Моделирование производственных процессов в АПК

 

В последнее десятилетие в развитых странах ярко проявилась тенденция к компьютеризации технологических процессов агропромышленного производства. Это относится как к процессам получения биологического продукта, так и к управлению трудовыми, финансовыми и техническими ресурсами. Такая тенденция стала отражением мощных сдвигов, характерных для современной мировой науки и технологии в целом, в первую очередь бурного роста парка вычислительных средств и арсенала формализованных приемов.

В настоящее время наступил качественно новый этап в организации рационального использования техники. Прогрессивные технологии возделывания сельскохозяйственных культур требуют более совершенных методов эксплуатации машинно-тракторного парка и повышенного качества проектирования производственных процессов.

 

Общая модель производственного процесса в растениеводстве

 

Производственный процесс в растениеводстве можно рассматривать как многополюсную систему, входы которой представляют собой следующие группы: Y — технологические входы (семена, химикаты и др.); R — средства труда (энергетические ресурсы, сельскохозяйственные машины и др.); L — живой труд (люди, участвующие в производстве).

Выходом V производственного процесса является готовая продукция растениеводства, которую можно представить как функцию:

V = F(Y, L, R). (7)

Эта зависимость может иметь разный вид. В реальном производственном процессе каждая группа входов, как и выход, представляет собой многокомпонентные, т. е. векторные величины:

(8)

Введем в рассмотрение коэффициенты: a_ij = y_i/v_j; b_ij = l_i/v_j; h_ij = r_i/v_j; определяющие размер затрат i ресурсов Y, L или R на производство единицы j продукта. Совокупности этих коэффициентов удобно представить в виде следующих матриц: A = |a_ij| — материальных затрат; B = |b_ij| — трудовых затрат; H = |h_ij| — производственных мощностей.

При этом производственная функция (7) может быть записана в виде трех матричных соотношений:

Y = AV; L = BV; R = HV. (9)

Данная модель раскрывает структуру производственного процесса, но не учитывает его цель — достижение максимальной прибыли. Повышение эффективности в растениеводстве означает прежде всего достижение оптимального баланса между производством и потреблением, что выражается в составлении балансовых уравнений, описывающих многопродуктовые модели производства. Такие модели могут быть статическими или динамическими. Статические модели не отражают важнейшего фактора производства, его непрерывного развития и совершенствования, так как полагают процесс неизменным на протяжении длительного времени. Поэтому остановимся на динамической модели.

Внутренними силами, обусловливающими развитие производства, являются капитальные вложения, которые создаются за счет произведенной и реализованной продукции V и образуют фонд накопления. Остальная часть составляет фонд потребления.

Фонд накопления можно условно разбить на две части. Первая часть H_Р составляет производственные фонды, расходуемые на увеличение и усовершенствование средств производства. Вторая часть H_И направлена на повышение информационного потенциала, куда входят капитальные затраты на научно-исследовательские работы.

Воздействие капитальных затрат всегда происходит с некоторым запаздыванием. Капитальные затраты на расширение производственных фондов реализуются, как правило, с меньшим запаздыванием, но имеют и меньшую отдачу. Затраты на научно-исследовательские работы реализуются с большим запаздыванием, но обеспечивают непрерывное совершенствование производственного процесса и могут в корне изменить характер производства.

С целью упрощения будем рассматривать единый фонд накопления H и считать, что эффект от капиталовложений реализуется без запаздывания. Обозначим через g_i(t) интенсивность продукта, идущего в фонд накопления в i-м производстве. Уравнение для i-ro производства можно записать в виде

v_i(t) = w_i(t) + y_i(t)+g_i(t). (10)

Согласно этому равенству, производственный продукт v_i расходуется на потребление с интенсивностью w_i, на производство с интенсивностью y_i и на увеличение производственных фондов с интенсивностью g_i. Обозначая через y_ij интенсивность расходования продукта i на воспроизводство продукта j, а через g_ij интенсивность расходования продукта i на капитальные вложения в производство продукта j, получаем

 

Для того чтобы увязать расход продукта на увеличение производственных фондов с ростом выпуска продукции, необходимо слить воедино два процесса: процесс образования производственного фонда Hij и процесс его расходования. Рассмотрим приращение производственного фонда dH_ij(t) за малый интервал dt. Это приращение пропорционально интенсивности накопления g_ij(t) и интервалу dt:

dH_ij(t) = c_ijg_ij(t)dt.

Расходование производственных фондов идет на усовершенствование используемых технических средств R_ij(t) = h_ljv_j, поэтому

dH_ij(t) = dR_ij(t) = h_ijdv_j(t).

Сопоставляя два последних равенства, находим

где — коэффициент удельных капиталовложении, называемый также коэффициентом капиталоемкости.

Таким образом, уравнения баланса принимают вид

(11)

 

На основании (11) возможна оптимизация производственных процессов растениеводства в среднемноголетних условиях их функционирования (оптимизация стратегии), но для адаптации этой модели к изменяющимся погодно-производственным ситуациям нужно более детальное математическое описание.

Реформирование науки требует теснейшей увязки результатов фундаментальных исследований с инновационной деятельностью творческих коллективов — отделов и лабораторий в целях своевременного использования новых знаний. По мнению вице-президента, академика Россельхозакадемии Ю. Ф. Лачуги, задачи фундаментальных исследований по автоматизации на современном этапе следующие:

■ разработка алгоритмов функционирования и формализация математического описания объектов автоматизации, создание единых методик исследования родственных технологических процессов, совершенствование сельскохозяйственных технологических процессов с учетом возможностей их комплексной механизации, автоматизации и информатизации;

■ исследования физиологических и поведенческих аспектов взаимодействия систем «человек-машина», «животное-машина», «растение-машина» в условиях автоматизированного производства;

■ научное обобщение мирового опыта автоматизации и информатизации сельского хозяйства, выявление типовых решений и их аналогов в промышленности с целью использования серийной автоматики в сельскохозяйственном производстве;

■ определение роли и места фундаментальных исследований в разработке и проектировании новых технологий, машин, агрегатов и установок с учетом возможности расширения их автоматизации в дальнейшем;

■ изыскание методов разработки принципиально новых датчиков физических, химических и биологических величин, которые в автоматических системах используют параметры объектов для управления и передачи информации о них в соответствующие устройства. Датчики являются главным элементом системы автоматики. Они должны быть простыми по устройству, малоинерционными, высоконадежными, способными сочленяться с объектами управления, особенно биологическими, и не влиять на функционирование этих объектов;

■ исследования информационных характеристик машин, агрегатов и поточных линий как системы «человек-машина», оценка возможностей человека-оператора по приему, обработке и использованию информации;

■ совершенствование методик технико-экономических расчетов эффективности применения систем автоматизации сельхозпроизводства с учетом технологического, структурного, энергетического, трудового, социального выигрыша;

■ разработка и внедрение в перспективе комплекса унифицированных микропроцессорных систем автоматизированного управления машинами, агрегатами и поточными линиями как составными частями нового поколения автоматизированных технологий производства сельскохозяйственной продукции.

Контрольные вопросы

 

1. В чем заключаются принципы дифференцированного управления?

2. Этапы реализации технологий точного земледелия.

3. На какие четыре подсистемы можно подразделить точное земледелие?

4. Назовите области применения спутниковой навигации.

5. Перечислите наиболее важные элементы приборов точной навигации в сельском хозяйстве.

6. Как классифицируются автопилоты и для чего их используют?

7. Для чего существует картирование урожайности?

8. Какие стандартные задачи выполняют СУБД?

9. В чем состоят дополнительные затраты в точном земледелии?

10. Какие технологии оказывают влияние на экономическую эффективность точного земледелия?

11. Перечислите основные способы автоматического управления сельскохозяйственными агрегатами.

12. Охарактеризуйте производственный процесс как объект управления.

13. Перечислите особенности технологических процессов сельскохозяйственного производства.

14. Какие критерии используются при исследовании производственных процессов?

15. В чем заключаются общие принципы системного подхода?

16. Охарактеризуйте методы моделирования.

17. В чем состоит математическое моделирование?

18. Какие требования предъявляются к математическим моделям?

19. Какие уровни выделяют при моделировании производственных процессов?

20. В чем заключается процедура оптимизации?

21. Какие методы используются при распознавании образов для классификации сельскохозяйственных объектов и процессов?

22. Опишите основные этапы компьютерного моделирования.

23. Перечислите методы проектирования технологических систем.

24. Охарактеризуйте основные типы САПР.

25. Опишите современные системы машинной графики.

26. Какое программное обеспечение используется для проведения инженерных расчетов?

27. Приведите примеры моделирования производственных процессов в АПК.

28. Перечислите задачи фундаментальных исследований по автоматизации сельскохозяйственного производства на современном этапе.

 

 

⇐ Предыдущая3456789101112

Поделиться:

Популярное:

1. E) Способ взаимосвязанной деятельности педагога и учащихся, при помощи которого достигается усвоение знаний, умений и навыков, развитие познавательных процессов, личных качеств учащихся.
2. Амортизационные отчисления на реновацию основных производственных фондов
3. Амортизация основных производственных фондов
4. Безграничность потребностей. Проблема редкости. Проблема выбора. Кривая производственных возможностей общества. Графическая трактовка.
5. Безопасность процессов оказания услуг
6. Взаимосвязь производства и потребления. Проблема ограниченности ресурсов. Виды ресурсов. Классификация потребностей. Кривая производственных возможностей.
7. Вид 4. «Салонное моделирование ногтей
8. Вид 7. «Арочное моделирование ногтей
9. Виды лестниц производственных зданий
10. Виды фонарей производственных зданий.
11. Возм. нейронные механизмы обучения. Гипотезы о селект. и инструктив. механизмах процессов обучения (№22)
12. Возможные нейронные механизмы обучения. Гипотезы о селективных и инструктивных механизмах процессов обучения. (вторая часть вопроса была выше)