ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ МЕХАНИЗИРОВАННЫХ ПРОЦЕССОВ ПРОИЗВОДСТВА КАРТОФЕЛЯ В ЗОНЕ УРАЛА ПУТЕМ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ДЛЯ РЕСУРСОЕМКИХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ

где выбор функций u(x,t) выполняет субъект. Вектор u(t,x) – управление, которое выбирается из условия некоторой цели. Использование данной модели применимо для перевода объекта (затрат) из одного состояния в другое, т. е. из состояния

x(0) = x0, (3)

в состояние

x(T) = xT. (4)

При этом затраты должны быть минимизированы, т. е.

.

В связи с тем, что динамический процесс анализа включает затраты труда и средств, между ними может наблюдаться конфликтная ситуация с соответствующими управлениями. Тогда вектор производимой продукции (работы)

= f(х,u). (5)

Управления рекомендуют выбирать из условий вида

;

Каждое из них отражает важность и первоочередность реализации составляющих системы. Поскольку предпочтение того или иного управления не может быть формализовано на данный момент, необходимо решение вопроса отнести на результаты экспертизы. Проблема должна быть разбита на отдельные простые составляющие. В исследовании для декомпозиции принят метод дерева целей.

Согласно методике, если событие S является заключительным, то требуется перечислить собы­тия S1, S2,…,Sk, от выполнения которых зависит состояние события S. Событие S1 мо­жет выражать эксплуатационные затраты, S2 – затраты на материалы и т. д.

Тогда событие Sf определится как Sf = f(S1 S2,..., Sk), где f – функция от переменных Si. В простейшем случае событие Sf состоит в изменении событий S1, S2 …Sk. Применительно к возделыванию картофеля функция f имеет более сложную структуру. Основная задача экспертизы состоит в том, чтобы определить условное значение со­бытия S в результате состояния события Sf. В результате экспертизы состава отдельных технологических операций получаем функцию С(i):

(6)

При достаточно сложном событии С(i) необходимо перейти к следующему шагу. Для события Сi следует указать события (Сjj), от наступления которых зависит значение события Ci, затем вве­сти событие Sf при событиях Sjj. При невозможности оценить очередное событие (ступень) следует продолжать процесс расчленения. В результате получаем некоторое дерево событий (рисунок 1).

В качестве экспертных оценок использованы математические мо­дели. При этом разделении сложной задачи на цепочку более простых использован эври­стической подход. Комплексные (эксплуатационные) затраты на производство механизированных работ (уровень Аi) определяются по формуле

(7)

где Сikt – затраты на i-й агрегат при выполнении k-й работы в период t; Nikt – количество i-х МТА на k-й работе в t-й расчетный период; аj – коэффициент отчисления на реновацию j-й машины; Бj – балансовая стоимость машины, руб; Nj - количество j-х машин, необходимых для выполнения объема работ; Nм – количество машин в агрегате; См – затраты на оплату труда; Aкпн – ставка корпоративного подоходного налога, Aкпн = 0,1; Тj – срок службы машины; Н – налоги на землю, имущество и др.

Рисунок 1 – Дерево событий производства картофеля: А - уровень

затрат по категориям; Б – суммарные эксплуатационные затраты

по агрегатам; В – эксплуатационные затраты по отдельным

техническим средствам

Затраты, связанные с использованием i-го МТА за период t на k-й работе (уровень Бi)

Сikt = (CjNм + Cз + Cтсм + Спр)WikrД, руб./ч (8)

где Сj – затраты на ТО и ремонты по i–й машине, k–му агрегату и на r–й работе, руб./га; Nм – количество машин в агрегате; Сз – затраты на оплату труда, руб/га; Стсм – затраты на топливо и смазочные материалы, руб./га; Спр – прочие затраты на основные и вспомогательные материалы (семена, удобрения, ядохимикаты и др.), руб/га; Wikr – производительность i–го МТА на r–й работе, га/ч; Д – затраты времени на выполнение работ, ч.

Затраты на оплату труда

, руб./га (9)

где К1, К2 – коэффициенты начисления на зарплату; Кнк – коэффициент, учитывающий надбавки; Mтрк,Mвк – количество механизаторов и вспомогательных рабочих на к-м агрегате; fт,fв – сменные ставки тракториста и вспомогательных рабочих; Wс – сменная производительность МТА, га/см.; n – количество МТА.

Затраты на топливо и смазочные материалы (уровень Вi)

Стсм = qкЦк, руб./га, (10)

где qк – расход топлива, кг/га; Цк – комплексная цена топлива, руб./кг.

Затраты на вспомогательные материалы в расчете на 1 га

Свсп = qм*Цм, (11)

где qм – расход вспомогательных материалов на гектар; Цм – цена материала.

Эксплуатационные затраты техники (без ТСМ)

Сэ = Са + Сто,тр,хр + Сзп + Свсп, (12)

где Са – амортизационные отчисления на реновацию и капитальный ремонт; Сто,р,хр – затраты на техническое обслуживание, ремонты и хранение; Сзп – затраты на оплату труда обслуживающего персонала (механизатор и вспомогательный рабочий); Свсп - затраты на вспомогательные материалы.

Для детального анализа затраты на ТСМ выделены из состава общих эксплуатационных затрат.

Для оценки значимости управляемых факторов системы с целью выбора направлений совершенствования технических средств использован способ декомпозиции «Метод решающих матриц». Научные цели носят технико-экономический харак­тер – снижение затрат труда и средств за счет повышения степени механизации технологических процессов.

Экспертизой установлен перечень (вектор с компонентами i) разработок, призванных обеспечить достижение целей. Связав эти разработки с перечнем и весами работ этого перечня, устанавливаем приоритетность разработок. Поскольку разработки служат нескольким научным целям ставится задача построе­ния матрицы A = (aij) значимости опытно-конструкторских работ. Элемент aij — положительное число, показывающее относительное значение разработки номера i для целей номера j. Эти величины также определенным образом нормируются. Например, можно принять В качестве веса i-й конструкторской разработки естественно принять Таким образом, получаем фор­мулу

= А, (13)

которая отображает ряд научно-технических целей на ряд технологических и конструкторских разработок. В нашем случае совершенствование техники положительно скажется на ее производительности, снижении энергозатрат и затрат труда, снижении затрат на операцию, повышении эффективности производства.

= А . (14)

Решением проблемы выбора направлений совершенствования технических средств позволяет построить отображение ряда целей на ряд исследований второго и последующих уровней системы:

= А АА, (15)

где А, А, А – матрицы значимости соответствующих исследований отображения ряда разработок и их значимости.

Если веса компонент вектора заданы, то мы можем вычис­лить и веса компонент вектора .

В результате мы находим относительную роль отдельных исследований более высокого порядка в успешной реализации намеченной программы. Следующий этап — детализация работ в форме некоторого графа и составление расписания.

Совершенствование технических средств по производству работ невозможно отделить от соответствующей технологии производства. Для практической реализации системного подхода к осуществлению поставленной цели разработана и испытана компьютерная технология проектирования состава технологического комплекса по возделыванию сельскохозяйственных культур и анализа значимости входящих в систему управляемых факторов (элементов), объединенных морфологической схемой.

В планировании мероприятий использована теория расписаний с учетом ряда условий. Один из путей к решению задач теории расписаний состоит в ранжировании работ. На основании расчетных данных составлен граф со значениями весов работ и проведено их ранжирование (рисунок 2).

Рисунок 2 – Результаты ранжирования операций по затратам средств

Оценка значимости управляемых факторов выполнена по следующим показателям.

1. Эксплуатационные затраты техники (без ТСМ)

Сэ = Са + Сто,тр,хр + Сзп + Свсп, (16)

где Са – амортизационные отчисления на реновацию и капитальный ремонт; Сто,тр,хр – затраты на техническое обслуживание, ремонты и хранение; Сзп – затраты на оплату труда обслуживающего персонала (механизатор и вспомогательный рабочий); Свсп - затраты на вспомогательные материалы.

2. Затраты труда на гектар площади возделывания культуры по операциям определяются по отношению количества обслуживающего агрегат персонала к часовой производительности агрегата.

Из диаграммы видно, какие операции имеют максимальные эксплуатационные затраты. Среди наиболее затратных операции: междурядная обработка, уборка копателем, разбрасывание удобрений, посадка картофеля, вывозка навоза, погрузка картофеля. Степень механизации работ с учетом производительности средств механизации оценивается затратами труда механизаторов на единицу площади возделывания культуры и привлечением вспомогательных рабочих. Ранжирование по затратам труда проведено аналогично затратам средств. Результаты ранжирования по двум критериям приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Результаты ранжирования по двум критериям

Номер ранга	Приоритетность технологической операции
	По затратам средств	По затратам труда	По двум критериям
1	Междурядная обработка	Уборка копателем	Уборка копателем
2	Уборка копателем	Транспортировка урожая	Междурядная обработка
3	Разбрасывание органических удобрений
4	Посадка картофеля	Вывозка навоза	Вывозка навоза
5	Вывозка навоза	Междурядная обработка	Посадка картофеля
6	Погрузка урожая картофеля	Переборка и сортировка	Транспортировка урожая
7	Переборка и сортировка	Посадка картофеля	Переборка и сортировка
8	Уборка ботвы	Погрузка урожая картофеля	Уборка ботвы
9	Вспашка зяби	Закладка на хранение	Вспашка зяби