CC BY
33
УДК 63.001.57
КОМПОЗИТНАЯ МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ НАВИГАЦИИ УБОРКИ -ЗАГОТОВКИ УРОЖАЯ В АПК
Бакурадзе Леонид Амбросиевич аспирант
Кубанский государственный аграрный университет, Краснодар, Россия
Рассматривается композитная математическая модель для создания (креации) уборочнозаготовительных событий, проектирования уборочно-транспортно-заготовительных процессов и ежесуточного оперативного планирования работы уборочно-транспортно-заготовительного комплекса в период проведения уборочнозаготовительных кампаний в АПК на региональном и районном уровнях в формате товарносырьевых зон Заготовительных предприятий (Элеваторные комплексы, Сахарные заводы). Описывается интегрированный алгоритм формирования ресурсно-сбалансированных, технологически увязанных и согласованных по времени суточных планов ведения уборочно-транспортнозаготовительных работ на плече: пункт погрузки Производителя сельхозпродукции (поставщик) -пункт приемки Заготовителя товарной продукции.
Ключевые слова: АПК, УБОРОЧНО-ТРАНСПОРТНО-ЗАГОТОВИТЕЛЬНЫЙ КОНВЕЙЕР, АВТОМАТИЗАЦИЯ, ОПЕРАТИВНОЕ УПРАВЛЕНИЕ, ПЛАНИРОВАНИЕ, ЗАГОТОВКА, СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ ПРОДУКЦИЯ.
UDC 63.001.57
COMPOSITE MATHEMATICAL MODEL OF CROP HARVESTING-S TORAGE IN AIC
Bakuradze Leonid Ambrosievich post-graduate student
Kuban State Agrarian University, Krasnodar, Russia
Composite mathematical model for creation of harvesting-storage actions, projecting of harvesting-transporting-storage processes and every day-to-day operative planning of harvesting-transporting-storage complex work during the period of harvesting-storage campaigns in AIC on regional and district levels in format of finished-raw zones of storage enterprises (elevator complexes, sugar plants) are considered. Integrated algorithm of formation of resource-balanced, technologically connected and coordinated in time of daily plans of harvesting-transporting-storage works maintenance on the side: place of shipment of agricultural products Producer ( supplier)- place of finished products acceptance of a purveyor is described.
Key words: AIC, HARVESTING-TRANSPORTING-STORAGE CONVEYOR, AUTOMATIZATION, OPERATIVE MANAGEMENT, PLANNING, STORAGE, AGRICULTURAL PRODUCTS.
При проведении уборочно-заготовительных Кампаний (Кампаний) на территории Агропромышленного комплекса района/региона происходит интенсивное производственно-техническое и технологическое взаимодействие Участников уборочно-транспортно-заготовительных работ:
- поставщиков - Производителей сельхозпродукции;
- заготовителей - Приемных/Перерабатывающих предприятий;
- перевозчиков - Автотранспортных организаций.
Интенсивность взаимодействия Участников Кампаний обусловлена
технологическими требованиями текущего момента:
- сезонностью осуществляемых работ;
- влиянием погодных условий на качество убираемого урожая;
- обеспечением высокого качества закладки на хранение;
- сроками проведения уборочно-заготовительных работ.
От слаженности работы уборочно-транспортно-заготовительного комплекса (комплекса) во многом зависят: сроки проведения уборки, заготовки, качество и сортность заготавливаемой продукции. Слаженность работы комплекса оказывает большое влияние также и на эффективность использования подвижного состава автотранспорта, погрузочной техники, разгрузочного оборудования, технологического оборудования Заготовительных предприятий, количество расходуемых ГСМ и электроэнергии. Согласованность взаимодействия участников уборочно-транспортнозаготовительного процесса (процесса) непосредственно влияет на качество и стоимость заготавливаемой товарной продукции.
В настоящее время производственно-хозяйственные отношения участников уборочно-транспортно-заготовительной Кампании определяются Договорами поставки сельхозпродукции, «Правилами организации и ведения технологического процесса на заготовительных предприятиях» и «Правилами организации перевозок сельхозпродукции». Эффективный организационно-технический механизм (математические модели) и инструментальное средство оперативного управления Кампанией (алгоритмы), которые бы обеспечили формализацию взаимодействия всех участников Кампании, с одной стороны, и информатизацию навигации Кампании в формате товарных зон Заготовительных предприятий на плече: пункт погрузки производителя сельхозпродукции (поставщик) - пункт приемки заготовителя товарной продукции - отсутствуют.
Для осуществления оперативного управления уборочно-
транспортно-заготовительным процессом руководителям агроформирований и автотранспортных организаций необходимо иметь в своем распоряжении организационно-экономический механизм и быстродействующий аналитический инструмент для обеспечения ежесуточной функциональнотехнологической и временной увязки деятельности предприятий АПК и формализации регламентов технологического взаимодействия. В основу организационно-экономического механизма и быстродействующего аналитического инструмента должны быть положены математическая модель и алгоритм, обеспечивающие в совокупности рационализацию процесса навигации уборочно-заготовительной Кампанией в формате управляемого объекта.
Постановка организационно-экономической проблемы
Объектом управления является товарно-сырьевая зона Заготовительного предприятия. В качестве Заготовительных предприятий определим такие перерабатывающие или осуществляющие хранение сельхозпродукции агроформирования, как Элеваторы, Комбинаты хлебопродуктов, Приемные пункты, Сахарные заводы, Свеклоприемные пункты. В номенклатуру товарной продукции (сельхозпродукции) входят все зерновые-колосовые и сахарная свекла.
Товарная зона Заготовительного предприятия представляет собой совокупность территориально распределенных агроформирований, производящих сельхозпродукцию, в нашем случае - производство зерновых-колосовых и сахарной свеклы. Агроформирования - Сельхозпроизводители являются структурными образованиями различных форм собственности. Сельхозпроизводители осуществляют поставку товарной продукции на агроформирования - Заготовительные предприятия, которую Заготовительные предприятия потребляют для переработки или принимают на хранение. Агроформирования - Сельхозпроизводители могут располагаться на территории одного или нескольких административных образований.
На территории товарной зоны имеется фиксированная транспортная сеть, связывающая все агроформирования объекта управления и обеспечивающая транспортную доступность к местам уборки/погрузки и приема/разгрузки. Топология транспортной сети товарной зоны определяется взаиморасположением на территории товарной зоны Сельхозпроизводителей и Заготовительного предприятия. Транспортная сеть сконфигурирована звеньями транспортной сети. Звеном транспортной сети является участок транспортной сети, связывающий один пункт погрузки - Сельхозпроизводителя с пунктом разгрузки - Заготовительным предприятием. Каждое звено транспортной сети имеет фактическое расстояние. Транспортная сеть не имеет петель и узлов, но имеет путепроводные пересечения.
Крупные Сельхозпроизводители имеют распределенную структуру производственных подразделений - бригады, отделения, участки. Каждое структурное подразделение:
- ведет свою производственно-хозяйственную деятельность на закрепленных за ним земельных угодьях путем возделывания той или иной сельхозкультуры;
- имеет в своем распоряжении уборочную технику (зерно- и свеклоуборочные комбайны), погрузочные механизмы (зерно- и свеклопогрузчики), площадки для кратковременного складирования (бурты) или подработки сельхозпродукции (механизированные тока);
- имеет весовую для взвешивания автотранспорта, оснащенную весовым оборудованием, обеспечивающим взвешивание груженых и порожних крупнотоннажных транспортных средств. Уборочная техника и погрузочные механизмы характеризуются нормированными техническими данными.
Заготовительное предприятие имеет пункт приемки товарной продукции. На территории пункта приемки располагаются посты разгрузки, укомплектованные крупнотоннажным разгрузочным оборудованием и механизмами. Разгрузочное оборудование и механизмы характеризуются нормированными техническими данными. При въезде на территорию пункта приемки находится Контрольно-визировочная лаборатория качества (КВЛК). На территории пункта приемки устроены несколько весовых на
въезде и выезде с оборудованием для взвешивания груженых и порожних крупнотоннажных транспортных средств.
На территории товарной зоны располагаются централизованные Автотранспортные предприятия (АТП), которые оказывают Сельхозпроизводителям, не имеющим своих транспортных ресурсов, транспортноэкспедиционные услуги по доставке урожая с территории производственных подразделений Сельхозпроизводителей на Заготовительное предприятие. Каждое АТП выставляет на период проведения уборочно-транспортно-заготовительных Кампаний специально наряженный автоот -ряд в составе необходимого количества транспортных единиц.
Некоторые Сельхозпроизводители имеют Автопарк с достаточным количеством крупнотоннажных транспортных средств. В период проведения уборочно-транспортно-заготовительных Кампаний они могут выставлять свой специально наряженный автоотряд, который будет осуществлять вывоз только своей товарной продукции с пунктов погрузки своих структурных подразделений на пункт приемки Заготовительного предприятия.
На период проведения уборочно-транспортно-заготовительной Кампании юридически (на основе договоров) определено организационноэкономическое закрепление Сельхозпроизводителей за Заготовительными предприятиями и централизованных Автотранспортных предприятий - за Сельхозпроизводителями. В течение всего срока проведения уборочно-транспортно-заготовительной Кампании, на каждый день всем Участникам выделяют ресурсы и задают временные режимы работы. Сельхозпроизводители выставляют подготовленные к сдаче (на вывоз) объемы товарной продукции по видам. Автотранспортные предприятия и Автопарки Сельхозпроизводителей выставляют свои автоотряды для оказания Сельхозпроизводителям и Заготовительному предприятию транспортноэкспедиционных услуг по доставке урожая с пунктов погрузки - Сельхозпроизводителей на пункты разгрузки - Заготовительное предприятие.
Ресурсы всех участников уборочно-транспортно-заготовительной Кампании не фиксированы, не сбалансированы и обоснованно не сосредоточены. Отсутствует функционально-технологическая увязка уборочно-транспортно-заготовительного процесса. Оперативно-тактический прогноз и параметризация объемов уборки - сдачи - приемки отсутствуют. Оперативной инсталляции ресурсов нет. Мониторинг процесса отсутствует. Оперативное управление осуществляется путем ситуативного администрирования. Параметризация работы уборочно-транспортно-заготовительного комплекса (ежесуточное планирование) и аналитическое сопровождение процесса (оперативное управление) отсутствуют.
Необходимо ежедневно организовывать высокоэффективное проведение уборочно-транспортно-заготовительных работ на территории товарной зоны Заготовительного предприятия, обеспечивающее: наиболее полное использование имеющихся у Участников ресурсов, ликвидацию не-
производственных затрат и сокращение расхода энергоносителей, а также сокращение сроков уборки-заготовки, значительную экономию выделяемых дотационных финансовых средств и снижение себестоимости сельхозпродукции.
Предлагаемое решение проблемы
Организацию высокоэффективного проведения уборочно-
транспортно-заготовительной Кампании на территории товарной зоны Заготовительного предприятия предлагается осуществлять на основе процессного подхода к проблеме формализации межведомственного технологического взаимодействия всех участников Кампании - агроформирований (Производители сельхозпродукции, Заготовительные предприятия) и обеспечивающих им техническую помощь централизованных Автотранспортных предприятий, муниципальных и коммерческих предприятий и организаций. Процессный подход к проблеме организации уборочно-транспортно-заготовительных работ (работ) в АПК реализуется на основе применения инновационной технологии организации и управления уборочно-транспортно-заготовительными Кампаниями в АПК - технология композитной навигации уборочно-заготовительных Кампаний в АПК
- ТКН УЗК «Вектор».
Концептуально и методологически ТКН УЗК «Вектор» обеспечивает, в формате товарных зон Заготовительных предприятий, научно обоснованную формализацию оперативной производственной деятельности уборочно-транспортно-заготовительного комплекса (комплекса) путем параметрической увязки технологического взаимодействия назначаемых ресурсов всех Предприятий - участников процессов за счет определения единого порядка и способа проведения уборочно-транспортнозаготовительных работ, на основе регламентации процедур межведомственного хозяйственного взаимодействия в едином информационном и пространственно-временной формате.
Основу ТКН УЗК «Вектор» составляют математическая модель навигации уборочно-заготовительных кампаний (ММН УЗК) в формате товарных зон Заготовительных предприятий и алгоритм проектирования уборочно-транспортно-заготовительных процессов на плече: пункт погрузки - Производитель сельхозпродукции (поставщик) - пункт приемки - Заготовитель товарной продукции.
Математическая модель навигации УЗК Компоненты ММН УЗК
Математическая модель навигации уборочно-заготовительных кампаний в АПК включает следующие классификаторы, идентификаторы, математические и информационные модели, алгоритмы методы и способы:
- паспорт товарной зоны Заготовительного предприятия;
- математическая модель процесса уборки - заготовки урожая;
- ресурсно-балансную технологическую модель;
- дорожно-транспортную модель работ;
- конвейерно-поточную модель процессов;
- модель планирования;
- модель разработки показателей управляющих документов;
- проблемно-ориентированные алгоритмы;
- методы расчетов;
- методы параметрической увязки показателей процесса. Характеристическое описание ММН УЗК
Паспорт товарной зоны Заготовительного предприятия
Конфигурация объекта управления
Дадим семантические определения элементам объекта управления ММН УЗК.
Заготовительное предприятие - Комбинат хлебопродуктов (КХП), Хлебоприемное предприятие (ХПП), Сахарный завод, Свеклоприемный пункт.
Контрольно-визировочная лаборатория качества (КВЛК) - структурное подразделение Заготовительного предприятия, осуществляющее предварительный и оперативный контроль качества принимаемой сельхозпродукции.
Пункт приемки Заготовительного предприятия - Элеватор, пункт разрузки, кагатное поле Сахарного завода, кагатное поле Свеклопункта.
Пост разгрузки - механизм, обеспечивающий разгрузку транспортного средства на пункте приемки.
Производители сельхозпродукции (поставщик) - агроформирования АПК различных форм собственности, осуществляющие производство сельскохозяйственной продукции и ее поставку на Заготовительные предприятия.
Пункт погрузки Производителя сельхозпродукции - мехток, склад, поле, комбайн.
Погрузчик сельхозпродукции - механизм, обеспечивающий погрузку сельхозпродукции на транспортное средство.
Транспортировщики - Автотранспортные организации, осуществляющие транспортные услуги по перевозке сельскохозяйственной продукции (Централизованные Автотранспортные предприятия - АТП, автоотряды Автопарков Сельхозпроизводителей - АП).
Транспортное средство - автотранспортный агрегат.
Сельскохозяйственная продукция - зерновые, сахарная свекла.
Элементарный транспортный канал - участок транспортной сети с формализованным грузопотоком.
Мощность транспортного канала - пропускная способность, которая измеряется количеством груза в тоннах, перевозимого на 1 км за 1ч, т.е. тонн^км/час).
Маршрут - параметризованное звено адресно-ориентированного участка транспортной сети.
Топологическая модель товарной зоны
Опишем конфигурацию товарной зоны как объекта управления и организационно-хозяйственной модели в формате характеристик Участников, панорамы производственно-технологических ресурсов товарной зоны в контексте нормативно-справочных данных на оборудование, технику и транспортные средства.
Топологическая модель представляет фиксированную транспортную сеть без узлов и петель (см. рисунок).
- Заготовительное предприятие Д - Сельхозпроизводители
- Автотранспортные предприятия (§) - Автопарки Поставщиков
Структурно-топологическая схема типовой товарной зоны Заготовительного предприятия
Транспортная сеть связывает между собой находящиеся в ее вершинах пункты погрузки - Производителей сельхозпродукции (в дальнейшем Производители), пункты разгрузки - Заготовительные предприятия, гаражи Автотранспортных предприятий и Автопарки Производителей.
Для каждого звена транспортной цепи расстояние известно. Определено закрепление Производителей за Заготовительными предприятиями и Автотранспортных предприятий за Производителями сельхозпродукции.
Определена последовательность стадий и порядок этапов процесса. Нормативно-справочная информация представляет собой реестры паспортов на оборудование, технику и транспортные средства, реестр расстояний по всем звеньям транспортной сети, хронометражные временные параметры контролирующих процесс операций (взвешивание, заезды, разгрузка, съезды, контроль качества принимаемой продукции).
Формализованное описание товарной зоны Классификатор переменных
Идентификаторы показателей объекта управления
Для записи математических соотношений, обеспечивающих описание ММН УЗК и качественно-количественных характеристик товарной зоны Заготовительного предприятия, введем следующие идентификаторы:
I = - код пункта погрузки хозяйства;
у = 1,...,3 - код производителя сельхозпродукции, автопарка;
к = 1,К - код районного АПТ;
п = 1,...,Ы - код Заготовительного предприятия;
х = 1,...,Х - индекс Автотранспортной организации ( где Х=1+К);
и= 1,...,и - номер поста разгрузки Заготовительного предприятия;
а = 1,...,А - код вида сельхозпродукции;
Ь = 1,...,Б- код марки транспортного средства;
I = 1,...,Ь - количество транспортных средств одной марки; d = 1,...,и - код марки погрузчика; е = 1,...,Е - код марки разгрузчика; с = 1,...,С - код транспортного канала сети;
? = 1,...,Т - время работы участников кампании;
т = 1,...,М - шифр элементарного выходного транспортного потока по адресно-ориентированному участку транспортной сети;
у = 1,...,У - шифр элементарного товарно-ориентированного входного транспортного потока по транспортной сети.
Идентификаторы показателей процесса
Для описания декларативных и расчетных показателей в формате суток, на которые будет осуществляться планирование, введем следующие идентификаторы:
Ру(а) - заявленный пунктом погрузки объем сельхозпродукции; Руп(а^) - объем сельхозпродукции, который может быть отгружен группой назначенных погрузчиков;
Руп(а) - объем сельхозпродукции, который необходимо вывезти с пункта погрузки на Заготовительное предприятие;
Ыуп(а) - объем вида сельхозпродукции, который может быть принят с конкретного пункта погрузки;
Рп(а) - общий объем сельхозпродукции каждого вида, который может принять Заготовительное предприятие;
Реп(а) - объем сельхозпродукции, который может быть принят группой постов разгрузки каждого типа Заготовительного предприятия;
Муп(а) - общий объем каждого вида сельхозпродукции, который может отгрузить и сдать на Заготовительное предприятие Сельхозпроизводитель;
Мп(а) - общий объем каждого вида сельхозпродукции, который могут отгрузить и сдать все закрепленные за Заготовительным предприятием Производители сельхозпродукции;
Р1уМ(т,1) - выходящие товарные потоки (отправляемые Поставщиками);
Еп(а) - объем каждого вида сельхозпродукции, который может принять Заготовительное предприятие;
Р1(у,\) - входящие товарные потоки (принимаемые Заготовителем);
Луп(а) - количество работы по транспортировке объема каждого вида сельхозпродукции с конкретного пункта погрузки Производителя сельхозпродукции на пункт разгрузки Заготовительного предприятия;
Луп - количество работы по транспортировке общего объема сельхозпродукции с конкретного пункта погрузки Производителя сельхозпродукции на пункт разгрузки Заготовительного предприятия;
Луп - количество работы по транспортировке общего объема сельхозпродукции от конкретного Производителя сельхозпродукции на пункт разгрузки Заготовительного предприятия;
Лп - количество работы по транспортировке общего объема сельхозпродукции от всех Производителей сельхозпродукции товарной зоны на пункт разгрузки Заготовительного предприятия;
Жуп(а) - необходимая мощность элементарного транспортного канала обеспечения адресного потокодвижения сельхозпродукции с каждого пункта погрузки для транспортировки объема каждого вида сельхозпродукции;
- необходимая мощность транспортных ресурсов обеспечения адресного потокодвижения сельхозпродукции с каждого пункта погрузки;
№]п - необходимая мощность транспортного канала обеспечения адресного потокодвижения общего объема сельхозпродукции от Поставщика сельхозпродукции;
Еп(с) - общая достаточная мощность транспортных ресурсов обеспечения всех адресных потокодвижениий сельхозпродукции с каждого пункта погрузки для транспортировки общего объема всех видов сельхозпродукции по товарной зоне Заготовительного предприятия (функционал);
Жу - общий ресурс (мощность) транспортных средств Автопарка
Поставщика сельхозпродукции;
Жу(к) - недостающий транспортный ресурс (мощность) по Поставщику сельхозпродукции;
Жк - общий недостающий транспортный ресурс (мощность) по группе Поставщиков сельхозпродукции, обслуживаемых одним районным АТП;
Жк - общий ресурс (мощность) транспортных средств АТП;
Жуп(х) - общий ресурс (мощность) транспортных средств отряда Транспортной организации, размещенного на элементарном транспортном канале для осуществления потокодвижения сельхозпродукции;
Жп(х) - общий транспортный ресурс Транспортной организации;
Жп - необходимые по товарной зоне транспортные ресурсы в целом:
Жи - производительность поста разгрузки (разгрузчика);
Wd - производительность погрузчика (комбайна);
ЖЬ - мощность рейса транспортного средства;
РЬ - грузоподъемность транспортного средства;
УЬ - нормативная скорость транспортного средства;
8уп - расстояние между пунктом погрузки - Производителем сельхозпродукции и пунктом разгрузки - Заготовительным предприятием;
- расстояние между пунктом погрузки - Производителем сельхозпродукции и гаражом Автопарка;
8ук - расстояние между пунктом погрузки - Производителем сельхозпродукции и АТП;
Ту - продолжительность работы пункта погрузки Производителя сельхозпродукции;
Тп - продолжительность работы пункта приемки Заготовительного предприятия;
Tхs - начало (старт) временного интервала выпуска транспортных средств Автотранспортной организации;
Тх/ - конец (финиш) временного интервала выпуска транспортных средств Автотранспортной организации;
Z - номер маршрута на транспортной сети (маршрутного графика);
О - актуальное ортонормированное пространство автотранзита на инсталлированной транспортной сети;
Т(г,х) - время выхода на линию транспортного средства Автотранспортной организации (АТО);
Ту'(1,х) - время нулевого пробега (движение от гаража до пункта погрузки Производителя сельхозпродукции) транспортного средства АТО;
Туп (2,х)пр.пп - время прибытия транспортного средства АТО на пункт погрузки Производителя сельхозпродукции;
Туп(2,х)пп - время нахождения транспортного средства АТО на пункте погрузки Производителя сельхозпродукции;
Туп(2,х)ГР - время движения транспортного средства АТО от пункта погрузки до пункта разгрузки с грузом;
Туп(2,х)ПР.ЗП - время прибытия транспортного средства АТО на пункт разгрузки Заготовительного предприятия;
Туп(2,х)ЗП - время нахождения транспортного средства АТО на пункте разгрузки Заготовительного предприятия;
Туп (2,х)б.ГР - время движения транспортного средства АТО от пункта разгрузки до пункта погрузки без груза;
Туп(2,х)ОБ - время оборота (движение от пункта погрузки -Производителя сельхозпродукции до пункта приемки - Заготовительного предприятия и обратно) транспортного средств АТО;
Р1(у,\) - входящие товарные потоки (принимаемые Заготовителем);
РуМ(т,1) - выходящие товарные потоки (отправляемые Поставщиками);
Куп(а) - потоковый коэффициент пункта погрузки в общем объеме сельхозпродукции группы хозяйств по каждому виду продукции;
Кип(а) - потоковый коэффициент постов разгрузки в общем объеме сельхозпродукции каждого вида, который может быть принят Заготовительным предприятием;
Куп(к) - потоковый коэффициент пункта погрузки в общем недостающей мощности транспортного канала по прикрепленному к хозяйству централизованному (районному) АТП;
Q(х) - количество марок транспортных средств (ТС) АТО;
Qх (2, Ь) - количество ТС каждой марки по каждой АТО;
Q (2,х) - количество рейсов ТС;
Математическая модель процесса уборки - заготовки урожая
Транспортная сеть между одним Заготовительным предприятием и группой закрепленных за ним производителей не имеет петель и содержит один приемник и произвольное число источников с различной сельхозпродукцией.
Такая конфигурация транспортной сети соответствует случаю многотоварного потока с общим приемником (узел). Схему товародвижения по транспортной сети можно соотнести со схемой движения тока по электрической цепи с произвольным числом выходов и одним входом без узлов и петель. В нашем случае, к описанию процесса товародвижения по транспортной сети товарной зоны Заготовительного предприятия можно применить закон Кирхгофа для электрических цепей в контексте тока -сумма входящих в узел токов равняется сумме выходящих из узла токов.
Применительно к схеме товародвижения формализуем уборочно-транспортно-заготовительный процесс в формате закона Кирхгофа. Примем за основу следующее положение: весь подготовленный к отгрузке объем сельхозпродукции должен быть принят Заготовительным предприятием в течение установленного времени работы. Отгрузка товарной продукции, ее транспортировка и приемка будут осуществляться конвейерным методом путем формирования в заданном временном интервале непрерывного и равномерного потока товарной продукции от Поставщиков к Заготовителю.
В общем случае математическую модель уборочно-транспортнозаготовительного процесса на фиксированной транспортной сети объекта управления можно представить соотношениями (1)—(3):
Р (І ) = Х Р ( а,1), (тонн) (1)
а=1
где ¥(І) - аналитически обоснованные наличествующие совокупные технологические возможности Заготовительного предприятия по регламентированной за время t приемке и обработке всех входящих товарных потоков всех видов принимаемой продукции своей товарной зоны, определяемые суммарными возможностями всех постов разгрузки по максимальному объему приемки
Р (І ) = ]?Жи (І ). (тонн) (2)
и =1
F(a,t) - аналитически обоснованные необходимые технологические возможности п-зо Заготовительного предприятия по регламентированной во времени t приемке и обработке входящих товарных потоков по видам продукции a своей товарной зоны:
х з с
Р (а, і ) = ИХ Жсфх (а, І), (тонн) (3)
х=1 ф=1 с=1
Wcjx(a,t) - аналитически обоснованные наличествующие технологические возможности Сельхозпроизводителей j по регламентированной во времени уборке - отгрузке товарной продукции вида a в разрезе пунктов погрузки в сочетании с аналитически обоснованными технологическими возможностями Автотранспортных организаций x по регламентированной во времени t транспортировке товарной продукции с пунктов погрузки Сельхозпроизводителей на пункты разгрузки Заготовительного предприятия по элементарным транспортным каналам c транспортной сети товарной зоны.
Модель декларирует обязательность установления соответствия
технологических возможностей приемки Заготовительного предприятия с технологическими возможностями отгрузки Сельхозпроизводителей и технологическими возможностями транспортировки Автотранспортных организаций в едином временном формате.
Уборочно-транспортно-заготовительные работы, осуществляемые уборочно-транспортно-заготовительным комплексом в течение регламентированного времени t по товарной зоне п-го Заготовительного предприятия, в общем виде опишем следующими основными балансными уравнениями:
1. По объемам поставки - приемки (отправляемым Сельхозпроизводителями и принимаемым Заготовительным предприятием объемам товарной продукции по видам) (4);
2. По объемам грузоперевозок (работ), выполняемых по транспортной сети Автотранспортными организациями (5):
.7
Еп (а) = 1 Муп (а), {топн) (4)
у=1
Ап = 1 ^п (х) * ^ . (тонн хкм) (5)
X=1
Процесс погрузки - транспортировки - разгрузки по товарной зоне Заготовительного предприятия запишем как уравнение балансов выходящих (отправляемых) и входящих (принимаемых) потоков товарной продукции в следующем виде (потоковое соотношение):
У I М I
11 Р1 (7,1) = Ц РуШ (Ш, I) , (тонн/час) (6)
у =1 /=1 Ш =1 /=1 ^ '
где входящие товарные потоки (принимаемые Заготови-
телем);
Pijnt(m,l) - выходящие товарные потоки (отправляемые Поставщиками);
Для выполнения потокового соотношения (5) декларируем следующие производственно-технологические условия:
- в регламентированные сроки t на пунктах погрузки i Сельхозпроизводителей j в формате спроектированного ежесуточного плана работ должны отгружать на подаваемый в установленное время подвижной состав АТО подготовленную к сдаче товарную продукцию a (с соблюдением установленной сортности);
- транспортные средства Автотранспортных организаций, в предписанные для них сроки, должны осуществить своевременную подачу под погрузку, распределенного в формате спроектированного ежесуточного плана работ подвижного состава, произвести транспортировку и доставку товарной продукции от мест погрузки к месту разгрузки;
- на приемном пункте Заготовительного предприятия товарная продукция должна быть принята (проверено соответствие качества, осуществлено взвешивание и разгрузка) в полном объеме и в регламентированные сроки в формате показателей ежесуточного плана работ.
Ресурсно-балансная технологическая модель процесса
Ресурсная часть обеспечивает описание декларированных участниками кампании на сутки планирования видов, объемов и режимов работ и выставляемых ресурсов, а также проводит определение по каждому участ-
нику фактических возможностей осуществления предполагаемых работ назначаемыми ресурсами.
В формате Поставщиков:
- подготовленных к сдаче объемов товарной продукции по видам и сортности;
- выставляемых для производства погрузочных работ погрузочных средств (технические ресурсы);
- регламентов работ.
В формате Заготовителя:
- принимаемых объемов товарной продукции по видам и сортности;
- выставляемого для производства разгрузочных работ разгрузочного оборудования/техники (технических ресурсов).
- регламентов работ.
В формате Транспортировщиков:
- выставляемого для производства перевозок подвижного состава автотранспортной техники (технических ресурсов);
- регламентов работ.
При этом ресурсы и регламенты работы всех Участников процесса не фиксированы и не сбалансированы.
Балансная часть модели обеспечивает согласование ресурсов всех участников и увязку их фактических возможностей:
- определение возможностей Заготовителя по приему декларированных Поставщиками его товарной зоны объемов подготовленной к сдаче товарной продукции по видам и сортности;
- определение фактических объемов поставки товарной продукции по видам и сортности для каждого Производителя;
- определение регламента приемо-сдаточных работ на сутки.
Определим количественные соотношения модели.
Выявление ресурсных возможностей по Сельхозпроизводителям.
Соотношение между заявленным объемом сельхозпродукции и возможностью отгрузки на пункте погрузки:
Ру(а) Ф Руп (а, d) . (тонн) (7)
Соотношение между объемом сельхозпродукции, который может быть предъявлен к вывозу с пункта погрузки, и заявленным объемом:
Руп (а) = Ру (а) - если £ ^'Ф.Ф
, ч , _ , - если Pij(a) • Pijn(a,d) . (тонн) (8)
Руп (а) = Руп (а, d)
Общий объем каждого вида сельхозпродукции, который Сельхозпроизводитель может отгрузить и сдать на Заготовительное предприятие:
- (9)
Мфп (а) = 1 Руп (а) . (тонн)
и=1
Общий объем каждого вида сельхозпродукции, который могут отгрузить и сдать все закрепленные за Заготовительным предприятием Производители сельхозпродукции:
J (10)
Mn (a) = ^ Mjn (a) . (тонн)
j =1
Выявление ресурсных возможностей по Заготовителю.
Объем сельхозпродукции одного вида, который может быть принят группой выделенных для этого вида сельхозпродукции постов разгрузки за время работы пункта приемки:
и (11)
Pen (a) = ^ Wen (u) * Tn . (тонн)
u=1
Общий объем сельхозпродукции одного вида, который может быть принят Заготовителем за время работы приемного пункта (ресурс):
Pn (a) = £ Pen (a) . (тонн) (12)
e=1
Баланс сдачи - приемки по каждому виду сельхозпродукции определяется выражением, устанавливающим соотношение между объемом товарной продукции, который может быть принят Заготовительным предприятием, и определенным по Сельхозпроизводителям к сдаче общим объемом сельхозпродукции:
En(a) = Pn(a) - если Pn(a) £ Mn(a) (
- если Pn(a) > Mn(a). (тонн) (13)
En (a) = Mn (a)
Конвейерно-поточная модель процесса
Конвейерно-поточная модель процесса включает количественные приемы, способы и методы ведения погрузочных, транспортных и разгрузочных работ, обеспечивающие:
- формирование единого, параметрически увязанного, уборочно-транспортно-заготовительного конвейера;
- определение непрерывных, нормированных по времени объемов грузовых потоков товарной продукции по элементарным транспортным каналам от мест погрузки к местам разгрузки;
- определение необходимых транспортных ресурсов в разрезе Поставщиков.
Уравнение для определения объема работы по транспортировке сельхозпродукции в формате пунктов погрузки Сельхозпроизводителей имеет вид:
Aijn (a) = Mijn (a) * Sijn . (тонн*км)
(14)
Уравнение для определения необходимой мощности элементарного транспортного канала по транспортировке сельхозпродукции в формате
пунктов погрузки Сельхозпроизводителей имеет вид (основное соотношение модели процесса):
иг- ( ) _ АУп(а) (15)
пуп(а) _ . (тонн^км/час)
Ту
Соотношение, определяющее необходимую мощность совокупного транспортного канала по Сельхозпроизводителю в целом:
а I (16)
иуп _И Жуп (а) . (тонн^км/час)
а_1 I_1
Соотношение, определяющее необходимые для Сельхозпроизводителя транспортные ресурсы в целом:
^ (17)
иу _^иуп . (тонн^км/час)
п _1
Соотношение, определяющее необходимые по товарной зоне транспортные ресурсы в целом:
х (18)
ип _1 Жп (X) . (тонн^км/час)
Х_1
Дорожно-транспортная модель работ
Дорожная часть модели обеспечивает:
- моделирование уборочно-транспортно-заготовительного процесса по каждой стадии и на каждом этапе (в контексте необходимых к выполнению потоков работ по элементарным транспортным каналам от мест погрузки к местам разгрузки).
- оперативное конфигурирование топологии транспортной сети для
осуществления процесса и технологическое определение общей мощности
необходимых по каждой Автотранспортной организации транспортных
ресурсов и качественно (марки)-количественный состав выставляемого автоотряда.
Транспортная часть модели обеспечивает структурированное (качественное и количественное) определение достаточных транспортных ресурсов в разрезе Автотранспортных предприятий и Автопарков Производителей, временных и технологических параметров работы отрядов Автотранспортных организаций и каждого транспортного средства.
Формализуем процесс определения ресурсов Автотранспортных организаций. качество и количество необходимых транспортных ресурсов Автопарков Сельхозпроизводителей и централизованных Автотранспортных организаций рассчитывают с помощью следующих уравнений и соотношений.
Уравнение, определяющее перекрытие всех товарных потоков по всем транспортным каналам транспортной сети товарной зоны Заготовительного предприятия транспортными ресурсами автоотрядов всех Автотранспортных организаций, имеет вид:
С X в ь (19)
(с) = Жх (Ь, I) , (тонн*км/час)
с =1 х=1 Ь=1 I=1
где Жх(Ь,1) - транспортный ресурс автоотряда Автопарка Сельхозпроизводителя или централизованного АТП.
Уравнение для определения кода марки транспортного средства из списка автоотряда имеет вид:
Ь = \Я * 0(х) +1 . (20)
Соотношение, определяющее общий транспортный ресурс автоотряда Автопарка Сельхозпроизводителя:
в ь
Жи =Ц (Ь, 1) • (тонн^км/час) (21)
Ь=1 I=1 ^ '
Соотношение, определяющее общий транспортный ресурс автоотряда централизованного АТП:
в ь
Жк =и Жк (Ь, I) . (тонн^км/час) (22)
Ь =1 /=1 ^ '
Соотношение, определяющее совокупный транспортный ресурс автоотрядов всех автотранспортных организаций:
Жп = Жи + Жк . (тонн^км/час) (23)
Транзитная часть модели обеспечивает назначение автотранспортных средств на конкретные маршруты и их расстановку в пространстве товарных потоков на актуализированной транспортной сети сформированного единого информационного поля технологического взаимодействия:
2
о = 1 о и) , (тонн^км/час) (24)
2 =1
где 0(2) - многопараметрический вектор сосредоточенной (локальной) транспортной единицы маршрута “2”, инсталлированной в формате единого информационного поля товарных потоков на территориальновременном пространстве актуализированной на текущий день транспортной сети.
Задача обеспечения эффективности движения транспорта состоит в том, чтобы каждая из участвующих в перевозках транспортных единиц не мешала всем остальным наряженным автотранспортным средствам. Такие условия обеспечиваются применением ортонормирования.
Суть такого подхода состоит в следующем. Наряженная на маршрут автотранспортная единица представляется в виде многопараметрического вектора в пространстве единого информационного поля товарных потоков на актуализированной, на текущий день, транспортной сети. Расстановка транспортных единиц осуществляется применением ортонормирования векторов транзита каждого автотранспортного средства в пространстве
единого информационного поля товарных потоков путем минимизации корреляции векторов автотранспортных средств за счет сдвига их по временной оси (фазе).
Disp [G (z)] ^ min .
(25)
При этом достигается почти нормальное расположение многопараметрических векторов транзита для каждой из наряженных транспортных единиц по отношению друг к другу, за счет чего достигается фактическое, пространственно-временное рассредоточение подвижного состава по товарно-сырьевой зоне на день планирования с параметрической увязкой процессов технологического взаимодействия в толкающе-тянущем режиме в течение рабочего дня.
Модель планирования
Модель предназначена для проведения ежесуточного агрегированного планирования работы всего уборочно-транспортно-заготовительного комплекса. Она обеспечивает разработку увязанного, регламентированного по времени суточного плана технологического взаимодействия участников уборочно-транспортно-заготовительного процесса, позволяет спроектировать увязанный в едином временном формате технологический процесс и определить роли для каждого Участника, каждой транспортной единицы, каждой единицы разгрузочного оборудования и погрузочной техники, а также разработать сценарий осуществления работ.
Сущность планирования заключается в нахождении рациональных значений параметров деятельности каждого Участника и исполнителя уборочно-транспортно-заготовительных работ и его встраивании в общий производственно-технологический процесс с целью обеспечения для всех единого темпа и ритма производства работ.
Модель разработки показателей управляющих документов
Обеспечивает адресные расчеты всех показателей предписанного к выполнению процесса, разработку панорамы деловой навигации уборочно-транспортно-заготовительного комплекса и прописку (инсталляцию) индикативных показателей суточного плана работ в разрезе адресноориентированных управляющих документов.
Проблемно-ориентированные алгоритмы
Проблемно-ориентированные алгоритмы обеспечивают процесс решения задачи ежесуточного моделирования уборочно-транспортнозаготовительного процесса и планирования работы в контексте качественно-количественных показателей для каждого участника и исполнителя в формате увязанного производственно-технологического взаимодействия. Решение задачи в контексте каждого алгоритма осуществляется методом прямого счета.
Линейка алгоритмов определена этапами решения задачи, которые логически выстроены в соответствии с концепцией интегрированной эвристической модели организационного управления процессами (ИЭМОУП).
Этап 1. Алгоритм формирования актуальной модели объекта управления на региональном/районном уровне в формате товарно-сырьевой зоны Заготовительного предприятия. Определение состава участников и топологии транспортной сети.
Этап 2. Алгоритм инсталляции ресурсов на уровне Сельхозпроизводителей. Определение в разрезе пунктов погрузки возможностей по отгрузке декларированных к сдаче объемов сельхозпродукции в сочетании с имеющимися в наличии ресурсами.
Этап 3. Алгоритм инсталляции ресурсов на уровне Заготовителя. Определение в разрезе постов разгрузки, возможностей по приему декларированных Сельхозпроизводителями к сдаче объемов сельхозпродукции в целом по товарной зоне в разрезе видов продукции и в сочетании с имеющимися в наличии на Пункте приемки ресурсами.
Этап 4. Алгоритм креативного формирования необходимых мощно -стей потоков товародвижения на Транспортной сети. Параметризация необходимых транспортных ресурсов в контексте объемов работ, определение мощностей элементарных транспортных каналов и формализация грузопотоков по участкам транспортной сети в формате пункты погрузки -пункты разгрузки по отгрузке декларированных к сдаче объемов сельхозпродукции в сочетании с имеющимися в наличии ресурсами.
Этап 5. Алгоритм транспортного перекрытия ресурсами сосредоточенных по Сельхозпроизводителям потоков товародвижения на уровне Автопарков Сельхозпроизводителей. Определение необходимых для Сельхозпроизводителя транспортных ресурсов. Перекрытие потоков товародвижения от Сельхозпроизводителя на сосредоточенных участках транспортной сети имеющимися в Автопарке ресурсами, выявление недостающих на перекрытие потоков мощностей транспортных ресурсов.
Этап 6. Алгоритм транспортного перекрытия ресурсами сосредоточенных по товарной зоне потоков товародвижения на уровне Централизованных автотранспортных предприятий. Определение необходимых ресурсов автоотрядов ЦАТП и их сосредоточение на не перекрытых участках транспортной сети по связанным Сельхозпроизводителям.
Этап 7. Алгоритм сосредоточения транспортных ресурсов Сельхозпроизводителей на связанных участках транспортной сети и назначения транспортных средств автоотрядов Автопарков на маршруты уровня Централизованных автотранспортных предприятий.
Этап 8. Алгоритм сосредоточения транспортных ресурсов Централизованных АТП на связанных участках транспортной сети и назначения транспортных средств автоотрядов ЦАТП на маршруты в формате закрепленных Сельхозпроизводителей.
Этап 9. Алгоритм аналитической расстановки всех сосредоточенных транспортных единиц на связанные участки транспортной сети и пространственно-временное рассредоточение подвижного состава по товарносырьевой зоне на день планирования с параметрической увязкой процессов отгрузки, транспортировки и приемки товарной продукции в толкающе-тянущем режиме на весь рабочий день.
Этап 10. Алгоритм параметризации План-заданий в контексте маршрутов транспортных средств на связанных участках транспортной сети и формализации рабочего процесса в формате: пункты погрузки Сельхозпроизводителей - пункт разгрузки Приемного предприятия-Заготовителя.
Методы расчетов
Во всех моделях применяет прямой счет. В ключевых местах используют интерактивный метод разработки сценариев деятельности участников уборочно-транспортно-заготовительных работ и экспертный метод выбора и принятия решений.
Применяют принцип декомпозиции процедуры поиска минимаксного значения функционала F(t) (соотношения модели (1)) в комплексе с диалоговым способом подбора рационального варианта решения уравнения. Применяют быстродействующие схемы сравнений и выборки.
Подбор рационального варианта суточного плана работ осуществляется по критерию минимальной достаточности ресурсного обеспечения при максимальном объеме выполняемых работ. Критерий отрабатывается на интегрированном параметрическом поле Wijn(c,t,x) (основное соотношения модели (15)) ситуационных значений процесса, который задается декларированными и спроектированными показателями всех активных элементов объекта управления.
Расчет вариантов распределения автотранспортных ресурсов осуществляется применением ортонормирования, при котором каждая транспортная единица представлена в виде вектора на интегрированном параметрическом поле процессов
Метод увязки показателей процесса
Увязка показателей уборочно-транспортно-заготовительного процесса в формате участников уборочно-транспортно-заготовительного комплекса осуществляется методом параметрического встраивания каждого из субъектов процесса в агрегированное информационно-технологическое поле работ на транспортной сети товарной зоны по критерию равномерности распределения транспортных средств на всем временном интервале протекания уборочно-транспортно-заготовительного процесса в течение планируемых суток. Другими словами, минимизируется разброс количества прибываемых на Пункт приемки транспортных средств на каждом часовом отрезке всего временного интервала уборочно-транспортнозаготовительных работ применением метода дисперсии.
Заключение
Предлагаемая ММН УЗК позволила реализовать процессный подход к организации уборочно-транспортно-заготовительных работ в АПК и применение инновационной технологии организации и управления уборочно-заготовительными Кампаниями в АПК - ТКН УЗК «Вектор».
Использование математической модели позволило разрабатывать единые и взаимоувязанные для всех участников процесса временные и технологические параметры взаимодействия и обеспечило:
- ежесуточное формирование уборочно-заготовительного конвейера;
- управляемый Темп и Ритм уборочно-заготовительного процесса;
- рациональное использование Участниками своих ресурсов;
- эффективное применение оборудования и техники;
- устойчивую и бесперебойную работу всех Участников процесса.
Список литературы
1. Амиров, Ю.Д. Основы конструирования: творчество, стандартизация, экономика. - М.: Изд-во стандартов, 1991.
2. Андреев, Г.И. Особенности построения методического обеспечения управления развитием сложных систем специального назначения в современных условиях /
Г.И. Андреев, В.В. Витчинка, С.Н. Остапенко // Экономика и математические методы.
- 1999. - № 2.
3. Ансофф, И. Стратегическое управление. - М.: Экономика, 1989.
4. Базилевич, Л. А. Модели и методы рационализации и проектирования организационных структур управления / Л. А. Базилевич, Д.В. Соколов, Л.К. Франева. - Л.: ЛФЭИ, 1991.
5. Гамма, Э. Приемы объектно-ориентированного проектирования. Паттерны проектирования / Э. Гамма, Р. Хелм и др. - СПб.: Питер, 2001.
6. Гольдштейн, Г.Я. Проблематика использования математических моделей в управлении экономико-производственными системами // Системный анализ в экономике: Сб. трудов. - Таганрог: Изд-во ТРТУ, 2000. - С. 68-78.
7. Дубов, Ю.А. Многокритериальные модели формирования и выбора вариантов систем / Ю.А. Дубов, С.И. Травкин, В.Н. Якимец. - М.: Наука, 1986.
8. Ефремов, В. С. Классические модели стратегического анализа и планирования // Менеджмент в России и за рубежом. - 1997. - № 4, 5, 6.
9. Заде, Л. А. Основы нового подхода к анализу сложных систем и процессов принятия решений // Математика сегодня. - М.: Знание, 1974.
10. Месарович, М. Теория иерархических многоуровневых систем / М. Месаро-вич, Д. Мако, И. Такахара. - М.: Мир, 1973.
11. Моцкус, И.Б. Многоэкстремальные задачи в проектировании. - М.: Наука,
1967.
12. Прохоров, А.Ф. Системное проектирование технических средств // Автоматизация проектирования. - 1998. - № 1.
13. Фомиченкова, Л.В. Динамическое моделирование в стратегическом анализе и планировании // Менеджмент в России и за рубежом. - 1998. - № 3.
14. Шмален, Г. Математические модели в экономических исследованиях на предприятии // Проблемы теории и практики управления. - 1998. - № 3.
15. Эдельман, В.И. Надежность технических систем: экономическая оценка. -М.: Экономика, 1989.
16. Рожков, В. А. Теория и методы статистического оценивания вероятностных характеристик случайных величин и функций. - СПб.: Гимиз, 2001.
17. Луценко, Е.В. Автоматизированный системно-когнитивный анализ в управлении активными объектами (системная теория информации и ее применение в исследовании экономических, социально-психологических, технологических и организационно-технических систем): Монография (научное издание). - Краснодар: КубГАУ, 2002. - 605 с.
18. Бакурадзе, Л.А. Персональная проблемно-ориентированная система Дельта на базе микро-ЭВМ Искра-226: ИЛ о НТД №87-11. - Краснодар: ЦНТИ, 1987. - 4 с.
19. Бакурадзе, Л. А. Руководящие материалы по эксплуатации первой очереди автоматизированной информационно-управляющей системы агропромышленного комплекса (АИУС-АПК) с применением ПЭКВМ Искра-226: Руководящие материалы, Курский облисполком. / Л. А. Бакурадзе, Е.В. Луценко, Г.А.Самсонов. - Курск: ЦНТИ, 1986. - 46 с.
20. Бакурадзе, Л.А. Автоматизация оперативного планирования работы предприятий РАПО в период уборки и вывоза урожая сельскохозяйственных культур: Статья (научное издание) / Л. А. Бакурадзе, Г. А. Самсонов. - М.: Э.И. ЦНИИТЭИ приборо -строения. Вып.14. 1-16, Серия: «Приборное обеспечение АПК», 1985. - 5 с.
21. Бакурадзе, Л. А. Автоматизация оперативного планирования и управления работой предприятий РАПО (постановка задачи): №2648-85. Деп.: Деп. науч. работы. -М.: Естеств. и точные науки, техника. Ежем. библ. указатель ВИНИТИ №8 (166), 1985. № 699. - 13 с.
22. Бакурадзе, Л. А. Математическая модель и алгоритм решения задачи оперативного планирования и управления в условиях РАПО №2650-85 / Л. А. Бакурадзе, Е.В. Луценко. Деп.: Деп. науч. работы. - М.: Естеств. и точные науки, техника. Ежем. библ. указатель ВИНИТИ № 8(166), 1985. № 699. - 15 с.
23. Бакурадзе, Л. А. Программно-информационное обеспечение задачи оперативного планирования и управления в условиях РАПО (Система “План”: №2649-85 Деп.: Деп. науч. работы. - М.: Естеств. и точные науки, техника. Ежем. библ. указатель ВИНИТИ № 8(166), 1985. № 699. - 15 с.
