Имитационное моделирование неравномерности лесозаготовительного производства

ЛЕСОИНЖЕНЕРНОЕ ДЕЛО

ошибок, связанных с его квалификацией и опытом, а стоимость такого оборудования значительно ниже стационарных мотор-тестеров.

Разработанный метод и реализующий его диагностический комплекс обладают более высокой достоверностью постановки диагноза по сравнению с существующими методами, ошибки первого рода снижены на 22 %, а ошибки второго рода - на 9 %.

Библиографический список

1. Терских, И.П. Функциональная диагностика машиннотракторных агрегатов / И.П. Терских. - Иркутск: Изд-во Иркут, ун-та, 1987. - 312 с.

2. Технические средства диагностирования: Справочник / В.В. Клюев, П.П. Пархоменко и др.; Под общ. ред. В.В. Клюева. - М.: Машиностроение, 1989. - 672 с.

3. Горелик, А.Л. Техническая диагностика / А.Л. Горелик, И.А. Биргер. - М: Машиностроение, 1978. - 239 с.

4. Скрипкин, В.А. Методы распознавания / В.А. Скрип-кин. - М.: Высшая школа, 1977. - 222 с.

5. Мошкин, Н.И. Программа автоматического функционального и дифференциального диагностирования системы зажигания автомобильных двигателей / Н.И. Мошкин, Б.Б. Дашиев, Д.А. Базаров // Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2004611275. - М., 2004.

6. Ютт, В.Е. Электрооборудование автомобилей: учеб. для вузов по спец. «Автомоб. и автомоб. хоз-во» / В.Е. Ютт. - М.: Транспорт, 1995. - 304 с.

ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ НЕРАВНОМЕРНОСТИ ЛЕСОЗАГОТОВИТЕЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА

Н.К. КЛИМУШЕВ, доц. каф технологии и машин лесозаготовок Ухтинского ГТУ

Лесозаготовительное производство (ЛЗП) представляет собой многоплановую иерархическую эргатическую (человеко-машинную) сложную систему. Большинство технологических процессов ЛЗП осуществляется вне помещений в условиях непосредственного воздействия на людей и технику большого комплекса природно-климатических факторов, вследствие чего оно отличается значительной неравномерностью осуществления. Помимо воздействия природных факторов, неравномерность ЛЗП усиливается в связи с рассредоточенностью технологических операций на большой территории и разнородностью применяемых систем машин и технологических процессов на разных фазах производственного процесса.

Характер неравномерности необходимо учитывать при решении задач оптимизации ЛЗП, в частности задач управления запасами лесоматериалов. Причины неравномерности носят как случайный, так и систематический характер. Случайный характер неравномерности ЛЗП обусловлен как воздействием обширного комплекса причин естественной природы, включая природно-климатические, лесорастительные и грунтово-почвенные условия, так и человеческим фактором.

Систематические причины неравномерности ЛЗП в основном привносятся человеком и зависят от ресурсов, возможностей и условий организации ЛЗП. Их отличает возможность пред-

варительного учета и прогнозирования на стадиях планирования и оперативного управления производственным процессом.

Характерной особенностью ЛЗП является ярко выраженная сезонная неравномерность производственного процесса лесозаготовок, наличие межсезонных перерывов в работе лесовозных дорог и на лесосечных работах, невозможность организации транспортных перевозок в периоды весенней и осенней распутицы.

Основные проявления неравномерности ЛЗП можно объединить в три основные группы:

1) организационно-технологическая;

2) операционная;

3) сезонная.

Уровень организационно-технологической и сезонной неравномерностей выявляется преимущественно на основе исследования временных рядов, характеризующих реальные производственные процессы в течение достаточно длительного времени, а операционная неравномерность - на основе исследования единичных или отдельно выполняемых технологических и транспортных операций ЛЗП.

Операционная неравномерность характеризует единичные проявления случайной неравномерности отдельных технологических операций. Параметры операционной неравномерности имеют важное (зачастую определяющее) значение при решении задач оптимизации взаимодействия смежных машин и операций технологичес-

114

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 4/2007

ЛЕСОИНЖЕНЕРНОЕ ДЕЛО

ких процессов и управления межоперационными (активными) запасами лесоматериалов.

Организационно-технологическая неравномерность является обобщающей характеристикой некоторой связанной совокупности многократно повторяющихся технологических операций случайной природы. Параметры организационно-технологической и сезонной неравномерности имеют важное (зачастую определяющее) значение при решении задач управления прежде всего резервными (пассивными) запасами лесоматериалов.

Оценка неравномерности ЛЗП предполагает организацию сбора фактических данных по выполнению отдельных операций и процессов ЛЗП в целом с последующей математико-статистической обработкой с целью установления зависимостей между параметрами, выявление тенденций, проверку гипотез о возможной аппроксимации эмпирических зависимостей теоретическими распределениями.

Организационно-технологические факторы и причины неравномерности носят в основном систематический, предопределенный характер. К ним относятся разноуровневые режимы и интенсивности работ на смежных операциях технологического процесса в разные периоды года по технологическим, климатическим, лесохозяйственным, организационно-техническим и другим причинам, ввод или выбытие производственных мощностей, изменения организационного характера, например поступление или переводы рабочих с одних видов или участков работ на другие, изменение коэффициентов сменности или режимов работ и др. Организационно-технологические факторы представляют собой результат совместного действия всей совокупности операций того или иного технологического процесса. На систематический характер действия таких факторов накладываются случайные причины, вызывающие отклонения планируемых работ в ту или иную сторону. Действие причин организационнотехнологического характера проявляется прежде всего через сменные, суточные, декадные, месячные объемы работ. Таким образом, организационно-технологическая неравномерность характеризует в общем всю совокупность операций того или иного технологического процесса в течение достаточно продолжительного периода времени: от смены до года.

Операционная неравномерность ЛЗП характеризует проявление отклонений параметров

от средних значений для отдельных операций технологических процессов. Она проявляется в параметрах выходящих потоков древесины, транспортных и технологических машин ЛЗП. Параметры потоков существенно сказываются на эффективности работы систем машин и технологических линий. Стохастичность операций, обусловленная воздействием большого комплекса причин случайной природы, создает неравномерность выполнения отдельных операций и снижает загрузку и производительность смежных машин. Для определения количественного воздействия случайной неравномерности работ на эффективность функционирования производственных систем необходимо знать параметры потоков.

Под параметрами потоков понимаются их интенсивность, тип распределения, дисперсия. Важными характеристиками потоков являются стационарность, последействие, непрерывность, дискретность, ординарность или их противоположности [2].

Параметры потоков определяются по результатам экспериментов в производственных условиях. При этом детально анализируются и устанавливаются все существенные факторы, определяющие исследуемый процесс. Полученные экспериментальные данные анализируются и подвергаются математической обработке для установления взаимозависимостей между параметрами и проверки гипотез о соответствии их теоретическим законам распределений.

ЛЗП отличает ярко выраженная сезонная неравномерность, особенно характерная для лесосечных работ и вывозки леса. Такая неравномерность имеет объективные причины. Осенне-зимний и весенне-летний периоды резко различаются по условиям осуществления ЛЗП. Зима создает благоприятные условия для заготовки и транспортировки древесины по снегу и льду, а лето дает возможность сплавлять лес и перевозить его по транспортным путям, свободным от снежно-ледяного покрытия.

Характер сезонной неравномерности ЛЗП в условиях работы в рыночной экономике имеет важное значение при организации лесозаготовок. Он является показателем взаимодействия природно-климатических условий лесозаготовок с организационно-техническими возможностями предприятия в условиях переменного спроса на ле соматериалы.

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 4/2007

115

ЛЕСОИНЖЕНЕРНОЕ ДЕЛО

Таблица

Методы имитационного моделирования неравномерности ЛЗП

Характер неравномерности ЛЗП Вид случайного процесса Метод имитационного моделирования

Операционная Дискретный случайный процесс

Организационно-технологическая Непрерывный случайный процесс (непрерывная случайная последовательность) Моделирование с постоянным шагом

Сезонная Смешанный случайный процесс Моделирование с постоянным шагом

Многочисленные исследования неравномерности ЛЗП всех видов выявляют сложный, часто неформализуемый характер производственных факторов и их взаимосвязей. Важнейшими характеристиками любой системы являются ее структура и процесс функционирования. Под структурой системы понимают устойчивую во времени совокупность взаимосвязей между ее элементами или компонентами. Структура системы может отражать самые различные взаимосвязи, в том числе и вложенность элементов одной системы в другую. В этом случае принято называть более мелкую, или вложенную систему подсистемой, а более крупную систему - метасистемой.

Процесс функционирования системы тесно связан с изменением свойств системы или отдельных ее элементов во времени. При этом важной характеристикой системы является ее состояние, под которым понимается совокупность свойств или признаков системы, которые в каждый момент времени отражают наиболее существенные особенности поведения системы. Процесс функционирования системы отражает поведение системы во времени и может быть представлен как последовательное изменение ее состояний. Совокупность признаков или условий изменения состояний системы называется переходом. Для системы с дискретными состояниями процесс функционирования может быть представлен в виде последовательности состояний с соответствующими переходами.

Эффективным методом моделирования сложных систем является имитационное моделирование, позволяющее оценить поведение моделируемой системы в динамике. Существует два метода реализации имитационных моделей, соответствующие разным видам моделируемых процессов: с постоянным шагом и по особым состояниям (со случайным шагом).

Неравномерность ЛЗП можно рассматривать как случайный процесс, разворачивающийся

во времени. При этом операционную неравномерность можно рассматривать как случайный процесс с дискретными состояниями и непрерывным или дискретным временем. Организационно-технологическую неравномерность ЛЗП можно рассматривать как случайный процесс с непрерывными состояниями и дискретным или непрерывным временем. Сезонная неравномерность является частным случаем организационнотехнологической неравномерности, обладающей, однако, такими отличиями, как периодичность проявления, и значительными различиями в соотношениях интенсивностей работ на смежных фазах производственного процесса в эти периоды. Она может быть представлена как случайный процесс с непрерывными и/или дискретными состояниями.

Характер случайного процесса определяет выбор метода моделирования: операционная неравномерность может быть представлена марковской или полумарковской цепью, и, следовательно, к ней применимы методы теории массового обслуживания, а организационно-технологическая и сезонная неравномерности таким свойством не обладают. Соответственно, методы имитационного моделирования неравномерности ЛЗП также различаются. Операционную неравномерность уместно представить в виде имитационной модели со случайным шагом (по особым состояниям), а организационно-технологическую неравномерность - в виде имитационной модели с постоянным шагом. Рекомендуемые методы имитационного моделирования неравномерности ЛЗП представлены в таблице.

Библиографический список

1. Андреев, В.Н. Эти замечательные цепи / В.Н. Андреев, А.Я. Иоффе. - М.: Знание, 1987. - 176 с.

2. Редькин, А.К. Основы моделирования и оптимизации процессов лесозаготовок / А.К. Редькин. - М.: Лесная пром-сть, 1988. - 256 с.

116

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 4/2007