Применение информационных технологий для повышения эффективности планирования при использовании средств механизации возделывания и уборки сельскохозяйственных культур

Размещено на http://www.allbest.ru/

Статья

на тему: Применение информационных технологий для повышения эффективности планирования при использовании средств механизации возделывания и уборки сельскохозяйственных культур

Выполнил:

Филимонов И.В.

Целью данной статьи является ознакомление с проведёнными исследованиями в сфере информационного обеспечения, связанными с обоснованием оптимального состава механизированных технологических линий возделывания и уборки сельскохозяйственных культур.

Результатом исследований является разработанное программное обеспечение, которое, используя алгоритм оптимизации по энергетическому критерию, на основе созданной базы данных позволяет повысить эффективность расчётов количественного и марочного состава машино-тракторного парка сельскохозяйственных предприятий.

Ключевые слова: оптимизация, энергоресурсосбережение, программирование.

The purpose of this article is to get the reader acquainted with the research carried out in the field of providing information support of the optimal composition of mechanized technological lines for cultivating and harvesting crops.

The result of the research is the developed software, which enables the increase of the efficiency of calculating quantitative and vintage composition of the machine and tractor fleet of agricultural enterprises, using the optimization algorithm based on the energy criterion on the basis of the created database.

Keywords: optimization, energy and resource saving, programming.

Планирование использования средств механизации носит комплексный характер и включает в себя задачу расчета оптимальной потребности в тракторах различных типов и классов, комбайнов, в сельскохозяйственной навесной и прицепной технике, в технологическом автомобильном транспорте и пр. Несмотря на кажущуюся простоту постановки данной задачи (определить количество сельскохозяйственной техники для максимально эффективного выполнения запланированного объема механизированных работ), поиск её решения без привлечения программных средств ЭВМ может быть весьма затруднителен. Это обусловлено тем, что один сельскохозяйственный агрегат включает в себя несколько типов машин, имеющих множество марок, возможное количество которых со временем все увеличивается. Необходимо также иметь в виду ограничения, накладываемые рядом внешних и внутрихозяйственных факторов на определенные марки машин, а также то, что объемы работ и их продолжительность меняются в зависимости от потребностей хозяйства и складывающихся природно-климатических условий. Определенные погодные условия, состояние техники и уровень организации её использования не позволяют тракторам и комбайнам своевременно выехать в поле, тем самым, заставляя привлекать большее количество технических ресурсов, чтобы сохранить необходимый темп работ и избежать значительных потерь урожая.

Учитывая необходимость рационального использования технических ресурсов сельскохозяйственных предприятий, представляет интерес информационный фактор интенсификации оптимизационных расчётов.

Оптимизация состава технологических линий возделывания и уборки сельскохозяйственных культур является частью комплексной задачи планирования использования производственных ресурсов сельскохозяйственного предприятия [1, 2].

В зависимости от поставленных цели и задач оптимизации, доступных методов решения, заданной степени учёта ограничений и от подходов к формализованному представлению механизированных процессов применяется достаточно широкий спектр математических моделей оптимизации состава технологических линий, задействованных в получении растениеводческой продукции. Математически подобные задачи можно представить как линейными, так и нелинейными моделями, статическими, динамическими или стохастическими моделями.

Необходимо отметить, что при выборе модели оптимизации в первую очередь она должна соответствовать характеру решаемой задачи, и в тоже время быть приемлемой с точки зрения практической реализации.

Наиболее проработаны линейные модели, в которых в качестве критериев оптимизации использован минимум приведенных затрат. Однако использование критерия, основанного на денежной оценке ресурсов, в современных рыночных условиях не даёт объективных результатов.

Разработана линейная математическая модель оптимизации состава технологических линий по минимуму энергетических затрат [1]. Оптимизация проводится для одного конкретного блока работ, в котором сроки выполнения различных видов работ накладываются друг на друга, поэтому в это время требуется одновременно использовать всю рассматриваемую технику. Объем механизированных работ задаётся исходя из потребностей хозяйства в площадях под теми или иными видами культур, фактических засеянных или засаженных площадей, прогнозируемой урожайности. Сроки начала работ и их продолжительность определяются на основе имеющихся методик прогнозирования совместного развития природно-климатических условий и биологических процессов. Энергетические параметры рассчитываются исходя из энергетических эквивалентов топлива, затрат труда и ресурсов, использованных при создании техники.

Наиболее простой и доступный способ реализации линейной модели оптимизации состава технологических линий - с привлечением широко распространенного набора программ Microsoft Office.

Программа для оптимизации состава технологических линий возделывания и уборки сельскохозяйственных культур выполнена на макроязыке Visual Basic for Application (VBA).

Программа позволяет оптимизировать звенья технологических линий с участием агрегатов, имеющих в своём составе трактор, до 2-х сельскохозяйственных машин, 1 или 0 сцепок.

Ввод исходных параметров для оптимизации и реализация модели осуществляются в процессоре электронных таблиц Microsoft Excel, являющимся частью интегрированного офисного пакета Microsoft Office.

База данных по выполняемым механизированным работам, применяемой технике и её параметрам использования, реализована в программе Microsoft Access, являющегося частью того же пакета.

Путем реализации технологии ActiveX Data Objects (ADO) и OLE DB в форму в Excel загружается исходная информация из таблиц базы данных и осуществляется выбор вида работ и марок сельскохозяйственной техники, участвующих в оптимизации. Выбранные данные попадают обратно в специально подготовленные таблицы Access, где на их основе с помощью SQL-запроса, записанного в коде VBA, формируется выборка из агрегатов, служащая основанием для оптимизации функциями надстройки «Поиск решений» в Excel. производственный сельскохозяйственный оптимизация

В результате работы программы определяются: общее количество техники по маркам; количество агрегатов; общие энергозатраты; энергозатраты по каждому сельскохозяйственному агрегату.

Полученные параметры технологических линий имеется возможность сохранить в отдельном файле Excel с целью их дальнейшей математической обработки и анализа. Запускающий файл содержит программу, включающуюся в себя 4 формы: «Управляющая форма», «Выборка данных», «Задание ограничений», форма для ввода числового значения ограничения. В составе файла имеется Модуль, в котором записаны собственные процедуры и функции, а также Лист1 (рис. 1.).

Рис. 1 - Общая структура VBA-проекта

Интерфейс и алгоритмы работы программы интуитивно понятны. В случае некорректного ввода или выбора информации программа информирует об этом пользователя.

База данных включает в себя 6 таблиц с наборами информации по тракторам, сельскохозяйственным машинам (1-я и 2-я машины), видам работ, сцепкам, используемому топливу (рис. 2) , связанных с таблицей «агрегаты» отношением «один ко многим». Из этих таблиц осуществляется выборка исходных данных при оптимизации.

Рис. 2 - Структура базы данных

Дополнительные 4 таблицы, не имеющие никаких связей, служат для хранения отобранной пользователем информации. Из таблицы «агрегаты» на основании данных этих 4-х таблиц осуществляется выбор с помощью SQL-запроса, записанного в VBA-коде, необходимых агрегатов и занесение их на Лист Microsoft Excel в виде, удобном для проведения оптимизации.

Разработанная программа позволяет рассчитать оптимальное количество тракторов, сцепок и сельскохозяйственных машин, необходимое для выполнения заданного объема работ в оптимальные агротехнические сроки, что обеспечивает повышение эффективности использования производственных ресурсов в сельскохозяйственном предприятии.

Дальнейшее совершенствование программы может быть связано с расширением базы данных, а также с применением элементов планирования эксперимента, что дало бы возможность получать математические модели, отражающие влияние различных природно-производственных факторов на оптимальные параметры функционирования технологических линий в растениеводстве и кормопроизводстве.

Список литературы / References

1. Филимонов И.В. Повышение эффективности функционирования средств механизации кормопроизводства путем адаптации к региональным условиям.: дис. … канд. тех. наук: 05.20.01.: защищена 28.03.02: утв. 05.07.02 / Филимонов Илья Викторович. - Нижний Новгород, 2002. - 185 с.

2. Горбунов Б.И. Повышение эффективности функционирования кормопроизводства путём разработки методов энергоресурсосбережения и адаптации механизированных процессов к региональным условиям: дис. … д-ра техн. наук: 05.20.01.: защищена 23.10.03: утв. 09.01.04 / Горбунов Борис Иванович - Н. Новгород, 2003. - 430 с.

Размещено на Allbest.ru