Лекция 1. Проектирование состава МТП. Основные показатели машиноиспользования

1.1. Обоснование состава и планирование работы МТП

Значение оптимальной структуры и состава МТП. Машинно-тракторный парк сельскохозяйственного предприятия представляет собой совокупность мобильных энергетических средств (тракторов, самоходных шасси и машин) и агрегатируемых с ними рабочих машин и сцепок.

Под структурой МТП подразумевают его качественный состав с учетом типов и типоразмеров, а также конкретных марок мобильных энергетических средств и рабочих машин. Составом МТП определяются численные соотношения между различными мобильными энергетическими средствами и рабочими машинами.

Оптимальная (наилучшая) структура и состав МТП обеспечивают своевременное выполнение всех работ в хозяйстве с высоким качеством при наименьшем расходе ресурсов (трудовых, материальных, финансовых и т.д.) на единицу урожая с соблюдением экологических требований.

Обоснование оптимальной структуры и состава МТП с учетом природно-климатических и производственных условий каждого хозяйства — одна из самых актуальных и сложных задач в области механизации сельского хозяйства. От правильности ее решения зависят практически все основные показатели сельскохозяйственного производства. При недостаточном численном составе МТП нарушаются агротехнические сроки выполнения полевых работ и соответственно уменьшается урожайность сельскохозяйственных культур при одновременном снижении качества продукции.

Лишние машины в составе МТП также требуют дополнительных расходов и увеличивают стоимость сельскохозяйственной продукции при одновременном снижении ее конкурентоспособности в рыночных условиях.

Общие требования к выбору типов энергетических средств и рабочих машин. Типы энергетических средств и рабочих машин выбирают с учетом следующих основных требований: высокое качество выполнения работ в соответствии с агротехническими требованиями; высокая производительность при наименьшем расходе ресурсов (трудовых, топливно-энергетических, материальных, финансовых) – экономические требования; обеспечение безопасных условий работы механизаторов (требования безопасности); обеспечение комфортных условий работы механизаторов (эргономические требования); наименьшее отрицательное воздействие на окружающую среду (почву, воздух, воду, культурные растения и т. д.) – экологические требования.

Для выбора мощности трактора, отвечающего требованиям высокой производительности и минимальным эксплуатационным затратам на данной операции используют схему, приведённую на рис. 1.1. Схема показывает увеличение приведенных затрат С _п и часовой производительности агрегата W при выборе компромиссной мощности N _н.к.

Рис. 1.1. Схема определения оптимальной мощности

В нормальных условиях для выполнения каждой работы следует выбирать трактор с мощностью N _н = N _н.opt. Если такого трактора не окажется, то выбирают другой по условию N _н > N _н.opt, чтобы вынужденное отклонение от оптимального варианта решения компенсировалось соответствующим увели­чением производительности. На базе выбранного трактора комплектуют соответствующий ресурсосберегающий агрегат.

При дефиците кадров механизаторов возможно и компромиссное решение с целью составления агрегата с более высокой производительностью при ограниченном росте Δ С _п приведенных затрат С _п по сравнению с минимальными С _п.min, как показано на рис. 1.1. Для этого задаемся значением Δ С _п ≤ 0,05 С _п.min (не более 5 % по сравнению с минимальными затратами) и определяем соответствующую компромиссную мощность N _н.к. Практические расчеты показывают, что агрегаты, составленные на базе компромиссной мощности N _н.к, имеют прирост производительности до 30…40% по сравнению с оптимальными.

Таким образом, компромиссное решение обеспечивает в сложных условиях благоприятное сочетание требований ресурсообеспечения и высокой производительности.

Диапазоны полученных описанным способом ресурсосберегающих мощностей приведены в табл. 3.1 для наиболее распространенных операций и классов длины гона.

Однако для выполнения каждой операции с учетом класса длины гона невозможно содержать отдельный трактор с соответствующими рабочими машинами, так как это ведет к многомарочности МТП и общему увеличению стоимости работ. Поэтому энергетические средства и рабочие машины должны быть по возможности универсальными, чтобы выполнять разные работы в течение всего года. При этом сокращается число марок МТП и увеличивается годовая загрузка энергетических средств и рабочих машин.

Основной экономический показатель правильности выбора типов и числа энергетических средств и рабочих машин — минимум суммы приведенных затрат на выполнение всех работ в хозяйстве за год. Эта важнейшая задача и решается при обосновании оптимальной структуры и состава МТП.

Методы расчёта состава МТП. Для расчета состава МТП используют три основных метода: построение графиков машиноиспользования по маркам тракторов; экономико-математический, или метод математического моделирования; нормативный.

1. Метод построения графиков машиноиспользования по маркам тракторов основан на базе общей методики определения потребности в оборудовании, рабочей силе и т.д., применяемой во всех отраслях хозяйственной деятельности. Этот метод универсален и лежит в основе всех остальных методов. Этим методом решаются задачи трех типов: эффективного использования существующего состава МТП; постепенного обновления состава МТП путем замены списываемых устаревших машин новыми перспективными; обоснования перспективного состава МТП с учетом среднесрочных и долгосрочных планов развития хозяйства.

Основа составления графиков машиноиспользования во всех случаях — соответствующие годовые календарные планы механизированных работ (текущие, среднесрочные или перспективные долгосрочные). С учетом передового и собственного опыта, а также научных исследований специалисты хозяйства по экспертным методам выбирают перспективные марки тракторов (не более 3...5) и рабочих машин. Затем на базе этих тракторов и машин рассчитывают составы соответствующих агрегатов и определяют их требуемое число с учетом объема работы и календарных сроков выполнения. Если одну и ту же работу можно выполнять несколькими тракторами, то выбирают наиболее эффективный с учетом годовой занятости тракторов всех марок. Затем строят соответствующие графики машиноиспользования для всех марок тракторов и после их корректировки вычисляют требуемое число тракторов и машин каждой марки по наибольшей их потребности на графике машиноиспользования.

Основные преимущества описанного метода — простота, доступность, наглядность и оперативность без необходимости использования сложной вычислительной техники.

Недостатки метода заключаются в экспертном подходе при выборе марок тракторов и рабочих машин, включая распределение объемов работ между ними. Такой подход не всегда отвечает современным требованиям высокой производительности и ресурсосбережения.

2. Экономико-математический метод, или метод математического моделирования, принципиально отличается от ранее описанного метода тем, что на строго научной основе определяются оптимальные (наилучшие в заданных условиях) марки и численный состав МТП.

Математическая модель содержит конкретный критерий (цель) оптимальности и соответствующие ограничения, связанные с ограниченной площадью пашни, наличием механизаторских кадров и т. д.

В качестве критерия оптимальности наиболее часто используют минимум суммы приведенных затрат С_пΣ, руб., на выполнение всех работ в хозяйстве, который можно записать в обобщенном виде: С_пΣ → min.

Оптимальное решение этой сложной задачи можно найти только на базе современных вычислительных машин с большим объемом памяти, так как требуется значительный объем исходной информации.

Основные недостатки этого метода: сложность и несовершенство имеющихся программ для вычислительных машин, которые не позволяют оперативно использовать их в условиях хозяйств; трудность практической проверки оптимальности получаемого состава МТП.

3. Нормативный метод обоснования состава МТП заключается в следующем. На основе описанного экономико-математического метода в научно-исследовательских институтах определяют марки тракторов и нормативы их оптимальной потребности в расчете на 100 га пашни для каждой группы типовых или модельных хозяйств с учетом структуры посевов и других факторов.

Зная принадлежность конкретного хозяйства к тому или другому типу, специалисты устанавливают число тракторов и рабочих машин каждой рекомендуемой марки в соответствии с формулой

(1.1)

где F _п – площадь пашни хозяйства, га; Z _н – нормативная потребность в расчете на 100 га, или нормативный коэффициент.

Численные значения для различных зон и типовых хозяйств издают в виде нормативных справочников.

Преимущества этого метода заключается в простоте и доступности для специалистов хозяйств. Однако, как известно, похожих по всем показателям хозяйств не бывает, поэтому нормативный метод менее точен.

Обоснование состава МТП методом построения графиков машиноиспользования

Определение объема и календарных сроков выполнения работ. Обоснование состава МТП начинают с определения объема механизированных работ и календарных сроков их выполнения. Основная часть этих работ содержится в технологических картах на возделывание сельскохозяйственных культур в хозяйстве, а календарные сроки их выполнения определяются агротехническими требованиями. Кроме того, должны быть учтены все работы на животноводческих фермах, в садах, по доставке грузов в хозяйство и из хозяйства, строительные и дорожные работы и т. д.

Обоснование состава марок тракторов и рабочих машин. Марки тракторов и рабочих машин, входящих в МТП, определяют с учетом перечня и объема выполняемых работ, а также природно-производственных условий, в которых их выполняют (площади полей и длина гона, типы почв, угол склона, температура воздуха и наличие осадков, ремонтная база и база технического обслуживания и т.д.).

Число марок тракторов и машин при этом должно быть как можно меньше, но без ущерба качеству выполняемых работ, максимально учитывая требования высокой производительности и ресурсосбережения.

К выбранным маркам тракторов подбирают соответствующие рабочие машины — более универсальные и с большей годовой занятостью, после чего рассчитывают составы соответствующих агрегатов описанными далее методами. На основе аналогичных принципов выбирают состав марок самоходных машин, а также автомобилей.

Составление сводных таблиц (планов) выполнения механизированных работ. Сводный календарный план механизированных работ оформляют в форме табл. 1.1, выполняемой на миллиметровой бумаге мягким карандашом, так как неизбежны корректировки.

Таблица 1.1

Сводный план механизированных работ

№ п/п	Наименование работы	Основные агротехни­ческие тре­бования	Объем рабо­ты, га, т и т. д.	Календар­ные сроки	Число рабочих дней	Продолжи­тельность рабочего дня, ч

Продолжение табл. 1.1

№ п/п	Состав агрегата	Число ме­ханизаторов и вспомога­тельных рабочих на агрегате	Производи­тельность агрегата	Требуемое число агрегатов	Время работы агрега­та, ч	Объем работы, усл. эт. га
Марка	Число машин	Марка сцепки	смен­ная	часо- вая
трактора, автомо­биля	ма­шины

В графе 1 записывают порядковые номера работ, работы в графе 2 располагают последовательно от 1 января по 31 декабря планируемого года. Если работы записывают в виде отдельных технологических карт на возделывание сельскохозяйственных культур, то календарную последовательность соблюдают в пределах каждой карты. Этот порядок относится также к группам работ на животноводческих фермах, на перевозке грузов, в строительстве и т. д.

В графе 3 указывают одно-два важнейших агротехнических требования (глубина вспашки, норма высева и т.д.).

В графе 4 указывают объем каждой работы в физических единицах, а в графе 5 – календарные сроки выполнения работ в соответствии с агротехническими требованиями для данной зоны. При этом с учетом имеющегося опыта в пределах допустимых сроков выполнения работ можно выбрать оптимальные.

Число рабочих дней (графа 6)

D _р = D _к· α _к (1.2)

где D _к – число календарных дней; α _к –коэффициент использования календарного времени с учетом погодных условий, выходных и праздничных дней и т. д.

Численное значение α _к выбирают с учетом опыта работы в диапазоне α _к ≈ 0,80...0,95. Длительность рабочего дня в графе 7 на каждой работе определяет администрация хозяйства в соответствии с трудовым законодательством. В графах 8, 9 указывают марки трактора и машины, наиболее точно и полно отвечающих агротехническим требованиям, а также требованиям высокой производительности и ресурсосбережения.

Число машин и марку сцепки в графах 10, 11 определяют изложенными ранее методами рационального комплектования агрегатов.

Число механизаторов на агрегате (включая тракториста, комбайнера и т. д.) в графе 12 определяют в соответствии с существующими нормативами.

Сменную производительность агрегата (графа 13) выбирают по типовым нормам на соответствующие виды работ по приведенным ранее формулам.

Часовую производительность агрегата (графа 14) рассчитывают делением данных графы 13 на продолжительность смены, которая составляет 7 ч на обычных видах работ. Требуемое число агрегатов n_а, на выполнение каждой работы (графа 15) определяют по формуле

(1.3)

где Ω – объем работы данного вида, га, т и т.д.; W – часовая производительность агрегата, га/ч, т/ч и т.д.; Т _д – продолжительность рабочего дня, ч.

Для расчета по формуле (1.3) используют данные граф 4, 6, 7, 14.

При дробном значении n_а его округляют до целого значения, соответственно изменяя D _р и D _к в графах 5, 6 в пределах допустимых агротехническими требованиями сроков.

Число часов работы агрегатов (графа 16) рассчитывают как произведение D _р на Т _д. Объем работы в условных эталонных гектарах (графа 17) вычисляют умножением данных графы 16 на часовую эталонную выработку соответствующего трактора (табл. 1.2).

Таблица 1.2

Часовая эталонная выработка тракторов

Трактор	Коэффициент перевода	Трактор	Коэффициент перевода
ДТ-75	1,0	ЮМЗ-6М	0,60
ДТ-75М	1,1	МТЗ-80	0,70
Т-4А	1,45	МТЗ-82	0,73
Т-150	1,65	Т-150К	1,65
Т-40М	0,53	К-700А	2,20
Т-40АМ	0,54	К-701	2,70

В табл. 1.1 можно привести данные по расходу топлива, затратам труда, а также по прямым эксплуатационным затратам.

Построение графиков машиноиспользования для тракторов каждой марки. График машиноиспользования строят отдельно для каждой марки трактора, приведенного в табл. 1.1, как это показано на рис. 1.2 в виде фрагмента. По оси абсцисс графика последовательно откладывают месяцы года в таком масштабе, чтобы можно было учитывать отдельные дни.

Рис. 1.2. Построение графика использования машин

Из графы 5 табл. 1.1 по оси абсцисс для каждой работы, выполняемой тракторами данной марки, откладывают календарные сроки с датами начала и конца. Через границы этих сроков проводят вертикальные линии до пересечения с горизонталью, соответствующей требуемому числу агрегатов и соответственно тракторов n _т = n_а для выполнения данной работы. Полученный при этом прямоугольник обозначают номером соответствующей работы из табл. 1.1.

Если в эти же сроки выполняют другую работу, то требуемое для ее выполнения число тракторов отсчитывают от предшествующего по принципу наложения (кирпичной кладки).

Построив аналогичным образом, прямоугольники для всех видов работ, получают первоначальный вариант графика машиноиспользования тракторов данной марки. По физическому смыслу прямоугольники соответствуют требуемым агрегато-дням для выполнения каждой работы. Аналогично (до трех графиков на одном чертежном листе) строят графики машиноиспользования для тракторов других марок. При этом для удобства корректировки оси ординат всех графиков располагают по одной вертикали с одинаковыми масштабами времени по горизонтальной оси.

Корректировка графиков машиноиспользования. Ее проводят для уменьшения как общей потребности в тракторах, так и в тракторах отдельных марок; увеличения годовой занятости тракторов; более равномерного распределения работ между разными марками тракторов.

Графики машиноиспользования корректируют следующими основными способами: перераспределением работ между тракторами разных марок; изменением продолжительности рабочего дня за счет соответствующего изменения коэффициента сменности в пределах, допускаемых трудовым законодательством; изменением ранее принятых календарных сроков выполнения работ в пределах, допускаемых агротехническими требованиями. Перераспределение работ между тракторами разных марок необходимо в том случае, когда в период пиковой потребности в тракторах одной марки имеются простаивающие тракторы другой марки, которые могут выполнить соответствующие работы. При этом необходимо внести соответствующие изменения в табл. 1.1.

Изменение продолжительности рабочего дня Т _д в соответствии с формулой (1.3) также способствует в допустимых пределах уменьшению потребности в тракторах. Корректировка за счет изменения календарных сроков выполнения работ возможна только в том случае, если при составлении табл. 1.1 были приняты уменьшенные оптимальные сроки по сравнению с предельно допустимыми.

Требуемое эксплуатационное число тракторов n _т.э каждой марки определяют по наибольшей (пиковой) их потребности на каждом графике машиноиспользования, как показано на рис. 1.2.

Требуемое инвентарное число тракторов каждой марки с учетом возможных простоев по техническим причинам

n _т.инв = n _т.э / k _г, (1.4)

где n _т.э – эксплуатационное число тракторов данной марки по графику машиноиспользования; k _г – коэффициент готовности. Усредненное значение k _г принимают по статистическим данным в диапазоне k _г ≈ 0,85...0,99 с учетом марки трактора и условий работы (см. формулу (1.11)).

Методом построения аналогичных графиков можно определить потребность по маркам в транспортных средствах, в зерноуборочных комбайнах и т. д.

На основании графиков машиноиспользования можно решать практически все задачи, связанные с МТП, включая обоснование перспективного состава МТП и повышение эффективности использования имеющегося машинно-тракторного парка.

Построение оперативного графика машиноиспользования по хозяйственным номерам тракторов. При числе имеющихся тракторов не более трех-четырех каждой марки для их эффективного использования вместо графика машиноиспользования можно построить оперативные графики загрузки тракторов каждой марки по хозяйственным номерам (рис. 1.3).

По оси абсцисс каждого графика по аналогии с обычным графиком машиноиспользования откладывают календарные сроки выполнения работ, а по оси ординат — время работы трактора на каждой работе в часах.

Если требуемое на выполнение данной работы время больше продолжительности рабочего дня, то остающаяся часть работы переходит к трактору с другим хозяйственным номером. Выполняемую при этом несколькими тракторами работу обозначают одним и тем же номером, например работы 5, 6, 7, 13, 14 (см. рис. 1.3).

Рис. 1.3. Схема построения графика использования тракторов

Полученные описанным способом графики определяют как требуемое число тракторов, так и загрузку каждого трактора в часах. Корректируют эти графики при необходимости описанными ранее способами.

Определение потребности в сельскохозяйственных машинах, автомобилях, рабочей силе. Потребность в сельскохозяйственных машинах, автотранспорте, рабочей силе определяют рассмотренными ранее методами на основе графика машиноиспользования. Требуемое число сельскохозяйственных машин каждой марки, включая сцепки и рабочие машины, также определяют методом построения соответствующих графиков машиноиспользования по данным граф 9, 10, 11, 15 табл. 1.1 или непосредственно по таблице по наибольшей их потребности.

Аналогично строят соответствующие графики машиноиспользования по данным граф 8, 15 и определяют требуемое число автомобилей каждой марки. Для тракторных транспортных агрегатов по данным граф 9, 10, 15 также определяют требуемое число прицепов каждой марки.

Потребность в рабочей силе определяют построением соответствующих графиков по данным графы 12 табл. 1.1, как показано на рис. 1.4.

По оси абсцисс откладывают месяцы года, а по оси ординат — требуемое число рабочих, включая механизаторов (трактористов, комбайнеров, шоферов) и вспомогательных рабочих (сеяльщиков, сажальщиков и т.д.). Число механизаторов в каждом месяце примерно соответствует суммарному числу тракторов, комбайнов и автомобилей на всех графиках машиноиспользования в указанный месяц. Сравнительно небольшое число вспомогательных рабочих можно подсчитать непосредственно по данным графы 12 табл. 1.1.

Рис. 1.4. График потребности в рабочей силе:

1 – в механизаторах; 2 – с учетом вспомогательных рабочих

Оперативное управление работой МТП. Под оперативным управлением работой МТП подразумевают такой процесс управления, при котором своевременно и быстро принимают и доводят до исполнителей решения по всем вопросам эффективного использования и обслуживания сельскохозяйственной техники в течение всего года.

Выполнение полевых механизированных и других работ в жесткие установленные сроки, определяемые агротехническими требованиями, требует оперативного управления работой МТП.

Оперативное управление работой МТП является системным структурным элементом общей системы управления производством всего сельскохозяйственного предприятия.

Оперативное управление включает четкое и своевременное выполнение следующих необходимых организационных мероприятий: сбор, обработка и изучение производственной информации; объективная оценка складывающейся на данный момент производственной ситуации; принятие эффективных решений и оперативное доведение их до исполнителей; организация своевременного выполнения принятых решений.

Диспетчерская служба. Материально-технической базой оперативного управления как всем хозяйством, так и непосредственно работой МТП служит диспетчерская служба.

Под диспетчерской службой при этом подразумевают комплекс организационно-технических мероприятий и средств, обеспечивающих централизованное оперативное управление сельскохозяйственным производством в масштабе всего хозяйства. Диспетчерское управление инженерной службой и непосредственно работой МТП является составным структурным элементом диспетчерской службы всего хозяйства, которая, в свою очередь, входит в состав районной и областной диспетчерской служб.

Главный инженер-механик в общем случае может управлять инженерными службами и их руководителями как через диспетчерскую службу, так и непосредственно.

В качестве технических средств оперативного управления работой МТП в зависимости от размеров хозяйства могут быть использованы соответствующие виды современной связи. Возможна также установка средств оперативной связи на отдельных агрегатах и транспортных средствах, включая средства для слежения за местонахождением каждого агрегата.

Диспетчерская служба на базе указанных технических средств выполняет следующие основные задачи: обеспечивает своевременную разработку и корректировку оперативных планов и доведение их до исполнителей; принимает, обрабатывает и систематизирует оперативные данные о ходе выполнения работ и информирует о них главного инженера и других ответственных руководителей; контролирует своевременное выполнение планов проведения технических обслуживании и ремонтов тракторов, сельскохозяйственных машин и оборудования; обеспечивает оперативное устранение причин, нарушающих плановый ритм выполнения технологических процессов; обеспечивает непрерывную связь между руководителями хозяйств, отдельными службами и исполнителями; принимает заявки от подразделений и участков на материально-техническое обеспе­чение; контролирует выполнение этих заявок; ведет установленную для диспетчерской связи документацию и т. д.

Научные методы оперативного управления работой МТП. На работу МТП в зависимости от природно-производственных условий влияет множество факторов, включая климат, почвенные особенности, размеры и удаленность полей, наличие соответствующих марок тракторов и сельскохозяйственных машин, обеспеченность ремонтной базой, механизаторскими кадрами и т. д.

Общей научной основой оптимального решения любых производственных и технических задач, включая задачи эффективного использования МТП, служит математическое моделирование производственных процессов. В упрощенном виде оно предусматривает представление этого процесса в формализованной форме — в виде формул или функций, достаточно полно отражающих наиболее важные принципиальные особенности этого процесса с учетом влияния основных факторов.

Для оперативного оптимального решения соответствующих производственных задач по математической модели на компьютере разрабатывается соответствующая программа, учитывающая влияние всех основных факторов в заданных конкретных условиях использования МТП.

При наличии этой программы от специалиста инженерной службы требуется только введение соответствующих исходных данных, характеризующих условия выполнения производственного процесса с учетом поставленной цели решения задачи — получение наибольшей прибыли, максимальной производительности при наименьших затратах и т. д.

Математические модели, связанные с решением технико-экономических задач, называют также экономико-математическими моделями.

Типичный пример такой модели — экономико-математическая модель обоснования оптимального состава МТП хозяйства.

В качестве критерия (показателя) оптимальности или целевой функции в таких моделях наиболее часто используют минимум суммы приведенных затрат на выполнение всех работ в хозяйстве за год с учетом ограничений на объемы работы, сроки их выполнения и т. д.

На основе такой математической модели определяют: оптимальные марки и число тракторов и сельскохозяйственных машин; соответствующие сроки выполнения работ; потребность в механизаторах и т. д.

Дата добавления: 2015-05-26