Оптимизации машинно-технологической станции

Задачи оптимизации, в результате решения которых искомые переменные должны быть целыми числами, называются задачами целочисленного программирования.

В том случае, когда ограничения и целевая функция представляют собой линейные зависимости, задачу называют целочисленной задачей линейного программирования.

Задача по оптимизации МТС полностью подходит под данный класс задач, т. к. количество тракторов и сельскохозяйственных машин в МТС должны выражаться целыми числами.

При составлении матрицы задачи по оптимизации МТС, согласно экономико-математической модели, можно выделить две группы ограничений: первая – по гарантированному выполнению всех видов механизированных работ в каждый из выделенных дискретных периодов; вторая – по соотношению тракторов и сельскохозяйственных машин в агрегатах, в состав которых они входят при выполнении гарантированного объема работ в каждый дискретный период времени.

В первой группе ограничений по каждому виду работ, выполняемых агрегатом, стоит коэффициент отражающий полную производительность конкретного агрегата , которая рассчитывается по формуле:

где: - нормативная (конструкционная) часовая производительность агрегата на конкретной работе;

- количество часов в смене;

- коэффициент сменности агрегата (1, 2, 3 смены);

- коэффициент использования календарного времени основной работы из-за неблагоприятных погодных условий в некоторых областях и в целом по северо-западному региону РФ в каждый выбранный дискретный период (приложение 1, табл. 1);

- коэффициент готовности (приложение 1, табл. 2);

- коэффициент использования рабочего времени по организационным причинам (приложение 1, табл. 3);

Д - количество дней проведения работ в конкретном дискретном периоде (пятидневка, десятидневка, неделя, месяц, квартал) или количество оптимальных дней для выполнения работ конкретного вида.

При расчетах необходимо учитывать, что нормативная (конструкционная) часовая производительность агрегата зависит от ряда факторов. Например, на вспашки необходимо учитывать длину гона, удельное сопротивление почвы, влажность почвы, угол склона полей, наличие препятствий, каменистость, глубину вспашки, т.е. необходимо в каждом конкретном случае вводить поправочный коэффициент, который может колебаться от 0,7–0,8 до 1,0.

Количество часов в смене будет зависеть от установленной продолжительности смены. Согласно Трудового кодекса РФ (ТК РФ) продолжительность смены не может превышать более 10 часов.

Коэффициент сменности чаще всего равен 1.

Коэффициенты использования календарного времени основной работы из-за неблагоприятных погодных условий, приведенные в таблице 1 приложения 1, разбиты по декадам месяцев. При выполнении одного вида работ в разные декады, необходимо найти средневзвешенный коэффициент использования календарного времени основной работы из-за неблагоприятных погодных условий.

Коэффициент готовности тракторов и сельскохозяйственных машин рассчитывается как отношение готовой для эксплуатации техники к имеющейся в наличие по маркам и видам. Для каждого конкретного хозяйства данный коэффициент будет иметь свое значение. Нами используются средние значения коэффициента готовности на начало использования данного вида техники.

Коэффициент использования рабочего времени по организационным причинам зависит от организации труда, от умения руководителя подразделения организовать работу в технологической цепочке без простоев техники.

Количество дней проведения работ будет зависеть от агротехнических сроков проведения конкретных сельскохозяйственных работ.

Надо помнить, что неотъемлемой частью оптимизации МТС является оптимизация машинно-тракторного агрегата (МТА). В свою очередь МТА будет оптимальным, если он имеет самую высокую производительность, обслуживается меньшим количеством работников и обеспечивает наименьшую себестоимость единицы работы. Важным является составление наиболее производительного МТА, который формируется по правилам:

– выбрать трактор, сцепку, сельскохозяйственную машину;

– определить оптимальное количество сельскохозяйственных машин по производительности. Необоснованное уменьшение сельскохозяйственных машин в МТА снижает его производительность.

– количество агрегатов определяют по наличию тракторов и сельскохозяйственных машин. Если трактора заняты на нескольких работах, проводимых в одни и те же агротехнические сроки, то распределяют трактора по видам работ, где должна быть максимальная производительность:

– если оптимальных агрегатов недостаточно для выполнения работы в установленные сроки выбирают другие агрегаты, самые производительные из оставшихся;

– выбор агрегатов заканчивают, если сформированное звено (отряд) способно выполнить работу в установленные агротехнические сроки.

В ограничениях по гарантированному выполнению всех видов механизированных работ в каждый из выделенных дискретных периодов возможного или необходимого их выполнения в каждом k-м хозяйстве, занятом производством сельскохозяйственной продукции, интегрированного объединения, обычно стоит знак ограничения равно (=). В связи с решением задачи методами целочисленного программирования, когда значения переменных выражаются целыми числами, целесообразно изменить знак ограничений равно (=) на знак больше или равно (>=), что позволяет избежать несовместимости, которая возникает, так как чаще всего произведение производительности агрегата на число агрегатов превышают планируемый объем работ в данных ограничениях при решении задач.

Во второй и третьей группе ограничений коэффициенты при расчете тракторов и сельскохозяйственных агрегатов чаще всего равны 1 или равны количеству сельскохозяйственных машин, включаемых в агрегаты.

При решении задачи по оптимизации МТС можно использовать натуральный критерий оптимизации – минимальное количество тракторов и сельскохозяйственных машин, а, следовательно, и минимальное количество агрегатов, выполняющих гарантированные объемы работ. В этом случае в строке критерия оптимизации по переменным, отражающим расчетное количество тракторов и сельскохозяйственных машин, проставляется коэффициент равный 1 (единице).

Объемы работ по видам по всему интегрированному объединению в каждый конкретный дискретный период времени выполнения работ равны сумме объемов работ данного вида во всех сельскохозяйственных хозяйствах интегрированного объединения (ограничения 1 группы).

Как показывают решения данной задачи, целесообразно решать задачу по оптимизации МТС на каждый конкретный дискретный период времени, что, во-первых, ускоряет время решения всей задачи; во-вторых, позволяет решать задачу с использованием программы "Excel 7.0" (количество переменных не должно превышать 250 переменных); в-третьих, облегчается анализ результатов решения задачи, так как, в данном случае, значения полученных переменных отражают количество используемой техники в расчетный период.