管理学第二章

1、农业机械化管理学农业机械化管理学工程学院管理科学与工程系 乔金友 第二章第二章 农业机器的选型与配备农业机器的选型与配备 第一节 农业机械化区划与规划概述第二节 农业机器系统及选型第三节 农业机器的配备 第四节 机器配备相关参数计算及机器配备过程 第二章第二章 农业机器的选型与配备农业机器的选型与配备 第一节 农业机械化区划与规划概述一、农业机械化区划一、农业机械化区划 、农业机械化区划的研究对象和作用 是根据发展农业的自然规律和经济规律，通过系统地对影响农业机械化发展的自然、农业、社会经济和科技文化等因素的调查研究，按其地域间的差异性和相似性，划分成若干个具有不同机械化特点的农业机械化区域，

2、并按各区的生产特点、经济基础和机械化发展水平等具体条件，因地制宜地提高各区发展农业机械化的重点、步骤、方法，确定相应的经济合理的农业机器系统，以满足农业生产发展的需要。 从而为制订农机化发展规划、改善农机工业布局、合理投放机器、确定农机科研项目和制订有关政策措施提供科学依据。第一节 农业机械化区划与规划概述 具体地说，农业机械化区划就是要解决机械化的两个基本问题：其一是划分具有不同特点的机械化区域，并且阐明各区机械化的重点和步骤，预测其在一定时期内可能达到的机械化水平；其二是提出用什么类型和何种结构的农业机器去实现机械化的问题。一、农业机械化区划一、农业机械化区划 第一节 农业机械化区划与规划

3、概述 农业机械化区划根据需要解决的问题和研究对象的不同，分为条件区划、专题区划和综合区划三类。 （）条件区划 是以影响农业机械化的某一项条件因素为研究对象的区划。 （）专题区划 是针对某一个机械化问题或某一种农业机械的适应性作为研究对象的区划。例如种植业的机械化问题等。 、农业机械化区划的分类 （3）综合区划 是以行政区域和经济区的范围为研究对象的区划。 第一节 农业机械化区划与规划概述 3、区域划分及区划的分级 我国现已编写成的中国农业机械化区划（1982）的区域是按如下原则划分的： （）影响农业机械化的自然条件和社会经济条件的相对一致性； （）农业生产基本特征、发展方向和所需机械品种、性能

4、的相对一致性； （）考虑农机化发展的需要与可能、发展重点、步骤和措施的相对一致性； （）划分区界要反映客观实际，不受行政区限制，但为了统计资料的方便，基本保持县级行政区界的完整。第一节 农业机械化区划与规划概述 根据上述划分原则，采用主导因素法将全国共划分九个一级区包括个二级区。 第一节 农业机械化区划与规划概述二、农业机械化规划二、农业机械化规划 、农业机械化规划 农业机械化规划规划是指一个具体单位的农业机械化发展规划。农业机械化规划是按照农业机械化区划提出的发展需要，根据现实可能，拟订出在一定时期内所要达到的指标和进度、比例关系、机器型号和投放量以及各项实施措施。 第一节 农业机械化区划与

5、规划概述 2、农业机械化规划的内容 农业机械化规划是实施计划，因此规划内容必须明确具体，即应对农业机械化的发展目标、时间进程（近期、中期、长期）、发展速度、比例关系、布局结构、先后次序、实施措施等加以具体规划阐明。其基本内容是： (1)规划并预测发展机械化的项目和步骤 (2)选择机器型号和确定机器数量 (3)根据规划单位的具体条件制订全面的发展规划二、农业机械化规划二、农业机械化规划 第一节 农业机械化区划与规划概述二、农业机械化规划二、农业机械化规划 3、农业机械化规划与区划的关系 农业机械化区划是战略性、长期性，同时又是以定性为主的基础研究工作。农业机械规划则是在区划的基础上制订的，是定量

6、的，有阶段性和时效性，用以指导农业机械化实践。所以区划是规划的基础，而规划则是区划在某一阶段或某一单位内的具体化。 第二节 农业机器系统及选型一、农业机器系统一、农业机器系统 、农业机器系统的概念及分类 农业机器系统是指实现农业生产过程机械化所需要的各种动力机械和作业机械的有机组合，是完成给定的农业生产功能的综合体。与系统工程的概念相联系 第二节 农业机器系统及选型 （）按作物种类分 有水稻、小麦、棉花、玉米机器系统等。 （）按农业机械化区域分 如南方水田区机器系统、华北旱作区机器系统、东北垄作区机器系统等。 农业机器系统的分类有如下几种： （）按农业生产部门分 种植业机器系统、畜牧业机器系统

7、、林业机器系统、 渔业机器系统等。一、农业机器系统一、农业机器系统 、农业机器系统的概念及分类 第二节 农业机器系统及选型 农业机器系统对于具体的生产单位来说是开放的，尤其在市场经济条件下，农业机器的使用权不一定生产单位集体所有，为追求农业机器作业的经济效益，机器所有者可以在完成本单位作业的前提下，为其它单位（个人）进行代耕服务。这样使系统内机具充分利用，系统功能得到最优发挥。 对于一个具体的农业生产单位，它所具有的全部农业机器也构成一个农业机器系统（但不一定是最优的），这一系统内部各要素以及系统与其外部环境间的协调优化就是农业机器生产与管理学重要研究的内容之一。一、农业机器系统一、农业机器系

8、统 第二节 农业机器系统及选型 、编制农业机器系统遵循的原则 （）提高机器的综合利用性能，尽可能达到一机多用。 （）采用联合作业机组和复式作业机组。 （）可同时进行的农业作业工序应采用流水作业法，例如收获作业中的收割、脱粒、运输、清选、烘干等工序。在有条件的地方应尽量采用成套机械设备连续完成，以保证获得较高的产品质量和较小损失。 （）采用新工艺和新技术时（例如精量播种、化学除草、少耕和免耕法、液压和电子技术等），既要考虑技术上的先进性，也要考虑经济上的合理性。参考戴有忠：农业机械化工程第二节 农业机器系统及选型 （ ）提高机器的系列化、标准化、通用化程度。 （）编制机器系统应注意并体现工程技术

9、与生物技术相结合，相互适应，相互促进。 从当前我国农村的社会经济条件来看，在编制农业机器系统和进行农机配备时，还必须充分注意到“机械化、半机械化、手工工具并举，人力、畜力、机电动力并用”，以便使农业机器系统真正做到有用可行，既能保证农产品的产量和质量有所提高，又能获得较高的劳动生产率和较低的产品成本。 第二节 农业机器系统及选型二、农业机器选型二、农业机器选型 农业机器选型的目的，是为农业生产选择最优的技术装备。因此，机器选型必须全面地考虑技术和经济的要求。选择机器设备时应注意的主要因素和条件如下。 第二节 农业机器系统及选型 、适应性 指机器对地区的适应性。机器选型必须以当地的地形特征、地块

10、大小、土壤种类、道路条件和气象特点，以及作物种类、耕作制度、栽培方式和农业生产规模等农业生产条件为依据。 拖拉机的选择还要考虑其通过性。拖拉机在泥泞地或坡地上作业时，动力性和经济性都恶化。另外拖拉机地隙是影响其通过性的另一因素，在中耕时一定要保证拖拉机地隙为所中耕植物株高的0.50.6倍。二、农业机器选型二、农业机器选型 农业机器选型要考虑的因素农业机器选型要考虑的因素 第二节 农业机器系统及选型 、生产性 指机器的生产效率，一般表现为功率、速度、生产率、利用率等技术参数，应该根据生产单位的经营规模和生产任务来选择机器的性能和尺寸大小，并考虑动力机械与作业机械的配套性，以充分发挥机器性能和提高

11、利用率。 、经济性 在选购机器时，不能只考虑机器的购置价格，还必须考虑使用期间的各种费用支出。如果只考虑价格便宜，而不考虑购入后所发生的一系列费用，如油料费、维修费等支出，则可能机器的整个寿命周期费用（购置费用使用费用）不是最经济的。 第二节 农业机器系统及选型 、可靠性 包括无故障性、维修性、耐久性等，要求机器能在规定时间内，在规定的使用条件下无故障可靠地工作，使用寿命要长。对机器进行维修和排除故障时，易于拆卸，易于检查，零部件的通用化和标准化程度高，互换性好等。 、安全性 是指机器安全生产和对环境保护的性能。要求机器能安全作业，在发生事故时能保护驾驶人员的安全，降低机器噪声和排放的有害物质

12、对环境的污染、对人体的危害，另外，操作方便性、座椅舒适性等是机务人员的追求目标之一。 以上仅对选型时要考虑的几个重要方面概括论述。实际选型时，可结合生产单位实际情况建立更详细的选型指标。 第二节 农业机器系统及选型 实例：实例：黑龙江省香兰劳改支队农业机器选型时，选择技术可靠性、动力性、经济性、零件易配件、适应性、通过性和操作方便性等七个具体指标对拖拉机和联合收获机进行评价。具体评分如表： 第三节 农业机器的配备 农业机器配备农业机器配备就是依据给定的机械化作业项目及作业量，为一个企业或地区选择农业机器型号，确定各型农业机器的数量，组成农业生产机群。一、农业机器配备的目的与要求一、农业机器配备

13、的目的与要求 目的是组成按农艺要求完成企业机械化作业任务，并具有较高经济效益的机群。要求： 、保证按农艺技术要求完成企业的各项机械化作业。 、配备的机器能使企业获得较大的经济效益。 第三节 农业机器的配备二、农业机器配备的依据二、农业机器配备的依据 、配备依据 （）企业所在地区的自然、社会经济条件，地形地貌和作业场所状况等条件； （）企业的规模及生产工艺和作业项目，以及由此而决定的各项作业数量和农艺技术要求； （）企业的管理水平及人员的技术水平； （）企业原有作业系统的构成（人、机、畜构成）及技术经济指标； （）可供选择的机器型号、价格、技术性能和对企业所在地区的适应性等有关资料和数据。 第三

14、节 农业机器的配备三、机器配备方法三、机器配备方法 、比照类推法 、生产率法 也称“工作量法”或“作业量法”。是根据选用机组的生产率、分配给该机组的作业量、可作业天数等条件来确机具配备数量的一种方法。rrTRWUn第三节 农业机器的配备 、能量法 类似于第二种方法，我们以完成某项作业日需用能量（kwh/d）为依据，再结合选定拖拉机的标定功率（或牵引功率）、来确定需用拖拉机数量。 、线性规划法 应用此方法的前提是配备的目标函数与约束条件均为线性函数。 配备计算过程一般为确定目标函数，设置变量和建立约束方程组，数学模型中诸参数的求解及计算结果的分析。现以某生产单位动力配备为例说明如下：rTTHRN

15、An第三节 农业机器的配备 、最小年度费用法 通过建立费用函数模型，以求得相应于最小年度费用的拖拉机最佳功率或最佳农机幅宽，从而为合理选配拖拉机和作业机械提供依据。 njjjjjniijijXCZxnjXmiXW11min, 2 , 1, 0, 2 , 1,目标函数为整数，约束条件第三节 农业机器的配备 作业机械数量的计算是根据与该作业机械配套的动力机的数量以及单台动力机配备该作业机台数来计算。 四、作业机械数量的计算四、作业机械数量的计算Tmnmn 第三节 农业机器的配备参考： 1、余友泰 农业机械化工程 中国展望出版社，1987年； 2、戴有忠 农业机械化工程 东北农业大学，1996年；

16、3、朱振宇 大庆农场农业机器系统优化设计东北农业大学硕士学位论文，2001年； 4、王金武 创业农场水稻生产机械化东北农业大学博士学位论文，2002年； 5、王晓燕 天戈草业公司农业机器优化配备研究东北农业大学硕学位论文2004年。 第四节第四节 机器配备相关参数计算及机器配备过程机器配备相关参数计算及机器配备过程一、机组日历生产率及其计算一、机组日历生产率及其计算 作业日历期内，考虑自然条件及机器技术状态等因素的影响，预计机组达到的平均日（或小时）生产率，称为机组日历生产率。其计算式为：byprWW或 yrptrTWW 第四节 机器配备相关参数计算及机器配备过程 、机组日历日期利用系数r及其

17、确定 作业的农时日历期内，机组实际可能作业的日数与日历日数之比，其数学表达式为： 通常日历日期利用系数由下式得出：RRRrwbar 第四节 机器配备相关参数计算及机器配备过程 （）技术完好率 机组技术完好率等于机组各台机具技术完好率之积。 （）保养系数及其确定 一般，由于作业机具的保养在班次前后进行，所以，b只计动力机械的保养系数。如果机组大部分保养操作都在作业空闲时间进行，b可忽略不计。 （）气象系数及其确定 气象系数等于作业日历日数减去因天气影响不能作业的日数0与作业日历日数之比。 第四节 机器配备相关参数计算及机器配备过程 、班次系数和日实际可作业时间的确定。 班次系数为实际日作业的时间

18、Tr与标准班次时间Tb之比。 *各地、各季节、不同作业该系数也可能不同。第四节 机器配备相关参数计算及机器配备过程二、作业负荷及其调节二、作业负荷及其调节 单位时间机器完成的作业量，或为完成给定的作业任务单位时间投入的机器能量，通常称之为机器的作业负荷。 前者称为工作量负荷，单位为标准公顷d； 后者称为能量负荷，单位为kWd、kW hd等。第四节 机器配备相关参数计算及机器配备过程 、作业负荷的计算 （）工作量负荷 日）标准公顷/(rrRUU （）有用能量负荷 根据机组生产率公式，某项作业日需有用能量负荷为： rrrTRCUKRUCKUAA第四节 机器配备相关参数计算及机器配备过程 （）功率负

19、荷 采用能量法进行机器配备需计算完成作业每天需用拖拉机牵引功率总值。公式如下： rrrTrTRCUKTAN （）需用动力负荷 日需某型动力的标定功率表示，称为该型动力的需动力负荷，计算式为：wrrTNrrTNTrenrTRCUKTRCUKNN 第四节 机器配备相关参数计算及机器配备过程 、作业负荷图 以横轴表示日期，纵轴表示作业负荷值，由此构成的直方图为作业负荷图。 作业负荷图具体绘制步骤如下： （）定坐标及比例 横坐标表日期，以日为单位；纵坐标表作业负荷，单位与相应作业负荷单位相相同。 （）绘出纵、横坐标轴，标示日期时，要求标示相应日的终点终点。 第四节 机器配备相关参数计算及机器配备过程

20、（）绘负荷叠加直方图 按各项作业的起止日期及日作业负荷值，在图上绘各项作业负荷的直方图。绘负荷直方图时应注意： 同日有若干项作业时，各项作业的负荷直方图应叠加绘出。 一日多项作业，各项作业的负荷直方图叠加次序可上下任意调换摆放，原则是尽量使相邻日期的同一项作业的负荷直方图连通。 、作业负荷的调整 第四节 机器配备相关参数计算及机器配备过程 第四节 机器配备相关参数计算及机器配备过程 农业生产具有季节性，可能出现某段时间内作业负荷非常大，而有的期间作业负荷特别小。为了降低机器设备投资，从而降低作业成本、提高机器的利用率，应将某些日期的负荷值予以调整。调整方法及原则如下： （）改变作业日期，将处于

21、高峰期的某些作业项目移离高峰值，具体方法有： 平移法 改变作业的起止日期，向前或向后移离高峰期，被移离的作业项目的作业日数保持不变。 第四节 机器配备相关参数计算及机器配备过程 缩短作业日期 此法是将处于高峰期的作业项目开始日期后移或结束日期前移。用缩短作业期长的方法使某项作业处于高峰期的部分移离负荷高峰期。 延长作业期长 通过延长处于高峰期作业项目的作业期（提早开始或延迟结束或者同时提早和延迟作业的开始、结束日期）的方法来减小负荷峰值。 第四节 机器配备相关参数计算及机器配备过程 改变作业期调整负荷的原则： 作业的农时时期允许； 不影响相继作业的正常进行（如不能将播前整地作业延至播种作业之后

22、）。有时，为了降低负荷峰值，可同时变更时序相关的作业项目的作业日期。 降低值减少机器配备量所获得效益应大于或等于因改变作业期而增加的适时性损失。 第四节 机器配备相关参数计算及机器配备过程 是将处于高峰期作业项目的全部或部分作业任务调配给同期作业负荷较轻的其它动力（人 畜力等）进行，以此来降低某种动力的负荷高峰值。 另一种动力作业时能满足农艺技术要求； 接受作业任务的动力，在所调作业的作业期，又不处于负荷高峰值； 调整峰值，减少机器配备量所获效益应大于或等于由其它动力进行作业所增加的作业费用。 （）重新分配各作业动力的作业任务 第四节 机器配备相关参数计算及机器配备过程 （）孤日峰必削 高峰期

23、只有一天为孤日峰，一定要进行削除，一般采用改变作业日期的方法削掉孤日峰。 第四节 机器配备相关参数计算及机器配备过程三、作业阶段及其划分三、作业阶段及其划分 含有相同作业项目的一段连续日历时期，即为一个作业阶段。 由此定义可推出: 任一作业阶段的延续日期内，除起、止日期外，其间任一日都不是任何一项作业的开始或结束日期。 亦即在一作业阶段内作业负荷为一定值。这一推论是划分作业阶段的原则，不含任一项作业的阶段称为空段。作业阶段所含各项作业负荷之和即为该阶段的作业负荷。 第四节 机器配备相关参数计算及机器配备过程 、流程图法 流程图法是在流程图上划分作业阶段的方法。其步骤如下： （）绘制流程图： 以

24、日期为横轴（标示方法同作业负荷图），在纵轴位置按各项作业起止日期的崐先后，自上而下排出各项作业的序号及名称。以开始日期为起点，结束日期为终点画出各项作业对应的线段，即流程线。由此构成表示作业任务的图表即为流程图。如图所示。 作业阶段的划分方法： 第四节 机器配备相关参数计算及机器配备过程 （）按各项作业流程线起、止端点向日期线引垂线，在始日左边和终日右边与日期线相交，相邻两垂线之间的连续日期即为一个作业阶段； （）作业阶段的排序，按日期线由左至右，将各作业阶段排序并在图上标上序号，同时标出各阶段作业项目数及作业负荷值。 第四节 机器配备相关参数计算及机器配备过程 负荷图法就是在负荷图上划分作业

25、阶段的方法。其步骤如下： （）绘制作业负荷图： （）沿负荷图各凸峰及凹谷两侧线，向日期轴引垂线交于日期轴上相对应的日期的始或终边线上，相邻两线之间的连续日期,即为一个作业阶段。 （）同样，划分完作业阶段后也要标出作业阶段序号，各阶段作业项目数及负荷值。 、负荷图法 第四节 机器配备相关参数计算及机器配备过程 、划分作业阶段的目的 （）确定负荷高峰期，为确定机器配备数量提供依据； （）为线性规划法建立数学模型提供依据。四、确定机组配备量的高峰期负荷法四、确定机组配备量的高峰期负荷法 高峰期负荷法也称之为峰值法。本方法是以配置负荷值最大的作业阶段所需的机器数量确定机群机器配备量。目的是为了保证机群

26、所进行的各项作业都能在规定的农时日期内完成。 第四节 机器配备相关参数计算及机器配备过程 按此法配备的各型机器的日作业量，只在其负荷高峰期才等于或接近其作业的日负荷值；在其它作业阶段，其日作业能力都有剩余。因此，在非高峰期阶段，对于只进行农业作业的机器将不能得到充分地利用。 按上述过程采用生产率法或能量法计算机器需用量后要圆整(一般都是取不小于计算值的最小整数)。 第四节 机器配备相关参数计算及机器配备过程 由前述配备方法知，这样确定的机器数量一般要比实际需要量多一些，在日负荷小时尤为明显，因而配备计算完成后还要对配备方案进行技术经济论证，验算机群的经济性及实际作业能力。针对实际生产单位，必要

27、时可指出机群各阶段可承担代耕作业项目及面积，这更利于机具充分利用和降低作业成本。 第四节 机器配备相关参数计算及机器配备过程 黑龙江省某农村春播阶段机械作业任务如下表。若这四项作业全选用东方红1002履带式拖拉机来完成。试求：（）画出该村春播阶段东方红1002的作业负荷图，并划分作业阶段；（）计算完成上述作业需用东方红1002的数量，并依农具配备情况给出机群构成；（）对配备方案进行技术经济论证。 五、配备计算示例五、配备计算示例Wwq第四节 机器配备相关参数计算及机器配备过程 分析分析：教材中共列举五种配备方法。从已知条件看，此题应采用生产率法来计算机器配置。 五、配备计算示例五、配备计算示例 解解：（）计算各项作业工作量负荷。 工作量负荷计算式为 ，查表2-2知：日）标准公顷/(rrRUU 从表2-3中还可算出：1=16d，2=16d，3=11d， 4=11d。因拖拉机保养可在空闲时间完成，因而 ，可以计算出：，3 . 014 . 04320 . 1bwqr第四节 机器配备相关参数计算及机器配备过程五、配备计算示例五、配备计算示例1rU2rU3rU4rU4.87标准公顷/d，8.013标准公顷/d,5.72标准公顷/d，6.74标准公