Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Современное состояние проблемы технологического и технического обеспечения производства зерна. Цель и задачи исследования 9
1.1 Общая характеристика производства зерна по регионам России и перспективы его развития 9
1.2 Современные технологии и технические средства для уборки и послеуборочной обработки зерна 15
1.3 Особенности уборки зерна в хозяйствах с крупнотоварным его производством 25
1.4 Анализ предшествующих работ по моделированию процессов уборки и послеуборочной обработки зерна 27
1.5 Цель и задачи исследований 33
Глава 2. Статистический анализ производственной деятельности хозяйств, вошедших в клубы «Агро-300» и «Агро-100» 37
2.1 Общие положения 37
2.2 Общие показатели работы хозяйств клуба «Агро-300» 38
2.3 Показатели работы хозяйств с крупнотоварным производством зерна (клуб «Агро-100») 39
Выводы по главе 2 43
Глава 3. Разработка ряда исходных научно-методических положений к моделированию системы «поле-ток» и техническому обеспечению крупнотоварного производства зерна 44
3.1 Исходные предпосылки комплексной экономико-математической модели системы «поле — ток» 44
3.2 Особенности работы транспорта на перевозке зерна по маршруту «поле - ток» и обратно 45
3.3 Расчет пути маневрирования транспорта при подъезде к комбайну 51
3.4 К расчёту потребного количества транспортных средст для перевозки зерна по маршруту «поле - ток» 57
3.5 К расчёту потребного количества зерноуборочных комбайнов 62
3.6 Анализ различных вариантов машиноиспользования 66
3.7 Технико-экономическая оценка комбайнов отечественного и зарубежного производства 70
Выводы по главе 3 73
Глава 4. Разработка экономико-математической модели технологических процессов уборки и послеуборочной обработки зерна в условиях крупнотоварного производства 74
4.1 Исходные методологические предпосылки комплексной экономико-математической модели системы «поле - ток» 74
4.2 Экономико-математическая модель работы системы «поле-ток» и структурная схема алгоритма расчетов показателей эффективности 78
4.3 Проверка модели расчёта параметров системы «поле - ток» на адекватность 93
Выводы по главе 4 98
Глава 5. Экспериментально- теоретическое обоснование исходных данных для расчёта параметров системы «поле - ток» 99
5.1. Программа и методика исследований 99
5.1.1 Методика исследований динамики параметров хлебостоя зерновых культур до начала уборки 99
5.1.2 Программа и методика наблюдений за работой машин, и их статистической оценки 101
5.2 Экспериментально-теоретические исследования по обоснова нию параметров системы «поле-ток» 104
5.2.1 Динамика параметров хлебостоя за период наблюдений 104
5.2.2 Аппроксимация динамики параметров хлебостоя 111
5.2.3 Статистические характеристики показателей работы зерноуборочных комбайнов ИЗ
5.2.4 Статистические характеристики показателей работы автотранспорта на вывозе зерна с поля 115
5.2.5 Статистические характеристики показателей работы пункта по послеуборочной обработке зерна («тока») 118
5.3 Расчёт цикла рейса автотранспорта 121
5.4 Результаты расчётов показателей работы уборочно-транспортного комплекса в системе «поле-ток» на основе её экономико-математической модели и их анализ 125
5.4.1 Исходные предпосылки расчётов 125
5.4.2 Влияние основных параметров системы «поле-ток» на эффективность её работы 127
5.5 Предложения по внедрению теоретико-экспериментальных разработок в практику сельскохозяйственного производства 138
5.5.1 Предложения к концепции развития комбайнового парка в РФ и повышения эффективности его использования 144
5.5.2 Опыт использования зерноуборочной техники в колхозе «Россия» Новоалександровского района, Ставро польского края
Выводы по главе 5 152
Общие выводы и предложения 155
Литература 158
Приложения 168
- Общая характеристика производства зерна по регионам России и перспективы его развития
- Показатели работы хозяйств с крупнотоварным производством зерна (клуб «Агро-100»)
- Особенности работы транспорта на перевозке зерна по маршруту «поле - ток» и обратно
- Исходные методологические предпосылки комплексной экономико-математической модели системы «поле - ток»
Введение к работе
Актуальность работы. Производство зерна является главной отраслью сельского хозяйства России.
В комплексе работ по производству зерна механизация уборочных работ занимает доминирующее положение по затратам материально-технических и энергетических ресурсов. Эксплуатационные затраты на уборку урожая и его транспортировку на хозяйственный пункт послеуборочной обработки зерна составляют 50...55% от всех затрат на возделывание. Это обосновывает необходимость постоянного совершенствования технологии уборочных работ и технических средств для их реализации с целью уменьшения себестоимости производства зерна.
Одно из главных направлений повышения эффективности механизации зернопроизводства состоит в использовании адаптивной к зональным условиям уборочной техники, сформированной в оптимальную структуру парка зерноуборочных машин для конкретного хозяйства, района, региона.
Это общее положение на каждом этапе развития уборочной техники приобретает различные технические и технологические формы в зависимости от состояния и перспектив развития АПК в целом и конкретного зернового хозяйства, в частности. В соответствии с этим периодически возникает необходимость в разработке общей концепции развития отрасли, средне- и долгосрочной программы ее реализации с уточнением научно-методических предпосылок расчета параметров структуры парка уборочных машин федерального и регионального уровня, технологической потребности в каждом типе машин, исходя из новых требований к технике.
Такая постановка проблемы имеет особое значение в новых условиях функционирования АПК России, когда произошло четкое разделение хозяйств по уровню товарности зерна и финансовой состоятельности. Соответственно для хозяйств с разным уровнем производства зерна требуется свое индивиду-
альное техническое и организационное обеспечение всего комплекса с.х. работ для достижения высокой рентабельности производства продукции.
Большой интерес представляют хозяйства с интенсивным производством зерна, вывозящих с поля по 220...250 тонн зерна в час. Обеспечение такого темпа уборочных работ требует оптимизации всех звеньев производственно-технической инфраструктуры хозяйства.
Отмечая резкий количественный спад производства уборочной техники в последние годы, все же следует признать, что еще сохранился достаточно широкий выбор разнообразной техники применительно к различным регионам и сельхозпроизводителем. Более того, по некоторым видам машин наблюдается даже тенденция увеличения номенклатуры выпускаемых изделий. Это создает основу для оптимизации структуры машинно-тракторного парка (МТП).
Довольно внушительно представлена гамма зерноуборочных комбайнов. Это подтверждает правильность и своевременность общефедеральной концепции развития механизации уборки зерновых культур, разработанной ведущими НИИ страны почти десять лет назад / 1 /, а также последующие научные разработки 121.
К настоящему времени практически полностью освоен рекомендуемый ими типаж зерноуборочных комбайнов в диапазоне пропускных способностей от 3 до 12 кг/с.
Высокая эффективность выпускаемой техники в сочетании с передовыми методами организации убедительно доказана хозяйствами, вошедшими в клуб «Агро-300», в качестве примеров высокорентабельного производства. Однако анализ работы этих хозяйств показывает, что крупнотоварное производство зерна имеет свою специфику, что выражается в определенных требованиях ко всему комплексу сельскохозяйственных работ, включая и уборочно-транспортные операции в системе «поле-ток».
В связи с этим совершенствование работы убор очно-транспортного комплекса применительно к специфике крупнотоварного производства зерна и
уточнение ряда имеющихся теоретических разработок по оптимизации его работы является актуальной задачей и имеет большое народно-хозяйственное значение.
Исследования проводились в соответствии с заданиями НИР Ставропольского ГАУ, планами фундаментальных и прикладных исследований по научному обеспечению АПК РФ на 2001-2005 г.г., утверждённой Россельхоза-кадемией темой 01.200.2.07690 плана НИР, Всероссийского НИИ механизации сельского хозяйства (ВИМ).
Цель работы - обосновать, разработать и внедрить усовершенствованные процессы машинной уборки, транспортировки и послеуборочной обработки зерна, обеспечивающие рациональное машиноиспользование при суточном темпе уборочных работ в 3 тыс. т.
Объект исследований - механизация крупнотоварного производства зерна в с.-х. предприятиях с высокой урожайностью зерновых культур на примере хозяйств вошедших в клуб «Агро-300».
Предмет исследований - закономерности технологических операций и качественные характеристики процессов, влияющих на машиноиспользование в системе зерноуборки «поле-ток».
Научная новизна заключается в разработке и научном обосновании положений по совершенствованию машинной уборки, транспортировки и послеуборочной обработки зерна в условиях крупнотоварного производства хозяйств, вошедших в клуб «Агро-300»; разработке экономико-математической модели расчета затрат на работу системы «поле-ток»; установлении аналитических зависимостей потерь зерна озимой пшеницы и озимого ячменя высокой урожайности от осыпания в предуборочный период и обосновании варианта машиноиспользования по сроку окупаемости техники у собственника и её пользователя.
Практическую значимость работы представляют:
методики и рабочие формулы расчёта потребного количества зерноуборочных комбайнов, большегрузных автомобилей, машин и оборудования для послеуборочной обработки зерна, обеспечивающие темп уборочных работ до 3 тыс. т зерна в сутки;
статистические характеристики реальной работы технических средств «поле-ток», учёт которых обеспечивает поточное выполнение всего комплекса уборочных работ;
рекомендации по обоснованию выбора моделей зерноуборочных комбайнов производства зарубежных и отечественных фирм с учётом критерия «цен а-производительн ость»;
предложения по совершенствованию организации, структуры, технологии и конструктивно-компоновочных решений скоростного выполнения всего комплекса уборочных работ в условиях крупнотоварного производства зерна.
Реализация результатов исследований: Анализ производства зерна в хозяйствах, вошедших в клуб «Агро-300», а также предложения по структуре и составу уборочно-транспортных комплексов высокой производительности использованы ВИМом при разработке «Концепции повышения эффективности использования МТП» (Москва, 2002), а также «Стратегии развития механизации уборки зерновых культур в Российской Федерации до 2010 г.» (Москва 2003).
Усовершенствование технологии уборки, транспортировки и послеуборочной обработке зерна с учётом особенностей организации рационального машиноиспользования в условиях крупнотоварного производства зерна реализована в племколхозе «Россия» Ставропольского края.
Апробация:
Материалы диссертации доложены на секции учёного совета ВИМ (август 2003 г.), на II Всероссийском совещании аграриев (сентябрь 2003 г., Москва).
Общая характеристика производства зерна по регионам России и перспективы его развития
Россия - одна из крупнейших зернопроизводящих стран мира с большим потенциалом с.-х. угодий. По валовому сбору зерна Россия находится на четвертом месте в мире после США, Китая и Канады. Общая земельная площадь России составляет 76% от площади государств СНГ, в том числе пашни 60,1%о. Зерновые в России занимают в среднем 58,8% от общей площади стран СНГ /1,3/.
К настоящему времени посевы зерновых культур в России размещены примерно на 47,5 млн.га (47% от пашни). Урожайность зерновых в весе после доработки за последнее двадцатилетие возросла с 13,8 ц/га в 1976-1980 гг. до 19,6 ц/га в 2002 г. В 2001 г. урожайность была 19,4 ц/га. В 2002 гг. она находилась на уровне 19...20 ц/га, что в меньше 2,5...3,0 раза, чем в США и в 3,5...4,0раза, чем в Германии.
Валовые сборы зерна практически не растут (табл. 1.1) и даже в самый урожайный 2002 год они не достигли уровня 80-90 годов. Уровень производства зерна не удовлетворяет запросы сегодняшнего дня. Кроме того, около 20% урожая зерновых теряется на пути от производства до потребления из-за неудовлетворительного качества и низкого уровня хранения. Велики прямые затраты труда на производство 1 ц зерна - 1 ч. в среднем по России за 1990-2000 гг. (от 0,7 в Центрально-Черноземной зоне до 3,0 в Северо-Западной) вместо возможных 0,25-0,35 ч. (в США около 0,29). Происходят существенные изменения в структуре себестоимости производства зерновых культур. В 1986-1990 гг. доля заработной платы в себестоимости составляла 12...13%, амортизации основных фондов — 13.„14, семян — 17... 19, а расходы на топливо не превышали 9%. В настоящее время отчисления на реновацию, техобслуживание (ТО), топливо-смазочные материалы (ТСМ) и автотранспорт составляют более 60% себестоимости зерна. И по-прежнему низка доля заработной платы хлебороба в себестоимости зерна. Расход топливно-энергетических ресурсов на производство зерна в 3 раза выше, чем в США, Канаде и развитых европейских странах. Из общей посевной площади зерновых культур около 30% занимают озимые, главным образом пшеница и рожь. Из яровых зерновых (70% посева зерновых) наибольший удельный вес составляют посевы пшеницы и ячменя. В структуре производства основных видов с.х. продукции доля зерна в крупных сельскохозяйственных организациях занимает 86,9%, в крестьянских (фермерских) хозяйствах 12,2% и в личных хозяйствах населения 0,9%. Размещение посевов зерновых культур в стране оказывает прямое влияние на урожайность зерна, выбор технологии уборки и эффективность зерно-производства в целом. Наибольший объем производства зерна в России обеспечивают Южный, Приволжский, Центральный и Сибирский округа, где производится около 95% валового сбора зерна, в том числе: Южный 30%, Поволжье 29%, Центральный около 18% (табл. 1.2). Анализ распределения площадей под зерновыми культурами по урожайности показывает, что только Северо-Кавказский район Южного округа имеет среднюю урожайность зерновых свыше 30 ц/га. В других регионах процент площадей с урожайностью свыше 30 ц/га не превышает 10...15%. В предстоящие годы не ожидается существенного роста урожайности зерновых, в среднем она может составить 19,4 ц/га, при этом, 70% площадей с урожайностью до 20 ц/га и только 5% площадей - более 35 ц/га. Анализ распределения площадей по урожайности зерновых культур и хозяйств, имеющих посевные площади с определенной урожайностью, показывает, что около 80% хозяйств от их общего количества имеют поля с урожайностью менее 25 ц/га. Причем, эти хозяйства занимают 81% посевных площадей в России. Эта характеристика очень важна для общей оценки состояния зернопроизводства в России. Она определяет потенциальный темп уборки, типаж зерноуборочных машин и среднюю нагрузку на предприятия для послеуборочной обработки зерна. Остается низким уровень интенсификации зернопроизводства в сравнении с развитыми в аграрном отношении странами. Выход зерна на 100 га пашни составляет в России 83...88 т, в США 180... 190 т. Низкие темпы роста валового сбора зерна в России частично могут быть объяснены природно-климатическими особенностями российских полей (дефицит влаги или ее избыток, малый биоиндекс почв и т.д.), нарушением агротехники возделывания зерновых культур, несоответствием техники зональным условиям, недостатком селекции районированных новых сортов, низким качеством семенного фонда и, наконец, неумением хозяйствовать на земле. Для восточных регионов можно назвать еще одну причину — яровые культуры, дающие меньший урожай.
Количество зерна, которое тратится на семенной фонд в России и ряде развитых западных стран, совершенно несоизмеримое. В США на семена расходуется примерно 4 млн.т., в странах ЕЭС - около 6, в России - 15. Имеются, конечно, объективные причины таких различий. Если сравнить расход семян на посев одних и тех же культур, то оказывается, что затраты семенного фонда в России, по сравнению с зарубежными государствами в относительно одинаковых почвенно-климатических зонах, выше в среднем в 1,5...2,5 раза. К примеру, норма высева озимой пшеницы в США 2,2...3,8 млн. шт на 1 га, во Франции - 2,8...4,5, Великобритании - 3,0...4,5, в Краснодарском крае России - 4,0...6,0, Нечерноземной зоне — 5,0...7,0. На создание большего семенного фонда в России приходится нести большие материально-технические и финансовые затраты, так как обработка семенного материала в 1,5...3,0 раза дороже, чем продовольственного зерна /4/.
Из-за нарушения агротехники подготовки семян приходится сеять в основном семенами 2-го и 3-го классов.
Важным показателем интенсивности производства зерна может служить статистическая оценка региональных темпов уборочных работ. Она дает возможность выявить ряд показателей, необходимых для решения стратегических задач материально-технического обеспечения того или иного региона зерноуборочной техникой, а также машинами и оборудованием для послеуборочной обработки зерна. Сравнение темпов уборочных работ по временным периодам позволяет выявить среднесуточный вывоз зерна с поля на предприятия для послеуборочной обработки.
Показатели работы хозяйств с крупнотоварным производством зерна (клуб «Агро-100»)
С переходом к рынку экономические условия ведения сельского хозяйства в России стали более жесткими. Не в пользу крестьян изменилось соотношение цен на продукцию сельского хозяйства и средства производства для села, резко сократилось финансирование сельскохозяйственных предприятий со стороны государства, возникла конкуренция на внутреннем рынке сельхозпродукции, в которой участвуют многие зарубежные транснациональные компании. Часть сельхозпредприятий не выдержала таких жестких условий, и в них резко сократились объемы производства и численность работников, выросли долги и многие обанкротились.
Небольшая часть сельскохозяйственных предприятий России приспособилась к условиям рынка, резко снизив затраты на производство и реализацию продукции и увеличив ее объемы и прибыль. Анализу деятельности и перспективам развития наиболее крупных и эффективных российских сельхозпредприятий уделяют внимание многие исследователи, руководящие работники МСХ РФ, РАСХН, а также инвесторы разного уровня.
В 1998 г. Всероссийский институт аграрных проблем и информатики (ВИАПИ) РАСХН и Фонд поддержки аграрной реформы и сельского развития (РосАгроФонд) впервые определили рейтинг коллективных сельскохозяйственных организаций России (по данным за 1995-1997 гг.) выявив 300 наиболее крупных и эффективных хозяйств /60/. Руководители этих предприятий при поддержке Минсельхозпрода России и Агропромышленного союза впоследствии учредили клуб «Агро-300» и получили от Министерства сельского хозяйства РФ удостоверения, подтверждающие членство в клубе.
Так, в состав клуба вошло 81 хозяйство Северо-Кавказского региона: 59 хозяйств из Краснодарского края, 14 — из Ставропольского края, 8 — из Ростовской области. Большим количеством хозяйств представлены Центральный (56 хозяйств), Уральский (39), Восточно-Сибирский (22), Поволжский и Западно-Сибирский (по 21 хозяйству) экономические районы. Значительны представительства регионов: Московская (29), Свердловская (18), Ленинградская (14) области, Красноярский край (17). В число наиболее крупных и эффективных вошли предприятия всех отраслей сельского хозяйства — 54 зерновых хозяйства, 36 картофеле- и овощеводческих, 15 плодово-ягодных, 112 птицеводческих, 46 мясомолочных, 25 свиноводческих и 12 хозяйств со специализацией в иных отраслях. Зерновые хозяйства расположены в основном в Краснодарском и Ставропольском краях, овощеводческие и молочные — вокруг крупных городов, хозяйства других отраслей более равномерно распространены по территории России.
Организационно-правовые формы хозяйств - членов клуба Агро-300» различны: 155 акционерных обществ, в том числе 125 закрытого и 30 открытого типа, 29 товариществ и обществ с ограниченной ответственностью, 42 сельскохозяйственных производственных кооператива или колхоза, 68 государственных предприятий и совхозов, 3 подсобных предприятия, 3 предприятия других организационно-правовых форм.
В таблице приложений 1.1 представлена сравнительная характеристика производственных показателей хозяйств клуба «Агро-300» и остальных сельхозпредприятий России. Из этой таблицы следует, что 300 крупных и наиболее эффективных хозяйств, это составляет (1,1% к общему числу хозяйств в России с численностью работников 4,7% от их общего количества в стране и 2% посевных площадей от общероссийского уровня), обеспечивают 28% валового дохода от общего его объема, который дают почти 14 тыс. хозяйств.
Причем основные производственные фонды сельхозназначения, приходящиеся на одного работника на 6% больше остальных сельхозпредприятий. Фонд оплаты труда одного работника в хозяйствах из клуба «Агро-300» в 2,1 раза выше.
В среднем за 1997-1999 гг. на долю предприятий, объединенных в клубе «Агро-300», приходилось 16,1% товарной продукции. В 1999 г они получили 12,3 млрд. руб. валового дохода, 7,5 млрд. руб. прибыли.
Несмотря на то, что хозяйства клуба «Агро-300» имели меньшую, чем в остальных сельхозпредприятиях фондовооруженность труда, стоимость товарной продукции в расчете на среднегодового работника в этих хозяйствах была почти в 4 раза выше. За 1997 -1999 гг. в хозяйствах клуба «Агро-300» увеличилось количество занятых работников а в остальных сельскохозяйственных предприятиях России занятость сократилась на 11%. За тот же период хозяйства клуба «Агро-300» увеличили площадь сельхозугодий на 6,2% а остальные хозяйства сократили ее на 2,7 млн. га, то есть на 1,7% (табл. п. 1.1).
В 1999 г. стоимость товарной продукции десяти крупнейших сельхозпроизводителей была равна сумме выручки от реализации продукции и услуг 7,5 тыс. худших сельхозпредприятий России.
Главные факторы успеха хозяйств клуба «Агро-300» - это большой производственный потенциал, накопленный еще в дореформенное время, высокая предпринимательская активность руководителей и компетентность специалистов, применение передовых технологий, соблюдение трудовой и технологической дисциплины, интеграция производства, переработки и реализации продукции. Хозяйства клуба «Агро-300» приспособились к рынку, сохранили трудовые коллективы (средняя численность работников в хозяйствах клуба в 4 раза больше, чем в остальных хозяйствах).
Из членов клуба «Агро-300» были выделены хозяйства с наиболее эффективным производством зерна, которые образовали отраслевой клуб «Агро-100 (зерно)». Распределение хозяйств этого клуба по регионам представлено в таблице приложений 2.1, из которой следует: 60% этих хозяйств находится в Краснодарском и Ставропольских краях.
Особенности работы транспорта на перевозке зерна по маршруту «поле - ток» и обратно
Научно-техническая задача комплектования хозяйств зерноуборочной техникой включает обоснование структуры комбайнового и жатвенного парка, количественного состава парка машин разного класса, типа ТС, выбора оптимальных характеристик машин, а также определение организованно-технических условий, при которых выбранный уборочно-транспортный комплекс будет максимально эффективен по стоимостным и натуральным показателям.
В общем виде такая задача может быть решена применительно к каждому региону или даже к конкретному хозяйству с помощью известных методов оптимизации МТП /26,57/, а также с применением действующих нормативных документов /61/.
Однако в связи с большой вариабельностью природно-климатических условий в разных регионах, технологических и технических факторов, влияющих на производительность уборочных машин, абсолютно точно рассчитать оптимальный парк невозможно. На фактическую потребность в технике оказывает большое влияние множество факторов организационного, социального и финансового характера, которые не поддаются формализации и, соответственно, точному расчету. Поэтому приходится вносить в оптимизационные экономико-математические модели ряд допущений и ограничений, которые несколько усредняют получаемые рекомендации, но в целом дают правильную ориентацию для выбора управленческих решений.
Наиболее распространенными допущениями и огран имениями являются следующие: агросрок уборки принимается в целом средним по региону для основным культур без учета специфики каждого сорта; расчет ведется в основном по зерновым колосовым культурам и редко учитываются зернобобовые, технические и др. культуры; продолжительность рабочего дня принимается в среднем по региону и редко учитываются непогодные дни; масштабы применения различных технологий также усредняются; многие технико-эксплуатационные показатели работы машины принимаются нормативными и т.д.
Однако, наряду с вышеприведенными ограничениями и допущениями, имеются ряд положений, которые приняты в рекомендуемых нормативно-технических документах за основу без каких-либо пояснений, как бы само собой разумеющимися. В то же время во многих случаях они могут оказать большее влияние, чем принятые допущения.
По нашему мнению к таким "принятым" положениям относятся: расчет потребного количества комбайнов без учета конфигурации и размеров полей в хозяйствах, усреднение расстояний и эксплуатационных скоростей по маршрутам "поле-ток" и "ток-поле"; не выявляется эффективность различных способов машиноиспользования, в том числе арендного и наёмного.
Ниже нами предпринята попытка формализовать эти положения, что следует рассматривать как дополнение к действующим рекомендациям по оптимизации структуры МТП хозяйств, принимая их за основу, но приспособив их к расчету параметров уборочно-транспортных комплексов. Особенности работы транспорта на перевозке зерна по маршруту "поле-ток" и обратно Во многих литературных источниках /11,12,13,14/ время движения транспорта при перевозке зерна по маршруту "поле-ток" и обратно рассчитывается по формуле: — средняя эксплуатационная скорость движения транспорта. Так как при высокотоварном производстве зерна необходим более высокий уровень организации уборочных работ, предусматривающий четкую, слаженную работу всех машин, участвующих в уборочной компании, то выясняется, что это формула дает неточный результат и ошибка бывает весьма существенна. Это неизменно сказывается на общем ритме уборочных работ. Наблюдения за работой комбайнов и транспорта в реальных условиях эксплуатации выявили, что путь движения транспорта "туда" — то есть по маршруту "поле-ток" часто не совпадает с расстоянием от тока до поля, так как по время движения транспорта комбайны изменяют свое расположение относительно центра поля или даже вообще закончили убирать один загон или поле и переехали на другое. Таким образом, числитель формулы (1), равный 2Lcp, не соответствует реальным условиям работы уборочных машин и общий путь движения транспорта должен быть представлен суммой двух расстояний туда (Lr) и обратно (L0), так как они не равновелики. Принимать среднее значение между LT и L0 некорректно ввиду того, что их разница может достигать значительной величины и каждое расстояние не однородно по напряженности перевозок. К тому же скорость перевозки принимать как среднюю эксплуатационную также некорректно. Скорость движения транспорта с зерном (туда) и без зерна (обратно) отличается и разница может составить 1,5...2,0 раза и более. Следовательно, и знаменатель в формуле (1) также требует коррекции с учетом разных скоростей: Vr средняя эксплуатационная скорость движения груженого транспорта (туда) и V0 — средняя эксплуатационная скорость движения транспорта без зерна (обратно). Среднюю эксплуатационную скорость движения транспорта на перевозке зерна можно выразить полусуммой скорости его движения по маршруту "поле-ток" и обратно, если только законы распределения этих скоростей по времени движения одинаковы и их статистические характеристики близки между собой, то есть если.
Исходные методологические предпосылки комплексной экономико-математической модели системы «поле - ток»
На основании вышеприведенного анализа в данной работе мы отдали предпочтение детерминированной модели для оптимизации параметров и режимов работы уборочного комплекса в рамках системы «поле-ток». За основу частично принята экономико-математическая модель, изложенная в стандарте отрасли /64/. Некоторые положения приняты из работы /32,69,70/, но в целом новая модель отличается постановкой задачи, функцией цели и рядом новых зависимостей между основными параметрами.
Основные факторы, определяющие эффективность работы уборочного комплекса машин в системе «поле - ток» — производительность полевого агрегата и стационарного пункта, чистота перевозимого продукта, скорость и количество ТС, плечо перевозки. Оптимальное соотношение между этими параметрами можно установить только при исследовании работы комплекса методом математического моделирования. На основе экономико-математических моделей можно достаточно быстро и эффективно определить оптимальные параметры функционирования системы, а также научно обосновать агротехнические требования на машины всего зерноуборочного комплекса. Расчет параметров функционирования зерноуборочного комплекса выполняется на основе детерминированной математической модели. Этот метод наиболее целесообразен, так как позволяет увязать критерии эффективности системы с её параметрами. В отличие от ранее разработанных моделей для решения аналогичных задач /11,32,34,48/, предлагаемая модель описывает работу полевых и стационарных машин на уборке, транспортировке и обработке зерна с учетом новых, разработанных в главе 3, научно-методических положений расчета ряда основных параметров системы «поле - ток». Общая постановка задачи сформулирована так: построить экономико-математическую модель, которая в аналитическом виде связывала бы параметры условий работы системы «поле - ток», характеристики и режимы работы уборочных машин с критериями оценки функционирования всей системы. Были установлены следующие дополнительные исходные предпосылки и ограничения: - приняты наиболее распространенные зерноуборочные комбайны и варианты их использования для крупнотоварного производства — «Дон 1500Б»; - модель функционирования уборочно-транспортного комплекса построена применительно к уборке зерновых колосовых культур; - масса машин и их стоимость приняты из паспортных данных завода и каталогов; - критериями выбора оптимальных параметров системы приняты приведенные затраты, эксплуатационные издержки, прибыль, расход топлива и затраты труда; - исходные составляющие экономических показателей (зарплата, стоимость топлива, отчисления на ремонт, амортизацию и т.п.) приняты в соответствии с действующими стандартами и нормами; - эффективность работы отдельных машин «тока» не оценивается (это отдельная задача) и они рассматриваются в целом, как комплекс для обработки зерна, с различным уровнем темпов уборки за смену. Характеристика уборочного поля включает большую группу факторов, отражающих почвенные, климатические, морфологические и другие особенности уборочной площади, многие из которых не формализованы. Принятая система ограничений и допущений предусматривала выбор тех факторов, которые применительно к поставленной задаче отражают комплексные данные по продуктивности убираемой площади: урожайность зерна и соломы, плотность зернового материала, собираемого в бункер комбайна, средний радиус перевозки зерна, потери от самоосыпания. Все остальные характеристики: рельеф, влажность зерна и соломы, состояние хлебостоя и т.п. в явном виде не учитываются и принимаются за стандартные для среднестатистических условий уборки. На рисунке 4.1 представлена общая сруктурная схема построения модели расчёта функции цели системы «поле-ток». Начальным этапом является формирование базы данных по отдельным подсистемам. Остальные показатели, необходимые для расчета составляющих эффективности, приняты по нормативным материалам. Обоснование основных технологических схем использования комбайнов и транспорта состояло в анализе применяемых в настоящее время технологий организации уборочно-транспортных работ в зернопроизводящих хозяйствах. На основе имеющегося опыта комбайновой уборки анализу подлежали три технологии вывоза зерна с поля. Каждая технология имеет свои преимущества и недостатки. По первой технологии вывоза зерна автотранспорт индивидуально закреплен за каждым комбайном. В этом случае ликвидируется обезличенность зерна, проще выявить производительность и фонд зарплаты комбайнера и водителя, но весьма велики взаимные простои техники в ожидании друг друга. По второй два-три комбайна обслуживается одним большегрузным транспортом. При этом появляется вероятность неравной выработки комбайнов и возможны случаи конфликтов, но снижаются взаимные простои транспорта и комбайнов. Третий вариант - бригадный. Организовывается звено из 3...4 комбайнов и 2...3 автомобилей, управляемых механизаторами одинаковой квалификации. Комбайны по техническому состоянию должны быть также одинаковыми. Этот вариант по нашему опыту является наиболее целесообразным для крупнотоварного производства зерна. Он обеспечивает очень высокий темп уборочных работ даже при больших радиусах перевозки зерна.
