Презентация Проекта НИР КНПК Эврика - "Модель оперативного управления уборкой-заготовкой урожая в АПК"
Презентация Проекта НИР КНПК Эврика - "Модель оперативного управления уборкой-заготовкой урожая в АПК"
Предлагается презентация научно-исследовательской работы по теме “Совершенствование оперативного управления уборкой-заготовкой урожая в АПК” в формате сырьевых зон Элеваторов и Сахарных заводов, позволяющая проектировать уборочно-транспортно-заготовительные процессы. Описывается алгоритм формирования ресурсно-сбалансированных, технологически увязанных и согласованных по времени суточных планов ведения уборочно-транспортно-заготовительных работ на плече: пункт погрузки Производителя – пункт приемки Заготовителя. Разработаны требования к структуре и функциям инструментария (программного обеспечения). Предлагаемый подход обеспечит повышение эффективности проведения уборочно-заготовительных кампаний в АПК Краснодарского края. Расчётный экономический эффект от применения математической модели может составить 50–150 рублей (2-5долл.) на тонну продукции.
Вы уже знаете о суперспособностях современного учителя?
Тратить минимум сил на подготовку и проведение уроков.
Быстро и объективно проверять знания учащихся.
Сделать изучение нового материала максимально понятным.
Избавить себя от подбора заданий и их проверки после уроков.
Просмотр содержимого документа
«Презентация Проекта НИР КНПК Эврика - "Модель оперативного управления уборкой-заготовкой урожая в АПК" »
Муниципальное образование Город Горячий Ключ
Муниципальное образовательное учреждение средняя общеобразовательная школа №17
Багненко Оксана Александровна
Совершенствование оперативного управления
10 класс МОУ СОШ 17
уборкой-заготовкой урожая в АПК
Научный руководитель
Преподаватель физики МОУ СОШ 17
Горячий Ключ – 2011
Бакурадзе леонид амбросиевич
1
ПРОБЛЕМА исследования
Несоответствие сложившейся высокозатратной системы управления уборочно-заготовительными кампаниями требованиям современной рыночной экономики и приоритетного национального проекта “Развитие АПК”
ИДЕЯ решения
Разработать и внедрить отвечающую современным требованиям автоматизированную систему оперативного управления уборочно-заготовительными кампаниями на уровне сырьевых зон заготовительных предприятий АПК и обеспечить повышение экономической эффективности процесса уборки-заготовки урожая в АПК
ОБЪЕКТ
Экономические, организационные и производственные аспекты уборки-заготовки урожая в АПК
ПРЕДМЕТ
Математические модели, инструментарий и методики совершенст-вования оперативного управления уборочно-заготовительными кампаниями (зерновые-колосовые и сахарная свекла) в АПК на уровне сырьевых зон заготовительных предприятий АПК
исследования
ЦЕЛЬ
Преодоление сложившегося несоответствия применяемой сегодня архаичной, регулируемой ведомственными актами и положениями, системы управления уборкой-заготовкой урожая и требованиям современной рыночной экономики
исследования
1. Исследовать экономические, организационные и производственные аспекты уборки-заготовки урожая на уровне
сырьевых зон заготовительных предприятий АПК и сформировать методическую базу.
Разработать:
ЗАДАЧИ
2. Математическую моделей оперативного управления уборочно-заготовительной кампанией на уровне сырьевых зон
заготовительных предприятий.
исследования
3. Методику численных расчетов (алгоритмы и структуры данных), обеспечивающую численные расчеты с применением
математической модели.
4. Программный инструментарий, реализующий данную математическую модель и методику численных расчётов.
5. Методику решения организационно-юридических, технических, кадровых и других вопросов, связанных с внедрением
и применением на практике системы оперативного управления уборкой заготовкой урожая на региональном уровне.
6. Методику оценки эффективности предлагаемых моделей и технологии.
7. Рекомендации по внедрению и применению моделей и технологии.
ОБЛАСТЬ
Основания выполнения исследования - НИР ФГОУ ВПО "Кубанский государственный аграрный университет" по теме 18: "Разработать предложения по основным направлениям повышения эффективности регионального АПК", раздел 18.16: "Совершенствование математического и информационного обеспечения управления АПК Краснодарского края" (Государственный регистрационный № 0196009014). Соответствует п. 2.3. Паспорта ВАК по специальности 08.00.13 "Математические и инструментальные методы экономики.
исследования
2
ТРЕБОВАНИЯ К СИСТЕМЕ
Система должна быть типовой, тиражируемой, легко внедряемой и простой в эксплуатации , обеспечивать значительное повышение эффективности уборочно-заготовительных кампаний на уровне сырьевых зон заготовительных предприятий АПК . Функционально система должна обеспечивать высокий ТЕМП и устойчивый РИТМ хода уборки-заготовки, рациональный РЕЖИМ её ведения и научно-обоснованные РЕГЛАМЕНТЫ прохождения, осуществлять комплексное моделирование параметров процесса хода уборки-заготовки - ОБЪЁМОВ убираемой/заготавливаемой продукции по номенклатуре, ЗАТРАТ РЕСУРСОВ участников и СРОКОВ выполнения производственных операций и всего спектра работ. Система должна обеспечивать централизованное управление действиями участников уборочно-транспортно-заготовительного комплекса по времени и месту выполнении ими операций процесса уборки-перевозки-заготовки урожая на всей территории сырьевой зоны.
КОНЦЕПЦИЯ ОПЕРАТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ УБОРКОЙ-ЗАГОТОВКОЙ УРОЖАЯ В РЫНОЧНЫХ УСЛОВИЯХ
1.Уборочно-заготовительная кампания рассматривается как экономическое образование,
являющееся динамичной системой на большей территории с большим числом участников разных форм
2. Уборка-заготовка урожая рассматривается как процесс на основе объектно-функционального подхода
собственности и разными экономическими интересами, но общей производственной целью
3.Организационно-функциональная структура рассматривается как замкнутаяс одним полюсом управления
4. Экономические интересы и производственные намерения учитываются ПАРАМЕТРАМИ:
5.Интенсивность ведения уборки-заготовки урожая и ресурсосбережение обеспечивается
объёмы уборки–заготовки, затратыресурсов и сроки проведения, которые МОДЕЛИРУЮТСЯ МЕТОДОМ БАЛАНСА
моделированием процесса уборки–заготовки с применением ПОТОКОВОГО МЕТОДА и принципа КОНВЕЙРНОСТИ
ТЕМП и РИТМ хода, РЕЖИМ ведения, РЕГЛАМЕНТЫ прохождения
7. ТРАЕКТОРИЯ уборки–заготовки формируется моделированием значений параметров прохождения каждого этапа
по принципу ЕДИНСТВА стратегии хода ( рациональность ) и тактики НЕПРЕРЫВНОСТИ управления ( устойчивость )
КРИТЕРИИ
Рациональность затрат в целом. Ритмичность хода. Устойчивость управления.
3
ОРГАНИЗАЦИОННО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ АСПЕКТЫ
уборочно-заготовительной кампании
СРАВНЕНИЕ НА СООТВЕТСТВИЕ ТРЕБОВАНИЯМ ПРЕДЛАГАЕМОЙ СИСТЕМЫ
С СУЩЕСТВУЮЩЕЙ И С ТРАНСПОРТНОЙ ЗАДАЧЕЙ
ПОКАЗАТЕЛЬ (КРИТЕРИЙ)
ПРЕДЛАГАЕМАЯ СИСТЕМА
Количество критериев
ИСПОЛЬЗУЕМАЯ СИСТЕМА
Многокритериальная система
Тип груза
Баланс объемов уборки-заготовки по номенклатуре и согласование технических ресурсов
ТРАНСПОРТНАЯ ЗАДАЧА
Один – минимизация длительности кампании
Номенклатура грузов
Маршрутизация: разработка траекторий грузопотоков и схемы перевозки урожая по номенклатуре продукции с учётом классов дорог
Согласование объемов поставки-приёмки продукции по номенклатуре , в том числе и при их несовпадении, увязка технических ресурсов.
Номенклатура грузов
Один – минимизация тонно-километров
Однородный
Отсутствует, что приводит к образованию смесей зерна разного качества на пунктах разгрузки и падению качества продукции
Формирование сети грузопотоков по номенклатуре грузов с определением их мощности, разработка маршрутов и дистанций перевозки продукции с учетом классов дорог, расчёт регламентов работы техники и транспорта
Назначение автотранспорта
Есть, но только по одному виду. При этом более близким поставщикам дается более высокий приоритет, чем удаленным, что при недостатке транспорта приводит к систематическому планированию недовывоза и неприемлемо
Отсутствует, что приводит к значительным порожним пробегам автотранспорта при самостоятельном поиске продукции водителями и высоким непроизводительным затратам ГСМ
на маршруты
Назначение машин различной принадлежности с учетом зон их применения на маршруты
Управление работой автотранспорта
Управление работой
Отсутствует, что приводит к порожним пробегам транспорта при самостоятельном поиске продукции водителями и высоким непроизводительным затратам ГСМ
Распределение машин по времени операций на маршрутах, пунктах погрузки, разгрузки с минимизацией их взаимовлияние в течение дня
транспортников по сырьевой зоне
Отсутствует, что приводит к пробкам на дорогах и очередям при погрузке и особенно разгрузке, превращает транспорт в неэффективные хранилища грузов на колесах и приводит к высоким затратам ГСМ
пунктами погрузки и приёмного пункта
Регламентация производственного взаимодействия исполнителей по месту и времени выполнения операций по уборочно-заготовительным работам.
Отсутствует, что не обеспечивает заблаговременную подготовку оборудования, машин и грузов к планируемым погрузочно-разгрузочным и транспортным операциям
4
СПОСОБ ОРГАНИЗАЦИИ И ВЕДЕНИЯУБОРКИ-ЗАГОТОВКИ УРОЖАЯ(Предлагаемый)
Организация процесса:нормированный объём уборки-отгрузки - конвейерная транспортировка - поточная приёмка-разгрузка.
Принцип ведения:выталкивающе-всасывающий (порционная отгрузка + непрерывная приёмка расчётных объёмов грузов).
Схема: уборка-заготовка урожая “ с колёс ” – метод конвейера .
Отличие:рациональность хода уборки-заготовки и ритмичность работы уборочно-транспортно-заготовительного комплекса.
СХЕМА ОРГАНИЗАЦИИ УБОРОЧНО-ЗАГОТОВИТЕЛЬНОЙ КАМПАНИИ(Предлагаемая)
Объект управления
Уборка-заготовка урожая в формате сырьевых зон заготовительных предприятий
Параметры
ОБЪЕМЫ продукции, РЕСУРСЫ технические, ЗАТРАТЫ производственные, СРОКИ проведения работ
Факторы
ТЕМП и РИТМ хода, РЕЖИМ и РЕГЛАМЕНТЫ ведения уборки-заготовки
Траектория
УЧАСТНИКИ, ПРОЦЕССЫ, РАБОТЫ и ДЕЙСТВИЯ по ведению уборки-заготовки
Центр оперативного управления уборочно-заготовительной кампанией
Уборочно-транспортно-заготовительный комплекс
5
СХЕМА суточного цикла УПРАВЛЕНИЯ уборкой-заготовкой урожая предлагаемой АСОУ “Урожай”
6
7
БАЛАНСНАЯ МОДЕЛЬ (увязка намерений участников)Временной период t = день, смена, часРЕСУРСЫ
Согласование объёмов уборки-отгрузки, приемки и перевозки
Определение производственных возможностей участников
Объемы ( тонн ) убираемой-поставляемой Fj(a,t) производителя-ми j, объемы принимаемой Fn(a,t) заготовителем n и объемы пе-ревозимые Fx(a,t) транспортниками x за интерал времени t ( периоды уборки-заготовк - день, смена, час ) продукции a вида должны быть тождественны (общее соотношение)
Объем приёмки ( тонн ) Fn(a,t) продукции a за время t определяется характеристи-ками Wu(a) постов разгрузки , их количеством u и регламентами приемки-разгрузки. Регулируются кщэфф. загрузки Kn (%) оборудования (ресурсы по приемке)
Интенсивность грузоперевозок регулируется по автоотряду каждого транспортника подбором скорости движения v его машин на выделяемых маршрутах, в т.ч. с учётом качества дорог и погодных условий, применением коэфф. вариации скорости Kv (%)
Объемы поставки ( тонн ) Fj(a,t) продукции a за время t по сырьевой зоне заготови-теля n определяются техническими характеристиками Wij(a) пунктов погрузки i сельхозпроизводителей j по уборке-отгрузке и регулируются коэфф.загрузки Kij (% ) уборочно-погрузочной техники (ресурсы по уборке-погрузке)
Объемы возможных перевозокFx(a,t) продукции a за время t определяются техническими характеристиками Wmb(a) (скорость*грузоподъёмность) марок b машин и их количеством m по всем транспортникам x, а также суммарной дистанцией Sn перевозок по установлен-ным на день проведения работ маршрутам сырьевой зоны (транспортные ресурсы)
Согласование экономических интересов участников
Необходимый к выполнению общий объём работ ( тонн*км ) по перевозке Aхn(а) для всех транспортников x продукции a по всей дистанции Sn и возможныеобщиеобъемы работ Аijn(a) по поставке продукции со своих пунктов погрузки i всеми производителями j заготовителю n за время t должны быть тождественны (баланс объёмов работ)
Объём работы ( тонн*км ) по перевозке продукции aтранспортникамиx c пунктов погрузки i закрепленных предприятий j с частотой её перемещения Mijxn(a)тонн*км/час по дистанции Sijn за интервал времени tчас
Объём работы по поставке продукции a c пункта погрузки i предприятия j с частотой отгрузки Mijn(a)тонн/час на дистанцию Sijnкм за интервал времени tчас
Заготовитель Сельхозпредприятия Транспортники
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
(7)
8
МАРШРУТНАЯ МОДЕЛЬ (схема уборки-заготовки)Временной период t = день, смена, часПРОЦЕССЫ И РАБОТЫ
Формирует единый, параметрически увязанный, уборочно-транспортно-заготовительный конвейер на день, смену, час .
Нормирует по времени объёмы потоков продукции по транспортной сети от мест погрузки к местам разгрузки
Определение траектории грузопотоков и расчёт маршрутов перевозки
Траектория грузоперевозок Sn по транспортной сети включает дистанции Sijn маршрутов между уста-новленными пунктами погрузки ij и пунктом разгрузки n . Расстояния дистанций Sijn ( км) рассчитывают-ся по типам дорог транспортной сети зоны, приведенным по протяженности к дорогам первого класса
Расчёт схемы потоков продукции
Темп и ритм хода уборки-заготовки определяются уравнением потокового баланса(тонн/день): поток продукции а по сырьевой зоне заготовителя n должен удовлетворять условиям - мощности Pijc(a) выходящих c с i пункта погрузки j поставщика и мощности Pny(a) входящих y на пункт приемки потоков по видам грузов а должны быть равны за временные периоды сутки ( темп ), смена ( ритм )
Установление схемы уборочно-транспортно-заготовительного процесса
Режим(час) работ и регламенты(мин) действии определяются уравнением процесса уборки-транспортировки-заготовки(тонн/час) на транспортной сети Sn сырьевой зоны заготовителя n : мощности Wu(y,z) заготовителя по приемке поступающих y грузопотоков, мощности Wijn(c,z ) сельхозпредприятий по формированию направляемых c заготовителю грузопотоков и мощности Wx(b,z) перевозчиков x обеспечивающие перевозку на дистанции Sijn по маршрутам z должны быть равны в каждый интервал времени час, минута:
сельхозпредприятия транспортники заготовитель
Расчет объема работ по доставке урожая
Работа Aijn(a) по доставке заготовителю n объёмов Mijn(a) продукции a с пункта погрузки i сельхозпроизводителя j на расстояние Sijn рассчитывается по формуле :
Необходимая мощность Wijl(a) элементарного транспортного канала l обеспечения перемещения продукции a от производителя j с пункта погрузки i за время работы T уборочно-транспор-заготовительного комплекса определяется из соотношения (базовое соотношение процесса) :
Необходимая мощность Wjz(а) совокупного транспортного канала - связанного маршрута z по сельхозпроизводителю j в целом, с учетом необходимой мощности Wijl(a) по каждому пункту погрузки и виду a продукции определяется по формуле:
(8)
(9)
(10)
(11)
(12)
(13)
9
АВТОТРАНСПОРТНАЯ МОДЕЛЬ (схема распределения транспорта)Временной интервал t = смена, час, минута
Определяет необходимые транспортные ресурсы для перевозки продукции по зоне заготовителя в разрезе транспортников и рассчитывает параметры погрузочных, транспортных и разгрузочных работ. Распределяет транспорт на грузопотоки и назначает машины на маршруты
Определение необходимыхи достаточных транспортных ресурсов, состава автоотрядов транспортников
НеобходимыеWn(тонн*км/час) по сырьевой зоне в целом на период времени t (день, смена, час) транспортные ресурсы для перевозки продукции и транспортные ресурсы Wj , необходимые каждому сельхозпроизводителю j устанавливаются соотношением:
Совокупный достаточный транспортный ресурс Wx (тонн*км/час) по сырьевой зоне включает доста-точные авторесурсы Wjj автопарков производителей j и Wk других транспортников k которые опреде-ляются марочно b - количественным m составом их автоотрядов Wj(b,m) и Wk(b,l)(тонн*км/час) :
Расчёт схемы перекрытия потоков продукции и назначение автотранспорта на маршруты
ВРЕМЕННАЯ МОДЕЛЬ (расстановка машин на маршрутах)Временной интервал t = час, минута
Транспортные ресурсы Wjj автопарков производителей j и других Wk транспортников k определяются марочным b и количественным m сос-тавом автоотрядов автопарков Wj(b,m) и других транспортников Wk(b,l) :
Перекрытие грузопотоков Wijn(z)(тонн*км/час) по всем маршрутам z (Zijn) транспортной сети сырьевой зоны заготовителя n ресурсами Wx(b,m) автоотрядов (количество машин m по маркам b ) всех транспортников x определяется применением соотношения:
Расставляет машины по времени выполнения операций на маршрутах, пунктах погрузки и разгрузки. Разрабатывает регламенты работы для техники и оборудования, пооперационные временные диаграммы и план-графики для каждой машины, пунктов погрузки и разгрузки.
Машина представляется многопараметрическим вектором автотран-зита Gz (r,p,s,v,t a,…) с расчётными параметрами рейсы, объём перевозки, расстояние, скорость, временная диаграмма, груз и др.
Исключение взаимовлияния достигается минимизацией дисперсии Disp[ ] векторов Gz() , рассчитываемой методом сдвига (изменение фазы) диаграммы часового графика Xi назначенных операций по оси времени работы Nt уборочно-транспортно-заготовительного комплекса
Увязка производственных намерений участников и баланс ресурсов
заготовительных событий.
3 Расчет продуктовых потоков
Привязка продуктовых потоков к транспортной сети
Выявление производственных
5
Формирование потоков товародвижения по товарно-сырьевой зоне
4 Проектирование уборочно-
возможностей участников
6
Определение необходимых ресурсов Транспортировщиков в целом
заготовительных процессов
7
5 Транспортное перекрытие
Перекрытие транспортными ресурсами АП СХП
8
Перекрытие транспортными ресурсами ЦАТП
продуктовых потоков.
9
Сосредоточение транспорта АП СХП
Определение необходимых и
10
Сосредоточение транспорта ЦАТП
достаточных транспортных
6 Разработка регламентов для
уборочно-транспортно-
Расстановка транспортных средств с временной привязкой
11
ресурсов
заготовительного конвейера и
Разработка деловой схемы уборки-заготовки урожая
Алгоритмы планирования
7 Разработка временных параметров
всех исполнителей
Разработка оперативного плана взаимодействия участников в
12
структуре уборочно-транспортно-заготовительного комплекса.
8 Планирование работ участников
-
21
Формирование документов реализации оперативного плана.
и действий исполнителей.
Формирование управляющих
документов
11
АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА ОПЕРАТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ уборочно-заготовительными кампаниями
КОНТУРЫ влияния
решаемые ЗАДАЧИ
Управление
Формирование траектории уборки-заготовки ( ТЕМП, РИТМ, РЕЖИМ, РЕГЛАМЕНТЫ )
Регулирование
Трансформация намерений участников в действия исполнителей ( ПАРАМЕТРЫ )
Функции:установка ТЕМПА и РИТМА хода уборки-заготовки; регулирование РЕЖИМА ведения;
разработка РЕГЛАМЕНТОВ прохождения ; расчёт ПАРАМЕТРОВ управления
КАРТА ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТЕХНИКИ И ОБОРУДОВАНИЯ
АСОУ «УРОЖАЙ»
12
ПОЛУЧЕННЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ
1. Создана Автоматизированная система оперативного управления уборочно-заготовительными кампаниями по зерновым колосовым и сахарной свекле (АСОУ «Урожай»), обеспечивающая детальное ежедневное поминутное пооперационное планирование межотраслевого взаимодействия участников и отличающаяся от применяемого в настоящее время способа управления, транспортной задачи и имитационной модели - антизатратной идеологией, устойчивым управлением, конвейерно-поточным способом уборки-транспортировки-заготовки, рациональным применением ресурсов (оборудования, техники, персонала), соответствием требованиям рыночной экономики, быстродействием программ.
2. Разработана математическая модель оперативного управления уборочно-заготовительной кампанией на региональном уровне, отличающаяся от модели транспортной задачи многокритериальностью и обеспечивающая учет экономических интересов и производственных возможностей участников, их разумный баланс (компромисс), а также наличием не только балансовой и маршрутной модели, но и моделей назначения автотранспорта на маршруты и управления всеми операциями процесса по времени и месту их выполнения.
Балансовая модель обеспечивает увязку ресурсов участников и согласование объемов продукции по видам.
3. Предложена методика численных расчетов (алгоритмы и структуры данных), обеспечивающая численные расчеты с применением математической модели, отличающаяся от имитационной модели применением теории потоков, а от транспортной задачи – конвейерно-поточного способа, а так же полнотой и точностью решения, детализацией входной и выходной информации для всех участниках, быстродействием программной реализации.
4. Предложена методика оценки экономической эффективности применения предлагаемых моделей и инструментария АСОУ «Урожай», отличающаяся от методики оценки эффективности транспортной задачи учетом снижения затрат не только за счет минимизации суммы тонно-километров, но и за счет повышения коэффициента загрузки оборудования и техники, ликвидации очередей на дорогах, пунктах погрузки и особенно пунктах разгрузки, сокращения потерь продукции и снижения ее качества за счет образования смесей при её хранении на пунктах погрузки, рациональности сроков уборки-заготовки.
Маршрутная модель обеспечивает расчёт мощности грузопотоков и формирование маршрутов перевозок.
5. Разработана система методик решения организационно-юридических, технических и кадровых вопросов , связанных с внедрением и промышленной эксплуатацией Автоматизированной системы оперативного управления уборкой-заготовкой урожая «Урожай», отличающаяся от методики транспортной задачи наличием методики внедрения иприменения , включая Руководящие материалы, системы менеджмента уборки-заготовки урожая и методики оценки качества оперативного управления.
Автотранспортная модель обеспечивает назначение автомашин на грузовые потоки и маршруты.
Временная модель обеспечивает расчёт регламентов работы оборудования и техники на пунктах погрузки и приемном пункте, расстановку транспорта на грузовых потоках и маршрутах перевозок по времени и месту выполнения операций, минимизацию взаимовлияние автомашин на дорогах, пунктах погрузки и пунктах разгрузки.