Выполнение трелевки в условиях постоянного и непрерывного лесопользования Текст научной статьи по специальности «Прочие технологии»

ЛЕСОИНЖЕНЕРНОЕ ДЕЛО

ВЫПОЛНЕНИЕ ТРЕЛЕВКИ В УСЛОВИЯХ ПОСТОЯННОГО И НЕПРЕРЫВНОГО ЛЕСОПОЛЬЗОВАНИЯ

Ф.В. ПОШАРНИКОВ, проф. каф. технологии и оборудования лесозаготовительного произ-

водства ВГЛТА, д-р техн. наук,

В.В АБРАМОВ, ассистент каф. технологии и водства ВГЛТА

В настоящее время главные принципы ведения лесного хозяйства и лесоэксплуатации - постоянное, непрерывное и неистощимое лесопользование. При этом эффективность проведения рубок в значительной степени определяет трелевка, являющаяся самой затратной операцией на лесосеке. При ее совершенствовании, особенно на рубках ухода за насаждением, одновременно с обеспечением наибольшего производственно-экономического эффекта важно избежать снижения лесоводственного результата, а также уменьшить негативные экологические последствия в виде повреждений оставляемого древостоя. Такой комплексный подход в оценке эффективности выполнения трелевки остается проблемным вопросом по причине отсутствия на сегодняшний день критерия качества, позволяющего совершенствовать операцию по следующим противоречивым направлениям: рост производительности труда, уменьшение негативных лесоводственно-экологических последствий, снижение потерь древесины, уменьшение материальных и трудовых затрат. В связи с этим предлагается следующий критерий оценки эффективности

C = C + C + C =

пр к д

= (C M / П ) + Z S A T + S C , (1) где C - общие затраты на выполнение трелевки, руб;

C - прямые затраты на выполнение трелевки, руб;

C - косвенные затраты на выполнение трелевки, руб;

C - дополнительные затраты на выполнения трелевки, руб;

C - себестоимость содержания машиносмены трелевочной техники, руб;

M - вырубаемый объем древесины на лесосеке в 7-й прием рубок; м3;

оборудования лесозаготовительного произ-

vglta@vglta.vrn.ru

Псм - сменная производительность трелевочной техники, м3;

Z - средняя цена заготавливаемой древесины, руб/м3;

Sн - непродуцирующие площади на лесосеке, га;

Атек - годичный прирост древесины, м3/ га;

T - интервал между приемами рубок, лет;

C - себестоимость подготовки 1 м2 технологических площадей, руб/м3.

Прямые затраты представляют собой стоимость трелевки всей заготавливаемой на лесосеке в -й прием рубок древесины. К косвенным затратам относится стоимость потерь в приросте от технологических площадей на лесосеке. Дополнительные затраты выражают собой стоимость подготовки транспортной сети для трелевочной техники. Представленный критерий позволяет совершенствовать трелевку по пути снижения ее себестоимости за счет роста производительности; снижения денежных потерь путем уменьшения доли непродуцирующих технологических площадей. В связи с этим представляется целесообразным общие затраты на выполнение трелевки C принять за основную целевую функцию, а остальные, необходимые для более полной и глубокой оценки эффективности, считать дополнительными. В качестве дополнительных критериев к основному предлагаются прямые C , косвенные C и дополнительные C за-

пр к д

траты на трелевку, которые входят в основной критерий C, а также затраты труда

C = nM/П , (2)

где Пр - количество задействованных в технологическом процессе рабочих и показатель повреждаемости оставляемых деревьев

108

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 6/2008

ЛЕСОИНЖЕНЕРНОЕ ДЕЛО

Рисунок. Зависимости сменной производительности МТЗ-82 + ЛТП-2от основных факторов влияния

П

W

повр.

(3)

j=i

где P. - вероятность повреждения оставляемых деревьев на лесосеке; х - количество прогнозируемых повреждений.

Таким образом, задача оптимизации трелевки становится многокритериальной, при этом основной критерий С является функцией дополнительных критериев С = |(Спр, Ск, Сд, Стр) и лишь один из дополнительных критериев Wповр непосредственно математически не связан с основным критерием C.

Анализ отдельных критериев оптимизации позволяет сделать однозначные выводы об эффективности процесса трелевки, однако полное решение оптимизационной задачи требует рассмотрения взаимодействия допол-

нительных критериев и их совокупности. Это задача векторной оптимизации. Для перехода от векторного критерия к скалярному можно 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 оптимизируемом 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. Необходимым условием свертки

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 6/2008

109

ЛЕСОИНЖЕНЕРНОЕ ДЕЛО

критериев в виде дроби является их одинаковая размерность. Предложенные нами критерии C, Ск, Сд, Стр этому условию не соответствуют, поэтому приведем их к безразмерной величине

q1 = 1 - (C - C . ) / C ;

11 v max mm' max7

q2 = 1 - (C - C .) / C ;

J2 4 пр.тах пр.тт' пр.тах7

q3 = 1 - (C - C .) / C ;

J3 4 к.тах к.тт' к.тах7

q. = 1 - (C - C .) / C

-*4 v nmax nmm' n

'"тр.тах’

(4)

*4 4 д.тах д.:тату д.тах7

q5 = 1 - (C - C .) / C

J 5 4 тр.тах тр.тт' т

q6 = 1 - Wповр.mm,

где C , C . , C , C . , C , C ., C ,

mar mm7 пр.тах пр.тт7 к.тах к.тт7 д.тах7

C ., C , C ., Ж . - макси-

д^т^ тр^ах^ тр^т^ поврет

мальные и минимальные значения результатов оптимизации по каждому критерию в отдельности.

По мнению большинства экспертов [4-6], значимость критерия качества проведения рубок несколько превосходит их экономическую целесообразность и затраты труда. В связи с этим, приняты следующие весовые коэффициенты: = 0,1; Х2 = 0,1; ^3 = 0,1;

^4 = 0,1; Х5 = 0,1, Х6 = 0,5. Таким образом, единый обобщенный критерий можно определить на основании взвешивания каждого отдельного критерия следующим образом

Q = (\qx + V2 +V3 +М.) / (М. + (5)

где ql, q2, q3, q4, q5, q6 - показатели общих, прямых, косвенных, дополнительных, трудовых затрат на трелевку и повреждаемости древостоя в безразмерном виде.

Для выполнения оптимизации процесса трелевки предложенным комплексным критерием на основе теоретических и экспериментальных исследований были разработаны имитационные модели по определению производительности работы трех типов трелевочной техники (МТЗ-82 + ЛТП-2; МТЗ-82 + ЗТЛ-2; ЛТЗ-55 + ЛТН-1 + ТТР-401), наиболее предпочтительной для рубок ухода. Разработанные модели, отражающие взаимосвязь параметров технических средств с природно-производственными условиями их эксплуатации (рисунок), успешно прошли производственную проверку на адекватность сопоставлением результатов компьютерного и натурного эксперимента, проведенного в Левобережном лесничестве

Учебно-опытного лесхоза ВГЛТА, что позволяет не только достоверно прогнозировать показатели функционирования техники в различных условиях, но и использовать их внутри предложенного комплексного критерия оптимизации.

В результате предлагаемая оптимизационная модель позволяет для конкретных условий производства и природной среды (запас на гектаре - qra, средний объем заготавливаемого хлыста - qхл, длина лесоматериала

- l удаленность лесоматериала на пасеке от трелевочного волока l2, густота древостоя - v) выбирать основные наиболее существенные факторы влияния (ширина пасеки - b , ширина ленты - l , ширина волока - b и ширина

т.п. в

- Ью визира, оттягивание собирающего троса трелевочной техники на пасечном волоке

- 1то, интенсивность рубки - кр, угол между визиром (лентой) и пасечным волоком - а, рейсовая нагрузка трелевочного средства - Q, ширина — b и глубину - а разрабатываемой делянки) и обосновывать их оптимальные параметры.

Библиографический список

1. Пошарников, Ф.В. Трелевка леса в малолесных районах России / Ф.В. Пошарников, В.В. Абрамов. - Воронеж: ВГЛТА, 2005. - 63 с.

2. Пошарников, Ф.В. Анализ состояния и перспектив развития техники для выполнения переместительных операций на рубках промежуточного пользования по хлыстовой и сортиментной технологиям / Ф.В. Пошарников, В.В. Абрамов // Технологии, машины и производство лесного комплекса будущего: материалы международной научно-практической конференции. - Воронеж: ВГЛТА, 2005.

- Ч. II. - С. 122-126.

3. Пошарников, Ф.В. Моделирование и оптимизация процессов в лесном комплексе: учеб. пособие / Ф.В. Пошарников. - Воронеж: ВГЛТА, 2002. -270 с.

4. Герасимов, Ю.Ю. Экологическая оптимизация технологических процессов и машин для лесозаготовок: учеб.пособие / Ю.Ю. Герасимов, B.C. Сюнев.

- Йоэнсу, 1998. - 178 с.

5. Гильц, Н.Р. Совершенствование лесозаготовок в лесах I группы / Н.Р. Гильц, К.К. Демин, В.М. Емельянов. - М.: Лесная пром-сть, 1984. - № 7. -С. 8-9.

6. Гильц, Н.Р. Несплошные рубки леса: учеб. пособие / Н.Р. Гильц, В.В. Федоров, В.А. Васюков и др.

- М.: Лесная пром-сть, 1986. - 192 с.

110

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 6/2008