WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 |

На правах рукописи

Лукашевич Виктор Михайлович

ОБОСНОВАНИЕ КОМПЛЕКТОВ И РЕЖИМОВ РАБОТЫ ЛЕСОСЕЧНЫХ И ЛЕСОТРАНСПОРТНЫХ МАШИН

С УЧЕТОМ СЕЗОННОСТИ ЛЕСОЗАГОТОВИТЕЛЬНЫХ РАБОТ

05.21.01 – Технология и машины лесозаготовок и лесного хозяйства

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Петрозаводск 2007

Диссертационная работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Петрозаводский государственный университет

Научный руководитель

доктор технических наук, профессор

Шегельман Илья Романович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор

Сюнёв Владимир Сергеевич

кандидат технических наук

Солнышков Виктор Михайлович

Ведущая организация

Санкт-Петербургская государственная лесотехническая академия

Защита состоится «___» __________2007 г. в _____ часов на заседании диссертационного совета Д.212.190.03 при Петрозаводском государственном университете (185910, Республика Карелия, Петрозаводск, пр. Ленина, д. 33).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Петрозаводского государственного университета

Автореферат разослан «___» ______________ 2007 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Поляков В. В.

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Важнейшее направление развития лесозаготовительной промышленности – полное и экологически безопасное освоение и использование сырьевого потенциала лесных ресурсов, которые для Российской Федерации входят в число приоритетных. Рекомендации по выбору комплектов и режимов работы лесосечных и лесотранспортных машин зачастую носят разноречивый характер, мало учитывают сезонность лесозаготовок и условия работы регионального ЛПК. В известных работах недостаточно внимания уделено вопросам прогнозирования влияния климата и других природно-производственных условий на выполнение лесозаготовительных работ. Обоснованный выбор комплектов и режимов работ лесосечных и лесотранспортных машин весьма актуален для предприятий отрасли в сложных природно-производственных условиях лесозаготовок (сезонность, разнообразие типов лесозаготовительных и лесотранспортных машин, типов грунтов, заболоченности, типов покрытий временных лесовозных дорог). Такой выбор может быть осуществлен только с использованием современных математических методов и ГИС-технологий, обеспечивающих рациональный выбор комплектов машин и режимов их работы с учетом сезонности лесозаготовок.

В связи с этим, задача обоснования комплектов машин и режимов их работы с учетом сезонности лесозаготовок является актуальной.

Цель работы. Обосновать технологические решения, повышающие эффективность функционирования комплектов лесосечных и лесотранспортных машин с применением математических методов и ГИС-технологий.

Научная новизна. Разработана математическая модель и алгоритм формирования комплектов машин и выбора режима их работы, учитывающие вероятностный характер природно-климатических условий лесозаготовок и позволяющие принимать технологические решения при распределении лесосечного фонда на зоны летней и зимней вывозки. Установлены новые зависимости, характеризующие природно-климатические показатели в разрезе районов Республики Карелия, которые собраны в единую ГИС. Построены эмпирические функции распределения начала, окончания и количества дней вывозки для снежных, снежно-ледяных и ледяных дорог, на примере Сегежского района Республики Карелия. Разработаны рекомендации по выбору режима лесозаготовительных машин в условиях Республики Карелия.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. Математическая модель и алгоритм формирования комплектов лесозаготовительных машин и выбора режима их работы, учитывающие вероятностный характер природно-климатических условий лесозаготовок.

2. Новые зависимости, характеризующие динамику природно-климатических показателей лесозаготовок по всем районам Республики Карелия.

3. Эмпирические функции распределения начала, окончания и количества дней вывозки для снежных, снежно-ледяных и ледяных дорог, полученные на примере Сегежского района Республики Карелия.

4. Результаты оценки технологических показателей лесосек в процессе рубок в зимних и летних условиях.

5. Рекомендации по выбору комплектов и режимов работ лесозаготовительных машин.

Достоверность научных исследований подтверждается значительным статистическим материалом, полученным в реальных природно-производственных условиях, адекватностью разработанных моделей, результатами статистической обработки данных.

Практическая значимость. Результаты исследования являются научной основой для принятия решений в области формирования комплектов и режимов работы машин, что повышает эффективность лесозаготовительных работ. Разработанный на основе ГИС-технологий программный продукт является исходной базой данных для рационального распределения лесосечного фонда на зоны летней и зимней заготовки и для определения сроков вывозки в условиях Республики Карелия. Используемая методика работ может быть тиражирована в другие лесопромышленные районы Российской Федерации.

Место проведения. Работа выполнена на кафедре «Технологии и оборудования лесного комплекса» ПетрГУ и в лесосырьевых базах предприятий Республики Карелия: ООО «Северная ЛЗК», ЗАО «Лесма», ЗАО «ШуяЛес», ЗАО «Лескарел», ООО «Пудожский ЛПХ».

Реализация работы. Материалы работы переданы Министерству промышленности и природных ресурсов Республики Карелия, внедрены в ООО «Северная ЛЗК», используются КарНИИЛПКом при прогнозировании развития лесопромышленного комплекса Республики Карелия, а так же в учебном процессе лесоинженерного факультета ПетрГУ.

Апробация работы. Основные положения диссертации обсуждались на конференции ПетрГУ в 2004 г.; на второй и третьей международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы развития лесного комплекса» (Вологда, 2005-2006 гг.); на четвертой всероссийской научно-технической конференции "Вузовская наука - региону" (Вологда, 2006 г); на VII международной молодежной научной конференции «Севергеоэкотех» (Ухта, 2006 г.); на ежегодном международном научном семинаре «Advances in methods of information and communication technology» (Петрозаводск, 2006 г.); на IV международной научно-практической конференции «Темпы и пропорции социально-экономических процессов в регионах Севера. Лузинские чтения-2007» (Апатиты. 2007); на научно-практических семинарах КарНИИЛПКа (2005-2007 гг.); на заседаниях кафедры «Технологии и оборудования лесного комплекса» ПетрГУ.

Публикации. Результаты приведенных исследований опубликованы в 12 работах.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести разделов, основных выводов и рекомендаций, списка литературы и приложений. Общий объем работы 157 с., в т. ч. 45 рис., 67 таблиц, 13 с. приложения. Список литературы содержит 145 наименований.

Содержание работы

Во введении определена актуальность темы диссертационной работы, сформулированы цель исследований, основные положения, выносимые на защиту, приведена краткая характеристика работы в целом.

В первом разделе проведен анализ природно-производственных факторов влияющих на проведение лесозаготовительных работ. Исследования в области подготовительных работ и природно-производственных условий лесозаготовок велись ЦНИИМЭ, СПб ГЛТА, КарНИИЛПом (КарНИИЛПКом), Марийским ГТУ, Воронежской ГЛТА; учеными: В. А. Азаренком, Г. М. Анисимовым, Ю. А. Битом, Г. К. Виногоровым, А. В. Жуковым, А. П. Калашниковым, В. М. Котиковым, А. Н. Кочановым, В. Г. Кочегаровым, В. К. Курьяновым, А. П. Матвейко, В. И. Патякиным, В. С. Сюневым, А. Ф. Федоренчиком, А. М. Цыпуком, И. Р. Шегельманом, Ю. В. Шелгуновым и др.

Анализ рассмотренных работ показал, что важнейшей составляющей лесозаготовительного производства является разделения территории лесосечного фонда на зоны летнего и зимнего освоения. Однако, недостаточно внимания уделено вопросам прогнозирования влияния климата и других природно-производственных условий на выбор комплектов и режимов работ лесозаготовительных машин. Для решения этих задач необходимо применение математических методов и ГИС-технологий.

Задачи исследований:

  1. Разработать математическую модель и алгоритм, позволяющие принимать решение по выбору комплектов лесозаготовительных машин и режиму их работ с учетом сезонности лесозаготовок.
  2. Построить и исследовать эмпирические функции распределения по началу, окончанию и продолжительности вывозки по зимним лесовозным дорогам (на примере Республики Карелия).
  3. Сформировать электронную базу данных и ГИС по природно-производственным условиям по всем лесозаготовительным районам Республики Карелия и провести их математическое описание.
  4. Выполнить экспериментальные исследования технологических показателей зон летней и зимней вывозки.
  5. Выполнить технико-экономическое обоснование и сформировать рациональные комплекты машин с учетом сезонности лесозаготовок.
  6. Разработать рекомендации для выбора комплектов и режимов работ лесозаготовительных машин.

Во втором разделе представлена математическая модель решения задачи выбора комплекта машин, учитывающая вероятностный характер природно-климатических условий лесозаготовок и позволяющая принимать технологические решения при распределении лесосечного фонда на зоны летней и зимней вывозки. Алгоритм выбора комплекта машин представлен на рис. 1.

Рис.1. Алгоритм решения задачи выбора комплекта машин

Согласно алгоритму, на основе анализа собранных данных по природно-производственным условиям с применением ГИС-технологий определены сроки работы лесозаготовительных машин при зимней и летней заготовке. Критерием оценки комплекта машин выбран чистый дисконтированный доход (ЧДД):

(1)

( 2)

где ЧДДi – чистый дисконтированный доход i-ого комплекта машин; Тз – продолжительность зимнего сезона; ПРi – прибыль; ЗТiа – затраты на амортизацию, КВi – капитальные вложения; Т и – период и коэффициент дисконтирования; Vр.л. – объем расчетной лесосеки; Ц – цена реализации; Vа1 и Vа2 – объем заготовки комплектом машин, отданных и сданных в аренду; Vi – объем заготовки i-ого комплекта; А – цена аренды; Спj – попенная плата j-ой породы; ЗП – зарплата рабочим; ЕСН – единый социальный налог; Нподг и Ндр – норма затрат на подготовительные и на другие расходы; Цк и Рк – цена и норма расхода k-ого топлива; На и Нрем – норма отчислений на амортизацию и ремонт; ЗТтр.леса – затраты на транспорт леса.

Тогда, целевая функция будет иметь вид:

(3)

Ограничения модели следующие:

а) полное освоение расчетной лесосеки:

(4)

б) выбор только одного комплекта машин:

(5)

в) ограничение переменной модели:

, i N (6)

Разработанная модель (3)–(6) позволяет выбрать эффективный комплект машин в зависимости от режима его работы.

В третьем разделе описана методика определения режима работы лесозаготовительных машин, основанная на оценке вероятности дат начала, окончания и количества дней вывозки по зимним лесовозным дорогам. Построены математические модели, описывающие природно-производственные факторы, влияющие на лесозаготовительные работы (температура воздуха, высота снежного покрова, глубина промерзания грунта, продолжительность светового дня, осадки и др.), которые дополняют дорожно-климатические графики. Получены регрессионные зависимости по температурному режиму и по высоте снежного покрова для всех районов Республики Карелия (некоторые из них приведены ниже в табл. 1)

Таблица 1

Математическое описание природно-производственных

факторов по районам Республики Карелия

Район

Уравнение1

Калевальский

t= 0,027*x4-0,702*x3+5,116*x2-6,972*x-11,94

h= 0,139*x4-2,952*x3+17,87*x2-27,46*x+16,05

Сегежский

t=0,036*x4-0,899*x3+6,348*x2-8,683*x-12,55

h= -0,058*x4+0,228*x3+1,263*x2+6,476*x-5,75

Медвежегорск

t=0,026*x4-0,679*x3+4,926*x2-6,297*x-11,98

h= 0,126*x4-3,193*x3+22,032*x2-40,29*x+26,89

1Примечание: t и h – температура и высота снежного покрова; х – значение месяца для температуры от 1 до 13, начиная с января, для снежного покрова от 1 до 8, начиная с октября.

На примере Сегежского района построены оценки математического ожидания и дисперсии среднесуточной температуры (рис. 2) и высоты снежного покрова для каждой декады месяца за 35 лет.

Рис. 2. Изменение среднесуточных температур в Сегежском районе Республики Карелия за 35 лет

Pages:     || 2 | 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»