Научная электронная библиотека
Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания

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 f, 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:

f,

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

Tpi- время i работы, сутки.

Однако приведенное неравенство не учитывает соотношение времен Ti и Tpi, 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.

p

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.

f,                       (5.1)

где Tнi  - время наложения работ, сутки;

Tm - время простоя трактора, сутки.

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

f.

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

f.

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

f.             (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 Tнi и простоя Tm определяются множеством погодно-производственных факторов, аналитические зависимости Tнi и Tm  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, Tpi и Ti. 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. Tpi минимально. Время f. Абсолютное время работы трактора Tp 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 Tнi и время простоя трактора Tm. Расчет заканчивается, когда Tp достигнет значения t0 (блок 5), на печать выводится F, kнi, f и km.

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

 p

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 f, где nm - 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).


Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074