автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Оптимизация по критериям ресурсосбережения производственных процессов в плодово-ягодных питомниках

Введение.

Г л а в а 1. Состояние проблемы, цель и основные задачи исследования .7 1.1 .Природно-производственные особенности плодоводства в Центральном районе.

1.2. Общие организационные и технологические принципы производства и реализации саженцев в плодовых питомниках.

1.3.Анализ исследований по повышению эффективности производственных процессов в плодовых питомниках.

1.4.Общие методы математического моделирования и оптимизации производственных процессов.

1.5.Выводы по главе

1.6. Цель и основные задачи исследования.

Г л а в а 2. Теоретические основы оптимизации производственных процессов в плодово-ягодных питомниках.

2.1. Выбор основных оптимизируемых процессов в плодово-ягодных питомниках.

2.2. Оптимизация реализационного возраста плодовых саженцев

2.3. Оптимизация общего объекта производства саженцев и основных параметров плодово-ягодных питомников.

2.4. Оптимизация потребного количества транспортных средств для доставки плодовых саженцев на реализационные пункты.

2.5. Оптимизация режима пополнения запаса саженцев на реализационных пунктах.

2.6. Оптимизация режима работы реализационных пунктов.

2.7. Выводы по главе 2.

Г л а в а 3. Программа и методика экспериментальных исследований и обобщения статистических данных.

3.1. Программа экспериментальных исследований.

3.2. Выбор испытанных объектов для проведения экспериментальных исследований.

3.3. Методика проведения экспериментальных исследований

3.4. Методика обработки опытных и статистических данных

3.5. Выводы по главе 3.

Г л а в а 4. Результаты опытов и оптимизации производственных процессов на плодово-ягодных питомниках.

4.1. Основные результаты обработки опытных и статистических данных.

4.2. Результаты оптимизации возраста плодовых саженцев для реализации.

4.3. Результаты оптимизации общего объема производства саженцев в плодово-ягодных питомниках.

4.4. Результаты оптимизации потребного количества транспортных средств для доставки плодовых саженцев на реализационные пункты.

4.5. Результаты оптимизации режима пополнения запаса саженцев на реализационных пунктах.

4.6. Результаты оптимизации режима работы реализационных пунктов.

4.7. Определение экономической эффективности оптимизации производственных процессов в плодово-ягодных питомниках.

4.8. Выводы по главе 4.

Плодоводство является одним из важнейших направлений развития растениеводческих отраслей сельского хозяйства, основной задачей которого является надёжное обеспечение населения страны высококачественными плодами и ягодами. Органической составной частью плодоводства являются питомники плодовых и ягодных культур для производства высококачественного посадочного материала как для крупных и фермерских хозяйств, так и для индивидуальных садоводов.

Общие успехи плодоводства в значительной степени зависят от эффективности работы плодово-ягодных питомников, так как выращенные в питомнике саженцы определяют такие важнейшие показатели плодово-ягодных культур, как скороплодность, урожайность, питательные свойства плодов, продолжительность продуктивного периода и другие. По данным ГУЛ общая площадь плодово-ягодных насаждений по РСФСР составляла без цитрусовых в 1988 г. 859000 га при годовом валовом сборе плодов и ягод 2734000 т. Средняя урожайность плодово-ягодных насаждений составляла по РСФСР 4,17 т/га. Общее число действующих питомников плодовых и ягодных культур при этом составляет по всей Российской Федерации примерно 200 [70,76].

Общая перспективная тенденция развития плодоводства связана с дальнейшим расширением как общих площадей под плодово-ягодными культурами, так и с ростом урожайности этих культур.

Особенно высокими темпами в последние годы развивается индивидуальное садоводство, поскольку практически каждая семья получила возможность приобрести садовый участок требуемой площади. Соответственно растет и спрос на высококачественный посадочный материал всех сортов плодов и ягод, выращиваемых плодово-ягодными питомниками.

Отмеченные общие тенденции дальнейшей интенсификации плодоводства связаны с тем, что плоды и ягоды, как в свежем, так и переработанном виде являются одним из основных элементов питания, необходимых для нормального функционирования человеческого организма. В соответствии с физиологическими нормами питания, суточное потребление только свежих фруктов для различных групп населения колеблется в диапазоне от 200 до 500 г [56]. Потребность организма в плодах и ягодах связана с высоким содержанием в них углеводов в виде легко усвояемых Сахаров - глюкозы, фруктозы, сахарозы. Например, в плодах яблони и груши содержится от 8 до 23 % сахара, а черешни и вишни 7-12 % [73]. По тем же данным содержание ценных органических кислот (лимонной, винной и др.) в плодах и ягодах достигает 2-3 %.

Из приведенных кратких данных наглядно видно, что плодоводство и неотъемлемая его органическая часть - производство высококачественного посадочного материала в плодово-ягодных питомниках нуждаются в непрерывном увеличении, как масштабов производства, так и продуктивности.

Удовлетворение непрерывно возрастающих потребностей хозяйств и индивидуальных садоводов в посадочном материале требует непрерывного совершенствования технологических процессов и в самих плодово-ягодных питомниках таким образом, чтобы производство и реализация саженцев в соответствии с требованиями рыночной экономики было выгодно как самому питомнику, так и садоводам.

Необходимо для этого непрерывное снижение всех видов затрат по производству саженцев от заготовки семян и посева до их реализации садоводам.

Указанные затраты в настоящее время весьма значительны из-за специфического характера производства саженцев в питомниках с преобладанием ручного труда на многих операциях и при высоких материальных затратах.

Например, на производство одной тысячи плодовых саженцев затрачивается до 50-60 человеко-дней, из которых более 60 % приходится на самый напряженный летне-осенний период. При этом до 90 % основных видов работ с саженцами выполняется вручную [23].

Одним из важных направлений повышения рентабельности производства саженцев в плодово-ягодных питомниках является применение современных научных методов оптимального проектирования основных производственных процессов по критериям ресурсосбережения и высокой производительности.

Предварительный анализ имеющихся литературных источников и практических рекомендаций по производству плодовых и ягодных саженцев в питомниках свидетельствует о недостаточности развития на данном этапе перспективных научных методов оптимизации многих технологических процессов с позиций повышения уровня механизации и рентабельности.

На основании вышеизложенного можно заключить, что разработка методов оптимизации по критериям ресурсосбережения производственных процессов по выращиванию саженцев в плодово-ягодных питомниках является актуальной проблемой, имеющей важное научное и практическое значение.

На защиту выносятся:

- результаты теоретического обоснования по критериям ресурсосбережения оптимального реализационного возраста плодовых саженцев, оптимального годового производства саженцев и других основных параметров плодового питомника, включая радиус и площадь обслуживания, количество реализационных пунктов и продавцов, оптимального режима работы реализационных пунктов и режима пополнения запаса саженцев на пунктах;

- результаты практических расчетов по оптимизации основных производственных процессов в плодово-ягодных питомниках.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Производство и реализация саженцев в плодово-ягодных питомниках связано с большими затратами финансовых, трудовых и материальных ресурсов, поэтому повышение эффективности соответствующих производственных процессов на основе современных методов оптимизации по критериям ресурсосбережения является актуальной проблемой, имеющей важное научное и практическое значение.

2. В качестве основных оптимизируемых производственных процессов, оказывающих наибольшее влияние на параметры и технико-экономические показатели плодово-ягодных питомников, целесообразно выбрать процессы, характеризующие взаимосвязанную работу питомника, транспортных средств и реализационных пунктов.

3. Основные показатели взаимосвязанной работы плодово-ягодного питомника, транспортных средств и реализационных пунктов зависят от множества случайных факторов вероятностного характера, поэтому для оптимизации соответствующих производственных процессов наиболее эффективными являются методы теории массового обслуживания.

4. Основную часть реализуемых в Центральном районе и непосредственно в Подмосковье саженцев составляют семечковые культуры, включая яблоню - 67,5 %, грушу - 27 % и рябину 5,5 %, которых реализуется в пять раз больше по сравнению с косточковыми культурами. Соответственно в качестве основного объекта исследования целесообразно выбрать семечковые культуры.

5. На основе разработанной математической модели установлено, что наибольшая прибыль питомнику обеспечивается при реализации однолетних плодовых саженцев, выращивание которых должно являться основным направлением производственной деятельности.

6. По максимуму годовой прибыли в виде номограммы определены оптимальные взаимосвязанные значения основных параметров плодово-ягодных питомников, включая радиус Ropt и площадь Fopt обслуживания, объем годового производства плодовых саженцев пп oPt, общее число реализационных пунктов mopt и продавцов По0рь изменяющихся в зависимости от природно-производственных

3 2 3 условий в диапазонах Ropt < 120 км, Fopl= 40-10 км , nnopt < 1200-10 ; mopt < 90; n0 opt <600.

7. Методами теории массового обслуживания в зависимости от условий работы определено в виде номограммы потребное количество транспортных средств в диапазоне nopt = 1.10 для доставки плодовых саженцев на реализационные пункты.

8. Оптимальный режим пополнения запаса плодовых саженцев на реализационных пунктах, обеспечивающий минимум суммы затрат на их доставку и хранение, достигается в зависимости от условий работы при перевозке саженцев оптимальными партиями Qopt= 50. 700 штук с интервалами Tuopt = 5. 50 ч.

9. Методами теории массового обслуживания установлено, что работа реализационного пункта с максимальной прибылью обеспечивается в зависимости от условий работы при оптимальных взаимосвязанных сочетаниях плотности вероятностного потока покупателей X и числа продавцов на пункте nopt в диапазонах Х=2. ,407ч и nopt=l. 16.

10.Практическое применение результатов исследования обеспечивает годовую экономию в масштабе одного плодово-ягодного питомника 7924 рубля в расчете на 1000 плодовых саженцев.

1. Адлер Ю.П., Маркова Е.В., Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. - М.: Наука, 1976. -280с.

2. Артеменко Н.М. Новые технологии производства посадочного материала плодовых и ягодных культур (рекомендации садоводам). г. Черкассы, 1977,-46с.

3. Асатурян В.И. Теория планирования эксперимента. М.: Радио и связь, 1983.-248с.

4. Барбащук В.И., Креденцев Б.П., Мирошниченко В.И. Планирование эксперимента в технике. Киев: «Техника», 1984. - 200с.

5. Беллман Р., Калаба Р. Динамическое программирование и современная теория управления. Пер. с англ. М.: Наука, 1969. - 118с.

6. Бусленко Н.П. математическое моделирование производственных процессов на цифровых вычислительных машинах. М.: Наука, 1964. -362с.

7. Бусленко Н.П. моделирование сложных систем. М.: Наука, 1968. -356с.

8. Вагнер Г. основы исследования операций. Том 1, том 2, Том 3. Пер. с англ. -М.: Мир, 1972. -336.488, 502с.

9. Веденяпин Г.В. Общая методика экспериментального исследования и обработки опытных данных. -М.: Колос, 1973. 100с.

10. Вентцель Е.С. Исследование операций. М.: Сов. радио. 1972. - 551с.

11. Вентцель Е.С. Теория вероятностей. М.: Физматгиз, 1962. - 564с.

12. Высоцкий А.А. Динамометрирование сельскохозяйственных машин. -М.: Машиностроение, 1968. 290с.

13. Гасс С. Линейное программирование (методы и приложения). Пер. с англ. М.: Физматгиз, 1961. - 304с.

14. Гатаулин A.M. система прикладных статистико-математических методов обработки экспериментальных данных в сельском хозяйстве. Части 1,2. -М.: Изд. МСХА, 1992. 159,192с.

15. Глиняный В.Г., Шавлохов А.Е., Хлуденев А.И. Справочная книга по нормированию труда в сельском хозяйстве. М.: Колос. 1974. - 431с.

16. Гмурман В.Е. Теория вероятностей и математическая статистика. М.: Высш. школа, 1972. -368с.

17. Гнеденко Б.В. Коваленко И.Н. Введение в теорию массового обслуживания. -М.: Наука, 1987. -336с.

18. Гнеденко Б.В. Коваленко И.Н. лекции по теории массового обслуживания. Киев: 1963. -312с.

19. Гоберман В.А. Автомобильный транспорт в сельскохозяйственном производстве. -М.: Транспорт, 1986. -287с.

20. ГОСТ 24055-80-ГОСТ 24059-80 -Техника сельскохозяйственная. Методы эксплуатационно-технической оценки. Изд. стандартов. 1980. -46с.

21. ГОСТ 7057-81 Тракторы сельскохозяйственные. Методы испытаний. Изд. стандартов, 1981. - 24с.

22. Даффин Р., Питерсон Э., Зенер К. Геометрическое программирование. Пер. с англ. М.: Мир, 1972. -312с.

23. Дегтярев Ю.И. Исследование операций. -М: Высшая школа. 1981. -320с.

24. Длин A.M. Математическая статистика в технике. М.: Сов. наука, 1958. -466с.

25. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. М.: Агропромиздат, 1985. -351с.

26. Завалишин Ф.С. Основы расчета механизированных процессов в растениеводстве. -М.: Колос, 1973. 319с.

27. Завалишин Ф.С., Мацнев М.Г. Методы исследований по механизации сельскохозяйственного производства. М.: Колос, 1982. - 231с.

28. Зангиев А.А., Андреев О.П. Оптимизация параметров и режимов работы агрегатов для уборки зерновых культур по индустриально-поточной технологии. -М.: Информагротех, 1996. 124с.

29. Зангиев А.А., Дидманидзе О.Н., Андреев О.П. Оптимизация состава и режимов работы средств для сбора, транспортировки и первичной переработки чайного листа. М.: Колос, 1995. -132с.

30. Зангиев А.А., Дидманидзе О.Н., Асадов Дж.Г. Оптимизация производственных процессов по уборке и реализации винограда. М.: Агроконсапт, 1998. - 136с.

31. Зангиев А.А., Дидманидзе О.Н., Мотылев B.C. Оптимизация производственных процессов по заготовке и реализации картофеля. М.: Колос, 1997.- 115с.

32. Зангиев А.А., Дидманидзе О.Н., Сулейманов Н.Х. Моделирование производственных процессов по уборке фруктов. М.: Агроконсапт, 1998.-114с.

33. Игнатов В.Д. Организация перевозок грузов в колхозах и совхозах. М.: Россельхозиздат. 1978. -204с.

34. Канторович Л.В., Горстко А.Б. Оптимальные решения в экономике. М.: Наука, 1972.-232с.

35. Капланович М.С. Справочник по сельскохозяйственным транспортным работам. -М.: Росагропромиздат, 1988. -366с.

36. Коробейников А.Г., Лихачев B.C., Шолохов В.Ф. Испытания сельскохозяйственных тракторов. М.: Машиностроение. -240с.

37. Кофман А., Крюн Р. Массовое обслуживание. Пер с франц. М.: Мир, 1965.-302с.

38. Кукта Г.М. Испытания сельскохозяйственных машин. М.: машиностроение, 1964. -284с.

39. Лакин Г.Ф. Биометрия. М.: Высшая школа, 1990. - 352с.

40. Листопад И.А. Планирование эксперимента в исследованиях по механизации сельскохозяйственного производства. М.: Агропромиздат, 1989. - 88с.

41. Лихачев B.C. Испытания тракторов. М.: Машиностроение, 1974. -286с.

42. Лововский Е.Н. Статистические методы построения эмпирических формул. -М.: Высшая школа, 1988. 239с.

43. Математическая теория планирования эксперимента / Под редакцией С.М. Ермакова. -М.: Наука, 1983. -392с.

44. Народное хозяйство СССР в 1988г.: Статистический ежегодник. Госкомиздат СССР. -М.: Финансы и статистика . 1989. -766с.

45. Новиков О.А., Петухов С.И. Прикладные вопросы теории массового обслуживания. М.: Сов. радио, 1969. - 399с.

46. Новицкий П.В., Зограф И.А. Оценка погрешностей результатов изменений. Л.: Энергоатомиздат, 1991. -304с.

47. Овчаров Л.А. Прикладные задачи теории массового обслуживания. -М.: Машиностроение, 1969. -324с.

48. ОСТ 70.16.1-74 Машины и орудия для выкопки и выборки сеянцев и саженцев в питомниках. Программа и методы испытаний. - М.: Сельхозтехника, 1975. - 52с.

49. ОСТ 46-86-80 Рассада земляники. Сортовые и посадочные качества

50. ОСТ 46-83-80 Саженцы малины. Сортовые и посадочные качества.

51. ОСТ 46-85-80 Саженцы облепихи. Сортовые и посадочные качества.

52. ОСТ 46-81-80 Саженцы семечковых и косточковых культур. Сортовые и посадочные качества.

53. ОСТ 46-82-80 Саженцы смородины и крыжовника. Сортовые и посадочные качества.

54. ОСТ 46-84-80 Саженцы черноплодной рябины (Арония). Сортовые и посадочные качества.

55. Павлов Б.В., Пушкарева П.В., Щеглов П.С. Проектирование комплексной механизации сельскохозяйственных предприятий. М.: Колос, 1982. -288с.

56. Павлоцкая Л.Ф., Дуденко Н.В., Эйдельман М.М. Физиология питания. -М.: Высшая школа , 1989. 368с.

57. Плодовые культуры: Справочник/сост. Р.П. Кудрявец. М.: Агропромиздат, 1991 - 383с.

58. Прибытков П.Ф., Скребач В.Ф. Безотказность уборочных агрегатов и комплексов. Л: Агропромиздат. Ленингр. отд-ние, 1987. -207с.

59. Розенберг В.Я., Прохоров А.И. Что такое теория массового обслуживания. М.: Сов. радио, 1965. - 256с.

60. Рябцев Д.П. Организация групповой работы машинно-тракторных агрегатов. Л.: Агропромиздат. Ленингр. отд-ние, 1987. -176с.

61. Согати Т. Элементы теории массового обслуживания и ее приложения. Пер. с англ. -М.: Сов. радио, 1965. 510с.

62. Сергеева З.В., Химченко Г.Т. Справочник нормировщика. М.: Россельхозиздат, 1983. - 368с.

63. Справочник машин для комплексной механизации растениеводства в Нечерноземной зоне РСФСР на 1981-1985гг (рекомендации). -М.: ВАСХНИЛ, 1983. -262с.

64. Система машин для комплексной механизации сельскохозяйственного производства на 1986-1995 года. Часть 1. Растениеводство. М.: Прейскурантиздат, 1988,- 958с.

65. Скороходов А.Н. Оптимальная организация использования техники в отрядах и комплексах. М.: Изд. МИИСП, 1986. -88с.

66. Смирнов Н.В., Дунин-Барковский И.В. Курс теории вероятностей и математической статистики для технических приложений. М.: Наука, 1965.-512с.

67. Соболь И.М. Численные методы Монте-Карло. М.: Наука, 1973. -312с.163

68. Справочник агронома Нечерноземной зоны /Под ред. Г.В. Гуляева. 3-е доп. и перераб. - М.: Агропромиздат, 1990. - 575с.

69. Табашников А.Т. Оптимизация уборки зерновых и кормовых культур. -М.: Агропромиздат, 1985. -159с.

70. Татаринов A.M., Зуев В.Ф. Питомник плодовых и ягодных культур. -М.: Россельхозиздат, 1984. -270с.

71. Уолренд Дж. Введение в теорию сетей массового обслуживания. Пер. с англ. М.: Мир, 1993 - 336с.

72. Финни Д. Введение в теорию планирования экспериментов. Пер. с англ. -М.: Наука, 1970.-288с.

73. Фулга основы виноградарства и плодоводства. -М.: Агропромиздат, 1989. -272с.

74. Хайлис Г.А., Ковалев М.М. Исследования сельскохозяйственной техники и обработка опытных данных. -М.: Колос, 1994. -169с.

75. Хинчин А.Я. Работы по математической теории массового обслуживания. -М.: Физматгиз, 1963. -235с.

76. Черепахин В.И. , Бабук В.И., Карпенчук Г.К. Плодоводство. М.: Агропромиздат, 1991. - 271с.

77. Шаров Н.М. Основы проектирования оптимальной организации сельскохозяйственных производственных процессов. -М.: МИИСП, 1971. -194с.1. УТВЕРЖДАЮ

78. Ccfm^iop ЗАО // ^ Х'ЛС'о^оЗ'тееifи Ленина»1. АКТо внедрении результатов научно-исследовательской работы

79. Зам генераЛ^йо^о директора по произвс питомйкка^ОО;<<Садь! Подмосковья», к а н д иД ат* mi о Jtot: и ч е с к и х наук