Методические основы совершенств. транспортных связей в предприя

21

- существует возможность дополнительного привлечения потенциальных объемов лесоматериалов из удаленных районов страны.

При анализе грузопотоков лесоматериалов установлено, что объѐм грузов из участков лесного фонда не позволяет организовать ежесуточный маршрут ни по одному из направлений, ни с отдельно взятой станции, ни с участка длиной до 150–200 км. При этом должны существовать пункты, где концентрируются такие потоки в силу проследования вагонопотоков по плану формирования.

Также существуют крупные лесопотребители с ежесуточной выгрузкой от 50

до 120 вагонов круглых лесоматериалов. Концентрированную погрузку леса уже сейчас пытается использовать компания «Евросиб-СПб», имеющая в соб-

ственности 400 платформ, специально оборудованных под перевозку лесомате-

риалов.

В зависимости от производственных процессов лесных предприятий суще-

ствует несколько вариантов транспортировки лесоматериалов: прямая вывозка,

одноступенчатая и многоступенчатая вывозка [127]. В настоящее время все лесные предприятия предлагается разделить на три типа:

1.Предприятия с комбинированием лесного хозяйства, лесозаготовок и побочного пользования лесом;

2.Предприятия с комбинированием лесного хозяйства, лесозаготовок, ле-

сопиления и мелкой деревопереработки (однопараметрический тип лесотранс-

портных потоков);

3. Предприятия с комбинированием всех перечисленных вариантов и вы-

пуском мебели и других изделий крупной переработки (многопараметрический тип лесотранспортных потоков).

В зависимости от особенностей производственной деятельности в лесных предприятиях существуют транспортные связи с дискретными и непрерывными переменными. Транспортные процессы с дискретными переменными имеют предприятия с установленными объемами и видами вырабатываемой продук-

ции, а также определенными транспортными расходами по всему циклу про-

22

движения лесоматериалов. Транспортные процессы с непрерывными перемен-

ными описывают варианты с фиксированной номенклатурой продукции, но любой мощности [123].

В настоящее время недостаточно рассмотрены статистические модели и схемы грузопотоков за определенный период времени (5–10 лет) и их разделе-

ние на транспортные и технологические модели. К транспортным будем отно-

сить модели, включающие направления, расстояния вывозки и перевозки, виды транспортных средств и параметры потоков лесоматериалов. К технологиче-

ским – модели, включающие характеристики технологического оборудования,

схемы размещения машин и механизмов в потоке [117].

Создаваемые в последнее время лесоперерабатывающие холдинги (верти-

кально интегрированные системы) отличаются большим разнообразием техно-

логических потоков, требующих доставки специально рассортированных видов древесного сырья (как по качественному, так и по породному составу). В дан-

ном случае в разы увеличиваются и усложняются схемы доставки древесного сырья, предварительно прошедшего подсортировку на промежуточных пунктах ее сбора.

Наилучшими технико-экономическими показателями характеризуются предприятия, у которых технологические линии направлены на переработку ле-

соматериалов, рассортированных по породно-качественному составу.

В странах с развитой лесоперерабатывающей промышленностью для сбора данных используют материалы инвентаризации лесов и ГИС технологий, по-

зволяющие упростить процедуру выбора оптимального плана доставки лесома-

териалов, ее распределения между производствами внутри холдингов или меж-

ду смежными производствами на долгосрочную перспективу. Немаловажное значение в этом процессе имеет система логистики, позволяющая грамотно спланировать развитие корпоративных сетей дорог, начиная от проектирования строительства и заканчивая их эксплуатацией, что, в конечном счете, увеличи-

вает процент доступности лесных ресурсов [79].

23

Вывозка хлыстов из лесосек чаще всего выполняется на два-три нижних склада, которые принимают всю номенклатуру заготовленной древесины, а ле-

соматериалы доставляются на ближайший к лесосекам нижний склад (прил. А).

За участками лесного фонда закрепляется определенное число лесовозных ав-

томобилей с учетом их общей производительности, равной объему заготовки за сутки.

При интенсивной вывозке сначала на верхнем складе накапливается в штабелях значительный объем лесоматериалов, а затем весь лесовозный парк в сжатые сроки производит вывозку этого объема лесоматериалов. Данные под-

ходы являются эффективными при неизменном расположении складов.

Применение сортиментной вывозки древесины значительно усложняет за-

дачи нахождения рациональных транспортных потоков, так как в данном слу-

чае отсутствуют нижние склады, а номенклатура лесоматериалов, вырабаты-

ваемая на лесосеке, значительно увеличивается.

При использовании сортиментной вывозки лесоматериалов непосредст-

венно потребителю или на железнодорожные склады суммарное число потре-

бителей может значительно возрастать при достаточно широкой номенклатуре поставляемых сортиментов с разными объемами доставки отдельных видов.

Часто возникает необходимость в поставках продукции на двор одного и того же потребителя с разных лесосек и одновременно различных видов про-

дукции с одной и той же лесосеки разным потребителям. При этом одну и ту же продукцию с одной и той же лесосеки можно поставить разным потребителям,

и наоборот, поставить определенную продукцию определенному потребителю с разных лесосек. В общем объеме заготовок сортиментная вывозка приобрета-

ет все большее значение. По стране она составляет уже 30 %, а в некоторых ре-

гионах достигает 80 % [55].

Отсутствие приемлемых решений этой задачи обусловило появление на предприятиях гибридного подхода к вывозке сортиментов, при котором вывоз-

ка выполняется в два этапа. На первом этапе все сортименты вывозятся с уча-

24

стков лесного фонда на промежуточный склад, а затем, уже со склада после вторичной сортировки, – потребителям. Это может существенно увеличить за-

траты на перевозку единицы лесоматериалов, так как суммарное расстояние транспортирования с лесосеки на склад лесоматериалов, а со склада потребите-

лю будет всегда больше расстояния при вывозке с лесосеки потребителю. В

этом случае добавляются затраты на погрузку, разгрузку, хранение лесомате-

риалов, содержание данного склада [24, 25].

В данных условиях стандартные подходы к формированию грузопотоков оказываются малоэффективными, а построение более эффективных схем, ввиду сложности задачи, может быть осуществлено только при условии использова-

ния современных методов математического программирования, реализуемых в специальном прикладном программном обеспечении.

Из-за недостаточной плотности сети лесовозных дорог в стране в боль-

шинстве случаев используются дороги общего назначения, где автопоезда вхо-

дят в поток автомобилей с различными схемами пересечения, представленных в табл. 1.2. Нами были исследованы различные схемы вывозки лесоматериалов из лесосырьевых баз основных многолесных регионов страны, где способы вхож-

дения лесовозных автомобилей в общий поток схожи. Это говорит о значимо-

сти проблемы неразвитости транспортных путей в масштабах страны [26].

При анализе раскряжевки лесоматериалов выявлено, что производитель-

ность при раскряжевке смешанных пород лесоматериалов на нижних складах на 20–35 % ниже, чем подсортированного леса, а производственные затраты в

1,5–3 раза выше. Поэтому объѐмы поставки лесоматериалов на деревоперераба-

тывающие предприятия с использованием ресурсов низкокачественной древе-

сины ограничиваются суммарными транспортными затратами.

По статистическим данным (на 1.01.2010 г.), на переработку отправляется всего 30 % от общего объѐма указанных лесных ресурсов. Причина заключает-

ся в малых объѐмах их образования на каждом предприятии и удалѐнности пунктов сосредоточения и переработки последних, а также в их экономической

25

недоступности, поскольку затраты на транспортно-грузовую работу превыша-

ют действующие цены на предприятиях, перерабатывающих низкокачествен-

ное сырьѐ.

Таблица 1.2

Распределение пересечений лесовозных дорог и расстояния перевозки леса

где +, х, т, к – способы вхождения лесовозных автомобилей в транспортный

поток общего пользования

Вданном случае многие лесозаготовительные компании начали вовлекать

впроцесс транспортировки специализированные транспортные предприятия,

обладающие определенным опытом оказания экспедиционных услуг с исполь-

зованием современных средств логистики по сбору и распределению грузов,

учитывающих сезонную доступность лесоматериалов, неравномерное распре-

деление лесозаготовительных операций в каждом блоке лесосек, видов сорти-

ментов и т. д. [42].

Чаще всего при решении таких задач используются критерии, минимизи-

рующие затраты путем расчета эффективности освоения каждого участка лес-

ного фонда с учетом ограничений по всему транспортно-заготовительному процессу (сезонность заготовок и вывозок, производительность машин на заго-

товке, трелевке и вывозке древесины, породно-качественный состав древостоя и т. д.).

26

1.2. Исследование грузопотоков лесоматериалов при рубках

промежуточного пользования в малолесных регионах

В процессе планирования рубок промежуточного пользования обращают внимание на их концентрацию в возможно меньшем количестве кварталов с примерно равной площадью, структурой насаждения и объемом всех видов ру-

бок ухода. Однако этого достичь на практике чрезвычайно трудно. Как прави-

ло, рубки раскинуты в разных, порой противоположных кварталах лесного мас-

сива с небольшими объемами заготавливаемой древесины, из которой ликвид-

ной массы получается в несколько раз меньше общей. Исходя из этих особен-

ностей процесса рубок ухода и происходит формирование грузопотоков [88].

Чтобы выявить взаимосвязь между транспортными потоками лесоматериа-

лов из отдельных лесных массивов и обосновать наиболее эффективные пути их транспортировки, нужно уяснить, что сама система ухода устанавливает следующие ограничения:

-уменьшение максимально нагрузки на рейс и допустимых размеров заго-

товляемой древесины;

-хаотичное размещение по площади лесосек с разнообразным породно-

качественным составом;

- планирование рубок в течение года носит неопределенный характер из-за случайных воздействий погодных условий, поэтому фактическое время выпол-

нения отдельных этапов рубок будет отклоняться в большую или меньшую сторону.

Объем работ на всех фазах рубок ухода меняется в значительных пределах.

Характер этого изменения хаотичный, поэтому потоки древесины от рубок ухода носят вероятностный характер. Большое значение для формирования грузопотоков имеет выбор числа и местоположения верхних складов [80].

27

Необходимо решить еще малоизученную проблему комбинирования и кооперирования производств в пределах экономического района, их транспорт-

ных связей, путей использования древесного сырья – то есть рассматривать проблему в региональном масштабе. Для этого необходимо провести тщатель-

ную, всеобъемлющую оценку лесных ресурсов и транспортной инфраструкту-

ры. Кроме этого, необходимо учитывать социальные и экономические предпо-

сылки. Повышение процента вывозки и использования биомассы дерева, в пер-

вую очередь, изменяет методы проведения работ по лесовосстановлению, за-

щите лесных культур, ухода за ними [44].

На наш взгляд, решение такой сложной задачи, какой является формиро-

вание грузопотоков от рубок ухода за лесом, учитывающее интересы не только конкретного предприятия-производителя продукции, но и предприятий региона в целом, можно осуществить, используя методы математического программи-

рования, основанные на использовании специфики структуры связей в больших системах. Такие задачи не поддаются решению стандартными методами мате-

матического программирования, не использующими специфики и структуры грузопотоков [87].

Изучая реально функциональные транспортные потоки, необходимо выде-

лить основные технологические способы. Каждый из этих способов можно рас-

сматривать как «черный ящик» с входящими и выходящими потоками затрат

(различные виды лесоматериалов и других ресурсов и выпуска конечной про-

дукции). Различные виды затрат и выпуска будем называть ингредиентами, а

качественные показатели, характеризующие изменение этих ингредиентов, –

интенсивностью использования технологических способов. Чтобы разработать план вывозки и перевозок в пределах региона из пунктов складирования в пункты потребления, учитывая полное удовлетворение спроса при минималь-

ных суммарных транспортных затратах, рассмотрим перевозку единицы груза со склада «X» в пункт «Y». Показатель интенсивности использования этого способа есть число – количество лесоматериалов, перевезенных со склада в

28

пункт «Y». Ингредиентами способа, c соответствующими затратами, являются отправляемые лесоматериалы и финансы, а ингредиентами выпуска – достав-

ленные в пункт «Y» лесоматериалы. Все эти вопросы взаимосвязаны. Так, ре-

шение последнего вопроса зависит не только от транспорта, но и от производ-

ственных мощностей по различным предприятиям или подразделениям одного предприятия [98].

Транспортно-грузовые процессы не будут эффективно функционировать без решения задач управления запасами сырья на лесосеке и в пунктах потреб-

ления. Это достигается путем решения блочных задач со складывающимися переменными и ограничениями.

При планировании грузопотоков возникают следующие задачи:

1. Наилучшим образом распределить различные виды лесоматериалов между потребителями, а внутри предприятия – между технологическими уста-

новками;

2. Рационализировать материальные потоки между различными установ-

ками (решение задачи усложняется вследствие наличия промежуточных сор-

тиментов, которые могут быть направлены в другие потоки без дальнейшей пе-

реработки);

3. Определить оптимальные варианты, режимы использования техноло-

гических установок с учетом различных факторов и условий;

4. Обосновать наилучшие варианты закрепления потребителей за по-

ставщиками лесоматериалов.

Решение усложняется еще и тем обстоятельством, что предприятия разли-

чаются возрастом и структурой оборудования основного и вспомогательного производства.

Анализ проблемы показал, что вовлечение в оборот древесины от рубок ухода и использование сортиментной вывозки повышает доступность древес-

ного сырья для рынка лесоматериалов [85].

29

1.3. Обзор научных исследований в области совершенствования

транспортных потоков лесоматериалов

Вопросами лесотранспортных процессов лесных предприятий, анализом технологических операций занимались многие НИИ и ВУЗы страны:

ОАО «ЦНИИМЭ», ВНИИЛМ, МГУЛ, ВГЛТУ, СПбГЛТУ, САФУ, УГТУ,

ПГТУ, КарНИИЛП, Гипролестнанс и др.

Научные основы транспортного освоения территорий лесного фонда, раз-

работку технологий лесозаготовительных и деревообрабатывающих произ-

водств заложили такие учѐные, как: В.В. Буверт, Д.К. Воевода, А.К. Редькин,

А.А. Камусин, В.И. Алябьев, И.Р. Шегельман, Б.А. Ильин, Ю.А. Ширнин,

Б.И. Кувалдин, В.И. Патякин, В.А. Горбачевский, Э.О. Салминен, Г.А. Борисов,

В.К. Курьянов, А.В. Скрыпников, Ф.В. Пошарников, Д.Н. Афоничев, О.Н. Бур-

мистрова, Е.В. Кондрашова, И.В. Григорьев, П.А. Нехорошков, М.Ю. Смирнов и др.

В работах В.К. Курьянова, В.Е. Межова, В.Н. Харина [65] дан анализ со-

временных представлений об автоматизированном управлении лесопромыш-

ленным производством, определены показатели эффективности функциониро-

вания лесопромышленного комплекса. Однако в предложенном варианте ана-

лиза рассматривались системы управления транспортными связями при прямой вывозке хлыстов на нижний склад внутри отдельно взятого лесозаготовитель-

ного предприятия и моделирование процессов трелевки лесоматериалов при различных схемах разработки лесосек. Вопросы сортиментной поставки лесо-

материалов непосредственно на склады потребителей не рассматривались.

Для определения транспортно-технологических затрат по погрузке, транс-

портировке, складировании использовались математические методы линейного программирования В.В. Глотова [47]. Рассматривались методы линейного про-

граммирования в однокритериальной постановке, не позво-ляющие решать проблему поставок лесоматериалов на региональном уровне, транспортно-

30

технологические связи между предприятиями не исследовались с целью поиска рациональных вариантов [49, 54, 57]. Модели производственных задач по мак-

симуму выпуска отдельного вида лесоматериалов предлагались Я. В. Хомяком

[129] и зарубежными авторами (G. B. Dantzig [135], A. J. Miller [136]). При этом рассматривался только прямой класс математических задач, не затрагивались обратные задачи, в то время как с помощью обратных задач находят экстремум

(максимум или минимум) показателя эффективности.

Определение направлений транспортных потоков, их планирование с уче-

том функционирования инфраструктурных объектов и транспортно-грузовых комплексов было предложено А.А. Смеховым [112]. Задача формирования сис-

темы лесотранспортных потоков лесоматериалов в пределах региона, опреде-

ляющая принятый уровень технологической специализации, не решалась. Ос-

новные способы получения оптимальных показателей транспортно-грузовых процессов предприятий в зависимости от скоростных характеристик грузопото-

ков, определение наивыгоднейших направлений доставки грузов и распределе-

ние их по видам транспорта предложены Е.А. Александровым [3], Н.К. Соло-

губом [114] и в ряде других работ [4, 15, 41, 50]. В них, в основном, все внима-

ние было направлено на погрузочно-разгрузочные операции на нижних складах при перевалке лесоматериалов с автомобильного транспорта на железнодорож-

ный. Проблема развития транспортных связей в территориально-

производственных комплексах, состоящих из отдельных предприятий, связан-

ных совместным использованием территории и транспортной инфраструктуры,

в пределах региона не ставилась.

Принципы расчета показателей обслуживания материально-транспортных потоков подъемно-транспортными устройствами, имеющих вероятностный ха-

рактер, были разработаны А.К. Редькиным [100, 101]. Совершенствованию сис-

тем автоматизированного управления производством на основе составления формализованных схем доставки продукции (сырья, полуфабрикатов) с исполь-

зованием математических моделей для отдельных операций на складах, погру-