Партнеры журнала:

Лесозаготовка

Оценка эффективности сквозных технологических процессов лесозаготовительного производства

Главной задачей лесопромышленного комплекса всегда было сохранение, преумножение и эффективное использование лесных богатств в интересах человека, общества и государства. Развитие отраслевой науки и практические действия предприятий всех основных и обслуживающих подотраслей должны быть направлены на создание «эффективной системы использования природных ресурсов».

Именно такое требование содержалось в одном из посланий Президента Российской Федерации Федеральному собранию. Оно конкретизировано и развито в Концепциях развития лесного хозяйства и лесопромышленного комплекса, одобренных Правительством России.

Эффективность лесопользования в России в настоящее время находится на крайне низком уровне. В аналитической записке «Эффективность государственного управления лесными ресурсами Российской Федерации в 2004-2006 годах» Счетной палаты РФ отмечается, что в силу низкой степени эффективности производств по обработке и переработке древесины деятельность лесопромышленного комплекса не отвечает экономическим интересам государства как собственника лесного фонда.

Понятия эффективности и качества взаимосвязаны. Невозможно говорить о качестве процесса, если он неэффективен. Под качеством процесса следует понимать совокупность свойств характеристик процесса, которые придают ему способность удовлетворять обусловленные или предлагаемые потребности.

В книге, написанной учеными Петрозаводского государственного университета, отмечается: «Начало XXI века ознаменовалось развитием интеграционных процессов в российской экономике, в том числе и в лесной отрасли. Отмечается нарастание волны слияний и поглощений не только отраслевого, но и финансового характера, не только национального, но и транснационального уровня, что во многом определяет развитие лесопромышленного комплекса РФ в настоящее время».

Значительная часть предприятий российского ЛПК входят в различные производственные холдинги, некоторые из них ведут широкомасштабную деятельность по комплексному оснащению предприятий различных отраслей народного хозяйства. Например, занимаются комплексными поставками промышленного оборудования, техники, сырья, материалов и сервисных услуг для предприятий нефтегазодобывающей, химической промышленности, электроэнергетики и металлургии, в области строительства. Другие специализируются только на ЛПК, имея в своей структуре несколько деревообрабатывающих (лесопильных, пропиточных и др.) и деревоперерабатывающих предприятий (целлюлозно-­бумажных, гидролизных и др.). В качестве примера можно привести ОАО «Югорский лесопромышленный холдинг», ЗАО «Инвестлеспром», лесопромышленный холдинг RFP Group, ООО «ЛесПромСтрой», ОАО «Балтийский лесопромышленный холдинг» и другие, которые ведут бизнес на территории сразу нескольких субъектов РФ и производят широкий спектр продукции на основе древесины.

К числу специфических отраслевых факторов работы таких холдингов профессор Илья Шегельман относит:

  • многообразие возможных вариантов формирования баланса производства и потребления древесного сырья;
  • многообразие природно­-произ­водственных условий лесозаго­товок; 
  • возможность различных направлений использования древесного сырья и транспортной логистики, связывающей подразделения заготовки и переработки древесины;
  •  значительное количество вариантов технологий и соответствующих им комплектов систем машин для заготовки древесины, технико-­экономические показатели работы которых зависят от множества факторов, включая таксационные характеристики древостоя и удаленность от потребителей древесины;
  • разобщенность транспортной сети для перемещения древесины и территориальная разобщенность узловых точек сети, в которых находятся перерабатывающие предприятия.

Эффективность работы таких производственных объединений, а следовательно, благосостояние их работников, объемы фискальных отчислений в бюджеты и фонды различных уровней зависят от эффективности работы всех звеньев общей технологической цепочки - от заготовки древесины до выпуска готовой продукции.

В качестве перспективного направления в поиске путей повышения эффективности деятельности лесопромышленного комплекса (и. в частности, лесопромышленных холдингов) профессором Шегельманом предложена концепция сквозных технологических процессов в ЛПК. Под ними понимается совокупность технологических процессов (производств) заготовки, транспортировки и переработки ресурсов биомассы дерева, связанных между собой посредством предметов труда на выходе и входе процессов, определяемых используемыми технологиями и техникой, а также местами выполнения операций.

Еще один весьма важный фактор - энергетическая эффективность отдельных операций и технологических цепочек в целом. Повышение энергоемкости производства, в том числе и лесозаготовительного, увеличение количества техники, задействованной в производственных процессах, а также постоянный рост цен на энергоносители - все это повышает актуальность вопроса об экономии энергии и росте энергетической эффективности. Универсальных способов экономить энергию сегодня не существует, но разработка методик, технологий и устройств, помогающих вывести энергосбережение на качественно новый уровень (в том числе и в лесозаготовительной отрасли), является приоритетной задачей мирового научно-­технического сообщества.

На заседании Госсовета, прошедшем 2 июля 2009 года в Архангельске, Президент Российской Федерации Дмитрий Медведев сформулировал стратегические задачи страны в сфере энергоэффективности, которую часто называют «пятым видом» топлива. Глава государства напомнил собравшимся, что в России была создана Комиссия по модернизации и технологическому развитию экономики, которая выделила пять приоритетов. На первом месте энергоэффективность. Это направление должно быть системообразующим. К 2020 году необходимо снизить на 40% энергоемкость российского валового внутреннего продукта, - отметил на том заседании Госсовета президент.

Экономика России сегодня характеризуется высокой энергоемкостью, в 2-3 раза превышающей показатели экономики развитых стран. Причинами такого положения, кроме суровых климатических условий и территориального фактора, являются сформировавшаяся в течение длительного периода структура промышленного производства и нарастающая технологическая отсталость отраслей промышленности, а также недооценка важности энергосбережения.

Основное требование к лесопользованию - неистощительность лесных ресурсов, а в перспективе - обязательное способствование расширенному воспроизводству лесных ресурсов - процессу непрерывного расширения производительной способности лесных биогеоценозов, задачей которого является получение через оборот рубки двух кубометров древесины там, где раньше был взят один. Но в РФ до сих пор нет единого подхода к комплексной оценке экологической эффективности и к показателям качества процесса лесопользования.

Многие отечественные и зарубежные ученые неоднократно обращались к различным сторонам процесса лесопользования с точки зрения управления его качеством. Подавляющее большинство их публикаций посвящено экологическим аспектам лесопользования, сохранению биоразнообразия лесной среды, а также количественным оценкам качества лесовосстановления. Существует мнение о необходимости отказа от проведения сплошных рубок леса для сохранения биологического разнообразия и максимально возможного сохранения подроста главных пород - для сокращения оборота рубки. На такой трактовке качества лесозаготовок настаивают международные природоохранные организации WWF и Greenpeace. Насколько обоснованы такие рекомендации?

Как отмечает профессор Светозар Сеннов, «из всех видов лесовосстановления (естественное, искусственное и смешанное) современная лесоводственная наука считает наиболее предпочтительным естественное и иногда смешанное».

Считается, что из всех мер содействия естественному лесовосстановлению наиболее действенное - сохранение подроста, то есть ставка делается на сохранение результатов предварительного лесовосстановления. Для осуществления такого метода разработаны специальные способы заготовки древесины: валка на подкладочное дерево (костромской способ) при механизированной валке, челночный способ при работе валочно-­трелевочных машин и др.), которые позволяют сохранять до 65% имеющегося на пасеках подроста; при этом производительность основных работ снижается. В научной литературе есть сведения, что такой метод содействия естественному лесовосстановлению позволяет сократить оборот рубки главной породы на 10-50 лет.

Однако такой подход далеко не всегда оправдан, так как:

  • на большей части территорий покрытых лесом равнинных земель лесного фонда РФ главными породами являются хвойные;
  • в лесах, где в качестве главной породы выбраны светолюбивые хвойные (сосна, лиственница), подроста этих пород почти нет из­-за его неспособности нормально развиваться под материнским пологом;
  • в лесах, образованных теневыносливыми хвойными (елью, пихтой), имеется большое количество подроста; однако, по нашим наблюдениям и данным других исследователей, большое количество сохраненного при лесозаготовках подроста погибает в первые 5-10 лет после сплошной рубки из­-за резкого изменения микроклимата и светового режима после удаления материнского полога (ожог хвои и шейки корня, выжимание корней и пр.). Причем процент отмирающего подроста напрямую зависит от типа вырубки, который, в свою очередь, напрямую зависит от того, какой тип леса был подвергнут рубке;
  • отмирающий в течение 1-2 классов возраста подрост захламляет лесосеку, повышая ее пожароопасность и увеличивая риск поражения леса вредителями и болезнями.

В связи с отмеченным выше можно утверждать, что в определенных типах леса отказ от сохранения подроста с обязательным оставлением семенников может дать для лесовосстановления больше положительных, нежели отрицательных результатов по следующим причинам:

  • технологии лесосечных работ без сохранения подроста более производительны и менее энергоемки;
  • отказ от строго заданной сети пасечных трелевочных волоков приведет к тому, что трелевочные тракторы будут проезжать по одному и тому же месту максимум четыре раза (в зависимости от удаленности места заготовки от верхнего склада), что приведет к улучшению лесной почвы благодаря ее скарификации, а также позволит довести плотность почвы до оптимальной для развития семян, то есть будет способствовать улучшению условий для последующего естественного лесовосстановления. На это ориентирует пункт 56 Правил заготовки древесины, утвержденных приказом Рослесхоза от 01.08.2011 г. № 337, который, в частности, гласит: «В равнинных лесах, при сплошных рубках без сохранения подроста в условиях типов леса, где минерализация поверхности почвы имеет положительное значение для лесовосстановления, площадь волоков не ограничивается»;
  • при очистке лесосек от порубочных остатков появляется возможность использовать высокопроизводительные подборщики грабельного типа;
  • отказ от сохранения подроста позволит шире использовать технологию трелевки деревьев за комли, что приведет к значительному повышению производительности операции очистки деревьев от сучьев (при использовании мобильных сучкорезных машин), а также даст возможность сконцентрировать большую часть порубочных остатков на верхнем складе (что значительно облегчит их дальнейшую утилизацию) и снизить трудоемкость очистки лесосек.

Результаты широкомасштабных исследований, проведенных в Западной и Средней Сибири, показали, что на вырубках погибает 15-95%, а иногда и 100% сохраненного жизнеспособного подроста хвойных пород. Такие же данные получены учеными ЦНИИМЭ на некоторых типах вырубок для условий Северо­-Западного региона РФ. Ими, в частности, установлено, что «отпад подроста ели (20­-летнего возраста в момент рубки) за пятилетний период после сплошной рубки (Крестецкий ЛПХ) в формирующихся разнотравно­-ситниковом, ситниково­-вейниковом и ситниковом типах вырубок, составил 18,5, 57,3 и 100% соответственно».

В Северо­-Западном регионе площадь лесонасаждений с достаточным для устойчивого лесовосстановления количеством подроста главных пород не превышает 49,2%, причем в некоторых областях региона она не превышает 10% (Новгородская - 9,0%, Псковская - 5,9%).

На основании приведенных данных можно сделать вывод: на значительных лесных площадях сохранение подроста невыгодно в связи с плохими перспективами его последующего развития или его недостаточным количеством. В этом случае на первый план выходит последующее естественное лесовосстановление, основанное на таких мерах содействия, как обязательное сохранение семенников, подготовка почвы, очистка лесосек и пр. Понятно, что с точки зрения последующего естественного лесовосстановления (прорастания попавших в почву семян) оптимальное состояние почвы (по плотности и порозности) будет одним из главных факторов, определяющих успешность этого процесса.

Следовательно, процент сохраненного при проведении лесосечных работ подроста не может служить однозначным критерием качества их выполнения.

Отечественные и зарубежные ученые - биологи и экологи - сходятся во мнении, что сплошные рубки в условиях бореальных лесов, которые составляют большую часть лесов РФ, не являются препятствием для сохранения биологического разнообразия лесной среды. Дело в том, что в настоящее время эти леса на обширных площадях могут быть уничтожены, например, в результате пожаров, бурь, засухи, снеголома, массового размножения насекомых­-вредителей, рубок. Однако катастрофическое нарушение бореальных лесных экосистем - это начало новой сукцессии, которая постепенно приводит к развитию лесного насаждения, подобного тому, какое существовало на этом месте до катастрофы. В результате нарушений, если лесные участки зарастают без вмешательства человека, часто получаются одновозрастные насаждения семенного происхождения, во многом идентичные исходному.

С развитием насаждений от молодого леса до старовозрастного количество биотопов и, соответственно, биологических видов, их занимающих, будет меняться независимо от антропогенного воздействия. Таким образом, сплошные рубки леса не ведут к большим отличиям от естественной сукцессии бореальных лесов. Кроме того, скандинавские ученые считают, что сплошные рубки наносят меньший вред сохранению биоразнообразия лесной среды, чем осушение лесных болот. Следовательно, отказ от проведения сплошных рубок главного пользования лесом также не может служить показателем качества лесопользования.

К тому же устойчивое или расширенное лесовосстановление и сохранение биологического разнообразия лесной среды, поддержание и сохранение всех экологических функций лесов хотя и являются важной задачей лесопользования, не исчерпывают всех требований, предъявляемых к этому процессу.

Лес - самый производительный из всех типов растительного покрова. И, как наиболее производительная система, он должен максимально удовлетворять потребности населения Земли при соблюдении населением вышеперечисленных экологических требований.

Так в чем же состоит способность леса как биогеоценоза удовлетворять потребности людей? Воспользуемся таким определением леса: «Лес - это элемент географического ландшафта, состоящий из древесных, кустарниковых и травянистых растений, элементов животного мира и микроорганизмов, в своем биологическом развитии взаимосвязанных и оказывающих влияние друг на друга и на окружающую среду», а также перечнем видов пользования лесом (содержащимся в ст. 80 Лесного кодекса РФ, принятого в 1997 году): «В лесном фонде могут осуществляться следующие виды лесопользования: 1) заготовка древесины; 2) заготовка живицы; 3) заготовка второстепенных лесных ресурсов (пней, коры, бересты, пихтовых, сосновых, еловых лап, новогодних елок и др.); 4) побочное лесопользование (сенокошение, пастьба скота, размещение ульев и пасек, заготовка древесных соков, заготовка и сбор дикорастущих плодов, ягод, орехов, грибов, других пищевых лесных ресурсов, лекарственных растений и технического сырья, сбор мха, лесной подстилки и опавших листьев, камыша и другие виды побочного лесопользования, перечень которых утверждается федеральным органом управления лесным хозяйством); 5) пользование участками лесного фонда для нужд охотничьего хозяйства; 6) пользование участками лесного фонда для научно-­исследовательских целей; 7) пользование участками лесного фонда для культурно-­оздоровительных, туристических и спортивных целей».

Остановимся подробнее на первых четырех видах пользования. Отметим, что у лесопользования имеются существенные отличия от сельскохозяйственного производства, которое в основном рассчитано на производство монокультур на определенных площадях, то есть одни площади отводятся для животноводства, другие - для однолетних монокультур, третьи - для многолетних, и сбор продукции ведется, как правило, в определенный период - во время спелости урожая. Основное отличие леса от сельского хозяйства в том, что на одной площади в разные периоды (например, за оборот рубки) может быть получен широчайший спектр полезной продукции, процессы «производства» которой идут параллельно и не мешают друг другу. Человечество издавна пользуется этим свойством леса (например, весенний сбор древесных соков, летний и осенний сбор грибов и ягод и т. д.). Однако каким образом можно количественно оценить эффективность (качество) такого многоцелевого пользования единицей лесной площади?

В соответствии с концепцией продуктивности экологических систем процесс промышленного производства сельхозпродукции цикличен, и цикл заканчивается появлением определенного количества того или иного продукта. В лесном биогеоценозе, как и в большинстве других биологических сообществ, процесс «производства» непрерывен во времени, поэтому определенную продукцию необходимо относить к выбранной единице времени.

Для оценки качества процесса лесопользования на определенной лесной площади могут и должны использоваться экономические показатели, однако они в значительной степени будут зависеть от месторасположения лесного участка - удаленности от потребителей и развитости дорожной сети. Поэтому экономическая оценка также не может служить универсальным показателем рациональности рассматриваемого процесса.

Такие распространенные сравнительные характеристики, как съем древесины с 1 га лесной площади (в м3) и оборот рубки (количество лет), тоже не могут быть универсальными, поскольку не учитывают наличие недревесной и прижизненной продукции леса, а также различия в таксационных характеристиках.

На наш взгляд, универсальный показатель качества процесса лесопользования, учитывающий все различия в природно­-производственных условиях месторасположения лесных участков, может быть найден исходя из понятий «экологическая эффективность» и «качество энергии».

Понятно, что эксплуатируемые леса, хотя и в значительно меньшей степени, чем сельскохозяйственные угодья, относятся к экосистемам, движимым солнцем, с естественными и искусственными энергетическими субсидиями. Как и в сельском хозяйстве, дополнительные энергетические субсидии тратятся на мероприятия по выращиванию и сбору урожая - различные виды уходов за лесом, осуществление лесопользования и доставку продукции до потребителей. Сюда же следует включить затраты энергии на проведение всех видов подготовительных работ, особенно на строительство транспортных путей.

Следовательно, как и в сельском хозяйстве, продукты лесопользования могут быть оценены по энергоемкости их получения. Для этого следует использовать методику оценки энергоемкости лесозаготовительных работ, разработанную учеными СПбГЛТУ - профессором Владимиром Меньшиковым и доцентом Евгением Гладковым.

Оценка энергетической «себестоимости» не вызывает методологических сложностей, а метод оценки энергетической «стоимости» получаемых продуктов лесопользования известен давно. Разность между энергетической «себестоимостью» (энергозатратами на все фазы получения продуктов лесопользования) и энергетической «стоимостью» (энергоемкостью) этих продуктов и будет представлять собой показатель абсолютного экологического эффекта процесса (его оптимальность):


где Wпр - энергоемкость продуктов лесопользования; Wзатр - затраты на все фазы получения продуктов лесопользования; Wэф - энергетический эффект процесса лесопользования.

 

Другое требование универсального показателя качества процесса лесопользования можно записать в таком виде:

Однако при оценке качества процесса лесопользования по предлагаемому критерию необходимо привести показатели энергоемкости продуктов лесопользования и затраты на все фазы получения продуктов лесопользования к единому знаменателю, исходя из принципа повышения качества и понижения количества энергии в цепях ее переноса.

Следовательно, отказ от сплошных рубок леса, количество сохраненного при лесозаготовках подроста главных пород, экономические показатели, съем древесины с 1 га лесной площади (в м3) и оборот рубки (лет) не могут служить универсальными показателями эффективности и качества первичной фазы сквозных технологических процессов лесопромышленного производства - процесса лесопользования, поскольку не учитывают различия природно-производственных условий месторасположения лесных участков.

Универсальным показателем качества рассматриваемого процесса является энергетическая эффективность, получаемая как разность энергоемкости продуктов лесопользования и затраты на все фазы получения продуктов лесопользования.

По аналогии с сельскохозяйственным производством в лесном хозяйстве нельзя игнорировать и вторичную производственную цепочку - производство готовой продукции из заготовленного сырья. Следовательно, необходимо учитывать и по возможности снижать энергоемкость производства готовой продукции на основе древесины путем разработки новых технических и технологических решений, способствующих повышению энергетической эффективности сквозных технологических процессов лесопромышленного производства.

 

Игорь ГРИГОРЬЕВ, д-р техн. наук, проф. кафедры технологии лесозаготовительных производств СПбГЛТУ,
Ольга КУНИЦКАЯ, канд. техн. наук, доц. кафедры технологии лесозаготовительных производств СПбГЛТУ,
Антонина НИКИФОРОВА, канд. техн. наук, доц. кафедры технологии лесозаготовительных производств СПбГЛТУ