Обоснование принципов формирования системы машин для степных регионов

Тип работы:
Реферат
Предмет:
Общие и комплексные проблемы естественных и точных наук


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

Обоснование принципов формирования системы машин для степных регионов
М. М. Константинов, д.т. н, Оренбургский ГАУ.
Б. Н. Нуралин, к.т. н, Уральская академия труда и социальных отношений.
В современных условиях переходного периода реформирования экономики устойчивое и эффективное функционирование сельскохозяйственных предприятий в основном зависит от рационального формирования технической оснащенности.
Рациональное использование системы машин в аграрном секторе требует научного обоснования технической оснащенности машинно-технологических станций и фермерских хозяйств. Причем расчеты нужно вести как для единого комплекса.
В условиях дефицита техники, высокой цены на ее приобретение создание МТС не полностью решает вопрос технической оснащенности сельскохозяйственного производства. Для улучшения ситуации в этой сфере первостепенное значение имеет совершенствование принципов формирования системы машин сельскохозяйственных предприятий различных размеров.
Система машин сельскохозяйственного предприятия определяется структурой производства, структурой посевных площадей, структурой и объемами технологических и производственных операций, агротехническими требованиями, номенклатурой технических средств и их характеристик, природно-хозяйственными условиями и др.
Сельскохозяйственные предприятия являются сложными кибернетическими системами, при анализе которых центральной задачей является построение математических моделей. Математическая модель должна базироваться на экспериментальных данных элементов систем и учитывать влияние на показатели функционирования воздействующих факторов.
Принципиальной особенностью решения задачи оптимального состава функциональной системы является требование учета в рамках единой математической модели основных характеристик процесса развития и функционирования системы. В этом случае возможно достижение более глубокого оптимума.
В самом общем виде цель развития системы может быть сформулирована достаточно широко. Система машин в течение планируемого периода должна обеспечить получение заданного вида сельскохозяйственной продукции за счет выполнения всего объема механизированных работ в запланированные агротехнические сроки с за-
данным качеством и материальными и денежными затратами. Множество видов работ может быть классифицировано по видам возделываемых культур, срокам выполнения работ, производственно-климатическим условиям и т. д. Полный и конкретный тип всех задач определяется особенностью систем.
В пределах каждого периода времени все работы ориентируются в определенной последовательности в виде так называемого сценария выполнения работ. Сценарий является шагом на пути формализации модели после выявления и классификации задач, стоящих перед системой. Разработка сценария требует привлечения для его обоснования методов прогнозирования и специальных расчетных методик.
Понятно, что объемы работ задать однозначно невозможно, они зависят от множества факторов случайного характера. На объемы работ будут влиять прежде всего потребность рынка в том или ином виде продукции, климатические, погодные и другие факторы.
Для различных условий фиксируются отдельные, наиболее характерные варианты функционирования систем, которые в свою очередь определяют различные варианты объемов и содержание частных работ, а также сценарий их выполнения.
Важнейшей характеристикой элементов систем (МТА) является их производительность, определяемая объемом работы, выполненной агрегатом в единицу времени. От объемов работ, времени, в течение которого они должны быть выполнены, и производительности элементов зависит в конечном счете необходимое число машинно-тракторных агрегатов для выполнения работы. Элементы системы (машинно-тракторные агрегаты) в большинстве своем являются универсальными — способными выполнять работы различных видов. Так, МТА, состоящий из трактора К-701 и плоскореза ПГШ-7, способен выполнять основную обработку почвы как для зерновых культур, так и для силосных.
Типичны случаи, когда для выполнения определенного вида работы требуется привлечение различных машинно-тракторных агрегатов, составляющих единый комплекс. Так, заготовка сенажа, уборка урожая зерновых культур ведется комплексом, состоящим из базовых МТА и вспомогательных. Комплекс в целом характеризуется соответствующей производительностью выполнения работ.
Существенной характеристикой машиннотракторных агрегатов являются отказы, полом-
ки в ходе выполнения работ. В процессе функционирования МТА они могут выходить по тем или иным причинам из строя, терять необходимые качества, что требует планового либо не предусмотренного планом ремонта.
Если же к моменту выполнения последующей работы восстановить работоспособность элемента не удается, то для выполнения работ потребуется привлечение дополнительных машиннотракторных агрегатов. Таким образом, выполнение каждой последующей работы будет осуществляться в общем случае элементами, выполнившими предыдущую работу и дополнительно привлекаемыми к ней. В результате на сценарий работ накладывается сценарий использования МТА с учетом их поломок, износа и восстановления работоспособности. Неверно было бы полагать, что в течение планируемого периода развития системы функционирует только начальный состав системы, а к концу программного срока вдруг происходит скачок в качестве и количестве элементов, включаемых в систему. Развитие системы может происходить эволюционным образом. Это значит, что непрерывно или через некоторые относительно небольшие ин-тервалы времени происходит обновление элементов системы. Одни элементы в силу физического износа или недостаточной эффективности (морального износа) исключаются из состава системы, другие приходят им на смену. Вводимыми в состав в одних случаях являются ранее серийно поставляемые элементы, в других — принципиально новые. Смена элементов системы происходит в связи с изменением технологии производства механизированных работ, развитием сельскохозяйственных машин и появлением новых принципов обработки сельскохозяйственных материалов, т. е. итогом развития науки, техники и производства.
Процесс развития системы машин условно можно разбить на подпериоды. Число подперио-дов и, следовательно, их продолжительность определяются назначением и характером функционирования системы. В частном случае продолжительность периода может приниматься равной времени ввода в строй элементов новых типов.
В каждый подпериод в систему включаются элементы начального состава, за исключением элементов, выбывающих из системы в течение рассматриваемого периода в силу физического износа, и элементов, исключаемых из системы в силу их недостаточной эффективности по причине морального износа.
Начальный состав дополняется вновь создаваемыми элементами системы новых типов. Важной особенностью системы является наличие в ее составе вспомогательных элементов, обеспечивающих при выполнении работ эффективное функционирование основных. Такими элементами являются специализированные средства тех-
нического обслуживания и ремонта МТП.
Необходимо отметить, что если число основных элементов определяется объемом работ, то состав вспомогательных элементов зависит от типов основных элементов и их потребности во вспомогательных элементах.
В качестве критерия оптимизации задачи определение оптимального состава системы принимаются: затраты на эксплуатацию основных и вспомогательных элементов системы, обобщенная эффективность системы.
Неизвестными задачи являются:
— число основных и вспомогательных элементов-
— распределение элементов системы по выполняемым работам.
Формулировка задачи учитывает следующие факторы:
— возможность и целесообразность выполнения работ одновременно агрегатами нескольких различных типов-
— способность агрегатов выполнять различные работы-
— способность агрегатов и вспомогательных элементов после выполнения работ и восстановления их работоспособности выполнять последующие работы-
— наличие существующего на определенный момент времени определенного числа агрегатов и вспомогательных элементов, способных выполнять предстоящие работы-
— необходимость выполнения работ при различных природно-климатических условиях, т. е. выполнение работ по различным технологиям-
— изменение объемов выполняемых
работ и
выделяемого ресурса по последовательным под-периодам в течение всего программного срока-
— производительность основных элементов при выполнении работ-
— нормативы потребности основных элементов во вспомогательных, а также средствах обеспечения-
— заданные объемы работ.
Основными исходными данными задачи являются: исследуемая номенклатура агрегатов, их производительность и ресурсоемкость, технология выполнения работ, начальный состав агрегатов, установленный объем выполнения работ.
Обобщенная математическая формулировка задачи может быть изложена в операторной форме. Каждый оператор является условной записью части полной формулировки задачи, соответствующей учету тех или иных условий сель-скохозяй-ственного производства.
Задача определения состава системы записывается с помощью совокупности следующих операторов:
а) оператора условий выполнения работ- б)
оператора агротехнологической последовательности (технологии) выполнении работ- в) оператора условий развития системы по подпериодам программы- г) оператора условий выполнения вспомогательных работ и потребностей во вспомогательных элементах и средствах обеспечения функционирования МТА- д) оператора потребности в ресурсах.
Смысл операторов заключается в следующем:
а) оператор условий выполнения полного объема работ — оператор В — представляет собой систему условий вида:
Б} = ?} (М1}, Р),.] = 1,2,…, п, (1)
где Bj — объем выполняемой работы /-го вида-
N — вид агрегата /-го типа, выполняюще-
г о
у-ю работу-
Р — совокупность параметров МТА, влияющих на экономические показатели выполнения сельскохозяйственной работы. Оператор В может быть записан в виде В = а ¦ Х, где Х — искомое число агрегатов, а — производительность агрегата-
б) оператор условий последовательного выполнения работ — оператор Q — означает, что сумма имеющихся в хозяйстве МТА и новых дополнительно приобретаемых должна быть достаточной для выполнения всех полевых работ в соответствии с технологической картой:
NU1+ 2, • QN, АМг], (г], у + к), (2)
где Nui — имеющиеся агрегаты /-го типа-
— число агрегатов, которое нужно приобрести дополнительно для выполнения заданных работ-
N — распределение машинно-тракторных агрегатов по работам-
DNІJ — число отказавших агрегатов в ходе выполнения работ-
?-у, у+к — данные, характеризующие способность агрегатов /-го типа выполнять (у + к)-ю работу после в последовательности работ
(К = 1, 2, …, п-]) —
в) оператор условий выполнения работ в различных вариантах технологии — оператор F — означает, что работы в заданном объеме должны быть выполнены в любых вариантах (из числа рассматриваемых) технологий:
Nш + 2, & gt- Р (& lt-21Г, Б}), (3)
для каждого f Ъ {^}, где {^} множество вариантов технологии-
г) оператор условий развития системы по под-периодам программы — оператор Р — требует, чтобы в любой подпериод изменения технической оснащенности сельскохозяйственного предприятия за счет замены старых машин новыми моделями тракторов и сельхозмашин с учетом ес-те-
ственной убыли было бы достаточно для выполнения необходимого комплекса сельскохозяйственных работ:
NU, • Губ, + 2, 1 ¦ губб, + … + 2, р • губ, р & gt- Р (Р, Q, Б)
,= /,…, т- Р = 1,… Р, (4)
где г — индекс подпериода-
— число МТА /-го типа, которое необходимо ввести в МТП за р-й подпериод- губ/р — коэффициент физической убыли элементов за р-й подпериод.
Оператор Р означает, что для каждого подпериода должен определяться состав МТП, достаточный для выполнения объема сельско-хозяй-ственных работ в хозяйстве, и что при этом учитывается существующий состав МТП, а также его пополнение и убыль по подперио-дам программы.
Запись ^^, В) означает, что условия, отражающие динамику развития системы, формулируются после выполнения условий операторов F, Q, B-
д) оператор условий выполнения вспомогательных работ по настройке, техническому обслуживанию и устранению отказов МТА и потребности в средствах ТО — оператор L:
и, а = иг (2 ,), 1 = 1,…, г, (5)
где и1 — функция потребностей агрегатов в обеспечении 1-го типа необходимых для обеспечения функционирования 11 основных агрегатов /-го типа.
Для определения состава вспомогательных элементов учитываются те же факторы, что и для основных элементов: возможность их последовательного использования, существующий состав, динамика развития по подпериодам.
При формулировке условий, учитывающих эти факторы, используются соответствующие операторы. В результате получим условия, аналогичные условиям:
М о1 ¦ Губ1о + ип Г убП + … + и1р ¦ Губ1р & gt- Р1 (Р, Q, Б),
1 = 1,…, к, р = 1,…, т, (6)
гдеМо1 — существующий на начало программного периода состав вспомогательных элементов- и1р — состав вспомогательных элементов Iго типа, вводимый в строй за г-й подпери-од программы.
В качестве критерия оптимизации принимается обобщенная эффективность системы:
Ф = Ф[7--(Ху или 8у)] ^ тах. (7)
При относительно высокой стоимости техники главной при формировании МТП стала точная оценка влияния сроков и качества выполнения полевых работ на урожайность сельскохозяйственных культур, а следовательно, на количественный состав МТП. Для снижения нагрузки
на технику необходимо определить, на каких полях севооборота можно с минимальным ущербом исключить отдельные технологические операции и определить влияние структуры посевных площадей на экономические показатели работы хозяйства.
Решение проблемы повышения эффективности использования технической оснащенности сельскохозяйственного производства состоит в обосновании следующих вопросов:
1. Снижение влияния погодных условий на производительность МТА и сроки выполнения полевых работ.
2. Повышение надежности используемой техники.
3. Создание ремонтно-обслуживающей базы на кооперативных началах хозяйств.
4. Повышение квалификации механизаторов.
5. Внедрение инновационных мероприятий в сельскохозяйственное производство.
Используя описанный подход, нами была решена задача развития системы машин с учетом вышеуказанных факторов, что позволило повысить эффективность сельскохозяйственного производства на 25… 30%.
Литература
1. Андрианов В. Е. Проектирование и формирование систем машин для растениеводства регионов. — Алматы, 2002. -
С. 6.
2. Искаков А. Совершенствование организации использования техники в аграрном секторе экономики // Транзитная экономика. — Алматы. — 2003. — № 3. — С. 47−50.
3. Сатыбалдин А. и др. Состояние и меры по выходу сельского хозяйства из кризиса // Вестник с. -х. науки. — 1999. — № 5.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой