Автор: Абрамов Виталий Викторович

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №6 (53) июнь 2013 г.

Статья просмотрена: 92 раза

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.

Основные термины (генерируются автоматически): процесса трелевки, мощности двигателя трактора, мощности трактора, вспомогательных рабочих, стоимости трактора, отдельных критериев оптимизации, капитальных ремонтов трактора, зарплат вспомогательных рабочих, балансовая стоимость трактора, проведение капитальных ремонтов, выборочных рубках, свертки критериев, стоимости трактора и годового, С увеличением мощности трактора, стоимости и мощности трактора, первоначальной стоимости трактора, двигателя трактора и степени, дополнительных критериев, ремонтное обслуживание трактора, смен работы трактора.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle
Задать вопрос