Управление ведением сельского хозяйства на основе информационных технологий (Методология и методика; на примере горных технологий) Касаев Борис Султанович

Содержание к диссертации

Введение

ГЛАВА 1. Система ведения сельского хозяйства на основе информационных технологий 15

1.1. Методологические подходы к построению систем ведения сельского хозяйства 15

1.2. Предпосылки и факторы ведения сельского хозяйства на основе информационных технологий 32

1.3. Специфика ведения сельского хозяйства в горных условиях 42

1.4. Ретроспектива использования информационных технологий в системах ведения сельского хозяйства 55

1.5. Сущность ведения сельского хозяйства на основе информационных технологий...63

1.6. Системный анализ факторов, влияющих на выход продукции 74

ГЛАВА2. Экономико - математическое моделирование ведения сельского хозяйства 95

2.1. Статическое моделирование ведения сельского хозяйства 95

2.2. Динамическое моделирование развития хозяйства 115

2.3. Методология стохастического моделирования ведения сельского хозяйства 123

2.4. Нечеткие модели ведения сельского хозяйства 135

2.5. Сравнительный анализ моделей ведения сельского хозяйства 145

ГЛАВ A3. Процессы принятия управленческих решений 153

3.1. Типология решений на уровне хозяйства ! 53

3.2. Принципиальная схема процесса принятия управленческих решений (67

3.3. Анализ схемы процесса принятия решений 180

3.4. Выбор варианта принятия решений 191

3.5. Оценка полезности вариантов принимаемых решений 200

ГЛАВА4. Кибернетические основы и экспертные системы приня тия управленческих решений 216

4.1. Проблемы разработки информационно-советующей системы ведения хозяйства..2!6

4.2. Выбор структуры хранения информации в базе данных 228

4.3. Основные функции ведения базы данных 236

4.4. Экспертные системы принятия управленческих решений , 246

4.5. Сопряжение экспертной системы принятия решений с базой данных 254

ГЛАВА 5. Проблемы освоения информационной технологии ведения сельского хозяйства 264

5.1. Методологические аспекты применения информационных технологий ведения сельского хозяйства 264

5.2. Элементы информационных технологий ведения хозяйства по основным отраслям аграрного производства 273

5.3. Методология разработки программных средств 283

5.4. Управление ходом разработки программных средств 291

5.5. Оценка надежности функционирования комплекса программ 298

ГЛАВА6. Перспективы применения информационных технологий в системе ведения сельского хозяйства 305

6.1. Условия развития информационно-советующих систем 305

6.2. Информационные решения в технологических процессах 310

6.3. Решение задач с распределенными базами данных 315

6.4. Прогнозирование развития сельского хозяйства на уровне предприятия 320

Основные выводы и предложения 327

Литература 332

Приложения 346

• Ретроспектива использования информационных технологий в системах ведения сельского хозяйства
• Методология стохастического моделирования ведения сельского хозяйства
• Анализ схемы процесса принятия решений
• Элементы информационных технологий ведения хозяйства по основным отраслям аграрного производства

Введение к работе

За последние годы обострились проблемы устойчивого развития и унрав- Щк ления ресурсным потенциалом горных территорий. В тоже время характер про цессов организационного управления стал изменяться, поскольку в конце 70-х годов вычислительная аппаратура стала доступной более широкому кругу людей. Появление класса персональных компьютеров заложило большие возможности кардинальных изменений в нашем обществе и в первую очередь в экономике и образовании. В этой связи определенный интерес представляет вопрос реализации указанных возможностей в аграрном секторе экономики, в частности, его предприятий (с разными формами собственности), выпускающими сельскохозяйственную (с/х) продукцию. Такое предприятие будем далее называть кратко-хозяйство. Первоначальные трудности применения в отрасли компьютеров были связаны с отсутствием в хозяйствах возможностей их установки из-за громоздкости и дороговизны. Поэтому практиковался "безмашинный" вариант ведения хозяйства. Хотя надо отметить, что отдельные задачи некоторые хозяйства решали в территориально удаленных вычислительных центрах. В связи с этим возникла необходимость в создании новой компьютерной технологии, рассчи чанной на вариант ведения хозяйства на базе персональных компьютеров, установленных на территории хозяйства.

В становление и развитие новой информационной технологии внесли весомый вклад своими работами ряд ученых: Т. Виноград, В.М. Глушков, Дж. Дайер, Е.И. Ефимов, Н.Н. Моисеев, М. Минский, Дж. Мартин, Н. Нильсон, Г.С. Поспе- лов, Д.А. Поспелов, Э.В. Попов, Дж.Х.М. Торнли, Р. Уинстон, Дж. Франс, В.Ф. Хорошевский, и другие.

Исследования отдельных проблем варианта ведения хозяйства с использованием информационных технологий проводились в большом числе различных научно-производственных коллективов в Москве, Ленинграде, Киеве, Риге, Львове и многих других городах. Большой вклад в применение в сельскохозяйственной отрасли экономико-математических методов, основанных на использовании и развитии новой информационной технологии управления производством внесли М.Е. Браславец, A.M. Гатаулин, СП. Гржибовский, Ф.И. Ерешко, Р.Г. Кравченко, Э.Н. Крылатых, В.В. Кульба, Б.В. Лукьянов, И.Г. Попов, А.В. Пошатаев, Н.Г. Рак, В.Т. Сергованцев и другие. И.С. Шаболов обосновал принципы программирования урожая.

В числе этих принципов отмечено использование ЭВМ для определения оптимального варианта агротехнических комплексов, обеспечивающих получение высокого урожая. В ходе этих исследований были разработаны, прошли экспериментальную проверку и показали высокую эффективность некоторые задачи внутрихозяйственного анализа и планирования. Разработаны автоматизированные рабочие места (АРМ) специалистов хозяйства и отдельные пакеты программ. Актуальность исследований связана с тем, что для обеспечения эффективности новых информационных технологий недостаточно иметь отдельно разработанные разрозненные задачи, базирующиеся на различных исходных позициях. Необходима разработка научных основ надежного информационного обеспечения принятия решений на базе единого подхода. В качестве последнего может выступать технология принятия решений с учетом аномальной динамики агро-ландшафтов.

С другой стороны актуальность проблемы заключается в том, что в сельхозпредприятиях и крестьянских (фермерских) хозяйствах часто возникает ситуа ция необходимости принятия решений при отсутствии специалистов той или иной квалификации. Использование новых информационных технологий позволяет решать эту проблему.

Целью исследования являлось обоснование методологии, методики изучения и разработки основных направлений использования новых информационных технологий для совершенствования процессов принятия управленческих решений в сельском хозяйстве с учетом проблем устойчивости агроландшафтов.

Для достижения этих целей были поставлены следующие задачи:

1. Разработать в целях повышения результативности и эффективности сельскохозяйственного производства структуру проблемы устойчивости горных агроландшафтов.

2. Исследовать факторы, влияющие на выход сельскохозяйственного продукта, в том числе и через параметры результативности и устойчивости соответствующего типа агроландшафта.

3. Разработать методику сравнительной экономической оценки влияния факторов на производство сельскохозяйственного продукта.

4. Оценить и структурировать потери сельскохозяйственного производства ЩІЇ от аномальных явлений агроландшафтов, возникших на основе непродуманных решений в хозяйстве.

5. Исследовать возможности снижения потерь от аномальных явлений как реализацию резервов снижения издержек в процессе принятия управленческих решений.

6. Разработать концепцию создания информационно-советующей системы как продукта реализации новой информационной технологии в сельском хозяйстве.

7. Разработать комплекс экономико-математических моделей, реализующих элементы новой информационной технологии для совершенствования управления в сельском хозяйстве.

8. Разработать методику создания, внедрения и развития новых информационных технологий в сельском хозяйстве с учетом специфики горных агроланд-шафтов.

Предметом исследований являются информационные технологии управления ведением сельского хозяйства. Из общей площади 25617, 6 тыс. га сельскохозяйственных угодий Северного Кавказа на горные области приходится 3243,1 тыс. га. Настоящее исследование основывается на материалах горных областей Центрального Кавказа, непосредственно охватывающих территорию Северной Осетии и территорию Кабардино-Балкарской республики (КБР). По этим республикам горные области распределяются следующим образом:

Северная Осетия-Алания КБР Центральный Кавказ Общая площадь, всего (тысга) 798,7 1247,0 2045,7 в т.ч. горных областей (тысга) 515,4 800,7 1316,1 Сельхозугодий, всего (тысга) 389,4 761,4 1141,0 в.т.ч. горных областей 172,6 413,3 585,9

Объектом исследований выступает сельское хозяйство и агроландшафты горных территорий, технология формирования процессов принятия решений, влияющих на устойчивость определенных агроландшафтов. Центральный Кавказ относится к наиболее сложной в природно- географическом отношении части Северного Кавказа. Изучение его условий, состояния сельскохозяйственного производства, влияющих на них факторов, тенденций, негативных и позитивных сторон происходящих процессов, характер производственных отношений и ихразвитие также являются объектом настоящего исследования.

Методолргия_и методы, исследований основывались на фундаментальных 9 положениях классиков аграрной науки, экономических теорий, теории организа ционного управления и совокупности принципов системного подхода.

]Шц ЖОШизна выполненных исследований заключается в разработанных теоретических положениях и методологии исследования влияния процессов принятия управленческих решений на результативность ведения сельского хозяйства на уровне предприятия в том числе с учетом устойчивости агроландшафтов. Ведь от состояния и рационального использования горной территории в значительной степени зависит эффективность сельскохозяйственного производства не только хозяйств, непосредственно расположенных в них, но и других хозяйств, использующих эти территории (горные пастбища, сенокосы и т.д.).

Научная новизна представлена в следующих основных аспектах:

- введены понятия базовых ситуаций (ПЛАН, АНОМАЛИЯ, РАЗВИТИЕ) в процессе планирования и учета возникающих аномалий, влияющих на эффективность сельскохозяйственного производства на уровне сельхозпредприятия, кото ф рые позволяют ввести классификацию решений в целях повышения их качества;

- определены и исследованы факторы: ЧЕЛОВЕК, ИНЖЕНЕРНАЯ СИСТЕМА, МАТЕРИАЛ, СРЕДА, ИНФОРМАЦИЯ, МОДЕЛЬ, ВРЕМЯ, УПРАВЛЕНИЕ, влияющие на результаты сельскохозяйственного производства и параметры устойчивости агроландшафтов;

- введены и определены понятия: "нормативный паспорт участка" и "карта фі, воспроизводства стада"; разработаны положения их оценки;

- разработана методика оценки влияния факторов на результаты сельскохозяйственного производства на уровне хозяйства с учетом устойчивости агро-ландшафта;

- выявлены резервы снижения издержек управления ведением сельского хозяйства, заключающиеся в сокращении потерь от аномальных явлений путем разработки и внедрения новых информационных технологий принятия решений;

- разработана концепция создания системы новых информационных технологий управления ведением сельского хозяйства с учетом определенного типа агроландшафта.

- исследованы базовые информационные процессы ведения сельского хозяйства и выявлены параметры устойчивого функционирования сельхозпредприятия;

- оценены и структурированы потери от аномальных явлений в агроланд-шафтах и объемы информации по факторам, влияющим на выход продукта;

- определены пути совершенствования процессов управления ведением сельского хозяйства за счет снижения потерь от непродуманных решений.

- разработана методика применения экономико-математических методов анализа структуры производственных подразделений сельхозпредприятий, динамики их развития с учетом взаимодействующих отраслей;

- разработана методика создания и внедрения в сельхозпредприятиях с учетом специфики горных агроландшафтов систем новых информационных технологий;

- выполнена прогнозная оценка развития сельскохозяйственного производства на уровне хозяйства;

- на основании полученных результатов теоретических исследований и методологических положений разработана информационно-советующая система ведения сельского хозяйства, представляющая собой программно-технический комплекс алгоритмов и программ на базе компьютера, ориентированного на практическое применение в хозяйстве в качестве инструмента принятия решений.

ирьФШ& Я ШЬЗШОстъ выполненных работ прежде всего состоит в создании программных средств информационно-советующей системы ведения хозяйства на базе персонального компьютера и разработке инструкций, которые могут получить широкое внедрение в хозяйствах Кабардино-Балкарии и других горных регионах России. В основу этих разработок легли принципы и технологии систем искусственного интеллекта и, в частности, экспертных систем.

JS№ № JP $SJ2 L Основные положения и результаты докладывались на заседании отдела ВЦ АН России (1991); лаборатории системного анализа НИИ ГиМ им. Костякова (1991, 1992, 1993); на международной конференции (1992, Новосибирск); на международных конференциях EWHCI93, EWHC96 (1993, 1996); на научно-исследовательском семинаре по современному анализу и информатике (1996, Нальчик) в НИИ прикладной математики и автоматизации; на Всероссийской конференции по биотехнологии (1996, июль, Ставрополь); на научно-производственной конференции, посвященной 75-летию ГС/Х университета (1995, Владикавказ); на научно-производственных конференциях КБГСХА (1995, 1996, Нальчик); на межгосударственной учебно-методической конференции (1992, Кострома); на Всероссийской научно-практической конференции по природно-ресурсному потенциалу горных и предгорных регионов России (1996, Владикавказ); на межреспубликанской научно-практической конференции (1997, Краснодар); на семинаре кафедры информатики (1996-1997, КБГСХА, Нальчик), на международной конференции по надежности, моделированию и информационным технологиям (1997-1998, Сочи).

Пхбдщсащщ. Концепции, научные, методические и учебные материалы опубликованы в монографии и более чем в 40 статьях и тезисах докладов, список которых приведен в конце реферата.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, заключения, списка литературы, приложений. Основное содержание включает 330 страниц машинописного текста, 64 рисунка и 33 таблицы. Список использованной литературы из 166 наименований.

В приложении приводятся акты о внедрении результатов работы и оптимальные параметры некоторых участков.

Ш«дметщ аид1ты являются следующие основные результаты диссертационного исследования:

1. Постановка в целях повышения результативности и экономической эффективности сельскохозяйственного производства проблемы устойчивости горных агроландшафтов и методология ее исследования.

2. Методика определения степени влияния системообразующих факторов на выход сельскохозяйственного продукта и изменение параметров устойчивости агроландшафта.

3. Результаты аналитических исследований зависимости параметров функционирования хозяйства от качества принимаемых решений относительно определенных типов агроландшафтов.

4. Методология совершенствования процессов ведения сельского хозяйства за счет снижения потерь от аномальных ситуаций.

5. Концепция и методика создания, и внедрения информационно совегующей системы как средства совершенствования управления ведением сельского хозяйства.

6. Комплекс новых информационных технологий ведения сельского хозяйства с учетом типов агроландшафтов горных территорий.

Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, заключения, списка литературы, приложений.

Во введении в краткой форме раскрывается тенденция развития информационных технологий в управлении народным хозяйством, дается обзор работ по проблеме, обосновывается выбор темы и ее актуальность, характеризуются методы исследования и полученные результаты, конкретизируются исходные методологические позиции автора и обосновывается структура работы.

В первой главе "СИСТЕМА ВЕДЕНИЯ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА НА ОСНОВЕ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ" рассматривается специфика системы ведения сельскохозяйственного производства в рамках организационной структуры -хозяйства. Проводится критический анализ методологических подходов к построению систем ведения хозяйства. Выделяются факторы, влияющие на выход продукции, обсуждается методика исследования этих факторов.

Во второй главе"ЭКОНОМИКО - МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ВЕДЕНИЯ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА" даются новые подходы к применению экономико-математических моделей и методов ведения хозяйства. К апробированным в сельском хозяйстве статическим, динамическим, стохастическим моделям дополняются модели нечеткого типа. Приводится некоторый анализ указанных моделей в применении к проблемам ведения хозяйства.

В третьей главе "ПРОЦЕССЫ ПРИНЯТИЯ УПРАВЛЕНЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ" обсуждаются модели процессов принятия решений в хозяйстве. Дается типология решений. Исследуется технологическая схема процесса принятия решений. Приводится анализ схемы процесса принятия решений. Рассматриваются способы построения оценочных функций и шкалы полезности вариантов решений.

В четвертой главе "КИБЕРНЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ И ЭКСПЕРТНЫЕ СИСТЕМЫ ПРИНЯТИЯ УПРАВЛЕНЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ" рассматриваются структурные элементы систем поддержки решений. С учетом специфики системы ведения хозяйства выделены способы наполнения информации в базе данных. Предложены принципы формирования разделов базы данных, обеспечивающих минимальность и достаточность набора данных. Разработана с учетом специфики концепция построения экспертной системы. Указаны формы сопряжения экспертной системы с базой данных. Исследованы характеристики функций базы данных и экспертной системы.

В пятой главе "ПРОБЛЕМЫ ОСВОЕНИЯ ИНФОРМАЦИОННОЙ ТЕХНОЛОГИИ ВЕДЕНИЯ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА" разработана методика освоения программных средств системы ведения хозяйства. Показана ориентация и роль пакетов программ и АРМов по отраслям ведения хозяйства. Обсуждается специфика и методология разработки программных средств (ПС). Указываются различия в управлении разработкой больших программных комплексов для больших компьютеров и компьютеров персонального класса. Исследован процесс функционирования программно-технического комплекса и дана оценка надежности ее элементов.

В шестой главе "ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В СИСТЕМЕ ВЕДЕНИЯ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА" определяются пер развития управления процессами ведения хозяйства. Исследую і ся и обосновываются условия развития информационно-советующих систем ведения хозяйства (ИСС ВХ). Одним из направлений этого развития рассматривается применение компьютеров в технологических процессах производства продукта -нижний уровень управления технологическими операциями, верхний уровень -ИСС ВХ управляющая процессами принятия решений на основе базы данных и базы знаний в развитии компьютерных решений, на уровне агропромышленного комплекса (АПК) региона рассмотрены перспективы решения задач с распределенными базами данных. Учет агроклиматических ресурсов территории хозяйства позволяет решать ряд важных задач производства сельскохозяйственного продукта.

Поскольку внешние воздействия и в первую очередь климат определяют возможность и целесообразность возделывания конкретных сельскохозяйственных культур и их продуктивность, делается попытка прогнозировать потери урожая. С этой целью формулируются модели и оценки агрометеорологических условий, включая характеристики состояния почв, посевов и урожайности культур. При этом одновременно проводятся наблюдения за метеорологическими величинами, влияющими на сельскохозяйственный объект.

Ретроспектива использования информационных технологий в системах ведения сельского хозяйства

В странах Западной Европы и США от 50 до 80 процентов приходится на сельскохозяйственные земли, и большая их часть (80-90%) находится в частной собственности. В странах бывшего СССР процент земель, приходящихся на сельскохозяйственные угодья, колеблется от 24% до 70%. Например, в Кабардино-Балкарии, входящей в состав Российской Федерации, небольшая площадь республики компенсируется значительным для данного региона процентом сельскохозяйственных угодий, составляющих 54,2%. Однако, что касается формы владения землей, свыше 90 процентов земель сельскохозяйственного назначения находились в государственной и колхозно-кооперативной собственности. Из сказанного можно предположить, что различные варианты систем ведения хозяйства, обусловлены прежде всего наличием указанных выше предпосылок. С другой стороны из 219 комплексов и задач, разработанных, например, в Белорусском НИПИ АСУ (на 01.01.1985 г.) менее 25 процентов касается непосредственно проблем ведения хозяйства. Большинство же задач были ориентированы на поддержку эффективного функционирования различных организаций макроуровня, входящих в структуру Госагропрома. Такая тенденция сохранялась и в остальных республиках. Одной из отличительных особенностей этой тенденции являлось то обстоятельство, что цели развития хозяйства формировались в основном за пределами собственно экономики самого хозяйства. А развитие хозяйства рассматривалось прежде всего как средство достижения целей, поставленных на некотором макроуровне. В то же время опыт ведения хозяйства на Западе показывает, что цели развития хозяйства могут формулироваться в чисто экономических категориях (например, достижения максимальной прибыли). Анализируя содержание основных направлений и разработок в отрасли сельского хозяйства в первую очередь в США и странах западной Европы легко заметить, что практически все задачи прямо и настойчиво касались проблем ведения хозяйства. Так, уже к 1985 году около 8 процентов американских фермеров имели персональные компьютеры, а на большинстве крупных молочных ферм использовались компьютеризованные базы данных. Важным орудием в арсенале фермеров явились экспертные системы "Плант/дс", "КОРНпро". Фермеры могут также пользоваться услугами свыше 400 имеющихся в стране сельскохозяйственных баз данных. Заслуживает изучения опыт создания информационных систем Престелл в Англии и Минитель во Франции. Из стран, входящих в бывший СЭВ, следует отметить информационную систему сельскохозяйственного профиля МЮСИ - МЕЗЕХИР разработанную в Венгрии. Нетрудно заметить, что наибольшее продвижение в деле разработки компьютерных технологий ведения хозяйства получали именно те страны, которые уже имели определенный успех в сельскохозяйственном производстве. Опыт Запада отличается также комплексным подходом в повышении производительности труда фермеров, применяющих новые средства связи, контроля, анализа и моделирования, экспертные системы и системы автоматического управления. Кроме того, бросается в глаза отсутствие ненужного дублирования разработок, а наоборот, четкое распределение предмета исследований ведущими учреждениями. Так, например, экспертная система, предложенная для диагностики заболеваний соевых бобов, разработана в Иллинойском университете. Университет штата Канзас разработал экспертную систему для производства кукурузы. В других американских университетах разработаны аналогичные системы для производства хлопка, люцерны, пшеницы и т.д. Наши аргументы и доводы были бы неполными, если бы мы не указали еще на одну немаловажную деталь опыта коллег. Как правило, а не исключение, в сельскохозяйственных учебных заведениях США работают ученые, в значительной мере сочетающие науку с практикой. Так, к примеру, Доналд А.Холт - зам. декана Иллинойского университета и директор Иллинойской экспериментальной с/х станции в Урбане. Это является примером, как на деле осуществлять принципы единства учебной, научной, производственной и воспитательной работы. Анализ содержания отечественных разработок компьютерной технологии в сельском хозяйстве показывает, что, как отмечалось выше, основные усилия затрачивались на решение задач управления на уровнях, достаточно отдаленных от непосредственного производителя. К тому же часто в различных регионах страны разработки дублировались, не принося какого-либо научного результата. Так, по данным исследования [50] показано, что на уровне министерств и ведомств вследствие избыточности документов не используется от 70% до 90% данных. Поэтому ставилась задача создания автоматизированной информационной системы (АИС), которая позволяла бы обрабатывать эти данные. Например, в рамках создания АИС в ГКСХТ Кабардино-Балкарии была внедрена компьютерная система распределения запасных частей на сельскохозяйственную технику. В [50] доказывалось, что необходимым условием успешной эксплуатации на ЭВМ данной системы является переход от схемы работы с поставщиками см. рис. 1.4.1 к работе по схеме показанной на рис. 1.4.2. Данный пример иллюстрирует основную ошибку постановок задач 70-х годов - когда исходная структура оставалась неизменной, а в нее вводилась ЭВМ, что увеличивало неразбериху прежде всего в самой системе надстроек к непосредственному производителю сельскохозяйственной продукции. С конца 80-х годов тенденция к разработке компьютерных технологий непосредственно задач ведения хозяйства стала увеличиваться. Наиболее известны разработки таких организаций как Мособлагропромавтоматика, ВЦ академии наук, сельхозакадемия им. К.А. Тимирязева, ИВЦ Львовского агропрома, ГВЦ КП Госагропрома, РИВЦ Госагропрома Литвы, ЦИНАО г.

Москва, Харьковского СХИ и других. Разработки различных организаций касались в основном следующих тем:

1. Управление проектированием и капитальным строительством;

2. Технико-экономическое планирование;

3. Оперативное управление;

4. Управление материально-техническим снабжением;

5. Управление ценообразованием;

6. Бухгалтерский учет;

7. Управление кадрами;

8. Управление технической подготовкой производства;

9. Управление НИР и ОКР;

10. Совершенствование документооборота;

11.Управление производством и переработкой продукции растениеводе і ва; 12.Управление производством и переработкой продукции животноводства. На рис. 1.4.3 приведен полигон распределения числа задач по отношению к указанным номерам тем. Отдельные темы схожи по своему содержанию с тематикой аналогичных постановок Болгарии, Венгрии. В то же время в таких

странах как Великобритания, Франция, США и других наибольшее число задач приходилось на 8,11,12 темы.С другой стороны отсутствие в хозяйствах вычислительной техники, необходимых программных средств, технологий, рассчитанных на компьютерный вариант ведения хозяйства, приводит ответственное лицо в хозяйстве к необходимости при сходных ситуациях принимать решения существенно различающиеся и по содержанию и по результатам от решений задач аналогичного типа западных коллег.

На практике многие разработчики концентрировали внимание на создание автоматизированных рабочих мест (АРМ) для конкретного специалиста хозяйства. Среди таких АРМов выделяются АРМ - агронома, АРМ - зоотехника разработанных Львовским ИВЦ агропрома, СЕЛЭКС, разработанный в РИВЦ Литвы. Наиболее комплексный подход в разработке АРМов проявили в Харьковском СХИ, предложив интегрированную систему АРМов, объединенных в локальную сеть. Разные подходы имеются и в постановке задач решаемых, в рамках АРМов одного класса. Так, в АРМ-агронома Львовской разработки предложены решения четырех задач:

- расчет производственной программы по растениеводству;

- оценка плодородия почв;

- размещения культур по полям севооборота;

- расчет потребности и распределение удобрений.

Методология стохастического моделирования ведения сельского хозяйства

Надо признать, что несмотря на случайный характер самой системы сельскохозяйственного производства, трудности постановки и решения задач стохастического характера приводят большинство исследователей [143 ] к детерминированным методам. Так, например, отыскивая оптимальное сочетание отраслей в хозяйстве (площади посевов отдельных культур, поголовье скота разных видов) максимизируется чистый доход. Строго говоря, в такой задаче коэффициенты целевой функции и системы ограничений нельзя установить однозначно. Доход от каждой отрасли, особенно растениеводческой, зависит от урожайности, которая в свою очередь подвержена влиянию погодных условий. Так как последние меняются случайным образом, многие коэффициенты целевой фукции (или все они) будут случайными величинами. То же самое можно сказать и о коэффициентах системы ограничений: некоторые из них будут урожайностью в натуральных или кормовых единицах, т.е. величинами случайными, (стохастическими); другие также могут зависеть от меняющихся внешних условий или же быть вполне определенными (детерминированными). Разными по своей природе будут и ресурсы: если площадь пашни в хозяйстве считается определенной, то трудовые ресурсы в полеводстве (возможное число человеко-дней) зависят и от количества погожих дней, и от числа рабочих; эта величина будет также случайной и т.д.

Таким образом, при решении задач организационного управления хозяйством следует все же глубже учитывать многие факторы, имеющие случайную природу. В современной обстановке, в которой находится хозяйство, невозможно решать многие производственные задачи без учета случайных воздействий и при 124 влечения методов, специально с учетом этого разработанных. Стремление отбросить случайные факторы и решения задач на основе строго детерминированных моделей ведения хозяйства немедленно приводит к снижению показателей работы хозяйства. Поэтому хозяйствам без всякого преувеличения можно приписать свойства, присущие большим системам. В организации разработки стохастических моделей можно выделить следующие вопросы:

1) технология сбора статистической информации;

2) рассмотрение случайных явлений по факторам:

- человек;

- инженерная система (ис); , - материал;

- среда;

- информация;

- модель;

- время;

- управление

Что позволяет получить определенную классификацию причин возникно вения случайных возмущающих явлений. Под случайным возмущающим явлени ем понимается нарушение в любой случайный момент времени нормального функционирования хозяйства. Следует отметить, что случайные явления могут порождаться в рассматриваемых факторах как объективными так и субъективными причинами (см.рис.2.3.1).

Объективные причины связываются с такими факторами как ИНЖЕНЕРНАЯ СИСТЕМА, МАТЕРИАЛ, СРЕДА, ИНФОРМАЦИЯ, ВРЕМЯ, МОДЕЛЬ, УПРАВЛЕНИЕ. Субъективные причины связаны с фактором ЧЕЛОВЕК и по 125 рождаются складом характера, а также образовательным и культурным уровнями личности. Независимо от вида причины все возмущающие явления можно четко классифицировать по времени образования, функциональному происхождению, степени управляемости.

В результате такой классификации для конкретного хозяйства можно установить перечень случайных факторов и перечень точек, в которых следует собрать статистическую информацию. Кроме того, имея такой перечень, можно спланировать с одной стороны объемы статистических выборок, а с другой стороны предусмотреть методы и средства сбора информации в определенной точке. Алгоритмы моделирования

Первая группа алгоритмов устанавливает зависимость между различными случайными явлениями в рассматриваемом факторе и их влияние на некоторые показатели функционирования хозяйства. На основе этих алгоритмов и статистической информации, накопленной в условиях запланированного процесса функционирования хозяйства, определяются числовые значения технических и экономических показателей. Далее производятся оценки математических ожиданий, корреляционных функций, дисперсий, случайных функций, взаимных корреляций, взаимных дисперсий между указанными показателями.

Вторая группа алгоритмов формируется на основе анализа возможностей аналитического описания плотности вероятности случайных факторов, характерных для хозяйства.

Анализ с использованием кривых распределения:

- нормального;

- логарифмически-нормального;

- показательного;

Анализ схемы процесса принятия решений

Из приведенных выше рассуждений для каждого из трех типов СИТУАЦИЙ будет существовать трехуровневая схема процесса принятия решения. Но для соответствующей СИТУАЦИИ на каждом уровне выявляется группа однородных технологических операций, выполненных в процессе принятия решений. По своему характеру процесс принятия решений является информационным процессом, поэтому речь идет о технологии обработки данных факторов и ПРОДУКТА.

На каждом уровне процесс принятия решений (ППР) состоит из определенных этапов. Так, для ситуации типа ПЛАН на уровне 1 принимающий решение должен субъективно установить желательные параметры ПРОДУКТА, подлежащего производству. На втором этапе он должен получить необходимые объективные характеристики ФАКТОРОВ, влияющих на производство ПРОДУКТА.

Отметим, что данными этапами завершается первый уровень "погружения" в процесс принятия решений (рис.3.3.1), на втором уровне производится отбор технологий производства ПРОДУКТА, оценка затрат по которым производится на этапе 4.

Все этапы поддерживаются соответствующими каждому этапу базой данных (БД), структуры которых будут рассмотрены в следующей главе. Разбиение на этапы производятся таким образом, чтобы процесс принятия решений начинался с анализа и сопоставления данных, отражающих характеристики ФАКТОРОВ, влияющих на ПРОДУКТ так и собственно характеристик самого ПРОДУКТА.

Заключительной стадией всегда является этап оценки принимаемого решения. Заметим далее, что информация на каждом этапе проецируется на базу знаний (Б3)и, лишь затем определенные структуры БД приобретают актуальность на текущем этапе. В данном случае понятие БЗ аналогично понятию тезауруса в смысле, высказанном Шрейдером Ю.А. [156], или понятию "экрана знаний", введенного в [83]. Более подробно База Знаний применительно к рассматриваемой отрасли будет рассматриваться в следующей главе.

Начиная с первого этапа процесс принятия решений представляет собой, как отмечалось выше, выбор и совместное рассмотрение двух множеств данных фі є ф и ТІ} є П. Для определенности с математической точки зрения мы будем рассматривать только случай конечного числа наборов этих данных, дающих некоторый результат Rij выделенных характеристик, на которые с точки зрения лица, принимающего решения, можно повлиять на состояние процесса ведения хозяйства. С каждым таким результатом связываются альтернативы AL Є A(Rij) с соответствующей оценкой решения. Результат этой оценки мы будем обозначать f(a), вкладывая в это обозначение смысл приемлемости решения.

Здесь предлагается отойти от традиционной максимальной оценки решения, подразумевая возможность нечеткой ее оценки.

Тогда приемлемость выбора решения описывается с помощью следующего критерия:

Ар = {AL I AL Є A(Rij) л a=f(rL)}, (1)

т.е. выделенная альтернатива состоит из тех альтернатив, которые принадлежат множеству альтернатив, порожденных результатом Ry , и оценка решения которого более приемлема в данной ситуации.

Вообще говоря, надо здесь заметить, что приемлемость результата означает с одной стороны не однозначность выбора, а наличие целого интервала, на котором можно будет получать приемлемые решения.

С другой стороны здесь закладывается возможность организации как количественной так и качественной оценки выбора альтернатив. Так, например, если мы заменим f(rL) на max п. или min а и упростим требования к определению множества альтернатив, то мы получим трактовку критерия (1), приведенную в работе [85]. Упорядочению альтернатив уделено значительно серьезных исследований, например, [19,25].

Мы будем считать, что выбор той или иной альтернативы обосновывается на предпочтении между этими альтернативами, эти предпочтения отражают цели лица, принимающего решения и согласуются с условием. Допускается также равнозначность альтернатив.

Следует отметить, что на выбор некоторой альтернативы в первую очередь влияют значения управляемых характеристик ФАКТОРОВ и ПРОДУКТА. Хотя надо учитывать и прогнозные оценки неуправляемых значений такие как, например, погодные условия фактора СРЕДА или вероятности безотказной работы

фактора ИНЖЕНЕРНАЯ СИСТЕМА.

Процесс принятия решения начинается обработкой данных. Данные к Лицу, Принимающему Решение (ЛПР) поступают, как правило, в хаотическом состоянии. После этапа систематизации данных применительно к задаче принятия решений, часть данных может быть отсечена как несущественная к данному процессу принятия решений (рис. 3.3.1.,а).

В другом случае, часть данных может сжиматься (рис. 3.3.1.,6), обобщая определенные характеристики факторов.

В третьем случае (рис.3.3.1.,в) данные подлежат выборке по определенной методике. Наконец, в четвертом случае (рис.3.3.1.,г) данные могут разъединяться в соответствии со своей целевой ориентацией в текущем процессе принятия решений. Проследим формальную процедуру принятия решения в хозяйстве по производству говядины (см. параграф 3.2) по вопросу:

"Какие кормовые культуры возделывать на участке хозяйства".

Для этого построим структуру, соответствующую данному вопросу. Типичная структура может быть такой:

1) Наименование культуры

2) Номер участка

3) Планируемая (расчетная) урожайность

4) Технология возделывания (А)

5) Ответ, исполнит, работ

6) Начало

7) Окончание

8) Цель структуры

Здесь выбрана структура решения с 8 атрибутами. Факт принятия решения теперь будет заключаться в присвоении конкретных значений названным атрибутам. Первое значение, соответствующее атрибуту "наименование культуры", выбирается с учетом следующих данных:

- списки культур используемых в качестве кормов;

- почвенная характеристика участков;

- севооборот участков.

Второе значение атрибута "номер участка" связывает номер участка с выбранной культурой. Его можно рассматривать как идентифицирующий номер и в дальнейшем по этому номеру к нему (структуре) обращаться. Третье значение

Элементы информационных технологий ведения хозяйства по основным отраслям аграрного производства

Одним из первых примеров применения компьютерной технологии ведения хозяйства в части автоматизированных рабочих мест (АРМ) является АРМ-агронома. Постановка задачи разработки такого АРМ должна отвечать следующим требованиям:

- обеспечивать информационные и вычислительные потребности пользователя по вопросам агрономии;

- тратить мало времени для ответа на запрос;

- учитывать возможность низкого уровня подготовки пользователя в данной отрасли;

- освоение и работа с АРМ должны быть легкими и доступными;

- иметь возможность обучения пользователя;

- обеспечивать связи с базой данных и экспертной надстройкой.

Структура АРМ-агронома, обеспечивающего перечисленные требованиям приведена на рис. 5.2.1.

Анализ диалоговых систем с точки зрения организации диалога, по прин ципу взаимодействия пользователя и компьютера показывает, что наиболее рациональной основой в данном случае является ведение диалога в форме "МЕНЮ", в этом случае система предлагает ряд альтернативных функций, и пользователь выбирает одну из них.

Здесь же для реализации средств обучения для подготовленного пользовала теля можно воспользоваться справочной информацией, методическими рекомендациями и демонстрационными примерами. Необходимо также учитывать глубину знаний специалиста хозяйства в данной предметной области.

Иерархически организованные меню помогают пользователю с большим эффектом решать сложные задачи, при этом система не дает ему возможности ошибаться поскольку "ведет" пользователя только в русле альтернатив.

Рассматривая способы организации работы пользователя с АРМ в зависимости от возможностей технических средств,можно перечислить следующие:

1. Дисплей с сенсорной поверхностью, обеспечивающий выбор альтернативы нажатием пункта меню на дисплее пальцем;

2. Клавиатурой типа "мышь";

3. Речевым устройством ввода-вывода;

4. Клавиатурой.

Из перечисленных способов отметим, что первый является наиболее простым для освоения способом. А четвертый - наиболее распространенным. В инструкции по каждому пункту меню должны отражаться три момента:

- назначение пункта (таблицы) меню;

- возможные действия пользователя;

- реакция АРМа на эти действия.

Отметим некоторые разделы отрасли - агрономия, которые являются базовыми при создании АРМ-агронома.

Первым здесь надо отметить комплекс задач расчета и балансировки программ (плана) производства растениеводческой продукции.

Далее следует комплекс задач оценки состояния почв по участкам применительно к тому набору структур, который отвечает сложившейся ситуации и экономическим соображениям. Эти ситуации и соображения накладывают опре 275 деленные ограничения на технологию получения продукта, а также обработку задач, связанных с аномальными явлениями в ходе производства.

Здесь важно по каждой задаче получить принципы ее решения, указать исходные данные для ее решения, а также возможности пользователя при решении задачи.

В предыдущем параграфе особо отмечалась значимость принятия решения фермером в аномальных ситуациях. В дополнение к приведенной таблице сформулируем ряд замечаний. Во-первых, для различных регионов, а в условиях, например, Кабардино-Балкарии и в различных зонах возможны свои сроки проявления болезней или активизации вредителей культур.

Поэтому в генераторе настройки информационно-советующей системы ведения хозяйства предусматривается формирование справочных данных в привязке к зоне, в которой находится хозяйство. Во-вторых, наряду со сроками проведения защитных мероприятий необходимо тут же сообщать фермеру оценку затрат на каждое альтернативное мероприятие. И, в-третьих, фермеру также необходимо и чрезвычайно важно показать возможные потери от невыполнения или ненадлежащего проведения мероприятий.

Одним из актуальных направлений разработки автоматизированных рабочих мест отрасли животноводства является молочное фермерское хозяйство, подчеркивается [165], что эффективность такого фермерского хозяйства в значительной мере зависит от квалифицированного труда и опыта владельца.