Для решения задачи (2.10) - (2.12) имеется много весьма эффективных методов, большинство из которых комбинаторного типа. Однако если число пунктов потребления намного превышает число пунктов производства п т, то появляется возможность воспользоваться структурными особенностями матрицы условий задачи, что позволяет использовать метод разложения для решения транспортных задач большой размерности. При этом множество ограничений (2.12) соответствует ограничениям подзадачи, и ограничения (2.11) рассматриваются как связывающие.
Соответствующее решение характеризуется тем, что пункты потребления / закрепляются за наиболее «дешевыми» (в смысле затрат на перевозку) пунктами производства.
Установлено, чем меньше требуется дополнительных затрат на транспорт, тем относительно выгоднее доставить лесопродукцию на большие расстояния (большое количество потребителей могут воспользоваться данным пунктом лесоматериалов с меньшими затратами в производственном цикле). Это создает предпосылки для концентрации и специализации производства, и в то же время для снижения приведённых затрат при транспортировке необходимо предусмотреть равномерное рассредоточение производств в пределах Республики Коми.
Модель оптимального размещения выпуска однородной продукции с учетом минимизации затрат на производство и транспорт может быть записана в таком виде:
Из анализа модели (2.14) - (2.16) можно установить, что определяющее влияние на размещение производства оказывает не абсолютный уровень транспортных затрат С. , а дифференциация их по различным связям: чем меньше эта дифференциация, тем слабее влияние транспорта (независимо от общего уровня транспортных затрат). При малых или относительно постоянных оптимальный план отыскивается из условия минимума только производственных затрат. Дифференциация с. непосредственно влияет и на оптимальные транспортно экономические связи, прикрепление поставщиков к потребителям. В рассматриваемой модели отражены не все влияющие факторы, но в целом тенденции влияния транспорта на прикрепление поставщиков к потребителям модель отражает правильно [4]. Можно сформулировать отдельные частные задачи совершенствования транспортно-технологических потоков: - оптимальное распределение объемов перевозок лесоматериалов между отдельными видами транспорта; - распределение объемов транспорта лесоматериалов между лесопромышленными предприятиями и определение рациональных объемов поставки лесоматериалов в пункты потребления; - формирование транспортных потоков низкокачественной древесины.
Главная цель формирования региональных транспортных связей предприятий - найти наиболее эффективное решение, предусматривающее рациональное распределение объемов транспорта, переработки лесоматериалов с учётом максимального использования производственных мощностей за счёт комплексного использования лесной продукции [90].
Поэтому основным критерием оптимальности, как отмечалось выше (2.14), примем минимум приведённых затрат.
Необходимо также учесть такие критерии, как максимум расчетной прибыли Пр и максимум товарной продукции тахГи др.
Полная оценка эффективности системы формирования транспортных связей предприятий производится по векторному критерию [8, 69] Э = (min3np, тахПр, тахТ, minR, тт тъ, тахПп, тш тпр, тіпґД (2.17)
Ограничить все транспортные связи одним регионом не всегда возможно. Расчетную прибыль можно определить по следующей формуле [18]: ПР = Т
Многокритериальные задачи можно решить путем ранжировки критериев по важности [14] . Суть его заключается в том, что все критерии располагают в порядке их относительной важности, определенной, например, экспертным путём или на основании качественного анализа. Каждому критерию оптимальности соответствует определенная уступка (приоритет) д.
Порядок решения задачи заключается в следующем. Определяется экстремальное значение наиболее важного критерия тіпЗя . При этом может возникнуть случай неопределенности оптимального решения. В большинстве случаев для оптимизационных задач характерна пологость изменения величины критерия оптимальности при приближении к экстремальному значе-нию[10]. При наличии зоны неопределённости оптимальных решений следует стремиться к нахождению возможно более однозначных решений.
Результаты расчетов можно свести в матрицу возможных решений таблица 2.1. Здесь по главной диагонали располагаются величины з (/ = /), соответствующие минимальным значениям приведенных затрат для каждого варианта системы транспортных связей предприятий.
В общем виде задача выбора наиболее экономичного из возможных вариантов 5/(/:= 1.2,...,и) точного численного решения не имеет. Поэтому в диссертации предлагается использоваться эвристический метод, который заключается в том, что заполняются все элементы матрицы / / зп .. / /, то есть определяются для каждого элемента варианта системы транспортных связей значения приведенных затрат при всех совокупностях параметров и (j :=1.2,...,п) . Затем строятся специальные критерии выбора лучшего варианта из зоны неопределенности [10]. Средние приведенные затраты по каждой совокупности параметров и (j :=1.2,...,п). Они получаются как сумма чисел горизонтальных колонок (табл. 2.1), деленная на число вариантов. В качестве лучшего решения выбирается вариант с совокупностью параметров и., при котором достигается минимум среднего арифметического значения приведенных затрат:
Результаты обработки статистических данных проведенного эксперимента и построение структурных схем транспортно-грузового процесса
Сформируем программным путем искусственную «многослойную» транспортную сеть. Каждому отправителю в этой сети соответствует вершина с объемом производства, равным объему погрузки. Для учета двухсторонних ограничений («не менее», «не более») на потребление отдельных видов лесоматериалов по каждому потребителю в сеть вводится 2к+\ вершина, где к - количество видов лесоматериалов. Вершины первого слоя (к вершин) отражают нижнюю границу потребления, второго слоя (тоже к вершин) -разницу между верхней и нижней границами потребления. Балансировочная вершина необходима для учета суммарной потребности получателя продукции и является вершиной-поставщиком с объемом производства, равным разнице между суммой верхних границ потребления и реальной суммарной потребностью получателя [26, 34].
Каждая вершина - отправитель соединяется с вершинами - потребителя первого слоя, которые соответствуют виду продукции, отгруженному отправителем. Вершины-потребители первого слоя соединяются дугами нулевой длины с «одноименными» вершинами-потребителями второго слоя. Каждая балансировочная вершина соединяется дугами нулевой длины со всеми вершинами-потребителями второго слоя, которые соответствуют тому же получателю продукции.
На сформированной указанным способом сети решается поставленная транспортная задача и определяется оптимальное прикрепление потребителей к поставщикам лесопродукции (рисунок 2.3).
Рациональные зоны снабжения при разработке оптимальных схем грузопотоков с учетом взаимозаменяемости различных видов продукции устанавливается следующим образом. На рисунке 2.4 представлена структура для разработки комплекса программ на ЭВМ. потребитель 2 потребитель 1 потребитель Рисунок 2.3 - Схема условной сети дня решения транспортной задачи с учетом взаимозаменяемости лесной продукции Комплекс программ для разработки оптимальных схем груюпотокоЕ. на железнодорожном транспорте
Комплекс программы для разработки оптимальных схем грузопотоков лесных грузов Для решения задачи по оптимизации грузопотоков лесоматериалов подготавливается постоянная информационная модель транспортной сети для ЭВМ. Эта транспортная сеть представляет собой закодированную информацию о включенных в неё вершинах (станциях) и оценку звеньев (участков) между ними. Размер транспортной сети определяется количеством включенных в неё вершин или участков.
Оценку звеньев (дуг) можно осуществлять по их протяженности, а также по стоимостным и временным показателям. При этом возможно определенное микрорайонирование сети, оценкой участков по направлениям «туда» и «обратно», подготовка и взаимодействие нескольких «слоев» сети, использование ограничений по вершинам и участкам, перевод сети в матричную форму.
Разработка такой схемы грузопотоков осуществляется путем решения открытых транспортных задач (при несбалансированности ресурсов и потребностей в них) в два этапа. На первом этапе решается задача оптимального прикрепления потребителей к поставщикам при выбранном варианте развития (сокращения) производства, а на втором - выбор местоположения пунктов производства (потребления) и разработка перспективных схем грузопотоков [2].
Изучение статистических взаимосвязей параметров транспортных потоков леса с производственными условиями лесопромышленных предприятий показало, что в общем случае транспортные потоки на лесовозных дорогах являются нестационарными потоками.
Количественная оценка зависимости систематических изменений интенсивности транспортных потоков леса от производственных условий предприятия (региона) дана ниже [23]. Для переходных периодов, когда интенсивность потока возрастает или убывает, изменение интенсивности целесообразно представлять в виде: X(t) = ea+b\ (2.55) где а и b - параметры модели. В тех случаях, когда поток лесных грузов почти не входит в стационарный режим, удобно представлять изменение интенсивности в виде: A(t) = a + bt + ct2nmi/l(t) = exp{a + bt + ct2}. (2.56) Количественная оценка изменения интенсивности транспортных потоков леса заключается в определении существенности тренда интенсивности X(t) с помощью специального критерия LIА проверке вида тренда (модели) и далее нахождения значения параметра (Ъ) в модели тренда X(t) и определения доверительных видов параметра (b). Для этого использовались методические положения, разработанные Коксом и Льюисом [32].
Распределение величин Z/Япри п —» оо сходится к нормированному нормальному распределению. Поэтому LIЛ целесообразно использовать в качестве критерия для проверки существенности изменения интенсивности транспортного потока леса. Тогда гипотеза b = О принимается с уровнем значимости Са, если критерий LIЛ будет находиться в соответствующих доверительных уровнях.
