автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.03, диссертация на тему:Обоснование и разработка методики оптимального использования машинно-тракторных агрегатов на полевых работах в растениеводстве

челябинский государствен^«' аишшперный университет

На правах рукописи

АЕЛИНА светлана леонщое1а

обоснование и разработка методики тяшлыюго

шпользовлши машшо-тракторшх агрегатов на пош11х работах в растениеводстве

06.20.03 - Эксплуатация, восстановление и ремонт сельско-' хозяйственной техники

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени 1сандидата технических наук

Чаяябинск-1995

Работа выполнена в Челябинском государственном агроинженер-ном университете.

доктор технических наук, профессор. Член-корреспондент Академии аграрного образования САКЯАКОВ В.Д. доктор технических наук, профессор ЛОМОНОСОВ Ю.Н. кандидат технических наук, старший научный сотрудник КУЛИКОВ Н.М.

Челябинский научно-исследовательский институт сельского хозяйства

Защита состоится уУ " 995 г. в часов на за-

седании диссертационного совета К i20.46.03 Челябинского государственного агроинхенерного университета по адресу: 454080, г. Челябинск, щ>, Ленина, 75.

С диссертацией.можно ознакошться в библиотеке Челябинского государственного агроинженериого университета.

Автореферат разослан

/-¿■¿>1 1995 г.

Научный руководитель -

Официальные оппоненты:

Ведущее предприятие -

Ученый секретарь диссертационного совета /О/' </

СТВШВ В.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность теш. Решение з-^пчи создания необходимого количества гачественкых продуктов пята^.«! для населения и сырья дет народного хозяйства должно основываться на непрерывном росте н э Есраенствоваши сельскохозяйственного производства»

Аналпз статистических показателей уровня технической оснащен ностп в растениеводстве России, в целом, и Челябинской области, в частности, показывает, что важным направлением интенсифакацди производства сельскохозяйственной продукпяи является изыскание и реализация резервов в оптимальном использования уге имеадгхся в хозяйствах ¿¡атергалыго-техническпх, трудовах п друг;« ресурсов шх базе дальнейшего зяедрешя прогрессивного метода производства рабо?— - пото >шо-ц:::и:ового".

Основой погачно-цкклового метода (ГШ) является оптг_\-ллы-ля кокцектрацгл технических и трудовых ресурсов для кполкенет половых кехазкзирозашшх работ го зозделываниэ и уборке сельскохозяйственных культур.

Опыт внедрения ГЩМ выдвинул ряд новых вопросов к задач в области гга^лкохспсдьзоБонкя в основном производственно:.*. процессе ра-сте;шеводства: определение оптимальной очередности смехнах, по врэ-1ле:п1 начала выполнения, полевых механизированных работ и сятп'.ал&-них форм сочетания технихи на юк.

Современная практика производства полеЕнх работ по воздглазэ-шк> и уборке сельскохозяйственных культур свидетельствует об отсутствия необходдаах дая оперативной работа ктаенерно-технячес?.оЯ службы хозяйств научно обоснованных методов достаточной точности п оперативности решен:« задач по рациональному лепользованлэ существующего сост.-« машинно-тракторного парка (МЩ) с учетом прхггшд-пов ПИМ.

Поэтому обоснование и разработка методики оптидазаедп использования машинно-тракторных агрегатов на полевых работах в растениеводстве, ориентированной на оперативность ее применения в современных условиях хозяйствегшых подразделений (отделений, брлгзд, крестьянских хозяйств и др.) является вазкой п актуальной научно!* задачей.

Работа выполнена в соответствия с отраслевой научпо-технгчес-кой программой на 1986-90 гг. я гганами научно-иселедователадгяг работ ЧГАУ" на 1986-90 гг. и на 10л1 -95 гг.

Цздъ исследования. Повьшение эффективности проязводствзняото

процесса возделывания и уборки сельскохозяйственных культур за счет оптимального использования ограниченных технических к трудовых ресурсов на полевых работах в растениеводства.

Объект исследования. Производственный процэсс возделывания и уборки сельскохозяйс'твекких культур в условиях подразделений хозяйств (отделений, бригад колхозов, акционерных обществ, крестьянских. фермерских хозяйств я др.).

Предмет исследования. Установление закономерностей изменения эффективности производственного процесса в растениеводство при различных си.-зобах распределения имеющихся машшю-тракториих агрегатов по нолям механизированных работ с учетом принципов ПД.М.

Научная новизна.. Разработана эконсгако-глатсгдатическая модель производственного процесса возделывания и уборки сельскохозяйственных культур для решения текущих задач оптимального мавииоисяодь-зования с учетом составляющей транспортных затрат иг. переезда агрегатов до участков полей и новой аналитической зависимости биологических потерь сельскохозяйственной продукции от соотношения площадей, темпов и режимов выполнения полевых механизированных работ; разработаны алгоритмы определение оптимального состава МТП для вы-поднения полевых механизированных работ по воздел: .ванию и уборке сельскохозяйственны:: культур на готовых к обработке полях, оптимальной очередности.обработки смежных (по времени) полей; обоснован дифферендарсванный подход к проектированию" машхноиспользования в различных производственных ситуациях; разработаны приншпы к методика оперативного проектирования оптимального использования машинно-тракторных агрегатов с учетом особенностей поточно-китового метода и с применением ЭВМ. используемых з хозяйственных подразделениях.

Практическая ценность работа состоит в тог-., что разработанная на основе научно обоснованных моделей к методов для различных производственных ситуаций методика оптимального использования машинно-тракторных агрегатов на полевых работах в растениеводстве позволяет производить в ходе производственного процесса расчеты оперативно, с использованием не только лишь мощных компьютеров типа 1Ш, но и, что особенно ваяно дет подразделений хозяйств, с применением микрокалькулятора типа МК-52 (с энергонезависимой программной памятью) на базе специально разработанного автором Пакета Прикладных Программ (шш).

Результаты исследований могут быть использованы научно-исследовательскими организациями, а также высшими техническими учебными

заведешжп по вопросам эксплуатации МТП при ПЦМ.

Атзобапия. Основные положения диссертационной работа доложены. обсуздены и одобрены на научно-технических конференциях ЧГАУ и па аспирантских селинарах Эксплуатации МТП ЧГАУ (Челя-

бинск. 1982.1985.1986,1991-1934 гг.).

Внедрение. Методика оперативного проектирования оптимального использования ¡гапинно-тракторных агрегатов на полевых работах в растеннезодстве проста производственную проверку в крестьянском хозяйстве "Урефти" Челябинской области в 1992 г. и в бригаде колхоза "Заветы Ильича* Курганской области в 1993 г.; годовой удельный зконогдгсеский эффект от внедрения методики составил, соответственно, 3750 руб./га и 42500 руб./га (в ценах 1934 г.).

Публикация. По результатам диссертационного исследования опубликовано 8 научных работ.

Сгпггггтсл и объем работа. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов к рекомендаций, списка использованной литература - 153 наименования," из которых 6 - на иностранных языках. и 12 приложений. Работа содержит 147 стр. машинописного текста . 18 рисунков к 45 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОШ

Во введении подчеркивается актуальность темы, ее практическая значимость, сформулированы основные положения, выносимые на защиту. дана обп;ая характеристика диссертации.

В первой главе дан анализ литературных источников по вопросу оптимального использования машинно-тракторного парка в растениеводстве. -

Вопросом;: оптимизации состава МТП и использования машинно-тракторных агрегатов на полевых работах в растениеводстве занимались такие ученые как А.ДЛДураизв; Г.Д.Веденяпин, Ю.К.Киртбая, И.П.Сергеев, Ф.С.Завалишин, Р.Ш.Хабатов. К.ИЛукевич, Р.Т.Абдрашитов. Б.Д.Саклаков. Н.М.Шаров, В.Н.Нелеп. П.С.Щеглов. Б.Д.Докин,

A.Н.Бакешш, Б.И.Каппура. В.М.Со'оез, И.В.Корольков, Э.А.Фянн, В.В. Шкурба, С.В.Зак. А.З.Йскандаров, Р.Ф.Зиязетдинов, Н.Ф.Гридин, А.И. Яковлев, Н.М.Куликов, В.Д.Топчиенко, М.М.Константинов, Г.А.Окунев,

B.Й.Бутко, С.Г.Фельдаан, Ю.В.Ломоносов, В.Н.Кычев, А.М.Карпов. А.С.Болотов. И.А.Арабов и др. В том числе проектированию состава и использования НШ при поточно- джловом методе посвящены научные работы В.Д.Саклакова. Г.А.Окунева. В.Й.Бутко, С.Г.Фельдоана, а так-

же других исследователей.

Анализ литература по изучаемому вопросу показал, что задачи оптимизация состава МТП к его использования рассматривались: а/ либо в виде только для перспективного планирования без учета текущих вопросов использования имеющейся техники; б/ либо для те-куцето планирования, но в условиях только традиционного метода использования техники; в/ либо исходя из требований ГШ, но не для решения таких основных текуада оператившгх вопросов глк оятиыаль-^ Н2Я очередность смсхкж полевых глеханкзкрозакных работ к оптимальное распре. пение виеющвхся кагшшо-тракторяюс агрегатов на пеле-шх работах в ходе производственного процесса в растениеводства.

В связанных с ПЦй работах Бутко В.И, рассматривалась очередность лиаь двух полевых механизированных работ, а в диссертационной работе Фельслака С.Г. - полный спектр полевых работ, по в плане определения нормативов по составу' ?Л'Ш дяа перспективного планирования при ШШ. Вместо с эти;.:, результаты данного исследования Зельжля'С.Г. в дальнейшем рекомендовал к ;;е польз о:>лнюэ и для решения, 5 лериом приближении, текущих задач маакноиспользования црп ШШ. При отом решения ои основывал на единоп, оптимальной для всех хозяйств данной природно-климатической зоны ■ таблице приоритетности (очередности) полевых механизированных работ. Однако, в современных хозяйственных условиях, когда в общем случае существующий состав МТП хозяйств не соответствует оптимальному по рекомен-довивд на перспективу нормативам, решения вопросов оперативного распределения техник: по даншел рекомендация;.! являются весьма отдало тег.::: от ептпг.-дльных, в целом, и тег.: более с учетом большого разнообразия оперативных .ароизводствы-пгах ситуаций, в частности. Следовательно, необходима дальнейшая разработка вопроса определения приоритетности полевых механизированных ра£эт дал имоющихся хозяйственных условий и оперативных сктуаихй.

Ка основе обзора и анализе, литературы также установлено, что в качестве критерия оптимальности эконсшко-математкческой модели производственного процесса возделывания.к уборки сельскохозяйст-веккых культур при рехешя задач машинокспользования наиболее целесообразно использовать прибыль предприятия от возделывания и уоори: культур. Причем одной из главных составляющих критерия оп-тнглальности должны быть биологические потери от продолжительности выполнения полевых механизированных работ, способы оаределония которых рассматривались во многих работах ученых: Д.Ханта, А.Д.Муратова . В.Д.Саклакова, Р.Ш.Хабатова, Н.М.Шарова, В.В.Еледных, Ю.Е.

Михайлова, И.Г.Меллиса, Г.Л.Окунева, В.И.Бутко, Н.Ф.Грздона, С.Г. Федгдаана и др. Однако, каждай в от-"-юности способ определения биологических потерь, из множества приложенных. не учитывает в явном виде тот или иной производственный фактор: темп выполнения работ, сменность производства работ, площадь поля или другое. Это свидетельствует о необходимости дальнейшей разработки оперативного способа определения биологических потерь, наиболее полно учитывающего вазнейияе факторы производственного процесса.

Обзор литературы по существукшм многочисленным методам и их вариантам для расчета оптимального состава МТП и его кспользовазш позволил нам выделить три классификационных признака и з соответствии с ш:мп сформулирозать требования к разрабатываемому методу роае.'як задач оперативного проектирования оптимального пепользова-ния машинно-тракторных агрегатов в растениеводстве:

1/ по количеству критериев оптимальности в экоиомико-катада-тпческой модели производственного процесса ~ наличие одного обобщающего критерия оптимальности;

2/ по типу математического аппарата оятамизацни расчетов -- соответствие алгоратаов виду (непрерывность пли дискретность) и характеру (линейность или неданеШюсть) окономлко^атематэтеской модели производственного процесса зозделывзлия и уборки сельскохозяйственных культур; обеспечение оперативности получения достовер-¡их расчетов;

3/ по способу реализации расчетов - необходимость применеш-ш а производственных условиях простых ЗЕМ.

Проведенный аналитический обзор по вопросу оптимального использована ШИ в растениеводстве позволил в качестве научной гипотезы выдвинуть предположение о том, что эффективность произвол-, стве¡¡ного процесса возделывания и уборки сельскохозяйственных культур можно повысить за счет оптимального оперативного распределена имэзшхея шшнко-тракторяах агрегатов по полевым работам и полям с учетом криншков ГЯй, что позволит уменьшить прямао эксплуатационные затраты и биологические потери п ходе производственного процесса без привлечения дополнительных капиталовложений.

В связи с изложенным сформулированы следующие задачи, исследования:

1» Разработать экономико-математическую модель производственного процесса возделывания и уборки.сельскохозяйственных культур на основе анализа структурных взаимосвязей основных производственных факторов и обоснования аналитической зависимости по определе-

нш биологических потерь при выполнении полевых механизированных работ, удовлетворяющую оперативности проведения оптимизационных расчетов с использованием Э2М.

2. Используя экономико-математическую модель производственного процесса и математические методы, обосновать и разработать: основные алгоритмы определения оптимального распределения машнно--яракгорных агрегатов на полевых работах в растениеводстве с учетом особенностей поточно-циклового метода производства работ, принципы применения алгоритмов в различных текущих производственных ситуациях и "Методику оптимального использования машинно-трактор-1шх агрегатов «а полевых работах в растениеводстве".

3. Проверить численным экспериментом необходимость дифференцированного подхода в решении оптимизационных задач по оперативному проектирования, распределения машинно-тракторных агрегатов на полевых работах, разработать практическую "Методику оперативного проектирования оптимального использования машинно-тракторных агро-гатов на полевых работах в растениеводстве"; на основе производственной проверки в условиях подразделения хозяйства оценить эффективное..'.:. ее внедрения и дать рекомендации производству.

Во второй главе теоретически разработаны основные направления решения проблемы оптимизации состава и использования матинно-трак-торного парка на полях возделывания к уборки сельскохозяйственных культур на уровне оперативного регулирования процессом производства полевых механизированных работ.

Изложена общая методика работы, отражающая особенности и структуру теоретических и экспериментальных исследований.

Разработана классификация и структурная схема основных взаимосвязей факторов эффективности полевых механизированных процессов в растениеводстве. На этой основе выявлен главный фактбр, наиболее полно отражающий состояние производственного процесса с точки зрения его эффективности - прибыль от производства сельскохозяйственной продукции - и сформулирована общая постановка задачи исследования: для данных производственных условий (природных, технологических, организационных, технических. социальных и экономических) определить оптимальный набор и распределение единовременно работа-щах машинно-тракторных агрегатов на калдой полевой работе (на полях) и оптимальную очередность выполнения механизированных работ lia смежных (по времени) f -полях. В данном исследовании принято , что поле работы - {-поле - это участок или группа участков полей

посева сельскохозяйственных культур, характеризующиеся: плоз&дач едшшм на ней наиболее благоприятным моментом готовности для проведения данной полевой механизированной работы, а также определенны?,5 средневзвешенным расстоянием эздов агрегатов из пунктов их отправления к месту работы.

Разработана угзнс.мико-математическая модель изучаемого производственного процесса на основе критерия оптимальности - годовой прибыли сельскохозяйственного предприятия от возделывания и уборки сельскохозяйственных 1сультур:

где Ц - закупочно-сдаточная цена продукта возделывания 1<-сЗ сельскохозяйственной культуры, руб./г ; значение урояайноста ' й-ой культур"• соответствующее выполнешга всех тюлевых работ по возделывании и уборке культуры в наиболее благоприятные моменты времени, т/га ;

- площадь Еозделывания !<-ой культуры, га;

- стоимость биологических потерь урожаи 1; -ой культура при выполнении р-ой полевой работы, '.уб.:

5,- - призедс-шпга капиталовложения на реновация и храпение ^ Г -го машинного агрегата, руб.;

^крт-з ~ пряиие сксплуатацйошше 3 -затраты на работу г-агрегата на р-о.?: полевой работе, руб.;

3 - индекс статьи прямых эксплуатационных затрат на работу агрегата (затраты на топливо и смазочные материалы, ' зарплата основных и вспомогательных ра'очих, затраты на ремонты, техническое обслу:шванио);

Цг - транспортные затраты Г~го агрегата при обработке -[-го поля, руб.;

Ет - эффективность использования трудовых ресурсов,руб./чел, в год ;

- коэффициент использования годоеого времени 1Т! -го механизатора, в долях;

- затраты на с^-ые технологические материала» используемые на р-ой полевой работа, руб.;

Нк - общепроизводственные по растениеводству накладные расходы, приходящиеся на продутой» возделываемой к-ой

А

сельскохозяйственной культуры, руб. . Систему ограничений модели составляют следуэдхе условия:

О < Д, $ 1 ; (2)

целочисленкость переменных: 1<, р,^.г-, ; (з)

значения всех переменных больше нуля . (4)

Особенностью предлагаемой экономико-математической модели в отличии от предшествующих является учет транспортных затрат С^г при работе агрегатов на ^-полях.

Для нашей задачи - в заданных производственных условиях - при переходе от одной р-ои полевой механизированной работа к другой при возделывании той или шгой }<-о2 сельскохозяйственно;! культур;; годовые величины последних четырех слагаемых в целевой функции (1) будут оставаться заданными, то есть постоянными и неизменными в течение всего года. К тому же планируемый биологический урожай - первое слагаемое в фугдции (1) - ке зависим от способов организации и использования техники. Следовательно, в качестве 1сритерия оптимальности выполнения полевых работ для нашей постановки задачи будем иметь эквивалентные годовой щ>"били годовые условные затраты на возделывание и уборку сельско-

хозяйг/.'эешшх культур:

Цр.{ ^ £ г 1

где П^ - стоимость потерь урожая к-ой сельскохозяйственной

культуры при выполнении р~ой полевой механизированной работы на -^-яоле, руб.;

п„. , (Ч

где 1- потери к продукции при ожидании р-работы после насту-пленил наиболее благоприятного момента времена, руб.; П^ - потери к -продукции при выполнении р-работы на |-поле,руС Вследствие аддитивности критерия (5) по |-полям и по I -им промежуткам времени, критерий условных затрат для с-периода времени принимает следующий вид:

где И^ - потери от ожидания £ -полем качала р-работы при j -очередности П полей, руб. Условные затраты на работу ЮТ из г-их машинно-тракторных аграгатог на -р ~аоле, представленные в выражении (7) следующими слагаемыми:

* ^ ^Р"* = > (а)

- оптимизируются путем выбора оптимального состава МТП дал £-поля не зависимо от очередности обработки дашшх П ^ —полей по разработанному нами, с использованием метода динамического программирования, алгоритм/, представленному на рис. 1 данном алгоритме количество агрегатов оптимальной группы ограничивается имекшдася резервом мохг,- • иизаторов П , то есть ьу'61-

и < Л_ . (9)

Преимуществом данного алгоритма, в качестве метода, соответствующего дискретности и нелинейности экономико-математической модели изучаемого производственного процесса, является сокращение числа итераций, по сравнению с методом простого перебора, в несколько сот раз.

^ Биологические потери от продолжительности выполнения работ 1\р(- в критерии (в) долят определяться по выведенной

в работе'Ьормуле: - ,_

„ 1С= ЬМ«} [й

где Кпкр еог^-эднсн? потерт, урожая от несвоевременности выполнения работы, 1/час ; ^ - площадь у-ноля, га;

Ьсм - время смеш, час; (3 - число смой в даль;

\ - часовой темп гжишеиия работ на -поле, га/час; X - рабочее время в последний ;;еиь работы на -поле, час .

На основе формулы (^1,0) пак: была разработана экоиомяко-катеиа-ткческал крдель биологических потерь, использование которой в алгоритме оптимизации состава ¡ЛИ для -поля возможность'занижать вычислениями весьма малый сбгсы электронной памяти и рекомендовать на практике прпменош:е лрогргмукруекого с энергонезависимой паглтьэ м;т~ хро;галы^'лятора типа МК-52» что очень вазшо дая осуществления оперативных расчетов в условиях подразделений хозяйств.

В выражении (?) оптимальные потери соответствуют

оптимальной | -очередности данных Л -[--пояе<1 (^=1,2,..». ^ ^ {-= 1,2,»..,л) . которая определяется ао следующему, разработанному автором с использованием метода динамического нрохраширования, алгоритму определения приоритетов смежных полей при выполнении смежных полевых механизированных работ: ,

1. Ввод исходных данных: С^ ,1]^ , ^, КП1<р . Д{ ал» ^<,¿,..,,9 •

2. Вычислить для £.= 1,2,... , п.

—_______ ; = г = глсп да и = "1 ,2....,11 :

4. Присвоит!) Т -пот приоритет И л швес;п на печать;

5. Полагаем приоритет П = г1 - 1 ;

6. Если условие П >, 2 шподнлется, и«реЗтя ¡с пункту 2;

?. Присвоить I -поля приоритет 1;

8. Останов.

Преимуществ предлагаемого &яп?ратка по сровиснк» с жгодск простого перебора - малое код ¡'.честно счислений в процессе опво-_ деления глобального слтимума крнтер:1я оптимальности ар!: сохранз-1ши точности расчетов - особенно очовпддк с ростом числа полей 11, например: для П = 5 количество шчпсляеж уравнений методом простого перебора У,- = 720, по предлагаемому алгоритму - У3^.5 - 14; для и = 6 - соответственно - !зс = 50-10 к с = 20 и т.п. Эго поза .•.тазт рекомсадовать использование разработанного алгоритма. и ярокзводствешшх условиях таете с цркмекенкем программируемого микрокалькулятора мва ¡Ж-52.

В ./".боте предусмотрена возможность замены выведшего из строя агрегат*, на поле при наличии резерва агрегатов, и, в связи с этим, разработан алгоритм определения целесообразности такой замены.

При выполнении полевых механизированных работ встречаются, я зависимости от производственных ситуации, различные случаи совпадения составов МТП на смежшх полях: несовпадение, полное совпадение и частичное совладение оптимальных составов МТП '.юле;;. Поэтому для каждого из трех случаев, с использованием теории множеств математической. логики, автором разработаны принципы оптимального распределения машинно-тракторных агрегатов на полбвкх работах в растениеводстве, показывайте какими предложенными алгоритмами, правилами и условиями оптимальности нужно пользоваться в.каждом о/гуте производственных ситуаций.

Теоретические предпосылки позволили разработать "¡Методику оптимального использования машинно-тракторных агрегатов на полешх работах в растениеводстве" (или сокращенно - "Методику оптимизации"), а таняе представить ее в виде функциональной схсмы оптимизации распределения техники. Функциональная схема изображает изучаемый производственный процесс как кибернетическую систему со своими входными, выходными и управляемыми параметрами.

Таким образом, создана теоретическая база для выработки в дальнейшем практической "Методшси оперативного проектирования оп-

игрального использования маиянно-тракторшсс агрегатов на полевых работах в растезглеводотзе" (или сонрз^нао - "Методики проектпровашиз").

На основе теоретических разработок сформулированы осяоззше енводд и кзлсзязы задачи зксперимеитатьпих исследований.

з те-этьсй ту:аг,г представлен;* прогр&л^а и часткые методики эксгзсрпмеззталх-кых после; "Банки: лабораторных и пропзаодствззшзос 'хозяйственных).

Б условиях лабораторного оксперимскта продусг/д'гркса.чооь ресо-¡не слсдузхгпх задач:

1/ псследапаппо достоверности расчетов по прпдлаггюмо;; окспо-:;!Ксг-;.-л'гск2':;г-:осксП модедя праизводстзеикого процесса возделывания 1 уборза сольскохозяиствезгных зудьтур;

:?/ прззрзса гипотез о зхелезообразяоетл. эвзнкого,

з зависимости от производствен!!!« уело;::;;, определи-. л/ оатпма-!Г!ШХ составов М'Ш на по л;;;; б/лраорптс'лгссти слей работ.

ре:.:ан::л отпх задач бшп! разработав; частные методики. Для соякраткзапик научных заводов по выдвинутым гипотезам широкий тектр сло:.'Лвиз:хся сельскохозяйствен!.-^ производственных условии >пл ограничен ра-жами одно:4» ~ лесостепной - зокц Урала. При этом >скованкем для диапазона изменения прокзЕодстзезашх факторов слу-:плн статистические наторкала, типовые норма выработки и расхода оплива ¡:а сельскохозяйственные механизированные г.аботя, на трак-•оряо-тракспортше работа з сельском хозяйстзе и другие материалы рименительно к данной зоне.

С польз проверки и внедрения разрабатываемой "Методики опта-изапия" проводился производственный зкеперимзззт в двух различных о велкчзше хозяйственны;: подразделениях той :-г.о зоны: па первом тапе - в крестьянском хозяйстве, име-одем узкий диапазон изменения ' роизводстзешшх факторов; на втором этапе - в подразделен::;: рас-екиеводства кругаюго сельскохозяйственного предприятия, имеющего отличие от крестьянского хозяйства, определенные севообороты ее-ьскохсзяйственных культур, многомарочнкй состав ГОТ, множество ззличных по величине и разбросанности на местности участзеоз полей осева возделываемых сельскохозяйственных культур и, следовательно, учетом более объемного и продолжительного производственного провеса, полный снектр изменения производственных факторов.

К особенностям производственного, эксперимента также относись следующее: при выборе хозяйственного объекта крупного подраз-зления требовалось наличие высокой квалифязсаиия и большого прак-зческого опыта у хозяйственника, являющегося главным лицом (на

уровне этого подразделения) в выработке и принятии конкретных практических решений по использован:® в растениеводстве имевшегося машннс тракторного парка. Это требование обеспечивало оптимальность практически щшзсяаемвх роиенкй п, тем самым, базу для анализа оптимальное® (сходимости) решений, определяемых по "Методике оаткмнзациЕ".

Производственный экспертизнг выполнялся на основе следуэщнс раз работок, которые составили; практическую "Методику проектирования":

1 / методика подготовки исходных данных для проведения оаткмк затяжных расчетов, включающая перечень исходных данных в растениеводстве .-,эзяиствеккого подразделения к форм таблиц доя них;

2/ гехмаческое оснащение расчетов по цроектирэзакко ксшкноис пользования, предусматривающее использование курвиметра - дая определения расстояний до полей по глрте - а микрокалькулятора ífí-5, с разработанным актером на основе теоретических цредагосияок Пакетом Прикладных Программ;

3/ методика проведения р-ссегов по оперативному проектирования оптимального использования м^иниа-трактор^х агрегатов на полевых работах в растениеводстве (кг. озково функциональной схемы и принципов оптимизации распределения техники, изложенных в теоретических предпосшпеах).

3 завершение главы дана разработанная авторов, с использованием теории озибок измерений, частная методика обработки и анализ: результатов производственного эксперимента.

В уг-тпрпто"! г.гдве приведены £езульта?ц определен достоверности расчетов по предлагаемой око::о:.:ико-?гатеиат2ческо8 модели производственного прокосса; анализ результатов проведению: числеь-¡шх экспериментов; результаты производственного эксперимента и анализ внедрение разработанной метода:--! оперативного проектирования оптимального кспользовакгя макикно-траитерпга агрегатов па полевых работах в-растениеводстве.

В процессе исследования достоверности раочетоз по предложенной экокогяжо-матекаткческой модели производственного процесса в условиях хозяйств лесостепной sgki; Урала установлено, что модель чувствительна по отношению ко всем '/.сходен;.' факторам, а такта устойчива ко всем измеряемым факторам: Г.- ; Л\Гг - производительность Г-агрегата (га/час) и - средневзвешенное расстояние переездов агрегатов от пункта их отправления до j -поля (юл). На ряду с этим, при анализе устойчивости модели на основе использования коэффициентов уравнения регрессии в соответствии, с частной методикой, под-твервдзна гипотеза о правомочности проведения оперативных оптимиза-

пиошшх расчетов по распределению техники на полешх работах в течение всего сельскохозяйственного года с использованием ориентировочных (планируем«, прогнозируемых в хозяйстве) величин показателей урожайности к -культур и стоимости их продукции Cj,.

Для анализа влнлния производственных ситуаций на оптимальный состав МТП -поля были проведены предусмотренные методикой расчеты для возделывания тгилшцы (полевые механизированные работы: вспа-пл:а зяби, боронование пара, посев) з производственных условиях среднего по величине гипотетического подразделения лесостепной зоны Урала. Суцсствузтзй состав подразделеш'л вклзчал тракторы пяти марок: К-701. Т-150, Т-1А. ДТ_75М, .МТЗ-80, - с типичными наборами сельскохозяйственных машин и следуэдее количество машинно-трактор-них агрегатов, соответственно маркам тракторов: 3;1;3;2:3. План эксперимента по производственным j -ситуациям состоял из 6 серий опытов по варьирования от минимума до максимума "~тн характеристических Факторов: ¡^ , /Ц , U^ , . t,„6 .¡Сл? - по 5 опытов в :етдо?5 серии из первых четырех л по 3 опыта в пятой и шестой сериях. В связи с большим объемом вычислений (1800 вычислений, критерия опт::малыюсти С.^) в данном численном эксперименте использовался для ускорения расчетов компьютер типа ЗЙЛ РС.

Анализ результатов расчетов подтвердил гипотезу об индивидуальности хода реаения в конкретной производственной ситуации (риаф и выявил отсутствие возможности построения номограмм для упрощения расчетов на ЯШ (в частности Í.K-52). Кроме этого, графиками изменения минимальных значений критерия С^ и его составляйте (рис.3) подтвердилась и другая гипотеза - о возможности существования нескольких локальных опткмумоз (минимумов) (точки А,Б,В нар;1с.з) , из которых один является глобальным (точка В) и представляет решение по оптимальному составу MUI на -f -поле в данной производственной j -ситуации. •

Совместный анализ построенных диаграмм оптимальных составов МТП на f -поле и соответствующих им значений критерия С^ показал как увэ-личение состава МТП или его стабилизацию, так и отсутствие подобных соответствий при увеличении величин различных характеристических факторов.

lía основе расчетов специальной седьмой серии опытов в данном численном эксперименте установлен диапазон минимальных значений критерия Сц^ для производственных условий среднего по величине подразделения (2500 га) лесостепной зоны Урала: от 1,3 руб. до 2Р27,? руб., - и полный диапазон значений - до32637руб. (все

значения в ценах 1989-90 гг.).

Результаты данного численного эксперимента подтвердили необходимость дифференцированного подхода а определен™ оптимального состава МТП на ^ -полях.

В дротом численном эксперименте - по выявлению тенденций зависимости оптимальных очередиостей обработки смежных полей от различных производственных ситуаций - в расчетах использовался,в соответствии с обоснованной в Гл.З частной методикой, одномарочный í.iTíl на базе трактора ДТ-75М. IIa основе полученных результатов вычислений для какдой производственной j-ситуации построены схемы-графики оптимальных очередностей (графический анализ) и оценены диапазоны изменения критерия оптимальности (стоимостной

анализ). Проведенные отдельные и совместные графический и стоимостной анализа полученных результатов расчетов по оптимальным оче-редностям смегашх нолей не выявили никаких простых (либо прямых, либо обратных) пропорциональных зависимостей между оптимальными Н-очередями f-пэлеП и Д-диапазонами критерия оптимальности с их оценка!« (относительная ¿\С;„ и удельная А.^.) в различных производств шх j -ситуациях. А явная слоглость данных зависимостей в расчетах для различшх хозяйственных подразделений мохе? быть преодолена ¡-а практике, по-нашему мнения, конкретностью производственной ситуации и использованием МК-52 на базе разработанных в теоретических предпосылках алгоритмов и принципов оптимального распределения агрегатов по полям.

Производственный эксперимент по апробации разработанной практической "Методики проектирования" нами был проведен в 1992 году в крестьянском хозяйстве "Урефты" Челябинской области и в 1993 году в бригаде колхоза "Заветы Ильича" Курганской области в весенний к осенний периоды.

Хозяйство "Урефш" представлено двумя полями посева шпеницу (45 и 5 та) и полем посеЕа гречихи (48 га), расположенными-друг за другом, со средневзвешенными расстояниями, соответственно, 3,4; 2 и 2,8 км. В распоряжении хозяйства имелись 2 трактора; ДТ-75 к МТЗ-80, - с необходимым набором машин-орудий, и комбайн СК-5 "Пива".

Результаты анализа сходимости расчетного и фактического вариантов использования мааинко-тракторных агрегатов показали 100$ -уо надежность проведенных по нашей "Методике проектирования" расчетов и подтвердили пригодность разработанной "Методики проектирования" для применения в малых хозяйственных подразделениях (в т.ч. крестьянских хозяйствах, фермерских и др.).

Таблица 1

Существующая и бригада кодгоза"Завета Ильича" по этапам внедрения

¡Индекс МТА,

Пункт отправления IКол-во.}Норма РТГ-полевоЙстан,, ст. "гвырабо-''?"- с.Рига) \ {тот,

' М »га/час I '»г \

Ж

Этапа 1 и 2

1. Т—4А. + СП-16 +• ЗОБЗТС-1

2. Т-4А + СП-16 + ЗОБЗТС-1

3. ДТ-75 + С-117 + 24БЗТС-1

Зтаа 3

1. К-701 + СП-1 б + 4КПС-4

2. К-700 + СП-16 + 4КПС-4 "

3. Т-150К + С11Г + 2КПС-4

Этапу 4 и 5

1; Т-4А + СП-1 б + ЗСШ-3,6

2. Т-4А + СП-16 + 4СШ-3.6

3. К-701 + СП-16 + 5С31-3.6

1. 2.

/3./

1". 2.

3.

4.

СК-5 + ЖШ-5 СК-5 + ЗВН-6 СК-5 + 2ВН-6

К-701 + 1ШН-8-40 К-7С0А ШИ-8-40 Т-4А + ПЛН-5-35 Т-4А + Ш21-5-35

Этапа б и 7

Эгаа 8

ПС 2 в

. р 2 6

р 2 5,3

р 1 6.43

р 1 5,85

? 1 4 „29

ПС 5.1

р {. 6

р 1 4.3

V 5 3 2.6 2,6

Резерв 3

Р 2 Т.6Т

Р 1 Т.47

Р 1 1,01

X 2 1,01

н/

Хозяйственный уборочный отряд

Бригада колхоза "Заветы Ильича" имела 2 севооборота: полевой зернопароэой (1360 га) к полевой сернотравянной (В",0 га). - которые. с учетом природной конфигурации полей к составляющих их учас-.тков, размерены ка 39 номерных участках разной площади ц удаленности от бригады я от полевого стака бригады к предназначены для возделывания следугдах культура яровая пзеница. озимая рогь. овес, однолетние (вико-овес), донник, ячмень, озимая гшекида. Мазшнио--тракторкый парк бригады состоял из 10 тракторов 4-х марок: К-701 (К-700А). Т-150К, Т-4А. ДТ-75. - с необходимым набором сельскохозяйственных машин и 5 комбайнов СК-5 "Нива" (таблл).

По результатам внедрения "Методики проектирования" на рисунках 4 и 5 представлены график нашноиспользования л динамика проведения полевых работ в бригаде колхоза "Заветы Ильича".

.Ванные в главе сравнительные аиалязн (по длительности выполнения полевых механизированных работ, по структуре работающих составов МТП на подах, по выращенному и собранному уроглям) расчетного и (Тактического вариантов машкнокспользования выявилясходимость вариантов с ошибками, не превышавшая! 12,5$, то есть не выходящими за пределы точности технико-экономических расчетов (15* +2С$) и подтвердили адекватность разработанных нами экономико-математических моделей реальным процессам при использовании существующего состава МТП в растениеводстве.

В пятой главе приведена экономическая оценка результатов исследования путем сопоставления фактического и базового вариантов маииноиспользования (табл.2).

Таблица 2

Значения условных затрат и их составляющих в сравниваемых вариантах использования машинно-тракторных агрегатов на полевых работах в растениеводстве, (в ценах 1994 г.)

(в-крестьянском хо-}В бригаде колхоза Iзяйстьо "Урефты" ¡"Заветы Ильича"

Показатель

Услсьяио затрат« при исполь-зоваиии агрегатов:

- в оптимальном варианте.

0 ГСД ОПТ. ,

1 , руб./год

- в базовом варианте, ггьа.'Б. ,

Ь , руб./год

в том числе составляющие:

- оптимальные, руо./год

- базовые, руб./год - •

Щ. М к /

- оптимальные, руб./год

- базовые, руб./год

—- п

- оптимальные, руб./год

- базовые, руб./год

13685 • 103

14&15 • 103

1287 • 1290 • 1 О3

71 06 • 1 О3 7433 • 1 О3

5292 • 1 О3 592Й - 103

30417 - -1 а3

123793 ' 1 0°

271 62 - 1СГ 29073 • 103

171 0 • 1 О3 2367 ■ 1 О3

1545 - 103 92358 ■ 103

Особенность данной экономической оценки заключалась в использовании теории интеллекта при определении наиболее вероятного среднестатистического варианта машикоиспользования в качестве базового.

Годовой экономический эффект от внедрения разработанной мето-

дики оптимизации машноиспользования составил для крестьянского хозяйства "Урефты" около 1 млн.руб. в год, а в бригаде колхоза "Заветы Ильича" около 93 мли.руб. в год (в ценах 1994 г.).

основа® вьшод^

1. В соответствии с новым дифференцированным подходом к при -ектировашш оптимального машиноиспользования на полевых работах в растениеводстве определяющим должны являться производственные ситуации, которые характеризуются в течение производственного процесса постоянством списков полевых механизированных работ (р), возделываемых культур (I:), полей работ (-[) , маикнно-тракторных агрегатов (Г).

2. Зкономико-«атематическгл модель изучаемого производственного процесса должна отражать.оперативные изменен:« прибили предприятия в виде сумма условных прямее эксплуатационных затрат (без отчислений на реновацию и с учетом транспортах гзтрат) к биологических потерь от несвоевремекнсстд начала к дд:;и- ' - ности исполнения работ (с учетом предложенного впа-ютачеси-гс' ;рахен:ш биологических потерь при выполнении полевых кеханкзироза:шых работ).

3. Распределение маиинно-трахторних агрегатов по полевым работам должно проводиться на основе выбора оптимальных составов МЭД для каждого |-поля, учета видов совпадения этих составов в случае смежности ^-полей по времени, а такя-з учета'приоритетов этих полей.

4. Установлены необходимый и достаточный уровень чувствительности и полная устойчивость модели по отношению к исходным факторам, что делает адекватными реальному производственному процессу

в растениеводстве оптимизационные расчеты.

5. Результатами лабораторных экспериментов обоснована необходимость дифференцированного способа решений задач оптимизации распределения техники на полевых работах в конкретных текущих производственных условиях.

6. Результаты производственной проверки разработанной методики показал;:, что расчеты по данной методике имеют ошибки, не выходящие за пределы допустимой точности технико-экономических расчетов, и является пригодными как для производственных условий малых хозяйств (крестьянских, фермерских и др.); так и более крупных -

- подразделений колхозов, акционерных обществ и др.

7. Годовой экономический эффект от внедрения "Методики оптимизации" с оставил для крестьянского хозяйства "Урефты" окмо 1 м^н.руб. в год, удельный - 9800 руб./га в гад. а в бригаде колхоза "Сйвета Ильича", соответственно, 93 млн.руб. в год и 42500 руб./га в год

(в швах 1934 е) за счет оптимального распределения техкяет по полям.

Рекомендация щюззводству. Дюг текущего оперативного плашгр ванпя п управления производственным процессом в растениеводстве предлагается практическая разработка - "Кетодгка проектирования" с Пакетси Прикладках Программ к ЫК-52.

Ыатерлалн диссертации опубликованы з следующих работах:

1. Совершенствование технкко-онономнческого обоснования про-колгительноста выполнения полевых механизированных процессов//Ул, чтение и -мзо-дрпгсжчесних качеств сельскохозяйственных тракторо

- в условиям зкг~яуатацги: Сб.кауч.тр./Ч&ЕСХ. Челябинск.1932. с.И -25 (соавтор Саклакоз В.Д.).

2. Прсежкрозадце одтимзльыого состава ?ЛТП при йоточно-циея как иетоде его цепальзеванпя: Отчет о КЯ? (I зтаз)/Чй;ЛЭСХ; Рунов житель Саглатаз В.Д. - ИГР 01824033476.- Челябинск. 1354. - 54 с

3. Прое:стирозанле эйректлзнсго использования иеатно-трагто; и ого парза//Лов^251я:е ге^-гико-аконс^этесюгх по:;азагелеЛ сельскох зягствекццх тракторов: С о. кауч. то. /ЧЩЭЗХ, Челябинск. 1935. с.11 -121 (соавтор Саклаков Б.Д.).

4. Элективное использование состава :.'ТП а кадров мехаккзат роз е растениеводстве: Отче? о НИ? (2 этап)/ЧИ?«'ЗСл; Руководитель Сгггакэз Б.Л. - ЙЕР 01824013471. - Челябинск. 1925. - 25 с.

5. З^нслидэ-гатЪатическзя модель рационального пепользова нал гГН//СсззрлоЕстзэва:-:2е методов использования и обслуживания сельскохозяйственной техклкк: Сб.кауч.тр./Ч^ЗСХ. Челябинск. 193 с.17-22 (соавтор Сахлаксз В.Д.).

6. Взаимосвязь процессов использования и технического оболу кивания тракторов//Созер2екствоЕаняе методов использования к об-сяуЕшаюм сельскохозяйственной техники: Сб.кауч .тр ./Ч'ЛиЗСХ. Чел бикск. 1987. с.23-25 (соавтор Прягенников В.П.).

7. Разработать к внедрить эффективные формы и метода исполь зозакпл сельскохозяйственной техника в растениеводстве: Отчет о НИР (ззкгз5«тслкх2)/ЧКйЗСХ: Руководитель Саклакоз В.Д. - £1? 01Б60322324. - Челябинск. 1937. - 65 с.

8. Сравнение влияния эксплуатационных факторов на. эффективность использования мааавко-тракторкых агрегатов//Соверщенствова иге технологий и методов использования техника в растениеводстве Сб.Еауч.тр./ЧЯиЭСХ. Челябинск. 1989. с.31-33.

IЪдписоно яегезюи 08.-tf.es Фор пат 60 »90, */16 .

Тираж 109 лез. -Заказ "255 ЦГАУ.

Рис.1 Блок-схема алгоритма оптимизации состава МТП для -поля

А

2800 2400 2000 то то т

МО

—]—;—|—I—|—1—I—|—1—г

гас. ,

-1-(-!-!-1-1-{-!-Н+-

х- -

«пкр = о, 0000? </«*<, £г = а, 5км ;

-Д-

Г

9"-о—о—-<?■-

А-ф-д.

-у--6-

р

л.

ШтТ

■Л

-ф- -Ф- -4-

А

щ

АСО 500 200 100

'V

А-

I

л

\

—£

Ч-

В

М

•об'7*«'"

П,

I

СхА

0 3 6 9 /¡^и.&аг

Рис.3. Изменение оптимальных значений условных затрат и кг

■, , х- г -г о ~ . ~ / „ . составляющих при оптимизации

</ 1214564 89 го Н 12 состава МТП для {-поля, г =»1,

Рис.2. Изменение оптимальных значений условных г ! К'„Мк в

затрат вря поиске глобальных опткмумов (точки А,Б,В, =0,ОЭХэ 1/чао, 11 =11,5 юл.

Г.д; в серии опытов 2 =1: © - ¡у =5 га, р - р. = р, =30 га*

=80 га, л - Г. =155 га, о - К «ЯЗО га, х й = * =305 га 1 * 1

61 у

43 г /

5

з 7

6

5"

.5"

т

- и »я г*с Г-агрггд^ •ЗУ/МИГимтль - ИКАГГС /-пмя; —— - Рлсчетнья9 алрилмТ;

•- — Г^/ГГИЧСТКЧ!^ ДЛРИЛНГ

2П -2

£7

в

2П

I Т Ш

4 & в Г £ 9 /О // /•«? К 14 " ¿О

ct-.cZ

а/ весенний период полевых работ ("1Г - поев?; "1С - культивация предпосевная)

ю -з •

«г

?■

6 -

■

з 21 -

¿Р

7

ЗР J

/

¿3

¿Л

¿в V?

ал "У

1В~

Т

&)

£Г

/а

V 1д\га\г< г г ¿V '¿^гб^жз^зо * 'л '

с■ с. н ¿г. ь октлЬре.

6/ осенний период полевых работ ("В" - вспашка зяби; "Р" - резерв - хозяйственный уборочный отряд: * - замена)

Рйс.4. График машпноиспользоваиия в бригаде колхоза "Заветы

Ильича"

4РО

глаги л

М0

4 ¿г V <? у /с? « <г п /4 /у «V* ■¿'г'

а} ресеннии п^риоу ;

— — — _ р&сч*ы^fJ

а '9 го \г< гг гз & ¿з гс г* г* гз ¿о / а

ЕГ} ссеныис? ;

Ряс.5. Дшамика выполнения полевых работ по этапам внедрения в бригаде колхоза "Завете Ильича"