Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Состояние пр облемы и задачи исследования 14
1.1. Системный анализ работы комплексов механизмов, машин и оборудования лесозаготовительного производства 14
1.2. Лесопромышленная логистика 15
1.3. Геоинформационные системы в лесном комплексе
1.3.1. Применение спутниковых приемников при межевании лесного фонда 17
1.3.2. Геодезические работы по организации территорий и подготовке к лесотаксационным работам 1.4. Критерии эффективности лесозаготовительных технологий 29
1.5. Математические методы оптимизации 31
Выводы 32
ГЛАВА 2. Динамические критерии эффективности лесозаготовительной логистики 35
2.1. Технологическая скорость производства и перемещения лесоматериалов 36
2.2. Удельные технологическая скорость и энергоемкость производства 43
2.3. Стохастичность производства лесоматериалов на технологическом пути 45
2.4. Закономерности геометрической структуры деревьев в естественных древостоях 47
2.5. Режимы энергосберегающего движения лесных машин 51
2.6. Системно-динамическая связанность многоступенчатых процессов 54
Выводы 58
ГЛАВА 3. Эффективность техники лесных технологий 60
3.1. Валочно-пакетирующие машины 60
3.2. Трелевочные трактора 66
3.3. Валочно-трелевочные машины 71
3.4. Сортиментовозы 77
3.5. Сучкорезно-раскряжевочные машины 80
3.6. Харвестеры 82
3.7. Челюстные погрузчики 85
3.8. Бензиномоторные пилы 88
3.9. Сучкорезные машины
3.10. Лесовозные автомобили 94
3.11. Рубительные машины 96
Выводы 97
ГЛАВА 4. Оптимальные технологические пути перемещения лесоматериалов 98
4.1. Кратчайший путь перемещения лесоматериалов 98
4.2. Кратчайшее время передвижения 99
4.3. Оптимизация технологического пути в системе волок — магистральный волок — ус 100
Выводы 103
ГЛАВА 5. Динамическая эффективность производства хлыстов 104
5.1. Комплекс: бензопила—трелевочный трактор — бензопила — челюстной лесопогрузчик 104
5.2. Комплекс: валочно-пакетирующая машина — гусеничный трактор с пачковым захватом—сучкорезная машина — челюстной лесопогрузчик 110
5.3. Комплекс: валочно-трелевочная машина — сучкорезная машина — челюстной погрузчик 116 5.4. Комплекс на базе бензиномоторных пил 121
5.5. Комплекс: валочно-пакетирующая машина с харвесторной головкой — трелевочный трактор с манипулятором — челюстной
погрузчик 125
Выводы 129
ГЛАВА 6. Динамическая эффективность производства сортиментов 130
6.1. Производство на базе бензиномоторных пил форвардера-погрузчика 130
6.2. Система: бензиномоторная пила — трелевочный трактор — бензиномоторная пила — погрузчик 140
6.3. Система: бензиномоторная пила — трелевочный трактор — процессор погрузчика 144
6.4. Производство комплексов на базе валочно-пакетирующих машин
6.4.1. Комплекс: валочно-пакетирующая машина — трелевочный трактор с пачковым захватом — процессор — погрузчик 148
6.4.2. Комплекс: валочно-пакетирующая машина — трелевочный трактор с пачковым захватом — бензопила — погрузчик 153
6.5. Производство комп лексов на базе валочно-тр елевочны х машин 157
6.5.1. Комплекс: валочно-трелевочная машина — процессор — погрузчик 157
6.5.2. Комплекс: валочно-трелевочная машина — бензопила — погрузчик 161
6.6. Система: харвестер — форвардер — погрузчик 165
Выводы 169
ГЛАВА 7. Геоинформация и применение 3-d технологий для моделирования рельефа территорий лесозаготовок 171
7.1. Анализ характеристик точности ГЛОНАСС 171
7.2. Разработка локального навигационного поля 183
7.3. Оценка точности позиционирования объектов 198
7.4. Создание цифровой 3D модели рельефа 208
7.5. Моделирование на 3D оборудовании 211
Выводы 214
Заключение 215
Литература
- Геоинформационные системы в лесном комплексе
- Удельные технологическая скорость и энергоемкость производства
- Сучкорезно-раскряжевочные машины
- Кратчайшее время передвижения
Введение к работе
Актуальность темы. В рыночных условиях развития лесозаготовительного производства, устойчивая работа предприятий зависит от того, насколько научные основы логистики: теория сложных самоорганизующихся систем, кибернетика, многофакторный анализ, оптимальное управление, вариационные принципы, математическая и экономическая статистика, современные навигационные системы и др.,- применяются при формировании технологий, контроле и управлении производственными процессами.
Лесозаготовительное производство представляет собой технологические системы производства и перемещения лесоматериалов от мест природного произрастания до потребителей, выполняющих операции валки деревьев, трелевки, очистки деревьев от сучьев, раскряжевки хлыстов на сортименты, погрузки, лесотранспортировки, переработки и др.
Работа комплексов машин, механизмов и оборудования в лесу осуществляется в достаточно сложных многофакторных древесных средах, формирующихся природными почвенно-климатическими условиями и рельефом территории лесоразработок.
Последовательно выполняемые операции производства и перемещения лесоматериалов на лесосеке образуют единую динамически связанную многоступенчатую пространственно-временную структуру, нацеленную на оптимальное выполнение своей целевой функции.
Рынок лесного машиностроения представлен широким спектром машин, механизмов и оборудования лесозаготовки и лесотранспорта: бензиномотор-ные пилы, валочные и валочно-пакетирующие машины, трелевочные трактора, многооперационные машины, сортиментовозы, процессоры, рубительные машины для измельчения вторичного сырья, лесовозные автомобили и др.
Рациональное планирование, организацию, управление и контроль процессов производства и передвижения материальных потоков, с сопутствующими информационными, финансовыми и др. от первичного сырья до конечного потребителя, формулирует логистика.
В производственную, финансовую, экономическую и др. сферы логистика пришла из области военных знаний решения задач материально-технического обеспечения, координации перемещений и др.
Интенсивное развитие логистики внедрило её в невоенную науку и практику. В настоящее время она представляет собой интегрированную концепцию оптимального управления материальными, информационными и финансовыми и др. потоками как системным объектом различных уровней управления: предприятие (микро), отрасль, регион, между регионами (мега) и на федеральном (макро). Каждый уровень решает свои специфические задачи устойчивого развития, основываясь на общих научных принципах логистики. В виду широкого прикладного применения общих принципов логистики в различных областях народно-хозяйственной деятельности различают военную логистику, бизнес логистику, транспортную логистику, информационную логистику, экологическую логистику и др.
Основные критериальные измерители логистики: время, качество, скорость, расстояние, энерго-ресурсосбережение и производственные затраты, -так же определяют эффективность лесозаготовительных производственных процессов, но в своем специфическом выражении.
Специфика производства и перемещения лесоматериальных потоков в лесу приводит к необходимости построения лесозаготовительной логистики, основанной на общих научных принципах логистики и формулирующей свои наиболее информативные системно-динамические критерии эффективности процессов на лесосеке: технологическая скорость - скорость производства единицы лесопродукции в операции; удельная технологическая скорость -скорость производства единицы лесопродукции на единицу энергии; удельная энергоемкая технологическая скорость – энергозатраты на единицу скорости; кратчайший технологический путь на лесосеке; максимальная синхронизация последовательно выполняемых операций; минимальное время перехода от одной операции к другой и др.
Совершенствование технологий лесозаготовки должно опираться на научно обоснованных знаниях базовых принципах лесозаготовительной логистики и её инструментариях – наиболее информативных системно-динамических критериях оценки эффективности производства и движения лесоматериальных потоков в лесу, как основных потоков логистической системы, а так же 3-D технологии моделирования геоинформации рельефа территории лесоразработок.
Построение лесозаготовительной логистики, как научной основы оптимизации лесоматериальных потоков от валки деревьев до погрузки на лесовозный транспорт становится актуальным.
Цель исследования – повышение производительности труда в лесозаготовительном производстве на основе оптимизации интегрированного лесо-материального потока производства и перемещения по кратчайшему технологическому пути с кратчайшим временем при энерго-ресурсосберегающих режимах работы лесной техники.
Решение проблемы построения лесозаготовительной логистики, как адаптации логистики в специфическую лесозаготовительную сферу, связано с решением следующих задач:
-
Сформулировать представление технологической скорости производства и перемещения лесоматериалов в последовательно выполняемых операциях технологического процесса.
-
Построить формулы расчета производительности машин, механизмов, оборудования и их систем на основе представления технологической скорости.
-
На основании вариационного принципа в механике сформулировать энергосберегающие режимы работы лесозаготовительной техники.
-
Представить принцип быстродействия на лесосеке путем построения технологических путей кратчайшего времени перемещения лесоматериалов.
5. С позиции системно-динамического подхода в лесозаготовительной
логистики сформулировать наиболее информативные критерии динамиче-
ской связности и взаимозависимости комплексов машин, механизмов и оборудования, как глубоко интегрированных пространственно-временных структур в системе «техника-лес», оптимально выполняющих свои целевые функции.
6. Выполнить исследование системно-динамической эффективности
технологий производства хлыстов и сортиментов в лесу.
-
Определить степень синхронизации комплексов лесной техники, пути её максимизации.
-
Дать методику расчета производительности вторичного сырья, сопутствующего производству деловой древесины.
-
Разработать методику расчета и моделирования системы позиционированного контроля и управления процессами на территории лесоразработок.
-
На основании применения геоинформации о территории лесоразработок и 3-D технологий разработать методику объемного моделирования рельефа лесосек, позволяющую существенно увеличить их пространственное изображение по сравнению с исходным представлением.
-
На основании оптимизации лесозаготовительного процесса в целом сформулировать ее принципы на многоступенчатые управляемые комплексы народного хозяйства, как систем взаимосвязанных и взаимозависимых производственных операций, образующих единые функциональные пространственно-временные технологические структуры, оптимально выполняющие свои целевые функции.
Значимость для теории и практики. Теоретическая значимость исследования заключается в дальнейшем развитии базовых инструментариев логистики: время, скорость, путь, синхронизация, энерго-ресурсосбережение и др.,- в специфическую лесозаготовительную сферу, как технологических критериев: кратчайшее время, максимальная скорость, кратчайший путь, максимальная синхронизация, энергосберегающие режимы и др.
Построенная математическая модель эффективной системно-
динамической единой интегрированной связанности комплексов лесной техники, выполняющих последовательные операции производства и перемещения лесоматериалов, обобщается на оптимизацию многоступенчатых управляемых комплексов народного хозяйства, как необходимого условия их устойчивого развития.
Практическая значимость исследования состоит в возможности повышения производительности труда в лесозаготовительной промышленности путем оптимизации технологических процессов на основе анализа системно-динамических критериев эффективности, сформулированных лесозаготовительной логистикой, и моделирования рельефа территории лесоразработок.
Методы исследования. Решение поставленных задач выполнено на базовых научных составляющих логистики: математических методах оптимизации, теории сложных самоорганизующихся систем, вариационном исчислении, общей теории управления, 3-D моделировании и др.
Исследования выполнены на основе научной, учебной и методической литературы, материалах периодических изданий и сведений из сети Интернет.
Научная новизна работы.
1. Аналитически сформулированы основные критериальные измерители лесозаготовительной логистики: кратчайшее время, высокая технологическая скорость, кратчайший технологический путь, энергосберегающие режимы работы лесной техники.
2. Разработана математическая модель системно-динамической связан
ности и взаимозависимости комплексов машин, механизмов и оборудования
как глубоко интегрированных структур в функциональном пространстве-
времени производственного процесса.
3. Построена системно-динамическая связанность многоступенчатых
управляемых комплексов производства и перемещения товаров в народном
хозяйстве, как композицию взаимосвязанных во времени и взаимозависимых
производственных операций, образующих единую пространственно-
временную технологическую структуру, оптимально выполняющую свою
целевую функцию.
4. Разработана методика расчета и моделирования системы позициони
рованного контроля и управления технологиями производства и перемеще
ния лесоматериалов на территории лесоразработок на основании СНС ГЛО-
НАСС.
-
На основании применения геоинформации о территории лесоразработок и 3-D технологий разработана методика объемного моделирования рельефа лесосек, позволяющая существенно увеличить их пространственное изображение по сравнению с начальным.
-
Дана аналитическая формулировка энергосберегающих режимов работы лесной техники и кратчайших технологических путей на лесосеке на основе математических методах оптимизации.
Научные положения, выносимые на защиту:
-
Адаптация логистики в специфическую лесозаготовительную сферу на основе аналитического представления наиболее информативных системно-динамических критериев связанности и взаимозависимости комплексов машин, механизмов и оборудования производства лесоматериалов на территории лесоразработок: эффективные технологические время, скорость, мощность, путь и др.
-
Методика расчета производительности машин, механизмов и оборудования лесозаготовительного производства на основе представления технологической скорости производства и перемещения лесоматериалов на лесосеке.
-
Математическая модель системно-динамической связанности и взаимозависимости последовательно выполняемых технологических операций, на основе которой становится возможным сформулировать оптимизацию ле-соматериальных потоков производства и перемещения в едином интегрированном пространственно-временном процессе.
4. Математическая модель построения кратчайших технологических пу
тей, как своего рода геодезических в функциональном пространстве-времени,
и формулирования энергосберегающих режимах работы лесной техники на
этих путях.
5. Методика расчета и моделирования системы позиционированного
контроля и управления технологического процесса производства на террито
рии лесоразработок на основе спутниковой системы ГЛОНАСС.
6. Объемное моделирование рельефа территорий лесоразработок на ос
нове геоинформации и 3-D технологий, позволяющее существенно увеличить
его пространственное изображение.
Степень достоверности. Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обеспечивается применением современных аналитических системно-динамических методов исследования большого нормативного материала, полученного экспериментальным путем в производственных условиях, по производительности машин, механизмов и оборудования лесозаготовительного производства для Северо-Западного региона России.
Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и были одобрены на международных научно-технических и научно-практических конференциях:
«Современные проблемы лесозаготовительных производств, производства материалов и изделий из древесины» (СПБ.: ЛТА, 2009 г.);
«Леса России в XXI веке» (СПб.: ЛТА, 2012 г.); «Актуальные проблемы развития лесного комплекса» (Вологда, 2014 г.);
«Современные концепции научных исследований» Евразийский Союз Ученых (Москва, 2014 г.);
на ежегодных научно-технических конференциях СПбГЛТУ в 2009-2015 г.г.
Выводы и рекомендации исследования представлялись Правлению Союза лесопромышленников Ленинградской области и были одобрены.
Публикации. По результатам выполненных исследований автором опубликовано 40 печатных работ, в том числе 4 монографии, 15 статей в ведущих рецензируемых журналах.
Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, семи разделов, заключения, списка литературы.
Геоинформационные системы в лесном комплексе
Современное лесозаготовительное предприятие представляет собой единую, достаточно сложную технико-технологическую и технико-экономическую производственную структуру, оптимизация операций производства и управления в которой должны базироваться на применении теории систем, теории операций, имитационного моделирования, многофакторного статистического анализа, методов вариационного исчисления и др.
Работа комплексов лесных машин взаимосвязана и взаимозависима, ее эффективность во многом определяется возможностью оптимизации целевой функции в условиях внутренней эксплуатационной самоорганизации.
На рынке лесного машиностроения имеется широкий спектр лесной техники лесозаготовки и лесотранспорта: бензиномоторные пилы, валочные и валочно-пакетирующие машины, трелевочные трактора, валочно-трелевочные машины, многооперационные машины (харвестеры), сортимен-товозы (форвардеры), процессоры, погрузчики, рубительные машины, лесовозные автомобили, автомобильные прицепы и др. На их основе возможно формировать множество вариантов технологических процессов, определяемых многообразием природных и производственных факторов.
Исследованию критериальной эффективности лесных машин посвящены работы С.Ф.Орлова [95], В.А.Александрова [44], Г.М. Анисимова [12], В.Б. Прохорова [103], В.Г. Кочегарова [70], Э.Ф. Герца [42], Б.Г. Залегаллера [59], В.М. Дербина [54], Г.Ш. Гасымова [44], И.В.Григорьева [53], В.Д. Валяжонкова [53], Ю.А. Ширнина [137] и др. Единство рациональной заготовки леса и лесовосстановление с позиции рентабельности реализации лесотоварной продукции рассмотрены В.Н. Меньшиковым [86].
Аддитивный подход представления эффективности технологического процесса производства сортиментов выполнен М.В. Коломиновой [72] путем суммирования удельных энергоемкостей всех последовательно выполняемых технологических операций.
Системный подход к определению производительности дискретного цикла работ комплекса машин на основе суммирования времени производства одного кубического метра древесины в последовательно выполняемых технологических операциях представлен И.Р. Шегельманом, В.И. Скрыпни-ком, О.И.Галактионовым [142].
Критериальная системно-динамическая связанность процессов лесозаготовки на основе определения времени производства единицы продукции и времени затраты единицы энергии дана С.М. Базаровым, Ю.И. Беленьким, А.В. Кожемякиным [18]
Технологический процесс лесозаготовительного производства состоит из основных последовательно выполняемых операций: валки деревьев, трелевки, обрезки сучьев, раскряжевки, погрузки лесоматериалов на лесовозный транспорт и последующей транспортировки. Эти производственные и пере-местительные операции выполняются комплексами машин, механизмов и оборудования в достаточно сложных многофакторных древесных средах, обусловленных природными почвенно-климатическими условиями.
Комплексы лесозаготовительной техники представляют собой единые взаимосвязанные и взаимозависимые динамические системы, эффективность которых зависит от их способности к самоорганизации и оптимизации своих целевых функций, как необходимых условий устойчивого развития своих лесопромышленных предприятий.
Современное лесозаготовительное предприятие представляет собой сложный технико-экономический комплекс, условием устойчивого развития которого является оптимизация производственно-хозяйственной деятельности путем применения научного метода, основанного на логистике, теории операций, системном многофакторном анализе, самоорганизации, математических методах оптимизации, математической статистики и др.
Рациональное планирование, организацию, управление и контроль процессов производства и передвижения материальных потоков, с сопутствующими информационными и финансовыми, от первичного сырья до конечного потребителя формулирует логистика [49, 96, 100, 112].
В производственную, экономическую и сервизную сферы логистика пришла из области военных знаний решения задач материально-технического обеспечения, координации перемещений и др.
Интенсивное развитие логистики внедрило ее в невоенную науку и практику. В настоящее время она представляет собой интегрированную концепцию управления материальными, информационными и финансовыми потоками как системным объектом различных уровней управления: предприятие (микро), отрасль, регион, между регионами (мега) и на федеральном (макро).
Каждый уровень решает свои специфические задачи устойчивого развития, основываясь на общих научных принципах логистики.
Основные критериальные измерители логистики: время, качество, скорость, расстояние и производственные затраты, — так же определяют эффективность лесозаготовительных производственных процессов, но в своем специфическом представлении.
Логистические задачи решаются на основе общей теории управления, кибернетики, системного анализа, математической и экономической статистики, математических методах оптимизации и др. [96]. В виду широкого прикладного применения общих принципов логистики в различных областях народно-хозяйственной деятельности различают военную логистику, бизнес логистику, транспортную логистику, информационную логистику, экологическую логистику и др.
Лесопромышленная логистика представлена Э.О. Салминеным, А.А. Борозной, Н.А.Тюриным в [113] и развивается в лесной отрасли в направлении «анализа рынка поставщиков, потребителей, конкурентов, координацию спроса и предложения на рынке товаров и услуг, а так же гармонизацией интересов всех участников процесса товародвижения».
Удельные технологическая скорость и энергоемкость производства
Одной из основных концепций современного научного исследования сложных производственных комплексов в рыночных условиях развития экономики является их формулирование в информационном представлении достаточно адекватными математическими моделями динамическими системно-самоорганизующимися и стохастическими пространственно-временными структурами на основании теории операций, системного анализа, математической статистики, вариационного исчисления и др.
Народное хозяйство страны должно представлять собой гармонически связанными сложными системами крупных производственных, энергетических, лесопромыщленных, сельскохозяйственных, гидротехнических и многих других комплексов, адекватное математическое моделирование которых является необходимым условием их надежного функционирования.
Каждому комплексу сформулирована целевая функция и задача оптимизации (максимизации или минимизации) в рыночных условиях развития сводится к быстрейшему производству продукции (минимум времени производства) и кратчайшему перемещению, соответствующих максимальной производительности при энергосберегающих режимах в технологиях.
Системно-динамический принцип предполагает представление многоступенчатого управляемого процесса как композицию взаимосвязанных во времени и взаимозависимых производственных операций, образующих единую пространственно-временную технологическую структуру, оптимально выполняющую свою целевую функцию на основе экстремизации наиболее информативных критериев эффективности.
Системно-динамический принцип организации работы сложного комплекса позволяет решить задачу оптимизации производственных процессов в целом. Построенный системно-динамический принцип связанности комплексов машин, механизмов и оборудования в технологиях лесозаготовительного производства в системе «техника — лес» позволяет сделать его обобщение на другие сложные производственные процессы, в которых происходит выполнение последовательных технологических операций: поточное штучное производство, изготовление водопроводных и газопроводных стальных труб, разгрузки-погрузки судов в морском порту, трубопроводный газожидкостной транспорт и др.
Производственная деятельность крупных комплексов, включая лесопромышленный, может быть представлена многоступенчатыми (дискретными) управляемыми производственными процессами, в которых последовательно выполняются необходимые операции. Сами процессы могут быть детерминированными, стохастическими и статистически детерминированными.
Многоступенчатый управляемый процесс можно представить композицией четырех основных типов ступеней: связующей, разделительной, смесительной и сложной [130].
Процесс производства для простой связующей ступени можно представить кибернетической схемой рис. 2.6.
Оптимизация процесса производства возможна, если многоступенчатый управляемый процесс становится динамической системно-самоорганизующейся структурой, в которой все ступени взаимосвязаны и взаимозависимы на основании принципа быстродействия выполняемых операций в энергосберегающих режимах, который приводит к максимальной производительности.
При решении задачи оптимизации многоступенчатого процесса необходимо выбирать наиболее эффективные критерии динамической аддитивной связанности его пространственно-временной структуры в целом.
Динамическими критериями эффективности ступени является время производства единицы продукции и время прохождения единицы перемещения.
Видно, что задержка процесса производства между ступенями и складирование продукции приводит к снижению производительности многоступенчатого процесса.
Другим негативным фактором, снижающим производительность многоступенчатого процесса, является десинхронизация производительности ступеней и, как следствие, увеличение времени производства единицы продукции в ступенях многоступенчатого процесса.
В этом случае процесс производства продукции становится стохастическим и время производства единицы продукции многоступенчатым процессом должно определяться не только средним временем, но и с учетом дисперсии времени производства единицы продукции ступенями в многоступенчатом процессе
Поэтому производительность десинхронизированного многоступенчатого процесса ниже производительности синхронизированного. Это означает, что динамическая композиция ступеней должна быть сорганизована таким образом, чтобы производительность продукции ступеней как можно меньше отличались друг от друга.
Таким образом, время производства единицы продукции и время перемещения на единицу пути являются одними из основных динамических наиболее информативных критериев, на основании которых становится возможным сформировать эффективные сложные многоступенчатые процессы производства в различных сферах народного хозяйства.
С позиции лесозаготовительной логистики для комплексов машин даны наиболее информативные критерии эффективности работы: технологическая скорость производства и перемещения, позволяющая определять лесо-материальные потоки технологических путей производства и перемещения при лесозаготовке, а так же удельные технологические скорости и энергоемкости технологических скоростей, характеризующих технологию в целом.
Анализ закономерностей геометрической структуры деревьев в естественных древостоях указывает на возможность построения функциональной связи среднего диаметра с длиной. На основе вариационного исчисления сформулированы условия энергосберегающей работы лесной техники: производство-перемещение с постоянными скоростью или ускорением.
Изложенный системно-динамический принцип единой связанности комплексов предполагает представление их многоступенчатым процессом, как композицию взаимосвязанных во времени и взаимозависимых производственных операций, образующих единую пространственно-временную технологическую структуру, оптимально выполняющую свою целевую функцию. Системно-динамический принцип связанной организации работы сложного комплекса позволяет решить задачу оптимизации производственных процессов в целом.
Сучкорезно-раскряжевочные машины
С позиции лесозаготовительной логистики для комплексов машин даны наиболее информативные критерии эффективности работы: технологическая скорость производства и перемещения, позволяющая определять лесо-материальные потоки технологических путей производства и перемещения при лесозаготовке, а так же удельные технологические скорости и энергоемкости технологических скоростей, характеризующих технологию в целом.
Анализ закономерностей геометрической структуры деревьев в естественных древостоях указывает на возможность построения функциональной связи среднего диаметра с длиной. На основе вариационного исчисления сформулированы условия энергосберегающей работы лесной техники: производство-перемещение с постоянными скоростью или ускорением.
Изложенный системно-динамический принцип единой связанности комплексов предполагает представление их многоступенчатым процессом, как композицию взаимосвязанных во времени и взаимозависимых производственных операций, образующих единую пространственно-временную технологическую структуру, оптимально выполняющую свою целевую функцию.
Системно-динамический принцип связанной организации работы сложного комплекса позволяет решить задачу оптимизации производственных процессов в целом. На основании построенных в предыдущем разделе расчетных формул производительности и технологической скорости выполнено исследование кинематических и динамических критериев эффективности техники лесозаготовительного производства.
Часовая производительность валочно-пакетирующей машины с учетом комплексного освоения вторичного сырья определяется по формуле [84] Зависимость времени производства 1 м3 деловой древесины для валочно-пакетирующей машины ЛП-19А от объема хлыста. Час/м3 103 2 0,2 0,4 0,6 Fx, м3 Зависимость времени производства 1 м3 вторичной древесины для валочно-пакетирующей машины ЛП-19А от объема хлыста. показана зависимость времени производства 1 м3 вторичной древесины для валочно-пакетирующей машины ЛП-19А от объема хлыста. показана зависимость технологической скорости производства хлыстов ВПМ ЛП-19А от объема хлыста.
Зависимость времени производства 1 м3 деловой древесины на 1 кВт валочно-пакетирующей машины ЛП-19 от объема хлыста. Корреляционная линейная связь между технологической скоростью производства и объемом хлыста имеет вид (Vx 0,1) UT = 2,18 + 0,40 Vx. (3.9,а) На рис. 3.5 показана зависимость времени производства 1 м3 вторичной древесины на 1 кВт валочно-пакетирующей машины ЛП-19 от объема хлыста.
На рис. 3.7 показана зависимость технологической скорости производства вторичного сырья валочно-пакетирующей машины ЛП-19А от объема хлыста для древесины сосны ( = 0,14).
Зависимость времени производства 1 м3 вторичной древесины для ТБ-1М на расстоянии 150 м от объема хлыстов. На рис. 3.11 показана зависимость технологической скорости производства хлыстов для трелевочного трактора ТБ-1М от объема хлыста. Корреляционная линейная связь между технологической скоростью производства и объемом хлыста имеет вид (Vx 0,1) Зависимость технологической скорости производства вторичной древесины для трелевочного трактора ТБ-1М от объема хлыста. На рис. 3.13 показана зависимость времени производства 1 м3 древесины трелевочной машины ТБ-1М на 1 кВт при расстоянии трелевки 150 м от объема хлыста. На рис. 3.14 показана зависимость времени производства 1 м3 вторичной древесины трелевочной машины ТБ-1М на 1 кВт при расстоянии трелевки 150 м от объема хлыста. где n — среднее число деревьев в пачке; Q — эксплуатационный запас древесины на 1 га; b — ширина полосы леса, разрабатываемой машиной за один проход; v1 — среднее скорость движения машины при переездах с одной позиции на другую; t1 — время на подготовку дерева к спиливанию; f — видовое число ствола; = 0,7—0,8; p — производительность чистого пиления срезающего механизма; L — средняя высота деревьев в насаждениях; t2 — время на повал спиленного дерева; t3 — время на укладку спиленного дерева; S — среднее расстояние трелевки; V2 — средняя скорость движения машины с грузом; V3 — средняя скорость движения машины без груза; t4 — время сброса пачки на погрузочном пункте. Время производства и транспортировки 1 м3 деловой древесины валоч-но-трелевочной машины равно
Зависимость удельной технологической скорости производства челюстного погрузчика ЛТ-65 от объемов. 3.8. Бензиномоторные пилы
Данное оборудование применяется для валки, обрезки сучьев и раскряжевки на лесосеке, на лесопромышленном складе оно используется в качестве вспомогательного для выполнения обрезки крупных сучьев и крупномерных хлыстов.
Бензиномоторные пилы относятся к группе ручных моторных инструментов, у которых главное рабочее движение осуществляется за счет работы двигателя, а вспомогательные движения и управление выполняются путем воздействия рабочего на инструмент вручную.
Кратчайшее время передвижения
Рельеф территории лесоразработок в значительной мере определяет структуру организации лесозаготовительного производства, планирование работ на длительный период, трассировку лесовозных дорог, выбор лесной техники и технологических схем и др.
В общем случае лесосеки характеризуются равнинным, холмистым и горным рельефом и их всевозможным природным сочетанием.
Строительство и эксплуатацию лесовозных усов определяет рельеф местности, так как строительство усов выполняется без земляных работ. Наличие неровностей поверхности влияет на трелевку леса, устройство погрузочных пунктов, характер валки леса и др.
Моделирование рельефа территорий лесозаготовок на основе применения 3-D технологий позволяет решать задачи оптимизации технологических путей производства на основе геоинформации территории лесоразработок: 3-D моделирование геоинформации на полтора-два порядка увеличивает исходное представление рельефа, что позволяет более эффективно строить стратегию лесозаготовительного производства.
Глобальная навигационная спутниковая система ГЛОНАСС является многопозиционной пассивной системой позиционирования, имеющей неограниченную пропускную способность. Основные компоненты ГЛОНАСС — подсистемы навигационных искусственных спутников земли (НИСЗ), подсистемы потребителей и др.
ГЛОНАСС разработана в 1978 году. В 1995 году была введена в действие орбитальная группировка в полном составе из 24 НИСЗ в трех орбитальных плоскостях с наклонением орбиты 64,5. Высота орбит примерно составляет 20 000 км, а время обращения спутника составляет 12 часов. Большая высота орбит кроме расширения зоны видимости НИСЗ способствует уменьшению возмущающего влияния атмосферы на параметры орбиты и повышению точности долгосрочного прогноза эфемерид, т.е. координат НИСЗ рассчитанных для определенного момента времени. Эфемериды определяются на наземных станциях слежения и периодически транслируются на НИСЗ.
По сравнению со спутником «Глонасс» у «Глонасса-М» увеличен срок активного существования с трех до семи лет. Введен гражданский сигнал на частоте L2. Повышена точность навигационных определений в 2,5 раза. На коммерческом, гражданском использовании системы ГЛОНАСС сегодня делается главный акцент. Экономическую отдачу следует ждать, в пер 173 вую очередь, за счет повышения эффективности работ в сфере применения услуг ГЛОНАСС. Например, применение аппаратуры ГЛОНАСС при полевых геодезических работах в десятки раз снижают их стоимость. Применение в транспортных системах, в системе неотложной медицинской помощи, работе маршрутных средств — повышает их эффективность на 20-30 %.
Сравнение систем ГЛОНАСС и GPS, которые спроектированы примерно в одно и то же время — в 80-е годы прошлого века, показывает, что они близки по назначению, выходным характеристикам, потенциальной точности определения местоположения, структуре функционирования и управления. Обе они включают космический сегмент, средства выведения, наземный сегмент, парк пользователей аппаратуры.
Отличаются системы только техническими параметрами и конструктивным исполнением. При этом выбранное наклонение орбит для спутников ГЛОНАСС обеспечивает лучшие выходные характеристики на территории России, Европы и в северных широтах, а у системы GPS — на территории США и в широтах, близких к южным.
Потенциально система ГЛОНАСС имеет лучшие характеристики, чем GPS, на территории России и в прилегающих зонах. ГЛОНАСС имеет преимущество в навигационном обеспечении потребителей, дислоцируемых в средних и полярных широтах, и уступает американской системе в экваториальных широтах.
В системе ГЛОНАСС для определения координат потребителя применен квазидальномерный метод определения местоположения, который реализуется решением системы уравнений вида: Т — расхождение временных шкал системы НИСЗ и потребителя; Дкi — дальность до i-го НИСЗ, измеряемая приемником потребителя. В системе (7.1) четыре неизвестных, следовательно, и число НИСЗ находящихся в зоне видимости потребителя должно быть равно 4. НИСЗ излучают навигационный сигнал и сигнал служебной информации на одной несущей частоте с признаками, по которым можно идентифицировать конкретный НИСЗ.
С позиции оценки помехозащищенности следует указать, что излучаемая мощность незначительна, порядка 100 Ватт, значение которой трудно увеличить из-за ограниченных энергетических ресурсов спутника.
Если говорить об использовании совместимой аппаратуры ГЛОНАСС-GPS, то автоматически в два раза увеличивается плотность орбитальной группировки. В этом случае прибор сможет выбирать четыре «маяка» не из 6-7 аппаратов, а из 12-14. Это позволит ему бесперебойно работать в любых условиях, например, в городе или горах, где рельеф может «затенять» спутники, находящиеся низко к горизонту.
Повышение точности до 1,5 м достигнуто к 2011 году, благодаря целому комплексу мер. В частности, использованием новых спутников с более совершенной аппаратурой, новой аппаратуры в составе наземных комплексов управления. Аппаратура межспутниковой линии позволит сверять пространственно-временное положение аппаратов без помощи наземных пунктов.
Ведется работа по введению новых стандартов частоты и новых средств контроля. В частности, для калибровки аппаратуры спутников будут использоваться квантово-оптические средства.
Проблема повышения точностных характеристик любой навигационной системы — ключевая. От ее решения зависит качество услуг, предоставляемых потребителю, и, в конечном итоге, конкурентоспособность, предпочтение будет отдано системе, дающей более точные координаты.
Погрешность определения координат подвижного объекта зависит от геометрических факторов используемого в сеансе навигации созвездия радиовидимых НИСЗ и обусловлены погрешностями эфемеридной информации и частотно-временной погрешности в кадрах цифровой информации, принимаемых от НИСЗ, и погрешностями измерений в НАП псевдодальностей до НИСЗ.
При оценке точности координат подвижного объекта погрешности эфемеридной информации и частотно-временной погрешности можно пересчитать в эквивалентные погрешности псевдодальностей до НИСЗ.
Погрешности координат НИСЗ, пересчитанные в эквивалентные погрешности псевдодальности, есть проекции погрешностей координат НИСЗ на направление от НИСЗ до объекта. Обозначим: Н, М погрешности координат НИСЗ в вертикальной и горизонтальной плоскостях соответственно. Из простых геометрических построений можно получить следующие формулы для пересчета погрешностей координат НИСЗ в эквивалентные погрешности псевдодальностей (дальностей) от объекта до НИСЗ: