Ботороев В.В.
ведущий научный сотрудник ГНУ СибИМЭ, к.т.н.
GPSS-модель уборки зерновых культур
 

Проведение исследований полевых процессов уборки зерновых культур является одним из самых сложных вопросов механизации сельскохозяйственного производства. Это обусловлено сжатыми сроками, большими объемами перерабатываемого материала, разнообразием условий проведения эксперимента и параметров объекта исследования. Большую сложность представляет использование метода крутого восхождения к оптимуму или многофакторного эксперимента. Трудно, а порой и невозможно,стабилизировать неварьируемые факторы. Весьма проблематично натурное моделирование. Уменьшение масштаба невозможно.

Имитационное моделирование позволило снять большую часть трудностей. Оно особенно эффективно при разработке новых технологических процессов. В нашем случае в начале 90-х годов стояла задача выбрать технологические и конструктивные параметры полевого уборочного агрегата для уборки зерновых культур с обработкой урожая на стационаре, которая более адаптивна к сибирским условиям. Предварительными лабораторными и полевыми исследованиями были установлены основные зависимости этих параметров от некоторых факторов. Например, определены влияние влажности компонентов убираемого материала на производительность загрузочного аппарата, уровень потерь и вымолот зерна при различных подачах. Установлены характеристики процессов движения агрегатов по различным фонам и замены технологических емкостей, а также законы варьирования размеров полей и расстояний перевозок. Закономерности изменения состояния компонентов урожая в поле в зависимости от погодных условий взяты из литературы.

Поскольку объектом исследования являлся вновь разрабатываемый процесс, а задачей исследования было определение параметров технических средств, то перед нами встала необходимость более детального описания этого процесса. В результате разработана модель работы уборочных агрегатов в поле, разыгрывающая все прерывания, происходящие по причинам поломок, забиваний, обмена технологическими емкостями, плохой погоды, распутицы, приема пищи, отдыха и пересмен, со всеми поворотами внутри поля и переездами на другие поля, а так же их взаимодействия. По этой же причине моделировался и транспортный процесс, взаимодействующий с исследуемым процессом.

Если бы мы ставили задачу получить такое же результаты традиционным путем, то пришлось бы потратить значительные средства и время на создание экспериментальных машин и проведение исследований их работы. Моделирование значительно упростило решение задачи. Однако и здесь потребовались определенные усилия. Особую трудность представило описание процесса обмена технологическими емкостями. Для достижения адекватности потребовалось, чтобы транспортные средства по прибытию на поле, определяли расстояние от его края до места остановки одного из уборочных агрегатов, который наполнил емкость. Это сделано потому, что время движения транспортного средства по полю занимает существенную долю длительности его циклорейса.

Модель состоит более чем из 500 строк. Собственно модель состоит примерно из 400 блоков. Она делится на сегменты сухой и дождливой погоды, выпадения росы, сушки зерна и соломы, созревания зерна и соломы, структуры рабочего дня, работы уборочных агрегатов, работы транспортных средств, функционирования пункта приема, хранения и обработки урожая, определения технико-экономических показателей.

На разработанной и отлаженной модели была проведена серия экспериментов. В результате получена область оптимальных параметров технических средств, обеспечивающих высокую эффективность новой технологии уборки урожая. К сожалению, по причине недостатка средств в металле был реализован не самый оптимальный вариант технологии, что не позволило ей получить дальнейшее развитие.

Сегодня, когда остро встал вопрос о сохранении качества выращенного урожая, которое при существующем способе уборки теряется из-за, неравномерного созревания, «стекания» зерна под воздействием дождей и обильной росы, разработка новых технологий уборки вновь очень актуальна. При этом не обойтись без имитационного моделирования, позволяющего без затрат на создание натурных образцов новой техники выбирать наиболее эффективные технологии и средства для их осуществления. Однако наша сельскохозяйственная наука, особенно в сфере механизации, финансируется так, что мы не можем приобрести даже компьютеры, а лицензированное программное обеспечение и подавно.