Модель оптимизации состава машинно-тракторного парка на основе применения адаптивных технологий производства сельскохозяйственной продукции в условиях Северо-Западного региона РФ

Размещено на http://www.allbest.ru/

Модель оптимизации состава машинно-тракторного парка на основе применения адаптивных технологий производства сельскохозяйственной продукции в условиях Северо-Западного региона РФ

Зыков А.В.

Юнин В.А.

Захаров А.М.

Аннотации

В статье рассматривается вопрос возможного увеличения объемов и качества производства продукции аграрного сектора в Северо-Западном регионе РФ. Представлена разработанная общая структурная модель процесса производства сельскохозяйственной продукции, которая на выходе позволят определить и оптимизировать состав машинно-тракторного парка для выполнения им технологических операции на основе использования адаптивных технологий в условиях хозяйств Северо-Западного региона РФ. Частные математические модели каждого уровня позволяют проанализировать возможности адаптации технологий и определить основные управляющие факторы, а также возможные границы изменения показателей технологий при практической реализации в условиях хозяйства. Оптимизация состава машинно-тракторного парка осуществляется путем последовательной реализации моделей вариантов на основе заданных оценочных критериев. аграрный сельскохозяйственный тракторный

Ключевые слова: машинно-тракторный парк, математические методы, алгоритм; эффективность производства; адаптивные технологий.

OPTIMIZATION MODEL OF THE MACHINE-TRACTOR FLEET ON THE BASIS OF ADAPTIVE TECHNOLOGIES APPLICATION OF AGRICULTURAL PRODUCTION UNDER THE CONDITIONS OF THE NORTH-WESTERN REGION OF THE RUSSIAN FEDERATION

Research article

Zykov A.V.1, *, Yunin V.A.2, Zakharov A.M.3

1 ORCID: 0000-0002-3435-7468;

2 ORCID: 0000-0002-8111-1727;

3 ORCID: 0000-0003-3501-0543;

1, 2, 3 Institute of Agro-engineering and Environmental Problems of Agricultural Production - Branch of the Federal Research Institute, St. Petersburg, Russia

* Corresponding author (zav35[at]list.ru)

Abstract

The article discusses possible increase in the volume and quality of production of the agricultural sector in the North-Western region of the Russian Federation. The developed general structural model of the process of agricultural production is presented, which will enable determining and optimizing the composition of the machine-tractor fleet to carry out technological operations based on the use of adaptive technologies under the conditions of farms in the North-Western region of the Russian Federation. Private mathematical models of each level allow analyzing the possibilities of technology adaptation and determining the main controlling factors, as well as possible limits for changes in technology indicators in the practical implementation under the conditions of the economy. The optimization of the composition of the machine-tractor fleet is carried out by consistently implementing models of the options based on the predetermined evaluation criteria.

Keywords: machine-tractor fleet, mathematical methods, algorithm; production efficiency; adaptive technologies.

Эффективное производство аграрного сектора можно определить следующими показателями: уровень применения прогрессивных технологий и современных технических средств, состав материально-технической базы, а также квалификацией и опытностью кадрового состава.

Важнейшей задачей аграрной политики в современных условиях развития отечественной экономики является разработка и реализация мер по стабилизации и устойчивому развитию агропромышленного комплекса и, прежде всего, непосредственно сельскохозяйственного производства.

Последнее должно превратиться из низкоэффективного, высоко энерго-материалоемкого и трудозатратного производства в динамично развивающуюся отрасль экономики, способную на равных конкурировать с западноевропейскими производителями на отечественном и зарубежном рынках сельскохозяйственной продукции и сырья.

Ведущим направлением, способным вывести сельское хозяйство на уровень экономического развития, по результатам сопоставимого с западноевропейскими, является его технологизация. Она предусматривает разработку и использование в сельскохозяйственном производстве современных высокоэффективных энергосберегающих технологий, адаптированных к условиям конкретного товаропроизводителя. Такие технологии должны соответствовать новым производственным отношениям в агропромышленном секторе, многоукладности, быть альтернативными, дифференцированными в зависимости от производственных и финансовых возможностей производителей сельскохозяйственной продукции. Только таким образом можно решить задачу интеграции адаптивного потенциала растений, природно-ресурсного и производственного потенциалов.

На сегодняшний день производство сельского хозяйства Северо-Западного региона находится в сложной ситуации, не смотря на некоторые позитивные тенденции, можно наблюдать и снижение производства продукции аграрного сектора. Так, за последние годы по основным продуктам растениеводства падение составило 35-50%, животноводства - на 50-60%, соответственно[1].

Посевные площади для возделывания культур в сельскохозяйственных предприятиях также имеют тенденцию к сокращению, ежегодно выбывают из оборота значительные площади земель, ухудшается структура почв, снижается их плодородие. За последние десять лет в сельском хозяйстве России 35 млн. га пахотных земель остались без необходимой обработки, при этом количество внесения органических и минеральных удобрении составило около 30% от нормативной потребности, что свидетельствует о неудовлетворительном решении вопроса по поддержанию плодородия почв [2], [8].

В таких условиях уровень механизации технологических процессов играет решающую роль при производстве высококачественной продукции растениеводства и животноводства.

Уровень обеспеченности сельскохозяйственных предприятий региона техническими средствами по сравнению с нормативной потребностью составляет: по тракторам 49%, культиваторам 35,3%, зерноуборочным комбайнам 53%, кормоуборочным комбайнам 87,3%, устройствам для внесения удобрений (минеральных) 43,2%, а обеспеченность оборудованием для животноводческих ферм не превышает 40%. При этом моральный и физический износ машин и оборудования составляет около 70-80% [3].

Нехватка технических средств негативно сказывается на объеме, качестве и конкурентоспособности продукции аграрного сектора. Производство большинства видов продукции сельского хозяйства в регионе стало нерентабельно.

Анализ результатов хозяйственной деятельности сельскохозяйственных предприятий региона свидетельствует о снижении их производственной эффективности. Так удельный вес убыточных хозяйств в регионе с начала реформирования сельского хозяйства увеличился с 1 до 32%, а общий уровень рентабельности сельскохозяйственных предприятий снизился до 9,2%.

Сложная ситуация в сельскохозяйственном производстве обстоит и с обеспеченностью кадрами, только за последние 10 лет численность работающих в сельском хозяйстве сократилось более чем на 160 тыс. чел. Повсеместно ощущается дефицит квалифицированных кадров механизаторов и животноводов, специалистов среднего и высшего звена управления [3], [7].

Таким образом, недостаточная оснащенность сельскохозяйственного производства средствами механизации и квалифицированными кадрами привела к массовым сокращениям посевных площадей, нарушению технологий и агротехнических требований, падению объемов производства продукции и снижению ее качества.

Одним из главных факторов увеличения эффективного производства аграрного сектора является проведение технического и технологического обновления и производства высокопроизводительных технических средств с учетом прогрессивных технологий и достижений науки.

На сегодняшний день большое количество различных коммерческих организаций предлагают хозяйствам всех уровней технические средства для производства сельскохозяйственной продукции, а также технологии, по которым эти технические средства могут эффективно работать. Из-за отсутствия информации о преимуществах и недостатках предлагаемой техники и под действием рекламы товаропроизводители аграрного сектора принимают ошибочное решение. Следствием этого является приобретение сельскохозяйственных машин и оборудования, которые мало приспособлены или вообще неприспособленны к условиям Северо-Западного региона и не дают таких результатов, на которые рассчитывали сельхозпроизводители, что приводит к снижению рентабельности производства. С целью правильного выбора сельскохозяйственных машин и технологий с учетом природно-климатических условий Северо-Западного региона Институтом агроинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства проводится работа по созданию регистра технологий и системы технических средств, рекомендованных для использования в регионе и отвечающих требованиям, предъявляемым к ним. Однако, недостаточно подобрать технологию и технические средства для производства конкурентоспособной продукции, необходимо произвести и оптимизацию состава парка машин.

На протяжении ряда лет сотрудниками института проводится работа по разработке алгоритмов и компьютерных программ проектирования адаптивных технологий производства отдельных видов сельскохозяйственной продукции [4], [6]. В основном эти вопросы успешно разрешены в отдельных видах производства продукции аграрного сектора. На сегодняшний день актуальность вопроса вызвана разработкой единого алгоритма и компьютерной программы для возможности своевременного и оптимального проектирования адаптивных технологий производства продукции аграрного сектора, решение которого позволит оптимизировать состав машинно-тракторного парка конкретного хозяйства исходя из показателей годового объема выполнения работ.

В качестве основной математической модели для обоснования технологий и технических средств можно принять многоуровневую модель, которая имеет многоступенчатую, иерархическую структуру [5], [9], [10] в нее входят: модель оптимизации состава машинно-тракторного парка (МТП) конкретного хозяйства; модели отдельных видов сельскохозяйственной продукции; модели отдельных технологических вариантов; модели отдельных технологических операций; модели отдельных явлений.

Такое построение общей модели позволяет учесть все особенности производства сельскохозяйственной продукции, как в разрезе технологий, так и технических средств.

Рис. 1 - Общая структурная модель процесса производства сельскохозяйственной продукции

Формирование частных моделей выполняется последовательно от более низкого уровня к более высокому. Модели самого низкого уровня записываются в математической форме в виде уравнений.

Модели уровня 4 представлены как совокупность взаимоувязанных моделей 3-го уровня. Основной параметр на выходе (результат реализации данных моделей) - объем работы, которую буден нужно выполнить. Природно-климатические условия - это некоторые показатели для данных конкретных условий (регион - район - хозяйство - поле). Переменные выходные параметры - погодные условия. Основным выходным параметром является продолжительность выполнения операций. Затраты труда и энергии, металлоемкость - являются оценочными показателями технического совершенства машины, выполняющей данную операцию.

Качественные показатели, выражаемые в основном в физических и биологических потерях, оценивают технологическое совершенство операций и, в свою очередь, зависят от продолжительности выполнения работы.

Реализацию моделей операций обеспечивают полученные модели технологического варианта (модель 3-го уровня).

Модели 1-го уровня определяют оптимальный состав машинно-тракторного парка участвующего в выполнении технологических операций по производству сельскохозяйственной продукции.

Математические модели каждого уровня позволяют проанализировать возможности адаптации технологий и определить основные управляющие факторы, а также возможные границы изменения показателей технологий при практической реализации в условиях хозяйства. Оптимизация состава машинно-тракторного парка осуществляется путем последовательной реализации моделей вариантов на основе заданных оценочных критериев.

Таким образом, проведение расчетов по разработанной структурной модели процесса производства сельскохозяйственной продукции позволяет определить оптимальный состав машинно-тракторного парка выполняющего технологические операции на основе применения адаптивных технологий в условиях хозяйств Северо-Западного региона РФ.

Список литературы / References

1. Попов В.Д. Технологическая модернизация отраслей растениеводства АПК Северо-Западного Федерального округа / В.Д. Попов, Д.А. Максимов, Ю.Л. Морозов и др. - СПб.: СЗНИИМЭСХ Россельхозакадемии, 2014. - 287 с.

2. Валге А.М. Алгоритмические основы выбора состава машинно-тракторного парка для производства сельскохозяйственной продукции в рыночных условиях / А.М. Валге, Э.А. Папушин, Ю.Г. Артемьев и др. // Материалы международного агроэкологического форума. СПб. - 2013. - Т.2. - С. 14-20.

3. Валге А.М. Оптимизация транспортных потоков при заготовке кормов из трав / А.М. Валге, Э.А. Папушин, А.В. Зыков и др. // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. - 2015. - №87. - С. 116 - 122.

4. Попов В.Д. Пути развития кормовой базы в Северо-Западном регионе России / В.Д. Попов, В.М. Могильницкий, А.Н. Перекопский и др. // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. - 2001. - №72. - С. 22 - 27.

5. Проектирование адаптивных технологий заготовки кормов из трав / В.Д. Попов. - СПб: НИПТИМЭСХ НЗ РФ, 1998г. - 108 с.

6. Морозов Ю.Л. Стратегия развития сельхозмашиностроения / Ю.Л. Морозов, А.В. Добринов // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. - 2006. - №78. - С. 18 - 31.

7. Попов В.Д. Мониторинг реализации машинных технологий высокой интенсивности для производства продукции растениеводства / В.Д. Попов, Д.А. Максимов, Ю.Л. Морозов // Вестник российской сельскохозяйственной науки. - 2015. - №2. - С. 8 - 12.

8. Юнин В.А. Интенсификация кормопроизводства в условиях северо-западного региона / В.А. Юнин, А.В. Зыков, Н.Н. Кузнецов // В сборнике: Технические науки в России и за рубежом Материалы V Международной научной конференции. - 2016. - С. 82 - 85.

9. Попов В.Д. Пути развития кормовой базы в Северо-Западном регионе России / В.Д. Попов, В.М. Могильницкий, А.Н. Перекопский и др. // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. - 2001. - №72. - С. 22 - 27.

10. Попов В.Д. Организационно-технологические аспекты эффективности заготовки кормов в хозяйствах ленинградской области / В.Д. Попов, А.Н. Перекопский, В.Н. Горнак // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. - 2003. - №75. - С. 14 - 21.

Список литературы на английском языке / References inEnglish

1. Popov V. D. Texnologicheskaya modernizaciya otraslej rastenievodstva APK Severo-Zapadnogo Federal`nogo okruga [Technological modernization of crop production, agricultural North-West Federal district] / V. D. Popov, D. A. Maksimov, Yu. L. Morozov and others // SPb.: SZNIIME`SX Rossel`xozakademii, 2014. - 287 p. [in Russian]

2. Valge A. M. Algoritmicheskie osnovy` vy`bora sostava mashinno-traktornogo parka dlya proizvodstva sel`skoxozyajstvennoj produkcii v ry`nochny`x usloviyax [Algorithmic bases of selection of the machine-tractor Park of the agricultural production in market conditions] / A. M. Valge, E`. A. Papushin, Yu. G. Artem`ev and others // Materialy` mezhdunarodnogo agroe`kologicheskogo foruma. SPb [Proceedings of the international agroecological forum]. - 2013. - T.2. - p. 14-20. [in Russian]

3. Valge A. M. Optimizaciya transportny`x potokov pri zagotovke kormov iz trav [Optimization of traffic flow when forage from grasses] / A. M. Valge, E. A. Papushin, A. V. Zy`kov and others // Texnologii i texnicheskie sredstva mexanizirovannogo proizvodstva produkcii rastenievodstva i zhivotnovodstva [Technologies and technical means of the mechanized crop production and livestock]. - 2015. - №87. - S. 116 - 122. [in Russian]

4. Popov V. D. Puti razvitiya kormovoj bazy` v Severo-Zapadnom regione Rossii [Ways of development of fodder base in the North-Western region of Russia] / V. D. Popov, V. M. Mogil`niczkij, A. N. Perekopskij and others // Texnologii i texnicheskie sredstva mexanizirovannogo proizvodstva produkcii rastenievodstva i zhivotnovodstva [Technologies and technical means of mechanized production of crop and animal products]. - 2001. - №72. - S. 22 - 27. [in Russian]

5. Proektirovanie adaptivny`x texnologij zagotovki kormov iz trav [Design of adaptive technologies of fodder harvesting from herbs] / V. D. Popov. - SPb: NIPTIME`SX NZ RF, 1998g. - 108 s. [in Russian]

6. Morozov Yu. L. Strategiya razvitiya sel`xozmashinostroeniya [Development strategy of agricultural machinery] / Yu. L. Morozov, A. V. Dobrinov // Texnologii i texnicheskie sredstva mexanizirovannogo proizvodstva produkcii rastenievodstva i zhivotnovodstva [Technologies and technical means of the mechanized crop production and livestock]. - 2006. - №78. - S. 18 - 31. [in Russian]

7. Popov V. D. Monitoring realizacii mashinny`x texnologij vy`sokoj intensivnosti dlya proizvodstva produkcii rastenievodstva [Monitoring the implementation of machine technology for high intensity of crop production] / V. D. Popov, D. A. Maksimov, Yu. L. Morozov // Vestnik rossijskoj sel`skoxozyajstvennoj nauki [Vestnik of agricultural science]. - 2015. - №2. - S. 8 - 12. [in Russian]

8. Yunin V. A. Intensifikaciya kormoproizvodstva v usloviyax severo-zapadnogo regiona [Intensification of forage production in the North-West region] / V. A. Yunin, A. V. Zy`kov, N. N. Kuzneczov // V sbornike: Texnicheskie nauki v Rossii i za rubezhom Materialy` V Mezhdunarodnoj nauchnoj konferencii [In the collection: technical Sciences in Russia and abroad Materials of the V International scientific conference]. - 2016. - S. 82 - 85. [in Russian]

9. Popov V. D. Puti razvitiya kormovoj bazy` v Severo-Zapadnom regione Rossii [Ways of development of fodder base in the North-Western region of Russia] / V. D. Popov, V. M. Mogil`niczkij, A. N. Perekopskij and others // Texnologii i texnicheskie sredstva mexanizirovannogo proizvodstva produkcii rastenievodstva i zhivotnovodstva [Technologies and technical means of mechanized production of crop and animal products]. - 2001. - №72. - S. 22 - 27. [in Russian]

10. Popov V. D. Organizacionno-texnologicheskie aspekty` e`ffektivnosti zagotovki kormov v xozyajstvax leningradskoj oblasti [Organizational and technological aspects of the efficiency of fodder in the Leningrad region] / V. D. Popov, A. N. Perekopskij, V. N. Gornak // Texnologii i texnicheskie sredstva mexanizirovannogo proizvodstva produkcii rastenievodstva i zhivotnovodstva [Technologies and technical means of mechanized production of crop and livestock products]. - 2003. - №75. - S. 14 - 21. [in Russian]

Размещено на Allbest.ru