СПОСОБ НОРМИРОВАНИЯ ВЫРАБОТКИ МАШИННО-ТРАКТОРНОГО АГРЕГАТА Российский патент 2012 года по МПК G06Q10/06 G06Q50/02 

Изобретение относится к эксплуатации мобильной сельскохозяйственной техники и касается нормирования ее работы.

Установление технически обоснованных норм выработки машинно-тракторных агрегатов (МТА) является основой их эффективного использования в сельскохозяйственных предприятиях.

Известно, что на производительность МТА оказывают влияние различные факторы: технические возможности энергетического средства (трактора, комбайна и др.), характеристики рабочих машин (в частности, тяговое сопротивление, требуемая мощность на привод рабочих органов, пропускная способность), размеры поля, его конфигурация, рельеф, наличие препятствий, тип и состояние почвы, каменистость, глубина обработки, норма высева/внесения семян и удобрений, урожайность и состояние убираемой культуры и др. Такое многообразие и динамичность нормообразующих факторов существенно снижают точность прогнозирования производительности МТА и объективность нормирования его выработки.

Для анализа уровня техники использованы следующие источники информации:

1. Сергеева З.В., Химченко Г.Т. Справочник нормировщика. М.: Россельхозиздат, 1982. - 368 с.

2. Нормативно-справочные материалы по планированию механизированных работ в сельскохозяйственном производстве: Сборник. - М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2008. - 316 с.

3. Типовые нормы выработки и расхода топлива на механизированные работы в сельском хозяйстве. T.1. - М.: Агропромиздат, 1990. - 352 с.

4. Гафуров И.Д. Оперативное нормирование полевых механизированных работ / Техника в сельском хозяйстве. - М., 2009, №3. - С.26-29.

Известные способы нормирования выработки МТА /1, 2, 3/ включают:

а) Определение сменной производительности МТА (в гектарах) при различном сочетании нормообразующих факторов по формуле

где В_р - рабочая ширина захвата агрегата, м;

V_p - средняя рабочая скорость, км/ч;

Т_р - время основной работы (чистое рабочее время) в течение смены, ч.

Величина В_р определяется непосредственными измерениями при работе агрегата или по справочным таблицам /1/, V_p - расчетным путем или по результатам наблюдений.

Время Т_р вычисляется с использованием данных фотохронометражных наблюдений с учетом значения рабочей скорости V_p /1/:

где Т_см - время смены;

Т_пз - время подготовительно-заключительной работы (определяется путем фотохронометражных наблюдений с учетом данных нормативных станций /1/);

Т_обс - время организационно-технического обслуживания агрегата на загоне (определяется по данным наблюдений);

Т_отл - время на отдых и личные надобности исполнителей (принимается по рекомендациям научно-исследовательских организаций /1/);

Т_пто - время перерывов, обусловленных организацией труда и технологиями (определяется по данным наблюдений);

τ_вс - коэффициент вспомогательной работы, τ_вс=τ_пов+τ_пер+τ_то+τ_под.

Составляющие последнего выражения вычисляются по следующим формулам.

Коэффициент холостых поворотов и заездов:

τ_пов=t_повV_p/(3,6L),

где t_пов - время одного поворота (с), определяется по данным наблюдений;

L - средняя длина гона, м.

Коэффициент τ_пов вычисляется для принятых в нормировании механизированных работ классов длины гона полей L_cp (менее 150 м, 150-200, 200-300, 300-400, 400-600, 600-1000 и более 1000 м) при соответствующих расчетных значениях L (125, 175, 250, 350, 500, 800 и 1400 м).

Коэффициент внутрисменных переездов с участка на участок (с поля на поле):

τ_пер=ω(t_пп+L_nep/V_тр)/F_ср,

где ω - чистая часовая производительность агрегата (га), ω=0,1B_pV_p;

t_пп - время подготовки агрегата к переезду и работе после переезда (по данным наблюдений);

L_пер - расстояние одного переезда (км), определяется по справочным таблицам /1/ в зависимости от класса длины гона;

V_тр - транспортная скорость агрегата (км/ч), определяется по данным наблюдений;

F_cp - средняя площадь участка (га), определяется по справочным таблицам /1/ в зависимости от класса длины гона.

Коэффициент технологических остановок:

τ_то=t_загωН/(60Vφ),

где t_заг - время одной загрузки рабочих машин семенами, удобрениями, ядохимикатами и т.п. (мин), определяется по данным наблюдений;

Н - норма высева семян, внесения удобрений, ядохимикатов и т.п., кг/га;

V - суммарная вместимость технологических емкостей рабочих машин, кг;

φ - коэффициент использования емкостей.

По аналогичным формулам вычисляется значение τ_то для технологических операций, связанных с выгрузкой собранного урожая. В этих случаях вместо t_заг и Н используются значения времени одной выгрузки t_выг и урожайности U.

Коэффициент времени подъезда агрегата к месту заправки семенами, удобрениями, ядохимикатами и заезда в борозду:

τ_под=t_подωН/(60Vφ),

где t_под - время одного подъезда (мин), определяется по данным наблюдений.

Средние расчетные значения W_см, определенные по формуле (1), сводятся в таблицы типовых норм, дифференцированных по группам /2/ или по длине гона /3/.

б) Проведение паспортизации полей сельскохозяйственного предприятия, в результате которого определяются средневзвешенное значение удельного сопротивления плуга k_пл, характеризующее почвенные условия и используемое при нормировании пахотных работ, средний класс длины гона полей L_сp и обобщенный поправочный коэффициент на местные условия:

где К_р, К_ск, К_изр, К_к, К_в, К_т - частные поправочные коэффициенты, учитывающие снижение производительности из-за рельефа, сложности конфигурации поля, изрезанности препятствиями, каменистости, высоты над уровнем моря, снижения тягового усилия трактора на песчаных и супесчаных почвах.

Коэффициенты К_р, К_в и К_т характеризуют снижение производительности в основном из-за снижения средней скорости движения агрегата, а К_ск, К_изр, К_к - из-за уменьшения чистого рабочего времени.

По результатам паспортизации полей с использованием справочных таблиц /1/ определяются группы норм на пахотные работы (по сочетанию L_ср, k_пл и К_общ) и на непахотные работы (по значениям L_cp и К_общ).

в) Установление сменной нормы выработки W_{см, н} машинно-тракторного агрегата для условий хозяйства. При использовании таблиц типовых норм, дифференцированных по группам /2/, принимают W_{см, н}=W_см для группы норм, к которой отнесено хозяйство (подразделение) по результатам паспортизации полей. При использовании таблиц типовых норм, дифференцированных по длине гона /3/, принимают W_{см, н}=W_см К_общ, причем W_см определяют для значений L_cp и К_пл, полученных по результатам паспортизации полей.

При отсутствии типовых норм для отдельных МТА в сельскохозяйственных предприятиях устанавливаются временные нормы выработки, для чего проводятся фотохронометражные наблюдения за работой агрегатов /1, 2/.

Описанные выше известные способы нормирования имеют следующие недостатки.

Средняя рабочая скорость V_p для расчетов по формуле (1) определяется (прогнозируется) с использованием типовых тяговых характеристик тракторов и средних значений (математических моделей) тягового сопротивления рабочих машин или по материалам фотохронометражных наблюдений.

В первом случае существенная погрешность прогноза обусловлена отклонениями мощности двигателя и тяговых возможностей реальных тракторов от типовых характеристик, что особенно сильно проявляется с увеличением срока службы техники, значительной вариацией сопротивления почвообрабатывающих и посевных рабочих машин в зависимости от влажности и твердости почвы, а уборочных машин - от различных характеристик убираемой культуры, состояния самих машин. Кроме того, для большинства современных импортных и отечественных тракторов и других энергетических средств отсутствуют типовые тяговые характеристики, а для рабочих машин - значения тягового сопротивления и модели, описывающие зависимость сопротивления от основных нормообразующих факторов, например глубины обработки почвы, ее влажности.

Во втором случае (определение V_p по материалам наблюдений) погрешность обусловлена неизбежным усреднением полученных данных для широкой области варьирования факторов, влияющих на скорость движения агрегата (рельеф полей, постоянные и переменные свойства почвы, глубина обработки, вид, урожайность и состояние убираемых культур), и зависимостью указанных факторов от складывающихся погодно-климатических условий, принятых севооборотов и т.д. Для более полного учета нормообразующих факторов и соответствующей дифференциации значений V_p необходимо проведение большого числа наблюдений в различных условиях, что весьма сложно в организационном плане.

Следующий недостаток известных способов нормирования /1, 2, 3/ предопределяется усреднением норм выработки для всех полей сельскохозяйственного предприятия (подразделения) или для некоторой группы полей. Разнообразие характеристик полей приводит к тому, что разница между средней нормой для нескольких полей и нормой, которая могла бы быть установлена для отдельного поля, достигает 60% /4/. Это приводит к неадекватной оплате труда исполнителей, работающих на разных полях.

Наиболее близким к заявляемому (прототипом) является способ оперативного нормирования полевых механизированных работ /4/, который предполагает использование электронных баз данных, содержащих значения постоянных нормообразующих факторов каждого поля предприятия, и компьютерной программы, обеспечивающей их усреднение для произвольной совокупности полей с последующим выбором типовых норм выработки из электронных справочников.

Способ позволяет в автоматизированном режиме устанавливать нормы выработки МТА для каждого поля или произвольной группы полей, что существенно снижает погрешность, характерную для способов установления единой средней нормы для хозяйства (подразделения). Однако этот способ также предполагает использование типовых норм выработки /3/, основанных на прогнозе скорости движения агрегата V_p, причины значительной погрешности которого описаны выше.

Целью предлагаемого изобретения является повышение объективности нормирования выработки машинно-тракторного агрегата.

Сущность предлагаемого способа заключается в том, что в отличие от известных способов норму выработки устанавливают не до начала работы машинно-тракторного агрегата на основе прогноза скорости его движения, а по ее окончании, с использованием данных спутникового мониторинга, позволяющего определить фактическую среднюю скорость движения МТА на данном поле (группе полей). Для этого на агрегат, оснащенный оборудованием спутникового мониторинга, устанавливают дополнительный датчик, фиксирующий моменты перевода рабочей машины из транспортного положения в рабочее и обратно, а среднюю рабочую скорость агрегата определяют посредством программного обеспечения спутникового мониторинга делением общего рабочего пути на время его прохождения. Нормативное значение чистого рабочего времени вычисляют при значениях нормообразующих факторов, характеризующих отдельное поле или группу полей, на которых выполнялась нормируемая работа, а обобщенный поправочный коэффициент к норме выработки вычисляют как произведение частных поправочных коэффициентов, учитывающих снижение производительности агрегата из-за сложности конфигурации, изрезанности препятствиями и каменистости указанного поля (полей).

Способ реализуется следующим образом.

1. На основе материалов паспортизации полей сельскохозяйственного предприятия, проведенных по известным методикам /1, 2, 3/, формируют электронные базы данных полей, в которой для каждого поля указывают площадь, класс длины гона L_cp, среднее расстояние одного переезда L_пер и частные поправочные коэффициенты, учитывающие снижение производительности агрегатов из-за сложности конфигурации поля (К_ск), изрезанности препятствиями (К_изр), каменистости (К_к).

2. Формируют электронную базу данных машинно-тракторных агрегатов предприятия, в которую для каждого МТА вносят имеющиеся в справочной литературе (например, /1/) или полученные на основе фотохронометражных наблюдений данные для расчета нормативного значения чистого рабочего времени по формуле (2), т.е. Т_пз, Т_обс, Т_отл, Т_пто, t_пов, t_пп, V_тр, t_заг, t_выг, V, φ, t_под, а также значение рабочей ширины захвата В_р.

3. Машинно-тракторный агрегат оснащают бортовым терминалом спутникового мониторинга с дополнительным датчиком, позволяющим фиксировать моменты перевода сельскохозяйственной машины из транспортного положения в рабочее и обратно.

4. Программное обеспечение спутникового мониторинга дорабатывают таким образом, чтобы в самой программе или после экспортирования данных в другое приложение (например, 1C или Excel) можно было за произвольный период работы агрегата путем обработки сигналов указанного выше датчика определить фактическое значение чистого рабочего времени Т_р.ф (время движения агрегата при рабочем положении сельскохозяйственной машины) и путь L_p, пройденный за это время, с последующим расчетом средней рабочей скорости как

5. С использованием программы спутникового мониторинга определяют период времени t_p, в течение которого агрегат выполнял работу на данном поле (группе полей), и задают характеристики условий работы (переменные нормообразующие факторы), например норму высева семян Н или среднюю урожайность убираемой культуры U. Состав агрегата, перечень (номера) обработанных полей, значения t_p, Н, U, а также L_p и Т_р.ф вводят в качестве исходных данных в расчетную компьютерную программу, при помощи которой с использованием баз данных полей и машинно-тракторных агрегатов вычисляют:

- среднюю площадь F_cp и средний класс длины гона L_cp для выбранной группы полей, а также средние значения частных поправочных коэффициентов на сложность конфигурации К_ск, изрезанность препятствиями К_изр, каменистость К_к и обобщенный поправочный коэффициент к норме выработки по формуле

- среднюю скорость движения V_p по формуле (4);

- нормативное чистое рабочее время T_p по формуле (2);

- сменную норму выработки (в гектарах) по формуле

Изобретение относится к эксплуатации мобильной сельскохозяйственной техники и касается нормирования ее работы. Техническим результатом изобретения является повышение точности нормирования выработки машинно-тракторного агрегата. В способе нормирования выработки машинно-тракторный агрегат оснащают бортовым терминалом спутникового мониторинга. Среднюю рабочую скорость агрегата вычисляют делением общего рабочего пути на фактическое чистое рабочее время, которые вычисляют с использованием сигналов устанавливаемого на агрегат датчика, фиксирующего моменты перевода рабочей машины из транспортного положения в рабочее и обратно, значение нормативного чистого рабочего времени вычисляют при значениях нормообразующих факторов, характеризующих отдельное поле, на котором выполнялась нормируемая работа, а обобщенный поправочный коэффициент к норме выработки вычисляют как произведение частных поправочных коэффициентов, учитывающих снижение производительности агрегата из-за сложности конфигурации, изрезанности препятствиями и каменистости указанного поля.

Способ нормирования выработки машинно-тракторного агрегата, заключающийся в предварительном проведении фотохронометражных наблюдений с определением по их результатам рабочей ширины захвата агрегата, нормативных значений элементов времени смены, проведении паспортизации полей с определением для каждого из них и внесением в электронные базы данных значений площади, класса длины гона и частных поправочных коэффициентов, учитывающих влияние нормообразующих факторов поля на производительность агрегата, и последующем установлении нормы выработки агрегата как произведения его рабочей ширины захвата, средней рабочей скорости движения, нормативного чистого рабочего времени и обобщенного поправочного коэффициента, вычисляемого при помощи компьютерной программы для произвольной группы полей путем усреднения и перемножения частных поправочных коэффициентов, отличающийся тем, что среднюю рабочую скорость агрегата определяют по окончании его работы на данном поле или группе полей посредством программного обеспечения спутникового мониторинга делением общего рабочего пути на фактическое чистое рабочее время, которые вычисляют с использованием сигналов устанавливаемого на агрегат датчика, фиксирующего моменты перевода рабочей машины из транспортного положения в рабочее и обратно, значение нормативного чистого рабочего времени вычисляют при значениях нормообразующих факторов, характеризующих отдельное поле или группу полей, на которых выполнялась нормируемая работа, а обобщенный поправочный коэффициент к норме выработки вычисляют как произведение частных поправочных коэффициентов, учитывающих снижение производительности агрегата из-за сложности конфигурации, изрезанности препятствиями и каменистости указанного поля (полей).