close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Рациональное районирование лесных участков на сезонные зоны лесопромышленного производства с применением методов теории нечетких множеств и ГИС технологий.

код для вставкиСкачать
На правах рукописи
Андрейчук Александр Владимирович
РАЦИОНАЛЬНОЕ РАЙОНИРОВАНИЕ ЛЕСНЫХ УЧАСТКОВ НА
СЕЗОННЫЕ ЗОНЫ ЛЕСОПРОМЫШЛЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА С
ПРИМЕНЕНИЕМ МЕТОДОВ ТЕОРИИ НЕЧЕТКИХ МНОЖЕСТВ
И ГИС ТЕХНОЛОГИЙ
Специальность 05.21.01 – Технология и машины лесозаготовок и лесного
хозяйства
Автореферат
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Санкт-Петербург – 2013
Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном
образовательном учреждении высшего профессионального образования
«Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет
им. С.М. Кирова» (СПбГЛТУ).
Научный руководитель:
кандидат технических наук, профессор
Тюрин Николай Александрович.
Официальные оппоненты:
доктор технических наук, профессор
Григорьев Игорь Владиславович
профессор кафедры технологии
лесозаготовительных производств
ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский
государственный лесотехнический
университет им. С.М. Кирова»;
кандидат технических наук, доцент
Марков Владимир Иванович
заведующий кафедрой промышленного
транспорта и геодезии
ФГБОУ ВПО «Петрозаводский
государственный университет».
Ведущая организация:
Северо-Западный лесохозяйственный
проектно-изыскательский центр
ЗАО «Севзаплесхозпроект».
Защита диссертации состоится 6 декабря 2013 г. в _____ час на
заседании диссертационного совета Д212.220.03 при Санкт-Петербургском
государственном лесотехническом университете им. С.М. Кирова (194021,
Санкт-Петербург, Институтский пер., 5, главное здание, зал заседаний).
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке СПбГЛТУ.
Автореферат разослан 5 ноября 2013 г.
Ученый секретарь
диссертационного совета
Бирман Алексей Романович
3
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы исследования определяется необходимостью
повышения эффективности размещения лесной дорожной инфраструктуры
и
транспортно-технологических
процессов
лесозаготовительного
предприятия, путем рационального использования климатических
особенностей региона с учетом фактора сезонности лесозаготовительного
производства при разработке проекта генерального плана транспортного
освоения арендуемых лесных земель. Рациональное районирование лесных
участков на сезонные зоны заготовки и вывозки древесины позволяет на
предпроектной стадии обосновать схему транспортного освоения лесных
земель в зависимости от природно-производственных, транспортных и
экологических факторов, установить сезон освоения лесных участков и
целесообразность строительства к ним дешевых зимних лесовозных дорог,
что весьма актуально для предприятий, работающих в таежной зоне в
условиях с ярко выраженными сезонами года: зима, весна, лето и осень.
В известных работах недостаточно внимания уделено вопросам
влияния нечеткой исходной информации при учете природнопроизводственных и сезонных условий на заготовке и вывозке древесины.
В настоящее время для решения данной задачи в арсенале
проектировщиков
не
имеется
достаточно
эффективного
методологического обеспечения, основанного на базе аналитических
расчетов, учитывающих неполноту и неточность исходных данных.
Степень разработанности темы исследования.
Известно, что проблемами транспортного освоения лесных участков
с учетом сезонности лесопромышленного производства в разное время
занимались ученые: Б.А. Ильин, Б.И. Кувалдин, В.И. Алябьев,
В.Е. Леванов, И.Р. Шегельман, К.И. Вороницын, В.Н. Шитов,
Р.Н. Ковалев, И.В. Григорьев, Э.О. Салминен, Н.А. Тюрин, Л.В. Щеголева,
В.М. Лукашевич, С.М. Гордеев, А.Г. Дорофеев, Т.В. Коваленко,
Л.Я. Громская, Т.С. Антонова и др.
Анализ существующих методов сезонного районирования
лесопромышленного производства в литературных источниках показал,
что в известных работах большое внимание уделяется фактору сезонности
лесозаготовок и вопросу разделения лесного фонда на сезонноклиматические зоны заготовки и вывозки древесины. Существующие
рекомендации не учитывают фактора неопределенности, вызванного
нечеткостью и неточностью исходных данных, что может привести к
ошибкам при проектировании транспортно-технологических процессов
лесозаготовительного предприятия.
Цели и задачи исследования. Целью диссертационной работы
является повышение эффективности размещения лесной дорожной
инфраструктуры и организации транспортно-технологических процессов
лесозаготовительного предприятия, путем рационального сезонного
4
районирования лесных земель. В соответствии с поставленной целью
решены следующие задачи:
- выполнен анализ существующих подходов и методов,
используемых в настоящее время для решения задачи сезонного
районирования лесопромышленного производства;
на
основе
системно-структурного
анализа
природнопроизводственных и климатических условий, установлены факторы,
влияющие на сезонность проведения транспортно-технологических
операций при заготовке и вывозке древесины;
- разработаны новые подходы к сезонному районированию
лесопромышленного производства путем разработки математической
модели, основанной на методах теории нечетких множеств;
- разработано программно-инструментальное средство, позволяющие
осуществлять многофакторный анализ лесного участка с выбором сезона
его транспортного освоения;
- разработана и внедрена на производстве методика сезонного
районирования лесопромышленного производства, основанная на
использовании методов теории нечетких множеств и ГИС технологий;
Научная новизна исследования. Впервые разработана и
апробирована математическая модель рационального сезонного
районирования лесопромышленного производства, базирующаяся на
методах теории нечетких множеств, позволяющая учитывать неточность и
нечеткость исходной информации. Разработана и реализована методика
сезонного
районирования
лесопромышленного
производства,
с
применением средств «нечеткого» моделирования и ГИС технологий.
Теоретическая значимость исследования состоит в разработке
новых подходов по созданию математических моделей, программноинструментальных средств и методик позволяющих осуществлять выбор
сезона транспортного освоения лесных участков в условиях неполноты и
нечеткости исходных данных, за счет использования алгоритмов,
основанных на географическом пространственном анализе и методах
теории нечетких множеств.
Практическая значимость исследования состоит в разработке
оригинальной методики сезонного районирования лесопромышленного
производства, основанной на интеграции методов географического
пространственного
анализа,
математико-картографического
моделирования и теории нечетких множеств, позволяющей обосновать
рациональное размещение зимних и летних лесовозных дорог на лесных
землях арендуемых лесозаготовительным предприятием.
Методология и методы исследования. Решение поставленных
задач получено на основе системного подхода, теории нечетких
множеств, методологии «нечеткого» моделирования, теории планирования
экспериментов,
географического
пространственного
анализа
и
5
математико-картографического
моделирования.
Использовались:
специализированная программная среда для «нечеткого» моделирования
fuzzyTECH 6.2а, ГИС «Zulu 7.0», СУБД «Microsoft SQL Server 2008», пакет
программ Microsoft Office, операционная система Windows 7.
Положения, выносимые на защиту. В работе выносятся на защиту
основные результаты, полученные лично автором, обладающие научной
новизной:
1. Разработана математическая модель рационального сезонного
районирования лесопромышленного производства, при помощи которой
возможно осуществление выбора сезона транспортного освоения лесного
участка, характеризующегося
многими
количественными
и
качественными показателями с учетом неполноты и нечеткости исходных
данных.
2.
Разработано
программно-инструментальное
средство,
позволяющее осуществлять поддержку процедур принятия обоснованных
решений в сфере оценки лесных участков для выбора сезона
лесопромышленного производства.
3.
Разработана
методика
сезонного
районирования
лесопромышленного производства, основанная на применении методов
теории нечетких множеств и ГИС технологий.
Достоверность
научных
исследований
обосновывается
применением современных методов моделирования технологических
процессов, достаточной апробацией результатов работы, проведением
опытно-экспериментальной работы, подтверждающей адекватность
полученных моделей за счет удовлетворительной сходимости
экспериментальных и теоритических данных.
Апробация результатов. Основные результаты диссертации
докладывались и обсуждались на ежегодных научно-практических
конференциях кафедры сухопутного транспорта леса лесоинженерного
факультета (СПбГЛТУ, 2009-2012); IX международной научнотехнической интернет-конференции «Леса России в XXI веке» (СПбГЛТУ,
2012); международной научно-технической конференции молодых ученых
«Современные проблемы и перспективы рационального лесопользования в
условиях рынка» (СПбГЛТУ, 2012); Всероссийской научно-практической
конференции «Молодые ученые в решении актуальных проблем науки»
(СибГТУ, 2012); пленарном заседании лесоинженерного факультета по
итогам научно-исследовательских работ 2012 года (СПбГЛТУ, 2013).
Результаты диссертационного исследования использованы при
создании «Автоматизированной системы учета лесопользования Группы
Илим» и внедрены в учебный процесс на кафедре сухопутного транспорта
леса лесоинженерного факультета СПбГЛТУ.
Часть материалов диссертационной работы получена при
выполнении НИР №01201255482 «Разработка теоретических основ
6
сквозных
технологических
процессов
и
модульных
систем
лесозаготовительного производства». Работа выполнялась в составе
Перечня Приоритетных направлений развития науки, технологий и
техники РФ, утвержденного Президентом РФ 07.07.11г. (пункт
«Рациональное природопользование»).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 работ, в том
числе 3 работы в изданиях, рекомендованных ВАК Министерства
образования и науки Российской Федерации.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти
глав, заключения, перечня цитируемых источников и приложений.
Диссертация
изложена
на
127
страницах
текста,
включает
библиографический список из 167 наименований, 41 рисунок и 21 таблицу.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении определена актуальность темы диссертационной
работы, сформулированы цели и задачи исследований, основные
положения, выносимые на защиту, приведена краткая характеристика
работы в целом.
В первой главе представлена постановка задачи исследования и
критический обзор работ по теме диссертации.
Во второй главе выполнен анализ климатических и природнопроизводственных
факторов,
влияющих
на
сезонность
лесопромышленного производства. Рассмотрены существующие методы
сезонного прогнозирования несущей способности лесных почвогрунтов.
В качестве исходных данных по каждому лесному участку для
сезонного районирования лесопромышленного производства выбраны
следующие группы факторов:
1) транспортные факторы – удаленность лесного участка от существующей
дороги, расстояние вывозки по существующим дорогам;
2) природно-производственные факторы - тип лесорастительных условий,
тип леса, запас древесины на 1 га;
3) экологические факторы - количество подроста на 1 га, целевое
назначение лесов.
В
третьей
главе
представлена
математическая
модель
рационального
сезонного
районирования
лесопромышленного
производства, базирующаяся на методах теории нечетких множеств.
Использован алгоритм нечеткого логического вывода, модифицированный
в иерархическую систему нечеткого вывода рационального сезонного
районирования лесопромышленного производства.
На основании системного анализа сезонности лесопромышленного
производства установлено, что для моделирования иерархических
структур
лесного
планирования
целесообразно
использовать
многошаговые системы нечеткого вывода, в которых выходные значения
7
одного уровня являются входными для других. Иерархическую связь
между входными переменными, промежуточными переменными и
выходной переменной (интегральным показателем - индексом сезонности)
представим в виде иерархического дерева (Рисунок 1), которому
соответствует система соотношений:
R=fR(X,Y,Z),
(1)
(2)
X=fX(x1,x2),
(3)
Y=fY(y1,y2,y3),
Z=fZ(z1,z2),
(4)
где R - выходная управляющая переменная (интегральный показатель,
индекс сезонности);
X – промежуточная переменная, характеризующая транспортные условия
лесопромышленного производства;
Y – промежуточная переменная, характеризующая природнопроизводственные условия лесопромышленного производства;
Z – промежуточная переменная, характеризующая экологические условия
на лесном участке;
x1,x2=xi, i=1, – входные переменные, отнесенные к промежуточной
переменной X (транспортные условия);
y1,y2,y3=yj, j=1, – входные переменные, отнесенные к промежуточной
переменной Y (природно-производственные условия);
z1,z2=zk, k=1, - входные переменные, отнесенные к промежуточной
переменной Z (экологические условия).
Рисунок 1 Дерево нечеткого вывода для рационального сезонного
районирования лесопромышленного производства
Будем считать, что все переменные, стоящие в вершинах дерева
нечеткого вывода иерархической системы рационального сезонного
8
районирования
лесопромышленного
производства,
являются
лингвистическими переменными со следующими термами:
{R1,R2,…,Rr} – множество термов для оценки переменной R;
{X 1,X 2,…,Xа} – множество термов для оценки переменной X;
{Y 1,Y 2,…,Yb} – множество термов для оценки переменной Y;
{Z 1,Z 2,…,Z c} – множество термов для оценки переменной Z;
{xi1, xi2,…, xiаi } – множество термов для оценки переменной xi, i=1, ;
{yj1,yj2,…,yjbj } – множество термов для оценки переменной yj, j=1, ;
{zk1, zk2,…,zkck} – множество термов для оценки переменной zk, k=1, .
Внутри каждого из множеств нечеткие термы упорядочиваются по
принципу от низшего к высшему, например {малое, среднее, большое},
Рисунок 2.
Рисунок 2. Нечеткие термы входных переменных «Расстояние вывозки»
(x1) и «Удаленность от существующей дороги» (x2), отнесенные к
промежуточной переменной «Транспортные условия» (X)
Пользуясь понятиями универсального множества и функции
принадлежности, каждый из термов дерева нечеткого иерархического
вывода для сезонного районирования лесопромышленного производства
представим в виде нечеткого множества:
Ri=
μ ()/; i=1, ; w∊W;
(5)
Xi= μ ( )/ ; i=1, ; ∊ ;
(6)
Yi= μ ( )/ ; i=1, ; ∊ ;
(7)
Zi= μ ( )/ ; i=1, ; ∊ ;
(8)
xij= μ ( ! )/ ! ; i=1, ; j=1, ! ;
∊ ;
(9)
yjk= μ"# (%& )/%& ; j=1, ; k=1, & ; %& ∊ " ;
(10)
$
!
9
zkl= μ'#( (*+ )/*+ ; k=1, ; l=1, + ; *+ ∊ '# ,
)#
(11)
где W-универсальное множество, на котором задана переменная R, т.е.
Ri⊂W, i=1, ;
, , – универсальные множества, на которых заданы переменные
X, Y, Z, т.е. Xi⊂ , Yi⊂ , Zi⊂ ;
, " , '# - универсальные множества, на которых заданы переменные
xi, yj, zk , i=1, , j=1, , k=1, .
Информацию о соотношениях (1)-(4) представим в виде баз нечетких
правил вида: ЕСЛИ – ТО, связывающих значения входных переменных с
одним из возможных типов решения. Например, нечеткая база правил,
описывающая связи переменной R с входными переменными X, Y, Z будет
иметь следующий вид:
ЕСЛИ (X=.&/ ) И (Y=0&/ ) И… И (Z=1&/ ) ТО R=R1
(12)
ЕСЛИ (X=.&2 ) И (Y=0&2 ) И… И (Z=1&2 ) ТО R=R2
…
&3
&3
ЕСЛИ (X=. ) И (Y=0 ) И… И (Z=1&3 ) ТО R=Rj, j=1, .
Данные правила обобщим путем модифицирования в нечеткие
логические уравнения, содержащие логические высказывания о
взаимосвязи входных и выходных переменных разработанной
иерархической системы нечеткого вывода рационального сезонного
районирования лесопромышленного производства:
;
89 8!? μ (x1,x2…xl) = 56/,7
{ !6/,> [μ ( ! )]},
(13)
где μ (x1,x2…xl) – поверхность принадлежности вектора переменных
x1,x2…xl нечеткому терму оценке .& (транспортные условия);
;
μ ( ! ) – функция принадлежности переменной
&5
! , p=1, @& , j=1, .
!,
i=1, , нечеткому терму
;
89
8!? "
μ (y1,y2…ym) = 56/,A
{ !6/,8
[μ (%! )]},
(14)
где μ (y1,y2…ym) – поверхность принадлежности вектора переменных
y1,y2…ym нечеткому терму оценке 0& (природно-производственные
условия);
;
μ" (%! )– функция принадлежности переменной %! , i=1, , нечеткому
&5
терму %! , p=1, g & , j=1, .
;
89 8!? '
{ !6/,?[μ (*! )]},
μ (z1,z2…zn) = 56/,C
(15)
10
где μ (z1,z2…zn) – поверхность принадлежности вектора переменных
z1,z2…zn нечеткому терму оценке 1& (экологические условия);
;
&5
μ' (*! )– функция принадлежности переменной *! , i=1, , нечеткому
&5
терму *! , p=1, D& , j=1, .
;
;
;
89
μ (X,Y,Z)= 56/,3
{E[μ (.), μ (0), μ (1)]},
(16)
где μ (X,Y,Z) – поверхность принадлежности X,Y,Z нечеткому термуоценке F& (индекс сезонности);
;
;
;
μ (.), μ (0), μ (1)– функции принадлежности переменных X,Y,Z
нечетким термам .&5 ,0&5 , 1&5 , соответственно, p=1, ℎ& , j=1, .
Таким образом, получена система соотношений (13)-(16), которая
соответствует иерархической системе нечеткого вывода рационального
сезонного районирования лесопромышленного производства (Рисунок 1) и
позволяет вычислить степени принадлежности вектора значений входных
переменных нечетким термам-оценкам выходной управляющей
переменной - индекс сезонности.
При моделировании нелинейных объектов с непрерывным выходом
нечеткое
число
индекса
сезонности
для
лесного
участка
IJK (,,) IJL (,,)
IJN (,,)
FH ={
,
,…,
}, которое получается на выходе
K
L
N
алгоритма (16) следует дефаззифицировать по формуле (17):
PQ
R=
PR w IJN (O)
PQ
PR IJN (O)
.
(17)
В четвертой главе выполнено программирование алгоритмов
сезонного районирования лесопромышленного производства. В качестве
инструмента для построения системы нечеткого вывода использована
специализированная программная среда для «нечеткого» моделирования fuzzyTECH 6.02а.
При задании свойств лингвистических переменных для
моделирования системы рационального сезонного районирования
лесопромышленного производства использован стандартный метод
фаззификации (приведения к нечеткости), предполагающий использование
функций
принадлежности
стандартного
типа
треугольных,
трапециевидных, кусочно-линейчатых кривых.
Для получения исходных данных для «нечеткого» моделирования в
2011 году был произведен опрос специалистов и руководителей отделов
служб лесообеспечения в филиалах ОАО «Группа «Илим». Основные
11
характеристики переменных разработанной системы нечеткого вывода
представлены в Таблице 1.
Таблица 1
Основные характеристики переменных многоуровневой
системы нечеткого вывода рационального сезонного районирования
лесопромышленного производства
Обозначение
x1
x2
y1
y2
y3
z1
z2
X
Y
Z
R
Наименование
переменной
Удаленность
лесного
участка
Расстояние
вывозки
Тип
переменной
Входная
Единицы
измерения
км
Входная
км
0
250
Тип
лесорастительных
условий
Тип леса
Входная
класс
0
5
Входная
класс
0
5
Запас
древесины
на 1 га
Количество
подроста на
1 га
Целевое
назначение
лесов
Транспортные условия
Входная
м3
50
500
Входная
тыс. шт.
на 1 га
0
10
Входная
класс
0
3
Промежуточная
ранг
0
10
Промежуточная
ранг
0
10
Промежуточная
Выходная
ранг
0
10
месяц
0
12
Природнопроизводств
енные
условия
Экологические условия
Индекс
сезонности
Значение переменной
на универсуме
Min
Max
0
20
Наименование термов
Малая
Средняя
Большая
Малое
Среднее
Большое
Сухие
Сырые
Мокрые
Сухие
Сырые
Мокрые
Малый
Средний
Большой
Малое
Среднее
Большое
Защитные
Эксплуатационные
Плохие
Хорошие
Отличные
Плохие
Хорошие
Отличные
Плохие
Хорошие
Зима
Весна
Лето
Осень
На Рисунке 3 представлен общий вид графического интерфейса
программы fuzzyTECH 6.02а с разработанной системой нечеткого вывода
для сезонного районирования лесопромышленного производства,
12
включающей входные переменные, промежуточные переменные, блоки
нечетких правил и выходную управляющую переменную – индекс
сезонности. Соединительные линии символизируют поток данных.
Рисунок 3. Общий вид графического интерфейса программы
fuzzyTECH6.02а с разработанной системой нечеткого вывода для
сезонного районирования лесопромышленного производства
Основные характеристики разработанной системы нечеткого вывода
представлены в Таблице 2.
Таблица 2
Основные характеристики разработанной системы нечеткого вывода для
сезонного районирования лесопромышленного производства
Название элемента системы нечеткого вывода
Количество входных переменных
Количество промежуточных переменных
Количество выходных переменных
Количество блоков нечетких правил
Общее количество правил
Количество функций принадлежности
Количество
7
3
1
4
72
32
Детальный анализ разработанной «нечеткой» модели выполнен при
построении множества поверхностей нечеткого вывода. Результат анализа
показал непротиворечивость модели, поскольку графики поверхностей
нечеткого вывода соответствующих лингвистических переменных хорошо
согласуются между собой. Отсутствие разрывов на поверхностях
нечеткого вывода свидетельствует об устойчивом характере модели.
На Рисунке 4 представлен график анализа поверхности нечеткого
вывода в трехмерном пространстве с отображением зависимости выходной
13
управляющей переменной «Индекс сезонности» от входных переменных
«Расстояние вывозки» и «Тип леса».
Рисунок 4. Представление поверхности нечеткого вывода в трехмерном
пространстве
В пятой главе представлена методика рационального сезонного
районирования лесопромышленного
производства, основанная на
применении методов теории нечетких множеств и ГИС технологий (далее
Методика).
В качестве способа построения Методики выбран блочный принцип,
при котором отдельные последовательности действий обобщаются в
логические блоки, а связь между цепочками блоков производится при
помощи стандартных инструментов экспорта-импорта данных. В качестве
связующего элемента между логическими блоками выступает внешняя
СУБД. Далее приводится основные положения разработанной Методики.
А) Подготовка исходных данных для «нечеткого» моделирования
включает в себя следующие этапы:
1. Создание в ГИС объектно-ориентированной модели арендуемого
лесного участка.
2. Выполнение геопространственного и статистического анализа
лесных участков с определением
исходных данных для
моделирования сезонности лесопромышленного производства.
3. Экспорт результата запросов во внешнюю СУБД.
Б) Нечеткое моделирование включает в себя следующие этапы:
1. Построение системы нечеткого вывода для сезонного
районирования лесопромышленного производства;
14
2. Импорт СУБД с числовыми значениями входных переменных,
полученных в ГИС;
3. Расчет индекса сезонности для каждого лесного участка;
4. Экспорт результатов расчета во внешнюю СУБД.
В)
Районирование
лесных
участков
на
сезонные
зоны
лесопромышленного производства включает в себя следующие этапы:
1. Импорт внешней СУБД с результатами «нечеткого» моделирования
в ГИС;
2. Агрегирование индексов сезонности, полученных на повыдельном
уровне до поквартального уровня.
3. Создание тематических карт сезонности для повыдельного и
поквартального уровня.
Г)
Проектирование
лесной
дорожной
инфраструктуры
с
использованием карт сезонного районирования лесопромышленного
производства.
Экспериментальные исследования и промышленная реализация
представленной Методики выполнены на базе лесных участков
арендуемых ОАО «Группа «Илим» в г. Коряжма в составе
«Автоматизированной системы учета лесопользования Группы Илим».
На Рисунке 5 представлен фрагмент тематической карты
повыдельного уровня с районированием лесных земель на 2 сезона летний
(желтый цвет) и зимний (синий цвет).
Рисунок 5. Фрагмент тематической карты повыдельного уровня с
районированием лесных земель на 2 сезона
15
На Рисунке 6 представлен фрагмент тематической карты
поквартального уровня с районированием лесных земель на 2 сезона.
Рисунок 6. Фрагмент тематической карты поквартального уровня с
районированием лесных земель на 2 сезона
На Рисунке 7 представлен фрагмент тематической карты
поквартального уровня с районированием лесных земель на 2 сезона с
запроектированными в ГИС зимними лесовозными дорогами.
Рисунок 7. Фрагмент тематической карты поквартального уровня с
районированием лесных земель на 2 сезона с запроектированными в ГИС
зимними лесовозными дорогами
16
Произведен вычислительный эксперимент по анализу значений
рассчитанных индексов сезонности с многолетней производственной
статистикой сезонности лесозаготовок в филиале ОАО «Группа «Илим» в
г. Коряжма. Установлена средняя относительная ошибка моделируемого
сезона лесопромышленного производства с данными фактической
лесозаготовки прошлых лет, которая составила 6 %.
Установлено процентное распределение площадей лесных участков
планируемых в рубку на 2012-2018 г. по сезонам лесоосвоения, которое
для условий аренды филиала ОАО «Группа «Илим» в г. Коряжма
составило - для двух сезонов: зима-61%, лето-39%; для четырех сезонов:
зима-61%, лето-30%, осень-5%, весна-4%.
Использование разработанной Методики в филиале ОАО «Группа
«Илим» в г. Коряжма при проектировании лесной дорожной
инфраструктуры позволило достичь в 2012 году условной годовой
экономии при дорожном строительстве 16 руб/м3, о чем имеется
соответствующий акт.
Основные выводы и рекомендации
1. В лесопромышленном секторе Российской Федерации имеется
острая необходимость повышения эффективности транспортного освоения
лесных участков и совершенствования методов проектирования лесной
дорожной инфраструктуры с учетом производственных факторов и
сезонно-климатических особенностей региона.
2. Данную задачу целесообразно решать путем рационального
сезонного районирования лесопромышленного производства, основываясь
на математических моделях позволяющих учитывать неточность и
нечеткость исходных данных. В качестве математического обеспечения
целесообразно применять теорию нечетких множеств, которая на
сегодняшний день является наиболее перспективным и быстро
развивающимся методом моделирования технологических процессов.
3. Разработана математическая модель рационального сезонного
районирования лесопромышленного производства (16), позволяющая
учитывать транспортные, природно-производственные и экологические
условия при освоении лесного участка в различные сезоны года. При
приведении к четкости выходной управляющей переменной - индекс
сезонности целесообразно использовать метод центра тяжести в
соответствии с формулой (17).
4. При помощи специализированной программно-инструментальной
среды
для
«нечеткого»
моделирования
запрограммирована
математическая модель рационального сезонного районирования
лесопромышленного производства, содержащая интерактивные процедуры
для многокритериального выбора сезона транспортного освоения лесного
участка.
Экспериментальные
исследования,
проведенные
над
17
разработанной моделью, позволяют утверждать о ее адекватности и
непротиворечивости.
5. На базе методов теории нечетких множеств и ГИС технологий
разработана методика сезонного районирования лесопромышленного
производства.
Положения
Методики
реализованы
в
составе
«Автоматизированной системы учета лесопользования Группы Илим».
6.
Промышленная
реализация
разработанной
Методики
осуществлена на базе лесных участков арендованных ОАО «Группа
«Илим» в Архангельской области. Использование Методики при
проектировании лесной дорожной инфраструктуры в 2012 году позволило
повысить ритмичность лесопромышленного производства и достичь
условной годовой экономии при дорожном строительстве 16 руб/м3.
7. Положительный факт использования Методики в филиале ОАО
«Группа «Илим» в г. Коряжма позволяет рекомендовать ее применение
профильным проектным организациям и крупным лесозаготовительным
предприятиями, имеющим в своей структуре подразделения по
проектированию лесной дорожной инфраструктуры.
Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:
В изданиях, рекомендованных ВАК Министерства образования и науки:
1. Андрейчук А.В. Применение систем нечеткого вывода для
сезонного районирования лесозаготовительного производства / А.В.
Андрейчук // Научное обозрение. 2012. № 2. С. 62-70.
2. Андрейчук А.В. Сезонное районирование транспортного освоения
земель лесного фонда с применением теории нечетких множеств / А.В.
Андрейчук // Системы. Методы. Технологии. 2012. № 1(13). С.102-106.
3. Андрейчук А.В. Районирование лесных участков на сезонные зоны
лесопромышленного производства на основе теории нечетких множеств. /
А.В. Андрейчук // Системы. Методы. Технологии. 2012. № 3(15). С. 56-61.
В других изданиях:
4. Андрейчук А.В. Сезонное районирование транспортного освоения
арендуемых лесов лесозаготовительного предприятия / А.В. Андрейчук,
Н.А. Тюрин, Л.Я. Громская // Сухопутный транспорт леса: материалы
науч.-техн.конф. / СПб.: СПбГЛТА, 2009. С. 80-83.
5. Андрейчук А.В. Сезонное зонирование лесопромышленного
производства с применением систем нечеткого вывода / А.В. Андрейчук //
Молодые ученые в решении актуальных проблем науки : Всероссийская
научно-практическая конференция (с международным участием). Сборник
статей студентов, аспирантов и молодых ученых. Том 1 / СибГТУ.
Красноярск, 2012, С. 145-147.
6. Андрейчук А.В. Влияние сезонности лесозаготовок на сохранение
подроста и на лесные экосистемы / Андрейчук А.В. // Актуальные
18
проблемы и перспективы развития лесопромышленного комплекса:
материалы
Международной
научно-технической
конференции,
посвященной 50-летию кафедры механической технологии древесины
ФГБОУ ВПО КГТУ / Кострома, изд-во. КГТУ, 2012. С. 183-184.
7. Андрейчук А.В. Климатическое районирование лесных участков
на сезонные зоны лесопромышленного производства с применением
теории нечетких множеств / А.В. Андрейчук // ЛЕСА РОССИИ В ХХI
ВЕКЕ [Текст]: Материалы девятой Международной научно-технической
интернет-конференции. Сентябрь 2012 г. / СПбГЛТУ им. С.М. Кирова Санкт-Петербург, 2012, С. 148-153.
8. Андрейчук А.В., Тюрин Н.А. Сезонное районирование
лесозаготовительного производства с применением ГИС технологий и
систем нечеткого вывода / Андрейчук А.В., Тюрин Н.А. // «Современные
проблемы и перспективы рационального лесопользования в условиях
рынка»: материалы Международной научн.-техн. конф. молодых ученых и
специалистов / Под ред. авторов. СПбГЛТУ, 2012, С. 68-71.
9. Андрейчук А.В. Рациональное сезонное районирование лесных
земель с применением ГИС технологий и экспертных систем нечеткого
вывода / А.В. Андрейчук // Природные ресурсы и экология
Дальневосточного региона:
материалы Международного научнопрактического форума. Хабаровск: Изд-во Тихоокеан. гос. ун-та, 2013. С.
43-47.
АНДРЕЙЧУК АЛЕКСАНДР ВЛАДИМИРОВИЧ
АВТОРЕФЕРАТ
Подписано к печати 23.10.2013.
Формат 60×84/16. Бумага офсетная. Печать трафаретная.
Усл. печ. л. 1.2. Тираж 100 экз. Заказ № 3/11/2013
Отпечатано в копировальном центре «ВОССТАНИЯ 1»
191036, Санкт-Петербург, ул. Восстания, 1.
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа