автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Разработка принципов и обоснование параметров компьютерного моделирования вариантов использования машинно-тракторного парка сельскохозяйственного предприятия для целей оперативного управления технологическими процессами в растениеводстве

На правах рукописи

Колегаев Илья Александрович

Разработка принципов и обоснование параметров компьютерного моделирования вариантов использования машинно-тракторного парка сельскохозяйственного предприятия для целей оперативного управления технологическими процессами в растениеводстве

Специальность 05.20.01 - технологии и средства механизации

сельского хозяйства (технические науки)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Кострома - 2004

Работа выполнена в ФГОУ ВПО "Костромская государственная сельскохозяйственная академия"

Научный руководитель - Заслуженный работник высшей школы, доктор технических наук, профессор Солдовский Валентин Иванович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Сизов Александр Павлович; кандидат технических наук, доцент ВолхоновМихаил Станиславович

Ведущая организация - ФГОУ ВПО "Ярославская государственная сельскохозяйственная академия"

Защита состоится 29 июня 2004 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета К 220.36.02 при Костромской государственной сельскохозяйственной академии по адресу: 156930, Костромская обл, Костромской район, п. Караваево, Учебный городок, КГСХА, ауд. 409.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Костромской государственной сельскохозяйственной академии.

Автореферат разослан мая 2004 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета ^Иванов С.В.

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Одним из важных направлений повышения эффективности сельскохозяйственного производства является улучшение использования машинно-тракторного парка (МТП). Известно, что эффективное планирование и оперативное управление работой машин позволяет не только уменьшить реальные затраты на производство, но и повысить вероятность выпал нения полевых работ в лучшие агротехнические сроки, достичь прироста урожайности культур. Вмесге с тем, планирование работы машин требует значительных затрат времени и сил, учета местных производственных условий, технологических особенностей сельскохозяйственных культур. Поэтому основной задачей исследований является разработка математических моделей, адекватно отражающих особенности сельскохозяйственного производства Таких моделей, несмотря на большое количество разработок, до сих нор нет. Нет также и компьютерных программ, массово работающих в хозяйствах. Создание методики, обоснование параметров и разработка принципов компьютерного моделирования вариантов использования машинно-тракторного парка позволят разработать компьютерную программу, отвечающую современным требованиям и обеспечивающую получение необходимых данных о технике и потребных ресурсах в любой момент времени, что даст возможность повысить эффективность использования машинно-тракторного парка сельхозпредприятия.

Работа выполнена в рамках региональной комплексной целевой научно-технической программы "Развитие агропромышленного комплекса Костромской области до 2006 г."

Цель исследований состоит в разработке принципов и обоснования параметров компьютерного моделирования вариантов использования машинно-тракторного парка сельскохозяйственного предприятия для оперативного управления технологическими процессами в растениеводстве.

Обьект исследования - планирование использования МТП и оперативное управление его работой.

Предмет исследований - способы и методы планирования использования МТП, производственные и технологические процессы в растениеводстве, виды связей между технологическими операциями и различными видами процессов, способы их отображения как в математической, так и в графической форме.

Научная новизна. Разработана математическая модель для оперативного планирования использования техники, которая учитывает структурно-технологические особенности производственных процессов. Предложены перспективные способы повышения эффективности проектирования рационального использования МТП с помощью компьютерных программ, как за счет усовершенствования меюдики проектирования, так и за счет использования современных технологий в области программирования.

На защиту выносятся 1. Система взаимосвязей мсжду технологическими операциями для манипулирования сроками выполнения операций и согласования работ во времени и пространстве.

2. Система графического отображения взаимосвязей между технологическими операциями, а также различных вариантов производственного процесса на структурно-технологических схемах.

3. Порядок построения структурно технологических схем при их использовании для проектирования производственных процессов в растениеводстве.

4. Математическая модель для оперативного планирования использования техники.

5. Методология разработки плана использования техники, совмещающая в себе традиционные и оптимизационные методы планирования.

6. Компьютерная программа «Машинно-тракторный парк. Версия 1.З.», предназначенная для оперативного планирования использования техники и учета выполненных работ.

Практическая значимость работы состоит в том, что основные выводы и предложения, сформулированные в диссертационной работе, создают методическую основу для создания компьютерной программы более высокого уровня и возможностей, обеспечивающую оперативное планирование использования МТП и учет выполненных работ.

Реализация результатов исследований. Создана компьютерная программа "Машинно-тракторный парк. Версия 1.3" для оперативного управления машинно-тракторным парком сельскохозяйственного предприятия. Программа позволяет планировать использование МТП (с определением всех затрат) на любой промежуток времени от 1 дня до календарного года, осуществлять учёт выполненный работ по ходу производственного процесса, оперативно планировать деятельность МТП на ближайшее будущее с учётом складывающихся обстоятельств., Программа используется в учебном процессе кафедры эксплуатации МТП Костромской ГСХЛ, а также прошла производственную проверку в колхозе им. 50-летия СССР Костромского района Костромской области и на опытном поле Костромской ГСХЛ. Программу приобрели ряд сельскохозяйственных вузов (МГАУ им. В.П. Горячкина, Волгоградская ГСХА, Вологодская МСХА, Казанская ГСХА, Пензенская ГСХА и др.), а также различные предприятия (ЗАО "Левашове" Ярославской области, учхоз "Чистые пруды" Вятской ГСХА, Татфондбанк).

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на межвузовских научно-практических и научно-методических конференциях "Актуальные проблемы науки в АПК", проводимых Костромской ГСХА в 1999-2004 г.г. В 2003 г. компьютерная программа "Машинно-тракторный парк. Версия 1.3" представлена специалистам ГОСНИТИ и кафедры эксплуатации МТП МГАУ им. В.П Горячкина, а в 2004 г. - совещанию директоров учебно-опытных хозяйств МСХ РФ.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 8 работ, в том числе издан атектронный учебник.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, выводов и рекомендаций, списка литературы из 129 наименований и приложения. Работа изложена на 173 страницах машинописного текста, в том числе содержит 23 таблицы и 74 рисунка. Два приложения на 22 страницах содержат 17 таблиц и материалы о внедрении результатов работы.

4

2 СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение включает обоснование актуальности темы, ее научной и практической значимости, краткое изложение исследуемой проблемы, описание цели и задач работы, обьекта и предмета исследования, научной новизны, перечисление положений, выносимых на защиту, характеристику практической значимости и реализации результатов исследований, сведения об апробации работы и публикации ее результатов.

В первой главе рассмотрены возможности и особенности ведения сельскохозяйственного производства в современных условиях, и, на основе анализа работ ЛЛ. Александрова, В.Н. Лриничсва, Б.Л. Лрютова, Э.П. Бабенко, P.M. Баширова, Ю.И. Бершицкого, Л.С. Болотова, Н.М. Борисова, Л.Н. Важенина, Е.Ф. Ветрова, Л.В. Виненко, В.М. Воронина, A.M. Гатаулина, Г.Г. Головащенко, Л.Н. Годовчен-ко, Я.И. Гольцера, Б И. Горбунова, Ю.О. Горячева, С.Н. Гринченко, П.Н. Гришина, М.Г. Гуденко, Б.И. Гусева, Е.П. Денисова, ОН. Дидманидзе, Н.К Долгу шкина, Е.М. Ерохина, P.P. Зайнагабдинова, ЮЛ. Зуева, Л.С. Иванова, СЛ. Иофинова, А.Л. Ковалёва, В.М. Ковалева, A.M. Крикова, В.Н. Курочкина, Г.П. Лышко, Ю.Ф. Лявина, А.Ф. Максимова, А.И. Митрофанова, В.М Михлина; P.M. Мухаметжанова, А.А. Молева, В И Нагорнова, Г.А. Окунева, Т.Т. Орловой, А.В. Пасина, А.П Перервы,

H.Н. Петренко, Л. Поверки, А.Н. Репетова, В М. Рогожкина, А.И. Родина, И.Г. Савина, В.Д. Саклакова, В.А. Самсонова, В.И. Свиридова, А.Э. Северного, В.Ф. Скро-бача, Т.Р. Солдаговой, Л.Д. Соловьева, В.Е. Степанова, В.В. Терещенко, Б.Е. Ты-ныштыкбаева, А.С. Умарова, А.И. Федорчука, С.Г. Фельдмана, В И. Филина, Р.Ш. Хабатова, А.П. Царева, Б.Д. Цвика, B.1L Чернявской, В. Юзьвяк В.П. Якушева и др, обсуждены существующие способы и методы планирования использования МТП, в том числе и проблемы компьютеризации процесса планирования. Проанализированы достоинства и недостатки математических моделей, используемых при этом, обоснованы ограничения области исследования. Принята следующая ориентация дальнейших разработок и исследований: на потребности отдельного хозяйства (а не района, области и региона); на имеющиеся в хозяйстве ресурсы и реальные возможности их расширения; на текущий период, а не на перспективу; на максимальный период планирования - 1 год, на исследовательские, а не бухгалтерские цели.

Отмечено, что составить оптимальный или рациональный план использования МТП на долгосрочный период, например год, в настоящее время невозможно, так как сельскохозяйственное производство подвержено влиянию большого числа случайных факторов, учет многих из них в настоящее время недостаточно разработан. Поэтому любые долгосрочные планы носят ориентировочный характер и добиться рационального использования техники в течение года можно только за счет оперативного управления МТП. Сформулированы требования к уровню организации сельскохозяйственного производства в крупных и средних производителях товарной продукции на современном этапе, требования и рекомендации к компьютерным программам для планирования эксплуатации МТП. В заключение первой главы поставлены следующие задачи разработок и исследований:

I. Повысить эффективность применения математического моделирования для проектирования рационального использования МТП, за счет увеличения приспо-

собляемости математических моделей под конкретные производственные и научные нужды.

2. Определить и проанализировать область, в которой необходимо рационализировать деятельность сельскохозяйственного предприятия в растениеводстве, выявить методы рационализации использования МТП.

3. Проанализировать возможности структурно-технологических схем при их использовании для проектирования производственных процессов в растениеводстве, а также усовершенствовать теорию структурно-технологических схем, для чего: а) разработать систему взаимосвязей между технологическими операциями для манипулирования сроками выполнения операций и согласования работ во времени и пространстве; б) разработать систему графического отображения взаимосвязей между технологическими операциями на структурно-технологических схемах; в) разработать систему графического отображения различных вариантов производственного процесса на структурно-технологических схемах; г) сформулировать порядок построения структурно технологических схем.

4. Разработать адекватную математическую модель для оперативного планирования деятельности МТП, которая должна полнее других моделей учитывать особенности производственных процессов.

5. Обеспечить в компьютерной программе возможность учета вариантов изменения технологии, ответить на вопросы о том, каким образом можно осуществлять в программе: а) проектирование произвольных (заданных пользователем) вариантов изменения технологии; б) поиск рациональных решений для многовариантных процессов; в) учет влияния вариантов изменения технологии на качество и количество конечной продукции.

6. Разработать компьютерную программу, отвечающую современным требованиям и проверить ее работоспособность и полезность в реальных производственных условиях.

7. Предложить способы повышения эффективности проектирования рационального использования МТП с помощью компьютерных программ, как за счет усовершенствования методики проектирования, так и за счет использования современных технологий в области программирования;

Вторая глава описывает теоретические основы решения проблемы компьютеризации процесса проектирования использования машинно-тракторного парка сельскохозяйственного предприятия.

В начале главы рассмотрена математическая модель как основа проектирования рационального состава и использования МТП. Как правило, математическая модель, заложенная в компьютерную программу, является неизменной. В ней заранее предопределен набор величин и установлены взаимосвязи между ними, поэтому в такой математической модели очень трудно предусмотреть способность к отражению всех возможных в реальном производстве ситуаций, и почти невозможно предусмотреть, какие именно специфические исследования будут проводиться с помощью этой модели в дальнейшем. В связи с этим предложено использовать расширяемую математическую модель, то есть такую модель, которая даст возможность пользователю с помощью простых настроек значительно увеличить

диапазон ее использования. С этой целью в математической модели целесообразно выделить неизменную (базовую) и расширяемую (не базовую) части. В базовой части модели набор величин и взаимосвязи между ними заранее предопределены, в то время как расширяемая часть модели предполагает введение произвольных величин пользователем и установление между этими введенными величинами произвольной математической зависимости. Связь между базовой и расширяемой частью модели обеспечивается за счет того, что любая величина в базовой части модели на самом деле не будет числовой величиной сама по себе, а будет отражением (ссылкой) на одну из величин в расширяемой части. Величина же в расширяемой части (параметр) может быть связана произвольными зависимостями с произвольным количеством других величин, введенных в модель пользователем, а значит, с этими величинами на самом деле будет связана величина из базовой части модели. Параметры могут быть независимыми (константами, то есть не связанными никакими зависимостями с другими параметрами), и зависимыми, то есть определяемыми через другие параметры с помощью математических выражений. Если принять правило, что каждый новый зависимый параметр определяется через ранее определенные параметры, то у всех параметров числовое значение параметра можно рассчитать сразу. Этот факт является принципиальным для применения к расширяемой математической модели математических методов нахождения оптимальных решений, разработанных для неизменной базовой части модели, а также обеспечивает возможность одновременного использования традиционных и оптимизационных методов проектирования использования МТП.

Предложен простой способ реализации в программе расширяемой части модели (введение новых величин, их описание и определение посредством произвольных математических выражений). Рассмотрены примеры использования параметров и указаны получаемые от этого выгоды.

Далее определена область рационализации деятельности сельскохозяйственного предприятия в растениеводстве, проанализированы методы рационализации МТП и возможности их использования. Для этого деятельность хозяйства рассмотрена с точки зрения имеющихся в его распоряжении ресурсов и их рационального использования. Показано, какие решения необходимо принять хозяйству, для того чтобы рационализировать свою деятельность, выявлена иерархичность элементов системы производства продукции растениеводства и последствия, к которым приводит исключение того или иного элемента системы из области рационализации. Установлено, что в области рационализации должно оставаться как можно больше элементов, так как исключение элементов системы из области рационализации приводит к отказу от использования того или иного метода корректировки графиков машиноиспользования, являющихся, но сути, методами влияния на план использования техники или методами рационализации использования МТП.

Таким образом, при составлении рациональных планов использования техники необходимо манипулировать не только агрегатами и интенсивностью работ, как это делают большинство разработчиков математических моделей, но и сроками операций, а также не исключать возможности изменения технологии работ. При изменении технологии необходимо учитывать, что в нее закладываются затраты

1. Дискование пласта многолетних трав

2. Погрузка органических удобрений

3. Транспортировка и внесение органических удобрен ий

сырья, качество готовой продукции и урожайность, поэтому изменение даже части технологии может повлечь за собой изменение этих показателей, а следовательно -изменение объемов работ многих операций При выборе сроков выполнения операций и манипулированием интенсивностью работ нужно выявить ограничения, которые накладываются агротехникой (последовательность, наличие технологических разрывов и т п )

Это обстоятельство заставило обратиться к проектированию производственных процессов в растениеводстве на основе структурно-технологических схем В качестве примера рассмотрен процесс подготовки почвы и посев озимых зерновых Технологические операции, составляющие процесс и их последовательность представлены на рисунке 1

Выявлено два типа взаимосвязей, характер которых имеет важнейшее значение для манипулирования сроками выполнения работ и согласования их во времени взаимосвязи поточного характера (формируют поючный процесс), и взаимосвязи последовательного характера (формируют последовательный процесс) Взаимосвязь поточного характера указывает на то, что одна операция выполняется либо сразу после другой без какого-либо перерыва, либо с перерывом, но каждый день объемы выполненных работ, выраженные в единой единице и мерения, должны быть равны То есть, сроками отдельных операций, составляющими поточный процесс, манипулировать нельзя, а можно манипулировать только сроками всего поточного процесса Когда операции связаны последовательными взаимосвязями, они могут выполняться сразу одна после другой, либо с перерывом, причем продолжительность перерыва измеряется не в часах, а в днях

Взаимосвязи поточного характера могут быть очевидны (например, между операциями 2 и 3 на рисунке 1), а могут

4. Вспашка

5. Погрузка минеральных удобрений

6. Измельчение минеральных удобрений

7. Смешивание минеральных удобрений

8. Внесение минеральных удобрений

9. Предпосевная обработка почвы

10. Посев с образованием технологической колеи ■

Рисунок 1 - Схема, отражающая последовательность выполнения технологических операций процесса подготовки почвы и посева озимых зерновых

обуславливаться агротехникой (например, одновременное выполнение операций 9 и 10 на рисунке 1). В диссертации проводится анализ поточных и последовательных взаимосвязей и в зависимости от их особенностей - разделение на группы. В частности, взаимосвязи последовательного характера, исходя из агротехнических требований, делятся на две группы: с необходимым перерывам, когда одна операция выполняется после другой, но не ранее определенного количество дней; без не-

обходимого перерыва, когда вторая операция выполняется не быстрее первой, и других ограничений нет.

В диссертации анализируются взаимосвязь между особенностями операций поточного процесса - одновременностью их выполнения, сроками выполнения отдельных операций, составляющих процесс, и сроками всего поточного процесса В результате анализа выявлены так называемые правила трансформации взаимосвязей, позволяющие заменить последовательные связи отдельных операций поточного процесса, последовательными связями поточного процесса как единого целого.

Далее рассмотрены возможности графического отображения на структурно-технологических схемах особенностей тех или иных групп взаимосвязей между операциями Автор пришел к решению, что на общей схеме лучше всего ограничиваться элементами, связанными последовательными взаимосвязями, а каждый поточный процесс раскрывать отдельной структурно-технологической схемой поточного процесса, т к это повысит структуризацию информации, а также значимость схем для определения резервов времени на выполнение работ, необходимых для манипуляции сроками выполнения операций Если теперь на схеме операции будут объединены логическим элементом «и», это означает, что они выполняются одновременно, но при этом не составляют поточного процесса

Обычно на С1руктурно-технологических схемах, технологические разрывы между операциями принято отображать в виде фиктивных операций с заданной продолжительностью, для выполнения которых не требуется техники и рабочих. Однако использование фиктивных операций связано с трудностями при согласовании последовательных процессов, и, на наш взгляд, не совсем логично Фиктивная операция именно как операция не может ставиться наравне с реальными операциями, наличие обязательного перерыва - это свойство именно связи, которая существует между двумя операциями (процессами), а не свойство связи и фиктивной операции. Поэтому, более правильным, на наш взгляд, является отображение всех последовательных взаимосвязей исключительно стрелками, а если взаимосвязь предусматривает обязательный перерыв, то его продолжительность можно указывать над (под или рядом) со стрелками. Резюмируя сказанное, структурно-технологическую схему процесса подготовки почвы и посева озимых зерновых можно отобразить так, как представлено на рисунке 2.

Без учета многовариантности производственных процессов, рекомендуется следующий порядок построения структурно-технологических схем

• составляется перечень всех технологических операций, входящих в процесс;

• устанавливается последовательность выполнения всех технологических операций (см , например рисунок 1);

• выявляются явные взаимосвязи поточного характера (такие, как, например, между операциями 2,3 и 5,6,7,8 на рисунке 1);

• выявляются взаимосвязи поточного характера, обусловленные требованиями агротехники (например, операции 2,3 и 4, а также 9 и 10 рисунке 1),

• объединяются все технологические операции, связанные поточными связями в

отдельные поточные процессы;

• составляются структурно-технологические схемы каждого поточного процесса;

• составляется схема последовательного процесса с использованием выведенных правил трансформации взаимосвязей:

• выявляется группа каждой последовательной взаимосвязи, исходи из агротехнических требований;

• составляется структурно-технологическая схема всего процесса, с учетом групп последовательных связей (см. рисунок 2).

Анализ показал, что существующие ранее способы отображения на структурно-технологических схемах различных вариантов течения процесса несовершенны, так Рисунок 2-Структурно-технологическая как не приспособлены к разделению про-схема процесса подготовки почвы и цесса в таких местах схемы, где одновре-посева озимых зерновых менно проходят две и более связи. Пред-

ложено обозначать на схеме логический элемент "или" в виде стоящего на вершине треугольника, каждая из сторон которого изображает свое направление течения процесса с исходящей связью (связями), а поднятое вверх основание - входящую связь (связи). Пример структурно-технологической схемы процесса подготовки почвы и посева озимых зерновых, с различными вариантами изменения технологии предстаален на рисунке 3.

В третьей главе диссертации обсуждены принципы реализации в компьютерной программе изложенных выше теоретических проработок и идей.

В начале главы рассмотрена проблема адекватности отражения реальных производственных процессов при планировании использования техники и сформулирован принцип адекватности. Выявлены данные, способные отразить все многообразие возможных производственных ситуаций, отмечено, что эти данные необходимо использовать как для планирования, так и для учета выполненных работ. Проведен анализ особенностей производственных процессов, которые необходимо учитывать для адекватного отражения реальности. В частности отмечена необходимость деления всех операций на непрерывные (например, лущение, вспашка, посев и т.п.) и пульсирующие (например, транспортные операции), указано на представление сведений о производительности агрегатов и расходе топлива на этих операциях разными данными.

Дискование пласта многолетних трав

12

Погрузка, транспортировка, внесение и запашка органических удобрений

г 14

Погрузка, измельчение, смешивание и внесение минеральных удобрений

Предпосевная обработка почвы и посев с образованием технологической колеи

Рисунок 3 - Структурно-технологическая схема процесса подготовки почвы и посева озимых зерповых с двумя вариантами протекания процесса

Далее рассмотрены вопросы: каким образом необходимо задавать сведения о режимах рабогы агрегатов с учетом любых форм организации труда механизаторов; как можно автоматически преобразовывать единицы измерения объемов работ

и производительности агрегатов для согласования работ, как следует задавать (настраивать) сроки начала и окончания последовательных процессов. Обращено внимание на особенности учета топлива, работников, и ограничений при комплектовании агрегатов. Учет этих особенностей позволяет обеспечить дееспособность программы в любых ситуациях.

Затем в диссертации описана разработанная автором математическая модель, которая может быть использована и для оперативного планирования использования МТП. Она учитывает различные особенности производственных процессов, которые в других подобных моделях либо вовсе не учитывались, либо учитывались в недостаточной степени (некоторые из особенностей перечислены в п. 4 выводов). Суть модели раскрывают формулы (1)...(20) и сопровождающие их пояснения. Обозначения приведены после формул.

Объем рабог О, выполненный агрега!ами типа} в день к на операции < культуры у определится из выражения:

= "^' "гад

Условие выбора единственности режима запишется как:

(1)

(2)

Объем работ С2уц, выполненный в день к на операции < культуры у определится как:

Условие выполнения объема дтя операции I культуры у.

(3)

(4)

Потребность в технических средствах (7 марки / агрегатов типа у в день к на операции < культуры у:

Для определения потребноеги в технических средствах С7 марки/в день к на

операции ( культуры у используется выражение:

С,

.н

7<УГ

(6)

Потребность в технических средствах марки/ в день к по культуре у:

Общая потребность в технических средствах марки/в день к:

я

Условие непревышения наличия техники:

12

(7)

Потребность в рабочих вида г доя агрегатов типа ] в день к на операции культуры у:

Муар •^^гт'^тФ'

(10)

«-1

с учетом всех типов агрегатов:

ли-я* ой

>1

То же, на всех операциях культуры у:

^ = (12) «-1

Общая потребность в рабочих вида г в день А"

(13)

т-1

Условие непревышения наличия рабочих:

(14)

Продолжительность операции / в культуре у

(15)

Если необходимо задать или ограничить сроки выполнения какой-либо операции, это можно сделать, задав БГ1, например, £>,,- ^10; 510 и т.п. Если операция начинается с определенного числа!,, то условие ее начата опишется в виде:

Об)

Если операция заканчивается строго определенного числа Л, то условие се окончания запишется в виде:

¿^=0. (17)

Подобным образом реализуются и другие похожие ограничения типа "начинаться не позднее", "заканчиваться не ранее" и т.п.

Взаимосвязи между операциями, описывающие последовательность работ могут быть выражены следующими условиями.

Объем работ, выполненный на операции < в культуре (технологии) у к дню Л.

(18)

Для каждой операции таких уравнений будет с штук.

Последовательность работ может быть выражена неравенством типа

Здесь индексы 1 и 2 условны и обозначают, что операция 2 идет после операции 1. Это неравенство необходимо составить для каждого дня, то есть всего их будет с штук. Аналогично следует поступать с каждой взаимосвязью.

Необходимый технологический перерыв может быть выражен как

Эти неравенства нужно составить для каждого дня, всего их будет с-1 штук. Аналогично поступают с каждым технологическим перерывом.

В вышеприведенных формулах приняты следующие обозначения: У, I, к,/> <1 — индексы соответственно культур, технологических операций, дней в рассматриваемом периоде, марок технических средств, видов рабочих, типов агрегатов, режимов работы агрегатов, т, h, с, Ь, а-количества соответственно культур, технологических операций в технологии возделывания культуры, дней в рассматриваемом периоде, типов агрегатов, режимов работы афегагов. Таким образом, у—1...т; к = 1...с; ^ =/...а,,/П - объем работ, га; w - дневная производительность агрегата, га/день; D - продолжительность работы в днях; I- продолжительность необходимого перерыва (в днях), L - номер дня в рассматриваемом периоде; X - количество агрегатов, шт, Р • наличие или отсутствие режима работы агрегатов, принимает только два значения: /М),1; Е - отсутствие или наличие работ на технологической операции, принимает только два значения: Е=0,1; II- всего технических средств, имеющихся в хозяйстве; /- всего рабочих, имеющихся в хозяйстве; F- количество технических средств в составе агрегата; R - количество рабочих в составе агрегата, G- потребность в технических средствах; ;К - потребность в рабочих.

Критерий эффективности можно выбрать в зависимости от предпочтений специалиста — составителя плана, в каждом конкретном случае можно дополнить модель несколькими формулами и целевой функцией.

Далее в диссертации рассматриваются различные аспекты проектирования многовариантных процессов. Анализ показывает, что различные варианты изменения технологии очень трудно описагь математически. Поэтому поиск рациональных решений для многовариантных процессов следует проводи 1Ъ перебором всех возможных комбинаций условий и соответствующих им вариантов. Поиск рациональных решений для каждого конкретного варианта можно проводить на основе математической модели, а выбор лучшего из вариантов — путем сравнения рациональных решений по каждому варианту. При поиске рациональных решений для многовариантных процессов, существенную помощь может оказать применение теории графов и, в частности бинарных деревьев. Например, схема, приведенная на рисунке 3, может быть представлена бинарным деревом, изображенным на рисунке 4. Каждый вариант процесса — это цепь дерева, образованная конечной вершиной и корнем, например, для рассматриваемого нами процесса подготовки почвы и посева озимых, возможными вариантами будут: 1-2-3, 1-2-4; 1-5-6; 1-5-7. Все это в дальнейшем позволит использовать в программе большое количество хорошо разработанных алгоритмов обработки бинарных деревьев.

Для того, чтобы пользователь имел возможность проектировать с помощью программы любые процессы, необходимо предусмотреть произвольный способ определения ветвлений. В связи с этим, целесообразно производить определение ветвлений аналогично определению

подготовки почвы и посева озимыхзсрновых с параметров- Для этого препдожш

использовать особый вид параметров — логические параметры (параметры, определенные во второй главе, предложено называть числовыми параметрами)

При многовариантном процессе каждый вариант определяет свою уникальную технологию возделывания культуры и, следовательно - разное количество и качество конечной продукции. Это подразумевает различия в объемах тех работ, которые задаются от урожайности (это, например, большинство работ уборочного цикла, включая транспортировку, сушку, очистку, переработку, складирование и др ). Так как объемы работ и урожайности определяются через числовые параметры, значит, при различных условиях числовые параметры могут рассчитываться по разным формулам. Следовательно, необходимы условные вычисления В диссертации предложен способ их реализации в компьютерной программе.

Заключительная часть третьей главы посвящена разработке способов повышения эффективности проектирования рационального использования МТП с помощью компьютерных программ Предлагается усовершенствованная методика разработки плана использования техники, совмещающая в себе традиционные и оптимизационные методы планирования Использующая ее компьютерная программа должна быть ориентирована, прежде всего, на принятие решений специалистом, а затем уже на оптимизационные алгоритмы. То есть, оптимизационным алгоритмам в программе должна отводиться второстепенная, вспомогательная рать, чтобы специалист при желании мог полностью самостоятельно составить план использования МТП и вовсе обойтись без помощи оптимизационных алгоритмов.

Существенно расширить возможности пользователя при проектировании рациональных планов использования МТП можно за счет реализации в программе так называемого «совместного режима поиска рациональных решений», когда специалист и оптимизационные алгоритмы работают в тесном взаимодействии Для реализации совместного режима необходимо предусмотреть следующее: 1. Оптимизационный алгоритм должен быть способен начать свою работу на любом этапе проектирования. То есть специалист должен иметь возможность определиться со значениями части неизвестных (принять часть решений самостоятельно), а затем уже предоставить оптимизационному алгоритму найти оптимальные значения остальных неизвестных (т.е. предоставить машине возможность принять недостающие решения).

2. У специалиста должна быть возможность отмены результатов работы оптимизационного алгоритма и обеспечиваться возврат к тому состоянию (значениям величин), при котором оптимизационный алгоритм начинал свою работу.

Таким образом, работа в совместном режиме может осуществляться по следующей схеме. В любой момент, специалист может задействовать оптимизирующий алгоритм, который найдет оптимальные значения неизвестных (к данному этапу проектирования) величин. Просмотрев результаты работы оптимизирующего алгоритма в цифровой и графической форме и сделав выводы, специалист может:

• отменить результаты, полу ченные при работе оптимизирующего алгоритма;

• принять ряд решений по проекту (например, «закрепляет» часть значений неизвестных величин, переводя их в разряд известных, а затем вновь вызывает оптимизирующий алгоритм и просматривает результаты).

Этот процесс может повторяться несколько раз, пока постепенно не будет получен рациональный план использования МТП, устраивающий специалиста. Увеличить эффективность совместного режима можно за счет предоставления возможности ввода в математическую модель дополнительных ограничений, пусть даже самых элементарных, чтобы можно было не просто задаться значением величины, а ограничить это значение.

Существенно расширить возможности компьютерных программ для проектирования рационального использования МТП, а также упростить их разработку, можно за счет применения современных технологий в области программирования и, в частности, интерфейсов, являющихся основным понятием СОМ-технологий. Через интерфейс можно обеспечивать связь любой сложности между двумя независимыми программами (модулями (Ж), созданными разными разработчиками с помощью разных средств разработки программного обеспечения. Интерфейс может предусматривать все нюансы взаимодействия основной программы и внешних модулей В одной программе можно использовать фактически неограниченное количество ралчичных оптимизационных алгоритмов, разработанных различными специалистами. За счет интерфейсов можно открыть возможность неограниченного расширения основной программы, даже в области традиционных методов проектирования. Например, в отдельные модули можно помещать реализацию выполнения специфических расчетов, построение особенных графиков, которые не предусмотрены в основной программе и т.п.

В четвертой главе диссертации приведено краткое описание компьютерной программы "Машинно-тракторный парк. Версия 1.3", созданной автором диссертации на основании проработок, изложенных выше. К сожалению, из-за ограниченности физических возможностей одного человека и сложностью воплощения всех особенностей математической модели, предложенной в главах 2 и Заданный вариант программы выполнен с некоторыми упрощениями, не помешавшими, впрочем, практической проверке идей и подходов, изложенных выше. Описан интерфейс ввода-вывода, особенности программы и методика ее применения.

Пятая глава описывает результаты производственной проверки компьютерной программы. В процессе диссертационных исследований проверка программы проведена как в условиях крупного товарного производства (колхоз им. 50-летия СССР Костромского района Костромской области), так и в условиях

мелкотоварного производства (опытное поле Костромской ГСХА). В заключение главы приведен анализ результатов производственной проверки '(указаны в п. 7 выводов) и даны рекомендации по эксплуатации программного продукта в сельскохозяйственных предприятиях.

Выводы и результаты. Основные выводы, полученные в результате проведенных теоретических разработок и практической проверки в условиях реального сельскохозяйственного производства, сформулированы следующим образом:

1. Для осуществления рационального проектирования состава и использования техники целесообразно применить расширяемую математическую модель и разработанный в диссертации способ ее реализации в компьютерной программе. Это позволяет увеличить приспособляемость математических моделей под конкретные производственные и научные нужды.

2. В результате анлиза выявлена так называемая «область рационализации» и составляющие ее элементы, имеющие существенное значение при решении общей задачи рациональной деятельности хозяйства в растениеводстве. Выявлено, что методы влияния на план использования МТП сводятся к а) изменению технологии работ; б) выполнению работ другими агрегатами; в) изменению сроков выполнения работ в пределах, допустимых агротехникой; г) варьированию интенсивностью работ. Если при рационализации использования техники не применять любой из перечисленных методов, то практическая значимость решаемой задачи заметно снижается.

3. Использование сельскохозяйственной техники связано с необходимостью учета многих технологических особенностей, поэтому в диссертации предложен ряд усовершенствований теории структурно-технологических схем, применительно к производственным процессам в растениеводстве: разработана система взаимосвязей между технологическими операциями, необходимая для манипулирования сроками выполнения работ и согласования их во времени и пространстве, предложена система графического обозначения на структурно-технологических схемах взаимосвязей между технологическими операциями, а также система графического обозначения различных вариантов течения процесса, рекомендован рациональный порядок составления структурно-технологических схем.

4. Для оперативного планирования использования сельскохозяйственной техники предлагается математическая модель, более полно учитывающая особенности производственных процессов в растениеводстве, и, в частности, обеспечивающая соблюдение последовательности работ, необходимых технологических перерывов, согласованности работ по интенсивности. Модель предусматривает возможность применения произвольных форм организации труда работников, одновременное использование различных типов агрегатов, изменение их состава и количества за каждый день.

5. Изучены специфические особенности многовариантных сельскохозяйственных технологических процессов и предложены способы реализации в компьютерной программе: а) проектирования произвольных многовариантных процессов с использованием логических параметров, б) поиска рациональных решений с использованием бинарных деревьев, в) учета влияния вариантов изменения техно-

логии на качество и количество конечной продукции посредством уловных пы-числений.

6. Предложена методика разработки плана использования техники, совмещающая в себе традиционные и оптимизационные методы планирования.

7. Разработана компьютерная программа "Машинно-тракторный парк. Версия 1.3", позволяющая осуществлять оперативное планирование использования техники и учитывать выполненные работы. За счет быстрого выполнения разнообразных расчетов и графических построений, программа во много раз сокращает время, необходимое на разработку и сравнение различных вариантов использования техники, позволяет практически сразу количественно оценить любое решение.

8. Проведено производственное опробование данной программы в условиях реального сельскохозяйственного производства, где, путем постепенной рационализации планов с использованием различных методов рационализации, разработано несколько вариантов использования техники и рабочих. При этом с помощью программы на примерах показано, что, манипулируя сроками выполнения работ, без увеличения затрат, можно добиться значительного снижения потребности в технике (например, в колхозе им. 50-летия СССР - в 1,5.. 2, а по некоторым маркам - в 3 раза). За снег изменения агрегатирования машин можно, без каких-либо капитальных вложений, добиться одновременного снижения затрат, потребности в технике и рабочей силе. Так, в нашем конкретном случае, за счет применения более эффективных агрегатов, скомплектованных из имеющихся в хозяйстве технических средств, удалось снизить общие затраты денежных средств на 3,69 %, сократить потребность в тракторах МТЗ-80 на 22,6 % (на 7 шт.), в механизаторах — на 11,7 % (на 7 чат.) и т.д. Повышение интенсивности работ за счет их выполнения в 2, а в некоторых случаях и в 3 смены, позволяет без увеличения затрат снизить потребность в технике, сократить продолжительность технологических операций, выбрать более благоприятные сроки начала операций. При рационализации сроков выполнения операций, несмотря на увеличение коэффициента сменности, можно добиться снижения потребности в рабочей силе. Так, в нашем случае, при увеличении коэффициента сменности с 1,28 до 1,97 потребность в тракторах уменьшилась: Т-150К на 33,3 % (2 шт.), МТЗ-80 на 29,2 % (на 7 шт.), потребность в механизаторах — на 22,6 % (на 12 чел.).

Осповпые положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Калегиев ИА. Проблемы создания и особенности программного обеспечения сельскохозяйственного предприятия./Актуальные проблемы науки в ЛПК: Материалы юбилейной межвузовской научно-практической конференции: В 2 томах. - Кострома: КГСХА, 1999. Том 2. с.151-153.

2. Качегаев И.А., Солдовскгш В.11. Компьютерная программа формирования состава, планирования использования и оперативного управления МТП сельскохозяйственных предприятий / Применение современных образовательных технологий в учебном процессе: Материалы межвузовской учебно-методической конференции - Кострома: изд. КГСХЛ, 2000 г. с 122-123.

3. Колегаев ИЛ., Салдовский В.И. Применение персональных компьютеров при планировании использования и оперативном управлении машинно-тракторных парком сельскохозяйственных предприятий в изменяющихся производственных условиях. / Труды Костромской государственной сельскохозяйственной академии. Вып. 60. Кострома: Изд. КГСХА, 2002 - с. 49-54.

4. Солдовский В.И., Капегаев И.А. Проблема проектирования и использования МТП сельхозпредприятий с помощью персональных компьютеров / Актуальные проблемы науки в АПК: Материалы юбилейной межвузовской научно-практической конференции: В 3 томах. -Кострома: КГСХА, 2002. Том 2. с. 105106.

5. Колегаев ИЛ. Компьютерная программа для формирования состава, планирования использования и оперативного управления машинно-тракторным парком / Электронное учебное пособие для пользователей компьютерной программой "Машинно-тракторный парк сельскохозяйственного предприятия. Версия 1.3". -Кострома: изд. КСХА, 2002. - 76 с.

6. Колегаев ИЛ. Разработка новой компьютерной программы для проектирования использования МТП / Труды Костромской государственной сельскохозяйственной академии. Вып. 61. Кострома: Изд. КГСХА, 2003 - с. 36-38.

7. Колегаев И. А. Особенности проектирования производственных процессов в растениеводстве на основе структурно технологических схем при составлении математической модели для компьютеризации / Труды Костромской государственной сельскохозяйственной академии. Вып. 62. Кострома: Изд. КГСХА, 2004 - с. 92-101.

8. Капегаев И.А. Отображение различных вариантов производственного процесса на структурно-технологических схемах при составлении математической модели для компьютеризации процесса проектирования эксаплуатации МТП /Труды Костромской государственной сельскохозяйственной академии. Вып. 62. Кострома: Изд. КГСХА, 2004 - с. 101-107.

»12166

Автореферат (на правах рукописи) Качегаев И. А

Разработка принципов и ' обоснование параметров компьютерного моделирования вариантов использования машинно-тракторного парка сельскохозяйственного предприятия для целей оперативного управления технологическими процессами в растениеводстве. - Кострома: изд. Костромской ГСХА, 2004. - 19с

О Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Костромская государственная сельскохозяйственная академия" 156530, Костромская обл. Костромской район, пос Караваево, уч городок, КГСХА Лицензия на издательскую деятельность ЛР Ж)21292 Выдана 18 06 98

Компьютерный набор Подписано в печать 25 Май 2004, Заказ №169, Формат 84x60/16, Тираж 100 экэ, Уел печ. л 1,2, Бумага офсетная Отпечатано 26 Май 2004 Отпечатано на цифровом дубликаторе КГСХА, а 441

© Издательство ФГОУ В1Ю "КГСХА". 2004г.

Введение

1 Современное состояние вопроса. Цели и задачи разработок и исследований

1.1 Возможность и особенности ведения сельскохозяйственного производства в современных условиях

1.2 Анализ существующих средств и методов планирования эксплуатации МТП

1.2.1 Планирование эксплуатации МТП сельскохозяйственных предприятий

1.2.2 Существующее состояние компьютеризации проектирования эксплуатации МТП

1.2.3 Анализ существующих методов планирования эксплуатации МТП

1.2.4 Оперативное планирование

1.2.5 Обоснование ограничений области исследований

1.3 Цель и задачи разработок и исследований

1.3.1 Требования к уровню организации сельскохозяйственного производства в крупных и средних производителях товарной продукции

1.3.2 Требования и рекомендации к компьютерным программам

1.3.4 Цель и задачи разработок и исследований

2 Теоретические основы решения проблемы автоматизации процесса проектирования эксплуатации машинно-тракторного парка сельскохозяйственного предприятия

2.1 Математическая модель как основа проектирования рационального состава и использования МТП. Расширяемая математическая модель и группировка ее параметров

2.2 Определение области рационализации деятельности сельскохозяйственного предприятия в растениеводстве

2.3 Методы рационализации МТП и их использование

2.4 Проектирование производственных процессов в растениеводстве на основе структурно технологических схем

2.4.1 Возможности структурно-технологических схем

2.4.2 Разработка системы взаимосвязей между технологическими операциями

2.4.3 Графическое отображение взаимосвязей между технологическими операциями на структурно-технологических схемах

2.4.4 Отображение различных вариантов производственного процесса на структурно-технологических схемах

3 Принципы реализации в компьютерной программе теоретических проработок и идей

3.1. Разработка математической модели для оперативного планирования деятельности МТП, более полно учитывающей особенности производственных процессов

3.1.1 Адекватность отражения реальных производственных процессов при планировании

3.1.2 Учет некоторых особенностей производственных процессов, технологических операций и параметров

3.1.3 Математической модель для оперативного планирования деятельности МТП

3.2. Многовариаитные процессы и учет многовариантности в компьютерной программе

3.2.1 Варианты изменения технологии и поиск рациональных решений

3.2.2 Учет влияния вариантов изменения технологии на качество и количество конечной продукции. Условные вычисления параметров в компьютерной программе

3.3. Дополнительное расширение возможностей программы

3.3.1. Совмещение в одной программе традиционных и оптимизационных методов проектирования эксплуатации МТП

3.3.2. Расширение возможностей программы посредством интерфейсов

4. Разработка компьютерной программы "Машинно-тракторный парк сельскохозяйственного предприятия" и ее краткая характеристика

4.1 Общие сведения о программе

4.2 Ввод исходных данных в программу

4.3 Отбор информации из технологических карт

4.4 Просмотр результатов отбора

4.5 Работа с файлами

4.6 Методика применения программы

5 Производственная проверка программы и рекомендации по эксплуатации программного продукта в сельскохозяйственных предприятиях

5.1. Проверка в условиях крупного товарного производства (колхоз им. 50-летия СССР Костромского района Костромской области)

5.2 Проверка в условиях мелкотоварного производства (опытное поле Костромской ГСХА)

5.3 Анализ результатов производственной проверки и уточнение требований к программе проектирования эксплуатации МТП

5.4. Рекомендации по эксплуатации программного продукта в сельскохозяйственных предприятиях

ВЫВОДЫ И РЕКОМЕДАЦИИ

Список использованных литературных источников

Актуальность темы. Одним из важных направлений повышения эффективности сельскохозяйственного производства является улучшение использования машинно-тракторного парка (МТП). Известно, что эффективное планирование и оперативное управление работой машин позволяет не только уменьшить реальные затраты на производство, но и повысить вероятность выполнения полевых работ в лучшие агротехнические сроки, достичь прироста урожайности культур. Вместе с тем, планирование работы машин требует значительных затрат времени и сил, учета местных производственных условий, технологических особенностей сельскохозяйственных культур. Поэтому основной задачей исследований является разработка математических моделей, адекватно отражающих особенности сельскохозяйственного производства. Таких моделей, не смотря на большое количество разработок, до сих пор нет. До сих пор нет и компьютерных программ, массово работающих в хозяйствах.

Создание методики, обоснование параметров и разработка принципов компьютерного моделирования вариантов использования машинно-тракторного парка позволят разработать компьютерную программу, отвечающую современным требованиям и обеспечивающую получение необходимых данных о технике и потребных ресурсах в любой момент времени, что даст возможность повысить эффективность использования машинно-тракторного парка сельхозпредприятия.

Работа выполнена в рамках региональной комплексной целевой научно-технической программы "Развитие агропромышленного комплекса Костромской области до 2006 г."

Цель исследований состоит в разработке принципов и обосновании параметров компьютерного моделирования вариантов использования машинно-тракторного парка сельскохозяйственного предприятия для оперативного управления технологическими процессами в растениеводстве.

Объект исследования - планирование использования МТП и оперативное управление его работой.

Предмет исследований - способы и методы планирования использования МТП, производственные и технологические процессы в растениеводстве, виды связей между технологическими операциями и различными видами процессов и способы их отображения.

Научная новизна. Разработана математическая модель для оперативного планирования использования техники, которая учитывает структурно-технологические особенности производственных процессов. Предложены перспективные способы повышения эффективности проектирования рационального использования МТП с помощью компьютерных программ, как за счет усовершенствования методики проектирования, так и за счет использования современных технологий в области программирования. На защиту выносятся:

1. Система взаимосвязей между технологическими операциями, для манипулирования сроками выполнения операций и согласования работ во времени и пространстве.

2. Система графического отображения взаимосвязей между технологическими операциями, а также различных вариантов производственного процесса на структурно-технологических схемах.

3. Порядок построения структурно технологических схем при их использовании для проектирования производственных процессов в растениеводстве.

4. Математическая модель для оперативного планирования использования техники.

5. Методология разработки плана использования техники, совмещающая в себе традиционные и оптимизационные методы планирования.

6. Компьютерная программа «Машинно-тракторный парк. Версия 1.3.», предназначенная для оперативного планирования использования техники и учета выполненных работ.

Практическая значимость работы состоит в том, что основные выводы и предложения, сформулированные в диссертационной работе, создают методическую основу для создания компьютерной программы более высокого уровня и возможностей, обеспечивающую оперативное планирование использования МТП и учет выполненных работ.

Реализация результатов исследований. Создана компьютерная программа "Машинно-тракторный парк. Версия 1.3" для оперативного управления машинно-тракторным парком сельскохозяйственного предприятия. Программа позволяет планировать использование МТП (с определением всех затрат) на любой промежуток времени от 1 дня до календарного года, осуществлять учёт выполненный работ по ходу производственного процесса, оперативно планировать деятельность МТП на ближайшее будущее с учётом складывающихся обстоятельств. По множеству различных критериев программа может отобрать из всех технологических карт практически любую специфическую информацию, автоматически произвести различные расчёты, построить графики потребности в технике, рабочих, топливе и электроэнергии. Точность графиков — 1 день, промежуток времени — любой. Программа используется в учебном процессе кафедры эксплуатации МТП Костромской ГСХА, а также прошла производственную проверку в колхозе им. 50-летия СССР Костромского района Костромской области и на опытном поле Костромской ГСХА. Программу приобрели ряд сельскохозяйственных вузов (МГАУ им. В.П. Горячкина, Волгоградская ГСХА, Вологодская МСХА, Казанская ГСХА, Пензенская ГСХА и др.), а также различные предприятия (ЗАО "Левашово" Ярославской области, учхоз "Чистые пруды" Вятской ГСХА, Татфондбанк).

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на межвузовских научно-практических и научно-методических конференциях "Актуальные проблемы науки в АПК", проводимых Костромской ГСХА в 19992004 г.г.

В 2003 г. компьютерная программа "Машинно-тракторный парк. Версия 1.3" представлена специалистам ГОСНИТИ и кафедры эксплуатации МТП МГАУ им. В.П. Горячкина, а в 2004 г. - совещанию директоров учебно-опытных хозяйств МСХ РФ.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 8 работ, в том числе издан электронный учебник.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, выводов и рекомендаций, списка литературы из 129 наименований и приложения. Работа изложена на 173 страницах машинописного текста, в том числе содержит 23 таблицы и 74 рисунка. Два приложения на 22 страницах содержат 17 таблиц и материалы о внедрении результатов работы.

ВЫВОДЫ И РЕКОМЕДАЦИИ

1. Для осуществления рационального проектирования состава и использования техники целесообразно применить расширяемую математическую модель и разработанный в диссертации способ ее реализации в компьютерной программе. Это позволяет увеличить приспособляемость математических моделей под конкретные производственные и научные нужды.

2. В результате анализа выявлена так называемая «область рационализации» и составляющие ее элементы, имеющие существенное значение при решении общей задачи рациональной деятельности хозяйства в растениеводстве. Выявлено, что методы влияния на план использования МТП сводятся к а) изменению технологии работ; б) выполнению работ другими агрегатами; в) изменению сроков выполнения работ в пределах, допустимых агротехникой; г) варьированию интенсивностью работ. Если при рационализации использования техники не применять любой из перечисленных методов, то практическая значимость решаемой задачи заметно снижается.

3. Использование сельскохозяйственной техники связано с необходимостью учета многих технологических особенностей, поэтому в диссертации предложен ряд усовершенствований теории структурно-технологических схем, применительно к производственным процессам в растениеводстве: разработана система взаимосвязей между технологическими операциями, необходимая для манипулирования сроками выполнения работ и согласования их во времени и пространстве, предложена система графического обозначения на структурно-технологических схемах взаимосвязей между технологическими операциями, а также система графического обозначения различных вариантов течения процесса, рекомендован рациональный порядок составления структурно-технологических схем.

4. Для оперативного планирования использования сельскохозяйственной техники предлагается математическая модель, более полно учитывающая особенности производственных процессов в растениеводстве, и, в частности, обеспечивающая соблюдение последовательности работ, необходимых технологических перерывов, согласованности работ по интенсивности. Модель предусматривает возможность применения произвольных форм организации труда работников, одновременное использование различных типов агрегатов, изменение их состава и количества за каждый день.

5. Изучены специфические особенности многовариантных сельскохозяйственных технологических процессов и предложены способы реализации в компьютерной программе: а) проектирования произвольных многовариантных процессов с использованием логических параметров, б) поиска рациональных решений с использованием бинарных деревьев, в) учета влияния вариантов изменения технологии на качество и количество конечной продукции посредством уловных вычислений.

6. Предложена методика разработки плана использования техники, совмещающая в себе традиционные и оптимизационные методы планирования.

7. Разработана компьютерная программа "Машинно-тракторный парк. Версия 1.3", позволяющая осуществлять оперативное планирование использования техники и учитывать выполненные работы. За счет быстрого выполнения разнообразных расчетов и графических построений, программа во много раз сокращает время, необходимое на разработку и сравнение различных вариантов использования техники, позволяет практически сразу количественно оценить любое решение.

8. Проведено производственное опробование данной программы в условиях реального сельскохозяйственного производства, где, путем постепенной рационализации планов с использованием различных методов рационализации, разработано несколько вариантов использования техники и рабочих. При этом с помощью программы на примерах показано, что, манипулируя сроками выполнения работ, без увеличения затрат, можно добиться значительного снижения потребности в технике (например, в колхозе им. 50-летия СССР - в 1,5.2, а по некоторым маркам - в 3 раза). За счет изменения агрегатирования машин можно, без каких-либо капитальных вложений, добиться одновременного снижения затрат, потребности в технике и рабочей силе. Так, в нашем конкретном случае, за счет применения более эффективных агрегатов, скомплектованных из имеющихся в хозяйстве технических средств, удалось снизить общие затраты денежных средств на 3,69 %, сократить потребность в тракторах МТЗ-80 на 22,6 % (на 7 шт.), в механизаторах — на 11,7 % (на 7 чел.) и т.д. Повышение интенсивности работ за счет их выполнения в 2, а в некоторых случаях и в 3 смены, позволяет без увеличения затрат снизить потребность в технике, сократить продолжительность технологических операций, выбрать более благоприятные сроки начала операций. При рационализации сроков выполнения операций, несмотря на увеличение коэффициента сменности, можно добиться снижения потребности в рабочей силе. Так, в нашем случае, при увеличении коэффициента сменности с 1,28 до 1,97 потребность в тракторах уменьшилась: Т-150К на 33,3 % (2 шт.), МТЗ-80 на 29,2 % (на 7 шт.), потребность в механизаторах — на 22,6 % (на 12 чел.).

1. Алиев К. И. Методология обоснования технической оснащенности растениеводства, параметров и размещения машинно-технологических станций в условиях реформирования аграрного сектора республики Азербайджан. Автореф. докт. дис. - С.Пб.-Пушкин., 2001.-46 с.

2. Антамошкин А.Н. и др. Системный анализ: Проектирование, оптимизация и приложения. Т.1. Красноярск: Изд. Сибирской аэрокосмической академии, 1996. 206 с.

3. Ариничев В.Н. Прогрессивные формы организации использования техники в новых условиях хозяйствования. Автореф. канд. дис. М.: ТСХА, 1994. - 22 с.

4. Арютов Б.А. Оптимизация состава и сезонного использования техники при возделывании и уборке сельскохозяйственных культур (на примере Нижегородской области). Автореф. канд. дис. С.Пб.-Пушкин, 1994. - 16 с.

5. Баширов P.M. Обоснование критериев и методов оптимизации эксплуатационных параметров и распределение МТА по операциям с учетом природно-климатических условий. Автореф. дис.

6. Баширов P.M. Повышение работоспособности МТП. Техника в сельском хозяйстве, 1997, № l.-с.ЗО.

7. Белянцев A.B. Поточно-цикловой метод ведения механизированных работ // Механизация и электрификация сельского хозяйства: Сб. научн. тр. / ВНИИТЭИагропром. М., 1988,№2.-с. 34-36.

8. Бершицкий Ю.И. Проектирование и оценка эффективности технического оснащения производства продукции растениеводства. Автореф. дисс. на соиск. уч. степ. докт. техн. наук. - Зерноград, 2000. - 52 с.

9. Бершицкий Ю.И., Болотов A.C., Королева Л.А. Совершенствование метода оптимизации состава МТП. Механизация и электрификация сельского хозяйства, 1990, № 8.- с. 44-45.

10. Бирман В.Ф. К анализу эффективности использования техники с позиций системного подхода // Инженерно-техническое обеспечение агропромышленного комплекса: Сб. научн. тр. / ВНИПТИМЭСХ. Зерноград,1987. - с. 78-85.

11. Бондаренко Н.И. Методология системного подхода к решению проблем. Санкт-Петербург: Изд. С.-Петерб. университета экономики и финансов, 1997. 390 с.

12. Борисов Н.М. Методика рационального распределения машинно-тракторных агрегатов по видам механизированных полевых работ/Совершенствование эксплуатационных качеств тракторов и автомобилей и использование МТП. М., 1986.

13. Бурков ЯН. и др. Большие системы: моделирование организационных механизмов. Институт проблем управления. М.: Наука, 1989. - 151 с.

14. Бусленко Н.П. Моделирование сложных систем. М.: Наука, 1968. - 355 с.

15. Вентцелъ Е.С. Исследование операций. М.: Советское радио, 1972. - 550 с.

16. Вентцелъ Е.С. Исследование операций: задачи, принципы, методология. 2-е изд., стер. - М.: Наука, 1988. - 208 с.

17. Ветров Е. Ф., Чернявская В.П. Имитационное моделирование технологических процессов. Трактора и сельскохозяйственные машины, 1998, № 12. - с. 10-11.

18. Волхонов М.С. Повышение эффективности обработки семян зерновых колосовых культур на аэрожелобах путем совершенствования технологического процесса и основных рабочих органов.). Автореф. канд. дис. - Кострома, 1999. - 18 с.

19. Гатаулин А.М., Гринненко С.Н. Имитационное моделирование сложных объектов в сельском хозяйстве. Эмуляция структурных аналоговых схем на ЭЦВМ. М., 1985. -53 с.

20. Горячев Ю.О. Обоснование состава и границ эффективности технического оснащения растениеводства. Автореф. канд. дис. Зерноград, 1999. - 24 с.

21. Гуденко М.Г. Компьютерная программа планирования механизированных работ в полеводстве. Механизация и электрификация сельского хозяйства, 1995, № 5-6.

22. Гусев Б.И. Эксплуатация МТП (проектирование машиноиспользования). Саранск: изд. Мордовского университета, 1995. 60 с.

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

24. Денисов Е.П. Управление технологическими процессами возделывания сельхозкультур на основании математических моделей при различном обеспечении факторами жизни растений. Автореф. дисс. на соиск. уч. степ. докт. техн. наук. Волгоград, 1995. - 54 с.

25. Денисов Е.П. Филин В.К, Царев А.П., Гришин П.Н. Управление технологическими процессами возделывания сельхозкультур на основе математического моделирования.- Волгоград: изд. ВГСХА, 1997.

26. Дмитриев А.К., Мальцев П.А. Основы теории построения и контроля сложных систем.- Л.: Энергоатомиздат, 1988. 192 с.

27. ЪЬ. Долгушкин Н.К. О состоянии и мерах по повышению эффективности агропромышленного производства / Системы ведения агропромышленного производства (вопросы теории и практикою М.: АгриПресс, 199. - с. 22-31.

28. Дринча В.Ы. Концептуальные и методологические аспекты стратегии развития механизации сельского хозяйства. М.: Россельхозакадемия, 2003. - 60 с.

29. Дубина В.И. Моделирование и оптимизация уборочно-транспортных поточных линий.- Труды ВИМ. 1978,т. 79. с. 66-73.

30. Ерохин М.Н. Принципы повышения надежности и эффективности эксплуатации сельскохозяйственной техники. Дисс. . докт. техн. наук в форме научн. доклада. М., 1994.-76 с.

31. Зайнагабдинов P.P. Повышение эффективности использования машинно-тракторных агрегатов совершенствованием их распределения по видам работ с учетом текущих условий функционирования. Автореф. канд. дис. - СПб.-Пушкин, 2004. - 16 с.

32. Зайченко Ю.П. Исследование операций. Киев: Высшая школа. - 319 с.

33. Зангиев A.A. Комплектование ресурсосберегающих машинно-тракторных агрегатов. М.: МИИСП, 1991. -88 с.

34. Зангиев A.A., Андреев О.П. Оптимизация параметров и режимов работы агрегатов для уборки зерновых культур по индустриально-поточной технологии. М.: Информагро-тех, 1996.- 124 с.

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

36. Зуев В.Н. Основы формирования состава машинно-тракторного парка // Механизация и электрификация сельского хозяйства, 1988. -№ 2. с. 31-34.

37. Иванов A.C. К вопросу моделирования процессов использования техники в напряженные периоды сельхозработ / Материалы науч. конф. ППС и специалистов сельского хозяйства. Пенза: изд. ПГСХА, 1997. с. 47-48.

38. Иофинов С.А., Бабенко Э.П., Зуев Ю.А. Справочник по эксплуатации машинно-тракторного парка. -М.: Агропромиздат, 1986. -272 с.

39. Иофинов С.А., Лышко Г.П. Эксплуатация машинно-тракторного парка. 2-е изд., пе-рераб. И доп. - М.: Колос, 1984. - 351 е., ил.

40. Иофинов С.А., Скробач В.Ф., Исаева Т.Т. Расчет оптимального состава машинно-тракторных агрегатов в технологических звеньях мобильных поточных линий // Механизация и электрификация сельского хозяйства, 1983. -№ 3. с. 33-35.

41. Исследование операций: в 2-х томах / пер. с англ. Под ред Дж. Моудера, С. Эмальгра-би. -М.:Мир, 1981.-т. 1.-712с.

42. Касьянов В.Н., Евстигнеев В.А. Графы в программировании: обработка, визуализация и применение. СПб: изд. БХВ-Петербург, 2003.- 1104 с.

43. Ковалёв В.М. Прогнозирование и программирование урожаев. М.: Знание, № 12, 1987.-63 с.

44. Колегаев И.А. Разработка новой компьютерной программы для проектирования использования МТП / Труды Костромской государственной сельскохозяйственной академии. Вып. 61. Кострома: Изд. КГСХА, 2003 с. 36-38.

45. Концепция машинно-технологического обеспечения растениеводства на период до 2010 года. М.: Всероссийский НИИ механизации сельского хозяйства, 2003. - 140 с.

46. Криков A.M. Стохастическая экономико-математическая модель оптимизации МТП / Проблемы стабилизации и развития сельскохозяйственного производства Сибири, Монголии и Казахстана в XXI в. Новосибирск, 1999. - с. 70-71.

47. Курочкин В.Н. Проблемы обеспечения надежности и эффективности функционирования технологических систем эксплуатации МТП. Москва: ВИМ, 1993. - 168 с.

48. Курочкин В.Н. Эффективность и надежность функционирования технологических систем эксплуатации машинно-тракторного парка. Автореф. докт. дис. Зерноград, 2001. -40 с.

49. Левин М.Г., Прядкина НО. Информатика. Часть 1. Теоретические основы информатики и вычислительной техники: Учебное пособие. Кострома, 1997. - 32 с.

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

51. Лявин Ю.Ф. Инженерный расчет на ЭВМ /Улучшения использования МТП. Саратов: СИМСХ. - 1993. - с. 23-24.

52. Лявин Ю.Ф., Головащенко Г.Г., Виненко Л.В., Александров А.А. Автоматизированное рабочее место инженера-механика / Эксплуатация МТП при интенсивных технологиях и прогресивных формах организации труда в растениеводстве. Саратов, 1991.-е. 1723.

53. Максимов А.Ф. Совершенствование оперативного управления по использованию техники в новых условиях хозяйствования / Проблемы совершенствования экономического механизма хозяйствования в условиях арендных отношений. М.: МСХА. - 1992. -с. 58-64.

54. Марко Канту, Тим Гуч при участии Джона Лэма. Delphi. Руководство разработчика: Пер. с англ. К.: ВЕК+, М.: ЭНТРОП, М.: ДЕСС, 1999. - 752 с.

55. Мухаметжанов P.M. Оптимизация сезонных параметров технологических систем в растениеводстве (на примере Нижегородской области). Автореф. канд. дис. Саратов, 2000. - 26 с.

56. Нагорное В. И. Программирование расчетов по МТП на персональных ЭВМ. Механизация и электрификация сельского хозяйства, 1996, № 2.- с. 15-21.

57. Никитченко С.Л. Повышение эффективности использования энергонасыщенных тракторов с пониженным техническим ресурсом. Автореф. канд. дис. - Зерноград, 2001. -24 с.

58. Окунев Г.А. Исследование методов использования техники и их влияния на состав МТП сельхозпредприятий. Автореф. канд. дис. Челябинск, 1975. - 24 с.

59. Орлова Т.Т. Оптимизация структуры МТП / Экономико-математические методы в АПК: История и перспективы. М., 1999. - с. 98-101.

60. Основные показатели уровня механизации агропромышленного комплекса РФ в 19902002 гг. М: Союзагромаш, 2003. - 144 с.

61. Ласин А. В. Оптимизация сезонного резервирования и использования техники в растениеводческих подразделениях (на примере Нижегородской области). Автореф. канд. дис. - Саранск, 1994. - 18 с.

62. Петренко Н.Н., Свиридов В.И. К методике определения оптимального состава МТП в сельскохозяйственных предприятиях / Тезисы докладов на научн.-практ. конф. ППС и аспирантов по итогам НИР за 1999 г. Курск, 2000. - с.57-58.

63. Поверка Л., Юзьвяк В. Имитационная модель для оценки Процесса эксплуатации машин / Комплексная механизация и автоматизация сельскохозяйственного производства. Ростов-на-Дону, 1992.

64. Разумов А.Н. Обоснование моделей готовности машинно-тракторных агрегатов // Эксплуатационная надежность и долговечность сельскохозяйственной техники / Сб. науч. Тр. М.: ВИМ, 1992. - с. 143-163.

65. Репетов А.Н. Методика определения состава МТП. Механизация и электрификация сельского хозяйства, 1997, № 3.- с. 23.

66. Родин А.И. Метод оптимизации структуры МТП по критерию минимума расхода топлива/Оптимизация МТП: Сб. научн. трудов. М.: ТСХА, 1985.

67. Рунчев М.С. Применение системного анализа и вычислительной техники в обосновании поточной технологии и управления производством уборочных работ // Интенсификация научных исследований в АПК: Сб.науч. тр. /ВНИПТИМЭСХ. Зерноград, 1987. - с. 51-58.

68. Савин И.Г. Управление показателями, обеспечивающими максимальную рентабельность работы МТС / Машинно-технологическая станция. Вып. 11. М.: Изд. ГОСНИТИ, 2000. - с. 41-45.

69. Савин И.Г. Повышение интенсивности и экономичности эксплуатации МТП машинно-технологических станций в АПК.- Краснодар: Агропромполиграфист, 2003. 274 с.

70. Савин И.Г., Михлин В.М. Компьютерная программа оптимизации продолжительности сельскохозяйственной операции в полеводстве по критерию минимума издержек / Машинно-технологическая станция. Вып. 13. М.: Изд. ГОСНИТИ, 2001. - с. 54-59.

71. Садовский В.Н. Основания общей теории систем. М.: Наука, 1974. 279 с.

72. Сакпаков В.Д. Теоретические основы оптимизации технической оснащенности и тру-дообеспеченности производственных процессов в растениеводстве / Вестник Челябинского аграрного института. Челябинск, 1992. - с. 83.

73. Самсонов В.А., Дидманидзе О.Н. Геометрическое программирование в инженерных задачах. М.: МГАУ им. Горячкина, 1999. - 284 с.

74. Северный А. Э. О проблеме машиноиспользования в сельском хозяйстве / Машинно-технологическая станция, 2003, № 1. с. 9-12.

75. Синюков М.И. Планирование организации использования техники в сельском хозяйстве. М.: Колос., 1982. - 208 с.

76. Системный анализ в разработке оптимизированных сельскохозяйственных технологий. Зеленоград: ВНИПТИМЭСХ, 1984.

77. Скляров В.А. Язык С++ и объектно-ориентированное программирование. — Мн.: Выш. шк., 1997, —478 с.

78. Скороходов А.Н. Эксплуатационное обеспечение безотказной работы агрегатов и комплексов. М.: МИИСП, 1990. - 122 с.

79. Солдовский В. И. Исследование процессов технического обслуживания машин на основе теории массового обслуживания //Механизация и электрификация сельского хозяйства, №9, 1967.-с. 7-10.

80. Солдовский В. И. Проектирование производственных процессов в сельском хозяйствена основе структурно-технологических схем. Кострома: изд. КГСХА, 2000. -168 с.

81. Солдовский В. И. Проектирование производственных процессов в сельском хозяйстве на основе структурно-технологических схем: Учеб. пособие; Всеросс. с.-х. ин-т заоч. образования. М., 1992. 24 с.

82. Солдовский В. И. Проектирование структурно-технологических схем производственных процессов в животноводстве и кормопроизводстве //Автореферат докт. диссерт. -ГОСНИТИ, 1992.-60 с.

83. Соловьев Л.Д. Формирование и рациональное использование средств производства в сельскохозяйственных предприятиях. Курск, 1999.

84. Taxa X. Введение в исследование операций: в 2 кн. / Пер. с англ. М.: Мир, 1985. -кн.1 - 479 е., кн. 2 - 496 с.

85. Тыньштыкбаев Б.Е. Оптимизация эксплуатационного обеспечения процессов заготовки сенажа и измельченного сена (в условиях Центрального района Нечерноземной зоны РСФСР). ). Автореф. канд. дис. - Москва, 1988. - 16 с.

86. Уемов А. И. Системный подход и общая теория систем. М.: Мысль, 1978. -272 с.

87. Умаров A.C. Моделирование использования сельскохозяйственной техники в хозяйстве. Автореф. дисс. на соиск. уч. степ. канд. техн. наук. - Ташкент, 1991. - 24 с.

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

89. Федорчук А. И. Развитие оперативного управления механизированными процессами. Механизация и электрификация сельского хозяйства, 1991, № 11.

90. Фельдман С.Г. Разработка метода оптимизации структуры и использования МТП при поточно-цикловом методе производства работ в растениеводстве. Автореф. канд. дис. Челябинск, 1999. - 64 с.

91. Филимонов КВ. Повышение эффективности функционирования средств механизации кормопроизводства путем адаптации к региональным условиям. Автореф. канд. дис. - Киров, 2002. - 18 с.

92. Филончиков A.B. Совершенствование технологий антропогенных воздействий на гидросферу при природообустройстве. Кострома: изд. КГСХА, 2003, -152 с.

93. Филончиков A.B., Колегаев И.А. Комплексная оценка деятельности преподавателей / Университеты как фактор формирования человеческого капитала. Кострома: изд. КГУ им. H.A. Некрасова, 2003.- с. 313-322.

94. Хабатов Р.Ш. Научные основы прогнозирования оптимальных параметров агрегатов и состава МТП для комплексной механизации сельского хозяйства. Автореф. канд. дис. Киев, 1970. - 24 с.

95. Хабатов Р.Ш., Сопдатова Т.Р., Гольцер Я.И. Оптимизация МТП сельхозтоваропроизводителей и межхозяйственных объединений методами нелинейной целочисленной оптимизации / Автоматизация сельскохозяйственного производства. М., 1997, т. 1. - с. 65-66.

96. Xawiuc Г.А., Ковалев М.М. Исследования сельскохозяйственной техники и обработка опытных данных. М.: Колос, 1994. -170 с.

97. Халфин М.А., Хисметов Н.З., Мупакаев Т.М., Федосеенков A.C. Управление качеством основа повышения надежности и обеспечение конкурентоспособности техники для АПК / Машинно-технологическая станция, 2003, № 1. - с. 64-72.

98. Цвик Б.Д., Воронин В.М., Митрофанов А.К, Степанов В.Е. Руководство по использованию программного комплекса "Оптимизация состава МТП хозяйства" при работе на ПК. М.: ВИМ,- 1990.

99. Цвик БД., Воронин В.М., Митрофанов А.К, Степанов В.Е. Руководство по работе с программным комплексом "Оптимальный план использования техники. Версия 2.0". -М.: ВИМ, -1991.

100. Черноиванов В.И. О некоторых вопросах технической политики в АПК России на период 2003-2005 гг. / Машинно-технологическая станция, 2003, № 1. с. 4-7.

101. Черноиванов В.И. Реализация прогрессивных научно-технических разработок в деятельность МТС / Машинно-технологическая станция. Вып. 14. М.: Изд. ГОСНИТИ, 2002. - с. 4-7.

102. Шаханов A.A. Совершенствование организационно-экономических основ системы машиноиспользования в земледелии Казахстана. Автореф. докт. дис. - М., 2001. - 32 с.

103. Эксплуатация машинно-тракторного парка: Учебное пособие / Под общ. ред. Р.Ш. Хабатова. М.: ИНФРА-М, 1999. - 208 с.

104. Юдин М.И. Планирование эксперимента и обработка его результатов: Монография. Краснодар: КГАУ, 2004. - 239 с.

105. Якушев В. П. Компьютерная система технологических решений в земледелии и растениеводстве (методология и реализация). Автореф. докт. дис. СПб, 1995. - 82 с.

106. Don Box. COM: Distributed Object Programming Model. Adisson-Wesley, 1998. - 456 P

107. Grady Booch. Object-Oriented Analysis Design (with applications). Benja-min/Cummings Publishing Company, Inc., 1994. - 589 p.

108. Muller-Hannenmann M. Drawing trees, series parallel digraphs, and Lattices // Lect. Notes Comput. Sci. 2001/ - Vol. 2025. - P. 46-70.

109. Valery Sklyarov. From procedural to Object-Oriented Programming (foundations, distinctions, applications, training, tutorial)// Electrónica e Tlecommunicacoes, 1995. Vol. 1, №3.-P. 217-223.

110. Valery Sklyarov. Understanding and Low Level Implementation Basic OOP Constructions.// Electrónica e Tlecommunicacoes, 1997. Vol. 1, № 7. - P. 729-738.