Система производственно-технической эксплуатации машино-тракторного парка в условиях АПК Восточной Сибири (стр. 1 )

На правах рукописи

Бураев Михаил Кондратьевич

система производственно-технической эксплуатации машинно-тракторного парка в условиях апк восточной сибири

Специальность 05.20.03 – Технологии и средства технического обслуживания в сельском хозяйстве

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

доктора технических наук

Улан-Удэ, 2010

Работа выполнена в ФГОУ ВПО «Иркутская государственная сельскохозяйственная академия»

Научный консультант: доктор технических наук, профессор,

заслуженный деятель науки и техники РФ

 

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

доктор технических наук, старший

научный сотрудник

доктор технических наук, профессор

Ведущая организация: ФГОУ ВПО «Бурятская государственная

сельскохозяйственная академия

им. »

Защита диссертации состоится «___»________2010 г. в часов на заседании диссертационного совета ДМ 212.039.06 при ФГОУ ВПО «Восточно-Сибирский государственный технологический университет» г. Улан-Удэ, , ВСГТУ.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные гербовой печатью, просим отправлять в адрес диссертационного совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО «Восточно-Сибирский государственный технологический университет»

Автореферат разослан «__»________2010 г. и размещен на сайте ВАК Минобрнауки РФ http://vak. ***** «__»________2010 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета,

к. т.н., доцент

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Наметившееся в рамках Национального проекта «Развитие АПК России» поступательное развитие сельскохозяйственного производства страны обусловило новые подходы к технической политике и совершенствованию теоретических основ эффективного использования сельскохозяйственной техники на качественно новом уровне. Вместе с тем аграрная реформа сопровождается острейшим дефицитом сельскохозяйственной техники, ее интенсивным старением и снижением показателей использования. Неэффективное машиноиспользование является одним из основных негативных процессов на селе, способное поглотить больше ресурсов, чем их имеется в хозяйствах. Применение машин по прямому назначению не подкрепляется развитием технологической базы сервиса вследствие больших материальных затрат и отсутствия научно-методических рекомендаций деятельности в условиях рыночных отношений. Разобщение сфер технической (ТЭ) и производственной (ПЭ) эксплуатации машинно-тракторного парка (МТП) привело к снижению многих показателей потребительского качества машин и в числе других причин обусловило низкую эффективность работы предприятий сельхозтоваропроизводителей, как успешно развивающихся, так и находящихся на грани выживания.

Анализ информации в области эксплуатации машин показал, что одним из резервов повышения эффективности машиноиспользования является комплексное (в единстве) рассмотрение процессов производственной и технической эксплуатации машинно-тракторного парка. Необходимость такого подхода возникает в связи с тем, что процессы производственной и технической эксплуатации машин взаимосвязаны и оказывают большое влияние друг на друга.

Интеграция сфер производственной и технической эксплуатации в диалектически единую производственную систему позволит успешно реализовывать преимущества машинного производства сельхозпродукции, снизить при этом трудоемкость выполнения технологических операций, повысить точность оценки состояния машин, качества их обслуживания и ремонта.

В этой связи тема исследований по изысканию путей совершенствования систем производственной и технической эксплуатации МТП, позволяющих повысить эффективность машиноиспользования в регионе, является актуальной и имеет большое народнохозяйственное значение.

Работа выполнена в соответствии с межведомственной координационной программой фундаментальных и приоритетных прикладных исследований по научному обеспечению развития АПК РФ на период до 2010 года, программой развития сельского хозяйства и регулирования рынков сельскохозяйственной продукции сырья и продовольствия Иркутской области на гг., комплексными планами НИР ИрГСХА (№ госрегистрации ).

Цель исследований. Повышение эффективности использования машин в АПК на основе совместного рассмотрения сфер производственной и технической эксплуатации МТП как единой производственно-технической системы.

Объект исследования. Процесс производственно-технической эксплуатации машинно-тракторного парка (ПТЭ МТП) в АПК.

Предмет исследования. Закономерности, взаимосвязи и количественные оценки факторов системы производственно-технической эксплуатации МТП.

Методы исследования. Системный подход в выявлении факторов и взаимосвязей производственной и технической эксплуатации МТП, методы теории вероятностей, теории массового обслуживания, теории графов, статистический анализ и т. д.

Научную новизну представляют:

- понятие «производственно-техническая эксплуатация» и методологические основы построения системы производственно-технической эксплуатации МТП;

- комплексный показатель оценки уровня производственно-технической эксплуатации МТП;

- модель процесса производственно-технической эксплуатации МТП, основанная на выделении пяти групп показателей, характеризующих результативность организационно-технических и технологических мероприятий по обеспечению качества процесса эксплуатации МТП, технического и ремонтного обслуживания техники, степень реализации вопросов материально-технического обеспечения и подготовки квалифицированных кадров;

- методика повышения уровня производственно-технической эксплуатации МТП разных хозяйствующих субъектов средствами системы агротехнического сервиса (САТС).

Практическая значимость работы заключается:

- в ликвидации необоснованных простоев машинно-тракторных агрегатов (МТА) обусловленных дефицитом материалов (семена, удобрения, ТСМ), запасных частей, обменных агрегатов и средств сервиса на этапах использования МТА по назначению.

- в определении рациональных параметров совмещения средств и объектов сервиса с учетом условий и режимов ПТЭ МТП, что позволит минимизировать затраты и обеспечить ритмичность технологических процессов в полеводстве.

- в разработке мер по повышению уровня производственно-технической эксплуатации МТП, позволяющие формировать систему обслуживания с параметрами адаптированными к местным условиям, сократить время простоя машин и увеличить отдачу от их использования по назначению.

Результаты исследования рекомендованы к внедрению министерствами сельского хозяйства Иркутской области и Республики Бурятия и внедрены на сельскохозяйственных предприятиях Иркутской области, Республики Бурятия и Забайкальского края. Материалы диссертации используются в учебном процессе на факультетах механизации сельского хозяйства Иркутской ГСХА и Бурятской ГСХА им. .

На защиту выносятся:

- методологические основы построения системы производственно-технической эксплуатации МТП в сельском хозяйстве;

- методика количественной оценки уровня производственно-технической эксплуатации МТП;

- взаимосвязи между показателями производственной и технической эксплуатации МТП и параметрами системы агротехсервиса (САТС);

- модели системы обслуживания для хозяйств с разным уровнем производственно-технической эксплуатации МТП;

- выбор способа и места совмещения средств и объектов агротехсервиса с целью повышения уровня производственно-технической эксплуатации МТП;

Апробация работы. Основные положения и результаты исследований доложены:

- на международных научных конференциях: «Научные проблемы и перспективы развития ремонта, обслуживания машин и восстановления деталей» (г. Москва, ГОСНИТИ, 2003 г.), «Прогрессивная технология восстановления изношенных деталей машин гальваническими покрытиями. Перспективные технологии и средства технического обслуживания машин» (г. Иркутск, ИрГСХА. 2005 г.), «Агроинженерная наука: проблемы и перспективы развития» (г. Улан-Удэ, БГСХА им. , 2005 г.), «Проблемы механики современных машин» (г. Улан-Удэ, ВСГТУ, 2006 г.), «Современные перспективные технологии в АПК Сибири» (г. Новосибирск, НГАУ, 2006 г.), «Агротехинновации в АПК» (г. Москва, МГАУ им. Горячкина, 2006 г.), «Актуальные проблемы эксплуатации машинно-тракторного парка, технического сервиса, энергетики и экологической безопасности в агропромышленном комплексе» (г. Иркутск, ИрГСХА, 2007 г.) «Машинно-технологическое, энергетическое и сервисное обеспечение сельхозтоваропроизводителей Сибири» (г. Новосибирск, СибИМЭ, 2008 г.); Климат, экология, сельское хозяйство Евразии (г. Иркутск, ИрГСХА, 2009).

- на всероссийских конференциях и семинарах: «Качество высшего аграрного образования: проблемы планирования, управления, контроля, оценки» (г. Иркутск, ИрГСХА, 2003 г.), семинарах заведующих кафедр ЭМТП и ремонта машин вузов Сибирского ФО (г. Новосибирск, НГАУ, 2003 г.) и РФ (г. Москва, МГАУ им. Горячкина, 2007 г.), всероссийской научно-практической конференции, посвященной 75-летию со дня открытия Чувашской государственной сельскохозяйственной академии (г. Чебоксары, 2006 г.);

- на заседаниях научно-технических советов Департамента сельского хозяйства администрации Иркутской области (2008 г.), Министерства сельского хозяйства и продовольствия Республики Бурятия (2009), областном производственном совещании инженерно-технических работников (г. Шелехов, 2000 г.);

- на межвузовских конференциях: Восточно-Сибирского государственного технологического университета (г. Улан-Удэ, 1985, 2007, 2009 г. г.), Иркутского государственного технического университета (2005, 2008 г. г.), Бурятской государственной сельскохозяйственной академии им. (г. Улан-Удэ, 2006, 2009 г. г.), Иркутской государственной сельскохозяйственной академии ( г. г.).

Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 59 работах: из них 22 работы, выполнены в соавторстве (доля автора 30% в 6 работах, 50% в 8 работах и 80% в 8 работах) и 37 работ со 100% авторством. В изданиях, рекомендованных Перечнем ВАК 10 статей: из них 8 статей с долей авторства 100% и 2 статьи в соавторстве (доля автора 80%).

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, общих выводов, списка литературы из 294 наименований. Работа содержит 323 страницы основного текста, включает 65 рисунков и 59 таблиц. Приложения составляют 22 страницы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введение обоснована актуальность проблемы, сформулированы цель исследований и краткая их характеристика, конкретизированы объект и предмет исследований, показаны научная новизна положений, выносимых автором на защиту, и практическая ценность работы, отражены вопросы реализации и апробации полученных научных результатов, дана общая характеристика выполненных исследований.

Первая глава "Постановка проблемы и задачи исследования" посвящена анализу факторов, влияющих на эффективность использования сельскохозяйственной техники в АПК, подходов к решению проблемы производственной и технической эксплуатации МТП и обоснованию необходимости поиска путей её совершенствования.

Организационным и технологическим вопросам эксплуатации и ремонта сельскохозяйственной техники посвящены труды отечественных ученых , , , . , , и др.

Вопросы моделирования технологических процессов и систем обеспечения работоспособности машин исследовались в трудах , , , , и др.

Достаточно большое количество исследований посвящено выявлению влияния факторов технической и производственной эксплуатации на процессы использования машин в различных зонах страны. К ним можно отнести работы , , , и других ученых.

В указанных работах внимание уделяется вопросам обеспечения уровня эксплуатации машин путем совершенствования системы агротехнического сервиса, улучшения снабжения сельскохозяйственных предприятий запасными частями, топливно-смазочными материалами, удобрениями, семенами и т. д., рационального сочетания машин для эффективного выполнения и построения технологического процесса в конкретных условиях использования, и обосновываются основные технологические параметры. Анализ работ показывает, что без совместного рассмотрения параметров производственной и технической эксплуатации даже при оптимальном сочетании машин имеются простои, что приводит к снижению качества выполнения технологических работ и повышению издержек на производство продукции.

В настоящее время недостаточно научно обоснованных рекомендаций по совместному учету факторов и управлению производственной и технической эксплуатацией машинных агрегатов. Установление для каждой из систем индивидуальных критериев не всегда способствовало эффективному функционированию МТП в целом.

Проблема комплексного исследования показателей технической и производственной эксплуатации парков машин по различным критериям рассмотрена в работах , , . Отмечая большую значимость освещаемой проблемы для науки и практики использования машин, упомянутые авторы не рассматривают эти сферы эксплуатации в единой системе производственно-технической эксплуатации. В практике и теории аграрного машиноиспользования термин «производственно-техническая эксплуатация» отсутствует. Вместе с тем, принцип конкретности (), требующий при изучении объекта исходить из его особенностей, специфических условий его существования делает отличным этот термин от узаконенного ГОСТ термина «эксплуатация».

Результаты опроса механизаторов и инженерно-технических работников сельского хозяйства Прибайкалья показали, что первостепенными задачами в решении проблемы повышения качества эксплуатации машин являются материальные стимулы, а на втором месте – внедрение передовых форм и приемов технического и технологического обслуживания, обеспечивающие в условиях рынка высокий уровень производственно-технической эксплуатации МТП.

Сущность научной проблемы заключается в необходимости теоретического обоснования закономерностей влияния факторов производственной и технической эксплуатации на результаты машиноиспользования и определения основных подходов к формированию и функционированию системы производственно-технической эксплуатации МТП. Для решения данной проблемы сформулированы следующие задачи исследований:

1. На основе анализа особенностей машиноиспользования и машинообслуживания в АПК Восточной Сибири обосновать возможность комплексного рассмотрения производственно-технической эксплуатации МТП как системы.

2. Обосновать комплексный показатель уровня производственно-технической эксплуатации машинно-тракторного парка и разработать ме­тодику его количественной и качественной оценки.

3. Обосновать и исследовать взаимосвязь параметров производственно - технической эксплуатации машинно-тракторного парка и установить закономерности их характеристик;

4. Разработать методологические основы формирования и принципы функционирования системы производственно-технической эксплуатации МТП.

5. Провести экспериментальные исследования и производственную проверку эффективности ПТЭ МТП.

Во второй главе «Теоретические предпосылки системы производственно-технической эксплуатации машинно-тракторного парка» рассмотрены теоретические аспекты формирования системы производственно-технической эксплуатации, дано математическое обоснование и описание модели системы ПТЭ. Новый подход к решению данной проблемы опирается на логику суждений и умозаключений ученых и практиков о необходимости совместного рассмотрения сфер производственной и технической эксплуатации как единой производственно-технической системы и выработке на этой основе новых положений о результатах функционирования и эффективности машинно-тракторного парка.

При изучении сложной взаимосвязанной системы ПТЭ использовался системный подход, который позволяет построить и изучить структуру каждой из взаимодействующих подсистем в условиях, когда выбор альтернативы требует анализа сложной информации различной физической природы.

Системный подход позволил объединить усилия разных участников производства, увязать их с соответствующими ресурсами, учесть важнейшие взаимосвязи, которые при обычном решении нередко теряются или учитываются не полностью. Объективным условием такого подхода является сельскохозяйственное предприятие любой формы собственности, как относительно изолированная система, в границах которой при помощи машинно-тракторного парка осуществляются процессы машинного производства сельскохозяйственной продукции.

В настоящей работе рассматривается ПТЭ МТП, представляющая собой сложную производственно-техническую систему, являющуюся, в свою очередь, подсистемой сельскохозяйственного предприятия (рисунок 1).

Работа любого сельскохозяйственного предприятия, занимающегося машинным производством сельскохозяйственной продукции, будет эффективна при условии эффективного функционирования машинно-тракторного парка. Системное рассмотрение ПТЭ способствует реализации потребительских качеств машин (техническое состояние, производительность, качество технологических процессов и т. д.) на высоком уровне и получению за счет этого высоких результатов работы предприятия. МТП является объектом воздействия и источником средств для существования системы ПТЭ.

В системе ПТЭ МТП взаимодействуют элементы подсистем технической и производственной эксплуатации, производственные ресурсы, факторы среды и человека. Указанные подсистемы определяют производственно-технологические и технические характеристики машин, позволяющие сельхозтоваропроизводителю в заданные сроки осуществлять выполнение производственных заданий. В качестве подсистемы производственной эксплуатации рассматриваются процессы, выполняемые машинами и их свойства. В качестве подсистемы технической эксплуатации рассматриваются процессы поддержания технического состояния машин. В качестве производственных ресурсов рассматриваются ремонтно-обслуживающая база, материально-техническое и информационное обеспечение и др. Влияние человеческого фактора рассматривается с точки зрения теоретической и практической подготовки персонала, их квалификации и производственной дисциплины. В качестве среды рассматриваются природно-климатические, почвенные и другие факторы.

Рисунок 1 – Организация производственно-технической эксплуатации МТП в сельскохозяйственном предприятии

В настоящее время не существует общепринятого определения понятия системы производственно-технической эксплуатации машинно-тракторного парка. Существует, по меньшей мере, четыре основных свойства, которыми должна обладать система ПТЭ, чтобы её можно было считать системой. Целостность и членимость, связи, организация и интегративные (комплексные) свойства.

В соответствие с первым свойством система ПТЭ - это целостное образование представляющее собой совокупность объектов машиноиспользования и машинообслуживания с отчетливо выделенными целостными взаимосвязанными элементами – процессами ПЭ, ТЭ, производственными ресурсами, средой и персоналом исполнителей.

В соответствие со вторым свойством система ПТЭ имеет существенные, системообразующие связи (отношения), которые обеспечивают взаимодействие между элементами, предполагают одновременность их существования.

Третье свойство системы ПТЭ характеризуется наличием определенной упорядоченности, организации, что проявляется в снижении энтропии (степени неопределенности) системы.

Согласно четвертому свойству система ПТЭ обладает особенностями, которые не свойственны ни одному из ее элементов в отдельности, но которые зависят от их свойств.

Учитывая перечисленные свойства, которыми должна обладать система, считая их необходимыми и достаточными, в качестве наиболее общего определения понятия системы производственно-технической эксплуатации предложено следующее определение:

Система ПТЭ МТП - это внутренне организованная, диалектически единая инженерно-производственная интеграция (целостность) элементов машиноиспользования и машинообслуживания, находящихся во взаимных отношениях (связях) между собой, образующие новое интегративное (комплексное) качество, необходимое для повышения эффективности труда сельхозтоваропроизводителей, расширения их потенциальных возможностей и повышения общего уровня жизни на селе.

Возможность получения целостного представления о взаимосвязи элементов системы ПТЭ связано с необходимостью комплексной оценки показателя уровня производственно-технической эксплуатации МТП.

В системе ПТЭ (рис. 2) с учетом действия среды S5 взаимосвязаны процессы производственной S1 и технической S2 эксплуатации, производственные ресурсы S3 (объекты технического сервиса, средства их технологического оснащения, инструмент, агрегаты, машины оборудование и т. д.), а также деятельность руководителей, специалистов, квалифицированных рабочих кадров и других исполнителей S4.

На рисунке 2 показано, что в системе ПТЭ при участии человека происходит трансформация входных параметров в выходные. При этом величины выходных параметров, измеряемые полученным эффектом R, могут неоднократно превышать входные величины, измеряемые затратами N.

Рисунок 2 – Системное построение ПТЭ МТП

Эффективность использования машинно-тракторного парка определяется разностью между затратами N и эффектом R, полученного в результате трансформации входных параметров. В случае если R-N > 0 , справедливо соотношение:

> 1 (1)

Другим показателем, с помощью которого можно оценить эффективность процесса трансформации входных параметров в выходные, может быть уровень производственно-технической эксплуатации МТП Уптэ. Чем лучше организована система и приспособлена для реализации поставленной цели, тем выше уровень Уптэ.

Система производственно-технической эксплуатации имеет следующие свойства:

- является в определенной степени обособленной системой, связанной с окружающей средой входными и выходными связями;

- оказывает существенное влияние на систему агротехнического сервиса, составной частью (подсистемой) которой является;

- имеет иерархическую структуру;

В системе производственно-технической эксплуатации можно выделить пять качественно различных составных частей:

1. Субъекты труда (руководители, специалисты, рабочие);

2. Процессы технической эксплуатации (ТО, ремонт, хранение, ТСМ и др.)

3. Процессы производственной эксплуатации (производительность, технологичность, качество работ и др.)

4. Производственные ресурсы (объекты инфраструктуры ТОР, машины, оборудование, материалы и др.)

5. Информация, передаваемая во времени и пространстве от отправителя к получателю.

Вышеперечисленные составные части системы являются активизированными, подверженными взаимовлияниям, превращениям и изменениям. Такие элементы системы как машины, материалы, информация находятся в системе временно и поставляются в нее (или утилизируются) с помощью подсистем агротехнического сервиса.

Составляющие входных факторов Si (рис. 3), воздействующих на технологическую систему, характеризуют свойства технического и технологического состояния машины (МТА), среды и человека, и определяют формирование качественных и количественных показателей ее работоспособности и рентабельности Р работы.

В общем виде эту зависимость можно записать в виде:

Р{Уптэ} = F {S1 , S2 , S3 , S4 , S5} (2)

Параметры состояния технологической системы, определяющие ее работоспособность в совокупности с внешними факторами и связями между ними, представляют собой системообразующие факторы производственно-технической эксплуатации.

Рисунок 3 – Функциональная схема производственно-технической эксплуатации машин в сельском хозяйстве

Система представлена совокупностью размещенных на различных ее уровнях факторов, влияющих на работоспособное состояния машин при выполнении ими технологических процессов по производству сельскохозяйственной продукции (рис. 4).

Рисунок 4 - Уровни целей системы ПТЭ

Главной целью является удовлетворение потребностей сельхозтоваропроизводителей в повышении уровня производственно-технической эксплуатации МТП, качества и количества производимой продукции.

Подцелями являются:

·  Уровень производственной эксплуатации МТП (S1), по которому оценивают полноту реализации потребительских качеств машин при их использовании по назначению;

·  Уровень технической эксплуатации (S2), оценивающий качество мероприятий по поддержанию машин в работоспособном состоянии;

·  Производственные ресурсы САТС (S3) учитывают влияние материально-технической базы, инфраструктуры, трудовые и другие ресурсы;

·  Среда (S4) учитывает влияние природно-производственных факторов;

·  Человек (S6) – основной элемент системы, влияние которого определяет ее динамику и устойчивое развитие.

При дальнейшей декомпозиции (третий, четвертый, .... n-й ярусы) число подфакторов увеличивается, а их адресность конкретизируется. При этом связи целей и систем (подсистем) носят как количественный, так и качественный характер.

Совокупность обобщенных показателей Упэ, Утэ, Упр, Уср, Учф является комплексным показателем эффективности производственно-технической эксплуатации МТП Уптэ и количественно характеризует цель первого уровня. Обобщенный показатель уровня производственно-технической эксплуатации должен соответствовать не только качественным характеристикам машиноиспользования, но и оценивать надежность функционирования всего МТП. Поэтому в качестве гипотезы принята возможность установления количественных связей между комплексным показателем уровня ПТЭ (УПТЭ) и факторами (Уi) дерева целей ПТЭ. В общей форме модель эффективности производственно-технической эксплуатации МТП может быть представлена следующим образом:

S1(Упэ) = f1[(S11),(S12),(S13),(S14),(S15)];

S2(Утэ) = f2[(S21),(S22),(S23),(S24),(S25)];

S3(Упр) = f3[(S31),(S32),(S33),(S34),(S35),(S36)]; (3)

S4(Уср) = f4[(S41),(S42),(S43),(S44),(S45)];

S5(Учф) = f5[(S51),(S52),(S53),(S54),(S55)];

Уптэ = F[S1(Упэ), S2(Утэ), S3(Упр), S4(Уср), S5(Учф)] → max

где f1, f2, f3, f4, f5, F – функции, конкретный вид которых устанавливается статистическим путем.

Представленная модель раскрывает последовательность перехода от оценки единичных параметров к комплексному показателю уровня ПТЭ. Каждый из обобщенных показателей S1, S2, S3, S4, S5, является выходной характеристикой единичных показателей S11, S12…Sij. Обобщенный показатель определяют двумя методами: методом парных сравнений и комплексным методом.

Вид функции связи обобщенных показателей с Уптэ неизвестен и задача состоит в том, чтобы его найти. На величину Уптэ влияют не только значения Упэ, Утэ, Упр, Уср, Учф, но и разброс значений по каждому из них, который носит случайный характер. Поэтому модель (3) ведет себя как случайная. Учитывая это, необходимо найти ее математическое ожидание и дисперсию или доверительные интервалы.

В процессе эксплуатации МТА из исправного состояния переходит в различные другие состояния: резерва; ожидания заправки ТСМ, семенами, удобрениями, и т. д; проведения технологических регулировок (нарушение требований агротехники, отклонение от нормативов, некачественная работа); нахождения на ТО и ремонте; устранение отказов; простоя по причине непогоды; простоя из-за отсутствия (болезни и т. д.) механизатора и др.

Рассматриваемые состояния МТА характеризуются средним числом дней пребывания МТА в каждом состоянии Дj. Вероятность нахождения МТА в j-м состоянии можно трактовать как отношение:

, (4)

где Дк — число календарных дней в году.

Таким образом, процесс производственно-технической эксплуатации МТП рассматривается как сложная система, состоящая из конечного множества простых систем, каждая из которых имеет по два элемента: машина (МТА) и комплекс объектов среды (климат, земля, рельеф, состояние полей, состояние дорог и т. д.) и сервиса (система ТО и ремонта, снабжения запасными частями, ТСМ, удобрениями, посевным и посадочным материалом, и другое), влияющих на ее функционирование по назначению.

Такая система может оказаться в одном из следующих возможных состояний (рис.4):

S1 – исправен, работает; S2 – неисправен (имеет некоторый износ и неполадки), но работает; S3 – исправлен, но не работает по организационно-технологическим причинам; S4 - неисправен, ведется поиск и устранение отказа или неисправности. Тогда общую модель возможных состояний машины можно представить следующим образом:

(5)

В конкретный момент времени, когда каждому элементу МТА присуще лишь одно состояние, формализованная модель его состояния может иметь вид:

(6)

Полученная модель характеризует каждую сельскохозяйственную машину или агрегат как динамическую систему, состояние которой меняется дискретно в непрерывном времени случайным образом. Все элементы этой системы постоянно переходят из одного качества в другое (S1→S2) и в результате выхода из строя (состояние S3, S4) требуют восстановления работоспособности. Процесс изменения состояний агрегата представим как последовательность (цепь) состояний. Тогда граф состояний условного МТА примет вид, представленный на рисунке 5.

Рисунок 5 - Граф состояний условного МТА

Информацию об исследовании вопросов производственно-технической эксплуатации МТП можно рассматривать как полную группу состояний:

- период нормального использования машин по назначению – tp;

- период простоев на обслуживании и устранении технических и технологических отказов, повлекших низкое качество работы и снижение интенсивности – tв;

- период простоев МТА по организационным причинам – tпр;

- неопределенность информации, получаемой от системы, определяется как энтропия.

На графе состояний условного МТА (рис. 4) λ, μ – потоки событий, переводящие систему из работоспособного состояния в неработоспособное и наоборот.

Для описания динамики переходных процессов в системе использован аппарат уравнений :

(7)

где lc – коэффициент, отражающий связь между наработками в днях и моточасах или у. э.га.

Согласно мнемонического правила, положим левые части уравнений равными нулю, получим систему уравнений для парка машин, работающего в стационарном режиме:

(8)

Решим систему (8) алгебраических уравнений с учетом нормировочного условия: N = N'0 + N2 + N3 + N4. Полученное уравнение можно записать следующим образом:

. (9)

Тогда коэффициент готовности машин в системе производственно-технической эксплуатации будет равен:

, (10)

где λ01, λ02, λ03 – интенсивности перехода МТА в состояния «ТО и ремонт», «простой по организационно-технологическим причинам», «совмещенные причины» соответственно, отказов/у. э.га; μ10, μ20, μ30 – интенсивности восстановления, равные обратным сред­ним величинам продолжительности соответствующих восстановительных воздействий, отк/день.

Отношение:

.

Таким образом, — удельная величина, характеризующая количество дней в j-м состоянии (по техническим, организационным и совмещенным причинам) на у. э.га. Тогда формулу (10) можно записать в виде:

. (11)

Функциональные зависимости и корреляционная связь уровня ПТЭ с показателями надежности и эксплуатационными показателями МТП определяют в процессе экспериментальных исследований.

Для подсистем ПТЭ, находящихся на разных иерархических уровнях, существуют отношения руководства и подчинения. Вышестоящими подсистемами координация действий базируется на таком управлении подсистемами, которые обеспечивают достижение поставленной цели способом, оптимальным для всей системы.