Научная электронная библиотека
Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания
Арютов Б. А., Важенин А. Н., Пасин А. В.,
1.4. Состояние проблемы повышения эффективности производственных процессов в растениеводстве
Условия выполнения механизированных работ и использования техники в сельскохозяйственном производстве существенно отличаются от дореформенных. Прежде всего, значительно сократилась техническая оснащенность сельхозтоваропроизводителей всех форм собственности. Снижение числа базовых технических средств (тракторов, зерно- и кормоуборочных комбайнов) произошло в среднем более чем в 2,0-2,5 раза, а их производство за последние 5-7 лет - в десятки раз. Уменьшилась покупательная способность сельхозтоваропроизводителей в приобретении технических средств вследствие диспаритета цен на сельскохозяйственную продукцию и технику. Все это привело к тому, что МТП находится на грани полной выработки технического ресурса. Нагрузка на практически полностью изношенные тракторы и комбайны возросла почти в 2 раза даже при условии заметного сокращения обрабатываемых площадей.
Эффективность техники и механизированного труда по мнению Л.В. Погорелого может повыситься путем простого наращивания средств механизации лишь на 20...30 %. В основном же она может возрасти благодаря использованию более совершенных интенсивных технологий и организационно-экономических форм хозяйствования в полеводстве [164, 165].
В соответствии с действующими стандартами [166] установлены методы и порядок определения показателей экономической эффективности машин, выполняющих отдельные операции и не изменяющих потребность в агрегатируемых с ними технических средствах. Если производительность новой машины ниже базовой, то показатель экономической эффективности определяется способом наложения на хозяйство.
Указанный способ имеет следующие недостатки [167]:
- Экономическая эффективность определяется для «оптимизированного» хозяйства, а новая техника внедряется в «неоптимизированный» МТП. Довод о том, что такие расчеты позволяют определить полезность новой машины в средних или перспективных условиях и таким образом выявить общегосударственный эффект неправомерен, так как последний всегда складывается из конкретных эффектов, которые получаются в конкретных хозяйствах.
- Нет определенной зависимости между внедренными машинами и «оптимальными» планами, разноречивыми по составу и экономике.
- Внедрение новой техники никогда не связывалось с перестройкой МТП, поэтому сама оптимизация тут неуместна. Проводить экономический анализ методом наложения на конкретное хозяйство, пусть типичное, без оптимизации правильнее, но для других хозяйств недостаточно достоверно из-за большого многообразия факторов, влияющих на эффективность.
Кроме того, неточность экономической оценки, выполняемой по действующим стандартам, возрастает для машин, работающих в напряженный период, так как не учитываются последствия от внедрения новой машины. Потери от изменения сроков выполнения работ рекомендуется учитывать только по той операции, по которой рассчитывают экономическую эффективность. Но производительные силы хозяйства в напряженный период загружены на всех работах полностью. Поэтому при определении показателя экономической эффективности методом наложения на конкретное типичное хозяйство для машины, у которой производительность меньше базовой, следует установить условие гарантированного внедрения [167]. Это положение касается и новых агроприемов, внедрение которых связано с увеличением напряженности работ.
Для объективной оценки эффективности новой техники необходим комплексный (системный) учет всех приведенных факторов и взаимосвязей. При этом в сферу обоснований (расчетов) вовлекается огромный объем труднодоступной информации с низкой достоверностью. Это обусловлено следующим.
1. Нестабильностью цен на ресурсы, необходимые для создания техники и цен на товарную продукцию, в производстве которой участвует эта техника. В условиях рынка, особенно в период становления новой экономической системы, цены непредсказуемо меняются, а поскольку срок разработки и внедрения техники длится годами, то точность ожидаемых цен оказывается не выше точности приближенных прогнозов.
2. Недостоверностью заявленных характеристик техники и расходов ресурсов на ее создание. Все технико-экономические показатели будущих машин обычно задаются самими разработчиками, и информация, как правило, излишне оптимистична, с завышенными эффектами и заниженными расходами ресурсов. При этом на стадии НИОКР скорректировать заявленные неточные сведения практически невозможно. Это уточнение доступно только после создания опытного образца новой машины и ее испытаний на МИС.
3. Отсутствием необходимой информации о характеристиках многочисленных объектов, для которых предназначается техника. Между тем эффективность техники существенно зависит от этих характеристик. Поэтому есть предложения специалистов даже о замене технико-экономических обоснований (ТЭО) экспертными оценками. Не оспаривая важности экспертных оценок, отметим, что к экспертам следует прибегать только для уточнения исходной информации, а не для предсказания конечного результата, так как расчеты по логически строгой методике даже при недостоверной информации всегда дают меньше искажений, чем прогнозирование итога расчетов.
Чтобы смягчить влияние недостоверности информации на оценку полезности техники, целесообразно придерживаться следующих общих принципов [168, 169].
1. Сельское хозяйство как товаропроизводящая система существует и будет существовать независимо от наличия или отсутствия новой техники. Поэтому технику нужно создавать не для «спасения» сельского хозяйства, а только для повышения его рентабельности. Технику, снижающую рентабельность производства, необходимо отвергать как убыточную.
2. Учитывая недостоверность информационного поля, к разработке нужно принимать только такие технические средства, использование которых существенно повысит рентабельность производства. Если размеры эффектов соизмеримы с погрешностями в расчетах или ниже погрешности измерений (взвешивания) товарной продукции, то такую технику разрабатывать нецелесообразно.
3. Для исключения из планов создания неэффективной сельскохозяйственной техники необходимо выделить целесообразные направления производства и процессы, механизация которых дает наибольшие эффекты.
Объективная оценка эффективности возможна только при системном подходе. Системный подход, порождает две противоречивые задачи: с одной стороны, необходим учет множества факторов и взаимосвязей, что приводит к трудноодолимой многомерности, с другой - методика расчетов должна быть практически доступной. Поэтому целесообразно стремиться к предельному сокращению исходной информации, оставляя в расчетах только существенные факторы.
Авторы работ [28, 52, 170, 171, ..., 175 и др.] дают достаточно полное представление о традиционной системе показателей оценки уровня и эффективности использования техники.
В работах [41, 176, 177, ..., 188] рассматриваются частные резервы эффективности использования техники. При этом смешиваются три основных направления прогресса: создание техники, технический сервис, производственная эксплуатация. В них нет достаточно системной проработки методических основ эффективного использования техники. Смешение направлений технического прогресса при постановке целей и задач исследований приводит к путанице причин и следствий и не позволяет результативно решать задачи производственной эксплуатации, где расходуются потребительские свойства техники, создаваемые в процессе ее производства и поддерживаемые техническим сервисом.
Очевидна необходимость разделения задач прогресса и соответствующих им методов и критериев оценки. Смешение направлений технического прогресса является следствием его централизации, когда интенсивно внедрялись в науку и практику создания и эксплуатации техники межотраслевые критерии, когда стирались границы решаемых задач.
Так авторы работ [4, 83, 189, 190], решая задачи совершенствования техники, используя при этом общенаучные знания для повышения технического уровня [190, 191, 192, 193], оценивают в итоге достигнутые результаты показателями производственной эксплуатации, которые характеризуют лишь уровень использования потребительских свойств в конкретных условиях производства. Отсюда возникли проблемы обеспечения сопоставимости оценки техники в условиях функционирования бесконечно сложных биотехнических систем. В ряде случаев [194 и др.] и разрабатываемые технологии оцениваются показателями использования.
Не вполне корректно говорить об оптимальных эксплуатационных параметрах, эксплуатационной эффективности техники на стадиях ее создания и производства. На этих этапах даже ориентировочные прогнозные значения можно получить только с использованием всеобъемлющей регламентации режимов эксплуатации, эксплуатационных затрат и результатов производства. Аналогичные сомнения вызывают расчетные резервы эффективности при обосновании оптимальных сроков службы [52, 170, 173, 195, 196, ..., 200] и составов МТП [58, 201, 202, 203]. Сомнения подтверждаются многочисленными исследованиями [28, 57, 61, 78, 139, 164, 170, 204, 205, ..., 212], в которых показано влияние множества факторов производства, характерных только для конкретных условий. Анализ этих исследований показывает, что потребительские свойства (технический уровень) машин определяют лишь потенциальные возможности техники, которые могут быть реализованы только в сочетании с другими важнейшими факторами производства и почвенно-климатическими условиями.
Из изложенного следует, что достаточной дифференциации оценочных критериев для решения конкретных задач на различных направлениях технического прогресса нет.
Анализ существующих методов решения инженерных задач, исходя, прежде всего, из интересов сельского товаропроизводителя, обусловил выработку некоторых идей по их совершенствованию [56]:
- методы и критерии оценки необходимо дифференцировать по направлениям и этапам технического прогресса, уровню и содержанию принимаемых решений;
- компоненты критерия должны быть совместимы во времени между собой и принимаемыми решениями;
- при выработке решений по механизации процессов и эксплуатации техники критерии должны отражать полноту оценки явления, соизмеримость компонентов, их непротиворечивость, практичность, результативность, определенность взаимосвязи с технологическим эффектом или иным конечным результатом;
- в случаях методологического противоречия, когда компоненты критерия несовместимы во времени, а их раздельное применение нарушает указанные выше требования, эффективность техники следует оценивать по уровню использования потребительских свойств;
- в технологических процессах, где результаты совместимы во времени с затратами, основу метода оценки эффективности должно составлять соизмерение последних с технологическим эффектом;
- результативность методов должна обеспечиваться их универсальностью относительно состава принимаемых решений, необходимым уровнем детализации критериев и использованием результатов фундаментальных и других статистически достоверных исследований для расчета величин технологического эффекта в частных случаях оценки.
Н.П. Тишаниновым разработана классификация методов по признакам, обеспечивающим более высокую результативность исследований и последующих практических решений.
По решаемым задачам методы делятся на следующие [56]: сравнение образцов техники на этапах ее создания; выбор средств механизации технологических процессов; обоснование реконструкции и частичной модернизации; повышение эффективности использования. Деление методов по этому признаку позволяет дифференцировать оценки и решения по этапам жизненного цикла техники, слагаемым научно-технического прогресса.
Разработанная классификация позволяет детально оценить ограниченные возможности и принципиальные недостатки существующих методов расчета приведенных затрат на единицу работы и годового экономического эффекта при решении сложных и специфических инженерных задач непосредственными участниками производства, определить пути их совершенствования и создания новых. Анализ показывает, что методы оценки решений по эксплуатации техники и механизации процессов, основанные не на сопоставлении технологических результатов и затрат на технологию, не могут соответствовать требованиям объективности и ее полноты, а также содержанию и уровню задач, решаемых сельским товаропроизводителем.
Использование комплексов машин, объединенных в поточные линии,- характерная особенность развития механизации всего сельскохозяйственного производства.
Поиск оптимальных параметров машин, входящих в поточные линии, и их сочетаний путем натурного эксперимента со многими вариантами комплексов машин связан с большими затратами времени и средств и практически неприемлем. Значительную сложность представляют необходимость проверки технологического комплекса машин при различных климатических условиях и соблюдение стабильных внешних условий для сопоставимости результатов испытаний. Испытание одного экземпляра технологического комплекса в течение сезона дает частные и недостоверные результаты. Для достоверной оценки необходимо испытание нескольких экземпляров комплексов в разных погодных условиях в различных зонах страны. Однако это приводит к затягиванию сроков испытаний, моральному старению оборудования, большим затратам на изготовление опытных образцов.
Одним из методов, помогающих более полно выявить особенности созданных комплексов, может стать математическое моделирование комплекса, при котором используются результаты натурных испытаний машин, оборудования или комплекса при определенных внешних условиях. Поэтому наиболее эффективный путь оптимизации параметров сельскохозяйственных поточных линий - разработка и оптимизация математических моделей технологических процессов.
Проблема выбора технологического комплекса машин связана с многокритериальностью. Например, технологический комплекс, выполняющий заданный объем работ за меньшее время, будет стоить дороже, в результате чего возрастают приведенные затраты, и наоборот, с увеличением сроков выполнения работ уменьшаются затраты на приобретение техники и ее эксплуатацию, но возникают дополнительные потери урожая. При таких условиях трудно выбрать обоснованное компромиссное решение. Метод многокритериальной оптимизации [213] помогает в этом.
При использовании метода многокритериальной оценки технологического комплекса машин необходимо установить связь между параметрами комплекса машин и характеристиками условий его работы, с одной стороны, и показателями качества работы комплекса (критериями), с другой.
Поточные технологические процессы в сельском хозяйстве отличаются характерным временем, определяющим выполнение операции; временем заполнения транспортных средств, временем транспортирования продукта, временем наступления отказа, временем устранения его. Время выполнения элементов операций и время простоев, вызванных отказами, характеризуются соответствующими законами распределения, математическим ожиданием, дисперсией. Причем продолжительности операций нередко весьма различаются. В результате несогласованности работы машин единого технологического комплекса возникают простои, которые отрицательно влияют на его производительность.
Учесть вероятностный характер условий работы машин и оборудования позволяет имитационное моделирование. Разработке моделирующего алгоритма предшествуют этапы содержательного описания процесса составления формализованной схемы.
Чтобы применить метод имитационного моделирования, необходимо предварительно определить статистические характеристики (закон распределения, математическое ожидание, дисперсию) времени выполнения основных этапов технологического процесса, а также простоев, связанных с отказами техники [215].
Программа имитационного моделирования технологического комплекса [214] позволяет определить зависимость выбранных критериев от совокупности анализируемых параметров.
Попытка выбора некоторого обобщенного критерия оказывается неудачной из-за того, что при условии достижения им экстремума один из частных критериев превышает допустимое значение в области возможного диапазона изменения рассматриваемых параметров. Поэтому целесообразно оценивать возможности системы по каждому из критериев, т.е. по потенциальному диапазону изменения каждого из них.
Оценка общего состояния проблемы оптимизации производственных процессов в растениеводстве показывает, что использование техники на полевых механизированных работах при реализации прогрессивных технологий тесно связано с постоянно меняющимися природными, технико-технологическими и производственными условиями. Методические подходы к количественному и качественному учету условий функционирования производственных процессов в задачах оптимизации состава технических средств, их использования до сих пор находятся в стадии разработок.