Решение проблемы механизации садоводства и виноградарства

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)

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

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

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

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

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

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

|сада: |Ежегодно |2,5 |2,5 |2,5 |2,5 |[pic] |

|а) с 1 по 4 год | | | | | |[pic] |

| |Ежегодно |8,7 |3,6 |8,0 |8,6 | |

|жидких | |1,9 |3,6 |1,2 |- | |

|твёрдых | |6,8 |- |6,8 |8,6 | |

| |Ежегодно |10,5 |5,7 |9,1 |10,3 |[pic] |

|в том числе: | |3,1 |5,7 |1,9 |- | |

|жидких | |7,4 |- |7,2 |10,3 | |

|вариантам | |57,3 |47,2 |55,2 |57,2 | |

Информация табл. 8 и 9 показывает, что вариант II технологии внесения

минеральных удобрений в наиболее корнеобитаемый почвенный горизонт сада

более перспективен, а методология (раздел 3) достоверна. Полученное

увеличение урожайности в яблоневых насаждениях от ежегодного внесения

раствором ЖКУ ([pic]) + твёрдых ([pic]), по сравнению с внесением этих доз

удобрений только в твёрдом виде [47], следует отнести на счёт конструкции

игольчатого рабочего органа [110], который вносит раствор на глубину 0,3

... 0,5 м. без заметного повреждения корней дерева, в то время как вне-

Таблица 9

Результаты относительного сравнения оцениваемых

вариантов технологии внесения минеральных удобрений

в равнинных садах Северного Кавказа

| | |[pic] | |

|I |внесение ЖКУ и недостающих|- 6,8 |98,5 |

|II |твёрдых удобрений |- 9,9 |143,5 |

|III |года с ежегодным внесением|- 7,7 |111,6 |

|IV |Ежегодное внесение твёрдых|- 6,9 |100 |

сение твёрдых туков на такую же глубину рыхлящим рабочим органом связано с

непременным разрывом корней, что снижает уровень преимущества корневой

архитектоники растения над его кроновой архитектоникой [125].

Реализация методологии

Управление функционированием и развитием механизированных технологий

многолетних культур имеет свою специфику, которая заключается в том, что, в

отличие от однолетних культур, в производ-стве одновременно существуют

насаждения с различной стадией раз-вития: закладки, воспитания и

эксплуатации. Поэтому потребовалось провести специальный анализ

технического уровня категорий стадии. При этом учитывался тот факт, что чем

старше насаждение, тем менее оно соответствует современным средствам

механизации, прежде всего по достаточности площадей для загрузки в агросрок

машин каждого модуля в пределах коэффициента эластичности [pic] = 0,668 ...

0,884 (В.И.Могоряну, 1977). Оценочным критерием служила величина значимости

каждого модуля.

Установлено, что для [pic] = 0,668 ... 0,884 в регионе к началу XII

пятилетки во всех категориях хозяйств насчитывалось около 75%

тракторопригодных насаждений. Доказано [62, 64, 73, 89], что оптимальная

площадь нагрузки комплекса машин в агросрок определяется методом кратности

к наиболее загруженному модулю, который принимается равным единице. На

период до 2010 года эта площадь будет в пределах 200 га. Исходя из этого

предела, выполнен количественный расчёт машин в модулях систем садоводства

Ставропольского [71], и Краснодарского [85] краёв, России [90] и систем

виноградарства Краснодарского края [54].

Расчётный состав техники повышает эффективность этих систем за счёт:

n предельно возможной выработки нормосмен в агросрок [49, 53, 62];

n снижения расходов горючего, ядохимикатов, удобрений и тары,

благодаря своевременного и в необходимых параметрах выполнения работ

[17, 46, 47, 50, 57, 63, 66, 78];

n снижения количества повторяющихся операций на обработке почвы,

благодаря рационально подобранных способов и машин [71, 85, 87, 92,

96, 97, 98];

n увеличения урожайности, благодаря обеспечения оптимальных параметров

среде каждым модулем [43, 46, 73, 93, 94].

Сравнительная оценка годичной эксплуатации комплекса машин на

оптимальной площади эксплуатационного сада показала [99], что внедрение

полномерного комплекса на каждых 200 га даёт 69,2 тыс. рублей и 39,5 тыс.

чел.-часов экономического эффекта (табл.10).

Таблица 10

Экономическая эффективность

реализации методологии на площади 200 га богарного сада

ОПХ «Центральное» СКЗНИИСиВ (в ценах 1990 г.)

| | |ния за| |ния |

| | |- | |за- |

|компонентов |1986 - |1991-19|трат |1986 -|1991-1|трат |

|системы |1990 |95 гг. |до, % |1990 |995 |до, % |

| |гг. | | |гг. |гг. | |

|Общетехнологически|- |- |- |53,1 |53,1 |100 |

|й | | | | | | |

|Базовый |83,4 |47,0 |56,3 |42,5 |24,5 |57,5 |

|Материальный |- |- |- |79,3 |40,0 |57,5 |

|Функциональный |4,3 |2,5 |58,4 |23,3 |12,0 |50,4 |

|Сопутствующий |2,7 |1,4 |51,3 |1,2 |0,6 |50,0 |

|Итого по |90,4 |50,9 |55,3 |199,4 |130,2 |61,9 |

Анализ технического уровня садоводства Северного Кавказа показал, что

суммарные затраты труда по стадиям технологии соста-вляют: 10,3 % на

закладку, 12,6 % на воспитание и 77,1 % на эксплуатацию насаждения. То

есть, менее всего механизирована стадия эксплуатации сада. В ней на долю

машинного труда приходится 5,3 долей ручного, а в стадии закладки лишь 1,6.

По приоритетности первый ранг по величине затрат труда принадлежит

уборочному модулю, за ним - габитусному стадии эксплуатации, затем стадии

воспитания и, наконец, стадии закладки. Остальные модули не превышают и 15

единиц условной площади графовой модели (рис. 9).

[pic]

Рис. 9. Современное состояние технического уровня

садоводства Северного Кавказа в модульной и стадийной

значимостях (модульная последовательность согласно табл. 6)

Анализ технического уровня виноградарства Краснодарского края показал

[54], что любая технология его возделывания логично делится, как и в

садоводстве, на стадии закладки, воспитания и эксплуатации насаждений.

Каждая стадия в информационном плане чётко отображается средой обитания,

сортом и трудом, которые по своей специфике являются ресурсами культуры. Из

пооперационного анализа производства работ в стадиях следует, что работы

могут быть сблокированы по принадлежности к объекту обслуживания и что

таких автономно существующих блоков (модулей) в каждой стадии насчитывается

от 5 до 7 [95]. Из-за разнообразия почвенно - кли-матических условий Кубани

[16, 24, 33, 81, 82] каждый модуль имеет от 6 до 10 вариантов(в общей

сложности их 62 - для укрывной и неукрывной культуры на равнине и склонах

[54]). Структурно они однотипны, так как включают родовые операции, машинно

- тракторную базу и тарифные ограничения, это позволяет их отнести к

модулям технологии [70].Анализ затрат труда на примере ухода за

виноградником технических сортов показал[91], что в виноградарстве Кубани,

как и в садоводстве Северного Кавказа, существует неравномерность

технического уровня по стадиям и модулям. Наиболее приоритетным по величине

здесь является габитусный модуль (рис. 10).

[pic]

Рис. 10. Современное состояние технического уровня

виноградарства Краснодарского края в модульной и стадийной

значимостях (модульная последовательность согласно табл. 6)

Суммарные затраты по технологии состоят из 14,5 % стадии закладки,

53,1 % стадии воспитания и32,4 % стадии эксплуатации. То есть, менее всего

механизирована стадия воспитания насаждения. При этом наиболее трудоёмкими

являются крепление кордонов к шпалере, обрезка однолетнего прироста и

уборка урожая. На параметры крепления кордонов, механизированную обрезку

прироста и уборку урожая в сильной степени влияют качественные показатели

конструкций шпалерных систем. Выявлена прямая связь между рабочими органами

машин, архитектоникой куста, конструкцией шпалеры, способами обрезки

прироста и уборки урожая [16, 19, 23, 26, 29, 30, 31, 38, 43, 44, 56, 60,

67, 68, 75].

Выбор рациональных параметров оптимизации

управления механизированными технологиями приоритетных направлений в

многолетних насаждениях

Решение поставленной задачи осуществлялось через подбор критериев и

создание приборов для оценки оптимизации сопряжения (стыка) компонентов

системы среда - растение - средства ухода, что позволило упростить

формализацию задачи. Отправной базой служила «Теория и расчёт гибких

стержней» (Е.П.Попов, 1986).

1. Подбор критериев оптимизации стыка компонентов

системы среда - растение - средства ухода

В выбранных приоритетных направлениях (раздел 4) установлены шесть

основных форм стыка (рис. 11).

В формах 1,3,4,5 (рис. 11) функционирует (явно 1,3 и неявно 4,5)

поступательное в процессе изгиба перемещение вектора силы [pic] параллельно

самому себе.

В форме 2 (рис. 11) функционирует следящее перемещение вектора силы

[pic] в процессе изгиба, сохраняя неизменным угол с направлением упругой

линии в точке приложения силы [pic].

В форме 6 (рис. 11) значение внутренней энергии сопротивления изгибу

находится в явной зависимости от величины растяжения вдоль оси [pic],

пределом которой является предел упругой деформации материала формы 6.

Таким образом, по Е.П.Попову (1986) критериями оптимизации в

приведенных формах (рис. 11) являются предельные значения упругой

деформации элементов крон многолетних растений в точках перегиба (т.п.),

точках сжатия (т.с.) и точках растяжения (т.р.), отображённых на упругих

кривых их аналогов (формализованных). Отрезки

| | | | | | | | | | |

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8

МЕНЮ

Решение проблемы механизации садоводства и виноградарства

ИНТЕРЕСНОЕ