Анализ технологии заготовки сортиментов в процессе лесосечных работ

ПОСТАНОВКА ПРОБЛЕМЫ

На лесозаготовках в РФ произошли и происходят кардинальные изменения, связанные с дроблением крупных государственных предприятий на предприятия с небольшим объемом производства, со сменой формы собственности, с присоединением лесозаготовок к деревообрабатывающим производствам: фанерным, целлюлозно-бумажным, гидролизным, мебельным и т.д. Происходит изменение сложившейся структуры лесозаготовок: лесосечных работ, транспорта леса, лесоскладских работ. Постепенно операции лесоскладских работ перемещаются на лесосеку, а доля доминирующей многие десятилетия технологии лесозаготовок с вывозкой хлыстов уменьшается в основном за счет возрастания доли вывозки сортиментов, особенно в Европейской части страны.

Современный инвестор ориентируется главным образом на выпуск товарной продукции, с тем, чтобы как можно быстрее окупить вложенный капитал. Во время процесса накопления капитала нецелесообразно создавать крупные предприятия, тем более, что и лесфонд Европейской части РФ не дает такой возможности во многих регионах.

Таким образом, число предприятий с малым объемом лесозаготовок будет расти и перед ними будет вставать вопрос о том, в каком виде целесообразнее вывозить древесину с лесосеки – в хлыстах или сортиментах. В книге [1] определены основные признаки малообъемных лесозаготовок.

ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЙ

Объектом исследования являются технологические процессы лесосечных работ с вывозкой сортиментов. Возможные варианты комплектов машин для выполнения этого процесса и их технико-экономические параметры представлены в таблице. Расчет годовой выработки выполнен при числе рабочих дней в году, равном 250.

В системах 1, 4 раскряжевка производится у пня и, следовательно, трелюются сортименты. В системах 2, 3 трелевка осуществляется деревьями, очистка от сучьев и раскряжевка которых выполняются на верхнем складе. В системах 5, 6 при раскряжевке на погрузочном пункте трелевка может быть как деревьями, так и хлыстами.

Следует иметь в виду, что в системах машин 4, 5 и 6 в 2-3 смены работают лишь ведущие машины (на сборе и трелевке). Валка, обрезка сучьев и раскряжевка могут выполнятся в запас – с меньшим числом смен, но с большим числом рабочих звеньев.

АНАЛИЗ СПОСОБОВ ЗАГОТОВКИ СОРТИМЕНТОВ

В течение последних десятилетий в области машинной заготовки сортиментов значительный прогресс достигли Скандинавские страны (Швеция и Финляндия). На мировой рынок поставляются харвестеры и форвардеры таких фирм, как VALMET, PONSSE, TIMBERJACK и другие.

Предлагаемые ими системы машин (харвестер + фор-вардер) существенно упрощают машинный технологический процесс лесозаготовок. Добавление к ним рубительной машины дает возможность очищать лесосеку и подготавливать ее к лесовыращиванию. При этом полностью выполняется процесс лесозаготовок от подготовительных до заключительных работ, нет необходимости в сооружении лесопромышленных складов. Сортиментная вывозка и разработанные системы машин позволяют до минимума сократить переместительные операции. Отпадает необходимость в предельно энергонасыщенных шасси, т.к. раскряжевка у пня исключает необходимость подъема-погрузки целых стволов при выполнении последующих операций.

Технологическая оснастка машин, включающая манипулятор с харвестерной головкой (захват, срезание, обрезка сучьев, отмер длин, раскряжевка и сортировка), выполнена компактно и надежно, одинаково применима на сплошных и выборочных рубках. Компановка технологического оборудования и кабины управления харвестеров, позволяющая вести разработку лент по фронту движения машины, дает возможность применять рациональную челночную схему освоения лесосеки. При этом сведены к минимуму холостые ходы, сберегаются энергоресурсы, повышается производительность машин. Отдельные конструкции харвестеров используют экскаваторную базу со снятием дерева с пня и полным восприятием силы тяжести дерева. Чаще используется метод валки сталкиванием срезанного дерева с пня.

При этом низкое расположение основания поворотной колонны манипулятора и шарнирно-сочлененная рама шасси исключают необходимость применения аутриггеров против опрокидывания, установка и сня- тие которых значительно удлиняют время цикла обработки предмета труда.

Начавшееся развитие машин циклично-непрерывного действия (харвестеры ЛОКОМО 961Т, ЛОКОМО 961S, КОРИНГ КХЗ-Д, VALMET 448), у которых одновременно с обрезкой сучьев и раскряжевкой одного дерева выполнялась валка другого, приостановлено. Причиной этого является то, что выигрыш по времени за счет совмещения операций не компенсирует потери, связанные с увеличением массы и энергонасыщенности харвесторов цикличнонепрерывного действия, с одной стороны, и с другой – невозможно их использовать на выборочных и постепенных рубках.

Таблица

Технико-экономические параметры комплектов машин

№ п/п	Комплект машин	Производ. базовой машины, м3/см	Стоимость комплекта, тыс. $ США	Годовая выработка, тыс. м3/год, при коэффициенте сменности			Число обсл. рабоч. в смену
				1	2	3
1	ВСРМ + ПТМС	92	660	23	46	69	2
2	ВПМ+ТМ+СРМ	90	113,928	22,25	44,5	66,75	3
3	ВТМ+СРМ	69	71,928	17,25	34,5	51,75	2
4	БП+ПТМС	90	220,713	22,5	45	67,5	5
5	БП+ПТК+БП	64	27,54	16	32	48	5
6	БП+ПТМ+БП	78	56,713	19,5	39	58,5	5

Примечания к таблице: ВСРМ – валочно-сучкорезно-раскряжевочная машина (харвестер); ПТМС – пакетировочнотрелевочная машина для сортиментов (форвардер); БП – бензопила; ТТК – трелевочный трактор с канатно-чокерным оборудованием (ТДТ-55А); ПТМ – пакетировочно-трелевочная машина (ТБ-1М); ВПМ – валочно-пакетирующая машина; ВТМ – валочно-трелевочная машина (ЛП-17А); ТМ – трелевочная машина (ЛТ-89Б); СРМ – сучкорезнораскряжевочная машина (ЛО -120)

Главной проблемой применения харвестеров и фор-вардеров на лесозаготовках России является их значительная стоимость. Приемлемый срок окупаемости такой системы машин возможен при 2-, 3-сменной работе в течение года. При норме выработки 92 м3/смену на лесосеке со средним объемом хлыста в пределах 0,3-0,39 м3 и 250 рабочих дней годовая выработка харвестера составит от 46 000 до 69 000 м3.

В России были созданы харвестеры (МЛ-72, МЛ-20) собственного производства. Однако их технические характеристики неудовлетворительные и поэтому в настоящее время прорабатывается вариант с использованием отечественного шасси с навеской на него зарубежного манипулятора с харвестерной головкой (СОФИТ, МЛХ-424, МЛХ-324, харвестер на базе ЛП-19В). Их стоимость более приемлема для российских лесозаготовителей.

Машинный способ производства обеспечивают также системы 2 и 3. Они могут быть скомплектованы из машин отечественного производства, а поэтому более доступны. В этих системах трелевка осуществляется деревьями и поэтому весьма проблематичны сохранение подроста и возможность использования их на постепенных и выборочных рубках, а также на переувлажненных грунтах в летний период.

Наиболее приемлемой для отечественных лесозаготовителей является комбинированная система машин 4. Это тем более перспективно, поскольку на рынке появились российские форвадеры. Рынок предлагает также подержанные машины зарубежных фирм. Системы 5 и 6 представляют традиционную схему заготовки хлыстов и их раскряжевку бензопилами на верхнем складе с последующей ручной раскаткой в штабеля. Эти системы не требуют больших капитальных затрат и при наличии дешевой рабочей силы еще долгое время могут находить применение. Трелевка хлыстами вершинами вперед дает возможность успешно использовать эти системы на рубках главного и промежуточного пользования.

Отметим, что вывозка сортиментов имеет по сравнению с раскряжевкой на нижнем складе ряд недостатков.

Поставленная цель рационального раскроя для получения максимально возможного выхода качественных сортиментов не всегда обеспечивает рациональную загрузку форвадеров и автолесовозов. На практике чаще применяют ограниченное число выпиливаемых сортиментов, чем нельзя добиться максимального выхода деловой древесины.

При вывозке сортиментов в лесу остается большое количество невостребованных отходов лесозаготовок, что ведет к захламлению вырубок.

Технология заготовки сортиментов в лесу требует доставки на лесосеку и обратно большого числа рабочих, что, впрочем, при малом объеме лесозаготовок не столь существенно.

ЗАДАЧИ УПРАВЛЕНИЯ ПРИ ЗАГОТОВКЕ И ВЫВОЗКЕ СОРТИМЕНТОВ. КРИТЕРИИ. МОДЕЛЬ

Управленческие решения принимаются в следующих условиях:

• 1.    На предприятии имеется комплект лесосечных машин для заготовки сортиментов. При этом нет ограничений в аренде лесного фонда, в найме рабочей силы. Ставится задача нахождения предельно эффективного объема лесозаготовок без дополнительных затрат на приобретение оборудования;

• 2.    Предприятие имеет в аренде лесной фонд с известным годовым объемом заготовки в пределах расчетной лесосеки. Средства на приобретение лесосечного оборудования и машин ограничены. Ставится задача выбора эффективного комплекта лесосечных машин для заготовки сортиментов;

• 3.    Предприятие, накопив оборотные средства, планирует увеличить объем производства. Рынок рабочей силы не ограничен, так же как и предложения по аренде лесного фонда. В этой связи возникает несколько альтернатив:

• а)    увеличить объем производства за счет увеличения коэффициента сменности;

• б)    увеличить число комплектов машин, имеющихся на предприятии;

• в)    продать имеющийся комплект и, вложив дополнительные средства, приобрести более производительный.

В сформулированных задачах важнейшим параметром в принятии решения является годовой объем производства круглых лесоматериалов. При раскряжевке у пня либо на верхнем складе системами машин 1 – 6 (см. рис.) выход деловых сортиментов может быть разным. Поэтому будет различной средняя цена единицы объема выработанной продукции. Критерием, оценивающим эффективность принимаемых решений, может быть прибыль предприятия (Э, руб .).

Функционал показателя эффективности ( Э, руб.) в общем виде может быть выражен следующим образом:

' И1 , И 2 ,..., И n ;Э =ф X1,X2,...,Xm;Vi Vo V 1,   2,..., к при заданных условиях И1, И2 ,..., Иn (параметры лесосечного фонда) с учетом неизвестных (предполагаемых) факторов V1, V2 ,..., Vк (стоимость рабочей силы, цена на энергоносители и др.) следует найти элементы решения X1,X2 ,..., Xm (годовой объем заготовки, комплект лесосечных машин, коэффициент сменности и др.), которые по возможности обращали бы в максимум показатель эффективности Э.

Рис. Характер зависимости эффективности использования систем машин (Э) от годового объема лесозаготовок (Q):

а – различные (1–6) системы машин, пунктирные линии 1–6 – верхние границы использования систем машин; б – системы машин при наличии одного (1), двух (2), трех (3) и четырех (4) комплектов;

На рисунке представлены граничные значения годового объема заготовки сортиментов исходя из возможностей базовой машины (наиболее дорогостоящей и производительной при 1-, 2- и 3-сменной рабо- те). Среднегодовой коэффициент сменности может иметь значения, отличные от целочисленных.

Характер зависимости эффективности использования систем машин (рис. а ) от годового объема заготовки сортиментов и от числа комплектов системы машин (рис. б ) представлен на рисунке.

Вертикальные пунктирные линии означают границы максимальной годовой выработки систем машин 1 – 6 (рис. а ). Предполагается, что недорогие системы машин при низкой заработной плате рабочих при малых объемах производства более эффективны. Результат может быть иным при значительном повышении заработной платы.

ВЫВОДЫ

• 1.    Для малообъемных лесозаготовок технологический процесс с вывозкой сортиментов является предпочтительным по сравнению с вывозкой хлыстов.

• 2.    Применение механизированных систем машин на заготовке сортиментов в малых объемах вполне оправдано в период накопления оборотных средств и наличия дешевой рабочей силы.

• 3.    В ближайшей перспективе в РФ найдет применение система машин 4, обеспечивающая заготовку сортиментов при выполнении различных способов рубок.

• 4.    Применение системы машин 1 при значительных объемах производства целесообразно при высокой заработной плате рабочих.

• 5.    Конкретные границы эффективной применимости систем машин могут быть получены в процессе решения изложенных задач и их оптимизации по пред-логаемой методике.