Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние вопроса и задачи исследования 10
1.1. Способы раскроя хлыстов с получением комбинированных круглых лесоматериалов 10
1.2. Технология и оборудование для раскряжевки хлыстов 19
1.3. Современное состояние и перспективы использования древесины в условиях лесозаготовительных и лесоперерабатывающих предприятий 22
1.4. Математические модели оптимального раскроя хлыстов 26
1.5. Цели и задачи исследования 58
2. Основные особенности производства тонкомерно короткомерного сырья и направления его использования 60
2.1. Понятие тонкомерно-короткомерного сырья,
его классификация 60
2.2. Ресурсы тонкомерно-короткомерного сырья, направления его использования 64
3. Методика экспериментальных исследований 68
3.1. Цель и задачи экспериментальных исследований 68
3.2. Природно-производственные условия работы лесозаготовительных предприятий, на которых проводились исследования 68
3.3. Методика проведения экспериментальных исследований 72
3.3.1. Методика статистической обработки экспериментальных данных
3.3.2. Методика исследования распределения хлыстов по породам, категориям толщины и определение их размерных характеристик 78
3.3.3. Методика определения размерных характеристик тонкомерно-короткомерного сырья 79
4. Результаты экспериментальных исследований 82
4.1. Исследование распределения хлыстов по породам, категориям толщины и их основных размерных характеристик 82
4.2. Исследование основных размерных характеристик тонкомерно-короткомерного сырья 92
5. Обоснование экономической эффективности производства тонкомерно-короткомерного сырья ... 112
5.1. Оптимизация экономической эффективности раскряжевки хвойных хлыстов с заготовкой тонкомерно-короткомерного сырья 112
5.2 . Расчет экономической эффективности производства тонкомерно-короткомерного сырья
Основные выводы и рекомендации 125
Библиографический список использованной литературы
- Современное состояние и перспективы использования древесины в условиях лесозаготовительных и лесоперерабатывающих предприятий
- Ресурсы тонкомерно-короткомерного сырья, направления его использования
- Методика исследования распределения хлыстов по породам, категориям толщины и определение их размерных характеристик
- . Расчет экономической эффективности производства тонкомерно-короткомерного сырья
Введение к работе
Актуальность темы. Объективные тенденции развития отрасли приводят к тому, что в районах интенсивных лесозаготовок (Европейская часть страны, Уральский регион) происходит постепенное ухудшение таксационных показателей лесосечного фонда: истощение запасов леса, снижение среднего диаметра заготавливаемой древесины, увеличение доли низкокачественного и тонкомерного сырья в общем объеме. Это вызвано следующими природно-производственными факторами:
увеличение объема лесной продукции, заготовляемой при рубках ухода за лесом, санитарных рубках и реконструкции насаждений;
снижение доли крупномерной спелой древесины вблизи лесопильных производств;
сокращение строительства дорог в крупных массивах со спелой древесиной из-за сложной экономической ситуации в отрасли и в стране.
В этих условиях для предприятий лесного комплекса одной из самых актуальных задач является рациональное и экономически эффективное использование всей заготовляемой древесины. При существующей на предприятиях (общепринятой) технологии раскряжевки хлыстов потери короткомерной вершинной части составляют до 4 % всего объема. Одним из путей, обеспечивающих более полное использование древесного сырья, является рациональная раскряжевка вершинной части хлыстов с заготовкой тонкомсрно-короткомерного сырья (ТКС) как при сортиментной, так и при хлыстовой технологии заготовки древесины.
Эффективное использование древесного сырья путем перехода на технологию производства тонкомерно-короткомерного сырья и его дальнейшую переработку предполагает изучение основных особенностей этих процессов и параметров сырья в различных природно-производственных условиях, таких как хлыстовая и сортиментная технологии заготовки древесины; крупномерность хлыстов, поступающих на раскряжевку; породный состав и направления использования круглых лесоматериалов.
Диссертационная работа является результатом экспериментальных и теоретических исследований, выполненных на кафедре технологии и оборудования лесопромышленного производства Уральского государственного лесотехнического университета в условиях предприятий Пермского края (ООО «Яйвалес», ОАО «Вишералес»: центральный нижний склад г. Красновишерск и Дубровский лесопункт п. Цепел), Ханты-Мансийского Автономного Округа (000 «Советсклеспром») и Свердловской области (ОАО «Шамара-лес» и другие)*.
Названия предприятий приведены на момент проведения экспериментальных исследований.
Цель работы. Обоснование эффективности получения вершинного тонкомерно-короткомерного сырья путем оптимизации процессов раскряжевки хвойных хлыстов в различных природно-производственных условиях Уральского региона.
Объект и предмет исследования. Объектом исследования является технология раскряжевки вершинной части хлыстов по общепринятой схеме и с заготовкой тонкомерно-короткомерного сырья. Предмет исследования - хвойное тонкомерно-короткомерное сырье.
Методы исследований. В процессе проведения исследований были использованы теория планирования эксперимента, натурные экспериментальные исследования, проведенные в производственных условиях, теория вероятностей, математическая статистика, пакеты программ: Excel, Statis-tica.
Научная новизна. Представлена схема раскряжевки вершинной части хвойных хлыстов с заготовкой тонкомерно-короткомерного сырья и его классификация по типам, позволяющая определять направления использования этого сырья.
Получены графики интегральной функции распределения диаметров хвойного тонкомерно-короткомерного сырья для различных природно-производственных условий, позволяющие прогнозировать вероятность встречаемости тонкомерно-короткомерного сырья конкретного диаметра или типа при известном диаметре хлыста.
Разработаны математические модели зависимости диаметров тонкомерно-короткомерного сырья, вершинных гостированных сортиментов (ГС) и процентного содержания короткомерного вершинного отрезка (КВО) от диаметра хлыста dx„.
Разработана математическая модель оценки стоимости хлыста, позволяющая определять экономическую эффективность производства тонкомерно-короткомерного сырья.
Основные положения, выносимые на защиту.
Схема раскряжевки вершинной части хвойных хлыстов с заготовкой тонкомерно-короткомерного сырья при различных типах технологических процессов лесозаготовок и его классификация по типам.
Графики интегральной функции распределения диаметров хвойного тонкомерно-короткомерного сырья для прогнозирования вероятности встречаемости такого сырья конкретного диаметра или типа.
3. Математические модели для определения характеристик тонко
мерно-короткомерного сырья и его составляющих в зависимости от диа
метра хлыста dXJI.
4. Математическая модель оценки стоимости хлыста.
Практическая значимость работы. Представленная схема раскря
жевки вершинной части хлыстов эффективна как при хлыстовой, так и при
сортиментної} технологии заготовки древесины, особенно в тонкомерных и средних древостоях. Заготовка тонкомерно-короткомерного сырья в условиях лесозаготовительных предприятий позволяет дополнительно получить сырья от 10 до 40 м3 на каждую 1000 м3 хлыстов.
Классификацию тонкомерно-короткомерного сырья по типам и математические модели для определения вероятности их встречаемости необходимо учитывать при выборе наиболее целесообразных направлений использования тонкомерно-короткомерного сырья.
Результаты теоретических и экспериментальных исследований можно рекомендовать для решения следующих основных производственных задач при раскряжевке хлыстов с заготовкой тонкомерно-короткомерного сырья:
определение основных размерных характеристик такого сырья без проведения экспериментальных исследований на том или ином предприятии;
прогнозирование ожидаемых объемов тонкомерно-короткомерного сырья в целом и по каждой категории толщины;
выбор технологического оборудования для переработки тонкомерно-короткомерного сырья;
организация участков сортировки такого сырья по группам диаметров, назначению и другим признакам.
Математическая модель оценки стоимости хлыста позволяет определять экономическую эффективность производства тонкомерно-короткомерного сырья.
Достоверность и обоснованность результатов исследований. Научные положения, выводы и рекомендации, изложенные в настоящей работе, обоснованы теоретическими решениями и экспериментальными данными. Достоверность экспериментальных исследований подтверждается применением научно-обоснованных методов, показателями точности, практическим внедрением результатов исследований в производство.
Реализация результатов работы. Результаты исследований по производству тонкомерно-короткомерного сырья внедрены на лесопромышленном предприятии ООО ЛПК «Лобва» с хлыстовой технологией лесозаготовок, использованы в подготовке рекомендаций по переходу на технологию раскряжевки вершинной части хвойных хлыстов с заготовкой тонкомерно-короткомерного сырья в различных природно-производственных условиях Уральского региона, а также в учебном процессе УГЛТУ в курсах: «Экологизированные технологии лесных складов», «Моделирование и оптимизация производственных процессов».
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы, отдельные ее разделы докладывались и обсуждались на международных научно-технических конференциях «Социально-экономические и экологи-
ческие проблемы лесного комплекса» (УГЛТУ, Екатеринбург, 2003, 2005 гг.); научно-технических конференциях студентов и аспирантов Уральского государственного лесотехнического университета (Екатеринбург, 2003, 2004 гг.); второй всероссийской научно-технической конференции «Вузовская наука - региону» (ВоГТУ, Вологда, 2004 г.); евразийском симпозиуме «Деревообработка: технологии, оборудование, менеджмент XXI века» (Екатеринбург, 2006 г.).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 8 печатных работ, в том числе в двух изданиях, рекомендуемых ВАК России.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из Введения, 5 глав, Основных выводов и рекомендаций, Библиографического списка использованной литературы, включающего 129 наименований. Работа изложена на 157 страницах, иллюстрирована 24 рисунками, содержит 12 таблиц и 3 приложения.
Современное состояние и перспективы использования древесины в условиях лесозаготовительных и лесоперерабатывающих предприятий
Диссертационная работа посвящена решению вопросов производства ТКС при рациональной раскряжевке вершинной части хвойных хлыстов, а также направлений использования этого сырья в различных природно-производственных условиях Уральского региона. ТКС относится к комбинированным круглым лесоматериалам (ККЛ), заготавливаемым по предложенной схеме раскряжевки хлыстов без отпиливания последнего сортимента до стандартной длины.
Решение поставленных задач связано с изучением различных способов раскроя хлыстов с получением ККЛ и их дальнейшей переработки. Из множества работ, посвященных исследуемым вопросам, упоминаются лишь те, которые имеют непосредственное отношение к ним. Главное внимание было уделено изучению параметров вершинного ТКС в различных природно-производственных условиях работы лесопромышленных предприятий.
Раскрой хлыстов на сортименты является одной из основных операций технологического процесса первичной обработки древесины, от качества выполнения которой зависят выход готовой продукции, а также количество отходов при последующей обработке круглых лесоматериалов. При этом, под раскроем хлыстов понимается процесс деления древесных стволов на части с предварительной их разметкой на отрезки, длина которых устанавливается в зависимости от размерно-качественных параметров хлыстов с учетом сорти-ментной программы предприятия. В зависимости от способа обработки хлы 11 стов существует три основных способа раскроя древесных стволов: индивидуальный, программный и обезличенный.
Индивидуальным способом раскроя называется такой раскрой, при котором каждый хлыст делится (раскряжевывается) на части по индивидуальной для него схеме, принятой с учетом качества хлыста и его размерных параметров, а также обеспечивающей максимальный выход наиболее ценных сортиментов по их заданной спецификации. При таком способе раскроя оценка размерных параметров и сортообразующих пороков хлыста осуществляется визуально, а назначение длины очередного отрезка производится только после определения скрытых пороков (гнили и др.) на торце среза ствола.
Программным способом раскроя является такой раскрой, при котором группа хлыстов, имеющая одинаковые размерные и качественные признаки, раскряжевывается по заранее установленной оптимальной для этой группы схеме. Программы (схемы) раскроя определяются по результатам индивидуальной раскряжевки партии хлыстов с последующей их группировкой по одинаковым схемам раскроя. Определение заданных для каждой программы признаков хлыстов оператором осуществляется визуально или при помощи специальных датчиков.
Обезличенным способом раскроя называется такой раскрой, при котором все хлысты одной или разных пород с различными размерно-качественными параметрами раскряжевываются на сортименты стандартной длины по одной заранее установленной схеме.
При выборе того или иного способа раскроя древесных стволов необходимо учитывать, прежде всего, специфику лесосечного фонда и плановый выход выпиливаемых сортиментов. При эксплуатации древостоев с большим содержанием мягколиственных пород, которые подвержены поражению пороками в большей степени, чем хвойные, и при производстве широкой номенклатуры сортиментов целесообразно использовать индивидуальный способ, который учитывает особенности каждого хлыста и дает максимальный выход товарной продукции. В хвойных лесонасаждениях с незначительным содержанием лиственных пород наиболее эффективным будет программный способ. Применение обезличенного способа возможно в однородных хвойных лесонасаждениях и при ограниченном выпуске выпиливаемых видов сортиментов [1].
Раскряжевке хлыстов на сортименты посвящен ряд трудов, где рассмотрены различные способы раскроя хлыстов. Вывод о приемлемости или целесообразности применения того или иного метода раскряжевки в конкретных условиях работы лесозаготовительного предприятия, возможно сделать лишь после анализа результатов его влияния на последующие стадии переработки древесины.
При раскряжевке хлыстов на круглые лесоматериалы путем обезличенного или индивидуального раскроя с учетом размерно-качественных характеристик хлыста, наряду с деловыми сортиментами получаются и ККЛ. Имеются различные мнения по вопросам заготовки ККЛ.
В 60-х годах исследования по заготовке ККЛ и определению их размерно-качественных параметров проводились Д.К. Воеводой и Д.Г. Веретенником [2], B.C. Петровским [3 — 10], В.А. Капустиным [12 - 14], В.В. Харитоновым [15], С.А. Дмитриевским [16] и некоторыми другими. Эти исследования были связаны с изучением особенностей обезличенного способа раскроя хлыстов. В их работах заготовка ККЛ рассматривается как нежелательное, но неизбежное следствие обезличенного раскроя хлыстов, как недостаток этой технологии.
В ряде работ 70-х годов заготовка ККЛ оценивалась уже как одна из возможностей улучшения использования древесного сырья, увеличения его ресурсов в условиях лесозаготовительных сплавных предприятий. Этими исследованиями занимались В.М. Заливко, А.Е. Феоктистов, О.С. Ястребинский и другие в работах ЦНИИМЭ [17 - 19], ПКТБ «Пермлеспрома» [20, 21], КомиГИПРО-НИИлеспрома [22]. При существующей технологии раскряжевки хлыстов в условиях береговых ЛПС обычно готовят 2...3 вида сортимента. Из всех круглых лесоматериалов, заготавливаемых на таких лесопромышленных складах, в зависимости от среднего объема хлыста от 30 до 60 % приходится на пиловочник и от 40 до 70 - на балансовое или рудничное долготье. Это составляет от 85 до 95 % от всего объема раскряжеванных хлыстов. Таким образом, на нижнем складе остается неиспользованным от 5 до 15 % низкокачественной комлевой и короткомерной вершинной древесины.
При переходе на безотходную технологию раскряжевки хлыстов, как и при обезличенном раскрое, наряду с деловыми круглыми лесоматериалами стандартной длины заготавливаются комлевые и вершинные комбинированные круглые лесоматериалы. В этом случае, естественно, уменьшается доля пиловочника, балансового или рудничного долготья за счет того, что часть его уходит в ККЛ. Однако при дальнейшем, целом или частичном, использовании комлевых комбинированных лесоматериалов в качестве пиловочного сырья, а вершинного ТКС - как балансового или рудничного долготья, существующая структура сортиментного плана не изменится. Для обезличенного раскроя хлыстов это установил еще В.А. Капустин [13], который сделал вывод о том, что «с учетом вторичной раскряжевки комбинированных бревен практически мало изменится сортиментация бревен в сравнении с рациональным раскроем хлыстов при заготовке массовых сортиментов».
При переходе на безотходную технологию раскряжевки хлыстов, как лесозаготовителей, так и потребителей древесины интересуют сведения по удельному содержанию и качеству отдельных видов круглых лесоматериалов. Имеющиеся у ряда авторов [3 - 5, 13, 17] данные говорят о том, что объем ККЛ в елово-пихтовых насаждениях довольно значительный. По исследованиям В.А. Капустина, он составил в Афанасьевском ЛПХ 14,8 %, а в Шамарском -14,2 % от всего объема раскряжеванных хлыстов. Данные по удельному содержанию ТКС в общем объеме раскряжеванных хлыстов отсутствуют. Таким образом, при изучении особенностей безотходной технологии раскряжевки хлыстов первоначально необходимо определить удельный выход круглых лесоматериалов различного вида. Эти данные совместно со сведениями о размерно-качественных характеристиках ТКС должны явиться основой для проведения всех дальнейших исследований.
Значительное число трудов посвящено комлевым комбинированным круглым лесоматериалам: теоретические и экспериментальные исследования по определению размерно-качественных характеристик этих лесоматериалов изложены в работах В.А. Капустина [13] и B.C. Петровского [3 - 5], а результаты экспериментальных исследований — в трудах В.М. Заливко и др. [17], О.С. Ястребинского [22], ПКТБ «Пермлеспрома» [19, 20]. Рассмотрение этих работ выходит за рамки нашего исследования.
Часть вопросов, связанных с исследованием различных аспектов производства и дальнейшей переработки ККЛ была изучена сотрудниками кафедры механизации лесоразработок Уральского лесотехнического института (УЛТИ) Н.В. Лившицем, А.И. Меньшиковой и другими. Результаты этих исследований изложены в научно - исследовательских отчетах и статьях [23 - 40].
Комплекс исследований позволил выявить основные размерно-качественные характеристики хлыстов и комбинированных сортиментов (комлевых и вершинных), получающихся при обезличенном методе их раскроя в елово-пихтовых насаждениях, а также целесообразность их заготовки и возможность использования такого сырья в условиях лесозаготовительных предприятий северо-востока Пермского края с молевым лесосплавом. Основное внимание уделялось исследованию комлевых комбинированных круглых лесоматериалов, при этом попутно проводились исследования вершинного ТКС, которые не ставили своей целью полного изучения всех вопросов по этому виду сырья.
Ресурсы тонкомерно-короткомерного сырья, направления его использования
Метод одношагового поиска оптимальных схем раскряжевки требует в несколько раз меньше вычислений, чем известный метод градиента. Нахождение экстремума функции V4(ah а2 ..., а производится в сущности единственным рабочим шагом одновременного изменения всех переменных. Этот метод отличается от метода классического анализа тем, что максимизируется не функция выхода цилиндрического объема по переменным длинам бревен, а прирост цилиндрического объема по переменным приращениям длины бревен относительно величины цилиндрического объема древесины при начальной схеме раскряжевки [41].
Рассмотренные три метода максимизации выхода цилиндрического объема бревен при раскрое хлыстов основаны на использовании довольно сложных уравнений, что создает определенные трудности функционирования вычислительной части системы автоматической оптимизации при решении этой задачи.
Метод динамического программирования. Формулировка задачи максимизации в методах классического анализа и одношагового поиска приводит к описанию процесса раскряжевки хлыста в целом. Формулировка задачи с точки зрения динамического. программирования приводит к описанию порядка последовательного выбора длины каждого бревна начиная от комля хлыста. Раскряжевка хлыста — это процесс из п переходов расчленения его на п бревен. Максимизацию сложной функции п переменных можно заменить последовательностью максимизации.
В зависимости от длины хлыста число N колеблется от 40 до 150. Но число к представляется возможным уменьшить в 2 раза и поиск схем раскряжевки поставить на траектории оптимального поведения. Сущность траекторий оптимального поведения поиска заключается в том, что, какова бы ни была начальная длина бревна, последующая анализируемая длина должна дать положительный прирост цилиндрического объема древесины из всего хлыста.
Для комлевых и вершинных бревен траектории оптимального поведения (порядок анализа длин бревна) идут от ас к атт для срединных бревен от ас к а-тах, где ас - средняя плановая длина бревна.
Сущность разработанного метода нахождения экстремума функции V4(a) состоит в следующем. Вначале установленным порядком, имеющим черты динамического программирования, находится схема раскряжевки, близкая к оптимальной. Методом пробных изменений переменных по траекториям оптимального поиска полученная величина функции V4(a) подводится к ее экстремуму с учетом ограничений по длине бревен. В конечном счете устанавливается необходимая схема раскряжевки.
Таким образом, разработанный математический аппарат четырех методов максимизации позволяет без перебора большого количества вариантов раскряжевки хлыста находить схему с наибольшим возможным выходом цилиндрического объема древесины.
Решением задачи планирования раскроя хлыстов и сортиментных заданий также занимался Г.А. Степаков [63]. Расчет схемы раскроя хлыста заключается в определении допустимого набора длин бревен сортиментов, на которые он может быть раскряжеван, начиная от комля. Обычно допустимых вариантов раскроя хлыста бывает довольно большое число. Определение их необходимо при поиске оптимального плана раскроя с использованием математической модели (1.33) - (1.35).
Исходной информацией о сырье, как и при расчете выхода сортиментов с выделением взаимозаменяемых объемов, являются d!0j, Hj и SSJ.
Спецификация сортиментов задается в виде перечня длин бревен с указанием ограничений по диаметру и условной цены, зависящей от размеров бревен и используемой зоны сортности хлыста (сучковой или бессучковой).
Алгоритм обеспечивает получение схем раскроя, составленных на всех возможных наборах длин бревен заданного списка. Расчет начинается с выбора характеристик Нр dLOj и Ssj для данной у-й группы сырья, определения из уравнения (1.36) d0isiij и из уравнения (1.37) длины хлыста /Х7у-.
Расчет выполняется в два этапа. На первом — определяются наиболее целесообразные (при заданных ограничениях на сырье и объемы выработки продукции) места вырезки сортиментов на хлысте. На втором этапе находятся возможные варианты схем раскроя с учетом результатов первого этапа.
Рассмотрим алгоритм целенаправленного расчета схем раскроя более подробно. Выше был приведен метод, позволяющий определить список сортиментов, которые могут быть получены из выделяемых на хлысте зон взаимозаменяемости. Однако какие сортименты, из каких зон следует вырабатывать, зависит от наличия соответствующих сырьевых ресурсов и заданного ассортимента продукции. Кроме того, эффективность использования значительной части зон для выработки разных сортиментов неодинакова. Учитывая это, можно поставить задачу распределения объемов выработки сортиментов по выделенным зонам взаимозаменяемости. Требуется найти максимальное значение функции:
Как следует из постановки задачи, в результате ее решения можно определить, какие сортименты из каких зон взаимозаменяемости следует вырабатывать в данных условиях. При установленных для_/-го типа хлыста границах зон взаимозаменяемости это определяет целесообразные места вырезки сортиментов на хлысте. Итак, для каждого типа хлыста имеем: границы зон взаимозаменяемости; список сортиментов, которые можно заготовить из этих зон; список сортиментов, на которые целесообразно использовать каждую из зон; перечень цен сортиментов в каждой зоне.
Задача сводится к поиску вариантов расположения на хлысте специфика-ционных длин бревен, обеспечивающих получение сортиментов из тех зон, на которые они выпали по результатам распределения. Многовариантность решения этой задачи связана с тем, что, во-первых, на зону может выпасть более одного сортимента, и, во-вторых, протяженность зон не всегда достаточна для получения требуемой длины бревна.
Методика исследования распределения хлыстов по породам, категориям толщины и определение их размерных характеристик
Экспериментальные исследования были проведены в производственных условиях лесозаготовительных предприятий Пермского края (ООО «Яйвалес» и ОАО «Вишералес»: центральный нижний склад г. Красновишерск и Дубров 69 ский лесопункт п. Цепел), Ханты-Мансийского для дальнейшей переработки на пилопродукцию или автономного округа (ООО «Советсклеспром») и Свердловской области (ОАО «Шамара-лес», ЗАО «Вогульский ЛПХ», ООО «Саргинский J ИIX») при непосредственном участии автора, которые позволили обосновать целесообразность заготовки ТКС и его дальнейшей переработки. Выбор этих предприятий обусловлен следующими факторами: 1) хвойные насаждения, в которых проводились лесозаготовительные работы, являются типичными для многолесных районов Уральского региона, поэтому результаты экспериментальных исследований, проведенные на этих лесопромышленных предприятиях, можно использовать и для других производственных условий. Исследования проводились только по хвойным древо-стоям (елово-пихтовым, еловым и сосновым), так как они являются преобладающими в Уральском регионе; 2) крупномерность хвойных хлыстов, поступающих на раскряжевку, ох-ватывает весь диапазон категорий толщин — от тонкомерных (С)хл = 0,3 м в ООО «Советсклеспром») до крупномерных (QXJI = 1,07 м3 в ОАО «Вишералес» -центральный нижний склад г. Красновишерск);
3) на лесозаготовительных предприятиях заготовка древесного сырья производится как по сортиментной технологии лесосечных работ (ООО «Советсклеспром»), так и по хлыстовой (ООО «Яйвалес», ОАО «Вишералес», ОАО «Шамара-лес», ЗАО «Вогульский ЛПХ», ООО «Саргинский ЛПХ; 4) при отсутствии заготовки ТКС на предприятиях, отпиленный KB О, в лучшем случае, используется на дрова при раскряжевке хлыстов в условиях лесопромышленных складов, а при сортиментной технологии — остается на лесосеке неиспользованным. Рациональная раскряжевка вершинной части хлыстов позволяет использовать КВО в составе ТКС как дополнительное сырье технологическую щепу. ООО «Яйвалес» расположено на территории Александровского района Пермского края. Таксационные показатели древостоев: класс возраста VI-VII, породный состав характеризуется формулой 7ЕЗП, средний объем хлыста 0,91м3.
ОАО «Вишералес» расположено на территории Красновишерского района Пермского края. Экспериментальные исследования проводились на центральном нижнем складе (г. Красновишерск), и на лесопромышленном складе Дубровского лесопункта (п. Цепел). Породный состав древостоев в них характеризуется следующими формулами: 7ЕЗП и 6Е4П соответственно. Класс возраста VII-VIII, средний объем хлыста соответственно 1,07 и 0,77 м .
ОАО «Шамара-лес», ЗАО «Вогульский ЛПХ» и ООО «Саргинский ЛПХ» расположены на территории Шалинского района Свердловской области. Таксационные показатели древостоев: класс возраста VI-VII, породный состав характеризуется следующими формулами: 5Б4Е1П, 6Б4Е, 8Е2Б, соответствен 71 но, средний объем хлыста в ОАО «Шамара-лес» принимает значение 0,68 м3, в ЗАО «Вогульский ЛПХ» и ООО «Саргинский J11IX» - 0,5 м3.
На предприятиях Пермского края и Свердловской области применяется хлыстовая технология лесосечных работ, при этом раскряжевка хлыстов ведется на лесопромышленных складах. Направления использования сырья различные: ОАО «Шамара-лес», ЗАО «Вогульский ЛПХ», ООО «Саргинский ЛПХ» и ООО «Яйвалес» в качестве сырья для лесопиления используют только стандартное пиловочное сырье (от 14 см), а лесоматериалы толщиной от 6 до 13 см предназначены для получения технологической щепы. В ОАО «Вишералес», работающем в составе Красновишерского ЦБК, из вершинной части хлыстов всех групп диаметров выпиливается только балансовое долготье.
Алябьевский филиал ООО «Советсклеспром» расположен на территории Ханты-Мансийского автономного округа. Средний состав древостоев характеризуется формулой 9С1Б, класс возраста III, средний объем хлыста - 0,3 м3. В ООО «Советсклеспром» применяется машинная сортиментная технология лесосечных работ, при этом, имея в наличие соответствующее лесопильное оборудование, заготавливается сырье для лесопиления от 8 см и выше, а вершинная часть дерева остается на лесосеке неиспользованной.
Из табл. 3.1 видно, что средний объем хвойных хлыстов, поступающих на лесопромышленные склады предприятий, колеблется в значительных пределах - от 0,3 м для сосновых насаждений в Алябьевском филиале ООО «Советсклеспром» до 1,07 м3 для елово-пихтовых в ОАО «Вишералес» (центральный нижний склад г. Красновишерск). Таким образом, исследования характеристик хлыстов по крупномерности показали, что их распределение охватывает весь диапазон групп толщин.
Проведение экспериментальных исследований на нескольких лесозаготовительных предприятиях позволит выявить как общие закономерности, характеризующие особенности раскряжевки хвойных хлыстов с заготовкой ТКС, так и различия, обусловленные природно-производственными особенностями каждого предприятия.
. Расчет экономической эффективности производства тонкомерно-короткомерного сырья
Информация о длине хлыста, его комлевом диаметре и стоимости сортиментов в зависимости от их длины позволяет решать задачу оптимального раскроя хлыста методом линейного программирования.
Задача линейного программирования при раскрое каждого хлыста решается на основании информации о таксационных показателях (породный состав насаждений, средняя длина хлыста, средний объем хлыста и другие), путем нахождения максимума линейной функции: хк є N 0(N— множество положительных целых чисел); v, I — соответственно объем, длина сортимента. Ввиду того, что диаметр хлыста является переменной функцией его длины, зависимость (5.10) в общем случае является нелинейной функцией. Но в результате осреднения объема хлыста по диаметру, зависимость (5.10) становится линейной функцией (постоянной по длине хлыста).
При раскряжевке хлыстов с заготовкой ТКС задачей линейного программирования является максимизация стоимости хлыста, в том числе KB О, который по общепринятой технологии отпиливается и в лучшем случае используется в качестве дров или направляется в отходы. Получив зависимости стоимости 1 м хлыста и его длины от диаметра, линейную целевую функцию можно представить в следующем виде:
Разработанная математическая модель оценки стоимости хлыста позволяет определять экономическую эффективность производства ТКС, направляя КВО в составе ТКС для производства пилопродукции или технологической щепы.
Экономическая эффективность производства ТКС определялась методом сравнения с общепринятой технологией раскряжевки хвойных хлыстов для различных природно-производственных условий лесозаготовительных предприятий. Экономическая эффективность рассчитана на примере ООО «Яйвалес», ОАО «Вишералес» (центральный нижний склад г. Красновишерск), ОАО «Ша-мара-лес» и ООО «Советсклеспром», по которым имеются наиболее полные фактические показатели выхода круглых лесоматериалов при общепринятой раскряжевке вершинной части хлыстов и ТКС различных типов по предложенной технологии. Исследования крупномерности хвойных хлыстов, поступающих на раскряжевку, показали, что их распределение охватывает весь диапазон групп толщин - от тонкомерных (ООО «Советсклеспром», QXJ1=0,3 м3) до крупномерных (ОАО «Вишералес», QXJI=1,21 м3). На предприятиях применяются различные технологии заготовки древесины и направления использования сырья. Все это позволило выявить как общие закономерности, характеризующие эффективность производства ТКС, так и различия, обусловленные природно-производственными особенностями каждого предприятия.
Целью расчета является определение экономического эффекта производства ТКС в различных условиях путем сравнения основных технико-экономических показателей, а именно объема и стоимости дополнительных ресурсов сырья, полученного из вершинной части хвойных хлыстов при общепринятой технологии раскряжевки и заготовке ТКС [126 - 129]. Для этого необходимо определить: - содержание КВО в объеме хлыста; - направления использования дополнительного сырья, полученного из вершинной части хвойных хлыстов, и распределение его по типам; - стоимость лесоматериалов, полученных из вершинной части хвойных хлыстов при общепринятой технологии раскряжевки и заготовке ТКС; - экономический эффект производства ТКС в натуральном и стоимостном выражении. Расчет экономической эффективности производится на 1000 м заготовленных хлыстов (сосновых — для ООО «Советсклеспром», еловых — для ОАО «Шамара-лес», ООО «Яйвалес», ОАО «Вишералес»), при неизменной себестоимости в обоих случаях.
По общепринятой технологии раскряжевки хлыстов из вершинной части производится ГС фиксированной длины, а отпиленный КВО длиной от 0,1 до 1,9 м в лучшем случае используется на дрова в условиях лесопромышленных складов, а при сортиментной технологии - остается на лесосеке неиспользованным. Данные по содержанию КВО в объеме хлыста приведены в табл. 5.1.
При технологии раскряжевки хлыстов с заготовкой ТКС от ГС не отпиливается КВО, который может использоваться как дополнительное сырье в составе ТКС для дальнейшей переработки на пилопродукцию или технологическую щепу.
В основу расчета заложено существующее на предприятиях направление использования лесоматериалов, полученных из вершинной части хвойных хлыстов и классификация ТКС по типам (TKC-I : 6 dTKC 8 см; TKC-II: 8 а\кс 14 см; ТКС-Ш: dTKC 14 см). В ООО «Советсклеспром» применяется машинная сортиментная технология заготовки древесины, при этом, имея в наличии соответствующее лесопильное оборудование, заготавливается сырье для лесопиления диаметром от 8 см и выше (ТКС-П, ТКС-Ш), а вершинная часть дерева диаметром до 8 см остается на лесосеке неиспользованной. На остальных предприятиях раскряжевка хлыстов ведется на лесопромышленных складах, при этом направления использования сырья различные. В ОАО «Шамара-лес» круглые лесоматериалы диаметром от 8 см и выше (ТКС-И, ТКС-Ш) являются сырьем для производства пилопродукции. ООО «Яйвалес» в качестве сырья для лесопиления используют только лесоматериалы диаметром от 14 см (ТКС-Ш), а толщиной от 6 до 13 см (ТКС-І, ТКС-П) предназначены для получения технологической щепы. В ОАО «Вишералес», работающем в составе Красновишерско-го ЦБК, из вершинной части хлыстов всех групп диаметров выпиливается только балансовое долготье (ТКС-І, ТКС-П, ТКС-Ш).
