Решение проблемы механизации садоводства и виноградарства

технологии объём продукта в последующих шагах не изменяется, то массив

информации для расчёта подчиняется прямой сумме трёхэлементных деревьев

[pic] (7)

где [pic]

[pic] [pic],

[pic] символ, обозначающий равенство по предыдущему «шагу»

[pic].

Массив информации можно получить в Госсортосети, на МИС, в

производственных условиях, а недостающие величины к оптимальным параметрам

информационных узлов регулируются моделью выхода (качеством и количеством

продукта) и определяются величиной восстановительных действий (удобрениями,

ядами и др.).

Такой процесс набора информации хотя и упрощает процедуру, однако, он

многовариантен и долговечен. Им рационально пользоваться в контролируемых

условиях. Его система отображения информации (СОИ) наглядна и удобна для

использования оператором.

Для массового пользования зависимостью (7) информационные узлы

мнемомодели (рис. 6) должны сначала пройти через массовый опыт. Таким

информационным материалом являются поколения типовых технологических карт

на культуру. В них уже заложены параметры «шага» [pic] множества [pic] и

само множество в пределах упорядоченного усреднённого множества [pic] (3).

Разработка методики построения моделей технологии

Основываясь на отображения информации в логической форме (3), (6),

(7), технология насаждения может быть представлена следующим тождеством

[pic] (8)

где {0} -определяет корень вычисляемого дерева технологии через её

балансовый тарифный параметр ко времени исчисления «шага»;

[pic] - определяет тарифный параметр продукта исчисляемого

«шага»;

[pic] - определяет тарифный параметр корня последующего

трёхэлементного дерева технологии.

Исследованиями [43, 48, 62, 65, 70, 89, 95] установлено, что тождество

(8) в общем виде является моделью любой технологии растениеводства, но

применительно к многолетним насаждениям автономные узлы массива информации

рациональнее группировать по стадиям, характеризующим закладку, воспитание

и эксплуатацию насаждения.

Тогда в общем виде заключенная информация в стадиях реализуется

условием равенства технологических издержек отдаче от проданного продукта

[pic] (9)

где [pic] - издержки на закладку;

[pic] - усреднённые издержки на уход за один «шаг» до

вступления в пору плодоношения;

[pic] - усреднённые издержки на уход за один «шаг» поры

плодоношения;

[pic] - восстановление издержек реализацией урожая одного

усреднённого «шага»;

[pic] - количество «шагов» до вступления насаждения в пору

плодоношения;

[pic] - количество «шагов» в пору плодоношения насаждения,

необходимое для полного возмещения издержек [pic] и [pic].

В равенстве (9) издержки выступают в роли входных параметров

технологии (факторов), а стоимость продукта - в роли отклика, которые в

целом представляют прямую сумму последовательности групп деревьев

[pic]

[pic]

[pic] (10)

где {0} - отображает заложенное насаждение. По теории мно-жеств в

данном случае представляет пустое множество [pic]

[pic][pic] - отображает развитие технологии по равенству (6) в

стадии воспитания насаждения;

[pic] - отображает развитие технологии по равенству (7) в стадии

эксплуатации насаждения;

[pic] - отображает продукт технологии в целом.

Преобразованное выражение (9) в отношение

[pic]

(11) становится алгоритмом модели (9), которая характеризует величину

отношения балансовой стоимости насаждения [pic] к прибыли [pic], где чем

меньше [pic], тем интенсивнее технология;

Исследованиями установлено, что модели (9) и (10) оценивают динамику

технологического процесса, а преобразование равенства в неравенство

[pic] (12)

характеризует технологию в прошедшем, настоящем и будущем времени, путём

отображения групповых аргументов [pic] в виде траектории сбалансированного

роста массива информации в течении технологии во временных интервалах [pic]

и [pic].

Пооперационный анализ производства работ в стадиях показал, что работы

могут быть сблокированы по принадлежности к среде обслуживания и что таких

автономно существующих блоков в каждой стадии насчитывается не более семи:

нулевой, почвообрабатывающий, удобренческий, мелиоративный, габитусный,

защитный и уборочный. Структурно блоки однотипны, так как состоят из

родовых операций, машинно - тракторной базы и тарифных ограничений. Эта

однотипность позволила их отнести к модульным строениям. При решении

практических задач в технологии они представляют функции оптимизации

соответствующего блока стадии (систему малого ранга), а из семи,

соответствующих условиям зоны, модулей, может быть составлена оптимальная

технология ухода за многолетней культурой в стадии (т.е. система большого

ранга), а из стадии закладки, воспитания и эксплуатации - технология.

3. Методика нахождения и отображения траектории

сбалансированного роста массива информации

Исследованиями установлено, что траекторию сбалансированного роста

(ТСР) рационально находить графо - аналитическим методом. Для этого в

системе координат по набору издержек [pic] в пределах [pic] и [pic] в

масштабе аддитивно отображаются кривые расхода и дохода технологии

продукта. На оси абсцисс фиксируется прямая сумма последовательности групп

деревьев в периодах [pic]

[pic] (13)

где [pic] - предельно рациональный возраст насаждения;

[pic] - беспериодный ([pic]) расход времени на закладку

насаждения;

[pic] - предельное количество «шагов», рекомендуемое на

воспитание насаждения, обычно [pic];

[pic] - предельно рациональный период эксплуатации

насаждения [pic].[pic]

На оси ординат аддитивно отображаются: вниз - прямая сумма групп

последовательности издержек расхода в периодах [pic]

[pic][pic]

[pic] (14)

вверх - прямая сумма последовательности издержек дохода [pic];

[pic]. (15)

Тогда разность между выражениями (15) и (14) на фоне

последовательности периодов [pic] (13) даст дискретный массив информации в

виде серии последовательных точек в системе координат [pic] В результате

каждый информативный момент будет определён двумя противоположно

направленными векторными отрезками [pic] и [pic]. Наложения друг на друга

отрезков каждой пары векторов дадут ординаты в виде остатков от разницы

отрезков.

[pic][pic].

(16)

Вектор [pic] своим концом определяет величину баланса пары векторов, а

кривая последовательного соединения местоположения балансов всех пар

векторов [pic] и [pic] будет являть собою ТСР технологического процесса в

виде графической модели (рис.8), а с позиции теории логики ТСР может быть

квалифицирована, как модель развития технологии, если отобразить её

следующей последовательностью:

[pic]

[pic] (17)

[pic]

Рис.8. Принципиальное отображение процесса

построения траектории сбалансированного роста

С помощью модели (рис. 8) и последовательности (17), если ТСР

отобразить дифференциальным уравнением, может быть определено сравнение

технологических процессов в динамике. Возможен вариант построения номограмм

на семействе ТСР в зависимости от схем посадок или других параметров

насаждений.

4. Методика выбора оптимального варианта технологии

Оптимальный вариант выбирается с помощью матричного системного

анализа, как наиболее наглядного и легко математизируемого процесса. Для

чего, при фиксированном агросроке, тарифные ограничения каждой операции в

стадии разносятся по модульной принадлежности в матрицу [pic], (табл.6),

которые чётко рассепарируются на более стабильные информативные поля [pic]

Таблица 6

Матричная модель оптимизации технологи стадии

|Модули |Издержки в разрезе модулей |Модели |

| | |модулей |

| |ну- |почво|удоб-р|мелио-|габи|за-щи|убо-|[pic][pic|

| |ле- |уход-|енче-с|ратив-|-тус|т-ные|роч-|][pic] |

| |вые |ные |кие |ные |-ные| |ные | |

| | |1 |2 |3 |4 |5 |6 |7 | |

|Нулевой |1 |[pic| | |[pic] | | | |[pic] |

| | |] | | | | | | | |

|Почво- |2 | | | | |[pic| | |[pic] |

|уходный | | | | | |] | | | |

|Удобрен-|3 | | | | |[pic| | |[pic] |

|ческий | | | | | |] | | | |

|Мелиора-|4 |[pic| | |[pic] |[pic|[pic]|[pic|[pic] |

|тивный | |] | | | |] | |] | |

|Габи- |5 | |[pic]|[pic] |[pic] | | | |[pic] |

|тусный | | | | | | | | | |

|Защит- |6 | | | |[pic] | | | |[pic] |

|ный | | | | | | | | | |

|Убороч- |7 | | | |[pic] | | | |[pic] |

|ный | | | | | | | | | |

Согласно табл. 6, аналитическая сумма информативных полей [pic]

представляет матричную модель любой стадии насаждения

[pic] (18)

где [pic] - обобщённый параметр оптимизации технологии стадии

(базисная матрица [pic]);

[pic] - общемодульная компонента тарифного ограничения,

включающая расходы на: амортизацию; текущий ремонт и хранение техники; ГСМ;

общепроизводственные и общехозяйственные нужды; доплату и начисления к

тарифному фонду и прочие работы (матрица - элемент [pic] при [pic] и

[pic]);

[pic] - базовая компонента тарифного ограничения, включающая

расходы на выполнение основных операций по каждому модулю (главная

диагональ матрицы [pic], где [pic]);

[pic] - материальная компонента тарифного ограничения,

включающая расходы на приобретение материалов для каждого мо- дуля (матрица

- строка [pic]при [pic] и [pic]);

[pic]- функциональная компонента тарифного ограничения,

включающая расходы на содержание (ремонт) модулей в рамках первоначальных

параметров (матрица - столбец [pic] при [pic] и [pic]);

[pic] - сопутствующая компонента тарифного ограничения,

включающая расходы на выполнение операций в модуле для обеспечения

функционирования других модулей технологии (треугольные матрицы: [pic] -

занимающая поле элементов [pic] выше [pic], но без [pic] и [pic] -

занимающая поле элементов [pic] выше [pic], но без [pic]).

Равенство (18), после расшифровки его членов, приводится к виду

[pic] [pic] [pic]

[pic] (19)

[pic] [pic] [pic].

Из всех моделей (3), (8), (9), (11), (17), (18), (19) только последняя

соответствует понятию «система», так как входящие в неё компоненты

полностью могут учесть долю каждого элемента в технологии на любом уровне

анализа:

n компонентном. Например, суммарные базовые затраты по технологии в

стадии

[pic]

[pic]

[pic],

где

учитываются только затраты на выполнение уходных операций по всем

модулям;

- модульном. Например, затраты на почвообработку в стадии

[pic] [pic] [pic]

[pic] ,

[pic] [pic] [pic]

где первый член равенства означает затраты на уходные базовые работы;

второй член равенства означает затраты на уходные ремонтные работы;

третий член равенства означает затраты на уходные сопутствующие

работы;

-общетехнологическом, где в равенство (9) вместо [pic] подставляются

значения [pic] для закладки, [pic] для воспитания (суммарное значение

за срок [pic]) и [pic] для эксплуатации (также суммарное значение за

срок [pic])

[pic] .

Такой анализ выполнить можно потому, что каждый элемент технологии

учитывается только через общетехнологические, базовые материальные,

ремонтные (функциональные) и сопутствующие издержки, ибо других издержек,

причём в любой технологии производства продукта, быть не может. В то же

время любая технология получения продукта не может существовать, если любая

компонента из пяти будет отсутствовать. А это уже признаки системы! Поэтому

равенство (19) может быть квалифицировано, как математическая модель

оптимизации технологии любой сельскохозяйственной отрасли.

3. 5. Методика прогноза развития технологии

Согласно равенству (19), обобщённый параметр оптимизации стадийной

технологии пятикомпонентный, где каждая компонента констатирует факт и

является оценочным показателем уровня ведения стадии. Но, для ориентации в

условиях воспроизводства, знания этих показателей недостаточно. Особенно в

условиях машинизации отрасли, когда приобретение машин может существенно

изменить роль каждой компоненты в системе. Хозяйственнику надо

заблаговременно знать, к чему приведёт это приобретение!

Так как в каждом поколении Типовых технологических карт отображается

процесс через новые машины, то прогноз развития параметров оптимизации и

параметров ограничения технологии предлагается делать, используя массив

информации не менее четырёх поколений технологических карт. Тогда, построив

модульные матрицы для каждого поколения карт, можно получить по четыре

значения каждой компоненты системы, на которых в системе координат строится

семейство кривых, отображающих своим поведением развитие во времени как

каждой компоненты, так и системы в целом. А это значит, что, зная возможный

результат, можно заблаговременно повлиять на развитие каждой компоненты в

системе. То есть, с помощью модульного принципа можно дать научно

обоснованное развитие системы и внедрить это развитие через хорошо

продуманные мероприятия - стежок за стежком, как это принято в паттерне.

6. Проверка на достоверность разработанной методологии

оптимизации управления функционированием и развитием технологий

многолетних культур

Известно (В.Ф.Венда, 1975), что главным критерием достоверности

является достаточность и однородность исходного массива ин-формации. При

этом массив информации должен характеризовать по-ведение системы, её

состояние, условие и эффективность её функцио-нирования. Обычно в

информации выделяют неуправляемые, управляемые, поведенческие и

критериальные признаки. Из них первый и третий зависят от второго, а

четвёртый - от третьего. То есть, критериальный признак является лишь

второй производной, поэтому при исследованиях он оказывается вне поля

зрения исследователя. Но, со-гласно методам прикладного статистического

анализа (ПМСА) в ситуациях, когда критериальный признак находится в роли

второй производной, круг задач, решаемых с помощью ПМСА, хотя и сужается,

но остаётся при этом самым актуальным (Е.Г.Гольштейн, 1983).

В рассматриваемом случае критериальным признаком является наличие

минимального элемента множества, который определяет собою цикл или «шаг»

процесса.

Согласно модели (рис. 6) ни среда, ни растение, ни восстановительные

воздействия не могут каждое в отдельности составить «шаг». Продукт, в

некотором роде, характеризует завершение «шага», но без первых трёх

информативных узлов не даёт полной информации о технологии. Поэтому,

согласно теории множеств, только полный цикл, определённый моделью (рис.

6), может соответствовать требованиям аксиомы объективности. А это значит,

что только завершённый цикл технологии, включающий информацию о среде,

растении,

продукте и средствах восстановления их параметров за один год является

минимальным элементом технологии, а следовательно, и [pic] множества [pic],

отображающего, согласно аксиоме бесконечности и принципа повторяемости,

информацию о технологическом процессе интенсивного производства продукта

растениеводства.

Таким образом, исходя из аксиомы регулярности, множество [pic],

имеющее «шаг» [pic], называется фундированным, то есть вычисляемым, а сама

система отбора массива информации для модели методически достоверна.

Выделение из массива информации обособленного элемента, обладающего

дискретностью, является отправной точкой работы с выбранным массивом

информации. Поэтому модель (рис. 6) не только оптимально лаконична, но и

достаточно информативна.

Дальнейшие действия в методологии подчинены структуре использования

отобранного массива информации на ЭВМ. Эта задача условного расчётного

характера. Она связана с неуправляемыми переменными, критериальным

признаком которых является также наличие автономно существующих завершённых

этапов в жизни насаждения, то есть, стадий. Приемлемость такой градации

доказана возможностью построения ТСР, которая подтверждает дискретный

характер технологии, как множества, через её цикличность. Благодаря

цикличности функция этого множества также вычислима, а методики 3.2 и 3.3

полномерны.

Многоструктурное построение технологии в предлагаемой методологии

является промежуточным звеном общей методологичес-кой цепи, состоящей из

методики набора исходного массива информации и механизма её использования в

оптимизации управления фун-кционированием технологии. Для этого

потребовалось исходный массив информации сконцентрировать в автономно

существующие узлы (модули, стадии). Достаточность информации, полученной в

этих узлах для общей методологической цепи подтверждается возможностью

построения из неё системы, преобразовав информацию через матрицы в

компоненты, которые без остатка определяют структуру технологии, как

систему.

С помощью созданной схемы сведения в план и порядок технологического

хаоса воздействий на природу, удалось эти воздействия привести к единому

обобщающему параметру [pic], используя который, всегда можно оценить

экономическую значимость технологии получения продукта растениеводством.

Работоспособность технологии очевидна из примера обоснования

оптимальных параметров технологии механизированного внесения минеральных

удобрений в наиболее корнеобитаемый почвенный горизонт сада - 0,3 ...,5 м

[34]. В хозяйствах Северного Кавказа для этих целей применяют четыре

различных варианта технологии:

I - ежегодное раздельное внесение жидких комплексных удобрений

(ЖКУ) и твёрдых удобрений;

II - ежегодное совместное внесение (ЖКУ) и недостающих твёрдых

удобрений в виде раствора;

III - внесение (ЖКУ) один раз в три года с ежегодным внесением

недостающих твёрдых удобрений;

IV - ежегодное внесение твёрдых удобрений.

При этом внесение твёрдых удобрений осуществляется комплексом машин,

рекомендуемых системой машин, а жидких - специально разработанным для тех

же условий комплексом машин [34, 40, 45, 46, 47, 50, 51, 61, 63, 66, 110,

114].

Эффективность комплексов оценивалась по затратам средств (в ценах до

1990 г.) и труда, исходя из того, что действие ЖКУ и твёрдых минеральных

удобрений на урожайность насаждения одинаково (Е.И.Чудин, 1976), а

суммарные показатели их пооперационных затрат различны (табл. 7).

Таблица 7

Суммарные показатели пооперационных затрат

при использовании комплексов машин для внесения

минеральных удобрений в многолетних насаждениях

Северного Кавказа (в ценах до 1990 года)

| |Затраты |Эксплуата- |Удельные |Приведен-н|

|Наименование |труда, |ционные |капвложе- |ые |

|комплексов |чел.-ч./га|затраты, |ния, |затраты, |

| | |руб./га |руб. /га |руб. /га |

|Комплекс для |3,23 |9,31 |16,27 |13,81 |

|твердых удобрений | | | | |

|Комплекс для жидких|1,80 |4,17 |6,15 |6,23 |

|удобрений | | | | |

Уровни значимости каждого из вариантов технологии определялись с

помощью равенства (9) при [pic]

[pic],

(20)

где [pic] удельный коэффициент уровня значимости технологии;

[pic] период а) стадии воспитания, шагов [pic]= 4;

[pic] период б) стадии воспитания, шагов [pic]= 3;

[pic]- издержки соответствующих стадий технологии.

Сравнительные результаты вариантов технологий внесения минеральных

удобрений в равнинных садах Северного Кавказа приведены в табл. 8 и 9.

Таблица 8

Повариантные затраты на внесении удобрений

в равнинных садах Северного Кавказа

|Сроки |Периодич-но|Приведённые затраты по |Отобра- |

|внесения |сть |вариантам, руб./га |жение в |

|удобрений |внесения | |равен- |

|и их вид |удобрений | |стве (9)|

| | |I |II |III |IV | |

|Предпосадочное | | | | | | |

|внесение, | |35,6 |35,6 |35,6 |35,6 | |

|в том числе |Разовое | | | | |[pic] |

|органических | |32,8 |32,8 |32,8 |32,8 | |

|Внесение | | | | | | |

|удобрений в | | | | | | |

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7