Структура задач аграрної інженерії.

Виробнича діяльність фахівців інженерної служби пов’язана з вико­нанням певних функцій, які забезпечують досягнення виробничих цілей. Об’єктами діяльності фахівців інженерної служби є технічні і технологічні системи. Для останніх характерним є те, що практично на всіх етапах їх життєвого циклу (проектування, втілен­ня, використання і розформування) рішення приймаються за участю фа­хівців інженерної служби підприємства. З цього випливають узагальнені інженерні функції, а саме: аналіз виробничих ситуацій і систем, проекту­вання систем, планування та організація робіт, управління виробничими процесами. Інженерні функції, як правило, потребують розв’язання задач, обґрунтування рішень та їх реалізації.

Задача — це форма завдання, спрямованого на досягнення мети в за­даних умовах шляхом обґрунтування раціонального поєднання керова­них змінних (факторів).

Структурну модель сукупності інженерних задач можна побудувати у тривимірному просторі з осями: функції, цілі, умови (рис. 1. 9). Розкрит­тя цієї моделі або так званого морфологічного ящика вимагає конкрети­зації функцій, критеріїв, необхідних і достатніх умов, на основі чого здій­снюється формулювання задач.

Аналітичні функції полягають в оцінці виробничих ситуацій і систем на певний момент часу, встановленні причинно-наслідкових зв’язків і за­собів управління процесами. Аналіз може здійснюватись як за відомими, так і за оригінальними алгоритмами і методиками. Здатність до системно­го аналізу є необхідною умовою творчої інженерної діяльності.

Проектування — це цілеспрямована послідовність прийняття рішень щодо синтезу систем або окремих їх складових, розроблення інформацій­ного забезпечення використання систем. Кінцевим продуктом проекту­вання є технічна документація, яка необхідна для втілення і ефективного використання ТС і ТхС. Зокрема, до інформаційного забезпечення відно­ситься експлуатаційний і технологічний регламенти.

Планування — це часове впорядкування робіт, яке включає обґрун­тування послідовності, тривалості і термінів їх проведення. Фахівці ін­женерної служби здійснюють перспективне, річне, етапне та оперативне планування.

Перспективне планування стосується технологічного розвитку вироб­ництва і спирається на нормативно-цільове прогнозування

Рис. 1.4. Морфологічна модель задач аграрної інженерії

Умовні позначення:

ВС — виробнича ситуація; ТхС — технологічна система;

ТхСП — технологічна система процесу; СП — сітьове планування робіт.

С_k→mіn — мінімуму витрат коштів;

Т_p → opt — оптимальних затрат часу (своєчасності робіт);

Q → max — максимуму показників корисності;

W_e → max — максимуму економічної ефективності;

W_n → max — максимуму ефективності праці;

Н → min — мінімуму негативних екологічних наслідків;

ψ → opt — оптимального відтворення ресурсів і середовища.

Враховуючи сезонність аграрного виробництва, річне планування є най­більш поширеним в інженерній практиці (річні план-графіки механізованих робіт, технічного обслуговування, матеріально-технічного забезпечення).

Етапне планування стосується розроблення планів окремих техноло­гічних циклів (кампаній), зокрема, сівби, заготівлі кормів, збирання сіль­ськогосподарських культур, тощо).

Оперативне планування передбачає коректування річних і етапних планів при певних відхилення від номінального ходу виробничих процесів або очікуваних умов.

Організація означає впорядкування структури і взаємодій складових елементів системи з метою зниження невизначеності (ентропії), а також підвищення ефективності використання ресурсів (зовнішньої енергії) і часу. Організація ТхС спрямовується на раціональне поєднання праці лю­дей і засобів виробництва (машин, ресурсів), зниження втрат і підвищення коефіцієнтів корисної дії системи (енергетичного ККД, коефіцієнтів вико­ристання часу і матеріальних ресурсів).

Управління — це процес, що здійснюється через інформаційні обміни і спрямований на забезпечення досягнення мети, стабільності функці­онування і розвитку систем. Інформаційні потоки до ОПР надходять че­рез зворотні зв’язки, а від ОПР до виконавців — у вигляді директивних рішень (див. рис. 1.1). Автоматизовані системи управління, електронні за­соби зв’язку та інформаційного забезпечення є сучасним інструментарієм управлінських функцій.

Функціональний вимір морфологічної моделі (рис. 1.4) задає суть задачі, тобто те що потрібно встановити у процесі її розв’язку. Наприклад, оптимі- зувати склад машинно-тракторного парку (МТП) господарства (проекту­вання), розробити план збирально-транспортних робіт (планування), ор­ганізувати проведення діагностування і технічного обслуговування МТП (організація), забезпечити технологічну дисципліну проведення робіт (управління).

Цілі для кожної задачі потрібно задавати у критеріальній формі, вихо­дячи з умови, що кожній окремій цілі ставиться у відповідність один або декілька критеріїв.

Так, на рис. 1.4 задача планування може бути сформульована так: роз­робити сітьовий план механізованих робіт з метою оптимізації затрат часу (Т_p → opt) в заданих умовах і з урахуванням вимог і наявних ресурсів.

Задача проектування може мати таке формулювання: спроектувати тех­нологічну систему процесу (наприклад, ТхСП збирання зернових культур) з метою забезпечення максимуму економічної ефективності (W_e → max) при мінімальних екологічно шкідливих наслідках (Н → min) для заданих умов, з урахуванням вимог і наявних ресурсів. Тобто у даному випадку за­дача є двокритеріальною.

Вище наведене загальне формулювання задач, які можуть включати низку проміжних задач. Так, для задачі проектування ТхСП потрібно об­ґрунтувати оптимальні терміни збирання з урахуванням можливих втрат зерна і потреби в ресурсах, вибрати раціональні технічні засоби, узгодити взаємодію збиральних і транспортних засобів.

В умовах задачі потрібно відобразити наявні ресурси Р, вимоги і об­меження B, характеристики середовища (зовнішні умови) X.

Ресурси зумовлюють потенційні можливості досягнення цілей і вклю­чають основні та обігові фонди виробництва. Головним засобом сільсько­господарського виробництва є земля. До числа важливих невідтворюва- них ресурсів відноситься час, який суттєво впливає на кінцеві результати виробництва. Крім того функціонування ТхС забезпечують трудові ре­сурси, технічні засоби, технологічні матеріали, енергетичні та фінансові ресурси. Зокрема, від останніх суттєво залежать розміри всіх інших ре­сурсів крім часу.

Вимоги і обмеження можуть стосуватися властивостей ТС і ТхС, умов і результатів їх функціонування (агротехнічні та екологічні вимоги, вимо­ги щодо безпечності робіт, тощо).

Зовнішні умови характеризують властивості предметів праці, а також середовища, в якому функціонує ТхС. Причому задаються лише ті природно-виробничі умови, які суттєво впливають на результати або наслід­ки функціонування ТхС.

Таким чином, розкриття морфологічного ящика стосовно посадових обов’язків інженера полягає у формулюванні сукупності задач з чітко ви­значеною цільовою функцією, необхідними і достатніми умовами. Кожна задача займає окрему чарунку ящика, а у багатокритеріальній постанов­ці — блок чарунок.

Інструментарій інженера включає необхідний арсенал методів і засобів ефективного виконання професійних функцій. Володіння сучасними ме­тодами системного аналізу виробничих ситуацій і обґрунтування рішень, комп’ютерними технологіями і засобами (автоматизоване робоче місце — АРМ інженера, автоматизована система управління — АСУ тощо) є нео­дмінною умовою успішної діяльності інженерів і цілеспрямованого еколо­гічно безпечного розвитку аграрного виробництва.