Управление парком лесных машин

Целью этой статьи является ознакомление читателей с принципами эффективного управления парком лесных машин на средних и крупных лесозаготовительных предприятиях.

Обратим внимание, что понятие «лесная машина» является широким и охватывает все машины, участвующие в процессе лесозаготовок и лесовосстановления: трелевочные тракторы, сучкорезные машины, сучкорезно-раскряжевочные машины (процессоры), валочные машины, погрузчики и т. д.

Часто используемый термин «лесозаготовительные машины» относится к машинам, которые могут как минимум выполнять валку деревьев и, возможно, еще ряд последующих операций; это валочные машины (ВМ), валочно-пакетирующие машины (ВПМ), валочно-трелевочные машины (ВТМ), валочно-сучкорезно-раскряжевочные машины (ВСРМ), также называемые харвестерами, и т. д. То есть лесозаготовительные машины являются частью парка лесных машин лесозаготовительного предприятия.

Резерв повышения эффективности использования парка лесных машин любого лесозаготовительного предприятия заключается прежде всего в рациональной организации управления, которая представляет собой довольно сложную задачу:

• множество объектов управления рассредоточены на огромной территории. В современном крупном лесозаготовительном предприятии большое число машин и оборудования, большой штат работников, находящихся на значительном расстоянии друг от друга и от управляющего центра;
• эффективность управляемой системы зависит от многих внешних факторов, которые характеризуются высокой степенью изменчивости во времени. Лесозаготовительное производство зависит от многих внешних факторов, которые трудно учесть заранее;
• напряженность рабочих процессов подвержена большим сезонным колебаниям, что связано прежде всего с климатическими условиями.

Управление процессами, связанными с функционированием средств машинизации - составная часть общей системы управления производством.

Парк лесных машин в условиях нормальной эксплуатации взаимодействует с окружающей средой, обслуживающими производствами и объектами, смежными отраслями производства. Это взаимодействие осуществляется в виде потоков энергии, материалов и информации при обязательном участии людей, в той или иной степени регулирующих эти потоки. Интенсивность подобных потоков неравномерна, отражает сезонность лесозаготовительного производства и изменчивость концентрации технических средств, материалов и рабочей силы.

Степень неравномерности потоков энергии и материалов во времени, определяемая как отношение разности максимальной и минимальной потребности к среднегодовой, составляет от 4 до 5 единиц. Степень неравномерности потребности в рабочей силе также весьма высока и колеблется для работников машинизированного труда от 2 до 4,5, а для работников ручного труда - от 5,5 до 7,2.

Эффективность управления во многом зависит от умения учитывать воздействие случайных факторов, для чего необходимо знать закономерности их появления. К числу таких факторов относятся: погодные (метеорологические) условия; изменения физико-механических и размерно-качественных свойств заготавливаемых лесоматериалов; производственные условия, состояние почвогрунтов лесосек и дорог; видимость во время тумана и др.; отказы машин; непродуманные решения, промахи как следствие невысокой квалификации персонала, недостатка или неточности информации; физиологическое состояние и эмоции руководителей и исполнителей; болезни; несчастные случаи и др. Многие из этих факторов не поддаются прогнозированию, их можно учитывать лишь вероятностно, на основе ранее накопленных опыта и информации. Все эти особенности и характеризуют лесозаготовительное производство как сложный объект управления.

Задачи эффективного управления работой парка лесных машин лесозаготовительного предприятия возникают из общих стратегических целей, поставленных перед предприятием (участком) на более или менее длительный период, и тактических решений в условиях конкретно сложившихся природно-производственных условий. Решение частных тактических задач способствует достижению конечной стратегической цели.

Применительно к использованию парка лесных машин стратегическую цель на определенный отрезок времени обычно формулируют как выполнение заданного объема лесозаготовок с надлежащим качеством, например, по степени сохранности подроста главных пород, в заданных лесосеках, в ограниченный срок.

Все задачи управления подразделяются на две группы: подготовка производства; текущее управление производственным процессом.

В задачи управления по подготовке производства включают: выделение и распределение машин; подготовку машин, выделение и распределение руководящих кадров и операторов; установление последовательности разработки лесосек; подготовку и распределение материалов; подготовку дорог и обслуживающих производств. Важную задачу управления составляет резервирование, которое касается не только лесных машин, автолесовозов, погрузо-разгрузочных средств, их узлов, деталей, материалов, но и обслуживающего персонала.

Не менее важна задача управления по подготовке производства: обеспечение исполнителей полной информацией о целях и мерах всесторонней подготовки производства. Не следует пренебрегать и нематериальными формами стимулирования персонала - созданием определенного психологического настроя. Чем шире и тщательнее проведена подготовка управления, тем ритмичнее будет процесс производства.

Задачи текущего управления производством заключаются в организации технического обслуживания работающих машин, бытового обслуживания персонала, контроля, оценки качества и учета выполнения производственных работ на лесозаготовках. Выполнение перечисленных задач управления рабочим процессом обеспечивается управляющей системой. Ее функции - сбор и обработка информации, выработка решений, передача распределительной информации, контроль хода производства.

В соответствии с этими функциями все процессы управления подразделяются на четыре группы: контроль и учет; оперативное управление; анализ; планирование.

Процессы контроля и учета заключаются в сборе, систематизации, обработке первичной информации о состоянии и текущих результатах работы парка лесных машин и оформлении ее для выдачи пользователям.

Процессы оперативного управления сводятся к выработке и передаче распорядительной информации подразделениям с целью обеспечения их нормального функционирования.

Рис. 1. Соотношение простоев и эффективного времени работы
лесозаготовительных машин

Анализ состояния производства состоит в глубоком изучении имеющейся информации о функционировании управляемой системы для выявления причин торможения нормального функционирования этой системы, поиска резервов повышения эффективности и выработки на этой основе оптимальных решений задач управления и вынесения необходимых распоряжений. На рис. 1 приведена диаграмма соотношения простоев и эффективного времени работы лесозаготовительных машин на лесозаготовительных участках одного из комплексных лесопромышленных предприятий РФ.

Очевидно, что подробный анализ времени простоев машин позволяет выявить причины простоев, которые можно устранить и повысить эффективность работы техники.

Процесс планирования - необходимый элемент нормально функционирующего производства, он заключается в нахождении оптимальных плановых решений на основе учета имеющейся информации, ее анализа и установленного критерия.

Эффективность управления в смысле полноты достижения конечных целей зависит от соблюдения трех необходимых условий:

• полноты, достоверности и своевременности информационного обеспечения;
• правильной постановки конкретных задач управления, своевременного их решения;
• обеспечения эффективных средств и методов реализации управляющих воздействий.

Рис. 2. Диаграмма энергозатрат на работу комплекта лесных машин на
лесозаготовительных участках

Критерии оптимизации при постановке задач управления работой парка лесных машин могут меняться в зависимости от поставленной цели. Основные частные критерии - это время, ресурсы, затраты, в том числе и энергозатраты, объем лесозаготовок. На рис. 2 приведена диаграмма, содержащая сведения о расходе топлива комплектами лесных машин на лесозаготовительных участках одного из комплексных лесопромышленных предприятий РФ.

Лесозаготовительным предприятиям часто приходится применять комплексные критерии, использование которых при управлении хотя и не позволяет достичь максимума по каждому частному критерию, но обеспечивает наибольшее приближение к реализации поставленной цели.

Способы решения задач управления зависят от их сложности, многофакторности и объема; степени конкретности; срочности принятия решения и реализации управляющих воздействий; квалификации управляющих лиц; наличия технических (машинных) средств и уровня их освоения (квалификации и мотивации операторов).

Простейшие срочные задачи управления, как правило, решают логически, на основе опыта, с определенной степенью учета конкретной обстановки и накопленной информации о результатах ранее применявшихся управляющих воздействий. Эти способы в определенной степени не исключают простейших расчетов планируемых показателей управляемых процессов, например, производительности конкретных лесных машин в конкретных природно-производственных условиях.

При недостаточном опыте и эрудиции управляющего лица подобные способы не лишены риска просчетов, грубых промахов, резко снижающих эффективность управления. Хорошая постановка системы сбора, обработки и распространения информации, высокая квалификация управляющего лица и системный подход к решению задачи позволяют принимать оптимальные решения, достигать высокой эффективности управления.

Решение сложных, многофакторных задач, особенно при больших масштабах производства и использовании технических средств, требует применения более объективных аналитических и вероятностно-статистических методов использования прикладных математических теорий, массового обслуживания, исследования операций, принятия оптимальных решений, линейного и динамического программирования. Для решения такого рода задач требуется взаимоувязанное математическое, информационное, техническое и организационное обеспечение (модели, алгоритмы, показатели, нормативы, пакеты прикладных программ, кадры), а также экономическое обоснование (стоимостные показатели, степень загрузки машин, экологический эффект и т. п.).

Средства воздействия в виде функциональных служб должны быть определенным образом организованы с образованием общих структур управления лесозаготовительным производством, включая инженерно-техническую службу.

При больших масштабах производства и высоком уровне технического оснащения переход к цеховой структуре управления не только упрощает и облегчает управление производством, но и обеспечивает применение особых организационных форм использования техники.

Из содержания процесса управления известно, что один из основных его элементов - получение и передача осведомительной и распорядительной информации.

При большом удалении управляемых объектов и отсутствии современных средств связи руководители и специалисты предприятий затрачивают значительную часть рабочего времени на поездки по территории арендной базы с целью контроля хода производства и сбора необходимой информации.

Для устранения этих проблем организуется инженерная служба со всеми необходимыми структурными подразделениями, детально уточняются обязанности, управленческие функции и алгоритм работы всех специалистов и инженерно-технических работников, что исключает дублирование управляющих воздействий. Составление планов мероприятий с указанием объемов лесозаготовок и лесовосстановительных работ, сроков и ответственных лиц, жесткий контроль их выполнения позволяют успешно применять прогрессивные методы управления работой парка лесных машин.

Необходимость оперативно управлять ходом машинизированного лесозаготовительного производства и максимально эффективно использовать труд высококвалифицированных специалистов требует создания диспетчерской службы, которая предназначена для оперативного управления производственной деятельностью предприятия, связи с объектами управления, контроля выполнения заданий и сбора необходимой информации.

Система оперативного управления помогает сократить простои техники в 1,5-2 раза, повысить производительность машин на 12-15%, снизить эксплуатационные затраты на 5-8%.

Весь процесс оперативного управления можно разделить на следующие операции:

• сбор информации о функционировании объектов управления и протекании производственных процессов лесных работ;
• передача информации;
• обработка информации;
• корректировка оперативных плановых заданий;
• составление оперативных планов.

Успешное выполнение перечисленных операций на современном лесозаготовительном предприятии немыслимо без использования средств автоматизации. Можно отметить два уровня развития систем оперативного планирования и управления. На первом уровне оперативное планирование и управление осуществляются с использованием диспетчерских систем и диспетчерских служб, позволяющих довольно оперативно проводить сбор, передачу и обработку информации. Второй уровень характеризуется созданием автоматизированных систем управления, объединяющих современные средства сбора, передачи и обработки информации, вычислительную технику и математические методы, позволяющие составлять оптимальные оперативные планы.

Диспетчерская служба должна обеспечить регулярную оперативную связь руководителей, главных специалистов и диспетчера со всеми подразделениями и производственными объектами. В числе ее задач сбор, обработка и систематизация всей текущей информации, обеспечение оперативного контроля выполнения плановых заданий, использования машин и механизмов, соблюдения графиков технического ухода и ремонтов. Диспетчерская служба должна своевременно проводить анализ поступающей информации и составлять оперативные сводки, а также передавать плановые задания и распоряжения исполнителям. Диспетчер принимает участие в разработке оперативных планов, в его функции входит принятие оперативных решений по всем текущим вопросам, координация действий всех управляемых подразделений. Большая роль отводится диспетчерской службе в решении вопросов материально-технического снабжения и контроля расходования материальных ценностей.

Несмотря на экономическую эффективность диспетчерской службы, ее потенциальные возможности в сфере улучшения оперативного планирования и управления не исчерпаны. Оперативный сбор большого объема информации с привлечением вычислительной техники позволяет широко использовать методы оптимизации планов и решений. Причем это могут быть как методы, не требующие специальных вычислительных средств (сетевое планирование), так и экономико-математические методы оптимального планирования и управления с использованием компьютерной техники.

В общем виде задача распределения машин и оборудования по видам работ может быть сформулирована следующим образом: необходимо выполнить комплекс лесозаготовительных или лесовосстановительных работ в заданном объеме с помощью имеющегося парка лесных машин и с наименьшими суммарными затратами. Для нахождения решения должны быть заданы: состав парка лесных машин на предприятии, перечень и объемы выполняемых в планируемом периоде работ, сроки их выполнения. Причем необходимо указать периоды выполнения: допустимые и наиболее благоприятные. Соответственно периоду указывается зависимость потерь от сроков выполнения работ.

В результате решения задачи выдается план рационального распределения лесных машин по видам операций на планируемый период. В процессе работы парка лесных машин возможны отклонения от рассчитанного плана по разным причинам: из-за простоев машин, погодных условий, изменения производительности и т. д. В связи с тем, что условия задачи меняются, возникает необходимость корректировки первоначального плана. Задача распределения техники будет решаться периодически, по мере накопления случаев отклонения от первоначального плана.

Одна из характерных особенностей лесозаготовительного производства - поломки машин в лесу, их длительные простои, причем происходят они случайно. Специалистам, занимающимся эксплуатацией техники, наряду с регистрацией событий приходится прогнозировать события, предвидеть их особенности и вырабатывать линию поведения в соответствии со своими ожиданиями. Основу существующей организации технического обслуживания составляет сумма периодически выполняемых ремонтов и мероприятий технического ухода. Предполагается, что примерно через одинаковые интервалы времени у однотипных машин появляются одинаковые потребности в техническом обслуживании, регулировке и ремонте. Периодичность технического ухода и ремонтов устанавливается на основе статистического анализа нарушений работы машин.

Таким образом, эффективность работы парка лесных машин во многом определяется функционированием системы их оперативного управления, в том числе рационального распределения машин по операциям, а также их техническим состоянием. Управление техническим состоянием лесных машин (коэффициент технической готовности, простои) можно осуществлять путем планирования их потребности в обслуживании, в том числе затрат на ремонтно-обслуживающие работы и запасные части.

Валентин МАКУЕВ, д.т.н., проф., зав. кафедрой колесных и гусеничных машин МГУЛ,
Игорь ГРИГОРЬЕВ, д.т.н., проф., зав. каф. технологии лесозаготовительных производств СПбГЛТУ,
Ольга ГРИГОРЬЕВА, канд. с.-х. наук, доц. каф. лесоводства СПбГЛТУ