Обоснование алгоритма оптимизации состава машинно-тракторного парка сельскохозяйственного предприятия Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

ISSN 0131-5226. Сборник научных трудов.

ГНУ СЗНИИМЭСХРоссельхозакадемии. 2010. Вып. 82.

4. Учеты, наблюдения, анализы, обработка данных в опытах с плодовыми и ягодными растениями: Методические рекомендации / Под ред. Г.К. Карпенчука и А.В. Мельника. - Умань: Уман. СХИ, 1987. - 115 с.

5. Программа и методика сортоизучения плодовых, ягодных и орехоплодных культур / Под общ. ред. Е.Н. Седова и Т.П. Огольцовой. -Орел: ВНИИСПК, 1999. - 608 с.

Получено 18.06.2010.

E.P. BEZUKH, Cand. Sc (Agriculture)

UP-TO-DATE TECHNIQUES OF ACCELERATED FRUIT CROP PROPAGATION WITH THE USE OF STEM-BUILDERS

Up-to-date techniques of accelerated fruit crop propagation with the use of stem-builders are presented, which allow to substantially improve the quality of the products under shorter growing time.

УДК 631.171 ЮГ. АРТЕМЬЕВ

ОБОСНОВАНИЕ АЛГОРИТМА ОПТИМИЗАЦИИ СОСТАВА МАШИННО-ТРАКТОРНОГО ПАРКА СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО ПРЕДПРИЯТИЯ

Рассмотрены экономико-математические модели оптимизации машинно-тракторного парка. Выявлены недостатки оптимизации с использованием методов линейного программирования. Показана возможность решения оптимизационной задачи с использованием современных систем управления базами данных.

С переходом сельскохозяйственного производства России на рыночные отношения появилось множество производителей сельскохозяйственной продукции, отличающихся как по производственным

81

Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства.

размерам, так и по организационному принципу. Для получения конкурентоспособной продукции хозяйства должны быть оснащены средствами механизации, соответствующими производственному процессу конкретного товаропроизводителя.

Проблеме оптимизации состава машинно-тракторного парка посвящено достаточно большое количество исследований [1, 2, 3, 4]. В основном, данная проблема решается путем построения и решения экономико-математических задач. В общем виде экономикоматематическая модель представляется в виде задачи линейного программирования [2], состоящей из целевой функции (1) и ряда ограничений (2):

П

z = Z cjxj ^ min (1)

j=i

при соблюдении ограничений:

П

Z avXJ = b ’ (2)

j =i

где Xj > 0 - количество агрегатов j -го вида; a - производительность j-го агрегата на i-й работе; b - объем работ i-го вида; i е m - виды выполняемых работ.

Приведенные затраты на трактор j-й марки вычисляются по формуле:

с = Uj+EhKj , _ (3)

где Uj - эксплуатационные затраты годового содержания j-го трактора; Kj - капитальные вложения (цена j-го трактора); Eh - нормативный коэффициент экономической эффективности.

Такая модель содержит ряд недостатков. Не учтены многие из операций, которые выполняют тракторы в хозяйствах, например уборочные, транспортные и др. Не учтены затраты на приобретение необходимого шлейфа сельскохозяйственных машин. Не предусмотрена возможность использования тракторов в несколько смен. Не учтена возможная неисправность части тракторов. Чтобы исправить вышеперечисленные недостатки, в модель можно внести некоторые изменения. Например:

82

ISSN 0131-5226. Сборник научных трудов.

_________ГНУ СЗНИИМЭСХРоссельхозакадемии. 2010. Вып. 82.______

1. Использование тракторов на отдельных операциях с коэффициентом сменности Ксм можно учесть, вводя данный коэффициент в соответствующие ограничения.

2. Учесть затраты на шлейф сельскохозяйственных машин можно следующим образом. На каждый трактор j-й марки для каждой i-й операции нужен определенный набор машин. Тогда приведенные затраты на агрегат к трактору j -й марки по i-й операции можно вычислить:

Зшц = Umij + ЕьКу. (4)

Тогда для Xj тракторов j-й марки по всем операциям m приведенные затраты на шлейф сельскохозяйственных машин составят:

m

Зтх, = ХЗт>х, • (5)

i=\

и целевая функция будет иметь следующий вид:

n n

z = Xcjxj + X J ^ mm . (6)

j=i j=i

Другой метод приведен в работе Браславца [1], где используется та же целевая функция (6). Кроме ограничений (2) вводится ограничение на количество машин:

xil ^ X aLXil , (7)

L=n+1

где l - порядковый номер машины 1, 2, ..., l; i - индекс вида работы; L - порядковый номер трактора 1+1, ., L; xl - количество l-го типа машин; XL - заданное количество L-го типа тракторов; aL - коэффициент - связка. Если машина l-го вида не взаимодействует с трактором L-й марки, a = 0. Если машина l-го вида взаимодействует с трактором L-й марки, a = 1.

Поскольку трактора можно агрегатировать с различными машинами, необходимо определить, какое количество дней они могут работать в каждом агротехническом периоде. Для этого выделяют

83

Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства.

число рабочих дней в периоде и число рабочих дней, которые предназначены на уход, ремонт и хранение машин.

Приведенные затраты на машину вычисляются по формуле (4). Далее рассчитывают затраты на топливо и смазочные материалы с учетом нормы расхода топлива для каждой марки трактора. Вычисляют оплату труда за сменную выработку по разрядам.

Прямые затраты С на гектар выполненной работы вычисляются по формуле [3]:

С = ХС + ТСтрр + С,,с, + ТСзп + С,,, (8)

где X С и X С - соответственно сумма амортизационных

отчислений и затрат на ремонт, техническое обслуживание и хранение по всем элементам агрегата (трактору, сельхозмашинам, сцепке), руб./га; Стсм - стоимость топливо-смазочных материалов, руб./га; XСзп - расходы на зарплату обслуживающего персонала, руб./га; Сэм -

затраты на эксплуатационные материалы.

Такой подход позволяет составить расширенную модель экономико-математической задачи, где неизвестными служат количество и типы машин, орудий и тракторов. Модель имеет достаточно большую размерность, например для 3 марок тракторов и 14 марок сельхозмашин модель содержит 19 переменных и 42 ограничения [1]. Результатом решения экономико-математической модели будет состав машинно-тракторного парка (МТП) в хозяйстве.

Хабатовым Р.Ш. [4] была предложена экономикоматематическая модель, учитывающая требования пропорциональности, согласованности, равномерности и непрерывности выполнения рабочих процессов. Целевая функция имеет следующий вид:

(Ej + d})Ц^ max X xljk

Y[svk +------^—-—J-—KA ^ min (9)

ik

при условиях (2), где xljk - число агрегатов; Sljk - смешанные затраты, не зависящие от годовой загрузки машин; Ej - норма эффективности капиталовложений; dj - отчисления на реновацию; Ц j - балансовая

84

ISSN 0131-5226. Сборник научных трудов.

ГНУ СЗНИИМЭСХРоссельхозакадемии. 2010. Вып. 82.

стоимость; tk - продолжительность периода; i - индекс вида работы; j - индекс вида машин; k - периоды работ.

Рассмотренные выше модели применяли для расчетов оптимального состава МТП, состоящего из 3-4 марок тракторов. Так как реально в хозяйстве может быть значительно больше марок тракторов, то размерность задачи может достигать десятков переменных и сотен ограничений.

Основными недостатками оптимизации с использованием методов линейного программирования являются [5]:

- большая размерность и сложность экономикоматематических моделей;

- необходимость разработки новой модели при незначительном изменении входных данных, что делает невозможным использование оптимизации непосредственно в производственнохозяйственных условиях;

- оптимизация производится по одному критерию, который не соответствует в полной мере цели поставленной задачи;

- процесс принятия решения затруднен отсутствием конкурирующих вариантов.

С развитием вычислительной техники значительно возросли ее возможности, увеличились память и быстродействие. Вычислительная техника стала доступным инструментом для специалистов всех уровней.

В рыночных производственных условиях значительно расширилась номенклатура как энергосредств, так и агрегатируемых ими машин. Значительно выросли затраты на приобретение и эксплуатацию технических средств, что требует решения оптимизационной задачи по выбору оптимального состава МТП практически для каждого сельхозпроизводителя на каждый производственный сезон.

Поэтому актуальной является проблема разработки нового алгоритма и соответствующего программного обеспечения, позволяющих оперативно решать задачу по выбору энергосредств и соответствующего шлейфа машин, обеспечивающих выполнение всего объема работ в заданные сроки и с минимальными затратами. Одним из возможных подходов к решению данной проблемы является использова-

85

Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства.

ние современной программной разработки - систем управления базами данных.

ВЫВОДЫ

1. Для оптимизации состава МТП на основе использования метода линейного программирования разработано значительное количество алгоритмов, отличающихся используемыми переменными в целевой функции и системой ограничений.

2. Задачи оптимизации МТП на основе линейного программирования имеют значительные ограничения по количественному составу рассматриваемых технических средств, что не позволяет их широко использовать непосредственно производителями сельхозпродукции.

3. Для решения задачи оптимизации МТП на современном уровне необходимо разработать новый алгоритм и программное обеспечение, отвечающие современному уровню развития программнотехнического обеспечения.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Браславец М.Е. Экономико-математические методы в организации и планировании сельскохозяйственного производства / М.Е. Браславец. - М.: Экономика, 1971. - 358 с.

2. Сергованцев В.Т., Бледных В.В. Вычислительная техника в инженерных и экономических расчетах: Учебник. / В.Т. Сергованцев, В.В. Бледных. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Финансы и статистика, 1988. - 214 с. - ISBN 5-279-0083-3.

3. Баширов Р.М. Оптимизация состава машинно-тракторного парка и распределения агрегатов по видам работ / Р.М. Баширов. -Уфа: БГАУ, 2000. - 113с. - ISBN 5-7456-0035-7.

4. Хабатов Р.Ш. Эксплуатация машинно-тракторного парка / Р.Ш. Хабатов. - М.: Инфра-М, 1999. - 208 с. - ISBN 5-86225-744-6.

5. Валге А.М., Тимофеев Е.В. Компьютерное проектирование технологий производства кормов из трав / А.М. Валге, Е.В. Тимофеев //Вестник Российской академии сельскохозяйственных наук. - 2009. -№5. - С. 9-11

Получено 18.10.2010.

86

ISSN 0131-5226. Сборник научных трудов.

ГНУ СЗНИИМЭСХРоссельхозакадемии. 2010. Вып. 82.

Y.G. ARTEMIEV

SUBSTANTIATION FOR THE OPTIMIZATION ALGORITHM OF FARM MACHINE-AND-TRACTOR FLEET COMPOSITION

Economical and mathematical optimization models of a machine-and-tractor fleet are considered. Disadvantages of optimization on the basis of linear programming methods are revealed. The possibility of solving the optimization problem with the use of modern database management systems is shown.

УДК 631.95

А.Ф. ЭРК, канд. техн. наук; С.В. МАКСИМОВ

МЕТОДИКА ОЦЕНКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ЧАСТОТНЫХ РЕГУЛЯТОРОВ В СОСТАВЕ ОБОРУДОВАНИЯ ГИДРОСООРУЖЕНИЙ

Приведена методика расчета эффективности применения частотного регулирования с помощью установок «Триол» для высоковольтного двигателя насоса.

В настоящее время уровень применения частотного регулирования для управления электроприводами в сельском хозяйстве крайне низок. Основная причина в том, что стоимость такого типа регулирования высока. Однако в мировой практике частотно-регулируемый электропривод признан одной из наиболее эффективных энергосберегающих и ресурсосберегающих экологически чистых технологий, так как снижения потребления электроэнергии обеспечивает снижение выброса СО2, что является требованием Статьи 2 Киотского протокола к Рамочной конвенции ООН об изменении климата. Экономия только 12 кВт-ч даст возможность не сжигать 1 кг нефти, и соответственно снизить выбросы вредных веществ в атмосферу Земли.

Предложенная методика расчета эффективности позволяет оценить возможность применения частотного регулирования на конкретном примере, внедренном в производство для асинхронного высоко-

87