Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Совершенствование процессов проектирования, строительства и использования мелиоративных систем на основе функционально-стоимостного анализа

ВАК РФ 06.01.02, Мелиорация, рекультивация и охрана земель

Автореферат диссертации по теме "Совершенствование процессов проектирования, строительства и использования мелиоративных систем на основе функционально-стоимостного анализа"

Всероссийский ордена Трудового Крзсного Знамени научно-исследовательский институт гидротехники и мелиорации им. А.Н.Костикова (ВНИИГиМ)

: - к Ом

,, на првввх рукописи

Санников Валерий Павлович

УДК 626.82:657

СОйЕШЕНСТВОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ПРОЕКТИРОВАНИЯ, СТРОИТЕЛЬСТВА И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЬЁЛИОРАИВНЫХ СИСТЕМ НА ОСНОВЕ ^НКЦИШАЛЬНО-СТОИМОСТНОГО АНАЛИЗА

Специальность 06.01.02 - Мелиорация и орошаемое земледелие

Автореферат диссертации на' соискание ученой степени доктора технических наук

Москва 1993

Работа выподненз в Сибирском научно-исследовательском институте гидротехники и мелиорации (СибНИИГиМ).

Официальные оппоненты: - доктор технических наук, профессор

Рекс Л.М.

- доктор экономических наук, профессор Копанев Г.В.

- доктор технических наук, профессор Ольгаренко В.И.

Ведущая организация - Красноярский государственный институт по проектированию водохозяйственного и мелиоративного строительства "Красноярск-гипроводхОз".

Защита состоится " 16 " декабря 1993: г. в 10 часов на заседании Специализированного совета Д 099.05.01 во Всероссийском нвучно-исследовательском институте гидротехники и мелиорации им. А.Н.Коотякова по адресу: 127550, г.Москва, ул. Большая Акаде^гаческая, 44.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института. Автореферат разослан ноября 1993 г.

Ученый секретарь специализированного совете,

к.т.н. И.С.ДапидоБСкая

- з -

ОЩШ ХАРАКТЕРИСТИК РАБОТЫ

•Актуальность проблем». Создание совре»/. иных мелиоративных систем сопровождается появлением новых Уехнических решений, усложнением конструкций отдельных се элементов и, как.следствие, увеличением затрат труда и средств на их проектирование и последующую реализацию. Подтверждается это тем, что сходные по назначению мелиоративные системы, расположенные в одинаковых природно-климатических условиях, существенно отличаются как размерами затрат на их разработку и строительство,- так и результатами использования. С другой стороны, выдвигаются требования по сокращению сроков создания мелиоративных систем, а главное - повышению эффеютшнссти сельскохозяйственного производства на мелиорированных- землях.

Таким образом, возникает реальное диалектическое, противоречие между необходимостью снижения капиталоемкости мелиоративных систем, сокращением сроков их создания и повышением эффективности их функционирования. Следует отметить, что вопросы, связанные с разрешением указанного противоречия, нашли свое отражение в работах: И. П. Айдарова, Г. Б. Воропаева, А. И. Голованова, М. С. Григорова. ас. Казакова, А. Н. Костякова, Л.Ф. Киенчука, Б.М.Кизяева, О. П Киса-рова, П. И. Коваленко, Г. В. Копанева, И. П. Кружилина, • Б. С. Маслова, Ц. Е. Мирцхулавы, В. И. Одьгаренко, Е Е. Райннна, Л. М. Рекса, В. V.. Сури-на, Е. Л- Томина, Г. Ю. Шэйнкнна, Б. Г. Шгепы, Б. Б. Шумакова и других.

По опенкам специалистов, сложность продукции отраслей, комплектующих мелиоративные объекты, возросла за послеллие три десятилетия в среднем в шесть раз. Аналогичная ситуация характерна и для мелиоративных' систем', поскольку последние, включая в себя достилй-ния научно-технического прогресса, отличаются гораздо большим уровнем неопределенности условий функционирования. Из этого вытекает весьма относительная предсказуемость поведения мелиоративной системы, а следовательно, и значительный риск в оправдании капиталовложений. Вместе с тем, арсенал средств, используемых проектировщиками, сама процедура проектирования процессов создания и эксплуатации мелиоративных систем остались практически без изменений. Усложнение проектирования мелиоративных объектов приходит в противоречие с традиционными подходами, когда проектирсЕЕИки полагали, что |1меют целостное представление о проектируемом объекте, но, поскольку возможности»человека-ограничены, а слоккость создаваемых обюктов непрерывно растет, то очевидно, что в. настоящее

время этот тезис перестает быть справедливым. Поэтому современные требования мелиорации нуждаются в пересмотре традиционных методических подходов к решению проблем, связанных с созданием и использованием мелиоративных систем. Указанное положение позволило сфор-мулйровать цеаи и задачи настоящей работы. .

Цель к задачи исследований. Целью исследований является разработка научно-методических основ и практических рекомендаций по совершенствованию процессов , проектирования, строительства- и использования мелиоративных .систем, обеспечивающих эффективное потребление объективно ограниченных ресурсов . при сохранении качества объектов мелиорации и повышение продуктивности мелиорированных земель.

Достижение поставленной цели связано с решением следующих задач:

- изучить структуру и содержание жизненного цикла мелиоративной системы, усовершенствовать методы оценки мелиоративных объектов в динамике затрат и результатов;

- базируясь на методологии и методике экономической оценки земли, уточнить методы экономического обоснования эффективности инвестиций.мелиоративных мероприятий;

- обобщить существующий' опыт и обосновать необходимость применения функционально-стоимостного анализа (ССА) Мелиоративных систем; • _ , ' |

- разработать методологическое обеспечение применения ФСА технологических процессов при проектировании, строительстве и использования мелиоративных систем;:

- разработать методическое обеспечение но формированию и выбору технических решений при .проектировании технологических процессов создания »! использования мелиоративных систем;

- разработать графо-аналитический метод оценки водно-физических свойств почвы и обосновать параметры рабочих органов для их улучшения; '..

- апробировать методические положения ФСА на этапах жизненного ци>^& конкретнач мелиоративных объектов;

Нау-чная яоьизка. сводится к следующему:

- уточнена структура, содержание-'и временные границы жизнен-, кого цикла мелиоративной системы ..'представлена его экономическая развертка; ; : ..

- на основе методики экономической оценки земли уточнены ме-

тодические положения по обоснованию эффективности инвестиций в мелиорацию, отличаются тем, что относительный прирост постоянных ьатрат на мелиорацию должен боть ниже относительного прироста продуктивности мелиорированных земель; ■■ ; .

- Еьивлены, сформулироьанн основные и вспомогательные функции, построены фунгашональш 1е и функционально-стоимостные модели оросительной системы, головного водозабора, технологических процессов строительства оросительной сети и возделывания селъскохо-' зяйственньи культур на орошемых землях; '

- установлены зоны несоответствия затрат и значимости Функций злементов оросительной системы, технологических процессов их строительства и использования, позволяющие осуществлять целенаправленный поиск путей их устранения;

- предложена методика формирована и 1»ленаправленного поиска технических решений, основанная на шрфологическом анализе, отличающаяся тем, что в качестве морфологических признаков использованы функции исследуемых объектов мелиорации, а выбор зоркантоз осуществляется при помощи обобщенного критерия качества;

А теоретически и экспериментально обоснован графо-аналктичес-кий метод оценки водно-физических свойств почв:" и предлокзнн пути снижения энергоемкости процесса их разрыхления;

Практическая значимость работы состоит в том, что с помощью разработанных автором методических рекомендаций и : технических предложений могут быть р<иены следующие вопросы: обоснование экономической эффективности инвестиций мелиоративных мероприятий с учетом оценки земли; осуществление формализованного» целенаправленного поиска и принятие наиболее рациональных технических решений при проектировании процессов создания и использования мелиоративных систем и их элементов;, проведение оценки влияния технических решений на эффективность функционирования мелиоративной системы; зыполнение оценки зодно-физичеоких свойств почвыв' результате антропогенных воздействий и проведение работ по их улуч-вению. •

Реализация работы Разработки автора включены в учебные программы Челябинского института механизации .к эле'Лркфикацик сельского хозяйства < 198*3 г. ) . и Мзокозского гкдро1еелноратиачого йнётитута (1СЯ< г.). Разработанные аЕтг-рок метсдн иеяакь»,ованн • к:"йгитутами "Востокгипроводхиз" и "Крэоноярскгйпроео^хоч" при проектировании •оросителг.казс снеге* Кра<;1,оирскогс :края; \ республики

Тува и Других регионов Сибири. Усовершенствованные, на основе ФСА, технологические процессы разработки и создания мелиоративных систем внедрены на оросительных системах Сибири.

Технология глубокого рыхления почв используется в хозяйствах Алтайского к Красноярского краев. Омской, Новосибирской, Читинской областях. Для этого изготовлено более 20 рыхлителей Р0Д-05 и РД-05.

Апрт; шщя работы. Основные положения диссертационной ■ работы были представлены на научно-технических конференциях, совещаниях и семинарах: Красноярск 1987-1993 - ежегодные научные конференции Красноярского аграрного Университета ; Новочеркасск, 1950, 1992 -научно-практические совещания-по проблемам мелиорации вемель ё НПО "Югыелнорация"; Челябинск, 1989; 1991 - научно-практическое конференции Челябинского института механизации . и электрификации сельскохозяйственного производства; Новосибирск, 1990 - координационное соведаие по повышен!-» плодородия почв СО ВАС.йШ; .Красноярск, 1991 - научно-практическая конференция "Проблемы мелиорации земель Сибири"; Абакан, 1990, 1991 - научно-практические конференции: "Пути, повышения эффективности мелиорированных земель Восточно-Сибирского региона"; - "Проблемы освоения малопродуктивных земель Хакасии с испальаование) способа полива по широким и длинным полосам" и др. Г

<Ш защиту выносятся:

- экономическая развертка жизненного цикла мелиоративной системы; ;

- уточнение методических положений эко «омического обоснования эффективности инвестиций мелиоративных мероприятий, заключающихся в том,( что относительный прирост постоянных затрат на мелиорацию должн быть ниже относительного прироота продуктивности мелиорируемых земель;

- методы совершенствования процессов проектирования, строительства и использования мелиоративных систем на основе функционально-стоимостного анализа:

- рекомендации по совершенстйованию процесса принятия технических решений при проектировании технологических процессов создания и использования мелиоративных систем;

- графо-аналитнческий метод оценки водно-физических свойств псчьы;

- новые технические решения по конструкции рабочих органов

глубокорыхлителей, обеспечивающих снижение энергоемкости процесса разрыхления уплотненна почв;

: Публикации. Основные положения диссертационной работы отгаданы в 31 печатных работах (более 1? п. л.),получено 9 авторских свидетельств и положительных решений на исобретения. Ооздзя доля личного участия автора в работах, опубликованных в соавторстве, составляет 80 7, .

'Объем и структура диссертации. Работа изложена на 343 страницах машинописного текста, состоит из 7 глав, заключения, выводов и приложений, списка литературы, содержит 53 таблицы, 49 рисунков и 6 приложений. В диссертации широко использованы работы как отечественных, так и зарубежных ученых, соискатель старался отразить это должным-образом. Тем не менее, библиография не претендует на полноту и автор заранее приносит извинения коллегам, работы которых не названы.

Автор выражает глубокую благодарность сотрудникам отраслевых научно-исследовательских институтов СибЕИИГ:;!,'а и ШЮ "Югмелиора-ция" за оказание помощи-и содействие в выполнении работн.

! СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе рассмотрен жизненный цикл мелиоративной системы и проблемы управления его эффективностью.- Мелиоративная система (МО) в своем развитии от зароэдения идеи по ее созданию до момэнта физического или морального износа, после эксплуатации, проходит ряд этапов в определенных временных и пространственных границах. ' Для обозначения явлений, характеризующих функционирование мелиоративной системы использовано, достаточно известное' в научно-технической литературе, понятие жизненного цикла При зтом под жизненным циклом мелиоративной системы (ЖШС) будем понимать продолжительность ее Функционирования,начиная с момента проведения исследований, связанных с ее созданием, и закапчивая моментом физического или морального износа.

Необходимость введения понятия ЖЦМС обоснована тем. что на современном этапе высокий научно-технический уровень мелиоративных систем обеспечивается лишь тогда, когда этапы исследования, проектирования, строительства и эксплуатации образуют единый, непрерывный процесс. Следует отметить, что основоположник мелиоративной науки академик А. Н. Костяков еще в начале своей научной деятеле-

- 8 - .

ности подчеркнул неразрывную связь между проектированием, эксплуатацией и изучением действия оросительных систем. Отсутствие описания всех сторон пай. затрудняет решение вадач повышения эффективности использования мелиоративных систем и осуществление целенаправленного поиска путей снижения затрат использования объективно ограниченных ресурсов. ( :

Учитывая особенности функционирования мелиоративной системы, структура ее ЩМС может быть представлена следующими основными этапами: выбор облика системы (в этом понятии объединены изыскания, НИР, ОКР, ТЭО, выбор варианта системы); проектирование; строительство; эксплуатация; реконструкция и утилизация.

Каждый из перечисленных этапов может быть разделен по признаку выполненных работ на. подэтапы и стадии. Исключение какого-либо вида работ из полной структуры цикла ни в коей мере не означает, что экономия затрат на выполнение этих работ сократит суммарные затраты и повысит эффективность ЖЦШ. Например, экономия времени и ресурсов ва счет сокращения работ на научные исследования на этапе.. выбора облика мелиоративной системы, как отмечено в работах: И. П. Айдарова, Г.Е Воропаева, А. И. Голованова, КВ. Грубера ЕС. Маслова, Л. М. Рекса, Г. Ю. Шгйнкина, - Б. Г. Шгепы, Б. Б. Щ/шкова , часто приводит к просчетам при выборе целесообразных' видов мелиорации, их сочетании и последовательности осувэствления, а иногда наносит природе пагубные последствия экологическргр характера.

В работе взаимосвязь параметров, характеризующих временные и экономические границы ЖЦМС. детализирована при раскрытии содержания каждого из них. Установлено, что содержание ЖЦМС характеризуется: структурой ЖЦМС, временными границами начала и конца каждого этапа; описанием этапов и подэтапов; системой показателей, описы-ьакдах состояние системы на каждом этапе, в том числе затратами и .результатами но каждому этапу и в целом.за ЖЦМС; заданными условиями качества ка определенных этапах и его влиянием ка уровень качества последующих этапов Ж5«С;

Дня оцеяки эффективности процесса, функционирования мелиоративной системы рассмотрена в стоимостном выражении динамика затрат и результатов в пределах йЦМС, установлены основные критические точки (Ш,М2,ЫЗ,. .. ,МЭ), сочетание которых «мйй-ывает ' -влияние'- на длительность этапов, харастеризуот величины возможных затрат и результатов, (рис 1).

Рассматривая харагаер кривой 0М1...Ш, отрамащой изменение

сючх&стша харшткристак процесса ¡^икцкониоозааия МО, видно, что на первых атаках (выбор облика системы, ее проектирование и строительство) , ' кривая падает, отражая нарастание затрат на создание Ш. В точке УЗ эти затраты достигают величины, равной объему капитальных ВЛОЙЙИИЙ.

О шал ¡та • ввода МО в эксплуатацию начинается формирование прибыли. Срок окупаемости наступает в момент (точка К©), когда сумма накопленного экономического результата сравнивается с суммой затрат. В дальнейшем К'О (участок Ы5!,13) должна нарабатывать средства на дальнейшее развитие хозяйственного производства. Теоретически ьтот пепиод ограничен целесообразностью эксплуатации системы вследствие ее физического или морального износа, а также: угревой нарушения зкологического равновесия.

Принципиальная математическая модель формирования суммарных затрат га КШЗ имэет вид: ■■'.'■

Тищ ' -

Зли &"/

■г \

Где закон распределения суммарных затрат по КЕЩС;

Сг{<1 СуМ -■ законы распределения

затрат по времени на научно-исследовательские, проектные, строительное. работы, реконструкцию и утилизацию мелиоративной системы соответственно;

/^- продолжительность ЖВДЗ, лет. ' .

Продолжительность ЕЦМС может быть представлена в следующем виде: ■ _ , ■ ; л '.:'.'.

-'Тясц = // (2) •

гре 7}. 7г,Т>. />, - продолжительность этапов уманенного цикла: исследование, проектирование, строительство, эксплуатация, реконструкция, утилизация;

МТ - мелэтшмые перерывы (ожидш.ия) реализации предыдущего этапа. .

Эффективность мелиоративной системы проявляется в виде выручки от реализации дополнительной сельсксхозяйстенлой продукции, полученной за счет повышения ее урожайности, с учетом затрат и огра-. ничеяий социалиного, экономического и экологического характера. В качестве критерия эффективности использован показатель интегрального за жипгенный цикл народнохозяйственного эффекта, определяемый в соответствии с методическими рекомендациями А.Ы. Нарголика. При-

- и -

ведена методика расчета текущих и единовременных затрат, учитыьак-2ЕИХ платное водс:г<ш.аор.-;Шй, ??.трс.?ы на поддержание с-юлоги^ о-юго равновесия скстекч :шис;шной в- природный комплекс. ватр&ти па производство сельскохозяйственной продукции, гкслдуатпцкн мелиоративной системы. '

Цо второй гдеп'.и ил ложны методические аспекты Формировании экономических требований к выбору объектов мелиорации зеиель. Чахлому этапу развития огрс.промшлегагаго комплекса присущ: свои, предельно допустите уровни интенсификации сельскохозяйственного производства, характеризуемые в обагм виде величиной вложений в расчете на единицу земельной плодади. Кргггериэгд целесообразности дальнейшего направления этих влолгний могут служить, в частности, более высокие темпы роста урожайности сельскохозяйственных культур по сравнению с темпами увеличения затрат.

Это условие является важнейшим. Вместе,с тем следует сделать уточнение по поводу затрат. Дело в том, что на уровне затрат- следует соблюсти требопание- о равновеликих вюжениях капитала в равновеликие участки земли, не увязывая это с ее качеством. Очевидно, что не все средства, вкладываемые в хозяйственное производство,уо-гут быть отнесен!.! к этой категорий. К ней, по Р. В. Копакеву, Ю. Г. Пслуляху .можно сгнести только условно постоянные затраты: т.е. те. которые необходимо вкладывать в каждый обрабатываемый гектар, в одинаковом раз;,-.эре на всех, даке сагнх худших по плодородии и местоположению землях. Другая яэ часть затрат, (условно переменная), как правило, пропорциональна продукптвнеста угодий. Сна постоялг.а не пи отношений'к площади.'.-'.'".а по огиошйезэ к, количеству прок-л- д-'-мой на нкх сельскохозяйственной продукции

Ь.уд^чи шюпи исследователей; та*адгахся-; или; галаюадахея • |«г. хичестьенно измерить экономию затрат катттала. сопоставить ее с ростом урожайности сельскохозяйственных культур; выходом с единицы площади валового.или чистого продава, частого дохода, объясняется именно тем, что пропорционально этим показателям можзт пгйендтьса только постоянная часть затрат в рас^яе нч единицу продукции, по не ь прямой, а в оорачной аюиьиызоти.;: газраты капитал

(труда, издержек-.в» будут пропорциональны росту продуктигисети вемелъ.в тем числе я ме-. лиоряруемых. .-':■■ *-•'•'- ; '-"у ■''''■

Постоянные издержй прогаводгма аия реальную 'кэткость снижать стопають единицы продукции ярм уьгетченииее количества;

-- i Г: -

в при стабильно:*; цене реализации - получать дополнительный доход.. Поскольку яучш/е ;пс плодородию земли дают возможность 'получить с единицы плоищ»; С льш«.-е ко, ачоетво продукции, то, следовательно, они позеоляот'иметь дополнительный чистый доход-(базу дифференциальной ренты), соизмеримый.с условным приростом постоянных издержек производства. - Это свойство условно постоянных издержек производства сельскохозяйственных культур может быть использовано при исчислении Земельной ренты и формировании экономических требований длч вьйора объектов, мелиорации.

Механизм образований, возможные размеры и структура диффэрен-' циального дохода, ¿ способного превратиться в дифференциальную ренту, представлен графически в.прямоугольной системе координат (рис. Е). Для этого на оси абсцисс условно размешены одинаковые по размерам (1 га) участки:земли с различным плодородием, выраженным в баллах бонитета (от О до 100). На оси ординат отложены стоимостные показатели в расчете на 1 га. .

Поскольку бонитет почв устанавливается пропорционально норма-;-тивно? урожайности, то выручку от реализации полученной продукции' можно изобразить на рис. 2 в виде прямой ОА. В начале координат она равна пула Для наглядности сделано допущение, что на нормативном уровне,при среднем значении качества почв (50 баллов)^ выручка равна его себестоимости,j а на почвах со 100-бальной оценкой - вдвое выше этих издеразк. -Постоянные затраты в расчете на 1 га измеряются 1'л. рлс. 2 ордииатой ОЕ Они являются одинаковыми для Есех, участков земли и определяются cyvM>£ материальные затрат (ОС) и-'заработок плагой (СБ)Г Переменны? затраты изменяются от нуля, при , нулевом качестве почвы, до велцчени В1Л1 .-•: при • максимальном боните -.уз почь (100 баллон). ■ ■"■ - '-.

Из рис. j %г наглядно видно, что суммарны« затраты е расчете на X га г,a Mft!<e poítaнлодорэ/аю аочз (прямая ЗА1) возрастает не вдо-П'.'рцио наньчо росту внручга». - (прямая ОА), а с некоторым отставанием. Заштрихованные треугольники; находяадеся меаду двумя прямыми (линией выручки и.линией затрат).определяют не только величину, но и структуру искомого дегйерендаального дохода ( ренты 1 ).

С помощью рассмотренного графика выполнен анализ формирования /дкфферена11адькой ренты II, составной частью которой является мелиоративная рент. Обращаяськ рис. 2 upeff-ionoxim, ■ что земля. . имеет качество 75 б&ллоч"(точка КО. . Для' интенсификации производства не-обхоуг-ю переместиться по. икале бонитета, вправо, например, в точку

Рис. 2,

• - M •

;щ. Но да этого .нужны .допшшитедькые -затраты .('например: орошение .-•участка). В этом случае существенно изменяются ¡издержки производства. Б-частности, возрастут .'постоянные ¡затраты, то есть, величина, :изкеряв!2аяся ¡ранее отрезком МН .вырастет до ¡величины отрезка М'.Н' - ¡по .прямой .НН*. При атом ■.( на .величину :Н' Н' )возрастут -и совокупны® •затраты. Поскольку выручки от .реализации продукции возрастает про-.порционально ; росту бонитета, то .дифференциальная рента остается . '••неизменной • (отрезок L'H' равен отрезку LN) . 'Это -означает, что рента ЛЛ .в результате» проведенного -мелибрптиьнчго ¡мероприятия не образовалась.

йз ;риа. .2 очевидно, что одним иг .условий -гкокрмичоакой г»4Фек-•.тавнооти .-вкладывания - средств -в мелиорацию ъьынаи .должно быть то, что/ .величина ¡дифференциальной рентьмна мелиорируемом участке не должна'быть меньше дифференциальной ренты ;до .мелиорации. Справедливости .ради, следует отметить, указанное ¡положение .обосновано •известным экономясто^аграрником Е С. Сроловым еще в 1923г." и яри- _ йедонс и работе в. С.'1&слова, однако до еих лор оказалось не вост-.ребоЕаанш. Это.условие, с учетом рис.2 йпоследующих преобразований ¡имеет следувдй ¡вид:.

i_

//.. " ÎC Г У) со

где Ни - урожайность сельскохозяйственных культур ;до ¡и .после мелиорации, т/га; -

(с*г)а , (C' VJch - сумма постоянных затрат ¡на возделывание' сель-. скохозяйстЕенных культур до и после ¡мелиорации, ;руб/га.

;.Из ¡неравенства (3) следует., что относительный прирост условно .¡постоянных ¡.затрат, .связанных с мелиорацией земель должен быть низке .'относительного прироста ¡продуктивности мелиорируемых участков. ¿Указанное.правило¡позволяет¡рассчихажь экономическую эффективность любого -,мелиоративного мероприятия, -направленного :иа ¡интенсификацию сельскохозяйственного ¡производства, еще ¡на стадии ¡проектирования :М5!зуи при ¿том, .действующие ¡цени на сельскохозяйственную ¡продук--цию, ¡поскольку ¡несовершенство ¡последних .является одной ¡из ¡причин хиябок.в ¡реальной оценке аемли.

/йьестна. что зависимость ¡урожайности (сольскохос.нйственных ¡»улъч'ур ¡на • gpoaaiMnx вешшх от ¡количества лодаЕаекйй .на ¡шля .воды •Сороеигояькой ¡нормы) >име.ет ¡ярко ¡выраженный -.»нелинейный .характер.

ilipii ¡нормальном закон» ¡распределения <цросителькой шорцы W'(m) ¡закон цхиздрёдагленаа ;урряайносзи Щй) ¡не "будет нормальным ¡из-за ¡нет .-дииекяого .вида -4уштии 'L'Cra) ((;риа.:В). IB ¡рабазе ¡показан х. «то .е^а-

' MtCjL.rc+rh~rJC*rhe (3)

Зависимость урожайности сельскохозяйственных культур от оросительной норуы

неч'(я>яапо?тно» упохайности М(и) отличается от зна-

чения, которое Ди ) при постоянной оросительной

норме на велич^о':

МЩ г/Щ. . . ■

зависящую от..параметров распределения оросительной нормы.

. Предположим,. что функция г'( т) может апроксимироваться парабо-ло;,: ' . . '.-....■

* & - Иг т1 + И}то ; (5)

где К1 ,К2,КЗ-постоянные коэффициенты, зависящие от сельскохозяйственной культуры. . • :'г

Тогда М(и) (6)

Уравнение (б) так же является параболой, смещенной по оси ор-: дккат на величину 0,5 К2й£. Поэтому при расчетах по обоснованию .урожайности- сельскохозяйственных культур на орошаемых землях следует учитывать не только средние значения относительной нормы, но и параметры ее распределения. .

На основе неравенства (3) с учетом (6) можно обосновать эффективность инвестиций мелиорации земель для конкретных природ- , но-климатических условий. Для - этого автором, совместно; с И. Г. Полуляхом, разработана методика экономической оценки мелиорированных земель, программное обеспечение для её реализации, ! позволяющие . ' указать качество земли, экономические показатели конкретных хозяйств, их природно-климатические условия и набор культур в единое целое. '■'.• . ' .'; -..-..

Апробирование методики выполнено для орошаемых земель Красноярского края. Фрагменты расчета представлены, в табл. Данные таблицы наглядно показывают, что в условиях Красноярского края орошение экономически оправдано только для овощей и кормов.

Важное значение приобретает понимание того факта, что продуктивность сельскохозяйственных угодий в Сибири ограничена природ-'ло-;<д«матическкми условиями. Поэтому^повышение эффективности «¡елио-рированных земель может быть достигнуто за. счет снижения затрат на реализацию мелиоративных мероприятий. ,

3 третьей главе изложены теоретические и методические . основы функционально- стришстног.0 анализа мелиоративных систем. История развития ьауки.к техники наглядно показывает ., что иселедовате-

Эффективность мелиорации в Красноярском крае

Таблица I

1

пп I Культура I

. I ■ I

•• !

IУрожайность,_т/г£! Относи- !Условно-постоянные ! Относи- ¡Соотносе-

I бога- ! ороше- I тельный I___¿атраты*2__! тельный !ние отно-

! ние 1 прирост I бога- 1 ороше- ! прирост 1сительных

I !урояайно-1 ра ! ние 1 постоям-'приростоз

I |сти ! ! 1шх зат- (урожая и

! ! ! • ! !рат I затрат

! ра I I I

1. Зерно

2. Картофель

3. Овощи

4. Травы на сено

5. Кукуруза на силос

1,64 10,55 16,0 1,49

2,86 13,47 25,1 2,4

15,2 25,8

0,74 0,27 0,56 0,61

0,69

163,8 1241,8 1815,4 99,8

315,53 1862,0 2487,1 152,69

176,8 297,0

0,86 0,5 0,37 0,53

0,68

0,86 0,54 1,51 1,15

1,02

•о

Затраты руб/га раечитаны на уровне 1991 г.

ли, занимать разрешением противоречий в технических системах, пользовались системным подходом, даюадм возможность в той или иной кере раскрыть структурный и функциональны;! аспекты проблемы. Характерной чертой современного этапа развитип мелиорации являв!ся . традиционно одожиьшееся структурное описание системы.. Опыт использования зтсго подхода при исследовании мелиоративных систем показан ь ра'!- ."/ах Б. Г. Карука, Л Ы Рекса, Б. Г. Шгепы и др. Однако,по мере усложч-ь.л МО .усиления'.их влияния-на окружающую среду и адекватное повышение требований к'системам , при таком подходе .все меншю удается добиваться существенчого повышения их качества и снижения затрат на реализацию. _ Поэтому поиск путей сшшЬния веро- . ктности появления в ьовых и подлежащих реконструкции МО технических ресений, порождающих ке оправданна рост затрат на этапах

предполагает использование приемов функционального подхода.

Сущность функционального подхода заключается в том, что специалист вначале абстрагируется от реальной конструкции анализируемой системы и сосредотачивает внимание на ее функциях. В этом случае предметом исследования является комплекс функций, , их совокупность.. После.четкого определение функций анализируемой системы и ее элементов'задача формулируется следующим образом: "Нужны ли эти функции? ; Если да, то"необходимы ли предусмотренные коли-честьончае характеристики? Каким наиболее экономичным путем можно' достичь выполнения - функции?".Эти "формулировки отличаются от традиционной постановки вопроса -"Как снизить затраты на данный объ- ' ект?",изменяют.«слоиив'лийся стереотип мышления, позволяют абстрагироваться от.имеющегося структурного решения и показывают," что оно не является и не может являться единственным. Такой подход, _как отмечают К К. Моисеева, А. П. Ковалев, В. И. Майданчик, Е Г. Карпунин и др. позволяет наиболее полно раскрыть природу иерархических структур, к .-тоторн-м может быть отнесено большинство современных технических и производственных систем, в том числе и мелиоративные.

Исходное положение функционального подхода -заключается в до-гич^оком описании, формулировке и определении взаимосвязей функции Ш и ее .элементов. В теоретических основах ЗСА под функцией пони-маетч.-я ъкеине^- проявление свойств .объема (отвечает на вопсос: "Чти должен, делать объект?") в данной системе отношений для полуг "Чения -требуемого ьезулзта'.а. При формулировка. функций согласно- ре-. |>6п')ьл?иии 5СЛнеобходимо соблюдать зледукаде -яравиаа:. .точность, •кс'пкос-№, -иенщоет!. определения, полнота.

Описание Функипи ^ормелиеовано тто представить в влде компонентов

: •'"(Д.О.Ш. ■ (7)

где Л - действие;

О - объект, на которым гто действие направлено: II - условие ил/ ограничение.

Функции подразделяются по. сдадухздм признакам: по области изменения - внеинке и внутренние; по роли обеспечения работоспособности объекта - основные и вспомогательные;; по степс -чи полезности

- полезные, бесполезные .(излишние) и вредные. ,

Внешние функции отрадах» отношение- 1Ю с окружиовдй средой. В этой группе-Функций различаются главные и второстепенные. Гласные

- определяю? назначение МЗ или ее элемента, .- сущность а смысл его существования. Второстепенные - это функции не влияющие на работоспособность системы (элемента) и отражающие побочные цели их создания. Внутренние (внутрисистемные) -■стражалт действие и взаимосвязь внутри системы, они обуславливаются изменениями ее построения, особенностями исполнения. В этой группе функций.выделяются основные и- вспомогательные. Основные - обеспечивают работоспособность системы (элемента), создают необходимые 'услояия для осуп^сг-влелия главной функции. Вспомогательные - содействуют реализации основных. Помимо элементов, выполняющих основные и вспомогательные функции, конструкция.МС и ее составных частей могут содержать элементы. Функции которых излишни или могут быть совмещены с элементами, уже- имеющимися в конструкции, ко не иееутт те или иные функции. •; • '.

В основу анализа функции МС и построения ее функциональной модели полохен принцип выделения и рассмотрения структур с двухуровнево!: иерархией, природа которых показана Л № Рексом . Любую КС модно ретделить на несколько элементов, кадой хо'"0|.ьгх икее? вполне определенную функцию (или функции) по обесиечяшю работы системы. При этом рассматриваемая МС- представляет собой верхний уровень,, а выделеинке функциональные. элементы - головней водоза--бор, магистральный канал, оросительная сеть -нижний.

Если требуется продолжительный анализ, то каждый из выделен-•ных элементов, нижнего уровня может рассматриваться как самостоятельна объект, который, в свою очередь, так можно разделить на несколько функциональных элементов. Такое'разделение обычно слот

ветствует установившемуся в инженерной практике конструктивному разделению.

Одновременно с разделением МС на элементы выделяются объекты окружающей среды (ОС) с которыми рассматриваемая МС находится в функциональном или вынужденном взаимодействии. . Функциональные модели, позволят- не только проследить существенные связи в МС, но и дают возможность. перейти к количественным оценкам значимости функции и ее относительной важности для объекта в целом, а затем у, к определению затрат на реализацию функций.

Одним иа основополагающих принципов iCA.является определенная последовательность его проведения, заданная рабочим планом ЗСА. 3 диссертационной работе каждый.этап ffiCA и его характеристики подробно раскрыты. Следует отметить, что в зависимости от специализации объекта, анализа требуемых решения задач, работы по этапам £СА могут отличаться друг от друга приемами выполнения, методами оценки и-анализа решений, однако основные положения должны неуклонно соблюдаться.

Четвертая глава посвящена совершенствованию методов проектирования гидромелиоративных систем на основе-СЕСА. . Очевидно, что в ходе проектирования через принимаемые-технические решения формируется основа всех затратных характеристик и экономических результатов функционирования 'МЗ. Это подтверждает актуальность исследований по развитию методической базы, выполнения, ранних' этапов • КЩЗ. оказывакудих существенное влияние на экономические последствия, реализации принимаемых технических решений.

Исследования методических положений 20А проводились на примере проектирования оросительных систем (ОС) Красноярского края (Но-.воселовская ОС, первач и вторая очереди площадью 7 тыс. га; Борскач ОС - 700 га) с использованием информации по гидромелиоративным объектам Восточной Сибири.

На первом эт де с помощью метода АБС-анализа изучены затратные характеристики более 50 ОС,- проекты которых реализованы в Сибири. Б результате были выделены наиболее перспективные, с точки зрения поиска возможности снижения затрет, элементы ОС (оросительная сеть, головной водозабор, техника полива). Для примерз выполнен <1Ск головного водозабора, обладающего наиболее развитой структурой. С этой целью были выявлены и сформулированы функции головного Еодозабора (таб.2), произведена их классификация и группировка по проявлению роли в удовлетворении потребностей, обеспечения

Таблица 2

Формулирование функций головного водозабора (на примере насосной станции )

Наименование_____ ____ _Выголняекще_олементом_осковные Функции____________

элементов Подвод.,, ! Прием... ^Преобразование... ! Отдача...

водозаборное ...воды и всасываю- ...воды от водоисточ- - '...воды во всасы-

сооружение ¿ему водоводу ника ващий водовод

Ь31 . ОЖ ОФЗ

всасигааций ...води к несосно- ...воды от водозабор- -. ...воды в насосно-

водовод силозок^^агрзгагу ного сооружения силовой агрегат

насосно-снло- ...воды к напорному ...веды от всасываю- ...электроэнергии ...ьоды о напорный бой агрегат водоводу щего водовода в кинетическую онер- водоеод

0$7 ОШ ГКО воды 0^9

• ...энергии от энер-

госистемы

(МО :

напорный ...воды к водоприем- ...води-<Эг насосно-зодобсд ному сооружению силового агрегата

0Ф12 ОШ.

йодопраедаоз - . • ...воды от наперно- ...кинетической энер-

сооруг.шие • . го водовода гии потока воды в по-

0514 тенцкадьную анзргиа

ОМЭ

■ . ...кинетической энер-

гии потека иода зо

'■.'■■■' вода* г. :."-,-;<:л-ру.сспнй

Продоякон'/е табл. 2

Накмеиовянке элементов

ЬЪгг.оякягмые ряеыеягс« зла^логателькае- Аунхцяи

Сосд"нлет...

! Изолирует...

I Определяет I Гарантирует.,.. ■ положение...

водозасориое сооружение

всасывающий водовод

насосно-силовой агрегат

,нзпормый водовод

водоприемное сооружение

...водоисточник со всасывающим водоводом

831

.,.водозаборное сооружение с насосно-силовым агрегатом Ваб

...насосно-силовой агрегат с напорным водоводом В:2Э

...насосно-силовой агрегат с водоприемным сооружением ВИ2

...забирае!.^ вода от ...насосной стая- . ..кэчезт посторонних предметов ции относительно май воды_ ВЗЙ водоисточника

ВФЗ

...поток воды от оге-• ружагощей среды Ж

...всасывающего водовода относительно уровня ВМО

...выходного патрубка напорного водовода относительно водоприемного сооружения

во подйеае-воды . БМ :

...поддержание уровня воды Вй15

...поддержание заданного расхода води

Б^З I

...поддержание заданного напора и расхода воды

ВШ

...поддержание расчетных параметров выходного потока. 1Ш4

здание насосной станции

...насосно-силовой агрегат от окружеи-

...насосно-силово- ...поддержание заданных го агрегата отно- параметров окружающей сительно водоводов среды

. ВЫб ВФ17

работоспособности ОС, степени полезности. Построена фушгционсш.н.л:? модель (ЗМ) водозабора, позволяющая установить связи между основными элементами водозабора, оценить значишсть и затраты на реализацию функции этих элементов (Рис. 4).

Оценка значимости функций выполнена методом расстановки приоритетов с привлечением экспертов, долевые затраты на реализаций функции по вариантам насосных сталций (фуникулерная, КРИВ, береговая и плавучая) рассчитывались с учетом коэффициентов их весомости и значимости. На основе зтого построены функционально-стоимостные модели (4СМ) альтернативных вариантов головного водозабора, анализ которых показал, что наиболее экономичным (по большинству функций) является вариант плавучей насосной станции. Установленное . в результате исследований несоответствие значимости функции здания у плавучей насосной станции, затратам на их реализация, свидетельствует о необходимости конструктивной доработки этого элемента с целью удешевления. -

В работе, кроме анализа головного водозабора был проведен ФСА Новоселовской ОС. Построена ее Ш и <ГСМ, включающая 35 основных и 26 вспомогательных.функций. Установлено, что отдача затрат по функциям системы носит более равномерный характер. Вместе с тем явное несоответствие затрат и значимости имеют функции изоляции воды ст окружающей среды, что может являться предметом дальнейших исследований. ■ ~ .

Для выбора альтернативных вариантов реализации функции Ш и ее элементов в процессе проектирования обосновала методика формирования вариантов технических решений (ТР) и выбора наиболее рациональных из них. Современные методы поиска технических решений рассмотрены в работах Г. С. Альтшуллера, В. Е. Альберта. Л. С. Берютина, Г. Я. Буша, ЯДитриха, КС. Казакова, А. И. Шлозинкина, Л. М. Рекса и др. исследователей. Анализ тенденций развития этих методов позволяет сделать вывод, что в блинайшее время наиболее перспективными считаются те, которые позволяют формулировать задачу с последующей автоиатиьацней поиска в режиме диалога с ЭВМ. Таким требованиям отвечает метод морфологического анализа, •позволяющий формировать большое число альтернативных технических решений. В работе построены морфологические таблицы: гидромелиоративной системы, состоящей из 7 элементов и 7 морфологических признаков, шлющих 21504 варианта ТР; здания насосной станции, имеющей 810 вариантов ТР.

Исследования показали, что с помощью морфологического анализа

Функдаонально-структурнэя модель водозабора ■ _ (на примере несосной станции)

ОФ и ОВ - основные и вспомогательные функции Рис. 4

создается основа для развития творческого мышления, обегп>- гавается упорядочивание поиска рек-кий и систематически.) обзо;> ьозмихия вариантов любой мелиоративной системы или ее э:й>'.*нтов. Дня выбора предпочтительных вариантов ТР из морфологических таблиц предчояен обобщенный критерий качества. Используя указанный метод, автор предложил ряд технических решений, которые стали предметом изобретений (см. список публикаций).

Результаты реализации методического аппарата исполььовани при разработке оросительных систем Сибири. Так, <1СЛ альтернативных конструкций насосных агрегатов позволил выбрать вариант плавучей насосной станции ("Роса-8", УТ-4хо,4), имеющей высркпе показатели функциональной организованности и наибольшую отдачу затрат на функции. При оснащении головного водозабора плавучей насосной станцией, срок ввода Новоселовской ОС сокращается на 1,5 года в сравнении с более дешевым вариантом (фуникулерная насосиат станция). Жизненный цикл оросительной систему, оснаденной плавучей насосной станцией, отличается по виду свслх начальных- участков. Расчеты показали, что плавучая насосная станция обеспечивает получение годового экономического эффекта в размере 545 тыс. руб. и является наиболее целесообразным вариантом в конкретных организационно- технических условиях.

В пятой главе рассматривается функционально-стоимостной анализ технологического процесса строительства оросительных систем. Свойства ГМС закладываются в процессе проектирования, создается в процессе строительства, а реализуются при эксплуатации. Поэтому проблема повышения качества, .и эффективности мелиоративных' систем неразрывно связана не только с выбором их.облика:и проектированием, но и этапом строительства, который дает путевку в лизнь новым техническим решениям и воплощает их в конкретных' элементах; системы. Следует отметить, что при исследовании и совершенствовании конструкции МО или ее отдельных элементов специалисты невольно наталкиваются на проблемы технологического характера, которые в свою очередь, часто упираются в ограниченные возможности мелиоратив-но-строительных организаций. . .

Основу формирования каждого производства, в том числе и мели-оративно-строительного, составляют технологические процессы (ТП), представляющие собой совокупность направленных действий для достижения поставленных целей, заданных системой высшего порядка (требованиями к процессу). Поэтому ТП строительства МО представляет

собой схюесбр-'дзннй.иСъоет «1СА,..методы которого отличаются от методой анализа м.'люуц'/чйю/г системы и ее элементов, рассмотренных

BUT?.' . . . •.■.'.'

Основные отлична заключаются в следующем: 'цо левые ориентиры при «ЗСЛ-ТП - сзойстьз, ■ котор'-е должны быть обеспечены данным TII; условными "потребителями" ТП ¿шляются 'составные-, элементы мелиоративной систчмм" н 'процессы'их образования;. при ©ЗА ТП исследованиям должны • 'подьерга-гься ' 'все .системные компоненты процесса (предмет уруда,. средства труда' -к сам труд, выполняемый в -.рамках соответствующей части строительного производства); функции ТП рассматриваются в styj'icKMCC'Cn' от. реальной организации' производства и упрагте-' ния па предприятии; - комплекс анализируемых функций увеличивается,

так как приходится' Исследовать действующую.производственную систему. • . ■, .

Указаны® •отличия 5СЛ ?Л, опыт отечественных и зарубежных специалистов, а тагосе проведенные автором исследования, позволяет ¡.■делать вывод- о том, что в современных условиях было бы просто г.е-■-!:.;Уйло отказываться'-: от.' дополнительной информации; получаемой в . р-,:г.«/ль-гате <1Са ТП строительства мелиоративных. систем и их элемек-■гоь.' ..-'. '..'':'."'•'-.'. ■-.-■ '.-•.- .'■ " -'-.. "

7т' проведения '■ 4СА' ТП. строительства, была собрана, систематизирована и -всесторонне; 'изучена информация по ОС Красноярского лрсл\.. Тщательному анализу были подвергнуты экономические показатели ОС, в том числе-затраты на строигельйо-монтаашые работы,, приоб-, -ретенке оборудования.' и т. д. Эти затраты были проанализированы методом .ЛБС-анализа.-:;' Установлено,'.'.-что основная.доля трудозатрат и расхода материалов приходится на TIT строительства закрытой оросительной сети, -поэтому.'.последний 'был выбран в качестве объекта 5СА.

Для уточнении конкретной, области применения ФСА проведен - выбор йони анализа ТП. строительства о помощью диаграмм Парето. Определено;- 'что.наибольшая доля (50-50%) затрат приходится на стоимость оборудования, необходимого • для строительства трубопровода (трубы, арматура и т. п.). Наибольшую долю затрат труда'-составляют аатрйт'ы''настгоитеж>;;о^;^К'Гажнь» работы но укладке трубопровода .и ьемлянке работы. .-'..'.....''

••. Еа'сдэдуюаем этапе были сформулированы основные функции ТП '■'.'строительства оросительной сети, .. а такие построена ФМ ТП, рис. 5. Эк; модель -позволяет, ке'.только вскрыть существуедие связи, 'но н. дает возможность перейти к количественным оценкам значимости каж-

функционально-структурная модель ТП строительства закрытой оросительной сети

р Создать закрытую ° оросительную сеть

Подготовить

трассу

Подготовить транше»

Изолировать Ъ трубопровод

Уложить трубопровод

Засыпать f-s трубопровод

с ч

CJ

а ■ t»

¡S о

S/

.с • Н

■ к . X о

F,t

>i

■а о

а

Sí--?

д о п. я

л •

а

Л.

_ Восстановить А? естественное плсдородие

Q

ш §

Ü

л н

СЗ Е> О •О

а

п

¿i

а ю

eí О

я

с с о

S

д о

X га

л h о

0

1

о а о с

л •' f; :-

3 X о я

W (Ч

СТО

о я

И к

X <а о.

я >>

х • (f

с< г«

сз о О О

B.SS

SÜ в о С/ ю о с s с.

-ЛЗ

3

&

л &

■ 3» а я

Е"

о с.

ClL.

а

■о

&

л

Я X

а

о о о

е«

£3

Р. сз

л н

OJ

я о

о. р

X

fifi

d. о я о

(X

с о

V3 &

л

ь

f'/v

П о и о п, а о

V3 &

^

з/

ЕС о

П о с,

5

чз

6

fr:

га н

3

с о

п о я о о.

о

■о &

л Е< С

с а с;

■п ГО

'-ÍÍ

и о о

га р.

х

й и

л

О Р.

Pí'.C.

5

дой Функции и ее относительной важостк для ТП, а затем и к определении затрат на реализацию этих функций.

В целях повышения объективности экспертных оценок значимости пункций ТП использован метод расстановки приоритетов и парных сравнений, предложенный Е А.Блюмбергом, В.Ф.Глушенко и использованный в своих работах Л М. Рексом.

При определении относительной значимости каждой стоящей на иегархическсм уровне функции ее величина определяется,по цепочке ФМ снизу вверх от данном функции до верхнего уровня,путем перемножения соответствующих значений значимости.

Наряду со структурным и функциональным описанием ТП строительства ОС была построена в матричном виде совмещенная функционально- струютурная модель (2СМ). Построение ЗСМ осуществлялось путем наложения структурной модели на функциональную. В полученной матрице по столбцам представлены функции ТП, а по строкам - структурные элементы, участвующие е ТП строительства (машины, оборудование, материалы, комплектующие изделия, ' исполнители ; и т.д.). Здесь ж отражались величины стоимостного вклада ¡- здого структурного элемента в реализацию функций и указаны конкретные величины затрат, приходящихся на каждую функцию.

Полученные данные, используемые совместно с показателями значимости функции, служат основой для построения функционально-стоимостных диаграмм (ФСД). Шстроение ФСД по уровню ФМ осуществлялось с целью выявления зон рассогласования затрат на функции и'их значимости. Анализ ЗСД рассматриваемого ТП показал несоответствие затрат и значимости функций ГЗ и Г4 (см. рис. 5). Шэтому дальнейшая работа была направлена на исследование &тих функций. Учитывая,•что в материальных затратах на реализацию функции Р4 большую часть (70 7,) составляют затраты на стоимость труб и арматуры, в качестве примера дальнейшего ?СА была рассмотрена функция ГЗ (изолировать трубопровод), осуществляющаяся при помощи трех фуцкций: Р31,-гее, РЗЗ. Была построена <£СД ТП изоляции трубопровода, которая позволила сделать вывод о несоответствии затрат и значимости функций Р31 и газ. Однако анализ ресурса функций понзЕал, что основной причиной отказов оросительных трубопроводов яаляется низкое качество внутренней изоляции трубопроводов и особенно'на их стыке.

Учитывая это, на следующем этапе ФСА был осуществлен поиск технических ревений, обеспечивавших качество реализуемой функции Гс*2 - изолировать внутреннюю поверхность трубопроводе. Для этих

целей была построена морфологическая таблица (табл. 3) из которой видно, что чксло поймоаяьж вариантов Г? составляет - 684. lía основании этой таблицы в СибНИЙГиМе разработана технология внутренней изоляции трубопровода в уложенном состоянии,в основе'которой лежи использование торов-разделителей. На указанную технологию получено два авторских свидетельства (ем. луб.). Она широко используется на оросительных системах Сибири.

В шестой главе приведены результаты функционально-стоимостного анализа технологических процессов возделывания сельскохозяйственных культур при орошении.

В настоящее время в основе исследований ТП возделывания сельскохозяйственных культур и их проектирования лежит предметный подход, исходным понятием которого служит структура. При этом исследования проводятся в рамках уже принятой структуры ТП, Специалист, занимающийся проблемами снижения затрат на производство сельскохозяйственной продукции, формулировал задачу следу ¡спим образом: "Как снизить затраты на производство продукции?" Такой подход долгие годы давал положительные результаты. Однако, по мере у,;.: , -.гзяия ТП, повышения требования к их качеству, совершенствования системы машин и т; п., при таком подходе все меньше удается добиваться существенного снижения затрат. В некоторых случаях следствием этого было увеличение затрат и снижение качества продукции, нарушение экологического равновесия. Так, например, в работах П. И. Айдароза, А. И. Голованова, Е Е Егорова, Е А. Ковды, Е Б. Райнина, JL М. Рекса, Н М.Решеткиной, Б.ЕЩумакова показано, что необоснованное увеличение оросительных норм может привести не только к узеличенкю затрат на ТП возделывания сельскохозяйственны« культур, но и к значительному снижению плодородия почв.

В качестве исходной информации для проведения 1СА ТП были использованы разработанные СибНИИГиШм технологические карты. На их основе был сформулирован полный состав функций ТП возделывания сельскохозяйственных культур. Для построения функционально-с!-. :,к-■гурной модели (<ЮМ) использовали методику "FAST" (техника специализированного анализа фуньщий), которая базируется на применении принципов детэрмированной логики. Практическим инструментом определения взаимосвязей функций в. этой методике является повторяемая постановка двух основных вопросов (как? почему?), . которыми опреде-лякяся непосредственно предшествующая и последукщая функции.

Анализ 'ЮМ ТП возделывания сельскохозяйственных .культур на

Таблица 3

Морфологическая таблица возможных вариантов технологии изоляции трубопроводов

Признак ! Альтернативные варианты

№ £ Наименование { пп ! I I 1 2 ! _ ! 1 1 3 1 4 1 5 ! « < 1 ! " | ^

Р31 Подготовить по- Механичес- Химическая Термичес- Электро-верхность тру- хая обра- обработка кая обра- дуговая бопровода ботка Сотка обработка

¥32 Изолировать Распыле- . Растирав Накаты- Окунание Электро- Диффузия Спекание внутреннюю по- ленио нив . вание лиз

верхностъ трубопровода •

КЗ Изолировать Раопыле- Растира- Накаты- Окунание Электро- Диффузия Спекание наружную по- ние ние * вание лиз

верхность " " -

трубопровода

орошении показал, что в условиях Восточной Сибири Функции (обеспечить оптимальный водный реу/.м) оказалась на третьем иерархическом уровне. По результатам сценки установлено, что з условиях лесостепной зоны Красноярского края значимость Функции полива для

основных сельскохсбяйет^нных КУ-ЬТУР Н8оК&мт6ЛЬНа ПО -СрШИМН/ГО с

другими. Наибольшая величина значимости этой Функции имеет ТП ¡?оз-делнвания обое^й и кормовых культур. Таким образом, уж на начальном этапе '"СА, оценка значимости функций ТП различных сельскохозяйственных культур в лесостепной зоне региона позволяет получить практически тот же результат, что и при многолетних исследованиях влияния орошения на продуктивность сельскохозяйственных культур, т.е. орошение рационально использовать в регионе лишь .при возделывании овощей и кормовых культур.

Анализ >ТСД рассматриваемых ТП возделывания основных сельскохозяйственных культур на орошении в условиях лесостепной зоны Красноярского края позволяет утверждать, что наблюдается удовлетворительное соотноиение относительных затрат и значимости функций ТП . Это, по-видимому, вызвано длительной эволюцией технологии производства сельскохозяйственных культур. Однако ряд функций: "подготовить почву"; "убрать урожай"; "обеспечить оптимальный водный режим" - имеют явно выраженное несоответствие затрат и значимости. ®

Ка следующем этапе <ЮА ТП исследовалась функция Р1 - подготовить почву, поскольку практически по всем возделываемым культурам указанная функция , имеет явно выражнное несоответствие между значимостью и затратами на ее реализацию.

Работами агрофизйков и почвоведов определены границы сочетания фазовых компонентов г.очвы. Необходимые для устойчивого формирования урожайности сельскохозяйственных культур. Еместе с тем, в условиях целенаправленного воздействия на почву, соотношение между фазами непрерывно изменяется как в пространстве, так.и во времени. Поэтому одной кз' основных задач мелиоративного земледелия является создание оптимального, для конкретных почвенне -климатичес.<их условий и сельскохозяйственных культур, сочетания между твердой, жидкой и газовой фазами почвы в активном корнеобитаемом слое.

Очевидно, что для планирования агрсмедиоратк?ных .'«{сприятий необходимо, иметь .оценку-'фазовых' кожюн?нтов почвы.

Известны десятки м-тодов сщ-нки состояния почвы, в основе ко-•торгас заложена качественная оце5жа шрамс-т^св. хчр^ктеридуэдих - её

физические свойства Однако результаты, полученные с использованием существующих методов, позволяют оценивать отдельные параметры физических свойств, а не их совокупность. Кроме того, существующие , методы не отражают динамичность процесса изменения фазового состояния почеы. не позволяют наглядно представить закономерности происходящих явлений, затрудняют интерпретацию результатов.

Поэтому, принимая во внимание широкое распространение современных математических и особенно графо-аналитических методов исследований, в работе обоснована возможность применения треугольной системы координат для оценки водно-физических свойств почвы.

Треугольная система координат позволяет устанавливать взаимозависимость между тремя переменными величинами, сумма которых является постоянной величиной. Для фазовых компонентов почвы эта взаимосвязь определяется уравнением:

<1,/<1т+У + Е -1 (8)

где: V - объемная влажность; ''

с1»- плотность почвы, кг/м ; , 1 .'

&т- плотность твердых частиц почвы, кг/м ; Е - породность'аэрации.

Графически уравнение {8), .мозвдо представить в треугольной системе координат следующим образом: строится равносторонний треугольник ЛВС, каздая сторона которого раина 1 и соответствует одной из трех фаз почвы. Стороны треугольника делятся на равное количество частей. Икала делений наносится по часовой стрелке, вершины треугольнйш имеют координаты (0,1), или в процентах (0,100)' ' (рис. 6).' ■'*■■ '

Для оценки фаговых компонентов почвы, например, тошш М, следует из этой точки провести три прямые, параллельные сторонам треугольника. Эти нрймие (рис.5) отсекаюг на сторонах туэуто^ьника отрееки Х,УД, кавдый из которых определяет Ееличкну одной фазы почвы. Из рис. В следует, что точка М хареасгериаует физические свойства с параметрами: твердая фаза - 43%; - жидкая, 24. X; - газовая, 33%. Поскольку в качестве треугольной системы координат зибоан раекостореиний треугольник, то сумма отрезков XЛ.2 равна • длине сторон треугольник АБС. Пээтоау для определения положения ¿¡обей точки в треугольной системе координат достаточно сдать две

КООрДЛиаТУ ЭЧ'ОЙ точки- . .

3 треугольную ^иотему косрдинат, применительно к оад'вк?' фазовых комг.онаято» : почвы. мол»т' бить зеложек строгий

- 33 -

Оценка водно-фкзичзских свойств почвы 'в треугольной системе координат

80 СО 10 30 МЁердая

Рис. 6

Рис. 7

смысл, позволяющий сформулировать критерий оптимизации технологических процессов агромелиорации. Все теоретически возможные комбинации состояния почвы, как трехфазной системы, находятся в пределах. треугольника"АБС, с вершнаш А - твердая фаза, В - «жидкая, С - газообразная. Любая точка в пределах границ треугольника сд-кознечно определяет параметры к физическое состояние почвы, йэме-некие какой-либо одной-фазы 'призодит 'к изменен;*» других, при этом новому комплексу.характеристик в треугольной системе координат, бу-. дет соответствовать новая'точка. Границы сочетания твердой, жидкой и'газовой Саз почвы, необходимые для устойчивого формирования уро- . .дая сельскохозяйственных культур, . в треугольной системе координат изображены ь виде заштрихованной зоны (рис.7). Координаты точки, ■принадлежащие фигуре, отражают оптимальные параметры физических свойств почвы для конкретных условий. Точки.не, 'расположенные за пределами зоны, соответствует экстремальным параметрам физических 'свойств, при которых развитие сельскохозяйственных культур затруднено или невозможно. '.;

Возможность практического применения изложенного графо-анали-. тического метода рассмотрено на примере результатов исследований . влияния глубокого мелиоративного рыхления на физические свойства ПОЧ31Л Для этого были обоснованы схемы объемно-диагонального и'ди-

. ■ 1 1'

атонального типов рыхлителей и расположение, их рабочих органов на 'раме. Разработана математическая модель для определения реаульти-; руюа|их' реакций и ее составляющих с учетом неоднородного строения .'¡"'почвоггрунтового сдоя, обоснованы критерии и решена эадача многофункциональной оптимизации конструкционных параметров глубокорых-;•• дрелей. Установлены взаимосвязи. конструкционных параметров с , йнергетиччскими, агротехническими :и . зксплуатационно-технологи-: -чеекши показателями работы машииотракторньк агрегатов с глубоко: рыхлителями.. ;'; '.-..'•

; На 'рис?. 7 в треу1Чш>нсЛ-; '•мйстойсцолояением

точек й области N представлены пара«етрк физических сзойетз почвы до ры&льния, а областью N1 - после рыхления. Кз рисунка видно, что в результате глубокого рыхления цроизошю перераспределение фазовых компонентов почвы, уменьшилось содержание в единице обгема почвы твердой Фазы и увеличилось - газовой. Результатом исследований явилась разработка дьух глубокорыхлюгелей Р0Д-05 и РЛ-05 для . обработки почв на гдубкну до 0. 55 м. Глубокорюлятели прошли ведомственные испытания и рекомендованы к широкому внздреыш.

Конструкцил рыхлителей заедены • авторскими ' сьвдетельотвами (см. публ.}. Результаты сравнительных кснита/шй существуют« и рагрзоо-тачних в СлбНЖГиМе рыхлителей, приведены табл. 4.. ¿кали» этих данных показывает, что по энергоемкости процесса рыхления, производительности рыхлители РОД-05 и РД-05 выгодно отличаются от существующих.-

В седьмой главе выполнен.анализ шдульнс-Олочной технологий ' проектирования ГШ, проведена привязка униЕерс-алжых с::ем 3:0 А к условиям отрасли, предложены методы формирования и обработки экспертной информации при проведении ФСА. Определены задачи ¡сомпь-ютеризацни 'ТСЛ и дальнейшего развития методической' бауы. Проьеденные исследования позволили сформулировать совокупность процедур к-ссстгц. тть технологический алгоритм проектирования ' 'мелиоративной системы, представленный на рис. б. Предложена процедура и основные приемы формирования экспертной группы, ее количественного л качественного состава 7 "

Алгоритм технологического процесса проектирования в сорт-, ветотвии о ' модульно- блочной формой представления заключается': з; следующем: предварительно определяется кпнструктивный облик системы с альтернативными вариантами ее структуры; • оцениваются затрат-' ные параметры будущего объекта (его вариантов); намечаются затрат1^ но-време'нгые характеристики гшзненкогс цикла'.' . определяются критические точки, отроится экономическая развертка жизненного, цикла объекта; выполняется функциональная отработка системы, строятся и анализируются ее потоковые модели; проподится функционально-стоимостной анализ , на основании которого .выраОатжаются технические решения по функционально не сбалансированным объектам с :наиоолее низкой отдачей затрат; осуществляется выбор оптимального из них'по критерия максимального интегрального эффвкмг&а- жгаяеиный.'цикл.

Выполнение этих процедур позволяет приступить к раОоче^'проектированию, имея параметры, системы близкие -к оптимальнш^ Ь, заиках рассматриваемого аизненного цикла.

Таблица 4

Эксплуатационно-технологические параметры-работы опытных и серийных рыхлителей

IГлубина ¡Ширина (Площадь¡Тяговое 1УдельноеШотребная!Расход ¡Техничес- |Удельный! Проиэ-Орудия 1 обработ-1захвата!рыхле- ¡сопро- ¡тяговое ¡мощность ¡топлива,!кая произ-1расход ! водили I !ния !тивление!сопроти-! 1 Iводитель- Iтоплива,1 тель-5 1 ! ! 1вление I 1 ¡ность I I ность } Л ,м 1 А ,м ! ^ .м2 ! ^ ,кН ,кВт кг/ч I 71 ,м3/ч |^,хг/м3|7//" ,га/ч.

114-4,5 0,45 4,5 0,92 61,2 66,5 . 56,0 27,72

РГ-0,5 0,40 2,2 0,70 68,4 97,7 63,0 33,12

Р0Д-0,б 0,46 3.0 1,25 67,5 54,0 62,6 41,0

0,50 3,0 1,25 • 68,0 54,4 63,0 40,0

РД-0,5 0,46 3,5 1,5 57,1 38,0 53,0 37,1

0,50 3,5 1,5 65,9 43,9 61,1 43,0

3312 0,0083 1,62

2520 0,0131 0,79

7992 0,00513 2,35

8000 0,005 2,17

7729 0,0048 2,39

8958 0,0048 2,47

Со

СИ

- 37 -

Технологический алгоритм поовнтиРрВания

Определение объекта проенгпцроВаыия

■3а/дани* J

НО

frtPoexvuPß&BtMG

Формирование лнспе&той группы ши

\

fíptdSopumenb ное <рормиро£ан</е конатгыкти&ного о&лшв объекта

.Бонн типоды-х \ TP M MC и J /иг затратных*.

¡характеристик

ЧЬрмиРоВанов жцл/с.

i cacrrat н-où 4*oâum /¡poejemuByejutai oSb&tm

I

иесяеМание gjn/ячищ хараятеРасвиН пиекти-pyrtueto oâbarmq Mjfiwc

Определение стоил/остио -¿рел/аннгиае jrapOKmept/omuK УСЦ oSbetfrno

Определение KPumu ческих oiFie/f/n oopâuHom move« МСЦ a

Построены* nomoirotoú Modoru системы

■ ' г:

Jрея [ I

ffocmfioeuue nomcriroteù модели cfiexmo

ФСЯ сД»с*то

к (он/г munoät/i у , 7Р д'Я JUCuux / Затратных ' характеристик^

—Г

J/tupâàôrnKO TP по Функционал* Ho Het<pç>e*7utHbW (оз< ОзлнекТон

Выг>а5отхо TP по nrevutt я/е&г*ю*г1

I BbsfOP Dtimufftittfis/q

\ТР пи критерию ) *to/roi/MW*r ингее I " Рального зтхр&пв

ja ж и

Pctfovpc ftpoetrmupo боние

Рис. 8

ВЫВОДЫ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ

1. Современное положение аграрного сектора-России настоятельно требует пересмотра традиционных методических подходов к решению проблем, связанных-как с обоснованием принятия технических решений при разработке, создании и использовании мелиоративных систем, так и с оценкой влияния этих решений на эффективность функционирования

. мелиоративных объектоъ.

2. Уточнена структура и содержание жизненного цикла мелиоративной системы, показана его экономическая развертка, позволяющая наглядно представить временные и экономические границы ее функционирования в динамике затрат и результатов.

3. Установлено, что одно из основных условий эффективности инвестиций мелиоративных мероприятий базируется на методологических положииях экономической оценки земли и заключается в том, что относительный прирост постоянных затрат на мелиорацию земель должен быть ни»£. относительного прироста продуктивности мелиорированных земель.

4. Разработаны научно-методические положения"по совершенствованию процессор проектирования, строительства и использования,ме• лиэративных систем, в основе которых заложены обобщенные теоретические и методические принципы функционально-стоимостного анализа и.существующий опыт его применения- в отечественной5 и зарубежной практике.

5. Выявлены, сформулированы основные и вспомогательные функции, построены функциональные и функционально-стоимостные модели оросительной системы, головного водозабора, технологических процессов строительства оросительной сети и возделывания сельскохозяйственных культур на орошаемых землях, •позволяющие:

вскрыть существующие внутренние и внешние функциональные связи в исследуемых объектах;

'количественно и качественно оценить значимость.каждой функции и ее относительную важность для рассматриваемых объектов в целом;

определить затраты на реализацию функции с учетом вклада каждого материального носителя в.Обеспечение соответствующих функций;

сопоставить значимость функций и затрат на их реализацию- и уточнить зоны поиска резервов экономии в исследуемых объектах.

б. Предложена методика формирования и целенаправленного по-

иска технических решений возможных вариантов оросптельнсу* системы, головного водозабора к технологических процессов строительства оросительной сети, основанная на'морфологическом анализе, отличав-шалея тем, что в качестве морфологических признаков использованы функции исследуемых объектов, а выбор вариантов осуществляется, при помост обобщенного критерия качества,

7. Теоретически и экспериментально обоснован графо-аиалити-чееккй метод оценки водно-физчческих свойств дочвы, позьодявдиЯ наглядно представить изменение состояния почьы при ' различных естественных и искусственных процессах: уплотнение, разрыхление, увлажнение, испарение. Указанный метод можт быть положен з основу оптимизации агромелиоративных мероприятий.

8. Обоснованы оптимальные параметры рабочих органов глубоко-рыхлителей, предложены новые технические решения по их конструкции, обеспечивающие снижение энергоемкости и увеличение производительности процесса разрыхления уплотненных почв. Производственные и ведомственные испытания глубокорыхлителей показали их достаточ- . кую надежность и качество, соответствие агротехническим требованиям. • . .

9. Предложен алгоритм технологического процесса проектирования и экономической оценки проектов мелиоративных систем, регламентирующий порядок выполнения отдельных стадий разработки системы, ее локальных и технических решений, позволяющий прогнозировать экономические последствия функционирования МЗ в течение .ее, жизнен- , . ного цикла с учетом отдельных технических решений и формировать конструктивный облик проектируемой системы в виде обоснованной структуры. '

10. Реализация разработанных методов проектированияйнститу- ^ тами "Востокгипроводхоз" и "Красноярскгипроводхоз'* в проектах: .., Г оросительных систем Красноярского края и республик Тува-и-Хакасия'.' г i позволила сократить сроки их создания и обеспечить реальную гко.чо-мию материально-технических ресурсов. Усовершенствованные на "оско-

ве ФСА технологические процессы строительства внедрены на ороси- ..-. тельных системах Красноярского края.

Знойное содержание диссертации: ;

опубликовано ь елецуктах работах:.

1. -&ЗА в мелиорации, цели и задачи'-, елгорптш 'радения ¿ яришь-рн использования. и Совераенстгование 'тех'кмюгии и - организшши

мелиоративных систем Сибири - Красноярск, 1989, с. 16-43 (в соавторстве).

2. Совершенствование методов проектирования мелиоративных сиетем на основе функционально- стоимостного анализа //Методы функционально- стоимостного анализа в мелиорации - Красноярск, 1992,с.4 -35 (в соавторстве).

3. о ¿гномические требоЕ ания к выборам объекта мелиорации //Методы функционально-стоимостного анализа в мелиорации - Красноярск, 1992,с.85-96 (в соавторстве).

4. Штодика формирования технических решений при проектировании гидромелиоративных систем //Методы функционально-стоимостного анализа в мелиорации - г. Красноярск, 1992, с. 36-54 (в соавторстве). .

5. Метод оценки влияния неравномерности орошения; на урожайность сельскохозяйственных культур //Што/ы функционально-стоимостного анализа в мелиорашп - Красноярск, 1992,с. 97-103 (в соавторстве). >

6. Методика функционально-стоимостного анализа технологии строительства оросительной системы //Методы функционально-стоимостного анализа в мелиорации - Красноярск, 1992,с54-70 (в соавторстве).

7. Методика 4СА технологического процесса возделывания с/х культур на орошении // Воспроизводство плодородия мелиорируемых • земель Сибири - Красноярск, 1991, с74-88 (в соавторстве).

8. Яункцис&ально-стоимостной анализ • инструмент повышения эффективности мелиоративных систем //Проблемы мелиорации земель Сибири: тезисы докладов научно-практической конференции 4-6 ;1юая 1991 г., - Красноярск, 1991 (л соавторстве).

9. Методика оценки качества способов и техники отлива //Проблемы мелиорации земель Сибири: тезисы докладов научно-практической конференции 4-6 июня 1991 г. - Красноярск, 1991 (в.соавторстве).

10. Разработать и внедрить технологи» глубокого мелиоративного рыхлени? уплотненных и засоленных почв в зоне орошения /7 N гр 01^00024322. Унв. N (£90002 4,0 0&.

11. Технологическая карта по устройству гидроизоляции резервуаров из сборного железобетона с применением полимерных кошозч-ций и оклеечньк армогзрметикоь // Красноярск, 1%0 (в соавторе-иво). О" . •■'■т ' : У-ЧУ ... ■ ■■'. ' .у' ...'7,

12 Устройство для герметиьации продольных швов оклеечякм ьр* '

ь-ог^рмститом //Информлисток Красноярского ИГГИ N 257-90 •• Красно-

ярок, (в соавторстве).

13. Технология. гидроизоляции железобетонных сооружений с- применением эпоксидных композиций //Информлисток Красноярского ПЯТИ N 265-90 - Красноярск, (п соавторстве).

14. Восстановление яелезобетонних лотков с использованием полимерных 'материалов //Информлисток Красноярского ЦНТИ N 2Ч0-30 -Красноярск, (в соавторстве).

. : 15. Перемычка для временной оросительной сети //Информлисток ЦНТИ N 443-86 - Красноярск, 1986 (в соавторстве).

16. .Паспорт орооительно-обводнитедьной системы //Информлисток. ЦНТИ N 412-86 - Красноярск, 1986 (в соавторстве). , •

17. Графо-аналитический метод оценки водно-фиьических свойств почвы //Повышение мелиорируемых земель Восточной Сибири: Сб. научи. тр. - Красноярск, 1987, с. 64.

18. .Энергетические свойства и рациональное агрегатирование экспериментальных глубокорыхлктелей объемного типа при i сплошной

* обработке почвы. //Совершенствование технологии и организации мелиоративных систем Сибири - Красноярск. 1989, с. 69-76 (ь соавторстве).

19. Влияние глубокого рыхления на водно-физич^скле свойства почвы в зоне орошения юга Красноярского края //Повышение мелиорируемых земель Восточной Сибири: Сб. научн. тр. - Красноярск, 1Э87, с. 111 (в соавторстве).

20. Результаты полевых испытаний глубокорыхлителей объемного типа для сплошной обработки почвогрунтов //Проблемы мелиорации ве- . мель Сибири: тезисы докладов научно-практической конференции 4-6 июня 1991 г. - Красноярск, 1991 .(в соавторстве).

21. Устройство для нанесения лидкхзсти.на внутреннюю поверхность труб //A.C. Н 1780854 В 05 С 7/0.-1 опубл. 15.12.32 Бюл. Н 46 (б соавторстве).

22. Почвообрабатывающий рабочий орган' //А. с. N 1482546 АО* В 35 /02, 94/02 опубл. 30.05. 89. БЮЛ N 2а

23. Почвообрабатывахщий рабочий орп.ч //А. с. N Í573227 Е 02 Г 35 /02, опубл. 15.06.69. Евл N гг.

24. "Рыхлитель почвы" // A.c. 14 1637.913 А 10 В 35/22, Опубл. 23. 09. 91. Бюл. N 11.

25. УстроЯстг.о для рыхления почгы Л'А. с. 1V71544 А 01 В 13/08, Е02 E5/3Ö, опубл 30.10.1)2 Бил. .'¡ .10 (в соавторстве)-.

£5. Рыхлитель 'обгем1:о-дкагона>Ь'шй РСД-0,5 //Информлисток Красноярского ЮТИ H.11Ä-91 -жЕрглйоярек, (е соавторстве).

27. Устройство для очистки внутренней поверхности трубопровода //а 03 В 9/04. о.публ. 30.10. 92 .Воя' N 10 (в соавторстве).

28. Модеригн'рованный рыхлитель почвы РОД-0,5 Н//Лнформлис-ток, Красноярск, ЦНТИ N 274-92 (в соавторстве). ..

29. Уплотнение деформационного шва гидротехнических сооружений // А. с. N 17106535 Е 02 В о/16, опубл. 27.02. 92 Бюн. N5 (в соавторстве) .

30. Рабочий орган для безотвальной обработки почв. Положительное, решение по заявке 4930900/15-35/06.