Введение к работе
. Актуальность проблемы. Машины всех основных типов используйся в сельскохозяйственном производстве в составе достаточно южных систем, которые могут отличаться по своим функциям, оце-)чным показателям и требованиям к составляющим их элементам -іергетическим средствам, агрегатируемым и самоходным машинам, щостаточная изученность таких систем, отсутствие достоверных и зактически реализуемых методов их расчета приводит к неверным чтениям при разработке, производстве и поставках техники, неэф-жтивному использованию машинно-тракторного парка в хозяйствах, ээтому актуальными являются осуществленные в данной диссертации зучение и разработка методов оптимизации эксплуатационных систем їльскохозяйственной техники (ЭССГ) - машинных систем различных шов, которые используются непосредственно при выполнении техно-эгических процессов в растениеводстве или рассматриваются при Зосновании типажа сельскохозяйственной техники и комплектовании о хозяйств. В результате разработки теории, методов проектирова-ля и анализа указанных систем, выполненных расчетов получены ре-рльтаты, которые могут быть использованы для создания в сельском эзяйстве машинных систем с высокими технико-эксплуатационными указателями.
Цель работы - создать научные основы эффективного комплекто-элия и использования машинных систем, применяемых в растениевод-гве, путем разработки математических моделей этих систем и мето-эв их оптимизации с применением вычислительной техники.
Основные задачи исследований: I) классифицировать различные овокупности сельскохозяйственных машин, взаимодействующих тем пи иным способом, как ЭССГ различных типов; 2) обосновать матема-ические модели ХСТ различных типов, применимые для анализа фак-ически используемых систем и выбора их оптимальных вариантов при ерспективном проектировании; 3) разработать программное обеспече-ие для реализации математических моделей ЭССГ на ЭВМ; 4) рассмот-еть наиболее важные практические задачи по обоснованию типажа ельскохозяйственной техники, планированию потребности и повыше-ию эффективности ее использованиями установить методы решения тих задач на основе анализа и оптимизации определенных ЭССГ; ) выполнить конкретные расчеты для обьектов различного уровня лакирования - от хозяйства до отрасли сельскохозяйственного про-зводства республики, и дать рекомендации по наиболее эффективно-
му использованию имеющегося парка машин, оптимальным способам его доукомплектования, усовершенствованию перспективного типажа машин; 6) разработать методы и определить экономическую эффективность оптимизации ЭССГ различных типов.
Объектом исследований явились различные типы ЭССЕ, взаимодействие и взаимообусловленность машин различного типа в составі этих систем, зависящие от такого взаимодействия показатели систем в целом.
Научная новизна результатов диссертации состоит в том, что рассмотрены все типы ЭССЕ, определены их математические модели : методы оптимизации. Предложены новые эффективные модели и метод оптимизации ХСТ: метод оптимизации парка машин с использование: дифференцированных прокатных оценок; метод оптимизации технологического комплекса машин на основе выбора значений его основны размерных параметров; имитационная модель парка машин; агрегати ная и матричная модели системы машин для комплексной механизаци растениеводства; метод расчета оптимального доукомплектования парка машин с использованием маргинальных оценок. Новизной обла дают также разработанные программные комплексы, предназначенные для реализации предложенных моделей и методов на персональных и других ЭШ. Сформулированные и обоснованные научные положения составляют в совокупности основы нового перспективного научного направления - теория и методы оптимизации эксплуатационных сист сельскохозяйственной техники.
На защиту выносятся:
концепция расчетов по обоснованию типажа и использования сельскохозяйственной техники в растениеводстве на основе оптими зации ХСТ шести типов: "Технологический агрегат" (ТА), "Группа взаимодействующих машин" (IW), "Набор агрегатируемых машин" (НМ "Комплекс машин для возделывания сельскохозяйственных культур" (КМ), "Парк машин" (ПМ), "Система машин для комплексной механиза ции растениеводства" (СМ);
математические модели ЭССГ: типа ТА - имитационная (ИМА) типа ГМ - имитационная (ИМГ); типа ПМ - детерминированная оптим зационная (ОМЩ, имитационная (ИМИ) и динамическая (ДМП); типа СМ - агрегативная (АМС) и матричная (ММС);
методы оптимизации ЭССЕ: типа КМ - на основе выбора зна^ ний основных размерных показателей; типа ПМ - на основе расчета дифференцированных прокатных оценок машин;
методики расчетов потребности в технике для растениеводст-і в разрезе зон, областей и других регионов; распределения огра-іченнмх фондов на отдельные типы машин; обоснования оптимального ютава заказа на технику при ограниченных общих капитальных за-затах; определения экономической эффективности оптимизации ЭССГ ша НМ и Ш; экономического обоснования перспективных вариантов ХГГ типа СМ;
структура и алгоритмы решения задач системы автоматизиро-шных расчетов потребности и использования сельскохозяйственной эхники "АСУ-Пласт" и автоматизированной системы управления тех-элогическими процессами и использованием машинно-тракторного арка в растениеводстве "АСУ-Нива";
предложения по оптимальной структуре, доукомплектованию арка и совершенствование типажа сельскохозяйственных машин для он Украинской ССР.
Практическая ценность работы состоит в том, что разработан-ые методы позволяют определять наиболее эффективные типы новых ельскохозяйственных машин, устанавливать потребность в сельскохо-яйственной технике для крупных регионов при краткосрочном и сред-есрочном планировании, рассчитывать оптимальную текущую поставку ехники хозяйствам с учетом их конкретных условий, осуществлять перативное управление использованием техники в хозяйствах, аренд-ых бригадах и звеньях. На основе выполненных расчетов по оптими-ации ЭССТ для хозяйств Украинской ССР различных зон и направлений пециализации разработаны оптимальные варианты комплектования и спользования машинно-тракторного парка.
Реализация результатов исследований в сельском хозяйстве и іромьпшіенности. Разработки по оптимальному составу машинно-трак-орного парка и управлению использованием техники на основе опти-[альных графиков загрузки МТП внедрены в ряде колхозов и совхозов іазличшх зон Украинской ССР. Предназначенная для хозяйств и арен-іаторов система расчетов по разработке механизированных технологий і комплексов машин для возделывания сельскохозяйственных культур і комплектованию МТП на базе персональных ЭШ (система "АСУ-Нива") >пробована в колхозе им. Ленина Великобогачанского района Полтавс-гай области. Формирование парка сельскохозяйственных машин с ис-юльзованием предложенной в диссертации системы автоматизированных эасчетов "АСУ-Пласт" на основе разработанных зональных дифференцированных нормативов потребности в технике и оптимальных наборов
машин к тракторам производится в ряде областных агропромышленных комитетов и районных агропромышленных объединений (Киевской, Вин-ницкой, Ворошиловградской и других областей, Новосёлицкого районг Черновицкой области), предложенные в диссертации методики расчетов для оценки альтернативных вариантов системы машин для комплексной механизации растениеводства на основе матричной модели и оптимального распределения машин внедрены подразделениями Госагрс прома УССР. Методы оценки создаваемых машин на основе анализа их эффективности в составе комплексов машин для возделывания отдельных культур и наборов машин к энергетическим средствам различных типов внедрены в НПО ВИСХОМ и других организациях сельскохозяйственного машиностроения.
Апробация работы. Основные положения диссертации доложены и одобрены на всесоюзных научных и научно-технических конференциях "Проблемы кибернетики в сельском хозяйстве" (Одесса, 1979 г.); "Автоматизация управления предприятиями" (Николаев, 1983 г.); "fli вышение эффективности использования техники - важный резерв уско. рения научно-технического прогресса в сельском хозяйстве" (Тамбо:
-
г.); "Проблемы механизации сельскохозяйственного производст ва" (Москва, 1985 г.; Киев, 1988 г.); "Применение микроэлектрони ки и робототехники в сельском хозяйстве" (Рига, 1985 г.); "Основ ные направления развития техники для возделывания и уборки сахар ной свеклы и кукурузы по индустриальным технологиям" (Харьков,
-
г.); "Проблемы внедрения кибернетики в сельскохозяйственном производстве" (Ереван, 1986 г.); "Системы управления и средства автоматизации в агропромышленном комплексе" (Кишинев, 1987 г.); "Механизация и автоматизация технологических процессов в агропро мышленном комплексе" (Новосибирск, 1989 г.); на У. межреспубликан ком семинаре по исследованию операций и системному анализу" (Кутаиси, 1986 г.); на УП региональной школе-семинаре по оптимально проектированию и смежным вопросам (Майкоп, 1986 г.); на заседани Координационного совета по разработке системы машин для комплекс ной механизации растениеводства (Рига, 1985 г. ; Орджоникидзе, 1985 г.; Волгоград, 1988 г.); на Научно-техническом совете Госаг ропрома УССР (Киев, 1986 г.; 1987 г.; 1988 г.); на заседании Hay ного совета АН УССР по проблеме "Кибернетика" (Киев, 1987 г.) и других конференциях и совещаниях. Разработанные с использованием материалов диссертации технические проекты решения задач "Опреде ление потребности в сельскохозяйственной технике в разрезе зон и
Эластей", "Распределение поставок сельскохозяйственной техники" и зтоматиэированнои системы управления индустриальными технологиями эзделывания сельскохозяйственных культур "АСУ-Нива" утверждены зсагропромом УССР.
Цубликации. Основные положения диссертации опубликованы в 5 печатных работах, в числе которых четыре книги (три из них -соавторстве).
Структура и обьем работы. Диссертация состоит из введения, яти глав, выводов и предложений, списка использованной литерату-ы, включающего 231 наименование. Работа содержит 275 машинопис-ых страниц основного текста, 36 таблиц и 41 рисунок.
