Многокритериальная оптимизация процесса трелевки на выборочных рубках Текст научной статьи по специальности «Экономика и бизнес»

DOI: 10.12737/1770 УДК 630*372

МНОГОКРИТЕРИАЛЬНАЯ ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА ТРЕЛЕВКИ НА

ВЫБОРОЧНЫХ РУБКАХ

кандидат технических наук, старший преподаватель кафедры лесной промышленности, метрологии, стандартизации и сертификации В. В. Абрамов кандидат технических наук, старший преподаватель кафедры лесной промышленности, метрологии, стандартизации и сертификации М. В. Филичкина ФГБОУ ВПО «Воронежская государственная лесотехническая академия»

FilichkinaM@yandex.ru

В настоящее время для оценки технологических и операционных процессов используют несколько разновидностей критериев оптимальности: экономические, технико-экономические и технологические. В условиях выборочных рубок особую значимость имеет лесоводственно-экологическая оценка последствий выполнения операций или процессов. В этой связи, необходим комплексный подход при обосновании технико-технологических решений на лесосечных работах по сле-

С

с = Спр + Ск + Сд + ЕСТ =-*

где С - общие затраты на выполнение трелевки, руб;

Спр - прямые затраты на выполнение

трелевки, руб;

Ск - косвенные затраты на выполнение трелевки, руб;

Сд - дополнительные затраты на выполнения трелевки, руб;

См_см - себестоимость содержания

машино-смены трелевочного средства, руб;

- вырубаемый объем древесины

дующим противоречивым направлениям: снижение себестоимости работ, сокращение общей доли непродуцирующих технологических площадей и уменьшение негативного воздействия оставляемому древостою, подросту, подлеску и почвенному покрову [4]. Наиболее существенное воздействие на результат проводимых рубок с обозначенных позиций производит трелевка. Для оценки эффективности ее проведения предлагается следующий критерий:

— + ^,А„,кТ + S„С„,+ ЕСт, (1)

м

на лесосеке в i -й прием рубок; м3;

Псм - сменная производительность трелевочной техники, м3;

Хср - средняя цена заготавливаемой древесины, руб/м3;

Sн - непродуцирующие площади на лесосеке, га;

Атек - годичный прирост древесины,

м3/га;

Т - интервал между приемами рубок, лет;

Спе - себестоимость подготовки 1

м2 технологических площадей, руб/м3;

Ст - балансовая стоимость трелевочного средства, руб.

Прямые затраты представляют собой стоимость трелевки всей заготавливаемой на лесосеке в -й прием рубок древесины. К косвенным затратам относится стоимость потерь в приросте из-за площадей занятых под волоки. Дополнительные затраты выражают собой стоимость подготовки транспортной сети для процесса трелевки. Таким образом, представленный критерий чувствителен к двум направлениям совершенствования процесса трелевки: снижение себестоимости трелевки за счет роста ее производительности; снижения денежных потерь путем уменьшения доли непродуцирующих площадей. В связи с этим представляется целесообразным общие затраты на выполнение трелевки С принять за основную целевую функцию, а остальные, необходимые для более полной и глубокой оценки эффективности исследуемых технологий и способов трелевки считать дополнительными. Таким образом, задача оптимизации трелевки становится многокритериальной [1].

Входящая в прямые затраты на трелевку Спр себестоимость содержания ма-шино-смены используемой техники См _см

слагается из следующих эксплуатационных расходов: зарплата основных рабочих с начислениями и доплатами; основной и дополнительной зарплат вспомогательных рабочих и обслуживающего персонала; стоимости текущих ремонтов; стоимости топлива и смазочных материалов; амортизационных отчислений; прочих производ-

ственных затрат.

Зарплата основных рабочих зависит от количества рабочих, обслуживающих трактор. К ним относятся тракторист и прицепщики. Опыт трелевки леса тракторами показывает, что количество прицепщиков зависит в основном от производственных условий (таксационной характеристики древостоя и организации работ). Основная и дополнительная зарплата тракториста и прицепщика с начислениями может быть определена из следующего уравнения

З = Т(тт + ппТ„)(1 + кд), (2)

где Т - продолжительность смены в часах;

Тт - часовая тарифная ставка тракториста, руб;

Тп - часовая тарифная ставка прицепщика, руб;

Пп - количество прицепщиков, обслуживающих один трактор;

кд - суммарный нормативный коэффициент доплат к основной зарплате.

В статью зарплат вспомогательных рабочих и обслуживающего персонала включаются: зарплата вспомогательных

рабочих, занятых на содержании тракторов (подвозка воды и ГСМ, подогрев воды и смазочных масел, охрана и перебазирование тракторов, прогрев тракторов зимой); зарплата рабочих, занятых на подготовительных работах (содержание трелевочных волоков). Основную и дополнительную зарплату вспомогательных рабочих с начислениями можно определить по следующей формуле

З, = Тп,Т, (1+к,). (3)

где п, - трудозатраты на содержание трактора и трелевочных волоков, чел.днях /см;

Т, - часовая тарифная ставка вспомогательных рабочих, руб.;

к, - коэффициент доплат к основной

зарплате вспомогательных рабочих.

Статья затрат на текущий ремонт представляет собой: затраты на профилактическое обслуживание и текущий ремонт трелевочных тракторов. Затраты на ремонтное обслуживание трактора, приходящиеся на одну машино-смену, могут быть определены исходя из балансовой стоимости трактора и годового процента отчислений на текущие ремонты

Ст ¥

Р.

1001

(4)

где Ст - балансовая стоимость трактора, руб.;

¥ - годовой размер отчислений на техуход и текущий ремонт (в % от первоначальной стоимости трактора);

t - количество смен работы трактора в году.

Расход топлива зависит, в основном, от мощности двигателя трактора и степени его загрузки и может быть определен по следующей формуле

Чт = ТЛмЛгЯпМ, (5)

где Т - количество часов работы трактора в смену;

N - мощность трактора, кВт.;

Т]м - коэффициент использования мощности двигателя;

Т]т - коэффициент использования двигателя по времени;

Яп - норматив расхода топлива на 1 кВт в час, кг.

Расход смазочных масел устанавливается в процентах от расхода топлива. Для дизельных двигателей

Ям = 0,07 Ят . (6)

Стоимость топлива и смазочных материалов может быть определена из следующего выражения

Г = ТЧМЛт^ ( Ят° + Ям°1 ) Рт . (7)

Обозначив ТщцТЯт = Я, получим

Г = я (а + 0,07о1) ртИ, (8)

где О - стоимость 1 кг топлива, руб.;

(О1 - стоимость 1 кг смазочных масел, руб.;

Рт - транспортные расходы.

Нормы амортизационных отчислений устанавливаются для полной реновации первоначальной стоимости трактора и проведения капитальных ремонтов. Размер амортизационных отчислений обычно устанавливается в процентах к балансовой стоимости оборудования и может быть определен по следующей формуле

Н

Ст +Х К-Д

ТС„

100%

(9)

где Н - годовая норма амортизационных отчислений (в % к балансовой стоимости трактора);

Ст - балансовая стоимость оборудования, руб;

I к - стоимость всех капитальных

ремонтов за период службы трактора, руб.; А - ликвидационная стоимость трак-

тора, руб.;

Та - амортизационный период, лет. Ликвидационная стоимость механизма определяется по следующей формуле

А = Ркп!м , (10)

где

Р„ -

конструктивный вес механизма, кг;

п - выход металлолома от конструктивного веса в долях от единицы (0,8);

- стоимость 1 кг металлолома,

м

руб.

Сменный размер амортизационных отчислений можно определить из следующего выражения

, с н

А = ■

, (11)

1001

где t - число смен работы трактора за год.

Количество капитальных ремонтов и их стоимость зависят от принятых для определения норм амортизации сроков службы трактора, межремонтного цикла, стоимости и мощности трактора. С увеличением мощности трактора увеличивается его стоимость и затраты на проведение капитальных ремонтов. Структура затрат на проведение капитальных ремонтов трактора аналогична структуре затрат на изготовление трактора. Она состоит из затрат, не зависящих от мощности двигателя трактора (постоянных затрат) и переменных затрат, величина которых изменяется с изменением мощности. В общем виде сменная стоимость капитального ремонта трактора может быть выражена

К1 + К 2 N

К =

(12)

где К-1 - постоянные затраты на капитальный ремонт трактора, руб.;

К2 N - переменные затраты, руб.

Прочие производственные затраты включают в себя: постоянные затраты -П1 (малоценный и быстроизнашиваю-щийся инструмент и приспособления, спецодежда); переменные расходы П2N, величина которых зависит от мощности трактора. Это расходы на тросы и чокера, стоимость металла, идущего на изготовление крюков и колец чокеров. В общем виде формула для определения прочих затрат имеет вид

Пп = П + П2 N. (13)

Затраты на малоценный и быстроиз-нашивающийся инструмент, по данным лесхозов за 2007, составляют примерно 1450 рублей в год. Сумму возмещения износа спецодежды можно определить, исходя из норм расхода и стоимости спецодежды, бесплатно выдаваемой рабочим, занятым на трелевке.

В качестве дополнительных критериев к основному предлагается принять пря-

мые

с

пр

косвенные

С

и дополнительные

Сд затраты на трелевку, которые входят в

основной критерий С в формуле 1; а также затраты труда

п М

с =

тр

П

(13)

где

пр - количество задействованных в

технологическом процессе рабочих); и показатель повреждаемости оставляемых деревьев.

її

IР

Ж =

повр

т

где

вероятность повреждения I - го

количества деревьев;

т - общее количество прогнозируемых повреждений.

Анализ отдельных критериев оптимизации позволяет сделать однозначные выводы об эффективности процесса трелевки, однако полное решение оптимизационной задачи требует рассмотрения взаимодействия дополнительных критериев, и их совокупности. Поэтому требуется использовать метод комплексного критерия. Для этого необходимо, применяя так называемый способ свертки критериев, определить вес каждого из них. Рекомендуется этот вес устанавливать, исходя из опыта и знаний исследователя, если предварительно накоплены сведения об опти-

C — C C — C C

„ _ 1 Cmax Cmin . ^ 1 пр.тах пр.тт л

Я — 1------------^----------; Я 2 - 1-------------Т,--------------; Яз — 1

мизируемом объекте. В этом случае отпадает необходимость прибегать к экспертной оценке, методу последовательных уступок, отбору критериев по методу множества Парето и другим приемам.

Для формирования обобщенного критерия используем способ его выражения в виде дроби, где в числителе будет сумма всех частных критериев, которые надо минимизировать, а в знаменателе -максимизируемых критериев [5]. Необходимым условием свертки критериев в виде дроби является их одинаковая размерность. Предложенные нами критерии С, Ск , Сд , Стр этому условию не соответствуют, поэтому приведем их к безразмерной величине

K.max K.min

Я 4 — 1

C

C — C

d.max d.min

C

C

np.max

C — C

mp.max mp.min

C

d.max

C

; q6 - 1 — Wn

(14)

noep.mm '

mp.max

C C Г C1 C1

ГДе max’ min , Cnp.max , Cnp.min , CK.max ,

C C C C C

K.min’ d.max ’ d.min ’ mp.max ’ mp.min ’

WnoBp min - максимальные и минимальные

значения результатов оптимизации по каждому критерию в отдельности.

В условиях малолесных районов, по мнению большинства экспертов, а также своих знаний и опыта исследований, значимость критерия качества проведения рубок несколько превосходит их экономическую целесообразность и затраты труда. В связи с этим, приняты следующие весовые коэффициенты: Х — 0,1; Х2 — 0,1;

А3 = 0,1; Я4 = 0,1; Я5 = 0,1; Я6 = 0,5.

Учитывая то, что проведенный анализ позволил нам предварительно установить влияние отдельных критериев оптимизации, единый обобщенный критерий в нашем случае можно определить на основании взвешивания каждого отдельного критерия следующим образом

02 = \Я1 + ^2Я2 + ^3Я3 + ^4Ч4 (15)

Кяь + \Я6

где Я1, Я2, Я3, Я4, Я5, Я6 показатели общих, прямых, косвенных, дополнительных, трудовых затрат на трелевку и повреждаемости древостоя в безразмерном виде [2].

Таким образом, для выполнения многокритериальной оптимизации процесса трелевки на базе разработанных имитационных моделей выработан комплексный критерий оценки выполнения операции с позиций технико-экономической и лесово-дственно-экологической эффективности [3]. Разработанный критерий позволяет одновременно учитывать прямые, дополнительные, косвенные и трудовые затраты, а также вероятность повреждения оставляемых деревьев.

Библиографический список

1. Алябьев В.И., Курьянов В.К., Харин В.Н. Организация автоматизированного управления лесопромышленным производством. Воронеж: ВГЛТА, 1999. 196 с.

2. Абрамов В.В. Имитационное моделирование работы трелевочных средств на выборочных рубках. Воронеж: ВГЛТА, 2008. 96 с. Деп. в ВИНИТИ 22.07.2008, № 631-В2008.

3. Абрамов В.В. Разработка и обоснование эффективной технологии трелевки в малолесных районах: дис. ... канд. техн. наук. Воронеж: ВГЛТА, 2009. 288 с.

4. Пошарников Ф.В., Абрамов В.В. Выполнение трелевки в условиях постоянного и непрерывного лесопользования // Вестник Московского государственного университета леса - Лесной вестник. 2008. №6. С. 108-111.

5. Герасимов Ю.Ю., Сюнев B.C. Экологическая оптимизация технологических процессов и машин для лесозаготовок: учеб. пособие. Йоэнсу, 1998. 178 с.

DOI: 10.12737/1771 УДК 630*383.4: 625.863.4

ИССЛЕДОВАНИЯ ДОРОЖНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ИЗ ЩЕБЁНОЧНЫХ СМЕСЕЙ НА

СДВИГОВЫЕ НАПРЯЖЕНИЯ

ассистент кафедры сухопутного транспорта леса В. В. Артемьев Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет имени С.М.Кирова

artemev.vladislav@gmail.com

Одним из основных наиболее важных элементов лесовозной автомобильной дороги является дорожная одежда. Именно к дорожной одежде предъявляется ряд конструктивных, технологических и эксплуатационных требований: прочность,

надежность, долговечность, ровность и шероховатость поверхности, обеспечивающие высокий коэффициент сцепления и наименьшее сопротивление при движение автопоездов. В связи с этим дорожная

конструкция является наиболее капиталоемким элементов дороги.

В лесной дорожной сети оправдано использование щебеночных и гравийных дорожных покрытий, обеспечивающих показатели эксплуатации подвижного состава (скорость движения, расход топлива и др.) в несколько раз лучше, чем грунтовые дороги, дороги с покрытиями из улучшенных грунтов и не существенно уступают дорогам с асфальтобетонными и черноще-