Априорное ранжирование факторов, влияющих на работу сошника при посеве мелкосеменных культур
Автор: Клюева К.Ю.
Журнал: Агротехника и энергообеспечение @agrotech-orel
Рубрика: Технологии, машины и оборудование для агропромышленного комплекса
Статья в выпуске: 1 (50), 2026 года.
Бесплатный доступ
В работе исследованы факторы, влияющие на эффективность работы сошника посевных машин при возделывании мелкосеменных культур. Актуальность исследования обусловлена необходимостью повышения качества посева и снижения потерь при работе с культурами, предъявляющими повышенные требования к точности заделки семян. С целью выявления значимых факторов до проведения полевых экспериментов осуществлено априорное ранжирование методом анкетирования. В опросе участвовали эксперты‑практики — инженеры‑агрономы и механизаторы с многолетним опытом работы в сельскохозяйственном производстве. Эксперты оценили ключевые факторы, потенциально влияющие на работу сошника: конструктивные параметры, настройки агрегата, почвенные условия, скорость движения и др. По результатам статистической обработки экспертных оценок факторы были сгруппированы по степени значимости на три категории: требующие первоочередного внимания (критические); имеющие умеренное влияние (существенные); оказывающие минимальное воздействие (второстепенные). Высокая согласованность экспертных мнений (подтверждённая коэффициентами конкордации) подтвердила достоверность ранжирования. Это позволяет целенаправленно оптимизировать настройку посевных агрегатов, концентрируясь на наиболее значимых факторах и повышая тем самым эффективность посева мелкосеменных культур.
Априорное ранжирование, сошник, посевной агрегат, мелкосеменные культуры, экспертная оценка, агротехнические факторы, коэффициент конкордации, оптимизация посева, качество заделки семян, управление агропроцессами
Короткий адрес: https://sciup.org/147253817
IDR: 147253817 | УДК: 631.331.02
A priori ranking of factors affecting the operation of a coulter when sowing small-seeded crops
The paper examines the factors affecting the efficiency of the coulter of sowing machines in the cultivation of small-seeded crops. The relevance of the study is due to the need to improve the quality of sowing and reduce losses when working with crops that place high demands on the accuracy of seed sealing. In order to identify significant factors before conducting field experiments, a priori ranking was carried out using a questionnaire method. The survey involved expert practitioners, agricultural engineers and machine operators with many years of experience in agricultural production. The experts assessed the key factors potentially affecting the operation of the coulter: design parameters, unit settings, soil conditions, speed, etc. According to the results of statistical processing of expert assessments, the factors were grouped by degree of importance into three categories: requiring priority attention (critical); having moderate impact (significant); having minimal impact (secondary). The high consistency of expert opinions (confirmed by concordance coefficients) confirmed the reliability of the ranking. This allows you to purposefully optimize the setting of seeding units, focusing on the most significant factors and thereby increasing the efficiency of sowing small-seeded crops.
Текст научной статьи Априорное ранжирование факторов, влияющих на работу сошника при посеве мелкосеменных культур
Несоблюдение агротехнических требований к процессу посева (неравномерная глубина заделки, повреждение семян, плохой контакт с почвой) приводит к [1] :
-
• снижению полевой всхожести;
-
• неравномерности появления всходов;
-
• уменьшению урожайности;
-
• росту затрат на повторные посевы или подсев.
Материалы и методы исследования. Метод ранжирования, особенно априорного, необходим на этапе анализа факторов по нескольким причинам:
Сокращение объёма аналитической работы. При изучении сложных систем или процессов часто рассматривается большое количество факторов, которые могут влиять на исследуемый параметр. Априорное ранжирование позволяет предварительно о тобра ть Агротехника и энергообеспечение. – 2026. – № 1 (50) 59
наиболее значимые из них, исключив те, которые оказывают несущественное влияние. Это существенно упрощает дальнейший анализ и планирование экспериментов, так как работа с меньшим числом факторов требует меньше времени, ресурсов и средств [5] .
Оптимизация ресурсов. Ресурсы ограничены. Ранжирование помогает сосредоточить усилия на ключевых параметрах, которые определяют результат, и не тратить ресурсы на изучение малозначимых факторов. Это особенно важно на начальных этапах исследования, когда ещё нет достаточных данных для точного количественного анализа [3] .
Выявление причинно-следственных связей. Метод помогает установить, какие факторы оказывают наибольшее влияние на процесс, а какие — минимальное. Это позволяет глубже понять механизмы работы системы и выявить ключевые драйверы изменений [10] .
Основа для дальнейшего анализа. Результаты априорного ранжирования могут служить базой для планирования экспериментов, выбора критериев оптимизации, разработки математических моделей и других этапов исследования. Например, отобранные факторы могут использоваться при планировании многофакторного эксперимента или для построения регрессионных моделей.
Проверка согласованности мнений. При проведении априорного ранжирования можно оценить степень согласованности мнений экспертов с помощью статистических критериев. Это повышает объективность результатов и позволяет выявить возможные разногласия в экспертной группе.
Снижение сложности многокритериальных задач. В ситуациях, когда нужно учитывать множество параметров с разной степенью влияния, ранжирование помогает структурировать информацию и упростить принятие решений [5] .
Ранжирование — это процесс упорядочивания объектов, явлений или данных в определённой последовательности (по возрастанию или убыванию) на основе заранее заданных критериев [6] .
Ранжирование решает несколько ключевых задач:
-
1. Упрощение принятия решений. Позволяет быстро находить наиболее релевантные или важные элементы среди большого объёма данных.
-
2. Анализ динамики. При повторном ранжировании одних и тех же объектов через определённый интервал времени (панельное ранжирование) можно отследить изменения.
-
3. Оптимизация процессов.
-
4. Подходы к ранжированию различаются в зависимости от целей, сферы применения и технических возможностей.
Цель данной работы — на этапе проектирования посевных агрегатов выделить наиболее значимые факторы, влияющие на работу сошника, до проведения полевых экспериментов.
Результаты исследования и их обсуждение. Далее рассчитано априорное ранжирование факторов влияющих на работу сошника. В анкетировании приняли участие давшие на это согласие специалисты ФГБОУ ВО Тверская ГСХА, всего было 10 человек. После анкетирования для обработки опроса каждому показателю был присвоен свой кодовый номер, который представлен в таблице 1.
Методика опроса экспертов строилась на принципе индивидуального ранжирования ключевых агротехнических факторов.
В исследовании участвовало 10 специалистов с профильным образованием и практическим опытом работы в сферепосева (не менее 5 лет) научных сотрудников [ 2 ].
Каждому эксперту предоставлялась структурированная анкета, где требовалось проставить ранги от 1 до 12 для 12 показателей (от типа почвы до наличия прикатывающего органа), причём ранг 12 означал максимальную значимость фактора, а 1 минимальную. При этом строго соблюдалось правило уникальности рангов в каждой строке. Перед заполнением все участники получали детальные разъяснения по смыслу каждого показателя и правилам ранжирования [8] .
Таблица 1 - Анализ и кодирование факторов, влияющих на процесс посева
|
Показатели |
Кодовый но мер |
Суть и роль фактора |
Диапазон варьирования |
Управляемость |
|
Тип почвы, в том числе гранулометри ческий состав |
Х 1 |
Определяет водопроницаемость, аэрацию, несущую способность и температурный режим. Гранулометрический состав влияет на сцепление частиц, липкость, удельное сопротивление при обработке. |
Классифицируется по типам: песчаные, супесчаные, суглинистые (лёгкие, средние, тяжёлые), глинистые. Доля физической глины (< 0,01 мм): 0-10 % (пески) до > 50 % (тяжёлые глины). |
Неуправляемы й (природно-обу словленный) |
|
Глубина заделки семян |
Х 2 |
Влияет на доступность влаги и кислорода для прорастания, температуру среды, силу прорастания и полевую всхожесть. |
Мелкосемянные (лён, рапс) — 1-3 см; На лёгких почвах глубже, на тяжёлых — мельче. |
Управляемый (настройка сеялки) |
|
Скорость дви жения агрегат а |
Х3 |
Определяет стабильность раб оты рабочих органов, равноме рность заделки, качество кро шения и уплотнения почвы. |
4– 8 км/ч при точной пунктирной посадке |
Управляемый ( регулируется т рактористом и трансмиссией) |
|
Угол вхождения сошника в почву |
Х 4 |
Влияет на усилие резания, глубину хода, степень рыхления и образование борозды. |
15–45° (зависит от конструкции сошника и плотности почвы). |
Управляемый |
|
Конструкция семяпровода, в том числе диаметр |
Х 5 |
Определяет траекторию и ско рость падения семени, вероят ность заклинивания, равномер ность распределения по рядку . |
Диаметр: 10-20 мм. Материалы: пластик, металл, ко мбинированные. |
Управляемый ( выбор при ком плектации сеял ки под культур у) |
|
Тип высевающей системы |
Х 6 |
Влияет на точность дозирован ия, равномерность распределе ния, возможность работы с ра зными фракциями семян. |
Механические (катушечные, дисковые); пневматические (центробежные, вакуумные); точновысевающие (пневмомеханические). |
Управляемый ( выбор при пок упке/модерниз ации сеялки) |
|
Тип сошника, конструктивн ые особенности сошника |
Х 7 |
Определяет способ образован ия борозды, контакт с почвой, степень её уплотнения, возмо жность работы по мульче. |
анкерные; долотообразные; дисковые (одно-и двухдисковые); комбинированные. |
Управляемый ( замена в завис имости от техн ологии посева и почвы) |
Продолжение таблицы 1
|
Прижимное у силие на сош ник |
Х 8 |
Обеспечивает стабильный конта кт сошника с почвой, поддержан ие заданной глубины, преодолен ие уплотнённых участков [4] . |
50– 500 Н (зависит от массы секции, типа почвы и ко нструкции подвески). |
Управляемый (ре гулируется пруж инами, гидроцил индрами или бал ластом) |
|
Абсолютная в лажность поч вы |
Х 9 |
Влияет на липкость, сопротивле ние обработке, способность к кр ошению и уплотнению. Определ яет оптимальные сроки посева. |
8-30 % (массовая доля воды). Н иже 10 % — пересушено, выше 25 % — переувлажнено. |
Неуправляемый ( зависит от осадк ов и испарения) |
|
Плотность по чвы |
Х 10 |
Влияет на сопротивление прони кновению корней, аэрацию, водо проницаемость. Определяет тре буемое тяговое усилие агрегата. |
1,1– 1,6 г/см3 (оптимально 1,2 – 1,4 г/см3 для пахотного с лоя). |
Частично управл яемый (корректи руется обработко й, но в рамках се зонных циклов) |
|
Норма высева семян |
Х 11 |
Определяет густоту стояния рас тений, конкуренцию за ресурсы, потенциальную урожайность. |
Лен-долгунец —100 120 кг/га |
Управляемый (ус тановка настройк ой высевающих а ппаратов) |
|
Наличие прик атывающего р абочего орган а |
Х 12 |
Обеспечивает контакт семени с почвой, уплотнение верхнего сл оя, снижение испарения, выравн ивание поверхности. |
Два состояния: «есть» /« нет». |
Управляемый (в ыбор при компле ктации сеялки) |
Задача эксперта состоит в том, чтобы расставить характеристики показателей влияющих на работу сошника при посеве мелкосеменных культур по важности их влияния, результаты анкетирования приведены в таблице 2.
Таблица 2 - Результаты анкетирования
|
Порядковый номер эксперта |
Показатели |
|||||||||||
|
Х 1 |
Х 2 |
Х 3 |
Х 4 |
Х 5 |
Х 6 |
Х 7 |
Х 8 |
Х 9 |
Х 10 |
Х 11 |
Х 12 |
|
|
1 |
6 |
12 |
10 |
1 |
1 |
12 |
12 |
10 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
2 |
12 |
7 |
8 |
5 |
4 |
1 |
11 |
6 |
10 |
9 |
2 |
3 |
|
3 |
12 |
6 |
8 |
1 |
12 |
1 |
1 |
1 |
12 |
12 |
1 |
1 |
|
4 |
1 |
11 |
12 |
12 |
11 |
12 |
12 |
12 |
11 |
1 |
1 |
12 |
|
5 |
12 |
8 |
9 |
3 |
2 |
8 |
11 |
7 |
9 |
10 |
2 |
5 |
|
6 |
12 |
2 |
11 |
5 |
4 |
1 |
12 |
9 |
10 |
9 |
2 |
1 |
|
7 |
10 |
10 |
10 |
12 |
1 |
5 |
11 |
7 |
8 |
5 |
3 |
1 |
|
8 |
11 |
6 |
8 |
6 |
1 |
1 |
10 |
10 |
9 |
9 |
2 |
1 |
|
9 |
10 |
8 |
8 |
8 |
1 |
2 |
12 |
10 |
10 |
10 |
1 |
1 |
|
10 |
12 |
10 |
10 |
9 |
7 |
7 |
11 |
8 |
10 |
8 |
6 |
3 |
|
∑ |
98 |
80 |
94 |
62 |
44 |
50 |
103 |
80 |
89 |
73 |
20 |
28 |
Далее представлена диаграмма рангов на рисунке 1.
Рисунок1 - Диаграмма рангов
На основе сумм рангов выделены три группы:
-
а) Наиболее значимые (∑>90):
X 7 (103) —тип сошника, его конструкция.
X 1 (98) — тип и гранулометрический состав почвы.
Х3 (94) — скорость движения агрегата.
-
б) Средне значимые (48≤∑≤89):
X 9 (89) — влажность почвы.
X 8 (80) и X 2 (80) — прижимное усилие и глубина заделки.
X 10 (73) — плотность почвы.
X 6 (50) — тип высевающей системы.
-
в) Наименее значимые (∑<50):
X 11 (20) — норма высева.
X 12 (28) — прикатывающий орган.
X 4 (62) — угол вхождения сошника.
X 5 (44) — конструкция семяпровода.
Далее для проверки согласованности экспертов был рассчитан коэффициент конкордации (W) [7] . Его значение лежит в диапазоне от 0до 1:
W=0 — полная несогласованность мнений;
W=1 — абсолютное единодушие экспертов.
Основная формула:
-
1У = ———---
- d2 * (т3 — т)
где:
-
S — сумма квадратов отклонений сумм рангов каждого объекта от их среднего значения;
d — число экспертов;
-
m — число оцениваемых объектов (показателей, альтернатив и т. п.).
124494 w = 171360 = 0726
Высокая согласованность мнений экспертов (W=0,726) подтверждает достоверность ра нжирования.
Далее стоит проанализировать два неуправляемых фактора.
-
1. Неуправляемые факторы: ограничения и косвенные возможности влияния
К неуправляемым факторам относятся:
Х 1 (тип почвы, гранулометрический состав);
Х 9 (абсолютная влажность почвы).
Эти параметры обусловлены природно ‑климатическими условиями и не могут быть изменены непосредственно в процессе посева. Попытка радикально скорректировать механический состав или влажность почвы потребовала бы несоизмеримо больших затрат (мелиорация, искусственное орошение), что экономически нецелесообразно для рядовой посевной кампании. Поэтому стоит убрать их из расчета априорного ранжирования. В таблице 3 представлены результаты за исключением 2 неуправляемых факторов.
Таблица 3 - Результаты анкетирования
|
Порядковый номер эксперта |
Показатели |
|||||||||
|
Х2 |
Х3 |
Х 4 |
Х 5 |
Х 6 |
Х7 |
Х8 |
Х 10 |
Х 11 |
Х 12 |
|
|
1 |
12 |
10 |
1 |
1 |
12 |
12 |
10 |
0 |
0 |
0 |
|
2 |
7 |
8 |
5 |
4 |
1 |
11 |
6 |
9 |
2 |
3 |
|
3 |
6 |
8 |
1 |
12 |
1 |
1 |
1 |
12 |
1 |
1 |
|
4 |
11 |
12 |
12 |
11 |
12 |
12 |
12 |
1 |
1 |
12 |
|
5 |
8 |
9 |
3 |
2 |
8 |
11 |
7 |
10 |
2 |
5 |
|
6 |
2 |
11 |
5 |
4 |
1 |
12 |
9 |
9 |
2 |
1 |
|
7 |
10 |
10 |
12 |
1 |
5 |
11 |
7 |
5 |
3 |
1 |
|
8 |
6 |
8 |
6 |
1 |
1 |
10 |
10 |
9 |
2 |
1 |
|
9 |
8 |
8 |
8 |
1 |
2 |
12 |
10 |
10 |
1 |
1 |
|
10 |
10 |
10 |
9 |
7 |
7 |
11 |
8 |
8 |
6 |
3 |
|
∑ |
80 |
94 |
62 |
44 |
50 |
103 |
80 |
73 |
20 |
28 |
Далее представлена диаграмма рангов на рисунке 2.
Рисунок 2 - Диаграмма рангов
В ходе исследования методом априорного ранжирования были выявлены ключевые факторы, влияющие на эффективность работы сошника при посеве мелкосеменных культур. Высокая согласованность экспертных оценок (коэффициент конкордации W = 0,726) подтверждает достоверность результатов. Наибольшую значимость продемонстрировали: тип и конструкция сошника, скорость движения посевного агрегата, а также природно обусловленные характеристики почвы. При этом управляемые параметры (конструкция сошника, скорость посева, глубина заделки семян, прижимное усилие) выделены как приоритетные для оптимизации, поскольку их настройка позволяет существенно повысить качество посева без изменения климатических и почвенных условий.
Выводы. Практический вывод заключается в том, что сосредоточение усилий на регулировке управляемых факторов — прежде всего выбора оптимального типа сошника и контроля скорости движения агрегата — даёт наибольший эффект для улучшения качества посева. Неуправляемые факторы (тип и влажность почвы) требуют лишь косвенного учёта через выбор сроков посева и зонирование полей. Таким образом, априорное ранжирование позволило не только структурировать сложную агротехническую задачу, но и чётко обозначить «точки роста» для повышения эффективности возделывания мелкосеменных культур при разумном расходовании ресурсов.
