vestiagИзвестия Национальной академии наук Беларуси. Серия аграрных наукProceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Agrarian Series1817-72041817-7239The Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"10.29235/1817-7204-2020-58-1-90-107vestiag-480Research ArticleМЕХАНІЗАЦЫЯ І ЭНЕРГЕТЫКАMECHANIZATION AND POWER ENGINEERINGМоделирование и оптимизация технологического процесса и средств механизации производства зерна для среднего Китая на базе белорусской техникиModeling and optimization of technological process and means of mechanization of grain production for middle China based on Belarusian technologyЛиЦинчжэньLiQingzhen

Ли Цинчжэнь – аспирант, Белорусский государственный аграрный технический университет (пр. Независимости, 99, 220023, Минск, Республика Беларусь); Шихэцзи университет, Шихэцзи, Синьцзян (ул. Северная, 4, 832003, Шихэзи, Китай)

Qingzhen Li - Postgraduate Student, the Belarusian State Agrarian Technical University (99 Nezavisimosti Ave., 220023, Minsk, Republic of Belarus); Shihezi University (280 N 4th Rd, Shihezi, Xinjiang, China)

190570873@qq.comЛеоновА. Н.LeonovA. N.

Леонов Андрей Николаевич – доктор технических наук, профессор, профессор кафедры моделирования и проектирования

пр. Независимости, 99, 220023, Минск

Andrey N. Leonov - D. Sc. (Engineering), Professor

lannik@rambler.ruБелорусский государственный аграрный технический университет; Шихэцзи университетBelarusian State Agrarian Technical University; Shihezi UniversityБелорусский государственный аграрный технический университетBelarusian State Agrarian Technical University20201002202058190107Copyright © Ли Ц., Леонов А.Н., 20202020Ли Ц., Леонов А.Н.Li Q., Leonov A.N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestiagr.belnauka.by/jour/article/view/480

Одной из главных проблем при производстве зерна в Китае является высокий уровень удельных затрат (высокая себестоимость). Основная причина – низкий уровень механизации. Разработка эффективных технологий и средств механизации является перспективным направлением, позволяющим снизить уровень удельных затрат при заданной производительности труда и сохранении достигнутой урожайности. Производство зерна является сложной системой, связанной с большим объемом информации: агротехнологической (сорт культуры, урожайность, физико-механические параметры участков, сроки выполнения операций, допустимый интервал скоростей для конкретной операции и т.д.), технико-экономической (мощностные и тяговые характеристики, пропускная способность, ширина захвата, эксплуатационная масса, объем бункера, стоимость). В настоящее время появились эффективные методы изучения сложных систем в результате разработки и широкого внедрения систем компьютерной математики, которые позволяют исследовать технологии и средства механизации методом многофакторного моделирования и многокритериальной оптимизации. В статье представлена многофакторная математическая модель, отличающаяся тем, что впервые взяты три группы одновременно варьируемых факторов – мощность двигателей, скорость движения МТА, сроки выполнения основных энергоемких операций – вспашка, уборка, а в качестве конфликтующих между собой параметров оптимизации – уровень удельных затрат, коэффициент потерь урожая, производительность труда, что позволяет всесторонне исследовать процесс производства зерна в любых природно-производственных условиях. Разработан технологический процесс (скорость движения агрегатов и сроки проведения основных операций (вспашка, уборка)) и соответствующий комплекс машин и оборудования, обеспечивающий минимальный уровень удельных затрат при заданной производительности труда и сохранении достигнутой урожайности с учетом специфики среднего Китая (2 урожая в год).

One of the main problems in grain production in China is the high level of unit costs (high cost price). The main reason is the low level of mechanization. Development of efficient technologies and means of mechanization is a promising area allowing to decrease the level of unit costs at a given labor efficiency and maintaining the achieved yield. Grain production is a complex system associated with a large amount of information: agro-technological (crop variety, crop yield, physical-and-mechanical parameters of land plots, terms of operations, permissible speed range for specific operations, etc.), technical-and-economic (power and traction parameters, throughput, working width, operating weight, hopper volume , cost). At present, efficient methods for studying complex systems have appeared as a result of development and widespread implementation of computer mathematics systems, which allow us to study mechanization technologies and tools using multi-factor modeling and multi-criteria optimization. The paper presents a multi-factor mathematical model, peculiar for the fact that the three groups of simultaneously varying factors are taken for the first time engine power, MTA speed, timing of the main energy-intensive operations – plowing, harvesting, and as conflicting optimization parameters unit cost level, coefficient of crop losses, labor efficiency, which allowed a comprehensive study of the grain production process in any natural-production conditions. A technological process has been developed (units speed and timing of the main operations (plowing, harvesting) and the corresponding range of machines and equipment, ensuring minimum level of unit costs at a given labor efficiency and maintaining the achieved crop yield, taking into account the specifics of the Middle China (2 crops per year).

мощность двигателятракторкомбайнскорость движения МТАсроки операцийпропускная способностьуровень удельных затратпроизводительность трудаурожайностьозимая пшеницакукурузамногофакторное моделированиемногокритериальная оптимизацияtractorcombined harvesterengine powerMTA speedoperation timingthroughputunit costslabor efficiencycrop yieldwinter wheatcornmulti-factor modelingmulti-criteria optimizationReferencesTang, Hua-Jun. Study on per capita grain demand based on Chinese reasonable dietary pattern / Hua-Jun Tang, Zhe-Min Li // Scientia Agricultura Sinica. – 2012. – Vol. 45, N 11. – P. 2315–2327. https://doi.org/10.3864/j.issn.0578-1752.2012.11.022Tang Hua-Jun, Li Zhe-Min. 基于中国居民平衡膳食模式的人均粮食需求量研究 [Study on per capita grain demand based on Chinese reasonable dietary pattern]. 中国农业科学 = Scientia Agricultura Sinica, 2012, vol. 45, no. 11, pp. 2315-2327 (in Chinese). https://doi.org/10.3864/j.issn.0578-1752.2012.11.022Zhu, Xianfeng. Grain production trend in China and the USA / Xianfeng Zhu, Chengfang Wu // China Grain Economy. – 2016. – N 9. – P. 36–39.Zhu Xianfeng, Wu Chengfang. 从中美两国成本比较看我国粮食政策取向 [Grain production trend in China and the USA]. 中国粮食经济 = China Grain Economy, 2016, no. 9, pp. 36-39 (in Chinese).Hunt, D. Farm power and machinery management / D. Hunt. – 4th ed. – Ames : Iowa State Univ. Press, 1964. – 274 p.Hunt D. Farm power and machinery management. 4th ed. Ames, Iowa State University Press, 1964. 274 p.Шило, И. Н.Особенности оптимизации состава технических средств для многоукладного сельского хозяйства / И. Н. Шило, Е. Г. Родов // Механизация и электрификация сельского хозяйства : межведомств. темат. сб. / Белорус. науч.-исслед. ин-т механизации сел. хоз-ва. – Минск, 1996. – Вып. 35. – С. 9–17.Shilo I. N., Rodov E. G. Features of optimizing the composition of technical equipment for multi-structured agriculture. Mekhanizatsiya i elektrifikatsiya sel’skogo khozyaistva: mezhvedomstvennyi tematicheskii sbornik [Mechanization and electrification of agriculture: an interdepartmental subject collection]. Minsk, 1996, iss. 35, pp. 9-17 (in Russian).Шило, И. Н. Ресурсосберегающие технологии сельскохозяйственного производства / И. Н. Шило, В. Н. Дашков. – Минск : [б. и.], 2003. – 183 с.Shilo I. N., Dashkov V. N. Resource-saving technologies of agricultural production. Minsk, 2003. 183 p. (in Russian).Shepelev S., Shepelev V., Almetova Z. Optimization of technical equipment for crop sowing processes. Procedia Engineering, 2016, vol. 150, pp. 1258–1262. https://doi.org/10.1016/j.proeng.2016.07.142Shepelev S., Shepelev V., Almetova Z. Optimization of technical equipment for crop sowing processes. Procedia Engineering, 2016, vol. 150, pp. 1258-1262. https://doi.org/10.1016/j.proeng.2016.07.142Zangiev A. A., Shpil’ko A. V., Glevshin A. G. Maintenance of machine and tractor park. Moscow, KolosS Publ., 2008. 318 p. (in Russian).Zangiev A. A., Shpil’ko A. V., Glevshin A. G. Maintenance of machine and tractor park. Moscow, KolosS Publ., 2008. 318 p. (in Russian).Савочкин, В. А. Тяговый расчет трактора / В. А. Савочкин ; Моск. гос. техн. ун-т «МАМИ». – М. : МГТУ «МАМИ», 2001. – 48 с.Savochkin V. A. Tractor traction calculation. Moscow, Moscow State Technical University “MAMI”, 2001. 48 p. (in Russian).Техническое обеспечение производства продукции растениеводства : / А. В. Новиков [и др.] ; ред. А. В. Новиков. – Минск : БГАТУ, 2011. – 408 с.Novikov A. V., Lyakhov A. P., Neparko T. A., Shilo I. N., Timoshenko V. Ya., Chebotarev V. P. (et al.). Technical support for crop production. Minsk, Belarusian State Agrarian Technical University, 2011. 408 p. (in Russian).Ли, Цинчжэнь. Определение номинальной мощности двигателя трактора и скорости МТА для выполнения конкретной операции с минимальным уровнем удельных затрат / Цинчжэнь Ли, А. Н. Леонов // Агропанорама. – 2019. – № 4 (134). – С. 26–32.Li Qingzhen, Leonov A. N. Determination of the rated power of the tractor engine and the speed of the MTA to perform a specific operation with a minimum level of unit costs. Agropanorama, 2019, no. 4 (134), pp. 26-32 (in Russian).Sawaragi, Y. Theory of multiobjective optimization / Y. Sawaragi, T. Tanino, H. Nakayama. – Orlando : Academic Press, 1985. – 296 р. – (Mathematics in Science and Engineering ; vol. 176). https://doi.org/10.1016/s0076-5392(09)x6017-0Sawaragi Y., Tanino T., Nakayama H. Theory of multiobjective optimization. Orlando, Academic Press, 1985. 296 р. https://doi.org/10.1016/s0076-5392(09)x6017-0Леонов, А. Н. Определение номинальной мощности двигателя комбайна и скорости его движения при уборке зерновых, обеспечивающих минимальный уровень удельных затрат при заданной производительности труда / А. Н. Леонов, Цинчжэнь Ли // Агропанорама. – 2019. – № 6 (136). – С. 10–18.Leonov A. N., Li Qingzhen. Determination of the rated power of the combine engine and its speed when harvesting grain, providing a minimum level of unit costs at a given labor productivity. Agropanorama, 2019, no. 6 (136), pp. 10-18 (in Russian).Effects of different sowing stage on yield of wheat with different sowing methods / Hong-yang Wang [et al.] // Modern Agr. Science a. Technology. – 2014. – N 24. – P. 11–12.播种方式和播期对小麦产量的影响 [Effects of different sowing stage on yield of wheat with different sowing methods]. 现代农业科技 = Modern Agricultural Science and Technology, 2014, no. 24, pp. 11-12 (in Chinese).Wu, Zhong-liang. Effects of harvesting period on the yield of wheat / Zhong-liang Wu, Wei-qing Shen, Yin-lou Jiang // J. of Anhui Agr. Sciences. – 2016. – № 3. – P. 46–47.Wu Zhong-liang, Shen Wei-qing, Jiang Yin-lou. 不同收割时期对小麦产量及千粒重的影响 [Effects of harvesting period on the yield of wheat]. 安徽农业科学 = Journal of Anhui Agricultural Sciences, 2016, no. 3, pp. 46-47 (in Chinese).Li, Yilоng. Effects of harvesting period on the yield of corn / Yilоng Li // Modern Agr. Science a. Technology. – 2017. – N 6. – P. 14–16. https:doi.org/10.3969/j.issn.1007-5739.2017.06.010Li, Yilоng. 不同收获期对玉米产量的影响 [Effects of harvesting period on the yield of corn]. 现代农业科技 = Modern Agricultural Science and Technology, 2017, no. 6, pp. 14-16 (in Chinese). https:doi.org/10.3969/j.issn.1007-5739.2017.06.010Affect of sowing date on yield and main characteristics of summer maize / Zhi-gang Tian [et al.] // J. of Hebei Agr. Sciences. – 2006. – Vol. 10, N 4. – P. 14–15. https://doi.org/10.3969/j.issn.1088-1631.2006.04.004Tian Zhi-gang, Tian Jun-qin, Cao Zhi-yan, Zhang Yao-hui. 播种期对夏玉米产量及主要性状的影响 [Affect of sowing date on yield and main characteristics of summer maize]. 河北农业科学 = Journal of Hebei Agricultural Sciences, 2006, vol. 10, no. 4, pp. 14-15 (in Chinese). https://doi.org/10.3969/j.issn.1088-1631.2006.04.004Леонов, А. Н. Моделирование зависимости фактической урожайности зерновых от сроков посева и уборки / А. Н. Леонов, Цинчжэнь Ли // Агропанорама. – 2018. – № 4 (128). – С. 21–30.Leonov A. N., Li Qingzhen’. Modeling the dependence of actual grain yields on sowing and harvesting dates. Agropanorama, 2018, no. 4 (128), pp. 21-30 (in Russian).Себер, Дж. А. Ф. Линейный регрессионный анализ / Дж. А. Ф. Себер ; пер. с англ. В. П. Носко ; под ред. М. Б. Малютова. – М. : Мир, 1980. – 456 с.Seber G. A. F. Linear regression analysis. New York, Wiley, 1977. 465 p.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.