Содержание к диссертации
Введение
1 Состояние вопроса и задачи исследований 16
1.1 Основные направления совершенствования региональных транспортных связей предприятий лесного комплекса 16
1.2 Обзор научных исследований по проблеме 23
1.3 Общие задачи и методы исследования 30
2 Анализ транспортных связей предприятий лесного комплекса 33
2.1 Классификация транспортных связей лесопромышленных предприятий и их параметров 33
2.2 Характеристика основных тенденций изменения объемов лесных грузов, транспортируемых на предприятия лесного комплекса 36
2.3 Анализ грузовых потоков древесины в лесопромышленных предприятиях по железным дорогам 38
2.4 Характеристика транспортного обеспечения и технологические особенности лесопромышленных предприятий в регионе 41
3 Исследование зависимости параметров транспортных потоков лесоматериалов от производственных условий лесопромышленных предприятий , 50
3.1 Оценка зависимости систематических изменений интенсивности транспортных потоков на лесовозных автомобильных дорогах 50
3.2 Анализ влияния транспортно-технологических условий региона на взаимозависимость параметров транспортных потоков лесоматериалов на железных дорогах 58
3.3 Векторная оценка параметров транспортных потоков лесоматериалов 63
4 Основные положения оптимизации систем транспортных связей в предприятиях лесного комплекса 70
4.1 Общая постановка задачи оптимизации транспортных связей в предприятиях лесного комплекса 70
4.2 Математические модели элементов системы региональных транспортных связей предприятий лесного комплекса 75
4.3 Принципы многокритериальной оценки системы региональных связей предприятий в условиях неопределенности оптимальных решений 86
4.4 Принципы учета влияния технологических факторов на формирование системы транспортных связей предприятий лесного комплекса 92
4.5 Выбор методов решения задач оптимизации
региональных транспортных связей предприятий 97
5 Рационализация распределения в предприятиях лесного комплекса транспортных потоков лесных грузов по железным и автомобильным дорогам 102
5.1 Формулировка целевой функции оптимального распределения в предприятиях объемов перевозки лесных грузов по железным и автомобильным дорогам 102
5-2 Анализ влияния технико-экономических показателей железнодорожных перевозок на распределение объемов транспорта лесоматериалов между предприятиями региона 108
5.3 Влияние технологических факторов на распределение объемов перевозок леса по видам транспорта в лесопромышленных предприятиях 111
5.4 Определение рациональных объемов поставки хлыстов в деревообрабатывающие предприятия по железным дорогам 116
6 Формирование специальных транспортных потоков заготовленных лесоматериалов лесопромышленных предприятий 123
6.1 Формулировка целевой функции оптимизации уровня специализации транспортных потоков на вывозке рассортированных лесоматериалов 123
6.2 Анализ взаимосвязи между главными параметрами специализированных транспортных потоков лесоматериалов на автомобильных дорогах 127
6.3 Влияние технологических факторов на уровень специализации транспортных потоков заготовленных лесоматериалов 134
6.4 Определение рационального уровня специализации транспортных потоков лесоматериалов в системе лесопромышленных предприятий 141
7 Разработка принципов концентрации транспортных потоков различных видов лесоматериалов в пунктах комплексной переработки 147
7.1 Формулировка целевой функции определения оптимальных транспортных условий концентрации перевозок различных видов лесоматериалов в пункты комплексной переработки 147
7.2 Анализ территориального распределения запасов низко-качественной древесины в сырьевых базах предприятий 151
7.3 Технологические предпосылки концентрации перевозок и переработки различных видов лесоматериалов в предприятиях лесного комплекса 157
7.4 Определение рациональных объемов концентрации перевозок низкокачественной древесины в пункты комплексной переработки 163
8 Решение практических задач формирования систем рациональных транспортных связей в лесопромышленных предприятиях центрального региона 169
8.1 Разработка транспортных схем обеспечения сырьем лесозаготовительных и деревообрабатывающих предприятий 169
8.2 Эффективность перевозки лесных грузов по объединенным сетям автомобильных дорог лесопромышленных предприятий 172
8.3 Совершенствование структурных схем транспортно-технологических потоков в соответствии с рациональной системой транспортных связей предприятий лесного комплекса 175
8.4 Оптимизация работы и совершенствование машин, обслуживающих транспортные потоки лесоматериалов 182
Основные выводы и рекомендации 188
Список использованных источников
- Обзор научных исследований по проблеме
- Характеристика транспортного обеспечения и технологические особенности лесопромышленных предприятий в регионе
- Анализ влияния транспортно-технологических условий региона на взаимозависимость параметров транспортных потоков лесоматериалов на железных дорогах
- Математические модели элементов системы региональных транспортных связей предприятий лесного комплекса
Введение к работе
Актуальность темы. В России покрытая лесом площадь составляет 764 млн га, или 22 % от общемирового показателя. Здесь сосредоточено более 20 % мировых запасов древесины. Реальный вклад лесного комплекса в экономику страны в 2000 г. характеризовался следующими показателями: выпущено продукции на 185 млрд р., что составляет 4,5 % от общего объема ВВП; внесено в виде налоговых платежей 15 млрд р.; лесной доход составил более 3,5 млрд р.; валютная выручка от экспорта - 4,2 млрд дол. США (4,4 % от стоимости экспорта).
Тем не менее, при сопоставлении с достижениями лесного сектора других лесных держав мира (США, Канады, Швеции, Финляндии) приведенные выше цифры свидетельствуют о неблагополучной ситуации в лесном комплексе страны в 90-е гг. XX в., в период перехода от командно-административной к рыночной форме хозяйствования.
В начале 90-х изъятие древесины в отдельных регионах России доходило до 40...46 %, что с учетом потерь на вырубках свидетельствовало о практически полном использовании расчетной лесосеки, а в отдельных районах наблюдался ее переруб. Динамика объемов заготовки лесоматериалов с 1996 г. показывает их резкое снижение.
Установленная лесоустройством по лесоводственным и экологическим требованиям расчетная годовая лесосека по рубкам главного пользования составляет 551 млн. куб. метров. Ее использование в последние годы составляет 22-24 процента. В
-
году по рубкам главного пользования заготовлено 130 млн. куб. метров, а в
-
году -126 млн. куб. метров. Кроме того, при проведении рубок промежуточного пользования и прочих рубок ежегодно заготавливается около 40 млн. куб. метров древесины, в том числе силами лесхозов МПР России более 20 млн. куб. метров.
Неопределенность приоритетов развития лесного комплекса заключается в отсутствии четко сформулированной стратегии по структурной перестройке и размещению предприятий. Действующие в настоящее время экспортные пошлины на продукцию высокой добавленной стоимости ориентируют на экспорт сырьевых товаров; кроме того, экспортные пошлины на круглые лесоматериалы равны для всех регионов России, что приводит к неэффективности экспорта древесины для отдаленных регионов в силу значительных транспортных затрат. Максимальное расстояние, при котором обеспечивается экономически доступный экспорт этой продукции, составляет 500...600 км.
Все большее значение для экономики страны приобретает комплексное и взаимоувязанное развитие всей инфрастуктуры лесного комплекса — технологии, транспорта, дорожной сети, системы связи и информации, материально-технического снабжения, складского хозяйства и т.д.
В лесозаготовительной промышленности, учитывая разнообразие природно-производственных условий страны, предполагается: внедрение систем машин нового поколения как для хлыстовой, так и для сортиментной технологий лесозаготовок, использование лесовозных автопоездов на базе новых большегрузных шасси КамАЗ и Урал; внедрение на нижнескладских работах оборудования модульного типа, а также технологии заготовки и переработки дровяной древесины для использования ее в технологических и энергетических целях.
СПетерв»г
Уровень применения машинных технологий в лесозаготовительной промышленности возрастет в 2002-2005 гг. с 20-25% до 35-40%, в 2006-2010 гг. до 50-60%, к 2015 г. до 70-75% и достигнет существующего в развитых лесопромышленных странах.
В целях устойчивого снабжения древесным сырьем перерабатывающих предприятий будет продолжено создание вертикально - интегрированных структур, охватывающих полный технологический цикл от лесозаготовок до производства и реализации конечной продукции. Процесс интеграции предприятий разных подотраслей будет активно развиваться. К 2015 г. большинство крупных и средних перерабатывающих предприятий будут осуществлять лесовосстановление, лесозаготовку и переработку древесного сырья.
В лесной промышленности повышение эффективности производства во многом зависит от совершенствования транспортных и технологических процессов в лесопромышленных предприятиях, от характера взаимосвязи этих двух фаз производства и, в конечном итоге, от рациональной организации производства в лесопромышленных регионах России.
В диссертации из ёмкого, широкого понятия "хозяйственные связи лесного комплекса" рассматривается его часть — транспортно-технологические связи предприятий, определяющие объемы, направления и эффективность транспорта, обработки и переработки древесины в лесопромышленном регионе. В качестве главной исследуемой и оптимизируемой в работе выделена система региональных транс-портно-техналогических связей предприятий лесного комплекса.
Система транспортно-технологических связей предприятий должна отражать основные тенденции использования продукции из древесины — стабилизацию объемов ее потребления в виде круглых лесоматериалов и увеличение объемов подготовки древесного сырья для производства бумаги, картона, плит. Задача состоит в том, чтобы при имеюгцихся лесосырьевых ресурсах с учетом изменения их объемов сформировать в лесопромышленных регионах такие системы транспортно-технологических связей предприятий, которые бы обеспечивали заданный выпуск основных круглых лесоматериалов из минимального объема заготовленных лесоматериалов, а подготовка сырья для последующей его переработки в бумагу, картон, древесные плиты достигала максимальной величины повышения эффективности всего транспортно-технологического процесса в лесопромышленных регионах.
Таким образом, повышение эффективности обработки и переработки древесины вне связи с рационализацией территориальной организации производства и совершенствованием транспорта лесоматериалов снижают возможную эффективность производственных мощностей предприятий и уровень комплексного использования древесины. Для приведения в действие всех резервов повышения эффективности производства необходимо глубокое комплексное исследование технико-экономических вопросов взаимосвязи транспорта лесоматериалов, технологии переработки древесины, способствующее созданию взаимосвязанных транспортно-технологических систем и является актуальной научно-технической проблемой лесного комплекса.
Цель работы - разработать методику совершенствования технологии формирования и управления транспортными связями в предприятиях лесного комплекса
на основе оптимальных значений главных транспортных параметров с учетом технологических факторов, обеспечивающих максимальную эффективность использования производственных мощностей.
Объекты исследования: объектами исследования являются процессы функционирования транспортно-технологических связей предприятий лесного комплекса.
Научная новизна работы:
1. Установлены и исследованы статистические взаимосвязи параметров
транспортных потоков лесоматериалов с производственными условиями в предпри
ятиях лесного комплекса, включающие:
оценку систематических изменений интенсивности транспортных потоков на лесовозных автомобильных дорогах в сырьевых базах предприятий;
характеристику взаимозависимости между параметрами транспортных потоков в пунктах перегрузки лесоматериалов с автомобильного транспорта на железнодорожный;
векторную оценку параметров транспортно-технологических потоков в предприятиях лесного комплекса.
2. Разработаны и обоснованы основные положения оптимизации системы
транспортно-технологических связей в предприятиях лесного комплекса, включаю
щие:
общие модели системы транспортно-технологических связей, учитывающие размещение предприятий в лесопромышленном регионе и их технологические особенности, имитационные модели взаимодействия потоков лесных грузов с другими транспортными потоками и имитационные алгоритмы транспортно-технологических участков;
принципы учета влияния технологических факторов на систему транспортно-технологических связей;
формирование векторного критерия оптимизации, содержащего показатели транспортного, технологического процессов и общей эффективности системы связей (суммарные денежные затраты, уровень использования древесины ид.);
анализ взаимосвязей критериев оптимизации транспортно-технолгического процесса с показателями эффективности технологических операций и принципы определения уступок частным критериям в зависимости от производственных условий предприятий лесного комплекса;
формирование специальных критериев для раскрытия неопределенности оптимальных решений, позволяющих избежать отрицательных последствий при самых неблагоприятных условиях реализации системы транспортно-технологических связей в предприятиях лесного комплекса.
3. Разработаны и обоснованы принципы рационального распределения в
предприятиях лесного комплекса транспортных потоков лесоматериалов по желез
ным и автомобильным дорогам, учитывающие совместное влияние транспортных
параметров, технологических факторов и показателей качественного использования
древесины на величину оптимальных объемов поставки лесоматериалов в хлыстах
на деревообрабатывающие предприятия.
-
Разработаны принципы формирования специализированных транспортных потоков заготовленных лесоматериалов в предприятиях лесного комплекса на основе рационального изменения объемов грузовой работы транспорта, формирования единой дорожно-транспортной сети и достижения максимальной суммарной их производительности.
-
Разработаны принципы концентрации транспортно-технологических потоков низкокачественной древесины в пункты комплексной переработки на основе учета характера и параметров ее распределения в сырьевых базах, территориального размещения предприятий лесного комплекса с различной технической оснащенностью.
Результаты работы, выносимые на защиту.
-
Методика формирования транспортно-технологических связей предприятий лесного комплекса, отличающаяся учетом технологических факторов, изменением интенсивности транспортных потоков, их взаимозависимостью с пунктами перегрузки.
-
Общие модели системы транспортно-технологических связей и имитационные модели взаимодействия потоков лесных грузов с другими транспортными потоками, учитывающие влияние технологических факторов и их общую эффективность.
-
Способ рационального распределения в предприятиях лесного комплекса транспортно-технологических потоков лесоматериалов по железным и автомобильным дорогам, отличающийся учетом совместного влияния транспортных параметров, технологических факторов и показателей качественного использования древесины на величину оптимальных объемов поставки лесоматериалов.
-
Метод формирования специализированных транспортных потоков, отличающийся учетом рационального изменения объемов грузовой работы, формированием единой дорожно-транспортной сети с целью достижения их максимальной суммарной производительности.
-
Технология концентрации транспортно-технологических потоков низкокачественной древесины в пунктах комплексной переработки, обеспечивающая учет характера и параметров ее распределения в сырьевых базах, территориальное размещение и техническую оснащенность предприятий.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обеспечивают: приемлемое совпадение результатов теоретических исследований с опытными данными, полученными при эксплуатационных и производственных испытаниях; корректные допущения при замене реальных процессов математическими моделями; стандартными программами линейного программирования оптимизации общей системы транспортно-технологических связей на принципе приведения многономенклатурной задачи через коэффициенты соизмерения к однономенклатурной, разделения или агрегирования транспортного и технологического блоков; адекватностью разработанных моделей реальным процессам.
Значимость для теории и практики. Для теории имеют значения: закономерности формирования транспортных потоков (в нестационарные периоды их интенсивности изменяются в зависимости от среднего расстояния вывозки и грузооборота дороги, а интервалы времени между автопоездами характеризуются коэффици-
ентами вариации 0,4...0,6 и описываются гамма-распределением); количественные и качественные характеристики транспортно-технологических потоков по видам специализации (описываются двухмерным распределением с коэффициентом корреляции 0,52...0,89); принципы построения моделирующих алгоритмов системы региональных транспортно-технологических связей предприятий; структурно-компоновочные схемы транспортно-технологических потоков в системе региональных связей предприятий и оптимизация конкурирующего варианта методом «ветвей и границ».
Для практики имеют значения: технология формирования транспортно-технологических потоков; математические модели, позволяющие обосновать повышение эффективности лесозаготовительной отрасли и обеспечивающие достижения требуемых параметров транспортно-технологических потоков; общие закономерности по специализации транспортно-технологических потоков, распределению объемов транспорта лесоматериалов и концентрации транспортных потоков низкокачественной древесины.
Апробация работы. Основные положения и отдельные ее разделы были заслушаны и получили одобрение на: научно-технических советах ОАО «ЦНИИМЭ» (г. Химки, 2004 г.); ОАО «ГипроДорНИИ» Воронежский филиал (2001 г.); ОАО Автомобильный транспорт «Воронежавтотранс» (Воронеж, 2003 г.); Институт лесоведения РАН; ежегодных научно-технических конференциях ВГЛТА (1995...2003 гг.); международных конференциях в г. Воронеже, Йошкар-Оле, Екатеринбурге, Красноярске, Липецке, Минске (в 1998...2003 гг.).
Реализация работы. Основные результаты использованы в ООО Центр дорожно-мостового проектирования «Магистраль»; ОАО «Воронежавтотранс», ОАО «ЦНИИМЭ», ОАО "Мослеспром", ОАО "Баталинский леспромхоз", Главным управлением природных ресурсов и охраны окружающей среды по Воронежской области, НВЦ "Лесные технологии", ЗАО "Дмитровлескомпания".
Публикации. Материалы диссертации опубликованы в 5 монографиях, в 1 учебном пособии и 40 научных статьях,
Результаты исследований отражены в научно-технических отчетах по НИР Воронежской государственной лесотехнической академии.
Структура объекта работы. Диссертация состоит из введения, 8 разделов, выводов и рекомендаций, приложений, списка литературы, включающего 160 наименований, общий объем работы 246 страниц, включая 42 рисунка, 43 таблицы.
Обзор научных исследований по проблеме
Укрупнение предприятий и удаление районов заготовки лесоматериалов от складов ведёт во многих случаях к увеличению среднего расстояния вывозки лесоматериалов. По данным Федерального органа управления лесами с 1990 по 2000 г. среднее расстояние вывозки лесоматериалов возросло с 32 до 38 км, т.е. на 0,6 км в год. В Республике Беларусь, по данным И.И. Леоновича, Н.П. Вырко, оно увеличивается на 1 км в год. Эта тенденция сохранится, по-видимому, и в будущем. Увеличение расстояния вывозки лесоматериалов ведет к нарушению ритмичности режима поступления его на обработку [5].
Перспективными направлениями развития лесовозного транспорта являются переход на двухступенчатую вывозку леса, вывозка леса единым транспортным пакетом, многокомплектными автопоездами, создание специализированных транспортных средств.
В результате сокращения и удаления в лесозаготовительных предприятиях ле-сосырьевых баз, снижения качества заготовляемых лесоматериалов снабжение сырьем деревообрабатывающих предприятий затрудняется и становится нерегулярным. Производство пиловочника в регионе рассредотачивается на множество лесных складов, а его переработка осуществляется лишь на части из них. Возникает необходимость при ограниченных лесосырьевых ресурсах так распределить производство круглых лесоматериалов в лесозаготовительных предприятиях, чтобы, неуклонно повышая эффективность транспортно-технологических потоков, обеспечить сырьем имеющиеся деревообрабатывающие мощности. Одним из решений такой задачи является специализация транспортно-технологических потоков и нижних лесных складов на раскряжевку рассортированных по породам хлыстов, позволяющая сконцентрировать в одном месте обработку и переработку леса с одинаковыми качественными характеристиками.
Обработка рассортированных лесоматериалов впервые широко стала применяться в предприятиях «Ленлес» [18].
В лесной промышленности зарубежных стран (США, Германии, Финляндии, Чехии, Словакии) специализация лесозаготовительных и деревообрабатывающих предприятий заключается в вывозке лесоматериалов, отбираемых из лесосеки по определенным размерно-качественным параметрам, и переработке древесины в одном месте (предприятие округа Карл-Маркс-Штадта, предприятие г. Манкенберг, деревообрабатывающий комбинат "БАУФА"). Задача формирования системы транспортно-технологических связей предприятий возникает, когда в регионе имеется несколько предприятий, расположенных на определенных расстояниях друг от друга, допускающих определенное увеличение грузовой работы транспорта, и в конечном итоге позволяющих повысить эффективность производства.
Анализ транспортных схем в лесопромышленном регионе показывает, что пути транспорта лесоматериалов на специализированные предприятия частично совпадают с путями транспорта общего федерального назначения. Поэтому в регионе лесозаготовительных и деревообрабатывающих предприятий необходимо создавать единую транспортную сеть для перевозки лесных грузов, в которой лесовозные дороги и дороги общего пользования являются необходимыми звеньями. Установлено, что число пересечений и примыканий дорог примерно равно; преобладающим же является Т-образное примыкание.
Концентрация производства и специализация лесных складов позволяют в наилучшей степени реализовать повышение технической производительности технологического оборудования и особенно головных машин в потоках раскряжевочных установок. В итоге годовая выработка на специализированных лесных складах в Центральном регионе достигает на одну раскряжевочную установку 150... 180 тыс. м , средняя сменная производительность - 180...210 м , выработка на человеко-день - 38...42 м3.
Одновременно с совершенствованием технологических процессов на нижних лесных складах развивается технология работ с поставкой хлыстов непосредственно на склады сырья деревообрабатывающих предприятий. В 2000 г. объем поставки хлыстов всеми видами транспорта составил 11,8 млн м .
При распределении объемов раскряжевки лесоматериалов в регионе между лесозаготовительными и деревообрабатывающими предприятиями изменяется в положительную сторону количественный и качественный их выпуск. Область и объемы поставки хлыстов на склады сырья деревообрабатывающих предприятий ограничиваются уровнем суммарных транспортных затрат.
Учитывая напряженность перевозок грузов по железным дорогам, на склады сырья деревообрабатывающих предприятий в Центральноим регионе из 2,8...3,1 млн м3 хлыстов 1,1...1,3 млн м3 поставляются по автомобильным дорогам общего пользования.
За 20...25 лет работы предприятий при организации поставки хлыстов в деревообрабатывающие комбинаты выявились следующие трудности: не всегда обеспечивается ритмичность подачи специальных вагонов под погрузку и выгрузку лесоматериалов; в отдельных случаях из-за высокого удельного веса общехозяйствен-ных расходов себестоимость 1 м хлыстов в лесозаготовительных предприятиях выше проектной; не на всех складах сырья деревообрабатывающих комбинатов добились увеличения производительности раскряжевочных линий; не всегда обеспечивается рост коэффициента использования древесного сырья при поставке хлыстов в деревообрабатывающие комбинаты.
Опыт работы предприятий лесного комплекса показывает, что с ростом объемов заготовки древесины лиственных пород увеличивается процент низкокачественной древесины. На подобную тенденцию указывает Б.Г. Залегаллер [45], анализируя состояние лесозаготовительных предприятий всей страны. На всех стадиях транспортно-технологического процесса образуется около 5 млн м низкокачественной древесины и отходов. По данным за 2000 г., на технологические цели было использовано 36 % этих древесных ресурсов.
Одной из главных причин медленного роста уровня комплексного использования древесины, а также удовлетворительного использования низкосортной древесины и отходов являются малые объемы их сосредоточения в отдельных предприятиях.
Характеристика транспортного обеспечения и технологические особенности лесопромышленных предприятий в регионе
Рационализация транспортных связей предприятий лесного комплекса требует учета характерных особенностей технологических условий в каждом предприятии региона. Поэтому важно оценить влияние технологической сущности операций на вероятностный характер циклов машин. В диссертации основное внимание при анализе технологической сущности операций обращено на вероятностный характер циклов машин, появившихся в последние годы, - краны со скоростью передвижения до 50 м/мин, сучкорезные установки, манипуляторы, продольно-раскряжевочные установки со скоростью подачи хлыстов до 2 м/с, машины в линиях с поперечно-раскряжевочными установками, оборудование в линиях комплексной переработки древесины.
Обоснование зависимостей циклов машин от параметров лесаматериалов и производственных условий выполнено по данным наблюдений за 72 машинами на 43 лесных складах, что составило 49 тыс. наблюдений.
Основные результаты анализа циклов машин в зависимости от конкретных производственных условий предприятий сведены в таблице 2.3.
Для операций с коэффициентом вариации V = 60 в качестве теоретических моделей циклов машин предложены гамма-распределения вероятностей; для операций с большей вариацией (К 60) наряду с гамма-распределением полезно логнор-мальное, характеризующее большую островершинность распределений.
Предложенные модели циклов кранов позволяют исследовать процесс перегрузки лесаматериалов в зависимости от производственных условий, организации выполнения операций и получить в результате расчетов характеристики режимов работы кранов. Таблица 2.3 - Зависимости параметров технологических операций от параметров потока лесоматериалов
Характеристика операций Операция и тип машины Параметрылесоматериалов Объем наблюдений Описание операций Операция Описание операций 2К К 1 2 3 4 5 6 7 8
Разгрузкаавтопоездов иподачалесоматериалов наобработку Большаявариацияраспределенийопераций набора,перемещенияпачеклесоматериаловМалая вариацияраспределенийоперацийподъема,опускания пачеклеса Логнормальное распределениеГамма-распределение/(/) = - — -1ехР(-мО Г(г) Окорка лесоматер налов ЛО-23 ЛО-24 ОК-35 ОД-1 ОК-63 ОК-66 1+3 4+61,5+3 1+34,5+6 8+28 14+30 8+32 10+26 12+48 236 238 367 183 459 Гамма распределениеV = 0,442 + -4-/f 0,563(O0 146
Очистк адеревьев от сучьев припротаскиваниидеревьев V= 0,30-0,40Существеннаязависимостьto(d) Гамма-распределение Разделка долготьяАЦ-1; ЦБ-4 3+4,5 12+2 6 192 Гамма-распределениеV = 0,614 -0,105/" + 0,73 10"412 навращающихсяшнеках Береза: to = 0,026d+0,027dl Ель: to = 0,96d 42 + e 05cl групповая очистка Логнормальное распределение Окончание таблицы 2.3
Примечание. Vm Vp - коэффициенты вариации циклов; К(Т ,К{Т - коэффициенты технического использования механизмов; t„, -средние значения циклов; Етпр- суммарные простои линии.
Наибольшая вариация циклов машин, подающих лесоматериалы на обработку, по сравнению с другими операциями, обусловливается сочетанием малых значений операций перемещения хлыстов с редко встречающимися, но продолжительными операциями поправки кривых, обломанных и защемленных в пачке хлыстов.
Уравнения (2.2)-(2.4) позволяют моделировать значение циклов раскряжевки хлыстов в зависимости от состава насаждений, среднего объема хлыста по каждой породе, числа сортиментов из хлыстов, т.е. в различных производственных условиях.
Установлено, что с уменьшением средней величины циклов машин увеличивается вариация циклов и изменяется коэффициент технического использования машин (рисунок 2.2). Возрастание коэффициента V с уменьшением среднего значения циклов подачи tn объясняется увеличением доли поправочных операций в общем цикле подачи. Изменение коэффициента Ктех с уменьшением tn вызывается увеличением интенсивности работы отдельных механических, электрических и гидравлических элементов машин. Число их срабатываний и включений в единицу времени при уменьшении tn возрастает и увеличивается вероятность отказов. Для устранения этого явления необходимо принимать специальные меры по сохранению и увеличению надежности машин при их усложнении в связи с увеличением произ водительности, 1,60 установки Рисунок 2.2 -Корреляционные зависимости между параметрами циклов машин.
Увеличение значения коэффициента V с уменьшением среднего значения цикла раскряжевки tn объясняется снижением доли таких относительно постоянных элементов циклов, как прижим хлыста, оценка его качества, заказ длины сортимента и увеличением доли таких случайных значений элементов, как распиловка, подача хлыста на длину сортимента. Зависимость Ктех = /(/л) объясняется тем, что вызы 47 ваемое сокращением среднего рабочего цикла машин недостаточно обеспечивается специальными мерами по сохранению и увеличению их надежности. Трудность обеспечения нужного уровня надежности машин усугубляется тяжелыми режимами их эксплуатации на лесных складах [28, 29, 30, 44, 80, 87, 88, 93, 94, 95, 150, 152].
Структура циклов линий определяется характером составляющих моментов (таблица 2.4), которые изменяются в зависимости от производственных условий предприятия. Наибольшую долю в сумме простоев лесообрабатывающих линий составляют простои раскряжевочных установок из-за сортировочных транспортеров т , По нашим данным, они равны 6,7... 19,4% от общего рабочего времени.
Средняя продолжительность одного простоя составляет 0,5... 1,0 мин. Параметр формы гамма-распределения равен 1...2. Вероятность раскряжевки хлыстов с простоями — 0,23...0,34. Величина простоев РУ, приходящаяся на один цикл раскряжевки, составляет 7,9... 18,5 с. Была проверена гипотеза о наличии корреляционной связи между интенсивностью работы раскряжевочных установок и величиной их простоев из-за сортировочных транспортеров. Интенсивность работы раскряжевочных установок оценивалась величиной их среднего цикла t , а величина простоев - в
процентах от общего рабочего времени г и длительностью простоя г с), приходящегося на один цикл. Корреляционную связь между т и/п можно считать вполне существенной (коэффициент корреляции равен 0,589).
Таким образом, система транспортных связей лесопромышленных предприятий представлена как многономенклатурная модель производственно-транспортного типа с дискретными переменными. В качестве главных исследуемых и оптимизируемых величин введены параметры транспортных схем, потоков лесных грузов и организации работы систем машин. Количество видов грузовых потоков в лесопромышленном регионе составляет 10... 14. Они характеризуются размером транспортных матриц по отправителям 8...38, по показателям 2...5. На систему транспортных связей существенное влияние оказывают параметры рабочих циклов машин, вероятностный характер которых определяется технологической сущностью операций.
Анализ влияния транспортно-технологических условий региона на взаимозависимость параметров транспортных потоков лесоматериалов на железных дорогах
Взаимозависимость между интервалами )і объясняется тем, что соседние моменты поступления поездов в пункты выгрузки лесоматериалов отстоят друг от дру га на случайную величину не менее определенного фиксированного интервала — времени движения от предыдущей станции. Взаимозависимость в потоках узкоколейных поездов по параметру Nb вызывается ограниченными объемами заготовки и погрузки лесоматериалов.
Существенная взаимозависимость при уровне значимости а = 0,05 установлена во всех потоках железнодорожных вагонов (спецплатформ) по параметрам и Nb, подаваемых под погрузку при поставке хлыстов в деревообрабатывающие комбинаты. При уровне значимости а = 0,01 (U = 2,56) незаменимыми можно считать около 12 % потоков железнодорожных вагонов.
Отмечено, что взаимозависимость всегда существует в транспортных потоках лесоматериалов, на которые накладываются какие-либо жесткие транспортно-технологические условия: объем производства, вместимость участка погрузки-выгрузки, производительность машин, договорные обязательства предприятий,
Векторная оценка параметров транспортных потоков лесоматериалов
При исследовании и формировании системы региональных транспортных связей предприятий во многих случаях требуется учитывать тот факт, что параметры транспортных процессов являются функциями параметров потоков лесоматериалов. Поэтому транспортные потоки целесообразно оценивать как потоки случайных векторов, где параметрами служат количество подач за сутки Див, моменты времени подачи вагонов te или поступления автопоездов ta, количеством вагонов в подаче пв, объемами пачек (пакетов лесоматериалов в вагоне или автопоезде Qx количеством хлыстов (деревьев) в пачке (пакете) пх, распределением хлыстов (деревьев) по размерно-качественным признакам рхУ, рґ], ... и некоторым другим показателям:
В предыдущих подразделах установлено, что в зависимости от производственных условий транспортные потоки лесоматериалов могут быть: стационарными (с постоянной средней интенсивностью) в отдельные периоды времени; нестационарными с моделями Я{і) по видам (ЗЛ)-(З.З) со взаимозависимыми параметрами.
Для каждого из этих случаев характеристика моментов времени t в (3.18) или соответствующих интервалов между транспортными средствами имеет свои особенности.
Для стационарных транспортных потоков лесоматериалов целесообразнее иметь плотность распределения, проходящую через начало координат, что соответствует ничтожно малой вероятности очень коротких промежутков времени I;. Исходя из классических работ К. Пирсона, можно при оценке эмпирических распределений интервалов предположить, что они относятся к классу гамма-распределения. На рисунке 3.6 приведены гистограммы и кривые плотности распределения интервалов с вычисленными оценками параметров /и и rj в стационарные периоды суток для различных лесовозных дорог. Установлено, что величина параметра Г} изменяется в значительных пределах, а отсюда и форма распределения весьма разнообразна.
Установлено, что на параметры распределения интервалов времени существенно влияет вид транспортной схемы лесовозных дорог в предприятиях. В таблице 3.4 даны значения коэффициентов вариации интервалов , определяющие значения параметров /л и TJ гамма-распределения [106, 111, ИЗ].
Выполненными исследованиями на 36 лесовозных дорогах установлено, что в большинстве случаев коэффициенты вариации интервалов в стационарные периоды времени находятся в пределах 0,65...0,85. Для нестационарных транспортных потоков лесоматериалов выбрана модель потока Пуассона с интенсивностью как функции от времени. Плотность распределения интервалов времени между событиями при Д(/) в виде (3.1) равна
Для потоков железнодорожных вагонов со взаимозависимыми моментами подачи вагонов tg выбрано бета-распределение с параметрами j и rj [111], позволяющее описывать различные виды эмпирических распределений (рисунок 3.7). Для потоков железнодорожных вагонов со взаимозависимыми числами вагонов в поезде (подаче) Ne выбрана модель в виде цепи Маркова с двумя состояниями. Плотность распределения интервалов в транспортном потоке лесоматериалов со взаимозависимыми параметрами согласно этой модели имеет вид
Цель задачи сформулирована следующим образом. Система транспортных связей в любом лесопромышленном предприятии (их т типов: леспромхозы, лесокомбинаты, производственные объединения, деревообрабатывающие комбинаты), каждое из которых состоит из N участков, характеризуемых производственными параметрами q и экономическими параметрами е, может реализоваться по различным вариантам при соответствующей организации работ, характеризуемой параметрами w. По каждому направлению на расстояния I могут перевозиться Ne видов лесных грузов (деревья, хлысты смешанные или рассортированные по размерно-качественным параметрам, ресурсы низкокачественной древесины, различные лесоматериалы и другая продукция) объемами Q на Na типах транспортных средств.
Каждый вариант системы транспортных связей предприятий определяется величинами главных параметров — совокупностью направлений и расстояний транспортировки лесоматериалов и распределением видов лесных грузов по направлениям перевозок На систему транспортных связей предприятий, кроме главных транспортных параметров Атсг и Д, , существенное влияние оказывают и технологические параметры распределения объемов обработки леса по различным предприятиям региона A t А 2 - А» — (к = 1,2,...,( +ЛГ,)).
Каждый вариант системы транспортных связей предприятий осуществляется при определенных величинах параметров транспортных схем / и потоков лесных грузов Л. Система транспортных связей, осуществляемая с помощью транспортных средств с параметрами а при эксплуатационных параметрах машин V и структурно-компоновочных параметров линий р, реализуется с определенной эффективностью, характеризуемой критериями оптимизации.
Задача заключается в том, чтобы среди допустимых значений главных транспортных параметров Атс и А , с учетом влияния существенных технологических параметров Ашх и всех остальных групп параметров (е, Я, w, v, р), найти такие их значения при определенных величинах параметров транспортных средств а, которые при заданных значениях независимых производственных параметров g и фиксированных величинах зависимых экономических параметров обусловят экстремальные значения критериев оптимизации.
Исходя из общей постановки оптимизации транспортных связей лесопромышленных предприятий в соответствии с перспективными направлениями их развития, сформулированы отдельные частные задачи: определение рационального уровня специализации транспортных потоков леса в регионе лесопромышленных предприятий; распределение объемов транспорта лесоматериалов между лесопромышленными предприятиями и определение рациональных объемов поставки хлыстов в деревообрабатывающие комбинаты в пределах региона;
Математические модели элементов системы региональных транспортных связей предприятий лесного комплекса
Сокращение цикла ориентирования хлыстов может быть достигнуто путем подачи к рольгангу более упорядоченной пачкой хлыстов. Необходимо наиболее короткие обломки хлыстов (менее 8 м) сразу после сучкорезной машины выносить за пределы линии. Это сократит число перекосов хлыстов на поперечных транспортерах и устранит необходимость в ориентировании таких обломков относительно пил, где top = 1,5...2,0 мин.
Осевое оринтирование более длинных обломков целесообразно выполнять непосредственно после сучкорезной установки. Такое предварительное выравнивание пачки хлыстов почти полностью исключит образование перекосов хлыстов на поперечном транспортере, что позволит снизить цикл і с 16... 19 с до 10... 12 с.
В принципе осевое ориентирование хлыстов возможно целиком производить после сучкорезной установки. Тогда двухсекционный поперечный транспортер будет выполнять роль буферного устройства между операциями ориентирования и раскряжевки леса. На длительность ія будет уже влиять не величина и вариация циклов / а лишь цикл ta, средняя величина которого 4...б с. При этих условиях
Производственные процессы в транспортно-технологических потоках предприятий зависят от случайных значений моментов поступления транспортных средств с лесоматериалами, освобождения площадок для хлыстов у раскряжевочных установок, окончания наполнения лесонакопителей у сортировочных транспортеров, от количества раскряжевочных установок и их расположения в технологических потоках, от режима подачи железнодорожных вагонов под погрузку лесоматериалов и их количества в подаче, от наличия сезонных и межоперационных запасов леса и лесоматериалов на складах.
Для решения поставленных вопросов исследованы показатели эффективности работы кранов (на погрузке и выгрузке заготовленного леса) как головных машин в транспортно-технологических потоках в различных производственных условиях.
Очень часто установка кранов на разгрузке транспортных средств и подаче лесоматериалов на обработку в лесозаготовительных предприятиях производится без достаточного технико-экономического обоснования. При этом игнорируется ряд важных факторов, влияющих на производительность технологических потоков и линий.
При установке кранов только для создания запасов хлыстов в стороне от потоков наблюдаются их малая загрузка по времени и дополнительные затраты на подвозку лесоматериалов к лесообрабатывающим линиям (таблица 8.2). Фактическая сменная производительность кранов снижается до 100.. Л 50 м .
В таблице 8.3 даны расчетные значения удельных приведенных затрат для вариантов, когда кран ЛТ-62 находится в стороне от технологического потока, и для вариантов, когда кран непосредственно обслуживает раскряжевочные установки. Сравнение показывает, что затраты по первому варианту на 9... 13 % выше по срав-нению со вторым вариантом. В расчете на 100 тыс. м экономический эффект от установки кранов в технологические потоки по сравнению с установкой их в тановки кранов в технологические потоки по сравнению с установкой их в стороне от потоков составляет 5... 11 тыс. р.
Анализ состояния лесных складов лесозаготовительных и деревообрабатывающих предприятий показал, что запасы лесоматериалов в объеме 8... 12 % от грузооборота можно размещать на 136 складах из 178. В этих предприятиях обрабатывается 78...83 % заготовляемого лесоматериалов. В 24 предприятиях возможна установка кранов в транспортно-технологические потоки с определенными (допустимыми) капитальными затратами на подготовку площадок под штабели запаса лесоматериалов. Только на 21 лесном складе, что составляет 12 % по количеству и 9 % по объему обработки леса, использование кранов и транспортно-технологических потоках невозможно.
В деревообрабатывающих предприятиях и в соответствующих им пунктах перегрузки лесоматериалов предпочтительное место должны занять козловые краны типаЛТ-62.
Применять консольно-козловые краны для погрузки хлыстов на подвижной состав железных дорог общего пользования экономически менее выгодно, поскольку их стоимость выше по сравнению с козловыми кранами, а реализовать преимущества создания запасов лесоматериалов под консолями в полном объеме не всегда возможно.
Развернутая картина величины загрузки кранов по времени в периоды выработки запасов видна из полученных распределений частностей (рисунок 8.6). Эти результаты дают наглядное представление о характере режимов работы кранов в различных производственных условиях.
Сравнение показателей работы кранов в различные периоды года с учетом нестационарности потоков лесоматериалов показало, что средний коэффициент их загрузки в последовательные часовые интервалы увеличивается в 1,15... 1,42 раза в период использования запасов хлыстов по сравнению с периодом их создания.
На основании полученных данных установлено, что коэффициент перевалки леса в значительной мере зависит от сезона года, в летний период он равен 1,23... 1,30, в зимний - 1,06,..1,10. Потребность в погрузочно-разгрузочных машинах на лесных складах рекомендуется определять с учетом полученных коэффициентов перевалки лесоматериалов.
Для периодов расходования запасов лесоматериалов (весенних, летних) изучены различные варианты работы кранов на укладке лесоматериалов в запас и взятых пачек леса из запаса с переносом их на площадки раскряжевочных установок.
При выборе рациональной тактики движения крана использован критерий минимума загрузки крана во времени при ограничении непрерывной подачи лесоматериалов в течение смены со всего фронта штабеля.
Для увеличения ритмичности обеспечения сырьем деревообрабатывающих предприятий к устойчивым транспортно-технологическим связям, предусматри о вающим поставку хлыстов по железным дорогам, целесообразно 1,0... 1,2 млн м хлыстов перераспределять в соответствии с оперативным управлением производством в течение года между предприятиями по железным и автомобильный дорогам из резервных запасов хлыстов на лесных складах лесозаготовительных предприятий. Такая организация производства позволяет увеличить число лесных складов, обеспечивающих возможность отгрузки хлыстов в железнодорожные вагоны и на автопоезда и поставки их в деревообрабатывающие комбинаты.
Разработанные общие научные рекомендации по формированию систем региональных транспортных связей предприятий лесного комплекса могут распространяться на основные лесопромышленные регионы страны. В доказательство этого положения следует отметить следующее.
