CC BY
52
НАУКА И ОБРАЗОВАНИЕ. ЛЕСОПРОМЫШЛЕННЫЙ КОМПЛЕКС
Таким образом, обобщенная целевая функция для нашего случая представлена в следующем виде
• (7)
где W*Y, Tz, P*z, D*z, - экстремальные зна-
чения частных критериев;
Wz, Тъ, Pz, Dz, Mz - текущие значения частных критериев.
Формализация показателей качества выполнена с использованием аналитических методов решения технологических задач. При определении энергоемкости и степени влияния различных факторов на время выполнения технологических операций машин и оборудования, участвующих в реализации технологических процессов лесозаготовок, были использованы теоретические исследования В.Г. Кочегарова, А.К. Редькина, В.Ф. Кушляева, Г.М. Ушакова и др.
Выводы
1. Комплексный подход к оценке систем лесопользования лесопромышленного комплекса и их взаимодействия с обществом
виде
wE(xM,xT,Y)-w;
к
ихм,хт,¥)-т;
px{xm,xt,y)-p;
p*
Dz(xM,xT,Y)-p;
d;
M^(Xm,Xt,Y)-M; Ml
и экосистемой позволяет установить наиболее эффективную структурную схему лесопользования с учетом лесоводственных, технико-экономических и социальных требований региона и степень использования древесных ресурсов.
2. Разработанный метод комплексного анализа позволяет определять объемы применимости существующих и перспективных систем лесозаготовительных машин и оборудования для конкретных природно-производственных условий региона.
Библиографический список
1. Рябухин, П.Б. Лесозаготовки на Дальнем Востоке - состояние и перспективы / П.Б. Рябухин, А.П. Ковалев, Н.В. Казаков, Е.В. Луценко. - Хабаровск: ДальНИИЛХ, 2010.- 283с.
2. Рябухин, П.Б. Формализация транспортной сети лесосек / П.Б. Рябухин, Н.В. Казаков, А.С. Абраменко // Вестник КрасГАУ - № 6. - 2011. -С. 39-45.
3. Разработка системы оценки лесоводственных показателей / Отчет НИР под рук. Д.Ф. Ефремова. - Хабаровск: ДальНИИЛХ, 1990. - 37 с.
4. Рябухин, П.Б. Определение путей перемещения трелевочных тракторов, работающих в комплексе с валочно-пакетирующей машиной. Актуальные проблемы лесного комплекса / П.Б. Рябухин, Е.В. Луценко // Сб. науч. трудов. - Вып.16 - Брянск: БГИТА, 2006. - С. 28-31.
5. Горошко, С.К. Экономика безотходных технологий лесного комплекса / С.К. Горошко. - М.: Лесная пром-сть, 1990. - 184 с.
6. Тычинин, А.В. Структурно-параметрический синтез системы граничного управления объектом с распределенными параметрами методами обратной динамики: дисс. ... канд. техн. наук / Тычинин А.В. - Самара: Самарский ГТУ - 2008. - 112 с.
ЛОГИСТИЧЕСКО-МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ
транспортно-технологического процесса лесопромышленного комплекса
Э.О. САЛМИНЕН, проф. каф. сухопутного транспорта леса СПбГЛТУ им. С.М. Кирова, канд. техн. наук,
А.А. БОРОЗНА, проф. каф. сухопутного транспорта леса СПбГЛТУ им. С.М. Кирова, канд. техн. наук
Лесопромышленное производство можно нологических процессов движения лесопро-рассматривать как логистический поток, дукции от места произрастания до конечного состоящий из множества транспортно-тех- потребителя с изменением потребительских
132
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 1/2013
К 90-ЛЕТИЮ СПЕЦИАЛЬНОСТИ «ЛЕСОИНЖЕНЕРНОЕ ДЕЛО»
Рисунок. Принципиальная блок-схема функционирования интегрированной производственно-транспортно-коммерческой макрологистической системы лесопромышленного комплекса
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 1/2013
133
НАУКА И ОБРАЗОВАНИЕ. ЛЕСОПРОМЫШЛЕННЫЙ КОМПЛЕКС
свойств на отдельных этапах движения. С точки зрения лесопромышленной логистики лесопромышленный комплекс представляет собой многоуровневую макрологистическую систему. Нижний уровень может представлять собой мастерский участок, лесопункт, цех и т.п. Объединение нескольких самостоятельных лесопромышленных предприятий, имеющих каждый свои законченные транспортно-технологические системы и коммерческие интересы, представляет собой макрологистическую систему более высокого уровня, но в то же время может быть подсистемой системы еще более высокого уровня (регионального, межрегионального, отраслевого, холдинга, концерна).
Отличительной особенностью лесопромышленного комплекса как логистической системы является большая территориальная разобщенность, многопродуктивность, зависимость от погодно-климатических условий. Лесосырьевая база в зависимости от породно-качественного состава является источником сырья для множества различных перерабатывающих предприятий и в то же время вся произрастающая спелая древесина должна быть заготовлена, независимо от наличия в регионе потребителей соответствующей породы и качества. Отходы, получаемые в процессе заготовки и переработки древесины на различных этапах, также могут быть сырьем для дальнейшей переработки. Эти особенности предопределяют необходимость и целесообразность создания определенных производственно-технологических и коммерческих связей лесопромышленных предприятий различных направлений деятельности.
В целом в логистическом потоке создаются различные варианты производственно-транспортно-коммерческих связей и отношений. Из возможных конкретных вариантов связей и отношений и соответствующих им материальных потоков выбираются такие производственные, транспортные, коммерческие и иные организации, структуры и элементы макрологистической системы, которые наиболее эффективны как для отдельных логистических элементов и подсистем, так и для системы в целом.
Одновременно информационное обеспечение логистической системы должно обеспечить подтверждение законности рубок и сертификации лесопродукции на всех этапах от места произрастания до конечного потребителя.
Многовариантность материальных потоков, технологий производства, транспортных средств, коммерческой деятельности значительно усложняют решение общей задачи.
Принципиальная блок-схема функционирования интегрированной производственно-транспортной макрологистической системы лесопромышленного комплекса представлена на рисунке.
При разработке оптимальной, с точки зрения избранного критерия, системы функционирования макрологистической системы осуществляется комплексное планирование оптимальных производственно-транспортно-коммерческих отношений с обоснованием объемов производства, транспортирования и потребления продукции, необходимых функциональных процессов на каждом уровне и между ними.
На основе анализа возможных отношений между подсистемами построим принципиальные логистико-математические модели, адекватные транспортно-технологическим связям логистических функциональных процессов производства, транспортирования, коммерции и потребления, обеспечивающие оптимизацию процессов функционирования макрологистической системы лесопромышленного комплекса.
Макрологистическая система, представленная на рисунке, включает, по крайней мере, 47 микрологистических систем, которые могут функционировать как самостоятельные системы или входить в качестве подсистем в 14 систем, которые, в свою очередь, являются подсистемами общей макрологистической системы лесопромышленного комплекса (регионального, межрегионального, холдинга, концерна и т.д.)
цель функционирования макрологистической системы может быть представлена в виде минимизации суммарных затрат, или
134
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 1/2013
К 90-ЛЕТИЮ СПЕЦИАЛЬНОСТИ «ЛЕСОИНЖЕНЕРНОЕ ДЕЛО»
максимизации общих доходов и прибыли. Эти цели взаимно связаны между собой и одна следует из другой.
Математически условия функционирования макрологистической системы могут быть представлены в виде суммы затрат на функционирование соответствующих подсистем и ограничений, связывающих подсистемы Представим логистико-математические модели подсистем, входящих в единую макрологистическую систему функционирования лесопромышленного комплекса.
Подсистема 1. Заготовка и доставка древесины непосредственно на нижний склад.
Технологический процесс. Заготовка
i-х сортиментов (i = 1,2,3,.../) на j-х лесосеках (j = 1,2,3,...J) с использованием n-й технологии (n = 1,2,3,...N) и доставка a-м типом транспорта (а = 1,2,3,...^) на £1- й нижний склад (£1 = 1,2,3,...K1).
Математическая модель может быть представлена в виде
I J N А К\
'TsQijnakl^ijnakl mill,
i=1 7=1 п=1 а=1 Лг1=1
где З, - затраты на заготовку и доставку древесины с лесосек на нижние склады,
руб.;
Qjjnak1 - объемы доставки древесины, м3;
3ijnak1 - удельные затраты на заготовку и доставку древесины на нижние склады, руб/м3.
Подсистема 2. Заготовка древесины и доставка на промежуточный (сезонный) склад.
Технологический процесс. Заготовка
i-х сортиментов (i = 1,2,3,.../) на j-х лесосеках (j = 1,2,3,... J) с использованием n-й технологии (п = 1,2,3,...N) и доставка а1-м типом транспорта (а1 = 1,2,3,...Ж) на £- й промежуточный склад (£ = 1,2,3,...K).
Математическая модель:
I J N А\ К
32 = £ £ £ £ £ — min.
i=1 7=1 и=1 «1=1 £=1
Подсистема 3. Доставка древесины с промежуточного склада на нижний склад.
Технологический процесс. Доставка i-х сортиментов (i = 1,2,3,.../), заготовленных
на j-х лесосеках (j = 1,2,3,... J), по n-й технологии (п = 1,2,3,.N), с k-го промежуточного склада (£ = 1,2,3,...K). а2-м типом транспорта (а2 = 1,2,3,... A2) на £1-й нижний склад (£1 =
1,2,3,...K1).
Математическая модель
I J N А2 К К\
Зз =££££££fiU«W -► min.
/=1 7=1 л=1 а2 к=1 £1=1
Общие затраты на заготовку древесины и доставку на нижние склады будут равняться сумме затрат по предыдущим трем транспортно-технологическим схемам
I J N А К\
3 +
ijnak 1 ijnak 1
2=1 7=1 «=1 а=1 £1=1
/ у лг Л1 л:
3 +
■ijnalk ijnalk
i=l 7=1 л=1 «1=1 £=1
/ J N А2 К К\
+2:222:2:1^», '^0л«2А£1 ^ Hill!
2=1 7=1 л=1 а2 к=1 £1=1
При отсутствии промежуточных скла-
дов З = З,
Ограничениями в системе лесозаготовительного процесса являются сумма объемов доставки на каждый нижний склад, которая не превышает пропускной способности соответствующего склада; объемы заготовок сортиментов не могут превысить соответствующие их объемы на каждой лесосеке; объем лесозаготовок по каждой технологии ограничивается наличием соответствующей техники; объемы вывозки древесины каждым типом транспорта ограничиваются их производительностью.
Аналогично составляются математические модели всех возможных подсистем.
В макрологистической системе лесопромышленного комплекса продукция поставляется как в виде непереработанной продукции i, продукции первичной переработки i1 (доски, брус и т.п.) или в виде продукции глубокой переработки i2 (бумага, мебель и т.п.).
Затраты на каждом уровне включают стоимость приобретения с предыдущего логистического уровня и затраты на переработку и поставку на следующий логистический уровень.
Затраты по всей макрологистической системе равны сумме затрат на всех подсистемах.
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 1/2013
135
НАУКА И ОБРАЗОВАНИЕ. ЛЕСОПРОМЫШЛЕННЫЙ КОМПЛЕКС
Прибыль макрологистической системы равна разности сумм доходов и сумм затрат, включая налоги и прочие сборы, на всех подсистемах или равна сумме прибылей на каждом логистическом уровне.
Прибыль равна разности суммы доходов и суммы затрат и может рассматриваться как корпоративная прибыль, так и отдельно по видам сортиментов или по предприятиям, входящим в единую систему.
Ограничениями в задаче являются: провозные возможности соответствующих типов транспорта; пропускные способности терминалов и складов; ограничения по объемам лесозаготовок по видам сортиментов и по объемам лесосек; объем выпуска продукции первичной обработки и глубокой переработки должен быть равен соответствующим объемам поставок всем потребителям; объем поставок каждому потребителю не может превышать его потребностей; объемы перевозок и поставок не могут быть отрицательными величинами.
Аналогично описываются все ограничения по всем видам лесопродукции.
Решение общей задачи оптимизации функционирования макрологистической системы представляет собой достаточно сложную задачу. Однако эта задача может быть решена последовательно оптимизацией отдельных подсистем. Метод последовательного решения задач планирования и управления производственно-транспортно-технологической и коммерческой деятельностью обоснован в связи с тем, что современные лесопромышленные комплексы представляют собой вертикально-интегрированные структуры, объединенные единой корпоративной
целью, но имеющие каждый на своем уровне собственные интересы.
Решение задач оптимального управления вертикально-интегрированными производственно-коммерческими структурами целесообразно разделять на задачи стратегического, тактического и оперативного управления. Представленная на рис. 1 блок - схема позволяет разделять общую задачу на ряд последовательных задач. Приняв в качестве критерия оптимальности получение максимальной прибыли, математическая модель может быть представлена как разность между доходами и затратами:
Заготовка i-х сортиментов (i = 1, 2, 3,...
I) наj-х лесосеках j = 1, 2, 3,.J), с использованием n-й технологии (n = 1,2,3,.А), доставка a-м типом транспорта (а = 1, 2, 3,.. .A) на k1 - й нижний склад (к1 = 1, 2, 3,.K1); переработка части древесины в цехах на продукцию i1 (i1 = 1,2,3,. I1) и доставка а 1-м типов транспорта (а1 = 1,2,3,.A1) на предприятия глубокой переработки k3 (k3 = 1,2,3,.. .K3) для глубокой переработки на продукцию i3 (i3= 1,2,3.I3), доставка готовой продукции глубокой переработки i3 (i3= 1,2,3.13) а3 типом транспорта (а3 = 1,2,3,.A3) конечному потребителю к4 (к4 = 1,2,3,.K4); доставка части не переработанной древесины с нижнего склада а2 типом транспорта (а2 = 1,2,3,.A2) на терминал к2 (к2 = 1, 2, 3,.K2); поставка с терминалов к2 (к2 = 1, 2, 3,.K2) а4 типом транспорта (а4 = 1,2,3, A4) на предприятия глубокой переработки к4 (к4 = 1,2,3,.K4) для переработки на конечную продукцию i4 (I4 =
1,2,3,.I4) и поставка конечной продукции конечному потребителю к5 (к5 = 1,2,3,.K5) а5 типом транспорта (а5 = 1,2,3, A5).
I J N А К\ п А\ КЗ 13 АЗ К 4
Пр12= ZZZZZZZZZZZ Ц/'зб//иа41/1а143/'3а344 /=1 /=1 п-1 а-1 к 1=1 /1=1 а1=1 к3=1 /3=1 аЗ=1 к4=1
/ J N А К\ А2 К2 А4 К4 14 AS К5
EZZZIZZZZZZZ Ц14 Qijпак\a2k2a4k4i4a5k5
/=1 7=1 и=1 а=1 *1=1 а2=1 *2=1 а4=1 44=1 /4=1 а5=145=1
I J N А К\ I\ А1 КЗ 13 АЗ К4
+
ЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕа
3„.
/■=1 7=1 я=1 а=1 41=1 /1=1 а1=143=1 /3=1 аЗ=144=1 I J N А К1 А2 К2 А4 К4 14 А5 К5
ЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕе*
ijnak\i\a\k3i3a3k4sjijnak\i\a\k3i3a3k4
3„,
•уло41а242а444/4а545ч',уиа41а242а444/4а545
max
/=1 7=1 И=1 о=1 41=1 а2=1 42=1 а 4=144=1 /4=1 а5=145=1
136
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 1/2013
