Обоснование выбора основных показателей качества функционирования систем лесозаготовительных машин в условиях Дальнего Востока

ЛЕСОИНЖЕНЕРНОЕ ДЕЛО

Рис. 3. Эффективность концентрации лесообрабатывающего производства в комбинированном цехе: ТТТТТ - шпало-резный цех; ТЦ - тарный цех; ШТЦ - шпалорезнотарный; 1,2,.,N - количество линий в цехе.

Объединение двухпоточных лесообрабатывающих производств является предельным экономически выгодным вариантом концентрации обработки древесины в комбинированных цехах.

Таким образом, экономическая оценка эффективности создания комбинированных лесообрабатывающих цехов показала, что дозагрузка оборудования лесообрабатывающего цеха другими по назначению сортиментами эффективна при любом уровне снижения загрузки технологических линий основным видом древесного сырья.

При этом обеспечивается снижение приведенных затрат на обработку сырья в среднем на 20-25 % и повышение приведенного дохода на единицу готовой продукции в среднем на 10-15 %. Также установлено, что на нижних лесопромышленных складах экономически целесообразна концентрация специализированных цехов с малыми объемами производства и схожими выполняемыми операциями в единые комбинированные цехи. Наибольший экономический эффект достигается при объединении однопоточных цехов.

Используя приведенную выше методику, можно дать экономическую оценку создания любых видов комбинированных производств при реконструкции действующих цехов, а также при организации новых лесообрабатывающих производств. При этом показатели функционирования технологических процессов цехов переработки древесного сырья могут быть определены с помощью математического моделирования.

Комплекс таких моделей разработан на кафедре технологии и оборудования лесопромышленного производства МГУЛ и может быть использован для конкретных лесообрабатывающих объектов.

Библиографический список

1. Редькин, А.К. Управление операциями на лесных складах / А.К. Редькин. - М.: Лесная пром-сть, 1979. - 208 с.

2. Шадрин, А.А. Загрузка оборудования в комбинированном лесообрабатывающем цехе / А.А. Шадрин: сб. науч. тр. - Вып. 154. - М.: МЛТИ, 1983. - С. 162-165.

ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА ОСНОВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ СИСТЕМ ЛЕСОЗАГОТОВИТЕЛЬНЫХ МАШИН

В УСЛОВИЯХ ДАЛЬНЕГО ВОСТОКА

П.Б. РЯБУХИН, доц. каф. технологии и оборудования лесопромышленного производства Дальневосточного ЛТН Тихоокеанского ГУ, канд. техн. наук

а ля оптимизации технологических процессов и систем лесозаготовительных машин (ЛЗМ) ходимо оценить взаимосвязь параметров технических средств с условиями их эксплуатации, а также влияние природно-производственных условий на показатели качества функционирования лесозаготовительной техники.

В процессах синтеза и оптимизации структуры и параметров технических систем одним из центральных моментов является проблема выбора критериев оптимизации. Комплексную эффективность техники и технологии для реали-

зации процесса лесозаготовительных работ можно оценить по степени выполнения следующих основных задач [1]:

- удовлетворение потребностей в древесном сырье;

- рост производительности труда;

- сохранение окружающей среды;

- снижение потерь древесины;

- снижение удельных энергетических и материальных затрат.

При поиске рациональных решений по нескольким критериям возникает необходимость

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 1/2007

129

ЛЕСОИНЖЕНЕРНОЕ ДЕЛО

одновременно учитывать как лесоэксплуатационные, так и лесоводственные требования.

Для оценки техники и технологии лесосечных работ, как правило, используются технико-экономические показатели. Наибольшее распространение получил показатель приведеных затрат, который по существу является одной из форм обобщенных функций, объединяющих несколько противоречивых критериев.

Однако сложность лесозаготовительных процессов, плохая их формализуемость, а также отсутствие технико-экономических моделей, учитывающих взаимосвязь параметров техники и технологии с лесной средой Дальнего Востока, не позволяют использовать показатель приведенных затрат в качестве одного из параметров качества.

Это обусловлено прежде всего тем, что оптимальность параметров техники и технологии по чисто экономическим критериям в сложившийся историко-экономический период развития государства легко нарушается при любом изменении условий производства, эксплуатации, рынка сбыта и других факторов. Поэтому для оценки существующей и перспективной техники и технологий, для реализации любого производственного процесса предлагается использовать векторный критерий частных показателей, а на основе их значений произвести оценку экономических параметров.

В технических системах такими частными показателями являются энергоемкость выполнения операции по производству единицы продукции (удельная энергоемкость, Дж/м3) и затраты времени на реализацию процесса производства единицы продукции (удельные затраты времени, с/м3).

Применение для анализа лесосечных работ критерия удельной энергоемкости всесторонне рассмотрены в работах В.Г. Кочегарова [2], В.Н. Меньшикова [3], М.В. Коломиновой [4].

При решении задачи, связанной с лесохозяйственной деятельностью человека, нельзя не принимать во внимание показатели, оценивающие степень изменения лесной среды под воздействием систем лесозаготовительных машин и технологий рубок. Среди широкой гаммы таких показателей наибольшее распространение получили те, которые характеризуют лесосеку сразу после проведения рубок, т.е. по тем факторам, которые существенно влияют на динамику типов вырубок и возобновление лесного массива. К таким лесоводственно-экологическим показателям

качества можно отнести степень минерализации почвы, сохранение подроста и оставляемых в массиве деревьев [5-6]. Рациональное использование лесных ресурсов в ходе лесоэксплуатации направлено на снижение потерь древесного сырья при разработке лесосек, что предопределяет использование частного критерия, учитывающего эти потери.

Таким образом, для всесторонней комплексной оценки использующихся и перспективных лесозаготовительных машин и технологий определен перечень частных критериев, включающий удельную энергоемкость технологического процесса, удельные затраты времени на выполнение этого процесса, минерализацию почвы, повреждение оставляемых на корню деревьев, молодняка и подроста, потери древесного сырья. На основе значений предложенных физических показателей могут быть оценены необходимые экономические и другие натуральные характеристики.

Исходя из специфики решаемой задачи представляется целесообразным выбрать из существующего множества факторов, определяющих комплексные показатели качества, три группы: технические, технологические и эколо-го-лесоводственные.

Подмножества указанных групп факторов взаимосвязаны и могут пересекаться, но если рассматривать проблему качества перспективной техники не в целом, а для решения конкретных задач, то главным подмножеством, которое необходимо четко определить, измерить и управлять им, можно считать подмножество технических показателей (характеристик) с учетом налагаемых на них различного рода ограничений.

Оценка группы технологических показателей качества сводится к решению задачи минимизации работы по транспорту древесины как основной операции технологического процесса лесозаготовок.

При реализации производственного процесса заготовки древесины невозможно сохранить лесную среду в первозданном виде. Здесь вступают в противоречие растущие потребности потребителей в продукции леса и эколого-лесо-водственные требования.

Как отмечалось ранее, для решения задачи оптимизации технологических процессов и систем лесозаготовительных машин необходимо оценить взаимосвязь параметров технических средств с

130

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 1/2007

ЛЕСОИНЖЕНЕРНОЕ ДЕЛО

природно-производственными условиями их эксплуатации. Если предположить существование таких взаимосвязей, задачу их выявления на первом этапе можно свести к статистической обработке исходных данных. В качестве исходной информации использованы результаты натурных наблюдений, данные о работе конкретных систем ЛЗМ на отведенных в рубку пробных площадях, результаты эксплуатации исследуемых лесосечных машин на лесозаготовительных предприятиях субъектов Дальневосточного федерального округа (ДВФО), анализ работы вертолетного и аэростатно-канатного транспортных средств, применяемых в разное время на лесозаготовках региона.

Для комплексной оценки функционирования современной и перспективной лесозаготовительной техники необходимо оценивать значения лесоэксплуатационных и эколого-лесоводственных показателей, отражающих гамму последствий от использования анализируемых машин в конкретных природно-производственных условиях ДВФО.

Проведенная таксономия природно-производственных условий [7] позволила в значительной мере сократить объем работ по формированию информационной базы для оценки взаимосвязей лесозаготовительной техники и лесной среды. Сбор исходных данных проводился на предприятиях Хабаровского и Приморского краев, Амурской и Сахалинской областей.

Наряду с указанными источниками информации использовались материалы отечественных и зарубежных изданий, освещающих опыт работы лесозаготовительных машин в различных природных условиях.

Для комплексной оценки технологических процессов лесозаготовок, как уже отмечалось, необходимо определить значения следующих показателей качества: энергоемкость процессов; затраты времени; изменение почвенно-грунтовых условий; повреждение оставляемых деревьев, подроста и молодняка; потери древесного сырья.

Математические зависимости для оценки удельной энергоемкости и времени на реализацию технологических операций (отделение ствола, сортимента, вершины ^ отделение сучьев ^ перемещение предмета труда ^ пакетирование ^ сбор и разбор пакета предмета труда) достаточно подробно освещены в литературе [2, 8, 9], поэтому они были использованы в качестве базовых моделей, но с учетом применимости для лесорастительных условий ДВФО.

Проблеме оценки влияния деятельности человека на лесную среду в процессе лесозаготовок посвящено много работ [5, 6 и др.]. Использовать материалы указанных исследований применительно к решаемой задаче в исходном виде достаточно сложно из-за отсутствия единого методического базиса. Поэтому для построения математических моделей эколого-лесоводствен-ных показателей качества предлагается система таблиц, разработанная в ФГУ «ДальНИИЛХ» применительно к лесам ДВФО [10].

Данные таблицы позволяют на основании экспертных оценок и статистических материалов оценить изменения лесной среды под воздействием различных технологических операций. Обобщающая таблица состоит из 27 выходных параметров, всесторонне характеризующих лесосеку и способы воздействия на нее в ходе проведения рубки, а также 27 входных переменных, отражающих степень изменения лесосеки после ее разработки, общую степень поражения лесной среды и прогнозирование последствий лесозаготовок. Для каждой из выходных переменных построены алгоритмы и эмпирические зависимости, позволяющие последовательно определять значения основных лесоводственных показателей - суммарная площадь минерализации почвы, потери древесины, уничтоженные и сломанные деревья, не подлежащие рубке и т. д.

Проверка на адекватность и настройка математических моделей эколого-лесоводственных показателей проводились по результатам исследований В.Н. Мельникова, В.И. Обыденникова, В.Т. Чумина, Д.Ф. Ефремова, А.П. Ковалева и др.

Таким образом, использование известных аналитических и эмпирических зависимостей и разработанных математических моделей позволяет определять значения критериев как для всего технологического процесса лесозаготовок, так и для составляющих операций, а также упростить и унифицировать запись и методы вычисления показателей качества, что значительно облегчает процесс алгоритмизации поставленной задачи параметрического синтеза используемых систем ЛЗМ и технологий лесосечных работ.

Библиографический список

1. Мазуркин, П.М. Системно-структурный анализ лесозаготовительного производства / П.М. Мазуркин. - Йошкар-Ола: МарГТУ, 1983. - 25 с.

2. Кочегаров, В.Г. Технологические исследования технологии лесосечных работ: дисс. ... д-р. техн. наук / В.Г. Кочегаров. - Л.: 1973. - 416 с.

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 1/2007

131