Введение к работе
Актуальность темы исследования
Включение направления «Рациональное природопользование» Указом Президента РФ от 07.07.2011 г. № 899 в число приоритетных имеет важнейшее значение для лесопромышленных регионов Российской Федерации с их колоссальными и все еще недостаточно эффективно используемыми лесными ресурсами.
В рамках этого направления в лесном секторе России, опираясь на результаты научных исследований и передовой отечественный и зарубежный опыт, необходимо решить проблему интенсификации в стране процессов лесопользования и лесопереработки. Очевидно, что важнейшим элементом этой проблемы является необходимость повышения эффективности транспортного освоения лесных участков и совершенствования процессов функционирования транспортных средств, перевозящих древесину от этих участков к предприятиям-переработчикам.
Несмотря на серьезный вклад в решение проблемы совершенствования лесных грузоперевозок учеными цНиИМЭ, СПбГЛТА, МГУЛа, ВГЛТА, ГНЦлеспрома, НАТИ, ВНПОлеспрома, Поволжского технического университета, ПетрГУ, УГТУ, КарНИИЛПа, Северного (Арктического) федерального университета и др. НИИ и вузов страны, задача совершенствования процессов функционирования лесовозных автопоездов при транспортном освоении лесных участков окончательно не решена. В этой сфере накопилось множество нерешенных задач, о чем свидетельствует включение в шифр специальности ВАК 05.21.01 «Технология и машины лесозаготовок и лесного хозяйства» взаимосвязанных с этими задачами областей исследований, включающих: обоснование схем транспортного освоения лесосырьевых баз и поставки лесопродукции (п. 15), разработку операционных технологий и процессов в лесопромышленном производстве, исследование условий функционирования машин и оборудования, обоснование и оптимизацию параметров и режимов работы лесозаготовительных машин (п. 5).
Задача совершенствования процессов транспортного освоения лесных участков лесовозными автопоездами окончательно не решена и требует проведения соответствующего диссертационного исследования.
Вышеизложенное свидетельствует об остроте актуальности задачи совершенствования процессов функционирования лесовозных автопоездов путем снижения транспортных затрат с минимизацией порожнего пробега автопоездов и формирования рациональной структуры парка лесовозных автопоездов при транспортном освоении лесных участков. Решение ее с использованием современных методов математического моделирования позволит создать предпосылки для эффективного и полного транспортного освоения колоссальных ресурсов деловой и энергетической древесины лесопромышленных регионов страны, создать условия для ритмичных лесозаготовок и повысить сырьевую безопасность лесоперерабатывающих предприятий за счет стабильного и экономичного обеспечения их древесным сырьем.
Цель исследований: совершенствование процессов функционирования лесовозных автопоездов путем снижения транспортных затрат с минимизацией порожнего пробега автопоездов и формирования рациональной структуры парка лесовозных автопоездов при транспортном освоении территориально распределенных лесных участков с учетом территориально распределенных лесопользователей и лесопереработчиков на базе математического моделирования.
Объекты исследования: технологические процессы функционирования лесовозных автопоездов при транспортном освоении лесных участков, используемые лесозаготовительными и лесоперерабатывающими предприятиями Республики Карелия.
Методы исследования: методы математического моделирования, оптимизации и исследовании операций, методы прикладной статистики, хронометражные наблюдения, GPS-мониторинг, натурные эксперименты, методы императивного, структурированного, объектно-ориентированного программирования.
Научная новизна работы
Разработаны взаимоувязанные математические модели, описывающие процессы функционирования лесовозных автопоездов в условиях транспортного освоения территориально распределенных лесных участков, лесопользователей и лесопереработчиков, вклющие:
-математическую модель, обеспечивающую повышение эффективности технологий транспортного освоения лесных участков путем снижения эксплуатационных затрат при функционировании лесовозных автопоездов с минимизацией их порожнего пробега;
-математическую модель генерации столбцов наиболее эффективных замкнутых маршрутов технологических процессов транспортировки лесоматериалов от лесных участков к лесоперерабатывающим предприятиям;
-математическую модель формирования рациональной структуры парка лесовозных автопоездов лесозаготовительного предприятия, интегрированного в лесоперерабатывающий холдинг, учитывающая амортизацию автопоездов, сезонный характер лесозаготовок и обеспечивающую распределение инвестиций в заданный период времени с получением предприятием максимального дохода.
Теоретическая и практическая значимость
Результаты исследований и разработанные математические модели развивают теорию транспортного освоения лесных территорий с эффективным использованием лесовозных автопоездов на доставке биомассы дерева от лесных участков к предприятиям-переработчикам древесины. Они являются научной основой для проведения научно обоснованных расчетов и принятия решений по совершенствованию технологических процессов функционирования лесовозных автопоездов и формирования рациональной структуры парка автопоездов при транспортном освоении лесных участков, способствуют эффективному освоению биомассы древесного сырья лесопромышленных регионов страны, а также стабильной и экономичной поставке этой биомассы лесоперерабатывающим предприятиям. Разработанный программный комплекс эффективен для решения прикладных транспортно- переместительных задач для лесопромышленных предприятий, интегрированных в вертикально-интегрированные лесопромышленные холдинги.
Научные положения, выносимые на защиту
-
Аналитическое описание технологии транспортного освоения лесных участков предприятия, включенного в вертикально-интегрированный холдинг, использующее методы линейного программирования, позволяющее оптимизировать транспортные затраты путем минимизации порожнего пробега и учитывающее технологические процессы заготовки древесины, затраты на эту заготовку в точках рубки при заданной максимальной границе, а также штрафы за недорубленную древесину и поставку сырья внешним лесопереработчикам.
-
Математическая модель генерации столбцов наиболее эффективных замкнутых маршрутов технологических процессов транспортировки лесоматериалов от лесных участков к лесоперерабатывающим предприятиям.
-
Аналитическое описание, описывающее структуры парка лесовозных автопоездов, созданное на основе методов математического моделирования, учитывающее амортизацию, сезонный характер лесозаготовок и обеспечивающее за счет распределения инвестиций в заданный период времени формирование рациональной структуры этого парка с получением предприятием максимального дохода.
-
Закономерности, характеризующие транспортно-технологические взаимосвязи на предприятии ЗАО «Шуялес».
-
Рекомендации по совершенствованию процессов функционирования лесовозных автопоездов при транспортном освоении лесных участков, которые могут быть использованы при транспортном освоении лесных территорий с годовым объемом вывозки 100-300 тыс. м .
Достоверность научных исследований обосновывается использованием методов исследования операций и методов математического программирования, адекватных реальным технологическим процессам и значительным статистическим материалом, полученным в природно- производственных условиях Республики Карелия.
Апробация работы. Основные результаты исследований были обсуждены на Международных научных конференциях «Законодательное обеспечение устойчивого использования, охраны, защиты и воспроизводства лесов, сохранения их биоразнообразия, охраны природных территорий и развития экотуризма» (Новгород, 2011), «Леса России в 21 веке» (Санкт-Петербург, 2011), «Инновационные технологии: теория, инструменты, практика» (Пермь, 2011), «Повышение эффективности лесного комплекса Республики Карелия» (Петрозаводск, 2012). Результаты исследований использованы в работе предприятия ЗАО «Шуялес».
Публикации: Основное содержание и результаты работы представлены в 10 опубликованных работах, из них 6 - в рекомендованных ВАК рецензируемых изданиях.
Структура и объем диссертации.
