Обоснование технической оснащённости посевных процессов в условиях ограниченного ресурсного потенциала растениеводства

Введение. В условиях снижения ресурсного обеспечения растениеводческой отрасли необходимо найти резервы повышения эффективности посевных и зерноуборочных процессов. Анализ функционирования механизированных процессов показывает, что сложившаяся теория машиноиспользования не учитывает в полной мере их взаимовлияние. Посев зерновых культур в соответствии с нормативными показателями рекомендуется проводить в сжатые сроки для получения максимальной урожайности, однако в условиях низкой технической оснащённости сельскохозяйственного производства это приводит к значительным потерям продукции из-за несвоевременной уборки и недоиспользованию потенциала машин. Решение этой проблемы требует теоретического обоснования согласованности параметров посевных и уборочных комплексов, установления взаимовлияния динамики созревания культур и технического оснащения уборочных процессов.

Проблемность ситуации заключается в том, что, с одной стороны, в условиях недостаточного уровня технического оснащения механизированных процессов в растениеводстве и дефицита трудовых ресурсов необходимо обеспечить своевременное проведение уборочных и посевных работ с целью снижения потерь продукции и её себестоимости за счёт согласования параметров механизированных процессов уборки и посева, с другой стороны, отсутствие знаний о взаимосвязи и закономерностях функционирования механизированных процессов посева и уборки зерновых культур не позволяет обеспечить высокую эффективность производства.

Таким образом, возникла необходимость разработки способов повышения эффективности функционирования механизированных процессов посева и уборки зерновых культур. Указанные противоречия подтверждают наличие научной проблемы, заключающейся в отсутствии знаний о закономерностях взаимовлияния темпов выполнения механизированных процессов уборки и посева при ограниченном ресурсном обеспечении сельскохозяйственного производства.

Цель исследования. Повышение эффективности механизированных процессов посева и уборки зерновых культур на основе согласования параметров их функционирования.

Задачи исследования:

• 1.    Раскрыть взаимосвязь эксплуатационно-технологических параметров посевного и уборочного процессов.

• 2.    Усовершенствовать методику обоснования технической оснащённости посевных процессов с учетом параметров и режимов работы зерноуборочных комбайнов.

Взаимосвязь посевных и зерноуборочных процессов с позиции системного анализа представлена в производственном цикле возделывания продукции растениеводства (рис. 1).

Наличие информации о функционировании элементов системы на выходе оказывает влияние на управление всей системой. В качестве выходного параметра, влияющего на прибыль, может быть принята себестоимость продукции, которую можно снизить за счет снижения потерь продукции на уборке при ограниченном ресурсном потенциале. С одной стороны, увеличенные сроки посева зерновых культур приводят к снижению урожайности из-за несвоевременного посева, с другой – снижаются потери продукции в период уборочной кампании. Определение рационального темпа посевных и уборочных работ с учётом затрат на привлечение техники позволит обосновать рациональную техническую оснащённость рассматриваемых процессов.

Производственный цикл

Рис. 1. Производственный цикл возделывания продукции растениеводства: У – урожайность, ц/га;

Т у – трудоемкость, чел.-ч/ц; Э у – энерговооружённость, кВт/ц; С – себестоимость продукции; С о – общая себестоимость продукции, руб/ц; С р – реализационная цена продукции, руб/ц;

Д рац – рациональная длительность работ, дни; n – количество агрегатов; F – площадь посевов, га

С этой целью нами получена целевая функция, где за основу принят критерий максимум прибыли

C p (t)=C y (t)-P(t)-Z(t)→max,

где C p (t) – зависимость прибыли от длительности посева, руб/га; t – длительность посева, дни; C y – стоимость продукции, руб/га; P – потери продукции на уборке от самоосыпания, руб/га; Z – затраты на привлечение посевной техники, руб/га.

В общем виде целевая функция представлена ниже

г

Cp(t) = СпУ K(t) 1 - Ксп (t) Kп

I

Qc I Bpa ^aY         ^max, (2)

0.1B. V t, T 0.1 • Bn ■ Vn ■ tn ■t^1 k k k k J    p ppp где Сп – стоимость продукции, руб/т; У – урожайность зерновых культур, т/га; K(t) – коэффициент снижения урожайности при отклонении сроков посева от оптимальных; Ксп(t) – коэффициент снижения потерь продукции на уборке в зависимости от сроков посева; t – длительность посевных работ, дни; Кп – коэффициент потерь продукции, доля/день; Qc – сезонная нагрузка на комбайн, га; Bк – ширина захвата жатки, м; Vk – скорость движения комбайна, км/час, τk – коэффициент использования времени смены комбайна; tk – длительность смены зерноуборочного комбайна, ч; Bpa – балансовая цена посевного агрегата, руб.; Bр – ширина захвата посевного агрегата, м; Vр – скорость движения посевного агрегата, км/ч; τp – коэффициент использования времени смены посевного агрегата.

Снижение урожайности при отклонении сроков посева от оптимальных определяется из уравнения регрессии [1]: K(t) = -0,005t + 1,005. При ограничениях на длительность выполнения посевных работ 1≤t≤40.

По данным Фрумина И.Л., Шумских К.И., при сопоставлении наступления периода уборки зерновых культур разных сроков посева установлено, что на поздних посевах по сравнению с ранними продолжительность вегетации сокращается до 10 дней [2].

Влияние срока посева на снижение потерь продукции определяется по формуле

Спот=1-(Дуб-Дсв)/Дпос, где Спот – снижение потерь, доля; Дпос, Дуб – сроки посева и уборки зерновых культур, дни; Дсв – сокращение сроков вегетации между ранними и поздними сроками посева, дни.

Коэффициент снижения потерь продукции (доля/день) определяется из выражения

К сп (t)= С пот /Д пос .                                                                   (4)

Уравнение регрессии, позволяющее определить снижение потерь продукции на уборке в зависимости от сроков посева, имеет вид

К сп (t) = -0,019t + 1,019, при условии 1≤t≤40.                           (5)

Моделирование позволило установить рациональные сроки посева зерновых культур посевными агрегатами К-701+5СКП-2,1 в зависимости от сезонной нагрузки на зерноуборочный комбайн Дон-1500Б и уровня их эксплуатации (рис. 2).

Так, с увеличением сезонной нагрузки на зерноуборочный комбайн с 400 до 500 гектаров сроки посева должны быть увеличены до 30%. Установлено, что при сезонной нагрузке на комбайн типа Дон-1500Б в 400 гектаров увеличение коэффициента использования полезного времени смены уборочного агрегата с 0,45 до 0,65 сокращает сроки посева с 30 до 20 дней.

Рис. 2. Зависимость сроков посева зерновых культур от сезонной нагрузки на зерноуборочный комбайн (У=21 ц/га; С п =7000 руб/т): 1 - т_к =0,45; 2 - т_к=0,65; 3- т_к=0,85

Установлено влияние коэффициента использования времени смены посевных агрегатов К-701+5СКП-2,1 на рациональные сроки посева зерновых культур при сезонной нагрузке ДОН-1500Б, равной 450 га, и коэффициенте использования времени смены – 0,65 (рис. 3).

0,75

0,85

Коэффициент использования времени смены посевных агрегатов

С=4000 руб./т

С=7000 руб./т

С=9000 руб./т

Рис. 3. Зависимость сроков посева зерновых культур от коэффициента использования времени смены посевных агрегатов К-701+5СКП-2,1

С увеличением коэффициента использования времени смены посевных агрегатов от 0,45 до 0,65 сроки посева сокращаются с 25 до 20 дней.

Снижение стоимости производимой продукции с 7000 до 4000 руб/т при коэффициенте времени смены посевных агрегатов, равном 0,45, увеличивает сроки посева до 30%.

Рис. 4. Рациональное соотношение количества уборочных и посевных агрегатов (τ k =0,65; У=21 ц/га; С п =7000 руб/т)

Обосновано рациональное соотношение количества уборочных (Дон-1500Б) и посевных агрегатов К-701+5СКП-2,1 при различной сезонной нагрузке на зерноуборочный комбайн (ЗУК) и коэффициенте использования времени смены посевных агрегатов (рис. 4).

Установлено, что с увеличением сезонной нагрузки на ЗУК потребное количество посевных агрегатов снижается. Так, увеличение сезонной нагрузки на Дон-1500Б с 300 до 600 гектаров при коэффициенте использования времени смены ЗУК, равном 0,65, снижает долю посевных агрегатов с 0,45 до 0,25 на один уборочный агрегат.

Внедрение указанной методики в производство на примере хозяйств лесостепной зоны Зауралья ОАО «Агропромышленное объединение «МУЗА» Курганской области на площади 40 тыс. га обеспечило получение годового эффекта в 600 руб/га.

Выводы

• 1.    Проведён анализ функционирования механизированных процессов посева и уборки, который показывает, что сложившаяся теория машиноиспользования не учитывает в полной мере их взаимовлияние. Для получения максимальной урожайности посевы, в соответствии с нормативными показателями, рекомендуется проводить в сжатые сроки. Однако в условиях низкой технической оснащённости сельскохозяйственного производства это приводит к значительным потерям продукции из-за несвоевременной уборки и недоиспользованию потенциала машин.

• 2.    Установлено, что увеличение коэффициента использования времени смены посевного и уборочного агрегатов с 0,45 до 0,65 сокращает сроки посева зерновых культур на 25...30% .

• 3.    Для согласования производительности посевных и уборочных комплексов разработана техникоэкономическая модель, позволяющая учесть взаимосвязь технической оснащённости посевных процессов с фактической сезонной нагрузкой и надёжностью зерноуборочных комбайнов. Установлено, что с увеличением сезонной нагрузки на ЗУК потребное количество посевных агрегатов снижается. Так, увеличение сезонной нагрузки на Дон-1500Б с 300 до 600 гектаров при коэффициенте использования времени смены ЗУК, равном 0,65, снижает долю посевных агрегатов К - 701+5СКП-2,1 с 0,45 до 0,25 на один уборочный агрегат.