Математическое моделирование в управлении машинно-транспортным парком при проведении полевых работ Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ В УПРАВЛЕНИИ МАШИННО-ТРАНСПОРТНЫМ ПАРКОМ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ ПОЛЕВЫХ РАБОТ

© Жаров С.Ю.*

Филиал Московского государственного университета технологий и управления им. К.Г. Разумовского, г. Тверь

Разработана гибкая математическая модель, которая позволяет эффективно управлять машинно-транспортным парком определённого состава при проведении полевых работ в зависимости от изменения агротехнических сроков, структуры транспортных средств, конкретных объёмов сельскохозяйственного задания, штата механизаторов и т.д.

Ключевые слова: математическая модель, открытая транспортная задача, машинно-транспортный парк, агротехнический период, оптимальный план распределения техники.

В настоящее время основным критерием эффективности сельскохозяйственного предприятия (фермерского или коллективного хозяйства) является себестоимость производимой продукции. Поэтому возрастает значимость умелого управления машинно-транспортным парком (МТП) для проведения необходимых полевых работ с минимальными затратами. Экономию -математическое моделирование подобных производственных процессов получило широкое распространение [1, 2]. В работе предлагается относительно простая гибкая модель использования МТП, учитывающая виды полевых работ и площадь обрабатываемых земель, необходимые агротехнические сроки, состав тракторного парка, штат механизаторов и т.д.

В качестве модели выбрана открытая транспортная задача (ТЗ) [1, 2], где поставщиками услуг являются определенные марки тракторов с подвесными орудиями, имеющие среднюю выработку в гектарах пахоты, а потребителями - конкретные виды полевых работ с фиксированной площадью в гектарах.

Постановка задачи: пусть хозяйство имеет следующий состав тракторного парка, использующего различное подвесное оборудование: ДТ-75 -20 шт., ДТ-75М - 28 шт., МТЗ-80 - 30 шт., МТЗ-82 - 20 шт. Одновременно выполняются следующие виды работ: вспашка зяби (3000 га условной пахоты), лущение стерни (2000 га), дискование почвы (2000 га), противоэрози-онные работы (1400 га). Общий объем полевых работ - 8400 га. Средняя выработка за смену и затраты на выполнение 1 га работ для каждой марки трактора приведены в табл. 1.

* Доцент кафедры Гуманитарных, экономических и естественнонаучных дисциплин, кандидат физико-математических наук, доцент.

Таблица 1

№ п/п Вид работ Затраты на выполнение условного га работ в условных единицах Объем работ, 8400

ДТ-75 ДТ-75М МТЗ-80 МТЗ-82

1. Вспашка зяби 4,1 4,0 5,0 - 3000

2. Лущение стерни 3,4 3,4 - 5,0 2000

3. Дискование - 4,2 4,3 4,8 2000

4. Противоэрозийные работы 3,6 3,6 3,9 4,0 1400

Средняя выработка в га пахоты за смену, (количество в МТП) 6 (20) 7(28) 5(30) 6(20)

Объем выработки за 15 дней, га 3600 5880 4500 3600 17580

Прочерки в клетках распределительной табл. 1 означают, что соответствующими марками тракторов данный вид работ не выполняется из-за отсутствия подвесного оборудования, поэтому эти клетки блокируются искусственно завышенным тарифом (10). При вычислении объема работ, которые могут выполнить все трактора данной марки сменную выработку одного трактора умножаем на их количество и на число смен в агротехническом периоде. Предположим, что срок полевых работ составляет 15 дней (по две смены в день), тогда для ДТ-75 объем выполняемых работ составит 6-20-30 = 3600 га условной пахоты; для ДТ-75М - 7-28-30 = 5880 га, для МТЗ-80 - 5-30-30 = 4500 га, для МТЗ-82 - 6-20-30 = 3600 га. Общий объем выполняемых работ - 17580 га. Таким образом, модель исходной транспортной задачи является открытой. Чтобы получить закрытую модель, введем дополнительный (фиктивный) вид работ, равный 17580 - 8400 = 9180 га. Тарифы затрат на выполнение таких работ полагаем нулевыми. Используя метод наименьшей стоимости, построим первый опорный план ТЗ (табл. 2), который при проверке методом потенциалов и оказывается оптимальным.

Таблица 2

Вид работ ДТ-75 ДТ-75М МТЗ-80 МТЗ-82 Объем

1 Вспашка зяби 4.1 4.0 [3000] 5 10 3000

2 Лущение стерни 3.4 [2000] 3.4 10 5 2000

3 Дискование 10 4.2 [2000] 4.3 4.8 2000

4 Противоэрозийные работы 3.6 [1400] 3.6 3.9 4 1400

5 Фиктивные работы 0 [200] 0[880] 0 [4500] 0 [3600] 9180

Объем работ, выполняемых МТП 3600 5880 4500 3600 17580

Анализ полученных результатов показывает, что для выполнения заданного объема работ в агротехнический период 15 дней с наименьшими затратами 4.0-3000 + 3.4-2000 + 4.2-2000 + 3.6-1400 + 0-200 + 0-880 + 0-4500 + + 0-3600 = 32240 у.е. нужно применять только две марки тракторов ДТ-75М, ДТ-75, причем и эта часть МТП полностью не используется. Следовательно, появляется возможность маневрирования техникой в случае плохих погодных условий, ремонта, изменения штата механизаторов и т.д.

Первая цель исследования - влияние сроков выполнения заданного объема полевых работ на затраты и использование конкретной техники. Для этого проанализированы все оптимальные планы транспортной задачи при пошаговом (шаг-день) сокращении агротехнического периода (рис. 1).

35000

30000

25000

10000

5000

дни I затраты

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Рис. 1

Установлено, что оптимальный срок выполнения заданных работ составляет 13дней, в этом случае ДТ-75М, ДТ-75 используются полностью, а незначительное увеличение затрат (32258 - 32240 = 18 у.е.) связано с началом применения тракторов марки МТЗ-80. Таким образом, временной резерв для выполнения поставленной задачи с минимальными затратами составляет лишь двое суток. При дальнейшем сокращении агротехнических сроков выполнения полевых работ четко устанавливается ранжирование техники, используемой в МТП. Наименее эффективными для применения в данном агротехническом задании являются тракторы марки МТЗ-82. Их использование начинается лишь при периоде выполнения задания, сокращенном до 9 дней. Очевидно, что при модернизации МТП, если сохраняется фронт сельскохозяйственных работ, именно эта часть парка должна быть заменена. Минимальный срок выполнения полевых работ в полном объеме - 8 дней (табл. 3). В этом случае задействованы все марки тракторов, и суммарные затраты составляют 32937,6 у.е.

Таблица 3

20000

15000

0

Вид работ / марки тракторов ДТ-75 ДТ-75М МТЗ-80 МТЗ-82 Объем

1 Вспашка зяби 4.1 4.0 [1656] 5 [400] 10 [944] 3000

2 Лущение стерни 3.4 [1920] 3.4 [80] 10 5 2000

3 Дискование 10 4.2 4.3 [2000] 4.8 2000

4 Противоэрозийные работы 3.6 3.6 [1400] 3.9 4 1400

5 Фиктивные работы 0 0 0 0[976] 976

Объем работ, выполняемых МТП 1920 3136 2400 1920 9376

Вторая цель исследования - влияние модернизации МТП на сроки выполнения заданного объема полевых работ и затраты при использовании конкретной техники. Согласно математической модели выборочное изменение тракторного парка может привести к существенному сокращению оптимальных агротехнических сроков. Так замена 10 шт. тракторов МТЗ-82 на наиболее эффективные ДТ-75М приводит к уменьшению периода проведения полевых работ с минимальными затратами до 10 дней (табл. 4). При этом сами затраты составляют 32248 у.е.

Таблица 4

Вид работ / марки тракторов ДТ-75 ДТ-75М МТЗ-80 МТЗ-82 Объем

1 Вспашка зяби 4.1 4.0 [3000] 5 10 3000

2 Лущение стерни 3.4 [2000] 3.4 10 5 2000

3 Дискование 10 4.2 [1920] 4.3 [80] 4.8 2000

4 Противоэрозийные работы 3.6 [1000] 3.6 [400] 3.9 4 1400

5 Фиктивные работы 0 0 0 [2920] 0 [1200] 4120

Объем работ, выполняемых МТП 3000 5320 3000 1200 12520

Заметим, что аналогичная замена 10 шт. тракторов МТЗ-82 на ДТ-75 не сокращает агротехнические сроки, так как основной вид работ, где применяется неэффективная техника (МТЗ-80) - дискование почвы, с помощью ДТ-75 не осуществляется.

Как следует из гистограммы, при начальном составе МТП минимальный срок выполнения полевых работ в полном объеме составляет 8 дней. Модернизация тракторного парка и здесь оказывается экономически эффективной: она не приводит к заметному снижению минимального агротехнического периода, но существенно уменьшает затраты на проведение самих полевых работ. Первое связано с небольшим отличием в производительности тракторов ДТ-75М и МТЗ-82 (см. табл. 1), второе обусловлено относительно лучшими показателями затрат на выполнение конкретных видов работ. Так при замене 10 шт. тракторов МТЗ-82 на 10 шт. ДТ-75М минимальный срок выполнения полевых работ в полном объеме снижается до 7 дней, а затраты составляют 32507,2 у.е., что на 430,4 у.е. меньше, чем в начальном варианте. Важно отметить, что при модернизации МТП необходимо учитывать и другие критерии оптимальности, выражающие меру экономического эффекта принимаемого хозяйственного решения, например, разницу в стоимости различных марок тракторов, подбор подвесного оборудования и т.д. Многокритериальность существенно усложняет задачу и требует более детального исследования.

Таким образом, предложенная математическая модель позволяет быстро определить оптимальный план использования МТП конкретного состава для выполнения заданных сельскохозяйственных работ, проанализировать влияние агротехнических сроков на затраты предприятия, показать какую роль играет модернизация машинно-транспортного парка. Относительная

простота модели, наличие программного обеспечения для проведения необходимых расчетов делает возможным ее широкое применение в агропромышленном производстве, а также внедрение в учебный процесс для подготовки специалистов сельскохозяйственных ВУЗов в рамках курса «Математическое моделирование производственных процессов» [3].

Список литературы:

1. Колемаев В.А. Математические методы и модели исследования операций: учебник. - М.: ЮНИТИ, 2008. - 592 с.

2. Коробов П.Н. Математическое программирование и моделирование экономических процессов: учебник. - СПб., 2006. - 369 с.

3. Жаров С.Ю. Математическое моделирование: учебное пособие и лабораторный практикум для студентов инженерного факультета. - Тверь: ТГСХА, 2012. - 54 с.

ИНФОРМАЦИОННАЯ СИСТЕМА ПОДДЕРЖКИ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ В ОЦЕНКЕ ОТХОДОВ ПТИЦЕВОДСТВА

© Малютина Л.А.*

Алтайский государственный аграрный университет, г. Барнаул

Птицефабрики производят большое количество отходов, которые имеют потребительские свойства. Большую часть отходов составляет птичий помет, являющийся не только потенциально ценным органическим удобрением, но и опасным отходом для окружающей среды, который может служить источником заражения почвы, воды, быть источником неприятного запаха. Оценить влияние на окружающую среду отходов птицефабрик позволит комплексная экологическая и экономическая оценка с использованием информационной системы поддержки принятия решений.

Ключевые слова: отходы птицеводства, птичий помет, экологическая оценка, экономическая оценка, информационные системы поддержки принятия решений.

Промышленное птицеводство является не только поставщиком продуктов питания и пухо-перьевого сырья, но и источником большого объема отходов производства. К отходам производства, согласно ГОСТ 30772-2001 «Ресурсосбережение. Обращение с отходами. Термины и определения», относят «остатки сырья, материалов, изделий, предметов, образовавшихся в процессе производства продукции, выполнения работ (услуг) и утратившие

* Старший преподаватель кафедры Информационных технологий.