Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние вопроса и задачи исследования
1.1. Случайный характер явлений при работе транспортных средств 7
1.2. Метод математического (линейного) программирования 14
1.3. Корреляционный и регрессионный анализ 16
1.4. Метод статистического моделирования 16
1.5. Планирование эксперимента 18
1.6. Эффективность транспортно-технологических процессов 21
1.7. Состояние организации транспортно-техноло- гического процесса в виноградарстве 23
1.8. Характеристика модельного хозяйства 27
1.9. Удельный, общий грузооборот и грузонапряженность в модельном хозяйстве 28
1.10. Обоснование выбранного направления работы, цель и задачи исследования 31
2. Теоретическое исследование цикла работы системы
2.1. Исследование технологического транспортного процесса, как Марковского процесса с непрерывным временем (использование теории "Гибели и размножения") 38
2.2. Моделирование и описание блок-схемы моделирующего алгоритма цикла транспортно-технологи-
ческого процесса 44
2.3. Описание блок-схемы моделирующего алгоритма 49
2.4. Результаты моделирования и их печать 55
2.5. Критерий оценки технологического процесса 56
3. Программа и методика исследований
3.1. Программа исследований 62
3.2. Статистическое моделирование работы транспортных средств 62
3.3. Хронометражное наблюдение изучаемых процессов 64
3.4. Построение статистического ряда и гистограммы 69
3.5. Нахождение статистических параметров распределения 72
3.6. Выравнивание вариационных рядов по нормальной кривой 74
3.7. Выравнивание вариационных рядов по кривым Максвелла и Вейоулла 76
3.8. Исходная информация для имитации процесса и подготовка ее для ввода в ЭВМ 79
4. Результаты исследований
4.1. Результаты статистического моделирования 83
4.2. Результаты имитационного эксперимента транспортно-технологического процесса и их анализ 91
5. Экономическая эффективность функционирования транспортно-технологического юмплекса-отрш по опрыскиванию плантации винограда адохйшшми 107
Выводы 112
Список литературы 114
Приложения
- Случайный характер явлений при работе транспортных средств
- Исследование технологического транспортного процесса, как Марковского процесса с непрерывным временем (использование теории "Гибели и размножения")
- Описание блок-схемы моделирующего алгоритма
- Результаты имитационного эксперимента транспортно-технологического процесса и их анализ
Введение к работе
Главная задача одинадцатой пятилетки состоит в последовательном осуществлении курса Коммунистической Партии на подъем материального и культурного уровня жизни народа на основе динамического и пропорционального развития общественного производства и повышения его эффективности, ускорения научно-технического прогресса, роста производительности труда, всемерного улучшения качества работы во всех звеньях народного хозяйства.
В постановлении ХХУІ съезда КПСС отмечается, что главный путь подъема сельского хозяйства состоит в том, чтобы обеспечить дальнейший рост и большую устойчивость сельскохозяйственного производства, повышение эффективности земледелия и животноводства для более полного удовлетворения потребностей населения в продовольственных продуктах и промышленности в сырье, создание необходимых резервов сельскохозяйственной продукции. Необходимо расширить комплексную механизацию и автоматизацию производственных процессов, химизацию сельского хозяйства, ускорить внедрение достижений науки, техники и передового опыта, совершенствовать формы организации и управления сельскохозяйственным производством.
В постановлении майского (1982 года) Пленума ЦК КПСС отмечено большое значение работы, проведенной со времени мартовского (1965 г.) и июльского (1978 г.) Пленумов ЦК КПСС по подъему сельского хозяйства страны, Пленум ЦК вместе с тем считает, что общий уровень развития этой жизненно важной отрасли еще не отвечает быстрорастущим потребностям общества и требует энергичных усилий по дальнейшему укреплению материально-технической базы сельского хозяйства, улучшению организации производства и повышению его эффективности с тем, чтобы в самое ближайшее время гораздо полнее удовлетворять потребности населения в продуктах питания и промыт-
ленности в сырье.
В Продовольственной программе СССР на период до 1990 года отмечается необходимость осуществления в 1982-1990 годах мер по дальнейшему развитию научных исследований и ускорению внедрения в производство достижений науки в отраслях агропромышленного комплекса. На основе обобщения практики выбрать научно обоснованные рекомендации по дальнейшему совершенствованию специализации, концентрации и межхозяйственной концентрации производства, внедрению прогрессивных технологий организации труда и его стимулирования за конечные результаты.
К качественному сдвигу в производительных силах - это, конечно, переход к интенсивному развитию, соединение на деле преимуществ нашего социалистического строя, с достижениями научно-технической революции. Для снижения простоев под погрузки и технологическими операциями необходимо расширить внедрение средств автоматики, телемеханики и автоматизированных систем управления перевозками и технологическими процессами, улучшить взаимодействие и обеспечить рентабельность работы транспорта и технологических агрегатов во всех отраслях сельскохозяйственного производства.
Виноградарство является одной из крупных отраслей народного хозяйства и играет важную роль в обеспечении растущего спроса населения на высококачественные виноградные вина и вытеснении из потребления крепких алкогольных напитков. В этой связи решения майского (1982 г.) Пленума ЦК КПСС знаменуют качественно новый этап в подъеме сельскохозяйственного производства.
Взаимодействие транспортных средств при выполнении такой важнейшей технологической операции при производстве винограда, как химическая защита растений - опрыскивание виноградников ядохимикатами против вредителей и болезней - имеет большое значение. Однако вопросы, связанные с организацией транспортных работ при
этом изучены недостаточно. Исследованию в основном подвергались лишь рабочие органы технологических агрегатов - опрыскивателей. Изучению процесса цикла их работы и взаимодействию транспорта с технологическими агрегатами должного внимания не уделялось.
От решения этих вопросов зависит эффективность использования не только транспорта-заправщика, но и всего комплекса машин, выполняющих технологический процесс, опрыскивания виноградника ядохимикатами. Поэтому пути повышения производительности, а также повышения эффективности использования машин приобретают большой научный и практический интерес.
Центральный Комитет КПСС и Совет Министров СССР приняли постановление "О мерах по ускорению научно-технического прогресса в народном хозяйстве" где было подчеркнуто, что при этом необходимо строго руководствоваться решениями ноябрьского (1982 г.) и июньского (1983 г.) Пленумов ЦК КПСС по вопросам кардинального повышения производительности труда на основе широкого и ускоренного внедрения в практику достижений науки, техники и передового опыта.
Необходимость более углубленного изучения вопросов взаимодействия транспортных средств и технологических агрегатов и повышения эффективности использования транспортно-технологической линии в виноградарстве привела к постановке задачи, решению которой посвящается данная работа.
Цель настоящей работы заключается в том, чтобы разработать рациональные методы выполнения транспортно-технологических операций при опрыскивании виноградника ядохимикатами в специализированных виноградарческих хозяйствах орошаемой зоны Азербайджанской Советской Социалистической республики.
Случайный характер явлений при работе транспортных средств
Интенсификация производства, как главный путь развития сельского хозяйства на данном этапе, характеризуется не только увеличением объема продукции с единицы площади, но также ростом энерго- и машиновооруженности, удельных капиталовложений и непрерывным увеличением грузоперевозок.
Если в послевоенные годы грузооборот в колхозах и совхозах составлял менее 100 т«км в расчете на гектар пашни, то в настоящее время всеми видами транспорта в сельскохозяйственных предприятиях в среднем выполняется 200...300 т»км, а во многих хозяйствах 500...700 т»км на I га.
Рациональная организация транспортных работ в сельском хозяйстве, в частности в виноградарстве обусловливается прежде всего экономическими факторами. На долю затрат, связанных с транспортировкой грузов, приходится 20...30 % прямых эксплуатационных затрат при производстве продукции и ее реализации. С повышением уровня интенсификации хозяйства удельный вес этих затрат возрастает до 35...45 %.
В связи с этим, в условиях интенсификации сельскохозяйственного производства большое значение приобретает развитие транспортных средств и ритмичность их работы, с технологическими агрегатами.
Известно, что каждый вид транспортных средств находится во взаимной связи с другими машинами - либо с погрузочными, либо с рабочими.
В сельскохозяйственном производстве цикл какой-либо технологических агрегатов органически связан с транспортными процессами. Обеспечение ритмичности работы линии технологических агрега тов и транспортных средств во многом зависит от их количества.
Исследования о количестве технологических агрегатов и транспортных средств в растениеводстве основаны на положениях теории использования машинно-тракторного парка в сельском хозяйстве. Основы этой теории глубоко разработаны в трудах советских ученых [7, 9, 29, 30, 62, 63, бб, 96, 87].
К настоящему времени научными коллективами и отдельными учеными проведены значительные исследования по рациональному построению уборочно-транспортных процессов. Наиболее существенные работы по совершенствованию уборочно-транспортных процессов при прямых перевозках выполнены Ф.С.Завалишиным [53, 54, 55,56, 57}
Глубокие научные основы повышения производительности агрегатов и их экономики даны в фундаментальной монографии В.Линтваре-ва [89] , которая способствовала исследованию эксплуатационных показателей работы транспортных средств.
Анализируя работу поточной линии, Ш.С.Завалишин [54, 56] пришел к выводу, что комплекс мероприятий приводит к частному устранению воздействия возмущений, снижению варьирования величин времени выполнения операций и более стабильной работе поточной линии. Однако, хотя ряд мероприятий и дает положительный эффект, полной стабильности функционирования поточной линии только за счет этого достичь невозможно. Это объясняется воздействием ряда неуправляемых факторов.
В работах А.Жилина [48, 49] приведены методы и принципы расчета транспортных агрегатов, объема перевозок и потребного количества транспортных средств, даются расчеты эффективности применения тракторов на перевозках сельскохозяйственных грузов.
Из исследований Сидорова А.П. и Ковалева В.А. (СО АН СССР) [ 120] вытекает, что при снижении скорости движения автомобиля до 10...12 км/ч себестоимость перевозок автомобильным транспортом выше, чем тракторным. Зарубежные исследователи К.Морель (ГДР) и 3.Пучинеки (ПНР) считают эффективным использование колесного трактора с двумя прицепами при расстоянии перевозки до 15...16 км. Сравнивая экономическую эффективность автомобильного и тракторного транспорта [120 J пришли к выводу, что на всех перевозках более выгодным является автомобильный транспорт. Причиной противоречивых выводов является и то, что различные исследователи для оценки экономической эффективности брали различные показатели.
Наиболее совершенной на наш взгляд, является методика экономической эффективности автомобильного и тракторного транспорта, разработанная Кормаковым Л.Ф. (ВИМ) [7б] на основе "Типовой методики определения экономической эффективности капитальных вложений и новой техники в народном хозяйстве СССР" [НО] . В качестве основного показателя экономической эффективности при этом используются удельные приведенные затраты на перевозку одной тонны груза.
В.Котелянец [70] исследуя транспортный процесс, дает краткую историю развития транспорта в сельском хозяйстве, рассматривает современные его виды и показатели работы. На основе изучения грузооборота колхозов и совхозов автор ставит вопрос о соответствии транспортных средств условиям перевозок. Значительное место он уделяет использованию тракторов на транспортных работах, вскрывает недостатки в учете затрат при перевозке грузов тракторами. Автор обосновывает экономическую выгоду от использования тракторов на перевозке грузов, что и позволяет более полно загрузить тракторный парк на протяжении года. Большое внимание уделяется методике определения экономической эффективности использования транспортных средств на перевозке разных грузов, вскрываются резервы более производительного использования транспортных средств в сельскохозяйственном производстве.
Исследование технологического транспортного процесса, как Марковского процесса с непрерывным временем (использование теории "Гибели и размножения")
При описании динамики функционирования системы с помощью Марковского процесса с непрерывным временем и дискретным числом состояний, прежде всего, необходимо четко определить те допущения, которые нужно сделать по отношению к реальному процессу функционирования системы. основными признаками, по которым могут определяться состояния основных средств системы, являются: изменение способа функционирования средств; изменение способа взаимодействия с другими средствами системы; переход средств к взаимодействию с другими средствами системы.
При описании процесса функционирования средств необходимо рассматривать по возможности все основные физические состояния, позволяющие учесть основные факторы, влияющие на эффективность функционирования системы.
Представление процесса, протекающего в системе, в виде марковского случайного процесса с непрерывным временем при наличии допущений позволяет применить для описания поведения системы аппарат обыкновенных дифференциальных уравнений.
В виноградарческих хозяйствах для осуществления борьбы с вредителями организуется совместная работа опрыскивателей и транспортных средств. Линия транспортных средств и опрыскивателей технологических агрегатов, образуя системы, в период работы находится в различных состояниях (рис.2.1).
Как видно, соседними для начального состояния 0Со являются состояния ЗГ, и Х2 , для состояния X, - состояния X,
Если S,- комплексный с7 - кратный корень, то имеет место тот же результат в предположении, что коэффициенты многочленов Ph.к могут быть комплексными.
Отделяя в функциях Р ; Р ; Рг ; Р действительную и мнимую части, получим систему 2г линейно независимых действительных решений системы (см.рис.2.1).
Если для каждого действительного корня и для одного из каждой пары сопряженных между собой комплексных корней многочлена составить соответствующую систему линейно независимых решений, то в совокупности они образуют фундаментальную систему решений.
Каждое решение системы (см.рис.2.1) может быть представлено как линейная комбинация решений указанного вида.
Для интегрирования данной системы на ЭВМ необходимо определить интенсивности переходов системы из состояния в состояние К= j/Ti (2.12) где 7- среднее время пребывания системы в / -ом состоянии. Путем проведения хронометражних наблюдений и соответствующей математической обработки систематических исследований, опре деляется значение / и тем самым интенсивность перехода системы из состояния в состояние -А .
В теории массового обслуживания имеется большое число работ (наиболее широко известны [62 , 69 , 121, 143 ], где применительно к системам обслуживания рассмотрены различные виды обслуживания при потоках с ограниченным последействием. Однако применительно к системам обслуживания, функционирование которых описывается процессами с дискретным числом состояний и непрерывным временем, т.е. уравнениями динамики средних и уравнениями для вероятностей состояний марковского процесса, использование потоков с ограниченным последствием еще не нашло широкого применения. Решение таких задач желательно рассматривать как системы, имеющие стохастический характер изменения, применяя метод статистического моделирования.
Управление процессом транспортировки различных грузов являются одним из существенных вопросов развития механизации виноградарства.
В связи с тем, что вопросы транспортировки грузов изучены разрозненно, то результаты этих исследований не могут быть использованы для оптимизации процессов управления. При исследованиях многие факторы рассмотрены детерминированво, а фактически они носят случайный характер в вероятностно-статистическом смысле.
Исходя из вышеизложенного поставлена задача системоного решения проблемы транспортировки различных грузов в виноградарстве республики.
Описание блок-схемы моделирующего алгоритма
На рис.2.3. представлена блок-схема [ 131] программы для ЭВМ EC-I022, реализующей моделирующий алгоритм, с помощью которого имитируется транспортно-заправочный технологический процесс, описанный в предыдущем параграфе.
На рисунке приведена основная часть программы без вспомогательных подпрограмм, к которым осущесшляется обращение из основной программы в процессе ее функционирования. Общее число подпрограмм, включаемых в основную программу составляет 22. В числе их: программа вычисления функций 6 , &? X , генерация случайных чисел, равномерно распределенных в интервале (0,1), формирование случайного числа, распределенного по нормальному закону, по закону Вейбулла, печать результатов и т.д.
Каждый из представленных на схеме 75 блоков представляет собой одну или несколько команд, или часть программы, выполняющих определенную функцию. Все блоки имеют порядковые номера, обозначенные слева. Кружками на схеме (их номера б, 8, 12 и т.д.) изображены блоки, формирующие случайные числа V, У, 2", 2, 6 в соответствии с параметрами распределения, заданными в исходной информации. Закругленными прямоугольниками (Ш 15, 18, 26 и т.д.) изображены логические операторы, осуществляющие проверку выполнения условия, записанного в этом прямоугольнике и дальнейшего разветвления программы. Все остальные блоки изображены обычными прямоугольниками.
Работа программы начинается блоком I и заканчивается блоком 76 "останов". Они осуществляют следующую работу. 1 - ввод информации, являющейся общей для всех вариантов расчета. 2 - ввод информации, используемой в очередном варианте расчета. 3 - печать заголовок таблицы выходных данных, получаемых в каждом варианте, назначенные под итоговые результаты расчета. 4 - обнуление полей памяти, общих для каждого варианта расчета. 5 - очищает поля памяти, используемые неоднократно в каждой реализации одного и того же варианта расчета. 6 - формирует случайное число (/ - продолжительность заправки заправщика на ППЯ. 8 - формирует случайное число U - время движения заправ щика от ППЯ к ПОО. Работа блоков б...10 повторяется П раз, что соответствует числу транспортных средств-заправщиков. В результате формируются моменты Bi( = /,2,...t/7j , соответствующие моментам прихода заправщиков к ПОО. 11 - упорядочивает моменты &с в очередь заправщиков Зс (моменты Зс распологаются в порядке возрастания, что соответствует упорядочению очереди). 12 - формирует случайное число X - продолжительность заправки одного опрыскивателя. 13...22 - формируют продолжительность л вынужденного простоя опрыскивателя, если момент ЗІ прибытия заправщика к ПОО более поздний, чем момент 0/ прибытия опрыскивателя или вынужденного простоя заправщика, если Зг ±ot и моменты окончания очередной заправки і" (блоки 21, или 23, или 27). А блок 22 осуществляет подсчет произведенных заправок Л/ опрыскивателей.
28...30 - формируют время движения и работы опрыскивателей, формируют моменты Т возвращения их к ПОО для очередной заправки (блок 29) и определяют место в очереди на следующее обслуживание (блок 30).
31...32 - ведут счет числа заправок от одного заправщика (их должно быть ровно К ) и проверяют завершение опорожнения заправщика. Если К заправка еще не произведена, то работают блоки 39...45, формирующие очередную заправку опрыскивателя продолжительностью X (блок 38), вынужденные простои заправщиков и обслуживающих средств (блоки 43, 44) или опрыскивателей (блок 41), а также момент окончания очередной заправки (блок 42 или 45), Если же наступило опорожнение заправщика (осуществлено / заправок), то включаются в работу блоки 33 и т.д.
Результаты имитационного эксперимента транспортно-технологического процесса и их анализ
Результатами моделирования были определены необходимые показатели, характеризующие функционирование системы: часовая и сменная производительности одного и /77 количества опрыскивателей, коэффициент использования времени смены транспортных средств и технологических агрегатов-опрыскивателей, время простоя одного транспорта-заправщика и опрыскивателя за смену, число рейсов транспортных средств и технологических агрегатов за смену, а также удельные приведенные затраты транспортно-технологического комплекса при опрыскивании плантации виноградника ядохимикатами.
Большое значение для увеличения коэффициента использования времени смены транспортных средств, перевозящих ядохимикат, имеет правильный подбор числа технологических агрегатов-опрыскивателей. Так например, (рис.4.7) для двух транспортных средств тракторного типа (при Р s 1,5 км) при увеличении количества техно логических агрегатов-опрыскивателей коэффициент использования времени смены увеличивается в среднем на 30 %, при обслуживании технологического агрегата в составе Т-54В + ОВТ - на 35,9 %, а при обслуживании технологического агрегата в составе Т-54В + 0МБ-400 -на 43,9 %.
При увеличении среднего расстояния перевозок ядохимиката повышается требование к обеспечению бесперебойной, более производительной работы технологических агрегатов-опрыскивателей и, следовательно, повышается значение более производительных транспортных средств [l32, 152 ].
Характер протекания кривых показывает, что при различных соотношениях вместимости транспортных средств к вместимости технологических агрегатов ( К = 3,6,9,12,18) коэффициент использования времени смены с увеличением количества технологических агрегатов также увеличивается на различных радиусах их работы.
Время простоя транспортных средств ТПр mpQff является важным показателем, характеризующим степень использования транспортных средств, применяемых для транспортировки ядохимиката. Этот показатель определяет необходимость нужного количества транспортных средств с целью полного обеспечения производительной работы, технологических агрегатов без простоев из-за отсутствия на пункте обслуживания опрыскивателей транспортных средств.
Изменение времени простоя транспортных средств в зависимости от числа технологических агрегатов происходит в пределах 11,4 % (рис.4.8). Уменьшение времени простоя транспортных средств на различных радиусах перевозки достигается увеличением количества технологических агрегатов. При существующих транспортно-технологи-ческих комплексах, т.е. при К = 3 и К = 6, время простоя транспортных средств имеет низкое значение и изменяется в пределах 0,5 до 3,7 часа, что составляет 13,5 %,
При сравнении индивидуальной работы двух транспортных средств с совместной работой двух опрыскивателей при М? = 1,5 км время простоя транспортных средств уменьшается от 3,7 часа до 1,3 часа при обслуживании агрегата Т-54В + ОВТ-ІВ (0П-І600-І) и от 3,3 часа до 1,1 часа при обслуживании агрегата Т-54В+0МБ-400 (0Н-400-5).
Увеличение количества технологических агрегатов в отряде привО дит уменьшению Тпр.тр транспортных средств при работе с агрегатом марки Т-54В + ОВТ на 35,1 %, а при работе с агрегатом марки Т-54В + ОМБ-400 - на 30,3 %.
Методикой исследований были предусмотрена перспектива увеличения грузоподъемности транспортных средств, то есть увеличение соотношения вместимости транспортных средств к вместимости технологических агрегатов ( Я - 3,6,9 и К = 6,12,18).
Как видно из характера протекания кривых (при п - 2, = 1,5 км) с увеличением вместимости транспортных средств время простоя его изменяется (при К - 6), от 3,8 часов до 2 часов, т.е. уменьшается на 47,4 %, а (при К = 12) - от 3,8. до 1,6 часа, т.е. уменьшается на 57,9 % Изменения коэффициента использования времени смены при увеличении количества обслуживаемых технологических агрегатов-опрыскивателей от 2 до 6 приведены в табл.4.1. Эти данные подчеркивают значение применения транспортно-технологической техники в виде комплексного отряда в целях улучшения их использования.
Похожие диссертации на Разработка механизированных процессов выполнения транспортно-технологических операции при опрыскивании виноградных плантаций
