Управление ведением сельского хозяйства на основе информационных технологий: Методология и методика; на примере горных технологий

За последние годы обострились проблемы устойчивого развития и управления ресурсным потенциалом горных территорий. В тоже время характер процессов организационного управления стал изменяться, поскольку в конце 70-х годов вычислительная аппаратура стала доступной более широкому кругу людей.

Появление класса персональных компьютеров заложило большие возможности кардинальных изменений в нашем обществе и в первую очередь в экономике и образовании. В этой связи определенный интерес представляет вопрос реализации указанных возможностей в аграрном секторе экономики, в частности, его предприятий (с разными формами собственности), выпускающими сельскохозяйственную (с/х) продукцию. Такое предприятие будем далее называть кратко-хозяйство. Первоначальные трудности применения в отрасли компьютеров были связаны с отсутствием в хозяйствах возможностей их установки из-за громоздкости и дороговизны. Поэтому практиковался «безмашинный» вариант ведения хозяйства. Хотя надо отметить, что отдельные задачи некоторые хозяйства решали в территориально удаленных вычислительных центрах. В связи с этим возникла необходимость в создании новой компьютерной технологии, рассчитанной на вариант ведения хозяйства на базе персональных компьютеров, установленных на территории хозяйства.

В становление и развитие новой информационной технологии внесли весомый вклад своими работами ряд ученых: Т. Виноград, В. М. Глушков, Дж. Дайер, Е. И. Ефимов, Н. Н. Моисеев, М. Минский, Дж. Мартин, Н. Нильсон, Г. С. Поспелов, Д. А. Поспелов, Э. В. Попов, Дж.Х. М. Торнли, Р. Уинстон, Дж. Франс, В. Ф. Хорошевский, и другие.

Исследования отдельных проблем варианта ведения хозяйства с использованием информационных технологий проводились в большом числе различных научно-производственных коллективов в Москве, Ленинграде, Киеве, Риге, Львове и многих других городах. Большой вклад в применение в сельскохозяйственной отрасли экономико-математических методов, основанных на использовании и развитии новой информационной технологии управления производством внесли М. Е. Браславец, A.M. Гатаулин, С. П. Гржибовский, Ф. И. Ерешко, Р. Г. Кравченко, Э. Н. Крылатых, В. В. Кульба, Б. В. Лукьянов, И. Г. Попов, А. В. Пошатаев, Н. Г. Рак, В. Т. Сергованцев и другие. И. С. Шаболов обосновал принципы программирования урожая.

В числе этих принципов отмечено использование ЭВМ для определения оптимального варианта агротехнических комплексов, обеспечивающих получение высокого урожая. В ходе этих исследований были разработаны, прошли экспериментальную проверку и показали высокую эффективность некоторые задачи внутрихозяйственного анализа и планирования. Разработаны автоматизированные рабочие места (АРМ) специалистов хозяйства и отдельные пакеты программ.

Актуальность исследований связана с тем, что для обеспечения эффективности новых информационных технологий недостаточно иметь отдельно разработанные разрозненные задачи, базирующиеся на различных исходных позициях. Необходима разработка научных основ надежного информационного обеспечения принятия решений на базе единого подхода. В качестве последнего может выступать технология принятия решений с учетом аномальной динамики агро-ландшафтов.

С другой стороны актуальность проблемы заключается в том, что в сельхозпредприятиях и крестьянских (фермерских) хозяйствах часто возникает ситуация необходимости принятия решений при отсутствии специалистов той или иной квалификации. Использование новых информационных технологий позволяет решать эту проблему.

Целью исследования являлось обоснование методологии, методики изучения и разработки основных направлений использования новых информационных технологий для совершенствования процессов принятия управленческих решений в сельском хозяйстве с учетом проблем устойчивости агроландшафтов.

Для достижения этих целей были поставлены следующие задачи:

1. Разработать в целях повышения результативности и эффективности сельскохозяйственного производства структуру проблемы устойчивости горных агроландшафтов.

2. Исследовать факторы, влияющие на выход сельскохозяйственного продукта, в том числе и через параметры результативности и устойчивости соответствующего типа агроландшафта.

3. Разработать методику сравнительной экономической оценки влияния факторов на производство сельскохозяйственного продукта.

4. Оценить и структурировать потери сельскохозяйственного производства от аномальных явлений агроландшафтов, возникших на основе непродуманных решений в хозяйстве.

5. Исследовать возможности снижения потерь от аномальных явлений как реализацию резервов снижения издержек в процессе принятия управленческих решений.

6. Разработать концепцию создания информационно-советующей системы как продукта реализации новой информационной технологии в сельском хозяйстве.

7. Разработать комплекс экономико-математических моделей, реализующих элементы новой информационной технологии для совершенствования управления в сельском хозяйстве.

8. Разработать методику создания, внедрения и развития новых информационных технологий в сельском хозяйстве с учетом специфики горных агроландшафтов.

Предметом исследований являются информационные технологии управления ведением сельского хозяйства. Из общей площади 25 617, 6 тыс. га сельскохозяйственных угодий Северного Кавказа на горные области приходится 3243,1 тыс. га. Настоящее исследование основывается на материалах горных областей Центрального Кавказа, непосредственно охватывающих территорию Северной Осетии и территорию Кабардино-Балкарской республики (КБР). По этим республикам горные области распределяются следующим образом:

Северная Осетия-Алания КБР Центральный.

Кавказ.

Общая площадь, всего тыс. га) 798,7 1247,0 2045,7 в т. ч. горных областей тыс. га) 515,4 800,7 1316,1 Сельхозугодий, всего тыс. га) 389,4 761,4 1141,0 в.т.ч. горных областей 172,6 413,3 585,9.

Объектом исследований выступает сельское хозяйство и агроландшафты горных территорий, технология формирования процессов принятия решений, влияющих на устойчивость определенных агроландшафтов. Центральный Кавказ относится к наиболее сложной в природногеографическом отношении части Северного Кавказа. Изучение его условий, состояния сельскохозяйственного производства, влияющих на них факторов, тенденций, негативных и позитивных сторон происходящих процессов, характер производственных отношений и их развитие также являются объектом настоящего исследования.

Методология и методы исследований основывались на фундаментальных положениях классиков аграрной науки, экономических теорий, теории организационного управления и совокупности принципов системного подхода.

Нау^жя^жизна выполненных исследований заключается в разработанных теоретических положениях и методологии исследования влияния процессов принятия управленческих решений на результативность ведения сельского хозяйства на уровне предприятия в том числе с учетом устойчивости агроландшафтов. Ведь от состояния и рационального использования горной территории в значительной степени зависит эффективность сельскохозяйственного производства не только хозяйств, непосредственно расположенных в них, но и других хозяйств, использующих эти территории (горные пастбища, сенокосы и т. д.).

Научная новизна представлена в следующих основных аспектах:

— введены понятия базовых ситуаций (ПЛАН, АНОМАЛИЯ, РАЗВИТИЕ) в процессе планирования и учета возникающих аномалий, влияющих на эффективность сельскохозяйственного производства на уровне сельхозпредприятия, которые позволяют ввести классификацию решений в целях повышения их качества;

— определены и исследованы факторы: ЧЕЛОВЕК, ИНЖЕНЕРНАЯ СИСТЕМА, МАТЕРИАЛ, СРЕДА, ИНФОРМАЦИЯ, МОДЕЛЬ, ВРЕМЯ, УПРАВЛЕНИЕ, влияющие на результаты сельскохозяйственного производства и параметры устойчивости агроландшафтов;

— введены и определены понятия: «нормативный паспорт участка» и «карта воспроизводства стада» — разработаны положения их оценки;

— разработана методика оценки влияния факторов на результаты сельскохозяйственного производства на уровне хозяйства с учетом устойчивости агро-ландшафта;

— выявлены резервы снижения издержек управления ведением сельского хозяйства, заключающиеся в сокращении потерь от аномальных явлений путем разработки и внедрения новых информационных технологий принятия решений;

— разработана концепция создания системы новых информационных технологий управления ведением сельского хозяйства с учетом определенного типа агроландшафта.

— исследованы базовые информационные процессы ведения сельского хозяйства и выявлены параметры устойчивого функционирования сельхозпредприятия;

— оценены и структурированы потери от аномальных явлений в агроланд-шафтах и объемы информации по факторам, влияющим на выход продукта;

— определены пути совершенствования процессов управления ведением сельского хозяйства за счет снижения потерь от непродуманных решений.

— разработана методика применения экономико-математических методов анализа структуры производственных подразделений сельхозпредприятий, динамики их развития с учетом взаимодействующих отраслей;

— разработана методика создания и внедрения в сельхозпредприятиях с учетом специфики горных агроландшафтов систем новых информационных технологий;

— выполнена прогнозная оценка развития сельскохозяйственного производства на уровне хозяйства;

— на основании полученных результатов теоретических исследований и методологических положений разработана информационно-советующая система ведения сельского хозяйства, представляющая собой программно-технический комплекс алгоритмов и программ на базе компьютера, ориентированного на практическое применение в хозяйстве в качестве инструмента принятия решений.

Практическая значимость выполненных работ прежде всего состоит в создании программных средств информационно-советующей системы ведения хозяйства на базе персонального компьютера и разработке инструкций, которые могут получить широкое внедрение в хозяйствах Кабардино-Балкарии и других горных регионах России. В основу этих разработок легли принципы и технологии систем искусственного интеллекта и, в частности, экспертных систем.

Апробация работы. Основные положения и результаты докладывались на заседании отдела ВЦ АН России (1991) — лаборатории системного анализа НИИ ГиМ им. Костякова (1991, 1992, 1993) — на международной конференции (1992, Новосибирск) — на международных конференциях EWHCI93, EWHC96 (1993, 1996) — на научно-исследовательском семинаре по современному анализу и информатике (1996, Нальчик) в НИИ прикладной математики и автоматизациина Всероссийской конференции по биотехнологии (1996, июль, Ставрополь) — на научно-производственной конференции, посвященной 75-летию ГС/Х университета (1995, Владикавказ) — на научно-производственных конференциях КБГСХА (1995, 1996, Нальчик) — на межгосударственной учебно-методической конференции (1992, Кострома) — на Всероссийской научно-практической конференции по природно-ресурсному потенциалу горных и предгорных регионов России (1996, Владикавказ) — на межреспубликанской научно-практической конференции (1997, Краснодар) — на семинаре кафедры информатики (1996;1997, КБГСХА, Нальчик), на международной конференции по надежности, моделированию м информационным технологиям (1997;1998, Сочи).

Публикации, Концепции, научные, методические и учебные материалы опубликованы в монографии и более чем в 40 статьях и тезисах докладов, список которых приведен в конце реферата.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, заключения, списка литературы, приложений. Основное содержание включает 330 страниц машинописного текста, 64 рисунка и 33 таблицы. Список использованной литературы из 166 наименований.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ.

1. Исследования показали, что отсутствие комплексного подхода к ведению сельского хозяйства на основе информационных технологий приводит к расхождениям между теоретическими и опытными данными.

Поэтому совершенствование методологии исследований следует вести в направлении создания теории, на основе учета и анализа системообразующих факторов, способной вскрывать и разрешать противоречия, возникающие при освоении систем ведения сельского хозяйства.

2. Выполненное в работе синтезирование системообразующих факторов в категории ЧЕЛОВЕК, ИНЖЕНЕРНАЯ СИСТЕМА, МАТЕРИАЛ, СРЕДА, ИНФОРМАЦИЯ, УПРАВЛЕНИЕ, МОДЕЛЬ, ВРЕМЯ и сам сельскохозяйственный ПРОДУКТ через структуру кибернетического процесса позволило создать логический каркас, с помощью которого можно более четко определить направления применения современных достижений информационных технологий, математических методов и моделей, а также место технико-экономических показателей в структуре процессов ведения сельского хозяйства.

3. Современное состояние сельского хозяйства и уровень производства важнейших видов сельскохозяйственной продукции не могут удовлетворить потребности общества в продуктах питания и сырья для промышленности. Отсюда и настоятельная необходимость ускорения темпов его развития и повышения эффективности. Решение этой задачи связано с процессом совершенствования организации ведения сельского хозяйства и управления им, рациональным использованием имеющихся ресурсов, изысканием и вовлечением в производство неиспользованных резервов и дополнительных возможностей.

4. Одним из таких важных резервов роста производства сельскохозяйственной продукции и пополнения продовольственно-сырьевых ресурсов страны является интенсивное вовлечение и рациональное использование территории горных областей. В целом по России таких земель можно наблюдать в 40 регионах из 89, или свыше 25,6% общей площади, из которых более 23,4 млн. га сельскохозяйственных угодий, в том числе 5 млн. га — пашни, 5,4 млн. га — сенокосов, 12,5 млн. га — пастбищ и 0,5 млн. га — залежь. Эта огромная площадь используется пока недостаточно полно и здесь кроются большие неиспользованные резервы.

5. Характер систем ведения сельского хозяйства в горных условиях, состояние и использование горных сенокосов и пастбищ в большей степени зависят от закона вертикальной зональности и многих местных особенностей рельефа, климата, почвенного покрова и многих других факторов, имеющих как локальное, так и глобальное значение.

Вместе с тем состояние и уровень экономической эффективности сельского хозяйства горных областей этого обширного и специфического края таковы, что в целом он значительно отстает от других природносельскохозяйственных зон Северо-Кавказского экономического района. В этой связи в исследовании определены и выделены параметры управления и информационно-логические связи данных, позволяющих учитывать специфические особенности горных агроландшафтов.

6. Сезонность сельскохозяйственных работ, зависимость от климатических и погодных условий, вероятностный характер отдельных зависимостей, недостаточная изученность физиологических процессов в живых организмах затрудняют прогнозирование оценок экономической эффектив-ности управленческих решений и порождают объективную необходимость в разработке системных моделей, особенно для низового звена сельхоз-предприятия, его составляющих агроланд-шафтов и трудовых коллективов.

7. В работе предложены информационно-логические модели (нормативные паспорта участков агроландшфта), отражающих эталонные (оптимальные для конкретных условий производства данного сельскохозяйственного продукта) значения параметров определенного участка агроландшафта, принципиальным отличием которых является возможность организации и принятия стратегических решений, соотносящих требования сельскохозяйственного продукта к параметрам участка.

8. Разработка и внедрение нормативных паспортов участков основано на предположении, что грубые модели часто оказываются более приспособленными для задач практики, лучше схватывают целостные, холистические свойства системы, чем модели высокой степени детализации. Такой подход способствует развитию технологических процессов улучшения стратегически важных условий ведения сельского хозяйства на базе экономико-математических методов, информационных технологий, вносящих перемены в процедуры разработки и принятия управленческих решений, упрощающих их подготовку. Применение нормативных паспортов участка позволяет увеличить количество стратегических вариантов ведения сельского хозяйства при сокращении сроков, уменьшении трудоемкости, повышении качества принимаемых решений.

9. Разработаны следующие экономико-математические модели:

— модель анализа деятельности сельскохозяйственного предприятия с помощью которой можно определить общую меру эффективности деятельности подразделения по определенному комплексу показателей;

— модель определения объемов плановых заданий в сельхозпредприятии по важнейшим показателям;

— модель анализа структуры производственных подразделений хозяйства (в качестве критерия эффективности структуры сельскохозяйственного предприятия принимается различие между объектами, которые объединены в одно подразделение);

— модель прогноза заморозка, позволяющая в условиях хозяйства принимать решения, снижающие потери от данной аномальной ситуации;

— модель сроков созревания культуры на основе вертикальной зональности горного агроландшафта, позволяющая осуществлять размещение культур с учетом их особенностей и продолжительности вегетации.

— динамическая модель комплексной оценки экономической эффективности принятия стратегических решений на основе выбора и реализации мероприятий, улучшающих параметры участка агроландшафта.

10. Для реализации поставленных задач разработаны алгоритмы и программы поддержки процессов принятия решений, объединенных в единый комплексинформационно-советующую систему ведения сельского хозяйства. Программы составлены на языках СИ, VIZUAL BASIC.

Выполненные разработки рекомендуется использовать при решении задач управления следующими производственными подразделениями сельхозпредприятий (типами участков):

— скотоводческим (молочное направление);

— птицеводческим (яичное направление);

— растениеводческим (зерновое направление);

— плодовым (семечковое направление);

— овощным (производство томатов).

11. Реализация разработанных подходов и методов в рамках гибридной экспертной системы, где сочетается принятие решений и компьютерная обработка информации, применение «жестких» экономико-математических моделей в сочетании с «гибкими» логико-лингвистическими обеспечивающими логический вывод, а также адаптацию и обучение на основе баз знаний, позволит создавать гибкие системы поддержки деятельности хозяйства, обеспечит устойчивость их агроландшафтных характеристик, что будет способствовать повышению экономической эффективности в быстро меняющихся условиях трансформационного периода.