Промышленность: Машины и механизмы лесного хозяйства - 28-06-2015, 11:00

Игорь Васильевич ВОСКОБОЙНИКОВ

первый заместитель генерального директора ФГУП «ГНЦ ЛПК» по науке, д.т.н.
Дмитрий Владимирович КОНДРАТЮК

заместитель главного конструктора ФГУП «ГНЦ ЛПК», к.т.н.

ПРОБЛЕМЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ ПРОИЗВОДСТВА ЛЕСНЫХ МАШИН

В настоящее время в ряде правительственных постановлений и поручений поставлены задачи по развитию отечественного  машиностроения, которое должно обеспечить: национальную экономическую и технологическую безопасность страны,  импортозамещение машин и оборудования, приобретаемых за рубежом. Поставленные задачи также актуальны и для развития лесного комплекса и его главного составляющего — лесного машиностроения.

В соответствии с «Соглашением о научно-техническом сотрудничестве между ОАО НПК «Уралвагонзавод» им. Ф.Э. Дзержинского и ФГУП «Государственный научный центр лесопромышленного комплекса» предлагается осуществление масштабного инновационного проекта по созданию импортозамещающего, не имеющего аналога, производства системы гусеничных лесных машин. Информация об исполнителях проекта: ОАО «Научно-производственная корпорация «Уралвагонзавод» имени Ф.Э. Дзержинского является одним из крупнейших предприятий страны с мощной производственной базой и научно-конструкторскими и технологическим подразделениями.

В настоящее время предприятие работает в области создания боевых гусеничных машин нового поколения, образец одной из машин будет показан на параде Победы в 2015 году в Москве. По своим техническим характеристиками машина превосходит все существующие аналоги на 30%. Это опережающее развитие обеспечивает на долгие годы паритет и востребованность техники на экспорт. ФГУП «Государственный научный центр лесопромышленного комплекса» (ФГУП «ГНЦ ЛПК») – научно-технологическая организация, является головной в лесном комплексе, образована по поручению Правительства РФ на базе Всероссийского проектно-конструкторского института лесного машиностроения (ВПТИ-лесмаш). Обладает многолетним опытом работ в области создания машин и организации их производства, а также научно-технической базой и необходимыми инструментами, является штабом науки и техники лесного комплекса.

Задачи по развитию лесного машиностроения неоднократно ставились в ряде правительственных постановлений и поручений, в том числе:
• Федеральный закон Российской Федерации от 31 декабря 2014 года № 488-ФЗ «О промышленной политике в Российской Федерации», направленный на проведение активной научной промышленной политики, нацеленной на скорейшее технологическое оснащение промышленности и разработку новых отечественных машин и оборудования.

• Утвержденная Постановлением Правительства Российской Федерации от 15 апреля 2014 года № 328 Государственная программа Российской Федерации «Развитие промышленности и повышение ее конкурентоспособности» и её подпрограммы «Лесопромышленный комплекс», «Машиностроение специализированных производств (строительно-дорожная и коммунальная техника, пожарная, аэродромная, лесная техника).

Лесное машиностроение занимало и занимает важное место среди отраслей России и в свое время лидировало в мире. Многие образцы машин впервые в мире появились в нашей стране, так, например, первый трелевочный трактор был создан на базе легкой гусеничнойбоевой машины. Считалось, что машиностроение – это «золотой ключ» к успеху в инновационном развитии экономики страны. Этот постулат важен сейчас и действует во всех странах мира. В настоящее время в стране практически прекращено производство лесных машин, приобретение по импорту не представляется возможным, в том числе и по экономической причине – высокой стоимости этих машин и неэффективности их применения с учетом природных условий России.

Возникает ситуация, когда возможно прекращение механизированной заготовки древесного сырья и выполнения задач по развитию лесного комплекса, поставленных в вышеприведенных правительственных документах. Россия является одним из мировых лидеров по запасам древесного сырья. Однако на сегодняшний день Россия значительно отстаёт от других лесных стран мира по основным экономическим и техническим показателям использования леса и производству продукции из древесины. Годовой ВВП лесного сектора в странах мира и в России характеризуется следующими показателями, в миллиардах долларов: Швеция – 508, Финляндия – 512, США – 469, Россия – около 25.

Экономический потенциал лесного сектора России при правильном использовании леса и его продукции по прогнозу экспертов-специалистов может достигнуть как минимум 150 миллиардов долларов США в год. Стратегией развития лесного комплекса Российской Федерации до 2020 года предусмотрено увеличение заготовок в объёме до 294 миллионов кубометров в год, а также освоение новых лесных массивов, в том числе труднодоступных, со слабонесущими грунтами. Увеличение использования древесного сырья будет достигаться интенсификацией производства в уже освоенных лесах развитием транспортной доступности земель лесного фонда и вовлечением в эксплуатацию новых, ещё не освоенных лесных территорий. Планируется увеличить долю заготавливаемой древесины от промежуточных и санитарных рубок, а также рубок на территории ветровалов, горельников и усыхающих древостоев, оставление которых связано с повышением пожарной и фитопатологической опасности. Необходимо разработать эффективную систему машин для заготовки древесины, а также сбора, транспортировки и переработки лесосечных отходов на технологические и энергетические нужды.

Выполнение поставленной задачи возможно только при оснащении лесозаготовительных предприятий комплексом машин, обеспечивающих высокую эффективность заготовки древесины, в том числе в сложных природных условиях (слабонесущие грунты, сильно переувлажненные места, глубокий снежный покров и других). Лесные машины должны быть конкурентоспособного уровня, с улучшенными функциональными характеристиками, обеспечивающими основные экологические и лесоводственные требования по сохранению экосистемы леса. Как известно, лесные машины относятся к одной из высших категорий конструкторской сложности – 5-6 категории.

Снижение себестоимости заготовок древесины планируется осуществлять при помощи технологий и системы высокопроизводительных лесных машин. Анализ современных лесозаготовительных предприятий показал, что одной из системных проблем их развития и обеспечения рентабельности является использование устаревших технологий и машин с низкой производительностью, а также не обеспечивающих сбор и переработку лесосечных отходов древесины, которые составляют в объёме заготавливаемой древесины 30-35% и практически не используются в промышленном производстве лесопродукции.

Ниже приводится анализ состояния производств и использования лесных машин. По экспертной оценке парк лесозаготовительных машин в настоящее время на предприятиях лесопромышленного комплекса и лесного хозяйства составляет более 40,0 тысяч единиц, в том числе в лесопромышленном комплексе 27,0 тысяч в лесном хозяйстве, около 12,0 тысяч единиц – в структурах малого бизнеса, кроме того, используется более 2,5 тысяч единиц импортной техники. Наибольшую долю среди импортных машин составляют машины следующих фирм: «John Deere» (США И Канада), «Ponsse» (Финляндия), «Komatsu-Forest Valmet» (Япония, Финляндия), в основном это харвестеры и форвардеры на колесной базе, цена на них колеблется от 60 до 75 миллионов рублей.

Растет присутствие на рынке подержанной техники, которую свозят на российский рынок из скандинавских стран, Германии, Польши и других после декоративной предпродажной подготовки, что в конечном итоге оказывает отрицательное влияние на эффективность работы российских предприятий. Следует отметить, что существующее таможенно-тарифное регулирование в России практически непрепятствует ввозу этой техники. В настоящее время на лесозаготовительных предприятиях эксплуатируется физически и морально устаревшая лесная техника на базе трелевочных промышленных тракторов ТДТ-55, ТЛТ-100А, ТТ-4, ТТ-4М. В доперестроечный период в России производством и ремонтом лесозаготовительных машин для лесопромышленного комплекса были заняты более 30 заводов, которые выпускали машины более 100 наименований лесной техники.

В настоящее время в стране практически полностью разрушена производственная база по изготовлению машин, ликвидированы заводы: Алтайский, Сыктывкарский, Красноярский, Пермский, Екатеринбургский, Йошкар-Олинский, НПО «Лесагросервис» и другие. Существует Онежский тракторный завод, который выпускает около 50 машин в год и ряд мелких производств, не способных выпускать качественную и надежную технику. Техническая оснащенность лесопромышленного комплекса специальной лесозаготовительной и лесохозяйственной техникой за последующий период сократилась примерно в 4-6 раз. Парк лесозаготовительной техники находится в эксплуатации выше нормативных сроков и нуждается в интенсивной замене.

Учитывая реальные показатели ресурса и надежности российской лесной техники, можно считать, что численность ее парка, эксплуатируемого более 5 лет, равна потенциальному спросу на лесозаготовительную технику, а это более 80%. Прогноз дальнейшего состояния российского рынка лесных машин можно считать позитивным с постепенной активизацией рынка по всем видам  лесных машин. Прогнозируется постепенное возвращение к машинным технологиям в средних и мелких предприятиях в связи с ростом себестоимости сортиментной заготовки бензопилами.

Анализ применения и сочетания машин и технологий, используемых в настоящее время на лесозаготовительных предприятиях, показал, что это сочетание самое разнообразное. Такое разнообразие говорит о стихийном процессе формирования технологий и машин. Поэтому одной из задач является формирование системы технологий и машин, что и предлагается в данном проекте. На рынке представлены отечественные машины, разработанные в период плановой экономики советского периода. Сегодня катастрофически не хватает современных российских образцов высококачественной производительной и удовлетворяющей лесоводческим и экологическим требованиям техники, которая могла бы быть конкурентной на внешних рынках.

Все это негативно отражается на потребительских свойствах продукции: существующий модельный ряд не в полной мере удовлетворяет потребности производителя в технике, отвечающей современным тенденциям. Государственным научным центром лесопромышленного комплекса (ФГУП «ГНЦ ЛПК») была проведена оценка развития лесозаготовительной промышленности, технологической и технической оснащенности и потребности в лесных машинах на период до 2020 года. Оценка проводилась на основании анализа и методом анкетного опроса наиболее крупных лесных регионов России (27 регионов с общим объемом заготовки древесины 109,8 миллионов кубометров), в том числе: Иркутская область, Краснодарский край, Вологодская область, Архангельская область, Республика Коми, Хабаровский край, Ярославская и Кировская области, Дальневосточный край.

При анализе и оценке уровня потребности в машинах исходили из следующих базовых требований: ресурсо- и энергосберегающие технологии; машинизация производства; безопасность труда и социальная защищенность работающих; конкурентоспособность машин; устойчивое, природощадящее лесопользование; комплексное использование древесного сырья. В результате проведенной работы, с учетом запланированных объёмов лесозаготовок и потребности машин по регионам, определено необходимое количество лесных машин, которое составляет более 32,0 тысяч единиц. Маркетинг по использованию лесных регионов показал, что в настоящее время лесозаготовки стали носить полностью сезонный характер.

Как известно, 57% общей площади лесов России составляют грунты III категории (глинистые почвы, супеси с глинистыми прослойками) и грунты IV категории (торфяные, болотистые, перегнойно-глеевые почвы), совсем неблагоприятные для проведения лесозаготовок с использованием существующих машин, особенно на колесной базе. В результате работы на лесосеке колесных импортных лесозаготовительных машин разрушается грунт, образуется колея глубиной 60-70 см, которая сохраняется до 20 лет, что приводит к интенсивному заболачиванию лесных площадей, наносится большой ущерб экосистеме леса, сокращается возможность естественного и искусственного лесовосстановления.

Образование колеи приводит к снижению рейсовых нагрузок, скорости движения, производительности машин, их преждевременному износу и, в конечном итоге, к невозможности выполнения работы при достижении глубины колеи величиной клиренса колесной машины. Более трети обследованных регионов - 42% – оценивают наибольшее снижение месячной производительности колесных лесозаготовительных машин при работе на слабонесущих грунтах на 30-50%, и 22% отмечают, что производительность падает на 75-100%, то есть работы прекращаются.

Согласно проведенной оценке, около 60% лесных регионов отмечают острую необходимость в технике, способной работать на слабонесущих грунтах и необходимость в разработке отечественной техники. Анализ показывает, что предлагаемая зарубежными фирмами лесозаготовительная техника в основном выполнена на колесной базе, не учитывает почвенно-климатические особенности Росси и менее предпочтительна, чем машины на гусеничной базе. Проведенная оценка работы лесных машин в регионах показывает острую необходимость производства гусеничных машин.

В настоящее время ФГУП «Государственный научный центр лесопромышленного комплекса» совместно с рядом научных организаций, в том числе Российской академии наук, провели комплекс работ в области создания системы лесных машин – исследования и математическое обоснование применения предлагаемой системы унифицированных гусеничных машин: на базе компьютерного проектирования созданы модели машин и определены основные нагрузки, действующие на машины при различных грунтово-почвенных и производственных условиях;

- предлагается система унифицированных гусеничных машин нового поколения на базе:
• унифицированного гусеничного шасси с новой рамой;
• автоматической трансмиссии (электромеханической) повышенной устойчивости;
• переднего расположения гидроманипулятора, обеспечивающего рациональную компоновку навесного оборудования;
• новой прогрессивной ходовой шестикатковой системы и подвески с увеличенной колеей и клиренсом, с уширенными гусеницами;
• новой кабины, обеспечивающей хорошую эргономику, оснащенной прибором панорамного обозрения;
• системы ГЛОНАС для учета работы машины и объемов заготовленной древесины.

Применение шестикатковой базы обеспечивает большую площадь опоры, хорошую устойчивость и легкость в управлении. Удельное давление машины на поверхность составляет 73 кПа, что значительно ниже, чем у колесных машин – 180-240 кПа, поэтому при перемещении машины уменьшается повреждение поверхности почвы. Проведение дальнейших работ, связанных с разработкой конструкторской документации на опытные образцы, с изготовлением опытной партии машин, для осуществления производственных, приемочных сертификационных испытаний и организацией серийного производства, задержалось из-за отсутствия необходимых производственных мощностей и финансовых ресурсов для их осуществления. В настоящее время производство лесозаготовительных машин в соответствии с предлагаемым проектом и Соглашением о научно-техническом сотрудничестве от 12 ноября 2014 года о совместной работе по реализации проекта с учетом разработки нормативно-технической и конструкторской документации в соответствии с ГОСТом, с согласованным перечнем работ и ответственностью сторон, планируется провести на предприятиях ОАО «Научно-производственная корпорация «Уралвагонзавод» имени Ф.Э. Дзержинского.

Согласие об участии в работе по проекту поступило также от трех предприятий корпорации:
• ООО «Челябинский тракторный завод – УРАЛТРАК» (Челябинск);

• Рубцовский филиал ОАО «НПК «Уралвагонзавод имени Ф.Э. Дзержинского» (Рубцовск);
• ОАО «Омсктрансмаш» (Омск).

Разработано и согласовано техническое задание на инновационное технологическое направление в рамках Постановления Правительства Российской Федерации № 1312 «Разработка технологии и освоение серийного производства систем высокотехнологичных гусеничных лесозаготовительных машин с инновационной автоматической трансмиссией, обеспечивающих существующие и перспективные виды технологий лесозаготовок и ухода за лесом для различных природно-производственных условий».

Имеется поручение министра Министерства промышленности и торговли Российской Федерации Д.В. Мантурова «О разработке гусеничных лесных машин» от 23.12.2014 года. Разработан и согласован календарный план проведения работ, предусмотрено изготовление машин без применения зарубежных комплектующих, что позволит полностью уйти от импортозависимости и решить вопрос импортозамещения как лесных машин, так и запасных частей.

В качестве примера можно привести решение по разработке и изготовлению одного из главных узлов машины – валочно-сучкорезно-раскряжевочной (харвестерная головка), стоимость которой в цене машины составляет 30-35%. Ранее в России этот узел не изготавливали. Для расширения функциональных возможностей будущей машины предусматривается её оснащение различным сменным технологическим оборудованием: передней гидрофицированной навеской; клиновым и корчевательным бульдозерными отвалами, которые применяются при строительстве лесовозных дорог; задней гидрофицированной навеской с рыхлителем для обработки почвы при лесохозяйственных (посадка леса) и сельскохозяйственных работах; самосвальным кузовом для сбора и транспортировки отходов лесосечных работ, специальным пожарным оборудованием.

При установке сменного технологического оборудования предусмотрена возможность его быстрого снятия и установки. Поставка сменного оборудования может производиться заводом по заказу потребителя. Таким образом, система унифицированных гусеничных лесозаготовительных машин обеспечивает большой комплекс работ.

Технико-экономический расчет эффективности работы машин, входящих в систему, показал, что себестоимость работ по заготовке древесины отечественных машин в 1,5-2 раза меньше импортных. Годовой экономический эффект применения отдельных видов машин составляет от 2,5 до 3,8 миллионов рублей. Объём реализации инновационной продукции, которая будет создана с использованием результатов НИОКР, полученных в ходе реализации проекта, нарастающим итогом к 2030 году – 480,0 миллиардов рублей, от продажи запасных частей – 70-85 миллиардов рублей. Количество разработанных технологий мирового уровня, прошедших опытную отработку – 4. Количество полученных патентов и секретов производства (ноухау) – 5. Количество вновь создаваемых высокопроизводительных рабочих мест врамках проекта – 100.

Предусматривается:
• использование нового базового шасси для машин, работающих в нефтяной, газовой, агропромышленной отраслях и службах МЧС;
• разработка и корректировка конструкторской и технической документации на комплекс машин и присвоение КД литеры «О1»;
• изготовление, проведение заводских, предварительных, приемочных и сертификационных испытаний комплекса опытных унифицированных гусеничных машин;
• организация и подготовка технологического производства серийного изготовления комплекса унифицированных гусеничных машин.

Таким образом, будет создано и организовано серийное производство нового поколения импортозамещающей унифицированной базовой гусеничной лесозаготовительной машины легкого и тяжелого классов с расширенной адаптацией базового шасси для агрегатирования с различным оборудованием многоцелевого назначения, которое будет также востребовано и на внешних рынках машиностроительной продукции. Создание импортозамещающего производства отечественных гусеничных лесозаготовительных машин имеет важное стратегическое значение для развития лесного комплекса и в целом экономики России.

Межотраслевой альманах №49/2014 год