Развитие технологий измерения и учета круглых лесоматериалов

Оптимизация учета круглых лесоматериалов с использованием последних достижений цифровых технологий приобретает все большее значение в организациях и на предприятиях лесного комплекса Российской Федерации.

Для реализации этой важной государственной задачи c 1 января 2016 года была запущена Единая государственная автоматизированная информационная система учета древесины и сделок с ней. Система ЛесЕГАИС предназначена для сбора информации о лицах, осуществляющих заготовку древесины, договорах аренды, постоянного (бессрочного) и безвозмездного пользования, купли-продажи лесных участков и лесных насаждений, о лесных декларациях, отчетах об использовании лесов, о сделках с древесиной, а также о лицах, совершающих эти сделки, включая участников ВЭД, о лесоохранной деятельности, деятельности по защите и воспроизводству леса. Система также обеспечивает маркировку ценных пород леса, вывозимых из России. Одной из основных целей системы является установление полного государственного контроля всего цикла использования древесины, от заготовки до реализации конечному потребителю, таким образом, чтобы исключить нецелевое использование лесоматериалов и минимизировать возможности нелегального оборота древесного сырья. Для этого в системе зарегистрированы все участники оборота древесины и изделий из нее, а оборот лесопродукции без регистрации в системе стал почти невозможным.

В то же время, как и любая новаторская деятельность, модернизация ЛесЕГАИС не обходится без нареканий. В рамках работы и совершенствования этой системы накоплен большой пакет первоочередных задач, без решения которых дальнейшее ее развитие трудно реализовать. Так, до недавнего времени оставались открытыми вопросы нормативов и правил, касающихся особенностей и методик учета лесопродукции, погрешностей измерений, совершенствования документооборота и других значимых элементов работы этой информационной системы.

Для ликвидации этого пробела 30 ноября 2021 года постановлением правительства Российской Федерации №2128 были утверждены Правила определения характеристик древесины и учета древесины. Как результат в нормативной базе закрепилось понятие опорного метода определения объема, нормированы погрешности, предложено единообразно учитывать объем всех круглых лесоматериалов без коры.

Государственная информационная система, именуемая в настоящее время ЛесЕГАИС, призвана и может служить основной информационной системой учета лесоматериалов не только по обороту лесопродукции, но, по существу, пока используется лишь в этом качестве. Существуют и другие государственные и частные системы учета, такие как налоговая, таможенная, транспортные учетные, учетные системы предприятий и организаций.

Для обеспечения единства учета и измерений базовые нормативы и требования, предъявляемые к Лес¬ЕГАИС, должны распространяться и на смежные учетные системы. Но здесь возможны препятствия. Так, если опорным методом измерений в ЛесЕГАИС будет принят метод концевых сечений без учета коры для всех круглых лесоматериалов, где бы ни производился их учет, для некоторых других учетных систем могут потребоваться иные опорные или вспомогательные методы и единицы измерений (например, 1 м³, измеренный секционным методом с учетом коры), не входящие в основную группу.

При выстраивании новых учетных систем и требований и унификации требований ко всем учетным системам растет потребность в ресурсах, как временных, так и материальных, необходимых для перемен. Для реализации поставленных задач предлагаются новые инструменты.

В отрасли стала острой проблема повышения точности определения объемов как одним методом измерений, так и разными, а также при сопоставлении учетных данных измерений, полученных разными методами. Составной частью ее решения является снижение погрешностей между более точными, но и более затратными, чаще всего штучными методами измерений, и их экономичными аналогами в групповом измерительном исполнении. Важно повысить точность простых и экономичных методов, усовершенствованных на базе цифровой обработки, и приблизить ее к точности ресурсоемких штучных методов. Пользуясь результатами проведенных и отраженных исследований, можно оценить целесообразность и возможные направления оптимизации учетного процесса, допускаемые при этом погрешности, оказывающие влияние на принятие соответствующего управленческого решения.

Очевидно, что в пределах допустимой точности измерений можно в разы сократить затраты на учет лесоматериалов наряду с повышением его эффективности вследствие усиления контроля за целевым использованием древесины на всех участках производственного цикла работ с круглыми лесоматериалами.

Переход к высокоточным лесозаготовке и лесному хозяйству

Новейшие технологии все глубже проникают в лесную сферу. Искусственный интеллект, машинное обучение, нейронные сети, блокчейн, дистанционное зондирование, геоинформационные технологии, цифровое моделирование применяются в таких решениях, как цифровые двойники, системы поддержки принятия решений, виртуальная и дополненная реальность, экзоскелеты, носимые гаджеты, беспилотные летательные аппараты, наземные машины и механизмы.

Применительно к лесному хозяйству и лесной промышленности термин «высокоточное»/«прецизион¬ное» (precision forestry) появился в зарубежной научной литературе в начале текущего века. Он пришел в лесную сферу из сельского хозяйства и других, часто более высокотехнологичных, отраслей, и описывает высокую точность, машинный интеллект и весь спектр цифровых технологий, привносящий новую реальность и возможности развития в эту патриархальную отрасль. Термин «высокоточный» означает применение новейших, главным образом информационных, технологий для повышения точности как отдельных технологических операций, так и системы хозяйствования в целом с целью повышения эффективности всех составляющих ведения лесного хозяйства, включая заготовку и рациональное использование лесных ресурсов на принципах устойчивого развития и ESG. Внедрить эти принципы было предложено всем приветствующим их предприятиям для борьбы с изменением климата.

Понятие и контекст высокоточного лесного хозяйства и лесной промышленности охватывают несколько направлений развития из разряда управления большими данными. Конечно, учет лесоматериалов не остается в стороне от передовых тенденций развития лесного комплекса.

Методы измерения круглых лесоматериалов

Измерения подразделяются на прямые, получаемые непосредственно во время измерения, косвенные, при которых искомая величина определяется в результате вычислений с использованием прямых измерений, и совокупные, представляющие собой сочетание предыдущих двух видов измерений. В эпоху цифровых измерений и учета в связи с автоматизацией измерительного процесса в лесной таксации чаще всего имеют дело с косвенными и совокупными измерениями.

Круглые лесоматериалы или разделенные на бревна стволы деревьев с отсеченными сучьями, как геометрические тела можно представить цилиндром или усеченным конусом, но в действительности они являются природными образованиями сложной формы и для точного измерения требуют особого подхода.

Подходы к определению длины разных сортиментов различаются. Для пиловочника и фанерного сырья определяется установленная спецификацией номинальная длина, по которой вычисляется объем и ведется учет принимаемых сортиментов, и фактическая длина, обычно на несколько сантиметров превышающая номинальную, так как включает обязательный припуск на обработку, гарантирующий установленную длину конечного изделия. Допустимые отклонения от номинальных размеров лесоматериалов определяют и в других случаях. Отклонение в сторону увеличения номинального размера называют припуском. Если отклонения размеров допускаются в сторону как увеличения, так и уменьшения, то они называются предельными отклонениями, а сумма их абсолютных значений – допуском. Для балансов и дров припуск обычно не устанавливается, вместо этого нормируется допустимый диапазон длин. Такая особенность имеет значение применительно ко многим методам измерений, так как непосредственно влияет на их результаты. В описании методов измерения обязательно должно быть указано, с учетом или без учета коры (рис. 1) приводится то или иное измерение.

А также – проводится измерение диаметра (как с учетом коры, так и без него) в одном направлении – перпендикулярно продольной оси бревна или во взаимно перпендикулярных направлениях с усреднением полученного результата. Кроме того, важно, по какой длине – номинальной или фактической – ведется учет.

В современной нормативной базе представлено несколько «параллельных» методов измерения объема лесоматериалов, имеющих одинаковую силу. Общей единицей измерения для всех методов является метр кубический (м³), однако выбор метода измерений отдается на усмотрение хозяйствующих сторон. Применение любого метода будет считаться допустимым (если иное не оговорено специально, например, в договоре сторон), как и определенный с его помощью объем, несмотря на то что между методами есть очевидные различия, что выражается в соответствующих расхождениях размерных показателей.

Методы измерения различаются по типу (групповые и поштучные), измеряемым величинам (весовые, объемные и штучные), скорости измерений, по затратам на осуществление измерений, по точности, по возможностям или степени автоматизации, по цели и назначению (к оплате, контрольные, промежуточные), распространению и по географии.

Самый точным считается ксилометрический метод, с помощью которого объем тела может быть определен по объему вытесненной им жидкости при погружении в нее (рис. 2). Однако и у этого метода есть неопределенность, которая связана с объемом коры: для измерения объема сортимента без учета коры не всегда целесообразно и можно отделять кору от сортимента, а приходится руководствоваться поправками, учитывающими объем коры. В промышленной практике такой метод не используется, в том числе и по потенциальному соотношению «цена – скорость измерений», а в основном служит инструментом для исследователей.

Следующим по точности методом можно считать секционный. Бревно условно разделяется на поперечные секции («блинчики») установленной толщины, и его объем вычисляется как сумма объемов этих секций (рис. 3).

В различных моделях измерений секции рассматриваться как цилиндры или усеченные конусы.

Секционный метод применяется повсеместно как в головках лесозаготовительных машин, так и на измерительно-сортировочных линиях деревообрабатывающих производств. Скорость работы устройств, использующих этот метод измерений, сравнительно невысокая, а стоимость измерений, наоборот, высокая.

Также стоит отметить появление на рынке в составе сортировочных линий рентгеновских датчиков, позволяющих измерять древесину под корой, что еще больше повышает точность измерений и, при высокой стоимости, предоставляет больше возможностей как для оптимального моделирования раскроя бревна, так и для сверки метода со смежными в плане повышения точности, в том числе при определении соотношения древесины и коры.

Любопытно, что в практике предприятий лесного комплекса РФ многие устройства измерений, способные выдавать объем по секциям, настроены на выдачу результата по более простому и традиционному методу таблиц «Лесоматериалы круглые. Таблицы объемов» ГОСТ 2708–75. Однако ГОСТ 2708–75 не предусматривает учет погрешностей определения объема бревен, обусловленных отклонениями сбега отдельных бревен в партии, а также влияние породы и условий произрастания.

Несмотря на явные недостатки и архаичную структуру, этот метод остается наиболее распространенным поштучным методом на предприятиях лесного комплекса России, и, даже если не применяется напрямую, на него ориентированы другие используемые методы, такие как штабельный, посредством установленных коэффициентов полнодревесности. Таблицы ГОСТ 2708–75 широко применяются, хорошо знакомы всему лесному сообществу, просты и во многих случаях предлагают достаточную точность определения объема, но в них не учитывается форма и сбег ствола, вследствие чего часто возникают серьезные систематические ошибки в определении объемов лесоматериалов.

Одного из самых существенных недостатков метода ГОСТ 2708–75 – отсутствия учета сбега, лишен метод концевых сечений. Измеряется не только вершинный (верхний), но и комлевой (нижний) диаметр бревна, а его объем вычисляется по формуле Смалиана. Один из его недостатков наиболее очевидно проявляется при измерении комлевых бревен, так как у комля часто бывает сильная конусность (закомелистость), утолщение, влияние которого предлагается нивелировать при измерении нижнего диаметра и определения площади нижнего поперечного сечения бревна. Метод пригоден для ручных и автоматизированных измеренияй и предлагает разумный компромисс точности измерений и соотношения скорости и стоимости.

Как своеобразную комбинацию последних двух методов измерения можно представить метод верхнего диаметра и среднего сбега. Он предаолагает измерение верхнего диаметра бревна и вычисление объема бревна по верхнему диаметру и среднему сбегу, который определяется на основе предварительных выборочных измерений однородных совокупностей сортиментов. Одним из вариантов применения может быть составление таблиц объема бревен по образцу привычного «кубатурника».

Оба метода, базирующиеся на верхнем диаметре бревна, пригодны для автоматизации, в том числе фотографическим способом, особенно при укладке штабеля в однокомелицу (верхними торцами в одну сторону), и в сравнении с методом концевых сечений менее трудоемки при ручных измерениях.

Штабельный метод (рис. 4) относится к групповым, используется для измерения штабелей как на земле, так и на транспортных средствах и представляет собой измерение геометрического объема штабеля, называемого складочным, с последующим его переводом в плотную меру (без пустот и учета коры для деловых сортиментов) умножением на коэффициент полнодревесности (КПД). Складочный объем определяется как произведение длины штабеля, его средней высоты (из высот секций) и номинальной длины сортимента. Коэффициент берется из справочных материалов или определяется по выборке предварительно как отношение плотного объема к складочному.

Альтернативными считаются метод диагоналей и площади сечений. Последний особенно интересен, поскольку применительно к обеим вертикальным торцевым поверхностям штабеля может быть представлен как вариация метода концевых сечений при групповом определении объема. Тогда групповой штабельный метод превращается в поштучный, хотя и с особенностями. В отличие от случая, когда штабель уложен в однокомелицу и по вершинной стороне можно определить его объем, при укладке в разнокомелицу часть торцов одной вертикальной поверхности будет с эффектом закомелистости. При поштучном измерении с физическим отделением бревен друг от друга эффект закомелистости можно компенсировать (рис. 5), и диаметр в нижнем отрубе вычислить по формуле:

D = D_L-1 – (D_L-1 – D_L-2).

Если бревно в штабеле, учесть такую компенсацию затруднительно. Аналогичной погрешностью страдает и метод площади торцов (для определения КПД). Наиболее точным результатом для определения КПД штабеля следует считать отношение плотного объема штабеля, определенного одним из опорных методов поштучных измерений, и его складочного объема, определенного штабельным методом. Повышения точности определения КПД методом площади торцов (в дополнение к повышению точности объема) можно добиться способами на основе выборочных поштучных контрольных измерений.

В счетных методах единицей измерения лесоматериалов являются отдельные бревна, а также пучки, возы («забойки»), штабели, транспортные партии. Эти методы применяются, когда учет лесоматериалов ведется в штуках, например, при учете столбов. Подсчет в штуках удобен как с целью контроля (убедиться, что из точки А в точку Б прибыло известное количество), так и перемещения лесоматериалов внутри предприятия, когда повышенная точность избыточна. Но в сочетании с более точными выборочными контрольными измерениями, учет в штуках возможен с достаточной для многих задач точностью. Помимо подсчета количества (в штуках) необходимо контролировать объем одной штуки или совокупности.

Фотографический, или, как его еще называют, фотометрический, метод измерений лесоматериалов, основанный на цифровой фотограмметрии, предусматривает измерение изображения штабеля, 2D-модели. Для этого нужно знать масштаб модели, который определяется с помощью эталона или измерения расстояния дополнительными датчиками. В отличие от 3D-моделирования, плоскостное менее требовательно к вычислительному устройству и скорости связи, поэтому часто используется в полевых условиях. Фотографический метод, кроме плоскостного моделирования, может применяться для подсчета штук, а также для определения многих вспомогательных и производных величин.

При измерении лесоматериалов используются и весовые методы. Чаще всего определяют массу балансовой и топливной древесины, причем учитывается как фактическая масса при влажности в момент измерения, так и масса партии в абсолютно сухом состоянии. Связано это с тем, что единицы измерения продукции передела круглых лесоматериалов другие. Для производства целлюлозы и плит важным показателем является масса конечной продукции в абсолютно сухом состоянии, определяющий теплотворную способность топлива. Ввиду этих особенностей в деревообработке чаще используют объемные величины, а в деревопереработке – весовые.

Вариантов классификации методов измерения объема лесоматериалов по способу взаимодействия с объектом в процессе измерения несколько, как пример один из них (рис. 6).

Рассматривая все три основные варианта контактных измерений – счетные, объемные и весовые – следует заметить, что все они имеют право на существование как по отдельности, так и в комбинации.

Важнейшим является эталонный, или опорный, метод измерений лесоматериалов. Традиционно опорным методом определения объема сортимента считается измерение среднего диаметра в верхнем сечении (торце, отрубе) без учета коры, округление его до соответствующей ступени толщины и нахождение объема бревна в сортиментных таблицах ГОСТ 2708–75 по его номинальной длине. Групповые методы измерений, такие как штабельный, подстроены под опорный метод измерений с помощью коэффициентов полнодревесности, применяемых к геометрическому (так называемому складочному) объему группы сортиментов (штабеля) для получения плотного объема, то есть эквивалента суммы объемов всех составляющих штабель сортиментов, определенных опорным методом.

В источниках статистического, производственного и научного характера оперируют различными размерными величинами, но даже если принимать в расчет только объемные, то нет единой методики определения объема круглых лесоматериалов, которая бы служила отправной точкой, например, для расчета общего объема заготовки или переработки в РФ или однозначной величины для использования при спорах хозяйствующих субъектов. Однако единый опорный метод для использования по умолчанию необходим. Таким, по всей видимости, может стать метод концевых сечений. Причин этого выбора несколько. Во-первых, этот метод пригоден как для автоматизированных, так и для ручных измерений, учитывает сбег ствола/бревна, хорошо зарекомендовал себя и широко используется в международной практике. В некоторых случаях опорным может служить секционный метод, например, когда приоритет отдается показаниям измерительно-сортировочной линии. Весовой атрометод подойдет как опорный для измерения количества балансов и топливной древесины. Для последней в качестве опорного может использоваться и показатель количества энергии, например мегаватт-час. Назначение той или иной величины опорной не отменяет использования другой единицы измерения. При современном развитии цифровых технологий перевод из одних единиц измерения в другие, как и параллельное ведение учета в нескольких единицах не представляет сложности, хотя и требует многочисленных конвертаций, обуславливая необходимость обращения к теме о допустимых в каждом случае погрешностях.

Сегодня в лесном секторе отсутствует стройная понятийная и нормативная база измерения круглых лесоматериалов, нормативное регулирование их учета: какой метод и когда применять, какие погрешности измерений допустимы, что делать с расхождениями и т. п. Наряду с традиционными ручными методами измерений все чаще появляются элементы новых технологий, связанные как с развитием аппаратного обеспечения, в том числе техники для лесозаготовки и деревообработки, так и дистанционного зондирования (сканирования), искусственного интеллекта и программного обеспечения. Наиболее технологичные и автоматизированные методы часто более затратные, как минимум по расходам на приобретение оборудования и лицензионного программного обеспечения, и требуют трудоемких и технологичных инструментов контроля (для калибровки измерительных устройств и т. п.). Из высокотехнологичных 2D-метод (фотографический) определения объема лесоматериалов, созданный на основе распознавания и определения площади торцов сортиментов искусственным интеллектом на базе нейросетей, представляется разумным компромиссом. Он делает возможным поштучный учет круглых лесоматериалов в штабеле (без его раскатки), вместо традиционно используемого группового.

Кроме собственно измерений, учет предусматривает определение сопутствующих характеристик древесины и работу с результатами.

Учет круглых лесоматериалов

Под учетом лесоматериалов здесь следует понимать набор операций по регистрации состояния, места нахождения и перемещений лесоматериалов, их измерению и контролю качества, обеспечивающих получение данных о количестве и качестве заготовленной древесины.

Учет лесоматериалов состоит из нескольких элементов (рис. 1). Выделяются следующие виды учета: государственный, бухгалтерский, налоговый, таможенный, дорожный/железнодорожный/водный, топливный, сервисный статистический, управленческий, оперативный, для расчетов с контрагентами и др. Кроме того, по отношению к степени контроля различают рабочий и контрольный учет. Контрольный обычно более точный, в соответствии с его результатами производятся соответствующие корректировки рабочего учета.

Классификация учета по видам основана на его целях и задачах. Некоторые виды предназначены для расчета с контрагентами и государством: начисления и уплаты налогов, таможенных платежей, установлении стоимости товаров и услуг. В таких случаях требуется высокая точность измерений и учета, и чем больше сумма к оплате, тем выше должна быть точность. Тогда как для контроля или статистики, не связанных напрямую с денежными выплатами, чаще всего достаточно пониженной точности, а значит и меньших затрат на учетные операции (рис. 2; наверху цели и элементы учета, требующие более высокой точности, а внизу – менее требовательные к точности операции).

Основаниями для отнесения вида учета к категории с большей или меньшей требовательностью к точности служат три основных критерия: ценовая группа сортиментов, осуществление оплаты товаров и/или услуг по данным учета и факт смены собственника или ответственного лица. Те же признаки резонны и на стадиях учета, например, технологических процессов по цепи поставок от лесосеки до производства (рис. 3).

Во многих странах практикуют сквозной учет древесины, основанный на измерении заготовленных сортиментов харвестерами или процессорами. Эти машины автоматически измеряют объем каждого заготовленного сортимента и записывают в бортовой компьютер, одновременно оператор указывает породу и назначение лесоматериала. Данные затем передаются онлайн или на физическом носителе в контору лесозаготовительного предприятия и служат основой для расчета производительности машин, оплаты труда операторов и последующей логистики заготовленной древесины.

К сожалению, в России до сих пор нет нормативного документа, который позволял бы внедрить в лесозаготовительное производство эту высокоэффективную практику.

В компьютере харвестера формируется накопительный файл данных о заготовленной древесине по сортиментам на лесосеке. Эти данные чаще всего предварительные и используются в лучшем случае для управленческого учета, а для оплаты работ, товаров и услуг применяются редко, вопреки лучшим зарубежным практикам. Основная функция – контрольная. На стадии трелевки учет обычно минимальный, а основные учетные операции начинаются с верхнего склада (погрузочного пункта), где выполняется первичный коммерческий учет, по результатам которого может производиться оплата подрядчикам, работникам, а иногда и продавцам лесоматериалов. На следующих этапах учитывается перевезенная древесина, включая перевалку на промежуточном складе, если он есть в логистической цепочке. Как правило, окончательная приемка, или окончательный коммерческий учет, производится на предприятии-получателе. Данные этой приемки могут учитываться в обратном направлении цепочки поставок, вплоть до лесосеки и оплаты услуг подрядчика или работы оператора. Условно, если на делянке заготовлено 1100 м³, весь лес перевезен на предприятие и по результатам принято 1000 м³, то первичный объем 1100 м³ может быть скорректирован до принятых 1000 м³, за них и будет произведена оплата.

Те же стадии, первичная и окончательная, проходят при продаже лесоматериалов одной компанией другой. По обычаям делового оборота или в соответствии с договором купли-продажи приемка у продавца считается предварительной стадией, а приемка у покупателя – окончательной. Для этого на нижних складах, лесных биржах, складах сырья комбинатов лесного сектора осуществляют приемку-учет заготовленной или купленной древесины. Крупные и средние лесопромышленные компании нередко заключают договоры с независимыми экспертными компаниями, такими как НЭК или «Шмидт энд Олофсон», которые работают в десятках локаций по всей России, от Калининграда до Камчатки.

Таким образом, как отдельные стадии учета могут рассматриваться первичная (сбор и регистрация измерений) и последующая, включающая расчет и формирование промежуточных и выходных документов в зависимости от требований учетной системы. В случае лесоматериалов учетная система чаще всего оформлена в виде какой-либо информационной системы управления ресурсами предприятия (ERP) – 1С, (Российская Федерация и страны бывшего СССР), SAP (Международная информационная учетная система), Лес¬ЕГАИС с мобильным приложением ЛесЕГАИСmobile и другие на базе мобильных устройств (Timbeter, SmartTimber), в которых обработка данных и учет проводятся во внутренней учетной системе, но полученные результаты могут быть легко переданы в другую учетную систему путем синхронизации по протоколу API. Государственный учет древесины и сделок с ней в дальнейшем планируется перевести на новую информационную платформу – Федеральную государственную информационную систему лесного комплекса (ФГИСЛК).

Важны также место и время тех или иных учетных действий. Периодичность учета зависит от его целей и задач в рамках учетных систем, традиционно выделяют следующие варианты: непрерывно, однократно, ежемесячно, ежеквартально, ежегодно, полесосечно.

Точность измерений и учета

Требования к точности учета на разных этапах производственного процесса отличаются.

В ИСО 5725 для описания точности метода измерений используют два термина: «правильность» и «прецизионность». Правильность характеризует близость среднего арифметического значения большого числа результатов измерений к истинному или принятому опорному значению, а прецизионность – близость результатов измерений. Кроме того, точность можно представить как функцию погрешности: чем ниже погрешность относительно учетного показателя, тем выше точность.

Точность учета зависит не только от качества измерений, но и от обработки их результатов. Чаще всего точность тех или иных показателей тем выше, чем ниже погрешности, допущенные при их измерении и учете. Измерения без погрешностей невозможны. В случае круглых лесоматериалов вследствие неправильной формы бревен и штабелей погрешности измерений выше, чем отмечаются для других товаров. Показатели круглых лесоматериалов представляют собой случайные величины с коэффициентами вариации.

Погрешности измерений могут быть как систематическими, так и случайными. Если систематические составляющие погрешности постоянны по знаку и величине, то случайные, ввиду большого количества факторов учета, часто характеризуются плохо предсказуемыми отклонениями результатов. Чтобы снизить случайную погрешность, приходится увеличивать объем выборочных измерений с неизбежным повышением непроизводительных расходов.

В целом поштучные методов измерений обеспечивают более высокую точность, нежели групповые. В свою очередь, чем выше точность измерений, тем, как правило, выше их стоимость и ниже скорость. Хозяйствующие субъекты и государственные органы выбирают оптимальную точность в том числе из экономических соображений. В результате по цепочке поставок и соответствующей ей цепочке учета образуется несколько последовательных наборов данных, полученных на основе разных методов измерений. Предполагается, что для корректной работы систем все они нормируются и закрепляются на производственном предприятии в виде регламента, политики или стандарта.

В числе нормируемых показателей точности измерений используют предельную погрешность измерений, допустимую для той или иной задачи, доверительную вероятность соблюдения предельной погрешности, наименьшее количество лесоматериалов в партии, для которого применима установленная погрешность. Существуют и обязательные к исполнению для участников лесных отношений документы, в которых в рамках действия одной учетной системы – ЛесЕГАИС закреплены такие связанные с точностью учта понятия, как погрешность, воспроизводимость и дебаланс. Воспроизводимость – это расхождение между последовательными измерениями одним и тем же методом, погрешность – расхождение между измерениями рабочим методом и более тщательным опорным методом, а дебалансом считается расхождение по складу между данными контрольного инвентаризационного измерения и данными о наличии этих же товаров согласно учету.

Одним из наиболее очевидных способов снижения расхождений в учете является усиление контроля, то есть рост доли контрольных измерений по отношению к рабочим, вплоть до перевода всех измерений на опорный метод. Однако по естественным причинам такой перевод далеко не всегда экономически целесообразен, кроме того, достаточная точность учета может быть обеспечена и другими подходящими инструментами, например с помощью выборочного контрольного учета сортиментов. Суть этого метода в последовательном рабочем учете транспортных единиц (штабелей) с использованием одного из рабочих, как правило, групповых, методов для контролируемой совокупности лесоматериалов, которые подлежат измерению и учету. По ходу измерений часть уже учтенных рабочим методом партий (штабелей) рандомно выбирается для повторного контрольного учета более точным – опорным методом, обычно поштучным. Данные контрольного учета сравниваются с соответствующими данными рабочего учета для выявления и классификации погрешностей с использованием аппарата математической статистики. По достижении целевых статистических показателей выборки (требуемого числа выборочных контрольных измерений) делается вывод о возможности распространения выявленных показателей на всю контролируемую совокупность лесоматериалов для компенсации погрешностей рабочего учета то есть повышения его точности.

Значительные отклонения объема и стоимости партий при отгрузке и приемке не являются следствием нарушения сохранности лесоматериалов при транспортировке, а потери стоимости не связаны со снижением качества в процессе перевозки. Основная причина – погрешности учета.

Важнейшие понятия учета древесины разбираем на примере государственной контрольной системы учета по обороту древесины – ЛесЕГАИС как одной из наиболее поздних по времени появления учетных систем, взаимосвязанной с другими учетными системами и видами учета.

Заглянем в ЛесЕГАИС

В первую очередь рассмотрим директивно установленные для этой учетной системы погрешности измерений. Действующие нормативы приведены в табл. 1.

Ввиду высоких погрешностей измерений, свойственных круглым лесоматериалам как группе товаров, на законодательном уровне для них установлен широкий диапазон допускаемых погрешностей – от ±15% до ±3% в зависимости от размера партии сортиментов. Конечно, столь широкий диапазон погрешностей приемлем не для всех случаев, и участники учетных взаимоотношений заинтересованы в снижении погрешностей учета древесины на всех стадиях этого процесса.

Кроме погрешностей учета, в системе ЛесЕГАИС регламентируются наличие и некоторые характеристики других учетных данных – место, время, ответственное лицо, транспортное средство, наименование сортимента, объем в кубических метрах. Есть понятия опорного метода измерений, маршрута, собственника, отправителя, получателя, нормируются не только допускаемые погрешности, но и другие возможные расхождения по объемам (в том числе воспроизводимость и дебаланс), регламентирован порядок и нормы учета, существуют понятия рабочего и контрольного учета, есть упоминания о контролируемой совокупности лесоматериалов и выборке, наличествует возможность первичного учета при отгрузке и корректировки объема по результатам приемки при повторном учете в точке назначения.

Учетным документом на текущем этапе является электронный сопроводительный документ (ЭСД). Данные, обрабатываемые в ЛесЕГАИС, пересекаются на разных уровнях с данными других информационных систем, например 1С, дублируя и повторяя друг друга. На стадии становления система ЛесЕГАИС в каких-то случаях может быть вместилищем первичных учетных данных, в других случаях туда попадают вторичные учетные данные. Например, для генерации ЭСД в нее могут заноситься данные через вспомогательный модуль системы 1С.

С развитием технологий измерительные, регистрационные и отчетные действия происходят во все более сжатые временные промежутки, так что становится сложнее отделить соответствующие учетные операции друг от друга. Эти процессы из отдельного набора операций, выполняемых человеком вручную, постепенно автоматизируются, представляя собой в настоящий момент комбинацию ручных и автоматизированных действий, в которой доля ручных операций сокращается, уступая машинным.

Методы измерений тоже не стоят на месте и развиваются, являя собой как модификации уже известных методов, так и сочетания двух и более методов, появляющихся в результате следования наибольшей экономической целесообразности и повышения эффективности учетных работ.

Какие же учетные данные можно получать в автоматизированном режиме, а какие до сих пор приходится вводить вручную? Учет лесоматериалов предполагает не только измерение объема партии, но и определение (а также регистрацию) других характеристик и собственно ведение реестра с требуемым набором параметров, или, выражаясь компьютерным языком, атрибутов. В качестве таких атрибутов могут выступать количественные и качественные характеристики лесоматериалов, их изображение, время и место фиксации, ответственное лицо, транспортное средство, маршрут перемещения и т. п.

Из всех атрибутов учета только часть может быть определена или измерена, даже потенциально. Остальные параметры учета просто фиксируются в системе учета на основе ранее полученных данных. Причем одни показатели остаются неизменными, а другие изменяются (в результате усушки, потери качества, смены владельца и т. п.).

Что касается подразделения методов измерения на групповые и поштучные, то происходит конвергенция элементов группового и поштучного учета, и она становится возможной на базе использования новейших технологий, в том числе оптического распознавания лесоматериалов.

Наряду с этим отмечается сближение понятий измерения и учета лесоматериалов. Для одной и той же партии (совокупности бревен) могут одновременно или последовательно измеряться и учитываться разные количественные показатели, например, масса и объем, а также соотношения величин в данный момент. Немаловажную роль при этом играют новые технологии измерения и учета.

Бесконтактные технологии в учете древесины

При учете лесоматериалов все шире используются оптические системы. Их можно условно подразделить по видам «носителей» и устройств (средств базирования), на которые они установлены. Сегодня находят применение оптические системы на базе следующих устройств:

• измерительных рамок-сканеров;
• беспилотных летательных аппаратов (БПЛА);
• передвижного измерительного комплекса на базе автомобиля;
• стационарных камер слежения;
• тахеографов и подобных геодезических инструментов;
• смартфонов или планшетов (Терминалов сбора данных, ТСД).

Оптические технологии видимого диапазона применительно к измерениям КЛМ успешно соседствуют с другими технологиями дистанционного зондирования ближнего радиуса действия, как активными, так и пассивными, и часто взаимно дополняют друг друга. Примерами служат лидарная и инфракрасная съемка.

В списке носителей оптических технологий учета наибольший интерес представляют три: рамки, дроны и персональные смарт-устройства. Рассмотрим их подробнее.

Измерительные рамки-сканеры. На рынке представлены различные варианты как промышленного, так и полукустарного производства, отечественных и зарубежных изготовителей, различающиеся как по набору и технологиям используемого оборудования, так и по стоимости. Встречаются полуавтоматические и полностью автоматизированные решения на базе рамок, с использованием фото и видео для построения 2D– и 3D-моделей, с возможностью применения вспомогательных датчиков для определения расстояний и масштаба изображения. Абсолютно «беспилотные» решения еще только пробивают дорогу на производство и представлены исключительно зарубежными производителями. Инсталляций сканеров промышленного производства всего несколько десятков штук в стране. По назначению сканеры используются для измерения как отдельных бревен, так и для штабелей КЛМ на транспортных средствах.

БПЛА, применяемые для измерения КЛМ, используют в основном стандартные алгоритмы обработки изображений для получения облака точек и 3D-моделей штабелей, но встречаются и варианты, измеряющие продольный вертикальный профиль штабеля с помощью лазерного сканирования поверхностей. Чаще для измерения КЛМ используются БПЛА вертолетного типа, а привязка к местоположению осуществляется с помощью дополнительных наземных станций систем глобального позиционирования – для достижения сантиметровой точности привязки на местности. Пока применяются разрозненно, под влиянием смежных профессий (в геодезии, топографии, строительстве и т. п.). Используются для измерения штабелей на земле и демонстрируют преимущества при съемке на больших площадях складирования. Как и при других видах съемки, наиважнейшим «недоработанным» по степени автоматизации признаком является КПД.

ТСД промышленного назначения, или бытовые смартфоны и планшеты, – это наиболее бюджетный вариант для внедрения технологий оптического учета в производство. Они все шире используются на всех этапах цепочки поставок КЛМ, от лесосеки до деревопереработки. Различаются как сами устройства, так и ПО, предназначенное для измерения и учета. На российском рынке представлены устройства отечественного и зарубежного производства, разработчики и производители ПО тоже как из РФ, так и из других стран. Мобильность и доступность решений обуславливают некоторые ограничения по функционалу в пользу меньшей требовательности к наличию и скорости связи с сервером и к скорости обработки данных. 3D и видеосъемка уступают место 2D и ограниченному числу кадров изображений. На базе мобильных устройств нет полностью автоматизированных учетно-измерительных решений, все они требуют участия человека для введения и обработки данных. Это не позволяет избавиться от «человеческого фактора», но обеспечивает бóльшую гибкость его использования и постепенный переход к цифровизации производства. Могут использоваться как для съемки КЛМ на транспортных средствах и на земле, так и для определения КПД в связке с другими измерительными методами.

Что общего у всех оптических решений для группового учета КЛМ? Чаще всего при помощи оптики измеряют складочный объем, который затем переводят в плотную меру при помощи коэффициента полнодревесности.

Если в случае индивидуальных бревен в качестве коэффициента полнодревесности для получения плотного объема выступает коэффициент на основе процентного содержания древесины без учета коры, то при групповом измерении предварительно оценить КПД можно по соотношению суммарной площади торцов и площади торцевой вертикальной поверхности штабеля. Когда речь идет об объемах КЛМ больше нескольких десятков кубических метров, то обычно ни визуально, ни с помощью оптических устройств нельзя получить изображение для поштучного перечета ввиду разнонаправленности сортиментов в штабеле или препятствий для производства фотографической съемки, будь то рельеф местности, другие штабели, строения или снег. В этом случае КПД может быть определен по выборке из нескольких доступных для обработки изображений с последующим распространением на всю совокупность (то есть весь штабель) в ручном или автоматизированном режиме, при этом за распознавание и вычисление площади торцов и отношения суммарной площади торцов к общей пробной площади отвечает компьютерная программа, работающая на базе полученной в результате съемки 2D-модели. А если за пробную площадь принять всю вертикальную торцевую поверхность штабеля и определить площади всех торцов бревен в контуре этой поверхности, а для большей точности повторить эту операцию и на противоположной поверхности штабеля, усреднив полученную в результате суммарную площадь, то при умножении на длину сортимента получится объем штабеля, приближенный к определенному по формуле концевых сечений. Очевидно, что в штабеле отсутствует возможность корректировки объема сортиментов с учетом закомелистости, поэтому при его раскатке и определении объема методом концевых сечений в поштучном режиме фактический объем будет отличаться в меньшую сторону, основной причиной чего как раз и будет компенсация закомелистости.

Совмещение понятий о групповом и поштучном учете иллюстрирует следующий пример. Если для фотографирования доступна вся вертикальная торцевая поверхность штабеля, то при хорошей укладке можно измерить как площадь этой поверхности, с получением объема, путем перемножения этой площади на КПД и длину сортимента, так и площадь каждого торца в штабеле и общее число торцов, что позволяет говорить о поштучном учете (объема) каждого бревна.

Кроме объема, используются другие атрибуты штабеля, применяемые при учете круглых лесоматериалов.

Идентификационный номер измерения или карточки – уникальный номер, позволяющий однозначно идентифицировать измерение или штабель в системе учета.

Геометка, также называемая геотэгом, показывает месторасположение штабеля или его границ с точностью, зависящей от параметров и сети/сетей устройства глобального позиционирования, а также от наличия или отсутствия наземных ретрансляторов сети позиционирования.

Место хранения, или склад хранения, – учетная единица принадлежности штабеля в системе учета.

Временная метка – время съемки или временной диапазон измерения или учета.

Номер транспортного средства, прицепа и т. п.

Ответственное лицо, оформляющее сопроводительные документы, перевозчик, водитель, учетчик или иное уполномоченное лицо.

Продавец/покупатель/подрядчик и другие атрибуты принадлежности, необходимые для управленческого или бухгалтерского учета.

Длина сортимента, чаще всего номинальная, установленная в сортиментном плане предприятия или договора, но иногда и фактическая, например, с припуском, средняя длина по штабелю при наличии в нем сортиментов разной длины.

Назначение сортимента (пиловочник, баланс, фанерное сырье и т. п.) или сортиментов, если речь идет об их смеси.

Порода или породы древесины, если штабель представляет собой смесь пород в соответствии с сортиментным планом.

Количество бревен – важный показатель учета, иногда только его бывает достаточно для основного или контрольного измерения, например, если по предыдущим производственным этапам или звеньям цепи поставки достоверно известен средний объем сортимента, или учитываются штучные изделия, такие как столбы.

Средний диаметр торца. Если торцы ориентированы в однокомелицу, обычно используется средний диаметр вершин, если в разнокомелицу – этот показатель можно условно привести к среднему диаметру в вершине, отминусовав половину величины сбега сортимента для заданной длины. Например, если сбег сортимента равен 1 см диаметра на 1 м длины, то при длине 6 м для получения среднего диаметра по вершине следует отнять от определенного в разнокомелицу среднего диаметра 3 см.

Количество и объем бревен диаметром меньше и больше заданного диапазона – неочевидная для ручного учета, но очень полезная величина; определяемая автоматически, она позволяет проводить автоматическую отбраковку бревен, диаметр которых вне пределов сортиментного плана или спецификации.

Параметры коры (толщина, объем, процент содержания и т. п.) – пока редко используемый в практике автоматизированных измерений атрибут, усилия разработчиков направлены на усовершенствование распознавания коры и определения ее количественных характеристик.

Параметры гнили и других видимых пороков древесины тоже из разряда перспективных.

Параметры годичных колец (количество, плотность, равномерность и т. д.) также требуют дополнительной проработки для автоматизации процесса.

КПД может определяться оптическими системами по отдельным (пробным), площадям или по всей видимой вертикальной торцевой поверхности штабеля. Кроме того, могут использоваться образы стволовых поверхностей штабеля.

Ширина штабеля. В некоторых случаях, именно она (если измерена заранее), а не калибровочная линейка может быть использована в качестве эталона для определения масштаба образа по отношению к «оригиналу».

Отметки высот через заданное расстояние и средняя высота штабеля. Чаще всего, автоматизированное вычисление площади вертикальной поверхности штабеля происходит путем подсчета точек, или пикселей, заполняющих изображение, а ширина и высота штабеля вычисляются как сопутствующие величины.

Метод определения объема штабеля – это, например, штабельный метод, или формула концевых сечений, когда все верхние торцы сортимента ориентированы в одну сторону, с которой обычно и производится съемка.

Новости учета

Отдельно следует остановиться на законодательных и административных нововведениях в учете лесоматериалов, которые окажут существенное влияние на дальнейшее развитие этой сферы. В рамках ЛесЕГАИС сформированы единые требования и обозначены пути развития учета лесоматериалов. Новой вехой следует считать появление мобильного приложения ЛесЕГАИС (ЛесЕГАИС.mobile) для учета древесины и сделок с ней. Оно разработано для формирования ЭСД взамен бумажной версии, но, помимо прочего, направлено на цифровизацию учета лесоматериалов по всей цепочке поставок. Знаковое в сфере лесной логистики понятие электронного документооборота способно значительно ускорить перевод отрасли на безбумажный цифровой документооборот и, как следствие, ускорить и оптимизировать многие логистические процессы. Появлению ЛесЕГАИС.mobile предшествовало без преувеличения революционное изменение в законодательстве по учету лесоматериалов. Новые правила утвердили некоторые важные понятия и закрепили базовые нормативы учета древесины. Так, утвержден опорный метод определения объема, в качестве которого предлагается использовать в том числе метод концевых сечений. Учет всех сортиментов по умолчанию предлагается вести без объема коры. Утверждены нормативы по погрешностям, в том числе и для таких показателей, как воспроизводимость и дебаланс.

Отдельным пунктом постановления № 3 правительство поручило Федеральному агентству по техническому регулированию и метрологии включить в программу национальной стандартизации стандарты определения характеристик древесины и продукции ее переработки, обеспечив их разработку и утверждение до 1 марта 2024 года.

Подведем итоги

Современная ситуация с учетом лесоматериалов следующая.

Фактическое положение на предприятиях и организациях лесного сектора с теорией и практикой учета сильно различается. Методы измерений не систематизированы, формально допускается одновременное использование разных методов измерений без обеспечения их единства. Единая нормативная и законодательная база для всех участников взаимоотношений, связанных с круглыми лесоматериалами отсутствует. Если требования отдельных систем учета, таких как таможенная или государственная информационная система ЛесЕГАИС, начали формироваться, то их содержание часто лишено соответствия, а иногда входит в прямое противоречие. Отдельные элементы учета с должной ответственностью зафиксированы в нормативных документах крупных и средних предприятий, на мелких предприятиях и у индивидуальных предпринимателей с этим значительно хуже. Продавцы и покупатели лесных товаров и услуг, как и контролирующие их органы, могут вести и контролировать учет лесоматериалов в разных единицах и по разным методикам.

Смешение разных целей, задач, видов и систем учета на этапах производственных процессов предприятий отрасли по звеньям цепочки поставок приводит к излишней суете и отсутствию порядка, что закономерно влечет неэффективное расходование средств на учет субъектами лесных взаимоотношений, заставляя их вводить избыточные требования к точности учета на всех этапах и в результате часто ослаблять контроль на наиболее критичных участках.

Желаемые изменения видятся так.

Разработана и действует сквозная единая система учета с утвержденными единицами измерений, точками учета и отчетностью, данные которой становятся основой смежных учетных систем, с должной синхронизацией как внутри каждой системы, так и за ее пределами. Возможно поэтапное внедрение этой системы в контуре отдельно взятых предприятия или организации. Составной частью такой системы служит универсальная программа контрольного выборочного учета, позволяющая выравнивать показания отдельных учетных элементов, в том числе синхронизировать объемы лесоматериалов по цепи поставок. Контрольный выборочный учет способствует снижению погрешностей и повышению точности конвертации количества/объема из одних единиц измерений в другие и в одни единицы при разных методах.

Начало формирования единой системы положено запуском в действие ЛесЕГАИС. Окончательная ее доработка и вступление в силу соответствующих нормативных актов позволят провести ревизию других учетных систем с их последующей синхронизацией и отменой избыточных требований.