Математическое и программное обеспечение прогнозирования и планирования агротехнологических операций для природно-климатических зон региона

• Автор: Асалханов, Петр Георгиевич
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Иркутск
• Количество страниц: 168 с. : ил.

Содержание
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
ВВЕДЕНИЕ
1 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПАРАМЕТРОВ АГРОТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ОПЕРАЦИЙ
1.1 Планирование и прогнозирование производства растениеводческой продукции
1.1.1 Методы планирования производства
1.1.2 Прогнозирование параметров производства сельскохозяйственных культур
1.2 МОДЕЛИ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ в ЗАДАЧЕ ОПТИМИЗАЦИИ АГРОТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ОПЕРАЦИЙ
1.3 Информация применительно к задаче моделирования параметров агротехнологических операций
1.4 Информационные системы управления производственными процессами
2 МОДЕЛИ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ СРОКОВ АГРОТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ОПЕРАЦИЙ ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВОМ
2.1 Изменчивость сроков технологических операций
2.2 Факторы, влияющие на сроки технологических операций
2.3 Регрессионные модели сроков технологических операций
2.4 Алгоритмы прогнозирования сроков агротехнологических операций
2.5 Оценка качества прогностических сроков технологических операций
3 МАТЕМАТИЧЕСКОЕ И ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПЛАНИРОВАНИЯ АГРОТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ОПЕРАЦИЙ
3.1 Математическое обеспечение модели планирования агротехнологических операций
3.2 Алгоритмы планирования параметров агротехнологических операций с учетом прогностических сроков их выполнения
3.3 Программный комплекс планирования агротехнологических операций
3.3.1 Функциональная модель и архитектура программного комплекса
3.3.2 База данных программного комплекса
3.3.3 Пользовательский интерфейс программного комплекса
3.4 Описание функционирования программного комплекса
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность исследования. Планирование в растениеводстве основано на технологических картах. Большую роль при их расчете имеет определение сроков начала производственных операций, которые должны быть оптимальными с точки зрения наилучшего прорастания культур и получения качественного и высокого урожая. Даты агротехнологических операций, как правило, определяемые в соответствии с нормами, используются при планировании, ориентированном на усредненные производственные процессы. Между тем условия возделывания сельскохозяйственных культур в разных природно-климатических зонах региона за многолетний период колеблются в значительной степени, что обусловлено сочетанием большого количества факторов. Очевидно, что для адекватного планирования необходимы качественные модели прогнозирования агротехнологических операций и оптимизации производственных процессов, учитывающие изменчивость природно-климатических условий.
Моделирование производственно-экономических параметров основывается на системном анализе ввиду необходимости выделения основных факторов, влияющих на процесс управления производством, и построении на основе выявленных связей качественных моделей. Другими словами, нужно решить научно-практическую задачу, связанную с определением функциональных зависимостей, описывающих взаимодействие природно-климатических и агротехнологических параметров, с использованием технологий математического моделирования и систематизации данных.
При этом невозможно создание единственного плана аграрного производства, что предполагает использование методов математического программирования в задачах с неопределенными параметрами.
Технологии планирования аграрного производства и влиянию агроклиматических факторов на возделывание сельскохозяйственных
культур большое внимание уделялось в работах: Г.В. Кулика, Л.П. Сычева, М.Е. Браславца, Л.В., Кравченко, П.И. Колоскова, С.А. Сапожниковой, М.И. Мель, В.А. Смирновой, М.С. Кулика, АЛ. Белозорова и других.
Несмотря на обилие материалов, посвященных воздействию почвенноклиматических и погодных факторов на развитие сельскохозяйственных культур, практически отсутствуют исследования по влиянию природных факторов на сроки их возделывания.
Агрономические исследования показывают, что несвоевременное выполнение агротехнологических операций приводит к увеличению затрат на производство сельскохозяйственной продукции за счет большей подверженности всходов к болезням и вредителям, высокой влажности семян.
Поэтому прогнозирование сроков агротехнологических операций связано с задачей планирования производственных процессов в условиях неполной информации, для решения которой целесообразно создание моделей оптимизации агротехнологических операций.
Целью работы является разработка информационного, математического и алгоритмического обеспечения прогнозирования и планирования агротехнологических операций для различных природно-климатических зон региона.
В соответствии с целью выделены следующие задачи:
постановка и формализация задачи прогнозирования дат агротехнологических операций;
- разработка алгоритмов прогнозирования сроков посева зерновых культур;
- построение технологических карт на основе оптимизации структуры производства растениеводческой продукции с учетом своевременности посева;
разработка программного комплекса планирования агротехнологических операций.
Рекомендуемые даты посева для данных пунктов за многолетний период колеблются в значительной степени.
Так как прогрев почвы на территории возделывания каждый год происходит по-разному, предложено рассматривать два варианта прогрева: устойчивый и с резкими колебаниями. При этом для каждого случая предусмотрены соответствующие модели расчета даты посева. Такой подход позволил улучшить качество прогнозирования для модели, описывающей устойчивый прогрев.
Кроме приведенной задачи прогнозирования сроков агротехнологических операций для эффективного планирования актуальными являются задачи планирования аграрного производства с учетом различных ситуаций посева, к которым в частности можно отнести задачу оптимизации структуры посевов с учетом своевременности посева.
Для решения этой задачи необходимы следующие данные по сельскохозяйственному предприятию:
- список культур (и их групп) планируемых для возделывания;
- удельные трудовые и материальные затраты на возделывание 1 га каждой из культур по группам операций (посевные, уход за посевами, уборочные);
- минимальное необходимое количество продукции каждой из культур;
- максимальное количество трудовых и материальных ресурсов отведенных на каждую группу операций.
Данные для реализации задачи оптимизации структуры посевов предоставлены предприятием УНПП «Семена» Иркутского района.
При решении задач оптимизации структуры производства сельскохозяйственной продукции, описанных в разделе 1.2, дополнительно необходимы значения коэффициентов влияния сроков посева на различные параметры производства: урожайность, материальные и трудовые затраты, для задачи с детерминированными параметрами, а также их верхние и нижние границы, для задачи с интервальными оценками. Предлагается в