Повышение эффективности кормопроизводства путем оптимизации технического и технологического оснащения заготовки кормов из трав в условиях Ленинградской области тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.20.01, кандидат технических наук Богданов, Кирилл Викторович

• Богданов, Кирилл Викторович
• кандидат технических наук
• 2005

Оглавление диссертации кандидат технических наук Богданов, Кирилл Викторович

ВВЕДЕНИЕ.

1.СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Общее состояние отрасли кормопроизводства Ленинградской области.

1.2. Описание технологий; применяемых для заготовки кормов в Ленинградской области.

1.3. Техническое оснащение кормопроизводства.

1.4. Характеристика моделей и методов оптимизации технологии и комплексов технических средств на механизированных работах.

1.5. Цель и задачи исследования.

2. МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ОПТИМАЛЬНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И КОМПЛЕКСОВ ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ДЛЯ ЗАГОТОВКИ КОРМОВ ИЗ ТРАВ

2.1. Алгоритм проектирования технического и технологического оснащения кормопроизводства.

2.2. Формализованное описание технологических процессов заготовки кормов из трав.

2.3. Формирование структуры агротехнологии.

2.4. Основы дискриминантного анализа.

2.5. Методика обработки статистических данных.

2.6. Обоснование метода выбора оптимального комплекса технических средств заготовки кормов.

Выводы по второй главе.

3. РАЗРАБОТКА МОДЕЛЕЙ ОПТИМИЗАЦИИ МАШИННО-ТРАКТОРНОГО ПАРКА

3.1. Программа экспериментальных исследований.

3.2. Многоуровневая структурная модель оптимизации машинно-тракторного парка, структура модели.

3.3. Оценка показателей технических средств кормопроизводства модели 4-го уровня).

3.3.1. Определение эксплутационных показателей машинно-тракторных агрегатов.

3.3.2. Оценка эксплутационных затрат на выполнение запланированного объема работ.

3.3.3. Определение экономической эффективности от оптимизации машинно-тракторного парка.

3.4. Обработка статистических данных.

3.5. Формирование баз данных.

3.6. Алгоритм формирования агротехнологии модели третьего уровня).

3.7. Типы применяемых технологий модели второго уровня).

3.8. Оптимизация комплекса технических средств

-Ф (модели первого уровня).

Выводы по третьей главе.

4. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОПТИМАЛЬНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И КОМПЛЕКСОВ ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ПРОИЗВОДСТВА КОРМОВ ИЗ ТРАВ

4.1. Алгоритм работы программы оптимизации.

4.2. Инструкция по работе с программой.

4.3. Статистический анализ хозяйств-представителей

Ленинградской области.

4.4. Проектирование оптимальных комплексов технических средств производства кормов из трав для выделенных групп хозяйств при различных уровнях интенсивности технологий.

Выводы по главе 4.

5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ

ОПТИМИЗАЦИИ МАШИННО-ТРАКТОРНОГО ПАРКА.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение эффективности кормопроизводства путем оптимизации технического и технологического оснащения заготовки кормов из трав в условиях Ленинградской области»

Кормопроизводство является одним из основных отраслей сельскохозяйственного производства, уровень развития и техническое оснащение которого определяет состояние животноводства и оказывает существенное влияние на решение проблем стабилизации и биологизации земледелия, повышения плодородия почв и охраны окружающей среды, рационального использования и воспроизводства компонентов агроэкосистем. Кормовые угодья хозяйств Ленинградской области составляют почти 80% всех сельскохозяйственных угодий [59,39].

В настоящее время остро стоит вопрос снижения себестоимости сельскохозяйственной продукции, производимой на отечественном рынке, и повышения ее конкурентоспособности. Большую часть затрат на производство сельскохозяйственной продукции составляют затраты на выполнение механизированных работ машинно-тракторным парком, как в животноводстве так и в растениеводстве.

Одним из ресурсов снижения затрат на производство, и как следствие себестоимости продукции, является выбор оптимальных в сложившихся условиях технологий и комплексов технических средств, позволяющего в заданные агротехнические сроки с минимальными эксплутационными затратами выполнить все запланированные работы по заготовке кормов.

В настоящее время разработано большое количество технологий заготовки кормов из трав, рынок насыщен сельскохозяйственной техникой, отличающейся по ценовым и качественным показателям, обеспечивающей механизацию всех технологических процессов. Эффективность использования технологий и технических средств во многом определяется условиями их применения. При планировании машинно-тракторного парка для заготовки кормов на ряду с условиями ведения производственной деятельности необходимо учитывать загрузку техники и в другие периоды.

В сложившихся условиях формирование оптимальных в условиях ведения хозяйственной деятельности технологий и комплексов технических средств является одной из основных проблем повышения эффективности кормопроизводства, решение которой позволит снизить себестоимость кормов, повысить их качество, тем самым повысит эффективность животноводства.

Данная работа посвящена повышению эффективности кормопроизводства путем выбора оптимальных технологий и комплексов технических средств заготовки кормов из трав в условиях Ленинградской области с учетом загрузки техники в другие периоды.

На защиту выносятся следующие положения:

- метод определения типичных групп хозяйств в зависимости от показателей их производственной деятельности;

- структурная модель выбора типа технологий соответствующего по степени интенсивности природно-климатическим и экономическим условиям ведения хозяйственной деятельности.

- математическая модель определения оптимального комплекса технических средств для производства кормов, учитывающая загрузку техники в других периодах, с учетом инвестиционных возможностей хозяйства;

Работа является результатом исследований проведенных автором в течение 2002 — 2005 г.г совместно с сотрудниками лаборатории «Технико-экономических исследований и обоснований» ГНУ СЗНИИМЭСХ Россель-хозакадемии.

Работа выполнялась по заданию 01, этап 01.01 — Разработать теоретические основы и современные методы построения адаптивных машинных технологий и формирования региональной системы технологий и машин в природно-климатических и производственно-экономических условиях Северо-Западного региона России.

Результаты научных разработок доведены до стадии, пригодной для практического применения.

Материалы диссертационной работы докладывались на научной конференции профессорско-преподавательского состава и аспирантов Санкт-Петербургского государственного аграрного университета в 2005 г. и на международной научно-практической конференции «Опыт использования информационных технологий в работе инженерно-технической службы сельхозпредприятия», проходившей в Федеральном государственном образовательном учреждении «Российская инженерная академия менеджмента и агробизнеса» Москва, 2005 г.

По теме диссертации опубликовано три печатные работы.

1 .СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

Заключение диссертации по теме «Технологии и средства механизации сельского хозяйства», Богданов, Кирилл Викторович

Общие выводы

1. В качестве структурной модели оптимизации технологий и ком-^ плексов технических средств заготовки кормов целесообразно использовать четырехуровневую структурно-параметрическую модель. На первом уровне модели осуществляется взаимоувязка комплексов технических средств производства различных видов сельскохозяйственной продукции, оптимизация машинно-тракторного парка в целом, на основании выбранного типа технологий. На втором уровне, на основании исходных данных, осуществляется выбор типа применяемых технологий производства кормов из трав. На треть-^ ем уровне формализуются производственные процессы. На четвертом уровне

- модели способов осуществления производственных процессов.

2. В результате обработки статистических данных по показателям производительности самоходных машин и машинно-тракторных агрегатов на заготовке кормов получены действительные для условий Ленинградской области показатели производительности, отличающиеся от паспортных. На основании полученных данных выведен поправочный коэффициент, численно равный 0,75, который использовался в дальнейших расчетах.

3. На основании статистического дискриминантного анализа 121 хозяйства Ленинградской области по 12 показателям, включающим объемы производства продукции, урожайности культур, продуктивность животных, рентабельность производства, выделены четыре группы хозяйств.

4. Разработана структура и сформирована база данных по технологи* ям производства кормов и других культур возделываемых на территории Ленинградской области, содержащая перечни операций, рекомендуемые урожайности, дозы внесения удобрений, оптимальные агросроки выполнения работ в зависимости от уровня интенсивности технологий. База данных по техническим средствам содержит эксплуатационные показатели машинно-тракторных агрегатов и самоходных машин, используемых для производства кормов, и других сельскохозяйственных культур в периодах.

5. Разработана математическая модель, в виде задачи линейного программирования размерностью матрицы 217x197, определения оптимального состава машинно-тракторного парка для кормопроизводства с учетом выполнения в хозяйстве других работ по производству сельскохозяйственной продукции. Для реализации модели разработан алгоритм и программа для ЭВМ.

6.Для четырех выделенных модельных хозяйств с учетом показателей их производственной деятельности выбран оптимальный комплекс машин для высоких, интенсивных, и экстенсивных технологий. При этом основным условием эффективности являлось производство конкурентно-способной Ф продукции.

7. В результате применения предлагаемых внедрений в хозяйстве-представителе ОПХ «Каложицы», при выборе оптимального машинно-тракторного парка по сравнению с базовым вариантом, для интенсивных технологий ожидаемый экономический эффект от снижения затрат на эксплуатацию машинно-тракторного парка составит 1339,2 тыс. рублей в год, а щ при выборе оптимального парка для высоких технологий - 5822,3 тыс. рублей в год.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Богданов, Кирилл Викторович, 2005 год

1. Андрианов A.M. Морозов Ю.Л. К вопросу о формировании агротехнологии. //Сборник научных трудов ГНУ СЗНИИМЭСХ// Технологии и технические средства производства продукции растениеводства. С-Пб.: СЗНИИМЭСХ 1998 г. 190 с.

2. Агропромышленный комплекс России в 2004 году М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2005. 577 с.

3. Браславец М.Е. Практикум по применению экономико-математических методов в организации и планировании сельскохозяйственного производства. М.: Изд. Экономика, 1970 - 168 с

4. Браславец М.Е. экономико-математические методы в организации и планировании сельскохозяйственного производства. М.: Экономика 1971. -358 с.

5. Валге А.М. Моделирование и оптимизация процессов и технологий кормов из трав в условиях Северо-запада России Санкт-Петербург: СЗНИИМЭСХ 2005 г. 174 с.

6. Валге A.M. Обработка экспериментальных данных и моделирование динамических систем при проведении исследовании по механизаций сельскохозяйственного производства. СПб.: СЗНИИМЭСХ, 2002.-176 с.

7. Веверс А.В. Методика расчёта оптимальной структуры МТП и экономической эффективности его использования. Оптимальное планирование МТП. Киев, 1968.

8. Веселов А.В. и др. Питательная ценность и пути высокоэффективного использования хозяйствами Ленинградской области кормов заготовки 1990 года. Л., НТО, 1991. - 30 с. »

9. Вусленко Н.П. Моделирование сложных систем. — М. Наука, 1978. 40.

10. Гермейр Ю.Б. введение в теорию исследования операции. М. Наука, 1971.

11. ГОСТ 23728-88-ГОСТ-237900-88 Техника сельскохозяйственная. Методы экономической оценки. М.: Изд. стандартов, 1988 — 26с.

12. Грушин Ю.Н., Лалуев В.Д., Марецкий А.В., Грунский А.А. комплектование машинно-тракторнго парка. /Учебное пособие/. Вологда. -ВМИ. 1993 г. 165 с.

13. Демидович Б.П., Марон И.А. Основы вычислительной математики. М. Наука 1970г- 664 стр. с илл.

14. Донских Н.Н., Суханов П. А. Заготовка кормов в 2003 году предварительные итоги и анализ качества Агропилот №24-25 Санкт-Петербург декабрь 2003 г.

15. Еникеев В .Г. Формализация процедур оценки качества технической оснащенности сельскохозяйственного производства. Труды ЛСХИ. Л., 1980. - Т.397. - С.34.36.

16. Еникеев В.Г. Киселёва А.А. Оптимизация структуры машинно-трактирного парка с учетом критериальных оценок. //Применение экономико-математических методов в экономических исследованиях в сельском хозяйстве.// Записки ЛСХИ 1973. т. 235.

17. Жукевич К.И. Лепёшкин Н.Д. моделирование взаимодействия машин при выполнении нецикличных технологических операций в растениеводстве. Труды ЦНИИМЭСХ. Минск 1985.

18. Жукевич К.И. Методы экономической оценки сельскохозяйственных машин и технологий. Минск, Ураджай, 1974.

19. Жукевич К.И. Совместная оптимизация машинно-тракторного парка и потребности в кадрах. // Электрификация и механизация социалистическогосельского хозяйства. — 1974 № 11.

20. Заготовка и приготовление кормов в Нечерноземье: Справочник (B.C. Сечкин, Л.А.Сулима, В.П.Белов и др.) Л.: Агропромиздат, 1988. - 480 с.

21. Икаков-Плюхин Б.И. и др. Математическая модель оптимальной перспективной системы машин. // Труды ВИМ. — М., 1968.

22. Иофинов А.С. Эксплуатация машинно-тракторного парка. — М. Колос, 1974.-280 с.

23. Иофинов С.А., Шкрабак B.C. Агроинженерия и проблемы земледелия.- Л., С-ПбГАУ, 1996. 89 с.

24. Искаков-Плюхин Б.И. и др. Математическая модель оптимальной перспективной системы машин. // Электрификация и механизация социалистического сельского хозяйства. 1976 - № 11.

25. Карманов В.Г. Математическое программирование. М.: - Наука, 1975.

26. Киртбая Ю.К. Научные основы планирования перспективного развития механизации сельскохозяйственного производства. // Оптимальноепланирование МТП. Киев, 1968.

27. Киртбая Ю.К. Организация использования машинно-тракторного парка. М.: Колос, 1974 г.

28. Киртбая Ю.К. Резервы использования машинно-тракторного парка.— М.: Колос 1982 г.-320 с.

29. Киртбая Ю.К., Шаров Н.М. Основные методы проектирования систем машин для механизации сельского хозяйства. // Электрификация и механизация социалистического сельского хозяйства. 1979.- № 6.

30. Кирюшин В .И. Экологизация земледелия и технологическая политика. М.: Изд. МСХА 2000. 473 с.

31. Коршунов Ю.М. Математические основы кибернетики. М Энергоатомиздат, 1987.

32. Ксенович И.П. О системном методе прогнозирования параметров сельскохозяйственных агрегатов. // Тракторы и сельхозмашины. 1976 - № 8.

33. Кушниров В.А. математическая модель и программное обеспечение выбора комплекса машин для отрасли народного хозяйства: автореферат диссертации кандидата физико-математических наук. Киев, 1977.

34. Лапин Ю.Г. Совершенствование средств механизации для консервации сена в скирдах. Техника в сельском хозяйстве. №3 2002 г.

35. Лебедев А.Н. Климат СССР. Вып. 1. Л.: Гидрометеоиздат, 1958.

36. Летунов И.И. Организационно-экономические проблемы повышения устойчивости кормовой базы животноводства Российского Нечерноземья. -М,: Колос, 1993.-51 с.

37. Липкович Э.И. Аналитические основы системы машин. Ростов на дону. ^ ростовское книжное издание 1983 г. 112с.

38. Липкович Э.И. Организация уборочных работ с использованием комбайнов «Дон-1500» и «Дон-1200» Зеленоград, 1894.

39. Лурьв А.Б. Статистическая динамика сельскохозяйственных агрегатов. М. Колос 1981.

40. Маевский Э., Бондарев В. Недоброкачестенные корма разорительны.: Газета "Земля и люди", 1996. - N 24. - с.З.И

41. Методика определения экономической эффективности технологий и сельскохозяйственной техники. Часть 1. Нормативно-справочный материал. -М.:РИЦ ГОСНТИИ, 1998 252 с.

42. Методика определения экономической эффективности технология и сельскохозяйственной техники. Часть 2. Нормативно-справочный материал. РИЦ ГОСНИТИ 1998 г.

43. Методика проектирования оптимального состава машинно-тракторного парка колхозов и совхозов. Новосибирск, 1970 г.

44. Методика разработки нормативных материалов на механизированные полевые работы. М.: Тип. ГОСНИТИ 1970. 240 с.

45. Методические и нормативно-технологические основы формирования кормовой базы животноводства. Методические пособия. М., 1994. - 214 с.

46. Моисеев Н.Н. Математические задачи системного анализа. М. Наука, 1981.

47. Морозов А.Х. Оптимизация состава, режимов работы агрегатов и механизированных комплексов. Волгоград, 1987. - 66 с.

48. Морозов Ю.Л. Андрианов В.М. типовые требования к базовым машинным операциям при использовании их в технологических процессах производства продукции растениеводства. СПб.: - ГНУ СЗНИИМЭСХ, 2004, 171 с.

49. Морозов Ю.Л. Попов В.Д. Технологическое и техническое обеспечение АПК Северо-запада на основе зональной системы технологий и машин. СПб.: СЗНИИМЭСХ-2001. 153 с.

50. Морозов Ю.Л., Андрианов В.М., Максимов Д.А., Богданов К.В. Разработка адаптивных технологий производства продукции растениеводства (методические рекомендации) СПБ.: ГНУ СЗНИИМЭСХ, 2005. - 112 с.

51. Мухина В .А. и др. методика определения сельскохозяйственных предприятий в технике. Омск, 1971. - 32 с.

52. Ольм А.Ю. Определение оптимального составо машинно-тракторного парка при векторном критерии качества.// Электрификация и механизация социалистического сельского хозяйства. 1976. № 7.

53. Определение экономической эффективности использования в сельском хозяйстве капитальных вложений и новой техники. /Методические рекомендации/ Л.: НИПТИМЭСХ НЗ 1986. 58 с.

54. Подиновский В.В. Гаврилов В.М. Оптимизация по последовательно применяемым критериям. М.: - Советское радио 1975 г.

55. Попов В.Д., Валге A.M. Моделирование и оптимизация процессов и технологий заготовки кормов из трав в условиях Северо-запада России СПб: ГНУ СЗНИИМЭСХ, 2005 г.

56. Растригин Л.А. Системы Экстремального управления. М.: Наука, 1974.

57. Региональная комплексная целевая программа интесификции кормопроизводства «Корма» Ленинградской области 2000-2005 гг. СПб СЗНИИМЭСХ, 2000 - 133 с.

58. Рычков В. Самоучитель Excel 2000. СПб. Питер, 2002. - 336 с. 64.

59. Салкаков В.Д. Сергеев М.П. Технико-экономическое обоснование выбора средств механизации. М. Колос, 1973.

60. Салкаков В.Д., Фельдман С.Г. Определение оптимального состава парка машин предприятия с одновременной оптимизацией продолжительности выполнения работ. / на примере тракторов // труды ЧИМЭСХ. Челябинск. 1977.

61. Салуквадзе М.Е. Задачи оптимального управления при наличии нескольких критериев качества. Автореферат диссертации доктора технических наук. М, 1974.

62. Семенов М.М. и др. Оптимальное планирование средств механизации сельского хозяйства. — М. Россельхозиздат, 1982. — 120с.

63. Система использования техники в сельскохозяйственном производстве. Построение эффективного машинного производства продукции. М.: ФГНУ Росинформагротех. 2003. - 519 с.

64. Система технологий и машин для сельскохозяйственного производства России и малотоннажной переработки сельхозпродукции. Принципы построения, методика разработки и управления федеральный и региональный аспекты. М. Информагротех, 1994. 492 с.

65. Тамм М.И. Компромиссное решение задачи линейного программирования с несколькими целевыми функциями. // Экономика и математические методы. 1973. № 2.

66. Толпекин С.З. Экономические проблемы комплексной механизации сельского хозяйства. — М. Знание, 1970.

67. Федеральный регистр «Технологии производства сельскохозяйственной продукции» (система технологий)/МСХМ РФ, РАСХН, Информагротех. М., 1999 (науч. рук. Авт. Коллектива Н.В. Краснощеков).

68. Федоренко В.Ф. Соловьева Н.Ф. Технологии и технические средства для заготовки кормов из трав каталог-справочник М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2005. - 184 с.

69. Финн Э.А. и др. Расчет оптимального состава МТП сельскохозяйственных предприятий. Применение математических методов в экономических исследованиях по сельскому хозяйству. М. Экономика, 1964.

70. Фраер С.В. и др. разработка методики и экономико-математических моделей оптимизации планов комплектования и использования машинно-тракторного парка. // Записки Ленинградского СХИ. Л., 1974.

71. Хабатов Р.Ш. научные основы прогнозирования параметров агрегатов и состава машинно-тракторного парка для комплексной механизации сельскохозяйственного производства. Автореферат доктора технических наук Ленинград-Пушкин, 1971.

72. Хабатов Р.Ш. Применение ЭВМ при прогнозировании машинно-тракторного парка. // Электрификация и механизация социалистического сельского хозяйства. — 1969. № 5.

73. Хан Г, Шапиро С, Статистические методы решения инженерных задачах. М: Мир 1969 г.

74. Шимченко Н.А., Родин А.И. Обзор состояния и тенденции развития отечественных и зарубежных технических средств для заготовки кормов Агропилот №24-25 Санкт-Петербург декабрь 2003 г.

75. Юдин Д.Б. Голыптейн Е.Г. Линейное программирование. Теория и конечные методы. М.: Государственное издательство физико-математической литературы. -1963. 776 с.

76. Юттлер X. Линейная модель с несколькими целевыми функциями. // Экономика и математические методы 1967. - № 3.

77. Cunney М.В. and Von Bargen, Kenneth. Planning haying systems with mathematical models. St.Joseph, Mich, 1972.

78. Frost J.P. Some effects of machinery traffic on grass yeild. Machinary for silage. Assosional simposium.l985 N 17. P. 18-25.

79. Haan C.T., Borfild B.J. Data simulation from probability distibutions. Trans ASAE H. Joseph, Mich, 1973, vol 16, N 12.

80. Lawton J. Care the key to quality silage. Power Farming. 1975. N 5.

81. Xarpster H. W., Wilson L.L. New approaches in silage preservation and strade. Proc. of the forage and grassland Conference. Hersey. USA. 1985. P. 3334.

82. Lange F.H. Storfestifkeit in der nachrichten und - Masstechnik, - Berlin: Verbal Technik, 1983.

83. Darnstadt M. Methodische flage der verfahrentwiklung in der yetreideerntr //Agrartechnik. 1978. №9

84. Prokop K. Modelovani procese v zemledelske vyrobe. // Sbornik mechanizacni fakulty VSZ v Praze. Praze, 1975.

85. Klinner W.E. Hervesting technology for forage and crops. "Engineering advances ffor agriculture and food" 1988 Jubilee conference. Cambridge.1. Щ * 4