Решение проблемы механизации садоводства и виноградарства

[pic] - максимальная амплитуда изолиний в первом и третьем

полупериодах, м;

[pic] - период изолинии, равный ширине колеи трактора, м;

[pic] - ширина междурядья, м.

Установлено [16, 23, 25, 28, 69, 82, 92, 99], что среда порождает

ограничения почвенным параметрам многолетних насаждений природными

температурными факторами климата. Влажность и перемещение воздушных масс

являются при этом усиливающими факторами течения его годичного цикла. Для

равнинной части Кубани в усреднённом виде за последний столетний период эти

факторы отображены на циклограмме (рис. 5)

[pic]

Рис.5. Природное течение годичного цикла температур

воздуха равнинной части Кубани:

1 - годичный ход средних температур;

2 - нижнее отклонение средних температур;

3 - максимумы температурного возмущения климата;

4 - смена прямого природного течения годичного цикла температур на

обратный.

Важным в установлении (рис. 5) является то, что начало осенних ([pic])

и конец весенних ([pic]) заморозков делят климат центральной части на две

равные угловые апертуры. Максимумы температурных возмущений климата района

летом и зимой принадлежат одному и тому же вектору циклограммы [pic],

проходящему через конец второй декады июля ([pic]) и января ([pic]). В

летнюю пору максимум связан с интенсивным трещинообразованием в почве, а в

зимнюю - во время смены природного течения температуры (кривая 3) на

обратный (кривая 4) - связан с оживлением компонентов системы не ко

времени, в результате чего растения попадают в неблагоприятные условия

среды не потому, что они в корне изменились, а потому, что потеплением

спровоцирован параметр устойчивости компоненты.

С этими двумя явлениями в механизированных технологиях многолетних

насаждений следует считаться: для почвы находить соответствующую технологию

ухода, а для насаждений - растения с соответствующей устойчивостью [94] или

технологию их защиты от экстремальных условий среды [19, 24, 25, 28, 29,

38, 68, 112]. К остальному течению годичного цикла температур воздуха

следует приспосабливать технологию ухода за насаждением. Особенно это

относится к угловой апертуре апреля, так как параметры характера его погоды

чем севернее, тем устойчивее [23].

Разработка методологии оптимизации управления

функционированием и развитием механизированных

технологий многолетних насаждений

Разработка методики подбора критериев оптимизации

Известно из теории «Системы отображения информации» (СОИ, В.Ф.Венда,

1975), что анализ причин события требует достаточного массива информации.

По аналогии нами установлено, что процессы, протекающие в технологиях

растениеводства, могут быть отображены информацией о культуре, средствах

производства, продукте и воздействиях, направленных на поддержание их в

заданных параметрах через мнемомодель (рис. 6).

[pic]

Рис.6. Модель интенсивной технологии продукта

растениеводства

[pic]С позиций математической логики функция этой модели может быть

вычислима, если моделируемый процесс отождествлён с множеством и полностью

определяется своими элементами. Поэтому в разработке методики задача

сводилась к доказательству того, что технология интенсивного производства

плодов и винограда является тоже множеством. Для этого был использован

постулат о том, что «нет других множеств, кроме построенных на одном из

шагов».

Процедурно набор информации для расчёта технологий многолетних

насаждений осуществлялся методом «понятия бесконечного дерева», набрав её

из изоморфных копий трёхэлементных деревьев «шаг» за «шагом» (рис. 7).

[pic]

Рис. 7. Изображение интенсивных технологий многолетних

насаждений «понятием бесконечного дерева».

Изображение (рис. 7) означает упорядоченное усреднённое множество,

названное «полным бинарным деревом»

[pic],

(3)

где [pic] - конечное число «шагов» множества;

[pic] - символ, указывающий на то, что [pic] усреднённого

множества [pic] может быть использован не полностью.

В множестве (3), согласно рис.7, левые последователи (0 - 1, 2 - 5 и

т.д.) множества [pic] подчиняются зависимости

[pic]

(4) и означают выход продукта, а правые последователи (0 -

2, 2 - 6, и т.д.) множества [pic] подчиняются зависимости

[pic]

(5) и означают процесс роста технологии «шаг» за «шагом».

Поэтому, согласно рис.7, каждый последователь (4) является тупиком дерева

[pic], так как

[pic] при [pic],

в то время как на последователе (5) строится «бесконечное дерево» путём

наращивания изоморфных копий трёхэлементных деревьев

[pic]

[pic]

[pic] (6)

где [pic] - первый бесконечный ординал;

[pic].

Массив информации, заключённый в выражении (6), может быть использован

для расчёта технологии в период, когда идёт наращивание урожайности. Если в

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

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8