CC BY
40
МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ
Далее будет представлен предварительный расчет энергетических и оптико-механических технических данных OAK с малой дистанцией.
Исходя из рис. 1 и формулы 1, имеем:
множитель 10-PL/10 представляет собой долю потерь мощности излучения в среде.
Обозначим эту долю как Кр = 10_pL/10.
При прозрачной непоглощающей среде в = 0 и Кр = 1.
Подсчитаем Рр / Рии при Кр = 1.
Примем в качестве исходных следующие тактико-технические данные устройства.
Дополнительно выберем параметры элементов оптической системы, ограниченный ее габаритами.
Подставляя данные из табл. 1 и 2 в формулу (1), получим для полностью прозрачной атмосферы
f о 1 п-2 о 1 а -2 V
=1.6-10^. (6)
р*=\
Рии 4
8-10 -8-10~
4-10^-1.05-0.6-10"
В логарифмических единицах ослабления сигнала при в = 0 составит величину
В(в = °) = 10^(р„р / рии) =
= 10-lg1,6-10-4 = -38 дБ. (7)
По данным наблюдений на широте г. Москвы, затухание оптического сигнала в ИК-диапазоне с X = 0,9 мкм с достоверностью
0. 99.не превышает 60 дб/км.
Для дистанции L = 0,4 км это затухание не превысит величины
В(Р = 60) = p-L = -60-0,4 = -24 дБ. (8)
Суммируя это значение с (в = 0), получим значение общего ослабления сигнала оптического излучения
ВЕ = В(Р = 0) + В(Р = 60) =
= -(38+24) = -62 дБ. (9)
Таким образом, для надежной связи соотношение между оптической мощностью (Рии) излучателя и пороговой мощностью (Рпор) фотоприемного устройства должно быть не менее этой величины.
Библиографический список
1. Дмитриев, В.П. Оптоэлектронные приборы, системы и сети / В.П. Дмитриев, В.Н. Гридин.
2. Дмитриев, В.П. Качество функционирования оптоэлектронного атмосферного канала / В.П. Дмитриев // Вестник МГУЛ - Лесной вестник - 2010. - № 2(72).
МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ДЛЯ СИСТЕМНОГО СРАВНИТЕЛЬНОГО ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОГО АНАЛИЗА ПО КРИТЕРИЮ «ЗАТРАТЫ-ЭФФЕКТИВНОСТЬ» АЛЬТЕРНАТИВНЫХ ВАРИАНТОВ ОБУСТРОЙСТВА ЛЕСНОЙ ТРАНСПОРТНОЙ ИНФРАСТРУКТУРЫ
В.С. СУХАНОВ, генеральный директор ООО «ГНЦЛПК ТЭ», член-корр. РАЕН, руководитель НИР, д-р техн. наук,
A. Б. ЛЕВИН, проф., заместитель генерального директора ООО «ГНЦЛПК ТЭ», канд. техн. наук,
B. В. НИКИТИН, проф., вед. н. с. ООО «ГНЦЛПК ТЭ», канд. техн. наук,
В.В. КАШУБА, вед. н. с. ООО «ГНЦ ЛПК ТЭ», канд. экон. наук,
Д.В. ШЕРЕМЕТЬЕВ, н. с. ООО «ГНЦЛПК ТЭ»
И.С. НОВОСЕЛОВ, н. с. ООО «ГНЦЛПК ТЭ»
Обеспеченность лесными дорогами в России всегда была значительно ниже, чем в лесоиндустриально развитых странах. В настоящее время ситуация усугубляется тем, что в течение последних 20 лет новые лесные дороги в стране практически не строились. Так в 90-е гг. в Вологодской области
на 1 млн м3 заготовленной древесины строилось 33,8 км дорог круглогодового действия, а в 2010 г. на 1 млн м3 построено всего 6 км грунтовых дорог. В период 1986-1990 гг. объем перевозки древесины по узкоколейным железным дорогам (УЖД) достигал более 22 млн м3, что составляло 10-12 % от общего
192
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 2/2013
МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ
объема заготавливаемой древесины, а в настоящее время практически не используется. Предприятия с объемом заготовки древесины более 50 тыс. м2, которые имеют экономические возможности строить лесовозные дороги, составляют лишь 7 % их общего количества, а подавляющее большинство предприятий не в состоянии развивать лесную транспортную инфраструктуру [1].
Дальнейшая лесоэксплуатация и тем более наращивание объемов лесозаготовок без строительства новых лесовозных дорог практически невозможны. Слабое развитие лесодорожной сети сдерживает освоение новых лесных массивов, без которого невозможно выполнение мероприятий по глубокой переработке древесины, намеченных Стратегией развития лесного комплекса Российской Федерации на период до 2020 г. Поэтому сейчас крайне актуальна разработка методики выбора наиболее экономически эффективных вариантов обустройства лесной транспортной инфраструктуры.
С целью разработки оптимальных решений, направленных на увеличение транспортной доступности лесных ресурсов, ООО «Головной научный центр лесопромышленного комплекса по технологиям и энергетике» (ООО «ГНЦ ЛПК ТЭ», г. Москва) по контракту с Минпромторгом России в качестве головного исполнителя разработало математическую модель системного сравнительного технико-экономического анализа по критерию «Затраты-эффективность» альтернативных вариантов обустройства лесной транспортной инфраструктуры. В работе в качестве соисполнителей приняли участие также ФГУП «ГНЦ ЛПК», Ассоциация «Рос-лесмаш» и ООО «Агентство экономического моделирования и прогнозирования». Модель предусматривает сравнение вариантов обустройства лесной транспортной инфраструктуры с использованием автомобильного, железнодорожного и авиационно-гибридного транспорта с целью выбора наиболее экономически эффективного.
Программа разработана в среде Microsoft Excel с использованием языка программирования Visual Basic for Application и
располагает возможностями для дальнейшего развития и совершенствования.
На стадии планирования освоения лесного участка Модель помогает пользователям выбрать экономически выгодный вариант транспорта леса. В качестве пользователя может выступать широкий круг лиц: арендаторы леса, инвесторы, проектные организации, федеральные, региональные и местные органы управления лесами. Модель может быть использована для обоснования выбора варианта обустройства лесной транспортной инфраструктуры как отдельного арендованного участка, так и лесничества или лесной территории.
Исходные данные для технико-экономических расчетов эффективности транспортной инфраструктуры в Модели образуют две группы: экзогенные параметры - характеристики территории и лесных насаждений, общие для всех вариантов лесной транспортной инфраструктуры, и эндогенные параметры - характеристики конкретного варианта инфраструктуры и используемых транспортных средств.
Экзогенные параметры
- наименование субъекта Российской Федерации;
- наименование административного района субъекта федерации;
- лесничество;
- наименование арендатора;
- регистрационный номер арендованного участка лесного фонда;
- срок аренды, годы;
- площадь участка, га;
- общий запас древесины, тыс. м3;
- разрешенный годичный объем лесопользования (расчетная лесосека), тыс. м3;
- средний за срок аренды коэффициент использования разрешенного отпуска леса, в долях единицы;
- категория местности;
- категория грунтов;
- районный коэффициент по оплате
труда.
Эндогенные параметры
- нормы протяженности усов, веток и магистралей в зависимости от расстояния трелевки и расстояния между ветками;
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 2/2013
193
МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ
- вид транспортных коммуникаций: автомобильная (с указанием ширины и типа покрытия дорог), УЖД, авиационная;
- вид средств лесовозного транспорта (с указанием вида и марки);
- среднее расстояние вывозки, км;
- коэффициент спрямления среднего расстояния вывозки (для вариантов применения воздушных средств транспорта), в долях единицы.
Выходные данные сравнительных технико-экономических расчетов различных вариантов формирования лесной транспортной инфраструктуры включают:
- удельные и суммарные капитальные вложения (инвестиционные затраты) на строительство транспортных коммуникаций (дорог, трасс движения), руб./м3, тыс. руб.;
- удельные и суммарные капитальные вложения (инвестиционные затраты) на приобретение машин и механизмов для текущего содержания транспортных коммуникаций, руб./м3, тыс. руб.;
- удельные и суммарные капитальные вложения (инвестиционные затраты) на приобретение транспортных средств для вывозки древесины, руб./м3, тыс. руб.;
- удельные и суммарные затраты (себестоимость) на текущее содержание транспортных коммуникаций (дорог), руб./м3, тыс. руб.;
- удельные и суммарные затраты на транспортировку (вывозку) заготавливаемой древесины, руб./м3, тыс. руб.
- удельный и суммарный чистый доход от замены одного варианта формирования лесной транспортной инфраструктуры другим (другими) альтернативным, руб./м3, тыс. руб;
- индекс доходности альтернативных вариантов.
Модель позволяет выполнять сравнение вывозки древесины автомобильным транспортом (по 7 типам дорожных покрытий и с 5 вариантами лесовозных автопоездов), вывозки по УЖД и вывозки воздушным лесовозным транспортом (2 варианта вертолетов, 2 варианта дирижаблей, 5 вариантов гибридных летательных аппаратов).
Сравнение альтернативных вариантов обустройства лесной транспортной инфраструктуры и выбор лучшего варианта производится с использованием показателей:
- чистый доход (экономический эффект);
- индекс доходности (коэффициент эффективности).
По каждому из альтернативных вариантов при заданных значениях экзогенных параметров, одинаковых для всех вариантов, проводятся расчеты по определению затрат:
- на создание транспортных коммуникаций;
- на эксплуатацию и содержание транспортных коммуникаций;
- на транспортную работу по доставке заготавливаемой древесины в пункты примыкания.
Чистый доход определяется сравнением альтернативного варианта формирования лесной транспортной инфраструктуры с базисным.
Чистый доход (ЧД) вычисляется по формуле
зд=£(л-г)-е-5Х (1)
t=О 1=0
где Т - горизонт расчета, год;
R - удельная стоимость вывозки древесины в базисном варианте лесной транспортной инфраструктуры, руб./м3;
Z - удельная стоимость вывозки древесины при применении альтернативного варианта лесной транспортной инфраструктуры без учета амортизационных отчислений, руб./м3;
Q - объем заготовленной и вывезенной древесины за период срока аренды Т, тыс. м3;
K - инвестиции, необходимые для создания лесной транспортной инфраструктуры по альтернативному варианту, тыс. руб.
Индекс доходности (ИД) вычисляется по формуле
m=j^R-zy-S-. (2)
t=0 0-*'-
Если индекс доходности больше 1 -значит альтернативный вариант эффективнее
194
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 2/2013
МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ
Таблица
Стоимость строительства автомобильных дорог
Лесовозная дорога Ширина земляного полотна, м
с дорожным покрытием 12,0 10,5 8,5 5,5 5,0
Стоимость строительства 1 км лесовозной дороги, тыс . руб.
Асфальтобетонное 13583,0 - - - -
Битумоминеральная смесь 8870,0 7665,0 - -
Гравийное - 3611,0 3035,0 2096,0 1947,0
Грунтогравийное - - 2318,0 1617,0 1482,0
Колейное железобетонное 8706,0 4631,0 3830,0 3753,0
Колейное из деревянных щитов - - - 2259,0 2182,0
В том числе стоимость строительства земляного полотна, тыс. руб.
1910,0 1784,0 1473,0 979,0 902,0
В том числе стоимость дорожного покрытия, тыс. руб.
Асфальтобетонное 11673,0 - - - -
Битумоминеральная смесь - 7086,0 6192,0 - -
Гравийное - 1827,0 1562,0 1117,0 1045,0
Грунтогравийное - 845,0 638,0 580,0
Колейное железобетонное - 6922,0 3158,0 2851,0 2851,0
Колейное из деревянных щитов - - - 1280,0 1280,0
МАЗ КРАЗ Ивеко Камаз Урал
Рис. 1. Себестоимость вывозки древесины по дорогам с гравийным и колейным покрытием из деревянных инвентарных щитов
базисного, если равен 1 - альтернативный вариант равноценен базисному и если меньше 1 - не эффективен по отношению к базисному.
Сравнительный технико-экономический анализ альтернативных вариантов обустройства лесной транспортной инфраструктуры осуществляется в соответствии с Методическими рекомендациями по оценке эффективности инвестиционных проектов и их отбору для финансирования [2].
Стоимость строительства лесовозных дорог различного конструктивного исполнения определена методом пересчета базисных цен, включенных в «Общесоюзные нормы технологического проектирования лесозаготовительных предприятий ОНТП 02-85» [3], с использованием индексов пересчета в цены текущего 2012 г. [4].
С использованием Модели было проведено исследование, целью которого было
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 2/2013
195
МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ
млн руб.
9,00
Магистраль 1-Р-24 Магистраль 2-Р-24 Магистраль З-Р-18 Ветка>5 Ветка<5
1 категория местности 2 категория местности 3 категория местности Рис. 2. Стоимость строительства 1 км УЖД (веток и магистралей) для различных категорий местности
руб./м3
450.0
400.0
1 категория 2 категория 3 категория
местности местности местности
I категория дороги
II категория дороги
III категория дороги
Рис. 3. Себестоимость вывозки древесины по УЖД (расстояние вывозки 60 км, руководящий подъем 10%о)
проведение сравнительного анализа альтернативных вариантов лесной транспортной инфраструктуры на примере одного из регионов России. В качестве модельной территории для анализа была выбрана Вологодская область как один из наиболее лесоиндустриально развитых регионов страны.
Основные результаты сравнительного анализа представлены на рис. 1-3 и в табл. 1. В результате выполнения анализа было установлено, что экономически наиболее доступными для строительства являются грунтогравийные дороги, стоимость строительства 1 км которых колеблется от 1,5 до 1,6 млн руб. и дороги с колейным покрытием из деревянных щитов (около 2,2 млн руб./км). Себесто-
имость вывозки по дорогам с грунтогравийным и гравийным покрытиями практически одинаковы, поскольку при более низких затратах на строительство грунтогравийные дороги требуют больших затрат на их содержание. Себестоимость вывозки древесины по дорогам с гравийным и колейным покрытием из деревянных щитов представлена на рис. 1. Стоимость строительства лесных автодорог, рассчитанная по Модели для различных покрытий автодорог и ширины земляного полотна, представлена в таблице.
Сравнительный анализ показал, что стоимость строительства 1 км УЖД в зависимости от категории местности и категории дороги находится в диапазоне от 3,6 до 7,8
196
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 2/2013
МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ
млн руб. для магистрали и от 3,0 до 5,5 млн руб. для ветки (рис. 2). Стоимость строительства ветки УЖД сопоставима со стоимостью строительства лесных автодорог с колейным железобетонным покрытием.
Себестоимость вывозки древесины по УЖД в зависимости от категории дороги и типа местности находится в диапазоне от 280 до 380 руб./м3, что сравнимо с себестоимостью вывозки автомобильным транспортом (рис. 3).
Достоверность результатов расчетов, полученных по Модели, была проверена сравнением с реальными данными крупнейших лесопромышленных предприятий Вологодской области. Сопоставление результатов показало их высокую сходимость.
Функциональные возможности Модели были успешно продемонстрированы на заседании комиссии Министерства промышленности и торговли Российской Федерации 19 октября 2012 г. Работа получила положительную оценку.
Возможности программы весьма разнообразны и ограничиваются лишь теми задачами, которые ставит перед собой исследователь. Модель предполагает значительные усовершенствования с использованием дополнительного интегрируемого модуля, основанного на геоинформационных технологиях (ГИС-технологиях). ГИС-технологии позволят анализировать различные варианты размещения лесных дорог на конкретных участках лесного фонда, варианты транспортного освоения целых лесосырьевых районов, принимать решения по рациональному планированию, размещению, развитию сети лесных дорог и оценке транспортных и строительных затрат на оперативном, тактическом и стратегическом уровнях планирования лесозаготовительных процессов. При вводе исходных данных модуль позволит задавать следующие показатели по каждому субъекту Российской Федерации, на территории лесного фонда которого арендуется участок лесного фонда:
- площадь арендованного участка лесного фонда, тыс. га;
- общий запас на площади участка, тыс. м3;
- разрешенный объем лесопользования (расчетная лесосека), тыс. м3/год;
- средняя за срок аренды степень использования разрешенного объема лесопользования (расчетной лесосеки), в процентах (долях единицы);
- категория местности (1 - равнинная слабохолмистая, 2 - пересеченная, 3 - холмистая пересеченная и предгорная).
- категории грунтов (1 - сухие пески, каменистая почва; 2 - супесчаные почвы, мелкие суглинки; 3 - глинистые почвы, супеси с глинистыми прослойками; 4 - торфянисто-болотные, перегнойно-глеевые почвы)
Данные, полученные из модуля ГИС-технологий, должны быть интегрированы в Модель для количественной оценки и уточнения затрат и эффективности в сфере организации лесотранспортных и лесозаготовительных процессов.
Заключение
Как показали выполненные исследования, в современных условиях строительство лесовозных дорог является тяжелым бременем даже для крупных предприятий ЛПК. Актуальными являются предложения, направленные на снижение стоимости строительства дорог. Одним из таких предложений является строительство дорог с колейным покрытием из деревянных инвентарных щитов, которые в прошлом использовались для строительства лесовозных усов. Строительство лесовозных дорог с колейным покрытием из деревянных щитов - предложение ООО «ГНЦ ЛПК ТЭ». Предложение основано на том, что в недалеком прошлом специалисты считали перспективными дороги с колейным железобетонным покрытием. В 1988 г. таких дорог было построено 707 км. Широкое распространение лесовозных дорог с колейным железобетонным покрытием специалисты объясняли их следующими преимуществами перед другими типами покрытий:
- обеспечение круглогодового движения современных тяжелых автопоездов с высокими скоростями;
- снижение себестоимости вывозки древесины по сравнению с гравийными дорогами в 1,5...2 раза;
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 2/2013
197
МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ
- перенесение трудоемких работ на заводы ЖБИ и превращение строительных работ на дороге в монтажные, что обеспечивает снижение трудоемкости устройства покрытий на 35...50 %;
- возможность устройства покрытия из железобетонных плит в течение всего года.
Железобетонные дорожные плиты, созданные специально для лесовозных дорог, в настоящее время заводами ЖБИ не производятся. С учетом экономического положения лесозаготовительных предприятий как выход из положения в качестве переходной технологии при строительстве лесовозных дорог с твердым покрытием может быть использован опыт строительства лесовозных усов с использованием инвентарных деревянных щитов, имеющих такие же размеры, как и железобетонные плиты, разработанные специально для лесовозных дорог. Расчеты показали, что дороги с колейным покрытием являются экономически более доступными для их строительства. Деревянные щиты могут изготавливаться непосредственно на предприятиях ЛПК из собственного материала. Мы готовы оказать предприятиям помощь в разработке индустриальной технологии изготовления щитов, а
также технологии строительства лесовозных
дорог с их использованием.
Библиографический список
1. НИР «Проведение системного сравнительного технико-экономического анализа по критерию «Затраты-эффективность» альтернативных вариантов обустройства лесной транспортной инфраструктуры на модельном примере территории лесного фонда региона с развитой лесной промышленностью», тема выполнена ООО «ГНЦ ЛПК ТЭ» по государственному контракту c Министерством промышленности и торговли Российской Федерации № 12411.0816900.19.091 от 17 апреля 2012 г.
2. Методические рекомендации по оценке эффективности инвестиционных проектов и их отбору для финансирования. Официальное издание. Утверждено: Госстрой России, Министерство экономики РФ, Министерство финансов РФ, Госкомпром России № 7 - 12/47 31 марта 1994 г. - М.: 1994. -80 с.
3. Общесоюзные нормы технологического проектирования лесозаготовительных предприятий. ОНТП 02-85. Минлесбумпром СССР. Ленинград. 1986. - 232 с.
4. Письмо Минрегиона России от 01.08.2012 N 19899-ИП/08 «Об индексах изменения сметной стоимости строительно-монтажных работ, индексах изменения сметной стоимости проектных и изыскательских работ и иных индексах на III квартал 2012 г.»
198
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 2/2013
