Разработка стратегии управления производством сельскохозяйственных авиационно-химических работ на основе методов теории расписаний

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Одной из актуальных проблем в экономике, науке и инженерной практике является решение задачи о составлении расписания для многофакторных процессов. В статье представлены аспекты использования методов теории расписаний для выстраивания стратегии производства сельскохозяйственных авиационно-химических работ (АХР).

Стремление повысить эффективность управления производством авиационно-химических работ связано с исследованиями, проводимыми с целью замены методов, ориентированных на решение тактических задач, подходами и концепциями, позволяющими разработку и реализацию решений стратегического плана. В свою очередь, принятие стратегических решений сопряжено со сложностью моделируемой предметной области, обусловленной необходимостью учета множества влияющих факторов.

Качество принимаемых управленческих решений во многом определяется точностью прогноза развития локальных ситуаций. Прогнозирование осуществляется в условиях недостаточности, неопределенности, а иногда и противоречивости исходной информации. Значительную неопределенность в процесс принятия решения вносит ряд разнородных факторов.

1. Естественные, природные факторы:

- сложная топография (рельеф) местности;

- высота над уровнем моря;

- метеорологическая обстановка (суточные перепады температур, преобладающие направления ветров, количество выпадающих осадков);

- конфигурация обрабатываемых участков;

- разноудаленность обрабатываемых участков от авиационно-технической базы.

2. Техногенные факторы:

- промышленные и гражданские высотные здания;

- промышленные и гражданские сооружения (фабричные и заводские трубы, линии электропередач).

3. Экологические факторы - наличие вблизи обрабатываемых участков:

- рек, озер, водохранилищ;

- санаториев, домов отдыха;

- дачных массивов.

Необходимость учета перечисленных факторов обусловливает выстраивание оптимальных тактических схем реализации технологических летных операций, носящих локальный характер. Попытки перенести опыт производства АХР в конкретных хозяйствах на областной, а, тем более, на региональный уровень, как правило, обречены на неудачу, поскольку региону свойственна специфика его хозяйственной деятельности и географических особенностей. Сложившееся положение осложняется возникающей потребностью в решении ряда задач, выходящих за рамки внутрихозяйственных, районных и региональных интересов. Вынужденность решения таких задач находится в глубоком противоречии с необходимостью соблюдения интересов субъектов рынка сельскохозяйственной продукции и, в конечном счете, обусловлена их финансовым благополучием. Сложившееся положение приводит к централизации или, по крайней мере, координации их управленческой и финансовой составляющих [1].

Специфике применения средств и способов внесения химикатов уделяется значительное внимание, но акцент делается на разработку локальных тактических схем, технологий и методов. Результаты подобных исследований базируются на применении классических схем обработки сельскохозяйственных участков, описанных в [2,3] и представленных на рисунке 1.

Рис. 1. Пример моделирования технологической летной операции на участке сложной конфигурации: МЛА - малоразмерный летательный аппарат (мотодельтаплан); СХВ - сельскохозяйственный вертолет; СХС - сельскохозяйственный самолет

В работе [4] изложены принципы оптимизации технологического процесса производства авиационно-химических работ на основе критерия оптимизации:

Qхим = const, Пmax, qтmin, (1)

где: Qхим - расход химикатов на единицу площади сельскохозяйственных угодий, кг(л)/га; П - производительность, га/ч; qт - коэффициент топливной эффективности, определяемый по формуле:

управленческий эффективность топливный

, (2)

где Мтопл - количество топлива, израсходованное на один производственный цикл, кг (л).

На основе полученного расхода химикатов Qхим определяется производительность:

 га/ч, (3)

где: Мхим - масса химикатов кг(л);

- коэффициент загрузки химикатами;

Тп.ц. - время, затрачиваемое на выполнение одного производственного цикла, мин.

На практике в течение одной летной операции сельскохозяйственным летательным аппаратом, как правило, обрабатывается не отдельно взятый участок, а их совокупность, представленная участками различной площади и конфигурации, а также находящимися на различных расстояниях от авиационно-технической базы Lпер. Пример расположения участков площадью Sп на сельскохозяйственном полигоне приведен на рисунке 2.

Рис. 2. Расположение участков на сельскохозяйственном полигоне: S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7, S8 - участки произвольной конфигурации; АТБ - авиационно-техническая база

Исходя из принципа субъективной целесообразности, обработка отдельных участков сельскохозяйственного полигона может производиться в любой последовательности, в соответствии со схемой, приведенной на рисунке 3, или, исходя из принципов оптимизации технологического процесса, изложенных в [4].

Недостатком представленных подходов на основе изложенных принципов является отсутствие общей методологической основы, направленной на выстраивание оптимальной стратегии производства АХР, обусловленной необходимостью учета перечисленных выше факторов. Особого внимания при выстраивании стратегии требует учет фактора, связанного с экологическими последствиями поражения сельскохозяйственных полигонов и произрастающих на них культур вредителями. При этом необходимо принимать в расчет степень поражения отдельных сельскохозяйственных участков, их взаимное географическое расположение и метеорологические условия (температура воздуха, скорость и направление ветра).

Рис. 3. Последовательность обработки участков на сельскохозяйственном полигоне

Методика оценки степени поражения сельскохозяйственного участка приведена в работе [5], где показана возможность определения степени поражения сельскохозяйственных участков по цветовой гамме снимка подстилающей поверхности, полученного с искусственного спутника Земли (ИСЗ). Для этого участок делят на дискретные фрагменты, как показано на рисунке 4.

Общая площадь поражения n участков Sпор определяется по формуле:

, (4)

Алгоритм распознавания изображений реализуется следующим образом. После получения с ИСЗ изображения подстилающей поверхности и его предварительной обработки из совокупности объектов выделяется снимок участка. Полученное изображение конкретного участка загружается в память компьютера, где представляется в виде графической модели. Полученный снимок делится на дискретные фрагменты. Далее производится загрузка шкалы усредненных значений цветности дискретных фрагментов, являющихся эталонами. Выявленные однородные по цветовой гамме дискретные фрагменты «склеиваются», образуя двухцветное изображение участка с выделенными зараженными и незараженными площадями.

Рис. 4. Деление карты на дискретные участки: А - пораженная площадь; В - непораженная площадь.

На основе оценки степени поражения участков сельскохозяйственного полигона, скорости и направления ветра производятся:

- выстраивание тактической схемы облета каждого участка, направленной на предотвращение развития факторов поражения и их локализацию;

- выстраивание стратегии, определяющей последовательность обработки участков.

На сегодняшний день решение такой задачи крайне затруднительно, в силу ее большой размерности и отсутствия адекватных математических моделей. Наряду с этим процесс выстраивания стратегии производства авиационно-химических работ предусматривает разрешение проблем информационного обеспечения и разработки стратегии управления.

Представляется целесообразным комплекс обозначенных проблем и сопутствующих им частных задач решать методами теории расписаний для многофакторных процессов [6,7]. Предлагается методика выстраивания стратегии производства авиационно-химических работ на основе решения задачи о расписании, заключающаяся на первом этапе в идентификации:

- вида агрохимических мероприятий (технологий) - как дисциплины;

- типоразмера сельскохозяйственного летательного аппарата - как преподавателя;

- обрабатываемого участка - как класса.

На втором этапе производится расстановка приоритетов при обработке участков:

- по степени поражения;

- по географическому положению;

- по метеорологическим условиям;

- расположению естественных и искусственных препятствий.

Оптимизацию полученного расписания предполагается проводить по максимуму спланированных часов. При этом реализуются такие важные практические требования, как:

- дни технического обслуживания сельскохозяйственных летательных аппаратов;

- дни производственных перерывов;

- двойные циклы;

- раздвоение и растроение технологических процессов по видам;

- два исполнителя по одному процессу;

- закрепление за обрабатываемыми участками;

- различные нагрузки по технологическим процессам;

- составление расписания на каждое летное подразделение;

- составление расписания на каждого исполнителя в технологическом процессе;

- подсчет потерь, не спланированных часов по каждому участку;

- подсчет общих потерь, не спланированных часов по всему полигону;

- максимальное количество часов в день для каждого вида работ;

- количество часов в неделю и в день для каждого сельскохозяйственного летательного аппарата.

Закрепляя сельскохозяйственные летательные аппараты за технологическими операциями и зная объем выполняемых технологических операций в день и в неделю, можно составить расписание их производства. Получив вариант расписания, можно построить матрицу исследования с одним наблюдением, т.е. с одной строкой. В этой строке в качестве параметров-столбцов будут представлены все параметры расписания:

- количество обрабатываемых сельскохозяйственных участков;

- количество технологических операций;

- количество закрепленных сельскохозяйственных летательных аппаратов;

- параметр оптимизации (расход горючего, химикатов, затраты времени);

- параметр, определяемый термином «дыра», идентифицируемый с простоями.

Изменяя параметры расписания, получим второй вариант расписания, определяющего собой значение оптимизируемого параметра, затем третий и так далее. В результате получаем матрицу исследования, параметрами-столбцами в которой будут параметры расписания и значение параметра оптимизации. Располагая этой матрицей, можно построить нелинейные модели оптимизации для оптимизируемого параметра, т.е. показать, при каких значениях параметров-аргументов его значение будет оптимальным.

На основе вышеизложенного можно сделать следующие обобщающие выводы:

1. Исследование комплекса проблем, связанных с необходимостью соблюдения норм экологической безопасности и экологической надежности при производстве сельскохозяйственных авиационно-химических работ, приводит к необходимости изменения методологического подхода к их организации и управлению.

2. Необходимость планирования агрохимических мероприятий с использованием сельскохозяйственных летательных аппаратов при производстве сельскохозяйственных авиационно-химических работ требует привлечения методов стратегического анализа.

3. Выстраивание стратегии производства сельскохозяйственных авиационно-химических работ связано с учетом большого числа влияющих факторов: естественных, техногенных и экологических.

4. В связи с этим представляется целесообразным комплекс проблем, обусловленных спецификой сельскохозяйственного производства, сопутствующей им совокупностью частных задач и накладываемыми экологическими нормативами и ограничениями, решать методами теории расписаний для многофакторных процессов.

Литература

1. Дибихин, К.Ю. Стратегия управления производством авиационно-химических работ / К.Ю. Дибихин // Электр. научн. журнал КубГАУ. - Краснодар: КубГАУ. - 2007. - № 31(7).

2. Дибихин, К.Ю. Инновационные процессы в авиационно-химических работах - экологический аспект: монография. / К.Ю. Дибихин, Р.Т. Абдрашитов, В.А. Бондаренко и др. - Оренбург: РИК ОГУ. - 1999. - 181 с.

3. Дибихин, К.Ю. Определение типоразмера сельскохозяйственного летательного аппарата для производства авиационно-химических работ / К.Ю. Дибихин // Сетевой электр. научн. журн. КубГАУ. - Краснодар: КубГАУ. - 2006. - №.5(21).

4. Извозчикова, В.В. Оптимизация технологического процесса авиационно-химических работ: Прогрессивные методы ремонта и эксплуатации транспортных средств: Тезисы докладов IV научно-технической конференции / В.В. Извозчикова. - Оренбург: ОГУ, - 1999. - С. 275-277.

5. Дибихин, К.Ю. Геоинформационная подсистема распознавания элементов подстилающей поверхности на основе аэрокосмических технологий / К.Ю. Дибихин, М.А. Коротков. Сб. матер. всероссийск. научн. - практ. конф. с междунар. участием «Водохозяйственные проблемы и рациональное природопользование». Часть 2: Рациональное природопользование / под общ. ред. А.Я. Гаева, П.В. Панкратьева. - Пермь, Типография ПГУ: - 2008. - С. 92-96.

6. Раимов, Ф.Ф. Реализация задачи о расписании на ФОРТРАНЕ / Ф.Ф. Раимов. - Оренбург: ОГТУ,1993. - 46 с.

7. Раимов Ф.Ф. Реализация задачи о расписании на ПРОЛОГЕ / Ф.Ф. Раимов. - Оренбург: ОГТУ,1995. - 54 с.

Размещено на Allbest.ru