Введение к работе
Актуальность исследования. Планирование в растениеводстве основано на технологических картах. Большую роль при их расчете имеет определение сроков начала производственных операций, которые должны быть оптимальными с точки зрения наилучшего прорастания культур и получения качественного и высокого урожая. Даты агротехнологических операций, как правило, определяемые в соответствии с нормами, используются при планировании, ориентированном на усредненные производственные процессы. Между тем условия возделывания сельскохозяйственных культур в разных природно-климатических зонах региона за многолетний период колеблются в значительной степени, что обусловлено сочетанием большого количества факторов. Очевидно, что для адекватного планирования необходимы качественные модели прогнозирования агротехнологических операций и оптимизации производственных процессов, учитывающие изменчивость природно-климатических условий.
Моделирование производственно-экономических параметров основывается на системном анализе ввиду необходимости выделения основных факторов, влияющих на процесс управления производством, и построении на основе выявленных связей качественных моделей. Другими словами, нужно решить научно-практическую задачу, связанную с определением функциональных зависимостей, описывающих взаимодействие природно-климатических и агротехнологических параметров, с использованием технологий математического моделирования и систематизации данных.
При этом невозможно создание единственного плана аграрного производства, что предполагает использование методов математического программирования в задачах с неопределенными параметрами.
Технологии планирования аграрного производства и влиянию агроклиматических факторов на возделывание сельскохозяйственных культур большое внимание уделялось в работах: Г.В. Кулика, Л.П. Сычева, М.Е. Браславца, Л.В., Кравченко, П.И. Колоскова, С.А. Сапожниковой, М.И. Мель, В.А. Смирновой, М.С. Кулика, А.Т. Белозорова и других.
Несмотря на обилие материалов, посвященных воздействию почвенно-климатических и погодных факторов на развитие сельскохозяйственных культур, практически отсутствуют исследования по влиянию природных факторов на сроки их возделывания.
Агрономические исследования показывают, что несвоевременное выполнение агротехнологических операций приводит к увеличению затрат на производство сельскохозяйственной продукции за счет большей подверженности всходов болезням и вредителям, высокой влажности семян.
Поэтому прогнозирование сроков агротехнологических операций связано с задачей планирования производственных процессов в условиях неполной информации, для решения которой целесообразно создание моделей оптимизации агротехнологических операций.
Целью работы является разработка информационного, математического и алгоритмического обеспечения прогнозирования и планирования агротехнологических операций для различных природно-климатических зон региона.
В соответствии с целью выделены следующие задачи:
постановка и формализация задачи прогнозирования дат агротехнологических операций;
разработка алгоритмов прогнозирования сроков посева зерновых культур;
построение технологических карт на основе оптимизации структуры производства растениеводческой продукции с учетом своевременности посева;
- разработка программного комплекса планирования агротехнологических
операций.
Методы исследования. В диссертационной работе использованы методы теории вероятностей и математической статистики, имитационного моделирования, прогнозирования и математического программирования.
Новизну работы составляют следующие основные научные положения.
-
Постановка и формализация задачи прогнозирования дат агротехнологических операций для планирования производственных процессов.
-
Методика прогнозирования сроков агротехнологических операций, учитывающая формы связи, число факторов, заблаговременность, погодные условия предпосевного периода и прогностические данные.
-
Модели оптимизации структуры посевных площадей с учетом своевременности выполнения агротехнологических операций для повышения эффективности производства растениеводческой продукции.
-
Математическое, алгоритмическое и информационное обеспечение решения задачи оптимизации агротехнологических операций с детерминированными и неопределенными параметрами, связанными со своевременностью посева, для управления производственными процессами на предприятиях агропромышленного комплекса региона.
Объектом исследования является система взаимодействия агротехнологических операций, природно-климатических и погодных факторов.
Предметом исследования является моделирование системы взаимодействия агротехнологических операций, природно-климатических и погодных факторов.
Информационная основа. При разработке моделей прогнозирования использованы агроклиматические данные по гидрометеорологическим пунктам Иркутской области за 1987-2012 гг., сведения о производственных параметрах сельскохозяйственных предприятий региона, нормативно-справочная информация, прогностические данные о погоде и экспертные оценки.
Практическая значимость работы состоит в использовании разработанных моделей для прогнозирования сроков агротехнологических операций и планирования производства растениеводческой продукции на предприятиях агропромышленного комплекса, расположенных в разных природно-климатических зонах региона. Результаты прогнозирования апробированы на предприятии УН1111 «Семена» Иркутского района.
Разработанные модели прогнозирования сроков возделывания сельскохозяйственных культур применяются в дисциплинах «Моделирование устойчивого развития сельских территорий» для студентов 4 курса специальности «Прикладная информатика (в экономике)» и «Моделирование производственных процессов в условиях рисков» для магистрантов 1 года по направлению подготовки «Прикладная информатика» ФГБОУ ВПО «ИрГСХА».
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на международной научно-практической конференции, посвященной 75-летию образования ИрГСХА «Климат, экология, сельское хозяйство Евразии» (ИрГСХА, март 2009); XIV Байкальской Всероссийской конференции «Информационные и математические технологии в науке и управлении» (ИСЭМ, май 2009); Всероссийском конкурсе на лучшую научную работу среди студентов, аспирантов и молодых ученых высших учебных заведений Министерства сельского хозяйства РФ (апрель - май 2010); региональной научно-практической конференции молодых ученых Сибирского федерального округа с международным участием, посвященной 65-летию Победы в Великой Отечественной войне «Информационные технологии в АПК» (ИрГСХА, май 2010); XV Байкальской Всероссийской конференции «Информационные и математические технологии в науке и управлении» (Иркутск - Байкал, июнь 2010); региональной научно-практической конференции молодых ученых Сибирского федерального округа с международным участием «Научные достижения производству» (ИрГСХА, май 2011); Всероссийской конференции «Винеровские чтения» (ИрГТУ, май 2011); XVI Байкальской Всероссийской конференции «Информационные и математические технологии в науке и управлении» (ИСЭМ, июнь 2011); международной научно-практической конференции «Природопользование и аграрное производство» (ИрГСХА, май 2012); ежегодных семинарах по математическому моделированию и информационным технологиям на кафедре информатики и математического моделирования (ИрГСХА, 2008-2013).
Публикации. Результаты диссертационного исследования опубликованы в 14 печатных работах, четыре из которых в изданиях из списка, рекомендованного ВАК.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы из 139 наименований и приложений. Общий объем работы составляет 168 страниц, которые содержат в себе 23 таблицы, 45 рисунков и 11 приложений.
