CC BY
30
УДК 631.223.2.001.57+636.2.083+681.32.06
ЭКОНОМИКО-МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ОБОСНОВАНИЯ ПАРАМЕТРОВ МОЛОЧНО-ТОВАРНЫХ ФЕРМ
В.К. Скоркин, Д.К. Ларкин, В.П. Аксенова, О.Л. Андрюхина
Приведено описание создания компьютерной программы экономико-математической модели по отдельным блокам для обоснования рациональных параметров молочно-товарных ферм.
Ключевые слова: компьютерная программа, блок-схема, алгоритм, база данных, технико-экономические показатели, технические средства.
Решение многовариантных задач, связанных с определением технико-экономических показателей производства продукции животноводства на фермах КРС при различном выборе технологий, зданий, сооружений, оборудования, технических средств и пр. из имеющихся в наличии ресурсов или предлагаемых современным агропромышленным рынком, требует выполнения очень большой вычислительной работы и, практически, неосуществимо без применения вычислительной техники.
Для решения подобной задачи применительно к молочно-товарным фермам КРС от 50 до 1200 голов при привязном содержании животных разработана экономико-математическая модель (ЭММ), представляющая собой компьютерную программу, выполненную в Microsoft Excel с использованием языка программирования Visual Basic Application (VBA) (рис.1).
Программа ЭММ представляет собой многоуровневую и многофункциональную расчётную систему, состоящую из нескольких подпрограмм, каждая из которых выполняет определённые функции. Выбор исходных данных, зданий, сооружений, оборудования и технических средств, производится из баз данных, распределенных по блокам, соответствующим конструктивным и планировочным решениям, а также производственным технологическим процессам любой фермы из рассматриваемого типоразмерного ряда. Описание блок-схемы, алгоритма и баз данных программы приведены в [1, 2].
Программа включает в себя следующие блоки: технологии; зданий и сооружений; содержания животных; производства и заготовки кормов; приготовления и раздачи кормов; водоснабжения; доения и первичной обработки, хранения и переработки молока; уборки и удаления навоза; электроснабжения; теплоснабжения и обеспечения микроклимата; ветеринарного обеспечения животных и воспроизводства стада; управления производством и транспортировки продукции.
Рис. 1. Блок-схема экономико-математической модели молочно-товарной фермы КРС
Для расчётов вводятся следующие исходные данные: мощность фермы (поголовье) от 50 до 1200 голов; способ содержания (привязный или комбинированный); система содержания (стойлово-выгульная или стойлово-пастбищная); тип кормления (силосно-сенажно-концентратный или сенажно-концентратный); количество раз доения в сутки (два или три раза); продуктивность коров (от 5000 до 7000 кг/год с шагом 500 кг/год); вид подстилки (солома или опилки); метод содержания телят (обычный или холодный).
По введённым данным рассчитываются технологические показатели фермы: постановочное поголовье; суточная и годовая потребность в натуральных кормах в зависимости от продуктивности коров и выбранного типа кормления; потребность в пахотных землях, необходимых для собственного производства кормов; потребление воды для поения, доения и хозяйственных нужд; потребность в площадях для размещения животных; потребность в подстилке в зависимости от её вида; суточный и годовой выход навоза.
В зависимости от введённых исходных данных автоматически выполняется поиск баз данных оборудования и технических средств (ТС), соответствующих каждому блоку программы.
В блоке зданий и сооружений предоставляется возможность выбора вариантов необходимого комплекта для ферм различной мощности. Варианты отличаются типом и размерами коровников, родильных отделений и доильных помещений, а также наборами сооружений для заготовки и хранения кормов, выгула животных, хранения навоза и другими характеристиками. Условия выбора вариантов зданий определяются мощностью фермы.
Выбор оборудования для содержания животных (стойла, кормушки, поилки, секции, домики и пр.) производится в соответствии с выбором варианта зданий и сооружений, но при этом имеется возможность для выбора не только варианта, соответствующего (или не соответствующего) варианту зданий и сооружений, но и выбора оборудования внутри варианта. Кроме того, если стойловое оборудование представляет собой комплект, включающий кормушки и поилки, то выбор последних отменяется. Условия выбора вариантов содержания определяются выбором вариантов зданий и набором оборудования для содержания.
Блок производства и заготовки кормов обеспечивает возможность выбора ТС из баз данных, соответствующих мощности фермы, которые включают в себя оборудование для обработки почвы (трактора, плуги, бороны), посева и обработки растений (сеялки, культиваторы и др.), уборки и транспортировки кормов (косилки, грабли, комбайны и т.п.).
ТС для приготовления и раздачи кормов также выбираются из баз данных, соответствующих мощности фермы, и обеспечивается возможность выбора средств для загрузки сена, зеленой массы, сенажа, силоса, концкорма, приготовления и раздачи кормосмеси, загрузки и раздачи прессованного сена (рулонов), приготовления и раздачи растворов, а также накопления сухих кормов и приготовления собственного комбикорма. Условия выбора ТС определяются мощностью фермы.
Для водоснабжения предоставляется возможность выбора источника водоснабжения, устройств для подъёма воды и обеспечения напора, трубопроводов задвижек, колодцев и оборудования для пожаротушения, включающего в себя пожарные ёмкости, насосы, гидранты. Условия выбора ТС также определяются мощностью фермы.
Оборудование для доения и первичной обработки молока выбирается в соответствии с выбором варианта зданий и сооружений, т.к. от этого выбора зависит выбор доильного оборудования, но при этом имеется возможность для выбора различных ТС из базы данных, соответствующей вариантам зданий и содержания животных. Например, для ферм 50 и 100 голов рассматривается один вариант - доение в молокопровод в коровнике и доение в ведро в родильном отделении, расположенном в коровнике. Для ферм 200, 400 и 800 голов предусматривается два возможных варианта доения: 1 - в молокопровод, 2 - в доильном зале. А для фермы 1200 голов рассматриваются 3 варианта: при использовании зданий 3-х блоков 2х200 варианты доения: 1 - в молокопровод, 2 -в доильном зале, а для 3-х блоков 1х400 вариант доения 3 - в доильном зале.
Уборка и удаление навоза также производится в соответствии с выбором варианта зданий и сооружений, т.к. от этого выбора зависит выбор навозоубо-рочного оборудования, но при этом имеется возможность для выбора различных ТС из базы данных, соответствующей варианту. При этом в расчётах ТЭП учитываются система содержания, тип кормления и вид подстилки.
Электроснабжение ферм осуществляется от трансформаторной подстанции типа КТП, мощность которой определяется мощностью фермы. Необходимое электрооборудование для электроснабжения зданий, внутреннего и наружного освещения и пр. также определяется по мощности фермы и количеству зданий.
Обеспечение микроклимата в родильных отделениях и помещениях для молодняка фермы производится с применением приточно-вытяжных вентиляционных установок типа "Климат", количество которых определяется количеством зданий и поголовьем в них.
В коровниках применяется приточно-вытяжная естественная циркуляция воздуха, не требующая дополнительных капитальных и энергетических затрат, т.к. учитывается в стоимости здания. Подача воздуха в помещениях для КРС изменяется в зависимости от температуры наружного воздуха. Исходя из времени стояния наружных температур, в центральном регионе среднегодовая по-
"5
дача воздуха составляет 7,7 м /час на центнер живой массы. Количество вентиляционных установок в зданиях определяется с учётом постановочного поголовья и средней массы животных.
Оборудование для ветеринарно-санитарного ухода за животными и состоянием фермы выбирается из баз данных, соответствующих мощности фермы. Список оборудования и препаратов для воспроизводства стада определен постоянным для каждой фермы и учитывается при расчете технико-экономических показателей ферм.
Переработка молока в хозяйствах выполняется в типовых цехах. Характеристики цехов приведены в соответствующих базах данных.
Управление производством осуществляется персоналом, штатное расписание которого зависит от мощности ферм и включает в себя следующие составы: руководства предприятием; главных специалистов; специалистов среднего звена; рабочих по обслуживанию животных, машин и оборудования; вспомогательных рабочих.
Кроме того, в базу данных включено оборудование, необходимое для обеспечения работы персонала и не включенное в базы данных, составленные для других блоков. К такому оборудованию относятся: офисное оборудование (столы, стулья, кресла, компьютерная и копировальная техника и т.п.), персональные машины, оборудование для транспортировки продукции и другие.
В расчётах технико-экономических показателей производства при определении стоимости кормов учитываются не только все эксплуатационные затраты, связанные с работой техники, необходимой для выращивания, уборки и транспортировки кормов, но и затраты на посевные материалы, удобрения, покупные корма и заготовку силоса и сенажа в траншеях или полиэтиленовых рукавах. При этом для приготовления силоса и сенажа в траншеях или рукавах рассчитываются затраты времени, топлива и, соответственно, финансовые затраты, необходимые для выполнения этих операций.
Выбор исходных данных, зданий, сооружений, оборудования, технических средств, а также выполнение расчётов производится с помощью программы, включающей в себя экранную форму (UserForm), отображающую все необходимые элементы управления: кнопки (CommandButton), текстовые (TextBox) и комбинированные (ComboBox) окна в многостраничной форме (MultiPage), где каждая страница соответствует одному блоку из вышеперечисленных. Каждому элементу управления соответствует одна или несколько подпрограмм (в зависимости от выполняемого действия). В качестве примера на рис. 2 приведено изображение экранной формы и одной страницы многостраничной формы выбора оборудования для уборки и удаления навоза.
Рис. 2. Форма выбора оборудования для уборки и удаления навоза
Базы данных располагаются в таблицах для ферм рассматриваемого ти-поразмерного ряда (50 - 1200 голов) по вариантам, перечисленным выше для каждой фермы.
Каждая база содержит всю необходимую для дальнейших расчётов информацию о зданиях, сооружениях и технических средствах необходимых для данной фермы по избранному варианту. Эта информация в виде различных технико-экономических характеристик с помощью программы извлекается из БД в соответствии с выбранным вариантом и записывается в таблицы выбранного оборудования. На основе выбранной информации выполняются необходимые технико-экономические расчёты и определяются технико-экономические показатели фермы.
Результаты этих расчётов отображаются в виде таблиц и могут быть выведены в виде графиков и диаграмм. Значения различных коэффициентов, необходимых для расчётов (перевода цен в балансовую стоимость, амортизационных отчислений, отчислений на техническое обслуживание и ремонт оборудования и т.п.), приведены в специальной таблице. Упрощённые текстовые алгоритмы различных подпрограмм приведены ниже.
_Подпрограмма входа_
• Описание переменных.
• Вход в программу и вызов формы.
• Заполнение имеющихся данных и вариантов выбора.
Подпрограмма ввода исходных данных
• Мощность фермы, голов
• Способ содержания
• Система содержания
• Тип кормления
• Доение, раз/сутки
• Продуктивность, кг/год
• Подстилка
• Метод содержания телят
_Подпрограмма расчёта технологии_
• Постановочное поголовье по половозрастным группам.
• Потребление натуральных кормов коровами в зависимости от продуктивности и типа кормления.
• Потребление кормов другими половозрастными группами в зависимости от типа кормления.
• Потребление кормов для всей фермы в зависимости от типа кормления и содержания.
• Потребность в пахотных землях (га) для производства кормов в зависимости от продуктивности, типа кормления и содержания.
• Суточное и годовое потребление воды.
• Суточная и годовая потребность в подстилке.
• Суточный и годовой выход навоза от коров в зависимости от продуктивности и типа кормления.
• Суточный и годовой выход навоза от других половозрастных групп в зависимости от типа кормления.
• Суточный и годовой выход навоза для всей фермы в зависимости
от типа кормления и содержания._
_Подпрограмма выбора оборудования_
• Заполнение текстовых окон.
• Условия видимости окон выбора: по мощности фермы; по выбранным зданиям; по комплектации оборудования.
• Выбор блока.
• Определение листа с базами данных.
• Нахождение базы данных.
• Определение числа строк в БД.
• Заполнение вариантов выбора ТС в соответствии с БД.
• Изменение вариантов выбора ТС при изменении выбора зданий, сооружений или оборудования для содержания.
• Выбор оборудования._
_Подпрограмма изменения и сохранения выбора_
• Определение индекса страницы формы MultiPage.
• Очистка строки ранее выбранного оборудования.
• Определение листа с БД выбранного оборудования.
• Нахождение БД вновь выбранного оборудования.
• Определение строки БД, соответствующей выбору.
• Проверка выполнения условий видимости.
• Очистка строки выбранного оборудования при невыполнении условий.
• Заполнение массива данных характеристиками ТС из БД.
• Перенос массива данных в соответствующую строку таблиц выбора оборудования.
• Сохранение выбора и всех изменений в программе._
_Расчёты технико-экономических показателей фермы_
• Ввод необходимых нормативных коэффициентов для расчётов балансовой стоимости, амортизационных отчислений, отчислений на техобслуживание и ремонт выбранных зданий, сооружений, оборудования и ТС, а также тарифов на электроэнергию, топливо, теплоту и пр.
• Расчёт капитальных вложений и стоимости зданий, сооружений, оборудования и ТС.
• Расчёт годовых эксплуатационных затрат в полном, удельном и структурном выражении.
• Расчёт затрат на выращивание и заготовку собственных кормов, а также на покупные компоненты.
• Расчёт себестоимости продукции, предполагаемой прибыли и рентабельности производства.
• Вывод таблиц технико-экономических показателей.
Технико-экономические расчёты выполняются с помощью функций Excel для каждого блока отдельно и затем для всей фермы в целом по алгоритму ЭММ. Результирующие технико-экономические показатели выводятся в отдельные таблицы по блокам и для всей фермы в целом.
Применение компьютерной программы экономико-математической модели по обоснованию рациональных параметров молочно-товарных ферм позволит довольно быстро выбрать наиболее эффективную ферму из всего типо-размерного ряда с лучшими технико-экономическими показателями.
Литература:
1. Скоркин, В.К. Экономико-математическая модель и ее алгоритм при производстве молока / В.К.Скоркин, Д.К.Ларкин, В.П.Аксенова, О.Л.Андрюхина // Проблемы интенсификации продукции животноводства: докл. межд. конф. - Варшава, 2011. - С. 236-245.
2. Скоркин, В.К. Создание компьютерной программы формирования базы данных по технологическим и техническим решениям ферм КРС / В.К.Скоркин, Д.К.Ларкин, В.П.Аксенова, О.Л.Андрюхина // Вестник ВНИИМЖ. - 2012. - №2(6). - С. 40-47.
Скоркин Владимир Кузьмич, доктор с.-х. наук, профессор, зав. отделом Ларкин Дмитрий Константинович, кандидат технических наук, профессор, ведущий научный сотрудник
Аксенова Валентина Пименовна, ведущий инженер-конструктор Андрюхина Ольга Леонидовна, ведущий инженер-конструктор
ГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт механизации животноводства Рос-
сельхозакадемии
Тел. 8(4958) 674333
E-mail: vniimzh@ mail.ru
The description of a computer program of economic and mathematical model for the individual units to justify the rational parameters of dairy farms. Keywords: computer program flowchart, algorithm, database, technical and economic parameters, facilities.
