Научная электронная библиотека

Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания

Методы повышения эффективности механизированных производственных процессов по условиям их функционирования в растениеводстве: Учебное пособие

Арютов Б. А., Важенин А. Н., Пасин А. В.,

5.1. Регулирование параллельных производственных процессов в растениеводстве

При синтезе производственных процессов растениеводства в напряженные по погодно-производственным условиям календарные периоды работ возникает задача определения максимального числа работ , которое может быть выполнено одним трактором. Например, тракторы, задействованные на посеве яровых зерновых культур, могут использоваться на занятых парах, бороновании озимых и др. Для приближенной оценки  можно воспользоваться выражением К.В. Фролова [223] для оценки временных диаграмм роботов-манипуляторов:

,

где T_i  - неиспользованное время  работы из продолжительности напряженного периода t₀, сутки;

T_pi- время i работы, сутки.

Однако приведенное неравенство не учитывает соотношение времен T_i и T_pi, обусловленное возможным несовпадением сроков начала и окончания i и i+1 работ.

На рисунке 5.1 приведены возможные временные диаграммы использования трактора на различных работах. Здесь заштрихованы время наложения работ (рисунок 5.1, б) и время простоя трактора (рисунок 5.1, в), вызванное нецелесообразностью смещения сроков начала работ, т.к. это приводит к неоправданным биологическим потерям урожая.

Рисунок 5.1 - Возможные временные диаграммы использования трактора
на различных работах

Очевидно, что оптимальный вариант достигается в том случае, когда трактор загружен полностью (рисунок 5.1, а), т.е.

,                       (5.1)

где T_нi  - время наложения работ, сутки;

T_m - время простоя трактора, сутки.

Анализ показывает, что условие (5.1) выполняется только в том случае, когда временные параметры работ и трактора связаны соотношением

.

Только при выполнении условия (5.1) коэффициент использования календарной продолжительности k_нi и коэффициент использования трактора k_m равны единице. Действительно, ; . Поэтому условие (5.1) можно представить в виде

.

Однако в общем случае слагаемые выражения (5.1) не равны нулю, поэтому представляется нецелесообразным использовать это выражение в качестве критерия оптимальности, а сравнить различные варианты использования трактора по значению параметра

.             (5.2)

В данном выражении параметр F указывает, какую часть времени напряженного периода проведения механизированных работ простаивает трактор (первое слагаемое) и какая часть времени приходится на наложение работ (второе слагаемое).

Продолжительности наложения работ T_нi и простоя T_m определяются множеством погодно-производственных факторов, аналитические зависимости T_нi и T_m  от которых в общем случае получить не удается. Значение F и его составляющих можно найти численным методом при моделировании производственного процесса на компьютере.

Структурная схема алгоритма расчета приведена на рисунке 5.2. Исходными данными являются n, t₀, T_pi и T_i. Считается, что каждая i работа выполняется в соответствии с операционной технологией, адаптированной к погодно-производственным условиям, а трактор работает в режиме, близком к номинальному, т.е. T_pi минимально. Время . Абсолютное время работы трактора T_p фиксируется счетчиком 1, а время не использования t₀ - счетчиком 2.

В соответствии с логическими условиями, реализуемыми в блоках 3 и 4, рассчитывается время наложения работ T_нi и время простоя трактора T_m. Расчет заканчивается, когда T_p достигнет значения t₀ (блок 5), на печать выводится F, k_нi,  и k_m.

Рассчитывая по программе различные варианты адаптации производственного процесса различным погодно-производственным условиям функционирования техники, можно по полученным значениям F выбрать наилучший. Значения k_нi характеризуют степень использования календарной продолжительности каждой работы. Очевидно, что следует добиваться большего значения k_нi на той работе, стоимость которой выше. Сопоставляя полученные коэффициенты k_н и k_m с  и , рассчитанные в соответствии с нормативной документацией, можно судить об эффективности производственного процесса, а сравнивая k_н и k_m между собой - намечать мероприятия для более равномерной загрузки техники. Если  k_н<<k_m  , то следует уменьшить число работ, выполняемых одним трактором.

Рисунок 5.2 - Структурная схема алгоритма регулирования параллельных
производственных процессов растениеводства

Рассматриваемый алгоритм расчета касается достаточно простого и наиболее распространенного случая упорядочения параллельных производственных процессов растениеводства. Несложно распространить этот алгоритм на случай, когда может возникнуть необходимость участия тракторов различных марок (при этом , где n_m - число тракторов), учесть жесткую последовательность некоторых из работ, введя приоритет для их проведения, а также учесть зависимость времени работы от положения трактора в момент ее начала, предусмотреть блок оптимизации по критерию (5.2) и т.д.

Алгоритм регулирования параллельных производственных процессов в условиях растениеводства универсален, т.е. приемлем как при последовательном, так параллельном способах выполнения операций, включая поточно-цикловой метод [210, 211, 239 и др.].

Апробация предлагаемого алгоритма в виде компьютерной программы регулирования параллельных производственных процессов растениеводства в различных погодных условиях ООО Агрофирмы «Борская» показала высокую его эффективность.

Потребность в тракторах уменьшилась в сравнении с нормативными значениями от одного (Т-150К) в среднемноголетних погодно-климатических условиях их эксплуатации до восьми (три МТЗ-80(82) и пять Т-150К) в благоприятные сезоны. Оказалось целесообразным в некоторых случаях удлинение агротехнических сроков проведения полевых работ, допуская естественные биологические потери урожая (от 29 до 827 тыс. руб. в зависимости от складывающихся погодных и производственных условий функционирования производственных процессов растениеводства), которые компенсируются уменьшением эксплуатационных затрат (от 2850 до 4880 тыс. руб. в соответствии с потерями урожая).