農業生産システムシミュレータ

石束宣明
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1.

がシミュレーション分析を必要としている.しかし，生はじめに産の現場で個別事例ごとに生産システムのモデル化とコ水稲生産を中心とするわが国の水田作農業では，生産ーディングの実施を期待することは現実的でない.やは規模の拡大による生産コストの低減が最大の課題とされり，シミュレーションの知識がないユーザーが，シミュている.現在，その解決へ向けてさまざまな施策が進めレーションによる生産システムの分析を進め，具体的なられるとともに，生産現場では営農の組織化，農作業受問題に対処することを可能にする道具が求められる.

委託の展開や土地利用権の集積等による生産規模の拡大

ここで紹介する農業生産システムシミュレータは，上記の状況を背景に開発された水田作農業の農作業に主点に取り組んでいる.

わが国の狭小な農業基盤のもとで，できる限りの生産を置く汎用的なシミュレーションプログラムであり，す規模拡大と生産コストの低減を図るには，作付作物の組でに行政機関や普及指導機関，研究機関において広範に合せを工夫することによる土地の有効利用と，生産規模使われているものである.に適合した機械装備の導入，ならびに農業機械の効率的利用が重要になる.

しかし，農業生産活動をこの視点、から検討することはそれほど容易なことではない.農業生産は，宿命ともい2. 農業生産システムの概要
ここでは水稲，麦等水田を基盤として生産が行なわれる水田作農業に限定して農業生産システムを概観する.

える不確定条件に大きる影響されるからである.特に，従来は，極端な兼業化を支えるため，零細な生産規模水田作農業では大部分の農作業が屋外で行なわれるたであるにもかかわらず，必要に数倍する農業機械が導入

め，気象条件に強〈左右される.しかも，人間が，機械されてきた.それが他産業への労働力供給に一定の役割とし、う生産手段を駆使して作物あるいは作物を育む環境を果たし，経済発展に大きく寄与したことは周知のことに働きかけるのが農作業であるから，生命の営みに深くである.しかし，状況は変化しつつある.現在では，生かかわらざるを得ない.つまり，農業生産は作物や家畜産コストを引き下げるためのさまざまな方策が求められ等の生き物，気象や土嬢等の自然環境，農業機械・施設るようになっ Tこ.

や農用資材等の生産手段，労働主体としての人間，それ水田作農業では，幾種類かの作物および品種が組み合に生産費用や生産物価変動等の経済現象を要素として含されて作付けされる.生産活動に投入できる機械や施設

む生産システムである.水田作農業がかかえる課題の解の規模，労働力には限りがあるので，作物や品種の作付決をめざして，このような不確定条件下にある農業生産配分は生産規模が大きくなると重要な課題になる.

ジステムの計画，運用，改善を図るには，シミュレーシ

ョ γ が最適の手段で‘あることは論を待たない.

多種の作物および品種を組み合せて生産が行なわれる
場合，生産にかかわる農作業は多種多様になる.それら

農業生産システムを計画し，運用，改善する手段としがそれぞれ作物や品種に応じた作業適期をもつことになてシミュレーション手法を活用する場は，具体的な課題る.作業適期に地域差があることは L 、うまでもない.作をかかえた生産現場である.共同で営農集団を形成する物を安定的に生産するためには，すべての農作業を所定ことにより生産規模拡大を模索する先進農家や普及指導の作業適期間内に終わらせることが必須になる.

機関，さらには，将来農業のあり方を提示する行政機関

作業適期が重なることなく，単純な流れで農作業が進められる場合には，作業遂行に必要な機械装備の規模やいしづかのりあき

農林水産省農業研究センター〒 305 つくば市観音台 3-1-1

490(12)

労働力の量を容易に求めることができる.しかし，一般には各作業の作業適期間が重なり合うことで作業競合が© 日本オペレーションズ・リサーチ学会. 無断複写・複製・転載を禁ず.

オベレーションズ・リ寸ナーチ

生じ，しかも，それら農作業の進行が天候により影響さに斗|データマネジメントプログラム ls

れるため，作業の流れは複雑に変化し，全体を見通すことが困難になる.また，天候による影響の受け方は，農作業の種類により異なる.たとえば，病害虫防除のための薬剤散布作業では，わずかな降雨があっても植物体に付着した薬剤が流されることになるが，国植えやその前処理作業である代かきは，園場に水を張って行なう作業

二Lー、ーーーーーーーー

ふであるため，よほどの降雨量でない限り作業が妨げられ国|ることはない.土を耕起する作業では，土嬢の種類と降雨履歴で決まる高い土壊水分が，耕起用機械の走行性低モデリング 7 ログラムsザ|

下や土の付着をもたらし，作業が妨げられる.

農作業に使われる機械は，トラクタのように数種の作業に共通に使える機械から，田植機のように田植作業にE今 E

シミュレーショシ使用が限定されるものまでさまざまであり，それらが組プログラムl

み合されて使われる.また，同種の機械が複数台導入されるケースも多い.その場合には，同じ農作業が異なる閣場で、並行的に行なわれることになる.さらに，大部分の農業機械は人による操作を必要とする.農作業の種類

同| I\:)J ブログラ i$

によってはオベレータだけでなく補助者を必要とし，複数の人聞による組作業で進められる.
作物が作付けられる圃場に，機械と労働力を使ってそのつど必要な措置を次々とほどこしてゆく.しかもそれが，天候や土壌，作物生育の状態に影響されるのが，水田作農業の生産、ンステムである.

3.

図 1シミュレータの構成選ぶことで行なう.

シミュレータの機能

なお，シミュレーションの期間は 1 年間であり月

3.t 適用範囲

1 日を開始日とし，水田作農業生産システムのシミュレーションを手軽にため，生育期聞が年をまたがる冬作物では，前年に作付行なえるよう，一切のプログラミングを必要とせず，デけられたと仮定して次年の農作業を進めるようになってータ駆動型て、システムモデリングを可能とすることによいる.

12 月 31 日を終了日にしている.そのり汎用化を実現したのが農業生産システムシミュレータ

3.
2 シミュレータの櫛成である.

本シミュレータは図 1 に示すように，機械の種類，価本シミュレータには，ユーザーをプログラミングから格，固定費率や資材の種類，価格，さらには，生産に従開放するために，わが国の水田作農業で一般的に作付け事できる労力の最大員数や労働単価，シミュレーションされる作物と，作物ごとに考えられる限りの種類の農作対象地域の l 年間の日降水量データ等から成る基本デー業が，あらかじめ与えられている.したがって，汎用性タを操作するためのプログラム，基本データを使って意を備えてはいるが，与えられた作物と農作業の範囲内で図する生産システムのモデル化のための入力操作をつかの使用に限定される.

さどるモデリングプログラム，設定された生産、ンステム

シミュレータで取り扱える作物は，水稲(4 品種まのシミュレーションを実行し，結果を作業日報の形で逐で)，麦類( 4 品種まで)，大豆( 2 品種まで)，露地野菜一記録するプログラム，シミュレーション結果を項目別(5 種類まで)であり，に整理して出力するプログラムから構成されている.

これらに加えて冬作休耕，夏作休耕，作業請負を設定することができる.農作業の設定

図 I に示すように，シミュレーション結果から生産シは，組み込まれている作業一覧表から必要なものを順にステムの分析を容易に行なうことができるよう，出力プ

1991 年 10 月号© 日本オペレーションズ・リサーチ学会. 無断複写・複製・転載を禁ず.

(13)491業を実施しなければならない圃場の有無，作業実施に必要な機械と労力の使用状況を調べた結果から，作業可否が判定される.作業が実施される場合には，機械や労力の稼動状況の更新，圃場の作業状況更新，資材使用量の積算処理がなされる.以上の手順がシミュレーション期間終了まで日を追って繰り返される.
実施対象となる作業を選 J、なお，作業可否の判定や作業時間，作業実施面積の決定，さらには，作業が行なわれた場合の状況更新処理の詳細を示したものが図 3 である.

4.

適用例

農業生産システムシミュレータの適用例として新農業構造改善事業の導入を機に地区の水田農業を再構築する
意向をもっ栃木県河内町田原地区のケースを概観する.
この地区では，将来の農業生産の中核的担い手として数戸の農家から成る営農集団を設定し，この集団の生産活動を，まず機械・施設利用とかかわる農作業の進捗状況から検討し，ついで生産コスト分析や収益分析を行ない，生産効率の向上策を見いだすことを意図している.

そこで5 戸(機械オベレータ 5 名，補助員 3 名)を単位として形成される営農集団とライスセンターの組合せによる生産活動に限定し，生産面積，作付体系，機械装備，ライスセンタ}利用料金，労賃，地代，生産物販売価格等が，生産コストや収益に与える影響について検討する.

なお，営農集団の生産対象面積は 20-35ha ，作付作物は水稲，大豆，二条大麦，小麦であり，転作率を 31% とし，導入される作付体系の一例を図 4 に示す.

その他，作付作物・品種ごとに農作業の種類と順序，使用機械の組合せ，作業能率，組作業人員，投入資材，作
図 2

シミュレーションの流れ

業期間，作物収量，販売単価等が設定されるが，具体的内容は省略する.

ログラムにより年間の機械利用時間と経費，労働時間とこのような問題整理と設定条件のもとで，シミュレー経費，作業経費，資材使用量と経費，生産量，さらにはタを使用して数年にわたる営農集団の生産活動の動態を生産コスト等の項目に整理して表示される.

ミシュレートしその結果から生産コスト分析を進めた.
分析結果から，作物別の生産コストについてのみ図 53.
3 シミュレーションプロセス
次に，シミュレータの心臓部にあたるシミュレーショ

ンプログラムの動作を流れ図として図 2 に示す.に例示する.図 5 の結果はあくまでも設定した前提条件にもとづくものであるが，これより作物聞の相対比較や図 2 にしたがって説明すると，まず，各作業の作業期生産面積と生産コストの関係を理解することができる.

間と当日の日付を比較することにより，当日実施対象と最後にここで、行ったシステム分析の結論を紹介する.

なる農作業が選び出される.当日実錨対象となる農作業がなければ日付が 1 日進められるが，対象作業が複数あ『分析の結果はーできるだけ転作面積を少なく，水稲生産に傾斜した経営を展開した L 、とし、う生産現場の意向る場合は，優先順位の高い農作業から作業の可否が調べに具体的な根拠を与えている.しかし，わが国農業の置られる.天候状態から作業可能と判定されると，当該作かれている現状からは，過剰である米のさらなる生産増492(14)© 日本オペレーションズ・リサーチ学会. 無断複写・複製・転載を禁ず.

オベレーションズ・リサーチ

は望むべくもない.したがって，今後の水田作農業の方

Vo 1. 48 , No.l (1 986) , 107‑
113.

誌，

向として，生産技術面では，大豆の収量向上と生産効率[2J 石束宣明:生産規模拡大の今目的意義，農作業研の飛躍的向上が緊急の課題であり，営農技術としては，

Vol.23 ，別号(1 988) ， 85‑88.

究，機械装備や労力を削減しながら良質米と冬作麦の作付率[3] Buck , N.L. , Vaughan , D.H. andHughes ,を増す方法の検討が必要になろう』

H.A.:A general.purpose simulation progｭ
ramforagriculturaloperations , Computers

参宏文献.3(1988) ,and Electronicsi
n Agriculture , V01[1] 石束宣明:作業体系シミュレータ，農業機械学会

29‑
44?
作業優先順位

作業期間

作物名:
作業名:
作業開始期日:作業終了期日:

対象作物・作業

作物名:
作業名:

l頓{立:作物・作業圃場
面積:作付作物;
冬作物:
夏作物:

図 3

1991 年 10 月号

投入資材

投入機械

作物名:
作業名:

作物名:
作業名:投入資材;

使用組合せ，#1 :資材A#1 ・機械 A#2: 資材B#2: 機械B

シミュレーションプロセス© 日本オペレーションズ・リサーチ学会. 無断複写・複製・転載を禁ず.

(15)493

体

十l

作
夏作物

系

20 ,000

冬作物

18 ,000

16 , 000

:川00
コシヒ力リ

ト45%

水り川00
5060 10 , 000

緋66%

稲粕

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69%

8 , 000
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ハU。ムτLCUnu

7%
月の光

314%
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5…崎町生
産

7911I:l15

生産面核 (ha)図 53f}~

生産コスト

あまぎ二条

大タチナガハ15%
豆25%

スズユ 7 力

10%
{本耕

図 46%

11%

大麦条

[4] Ishizuka., N.:Developmento
ffarmoperaｭ
gr
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ltu
ralEngineeｭ
tionsystemsimulator , A

はるな二条 4%22% ミサトゴ←ルデ〆
7%
麦農林61 号

1212%

ring (Dodd , V.A.andGrace , P.M.) , (1989) ,2633‑2638[5] 石束宣明:シミュレーションによる水田作機械化作業のコスト分析，農業機械学会誌，9;。

作付体系

大会の提出書類の書式や詳細につきましては，学会事後IFORS '93 のご案内務務局に案内状がありますので，必要な方はご請求くださ

3 年に 1 度開催されている IFORS の大会が，次回は 1993年 7 月 12-16 日にポルトガルのリスボンで関かれることになっています.

Horizons" です.

テーマは“ o R :Expanding

この大会で論文を発表されようとする方は，下記の要領でご応募ください.

締切: 1992年 4 月 1 日(木)連絡先，アブストラクト

い.

この大会には従来と同様，各学会からの選出論文(national contributions) の提出が求められていて，当学会には 2 篇が割り出てられています.学会選出論文については，原則として full paper が Proceedings に掲載されることになっています.当学会では下記の要領

提出書類:標題，著者名，(50語以内)，100 スイスフランで選出論文を募集いたしますので，ふるってご応募ください.

締切: 1992年 2 月 29 日(土)の銀行振出小切手または郵便為替

提出先: C
onference Secretariat ,IFORS 93 Facuｭ

提出書類:標題，著者名，連絡先(以上は英文および和文で)，アブストラクト(英ｭldade de Economia., Universidade Nova de Lis文)，

boa , TravessaEstev縊 Pinto , 1000 LISBOA , POｭ和文)

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提出先:国際委員会(学会事務局気付)

494 (16)

Vo 1. 52 , No.

3 (1 990) , 43‑52

fullpaper (英文)または関係資料(英文または© 日本オペレーションズ・リサーチ学会. 無断複写・複製・転載を禁ず.

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