СПОСОБ НОРМИРОВАНИЯ ВЫРАБОТКИ МАШИННО-ТРАКТОРНОГО АГРЕГАТА
METHOD OF STANDARDISING MACHINE-TRACTOR AGGREGATE OUTPUT

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
р
где В- рабочая ширина захвата агрегата, м;
p
V - средняя рабочая скорость, км/ч;
р
Т - время основной работы (чистое рабочее время) в течение смены, ч.
р
p
Величина В определяется непосредственными измерениями при работе агрегата или по справочным таблицам /1/, V - расчетным путем или по результатам наблюдений.
р
p
Время Т вычисляется с использованием данных фотохронометражных наблюдений с учетом значения рабочей скорости V /1/:
см
где Т - время смены;
пз
Т - время подготовительно-заключительной работы (определяется путем фотохронометражных наблюдений с учетом данных нормативных станций /1/);
обс
Т - время организационно-технического обслуживания агрегата на загоне (определяется по данным наблюдений);
отл
Т - время на отдых и личные надобности исполнителей (принимается по рекомендациям научно-исследовательских организаций /1/);
пто
Т - время перерывов, обусловленных организацией труда и технологиями (определяется по данным наблюдений);
вс
вс
пов
пер
то
под
τ - коэффициент вспомогательной работы, τ=τ+τ+τ+τ.
Составляющие последнего выражения вычисляются по следующим формулам.
Коэффициент холостых поворотов и заездов:
пов
пов
p
τ=tV/(3,6L),
пов
где t - время одного поворота (с), определяется по данным наблюдений;
L - средняя длина гона, м.
пов
cp
Коэффициент τ вычисляется для принятых в нормировании механизированных работ классов длины гона полей L (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):
пер
пп
nep
тр
ср
τ=ω(t+L/V)/F,
p
p
где ω - чистая часовая производительность агрегата (га), ω=0,1BV;
пп
t - время подготовки агрегата к переезду и работе после переезда (по данным наблюдений);
пер
L - расстояние одного переезда (км), определяется по справочным таблицам /1/ в зависимости от класса длины гона;
тр
V - транспортная скорость агрегата (км/ч), определяется по данным наблюдений;
cp
F - средняя площадь участка (га), определяется по справочным таблицам /1/ в зависимости от класса длины гона.
Коэффициент технологических остановок:
то
заг
τ=tωН/(60Vφ),
заг
где t - 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.
то
заг
выг
По аналогичным формулам вычисляется значение τ для технологических операций, связанных с выгрузкой собранного урожая. В этих случаях вместо t и Н используются значения времени одной выгрузки t и урожайности U.
Коэффициент времени подъезда агрегата к месту заправки семенами, удобрениями, ядохимикатами и заезда в борозду:
под
под
τ=tωН/(60Vφ),
под
где t - время одного подъезда (мин), определяется по данным наблюдений.
см
Средние расчетные значения W, определенные по формуле (1), сводятся в таблицы типовых норм, дифференцированных по группам /2/ или по длине гона /3/.
пл
сp
б) Проведение паспортизации полей сельскохозяйственного предприятия, в результате которого определяются средневзвешенное значение удельного сопротивления плуга k, характеризующее почвенные условия и используемое при нормировании пахотных работ, средний класс длины гона полей L и обобщенный поправочный коэффициент на местные условия:
р
ск
изр
к
в
т
где К, К, К, К, К, К - 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.
р
в
т
ск
изр
к
Коэффициенты К, К и К характеризуют снижение производительности в основном из-за снижения средней скорости движения агрегата, а К, К, К - из-за уменьшения чистого рабочего времени.
ср
пл
общ
cp
общ
По результатам паспортизации полей с использованием справочных таблиц /1/ определяются группы норм на пахотные работы (по сочетанию L, k и К) и на непахотные работы (по значениям L и К).
см,
н
см,
н
см
см,
н
см
общ
см
cp
пл
в) Установление сменной нормы выработки W машинно-тракторного агрегата для условий хозяйства. При использовании таблиц типовых норм, дифференцированных по группам /2/, принимают W=W для группы норм, к которой отнесено хозяйство (подразделение) по результатам паспортизации полей. При использовании таблиц типовых норм, дифференцированных по длине гона /3/, принимают W=W К, причем W определяют для значений L и К, 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.
p
Средняя рабочая скорость V 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.
p
p
Во втором случае (определение V 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 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.
p
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, 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.
cp
пер
ск
изр
к
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, среднее расстояние одного переезда L и частные поправочные коэффициенты, учитывающие снижение производительности агрегатов из-за сложности конфигурации поля (К), изрезанности препятствиями (К), каменистости (К).
пз
обс
отл
пто
пов
пп
тр
заг
выг
под
р
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, Т, Т, Т, t, t, V, t, t, V, φ, t, а также значение рабочей ширины захвата В.
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.
р.ф
p
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(время движения агрегата при рабочем положении сельскохозяйственной машины) и путь L, пройденный за это время, с последующим расчетом средней рабочей скорости как
p
p
p
р.ф
5. С использованием программы спутникового мониторинга определяют период времени t, 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, Н, U, а также L и Т вводят в качестве исходных данных в расчетную компьютерную программу, при помощи которой с использованием баз данных полей и машинно-тракторных агрегатов вычисляют:
cp
cp
ск
изр
к
- среднюю площадь F и средний класс длины гона L для выбранной группы полей, а также средние значения частных поправочных коэффициентов на сложность конфигурации К, изрезанность препятствиями К, каменистость К и обобщенный поправочный коэффициент к норме выработки по формуле
p
- среднюю скорость движения V по формуле (4);
p
- нормативное чистое рабочее время T по формуле (2);
- сменную норму выработки (в гектарах) по формуле