Электронная библиотека российских диссертаций Электронная библиотека российских диссертаций Электронная библиотека российских диссертаций Электронная библиотека российских диссертаций Электронная библиотека российских диссертаций Электронная библиотека российских диссертаций
Каталог

Обратная связь

Я ищу:

Содержимое электронного каталога российских диссертаций

Диссертационная работа:

Огнев Олег Геннадьевич. Критерии и методы оценки адаптивных свойств технической оснащенности земледелия к условиям функционирования : Дис. ... д-ра техн. наук : 05.20.01, 05.20.03 СПб., 2005 400 с. РГБ ОД, 71:06-5/178


Для получения доступа к работе, заполните представленную ниже форму:


*Имя Отчество:
*email



Содержание диссертации:

Введение 4

1 Состояние вопроса. Цели и задачи исследования 12

1.1 АПК России как гарант продовольственной безопасности страны 12

1.2 Состояние АПК Зауралья в современных условиях 21

1.3 Необходимость формирования системы средств технической оснащенности АПК с учетом вероятностных условий ее функционирования. Оценка в научных исследованиях адаптивных свойств технических средств к условиям их работы и оптимизация системных параметров 29

1.4 Цели и задачи исследования 33

2 Теоретические исследования системы формирования технической оснащенности АПК и оценки ее адаптивной способности с учетом вероятностной природы условий функционирования МТП 36

2.1 Учет адаптивных свойств системы как механизм воздействия на системные характеристики с целью повышения качества ее функционирования 36

2.2 Техническая оснащенность земледелия АПК как многоуровневая многопараметрическая модель 39

2.3 Учет и оценка вероятностной природы функционирования технических средств земледелия как основного условия формирования системных требований 46

2.4 Критерии и методы, применяемые для оценки адаптивной способности системы технической оснащенности АПК к вероятностным условиям функционирования. Методы оптимизации системных параметров 53

3 Методология формализации критериев оценки адаптивной способности технической оснащенности земледелия к вероятностным условиям функционирования 75

3.1 Системное ранжирование адаптивных критериев комплекса технической оснащенности, вероятностная оценка их взаимовлияния и формирование вероятностного поля принятия решений 75

3.2 Формализация критериев оценки адаптивных свойств системы технической оснащенности АПК 86

3.3 Формализация взаимовлияния системных критериев и оптимизации параметров адаптивного поля 118

3.4 Обоснование количественной оценки адаптивных способностей и критерия оптимизации состава системы технических средств АПК 130

3.5 Формирование системы допусков на технологические и энергетические процессы работы МТА в земледелии как вероятностной многопараметрической модели 145

3.6 Формирование интервалов доверительных значений и обоснование методики расчета параметров технической оснащенности. Оптимизация параметров эффективности работы системы технической оснащенности

4 Программный комплекс оптимизации системы технической оснащенности 158

4.1 Программное обеспечение исследования взаимовлияния системных критериев и формирования вероятностного ПОЛЯ принятия решений 158

4.2 Программное обеспечение оптимизации параметров системы технической оснащенности 165

4.3 Программное обеспечение сбора и обработки опытной информации 167

5 Экспериментальные исследования адаптивной способности технической оснащенности АПК и адекватности оценочных характеристик 174

5.1 Исследование влияния «экологического» фактора 174

5.2 Исследование влияния фактора «природно-климатические условия» 176

5.3 Исследование влияния фактора «конструктивные характеристики» 191

5.4 Исследование влияния «технологического» фактора 196

5.5 Исследование влияния «стоимостного» фактора 249

5.6 Исследование влияния «ресурсного (трудового)» фактора 250

5.7 Исследование влияния «организационного» фактора 257

5.8 Исследование влияния фактора «эксплуатационная надежность» 279

5.9 Исследование влияния фактора «оперативности» 297

5.10 Оценка адаптивной способности системы по «энергетическому» критерию 301

6 Формирование оптимальных параметров функционирования системы технической оснащенности АПК в условиях Северо- Восточного региона РФ 304

6.1 Формирование оптимальных параметров технической оснащенности АПК 304

6.2 Формирование оптимальных параметров оснащенности МТП АПК трудовыми ресурсами 342

6.3 Формирование оптимальных параметров организации эксплуатации МТП 347

6.4 Формирование оптимальных параметров эксплуатационной надежности МТП АПК 350

6.5 Формирование оптимального состава МТП 353

6.6 Энергетическая оценка оптимальных критериев системы технической оснащенности АПК 360

7 Внедрение результатов научных исследований 363

8 Оценка предлагаемых решений. Выводы по работе 365

Литература 372

Приложения 401 



Введение диссертации:

В результате рыночных реформ положение АПК как страны в целом, так и Зауралья, в частности, существенно ухудшилось. За период 1990 - 2005 гг. средние потери урожая зерновых культур на предприятиях АПК Зауралья возросли на 3 — 11 ц/га (19-61 %). Фактическая урожайность яровой пшеницы не превышает 14 - 56 % потенциально возможной в данных почвенно-климатических условиях.

Определяющее влияние на снижение эффективности работы предприятий АПК оказал технический фактор: количественный и качественный состав парка технических средств, возрастные параметры технических средств, показатели надежности и эффективности их использования. Обеспеченность предприятий АПК Зауралья техническими средствами к 2005 г. составила 40 - 60 %. Уже к началу 2000-х гг. около 90 % машинно-тракторного парка села полностью выработало свой ресурс. Средняя загруженность за 1990 - 2005 гг., например зерноуборочных комбайнов увеличилась на 78,8 %, тракторов на 40,7 %. Простои технических средств только на устранении отказов со ставляют около 16 - 52 % всего времени их работы. Фактически (в период полевых операций) техника работает в среднем только 23,4 % возможного времени. Соответственно общие простои технических средств по различным причинам составляют не менее 3/4 рабочего времени.

В результате разрушения комплексной целостности системы техниче ской оснащенности земледелия, выхода системных показателей за границы рациональных значений, способность технических средств эффективно функционировать, особенно при неустойчивости входных возмущений, существенно ухудшилась. При низкой обеспеченности села техникой в ближайшее время первоочередное значение приобретает повышение эффективности эксплуатации, обеспечение высоких качественных характеристик функционирования технических средств предприятий АПК. (щ Весь набор технических средств земледелия должен представлять еди ную сбалансированную, комплексную систему, обеспечивающую наилучшие характеристики качества ее функционирования. Для этого система должна быть адаптирована к конкретным условиям существования и оптимизирована (по составу, структуре и режимам использования) для выполнения механизированных работ в сельскохозяйственных технологиях. Эффективность работы подобной системы можно оценить энергетическим к.п.д. - отношением полезной (полученной) энергии к общим энергозатратам на ее функционирование за рассматриваемый период времени.

Тогда низкую эффективность работы системы технических средств можно рассматривать как результат повышенных потерь вследствие ее слабой адаптации к конкретным условиям эксплуатации. Следовательно, оценивая адаптивные свойства системы технических средств, можно оптимизировать системные параметры, добиваясь улучшения характеристик качества ее функционирования. Подобная возможность актуальна как при формировании, так и модернизации уже сложившихся технических систем, особенно при значительном изменении характера внешних воздействий.

Недостатком предыдущих попыток формирования технической оснащенности земледелия являлось, на наш взгляд, отсутствие методологических подходов при оценке возможности выполнения целевых установок к качеству функционирования системы машин и агрегатов сельскохозяйственного назначения, что повышало вероятность принятия неэффективных решений.

Таким образом, актуальность проблемы повышения эффективности агропромышленного производства заключается в практической реализации методологических и методических разработок, направленных на повышение эффективности эксплуатационных характеристик средств технической оснащенности земледелия.

Целью работы является повышение эффективности сельскохозяйственного производства на основе формирования технической оснащенности земледелия АПК, с учетом адаптивных свойств технических средств и воздействия на них с целью улучшения качества функционирования системы в целом.

Исследование выполнено в соответствии с разделом Федеральной программы по научному обеспечению АПК России «Разработать научные основы развития системы технологического обеспечения сельскохозяйственного производства, создание машин и энергетики нового поколения, формирование эффективного инженерно-технического сервиса в условиях рыночной экономики», проведено в рамках гранта Администрации Курганской области за 2001 г. на тему: «Разработать рекомендации по структуре и эксплуатации машинно-тракторного парка машинно-технологических станций применительно к природно-экономическим условиям Курганской области».

Объектами исследования являются техническая оснащенность земледелия и процесс ее формирования с учетом адаптивных свойств технических средств, процедуры формирования и оценки адаптивных свойств технической оснащенности земледелия.

Предметом исследования является раскрытие закономерностей и учет адаптивных свойств технической оснащенности земледелия с целью повышения качества ее функционирования.

В процессе исследований установлены критерии и методы оценки комплекса адаптивных свойств системы технической оснащенности земледелия, учитывающие вероятностные условия ее функционирования. Критерии оценки адаптивных свойств, расположенные в порядке их приоритетного ранжирования, включают в себя: экологические, природно-климатические, конструктивной надежности, технологические, энергетические, экономические, организационные, ресурсные (трудовые), эксплуатационной надежности и оперативности. При этом наложение адаптивных критериев на рассматриваемую многопараметрическую модель проявляется как дополнительные ограничения в количестве степеней свободы принятия решений.

Для оценки одного или нескольких адаптивных свойств целесообразно применять единичные и комплексные методы. Предложено оценивать адаптивные свойства технических средств максимизацией соотношения количественных характеристик качества и энергетических затрат на производство единицы продукции, причем в качестве количественной оценки принята величина энергетического к.п.д. Воздействие на комплекс адаптивных свойств производилось на двух уровнях: увеличением количества производимой системой полезной энергии и снижением энергозатрат на ее функционирование.

Для формализации оценки адаптивных свойств, взаимодействия и взаимовлияния комплекса формообразующих факторов, как случайных величин, оптимизации параметров технической оснащенности был разработан соответствующий математический аппарат и программное обеспечение.

Для достижения максимальных характеристик эффективности комплекса технических средств, в качестве критерия оптимизации был использован минимум пооперационных энергетических затрат на функционирование формируемого набора машин. Доказана, также, нецелесообразность оптимизации системы по критерию минимизации энергонасыщенности, закрепляющему за технологической операцией 2-4 вида технических средств, что на 9-Ю % повышает суммарные энергозатраты на ее функционирование, снижая общую энергоемкость только на 2-3 %.

Для повышения вероятности выполнения целевых установок к качеству функционирования комплекса технических средств земледелия предложена методология расчета вероятностных параметров доверительных границ при формировании допусков на технологические операции. На основании данной методики был также сформулирован комплекс основных требований для контроля качества выполнения технологических операций земледелия.

Исследованиями установлены количественные характеристики доверительных границ воздействия основных формообразующих факторов (природно-климатических, технологических, трудовых ресурсов, организационных, эксплуатационной надежности) на адаптивные свойства технической оснащенности земледелия для конкретных условий Северо-Восточного региона РФ (на примере Зауралья), значения которых использовались в качестве ограничений при оптимизации состава технических средств.

Разработанные информационная и концептуальная модели технической оснащенности земледелия, учитывающие вероятностные условия функционирования, позволили скомплектовать набор рекомендуемых технических ф средств и сформировать нормативную техническую базу оснащения пред приятий АПК средствами механизации земледелия, адаптированную к конкретным условиям Северо-Восточного региона РФ (на примере Зауралья).

Сопоставление основных типов сформированных систем технической оснащенности (с параметрами характерных предприятий) АПК Зауралья позволило сделать вывод, что наиболее адаптированными к региональным условиям являются комплексы технических средств с характеристиками машинно-технологических станций начала 2000-х гг. и оптимальными. Применение данных комплексов позволяет не менее, чем на 20 % повысить их ф энергетический к.п.д. (с 14,9 - 51,9 % до 36,6 - 92,7 %). Формирование сис темы технической оснащенности с максимально адаптированными и оптимизированными к условиям ее существования параметрами обеспечивает свое . временность выполнения производственных операций технологии возделы вания сельскохозяйственных культур и достижение расчетных системных характеристик с вероятностью не менее 0,75.

Результаты научных исследований адаптированы к производственным условиям Северо-Восточного региона РФ, апробированы и внедрены в агропромышленное производство. Рекомендации производству по оценке и воздействию на комплекс адаптивных свойств технических средств с целью по ф вышения качественных характеристик их функционирования в конкретных условиях разработаны и переданы в департаменты сельского хозяйства Зауралья. Технико-экономическая оценка эффективности функционирования сформированной системы технических средств земледелия в природно-климатических условиях Зауралья и внедренных результатов научных исследований показала, что комплексное применение разработанных мероприятий позволит сократить энергозатраты в 1,8-2,4 раза, и в 1,8-5,2 раза повысить системный энергетический к.п.д.

Научную новизну работы составляют: информационная и концептуальная модели объекта исследования, учитывающие адаптивные свойства технической оснащенности земледелия; критерии и методы ранжирования и оценки адаптивных свойств технической оснащенности; приемы и методы формирования основных адаптивных свойств технических средств; методология комплектования системы технологических допусков на качество выполнения производственных операций возделывания и уборки сельскохозяйственных культур; методология формирования нормативных параметров технической оснащенности земледелия с учетом ее адаптивных свойств.

Практическую ценность работы представляют: процедура оценки адаптивных свойств технической оснащенности земледелия в конкретных условиях ее эксплуатации; алгоритмы и программы для установления вероятностных нормативов технической оснащенности предприятий АПК; методы, способы, технологии, алгоритмы и устройства воздействия на адаптивные свойства средств технической оснащенности; практические рекомендации по формированию оценок качества технической оснащенности земледелия с учетом ее адаптивных свойств.

Разработанные на основе проведенных исследований «Рекомендации по эксплуатации технического парка агропромышленного комплекса в условиях его дефицита» одобрены и рекомендованы хозяйствам АПК РФ для практического применения Научно-техническим советом при Межрегиональном Комитете по сельхозмашиностроению Ассоциации экономического взаимодействия областей и республик Урала в 2002 г.

«Рекомендации...» также приняты для дальнейшего использования в производственной деятельности управлением сельского хозяйства Чебар-кульского района Челябинской области, департаментами сельского хозяйства Катайского, Куртамышского, Лебяжьевского и Мишкинского районов Курганской области, областным Департаментом сельского хозяйства Курганской области. Внедрение результатов исследований, изложенных в данных реко мендациях, произведено в 5-х хозяйствах Куртамышского района Курганской области общей площадью 9000 га.

Результаты исследований, включенные в монографию: «Влияние пара- ф метров технологического процесса возделывания на урожайность зерновых культур в условиях Зауралья». Курган: «PRINT-EXPRESS», 2004. - 146 с. (в соавторстве) приняты для дальнейшего использования в производственной деятельности Инспектурой по Курганской области «Государственной комиссии РФ по испытанию и охране селекционных достижений».

Метод воздействия на показатели эксплуатационной надежности тех- » ники запатентован (а. с. СССР № 1516170, № 1592368, № 1786141, патент РФ

№ 2025654) прошел производственную проверку и внедрен на Магнитогорском ремонтном заводе. Метод воздействия на "конструктивные характери- 0 стики" технических средств защищен патентом РФ № 2217900.

Результаты исследований отражены также в монографии: «Оценка адаптивных свойств технической оснащенности земледелия». СПб.: , СПбГАУ, 2005- 175 с, статьях в центральных научных журналах:

«Формирование региональной нормативно-технической базы АПК».- Механизация и электрификация сельского хозяйства, 2005, № 1.-е. 2-3 (в соавторстве), «Оценка адаптивных свойств средств технического оснащения земледелия».- Механизация и электрификация сельского хозяйства, 2005, № 9. - с. 5-6, «Методология формирования адаптивной системы средств технической оснащенности растениеводства».- Техника в сель- ф ском хозяйстве, 2005, № 6 (находится в печати).

Основные положения и результаты диссертационной работы доложены, обсуждены и одобрены на научно-технических конференциях: Челябинского ГАУ (1987-1990, 1998-2003 гг.); Алтайского СХИ (1988-1990 гг.); Курганской ГСХА (1990-2004 гг.); Кустанайского СХИ (1989, 1992 гг.); Кемеровского СХИ (2001 г.); Башкирского ГАУ (2003 г.); Иркутской ГСХА (2003 г.); Оренбургского ГАУ (2003-2004 гг.); Санкт-Петербургского ГАУ т (2005 г.); научно-техническом совете Департамента сельского хозяйства Кур ганской области (Курган, 2001 г.); региональной научно-практической конференции «Потенциальные возможности региона Сибири и проблемы современного сельскохозяйственного производства» (Кемерово, 2002 г.); Всероссийской научно-практической конференции, посвященной 60-летию со дня образования Курганской области и 90-летию сельскохозяйственной науки Зауралья (Курган, 2002 г.); научно-техническом совете межрегионального комитета по сельхозмашиностроению Ассоциации экономического взаимодействия областей и республик Уральского региона (КГСХА, 2002 г.); Международной научно-практической конференции, приуроченной к XIII международной специализированной выставке «АГРО-2003» (Уфа, 2003 г.); Международной научно-практической конференции, посвященной 60-летию образования Курганской ГСХА им. Т.С. Мальцева (Курган, 2004 г.); Международном симпозиуме «Социально-экономические, политические и экологические проблемы в сельском хозяйстве России и стран СНГ: история и современность» (Оренбург, 2004 г.); семинаре-конференции «Санкт-Петербургский государственный аграрный университет: 100 лет на ниве сельскохозяйственного образования и науки» - «Развитие экономической инфраструктуры для крестьянских (фермерских) хозяйств и других форм малого бизнеса» в рамках программы международной выставки-ярмарки «АГ-РОРУСЬ-2004» (Санкт-Петербург, 2004 г.).

По результатам исследований по теме диссертации опубликовано 52 работы общим объемом 36,2 п.л., в том числе 2 монографии, 7 статей в центральных научных журналах, 2 депонированные работы, 3 авторских свидетельства и 2 патента на изобретение.

Диссертационная работа состоит из введения, семи глав, выводов и рекомендаций, списка использованной литературы из 374 наименований и приложений. Работа изложена на 400 стр. машинописного текста, содержит 62 рисунка, 34 таблицы, 212 формул, 209 стр. приложений.

Реклама


2006-20011 © Каталог российских диссертаций