Библиографическое описание:

Абрамов В. В. Многокритериальная оптимизация процесса трелевки на выборочных рубках в малолесных районах // Молодой ученый. — 2013. — №6. — С. 12-15.

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 следующим противоречивым направлениям: снижение себестоимости работ, сокращение общей доли непродуцирующих технологических площадей и уменьшение негативного воздействия оставляемому древостою, подросту, подлеску и почвенному покрову [4, c. 109]. Наиболее существенное воздействие на результат проводимых рубок с обозначенных позиций производит трелевка. Для оценки эффективности ее проведения предлагается следующий критерий:

            (1)

где  — общие затраты на выполнение трелевки, руб;

 — прямые затраты на выполнение трелевки, руб;

 — косвенные затраты на выполнение трелевки, руб;

 — дополнительные затраты на выполнения трелевки, руб;

 — себестоимость содержания машино-смены трелевочного средства, руб;

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

 — сменная производительность трелевочной техники, м3;

 — средняя цена заготавливаемой древесины, руб/м3;

 — непродуцирующие площади на лесосеке, га;

 — годичный прирост древесины, м3/га;

 — интервал между приемами рубок, лет;

 — себестоимость подготовки 1 м2 технологических площадей, руб/м3;

 — 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 [5, с. 79]. В связи с этим представляется целесообразным общие затраты на выполнение трелевки  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.

Входящая в прямые затраты на трелевку  себестоимость содержания машино-смены используемой техники  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 производственных 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

,                                                                                      (2)

где  — продолжительность смены в часах;

 — часовая тарифная ставка тракториста, руб;

 — часовая тарифная ставка прицепщика, руб;

 — количество прицепщиков, обслуживающих один трактор;

 — 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

,                                                                                                   (3)

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

 — часовая тарифная ставка вспомогательных рабочих, руб.;

 — 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

,                                                                                                                 (4)

где  — балансовая стоимость трактора, руб.;

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

 — 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

,                                                                                                        (5)

где  — количество часов работы трактора в смену;

 — мощность трактора, кВт.;

 — коэффициент использования мощности двигателя;

 — коэффициент использования двигателя по времени;

 — норматив расхода топлива на 1 кВт в час, кг.

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

.                                                                                                               (6)

Стоимость топлива и смазочных материалов может быть определена из следующего выражения

.                                                                              (7)

Обозначив  получим

,                                                                                        (8)

где  — стоимость 1 кг топлива, руб.;

 — стоимость 1 кг смазочных масел, руб.;

 — 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

,                                                                                      (9)

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

 — балансовая стоимость оборудования, руб;

 — стоимость всех капитальных ремонтов за период службы трактора, руб.;

 — ликвидационная стоимость трактора, руб.;

 — амортизационный период, лет.

Ликвидационная стоимость механизма определяется по следующей формуле

,                                                                                                                 (10)

где  — конструктивный вес механизма, кг.;

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

 — стоимость 1 кг металлолома, руб.

Сменный размер амортизационных отчислений можно определить из следующего выражения

,                                                                                                                  (11)

где  — 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 [3, c. 32]. 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

,                                                                                                        (12)

где  — постоянные затраты на капитальный ремонт трактора, руб.;

 — переменные затраты, руб.

Прочие производственные затраты включают в себя: постоянные затраты —  (малоценный и быстроизнашивающийся инструмент и приспособления, спецодежда); переменные расходы , 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

.                                                                                                        (13)

Затраты на малоценный и быстроизнашивающийся 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 прямые , косвенные  и дополнительные  затраты на трелевку, которые входят в основной критерий  в формуле 1; а также затраты труда

,                                                                                                             (14)

где  — количество задействованных в технологическом процессе рабочих);

и показатель повреждаемости оставляемых деревьев

,                                                                                                             (15)

где  — вероятность повреждения - го количества деревьев;

 — 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 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 [6,7]. Необходимым условием свертки критериев в виде дроби является их одинаковая размерность. Предложенные нами критерии , , ,  этому условию не соответствуют, поэтому приведем их к безразмерной величине

; ; ; ; ; .                               (16)

где , , , , , , , , , ,  — 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: ; ; ; ; ; . 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

.                                                                                (17)

где , , , , ,  показатели общих, прямых, косвенных, дополнительных, трудовых затрат на трелевку и повреждаемости древостоя в безразмерном виде [2, с. 46].

Таким образом, для выполнения многокритериальной оптимизации процесса трелевки на базе разработанных имитационных моделей выработан комплексный критерий оценки выполнения операции с позиций технико-экономической и лесоводственно-экологической эффективности. Разработанный критерий позволяет одновременно учитывать прямые, дополнительные, косвенные и трудовые затраты, а также вероятность повреждения оставляемых деревьев [1, с. 38].

Литература:

1.                  Абрамов, В. В. Имитационное моделирование работы трелевочных средств на выборочных рубках [Текст] / В. В. Абрамов; ВГЛТА.– Воронеж, 2008. — 96 с. — Деп. в ВИНИТИ 22.07.2008, № 631-В2008.

2.                  Абрамов, В. В. Разработка и обоснование эффективной технологии трелевки в малолесных районах [Текст]: дис.... к-та техн. наук: 05.21.01 / В. В. Абрамов. — Воронеж: ВГЛТА, 2009. — 288 с.

3.                  Абрамов В. В. Трелевка леса в малолесных районах России: деп. рукопись / Воронеж. гос. лесотехн. акад. — Воронеж, 2005. — 63 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.         Пошарников Ф. В., Абрамов В. В., Бондаренко А. В. Обоснование оптимальных параметров работы трелевочных средств на несплошных рубках // Лесотехнический журнал. — 2011. — № 1. — С. 76–80.

6.         Абрамов В. В., Пошарников Ф. В., Бондаренко А. В., Оптимизация транспортно-технологических параметров первичной транспортировки древесины на выборочных рубках // Современные проблемы науки и образования. — 2012. — № 1. URL: http://www.science-education.ru/101–5486.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle