Аннотация. 
Модели и методы совершенствования управления производством зерна в условиях северной зоны Краснодарского края

От успехов растениеводства зависит эффективность не только самой отрасли, но и других отраслей сельского хозяйства и, в целом, экономики сельскохозяйственных предприятий.

В статье рассмотрены модели и методы совершенствования процесса поддержки принятия решений в растениеводстве.

Ключевые слова: УПРАВЛЕНИЕ РАСТЕНИЕВОДСТВОМ, ГРАФИЧЕСКИЙ МЕТОД «ПАУК-ЦИС», МАТЕМАТИЧЕСКИЙ МЕТОД «ТАБЛИЦЫ ОЦЕНОК».

Предпосылки совершенствования моделей и методов управления растениеводством

Одной из важнейших проблем в сельском хозяйстве остается увеличение производства зерна как основного продукта питания. В связи с этим особую актуальность приобретают вопросы организации и интенсификации производства зерна.

В настоящее время площадь сельскохозяйственных угодий Краснодарского края совместно с республикой Адыгея составляет 2,9% от этого показателя в Российской Федерации. Земельный фонд в последние 30−35 лет довольно стабилен, площадь сельскохозяйственных угодий — 4 млн 945 тыс. га, или 59,5% от общей земельной площади края. Пашня занимает 4,2 млн га, или 84,6% от сельскохозяйственных угодий. Такой высокой степени распаханности территории нет нигде в мире. Оптимальной распаханностью в зонах интенсивного ведения сельского хозяйства является показатель не более 60%. Следовательно, дальнейшее расширение площади пашни невозможно [1]. По данным Департамента сельского хозяйства края и комитета по земельным ресурсам, к 2010 году намечается сохранить имеющуюся структуру под сельскохозяйственными угодьями. Анализ структуры посевных площадей позволяет сделать вывод о том, что основной зерновой культурой остается озимая пшеница. Площади ее посева колебались от 1040,7 тыс. га в 1991;1995 гг. до 1100−1300 тыс. га в 1998;1999 гг. Таким образом, озимая пшеница занимает 28−29% пашни, общая площадь под интенсивными пропашными культурами совместно с подсолнечником составляет около 30%.

В научном отношении такая структура посевных площадей не отвечает требованиям сохранения почвенного плодородия, так как на черноземах с тяжелым механическим составом, представленным более чем на 60% физической глиной, идет быстрое ухудшение водно-физических свойств, почва переуплотняется, отмечены даже признаки ее слитизации, ускоряется процесс дегумификации. На современном этапе развития сельского хозяйства в крае для устранения деградационных процессов разрабатывается почвозащитная структура посевных площадей на ландшафтной основе. В основу этой системы земледелия закладывается принцип ее биологизации за счет сбалансированного сельскохозяйственного производства. Восстановление плодородия почвы предусматривается с помощью многолетних бобовых трав, доля которых в структуре посевных площадей должна возрасти до 13−15%, запашки измельченной соломы озимых колосовых культур, пожнивных остатков сои, подсолнечника и т. д., внесения органических удобрений не менее 10−12 т/га.

Необходимо изменить существующий подход к системе земледелия, основанный и базирующийся односторонне на получении только высоких урожаев возделываемых культур с использованием интенсивных технологий. Интенсивные технологии сопряжены с возрастающим вложением антропогенной энергии и исчерпанием природных ресурсов, что само по себе является тупиковой ситуацией. В настоящее время, по данным многих научно-исследовательских учреждений, отдача от применения удобрений и химических средств защиты снижается в сравнении с 70−80-и годами, так как произошли негативные изменения основного средства сельскохозяйственного производства — почвы. Достаточно сказать, что за последние 10 лет, по данным институтов Кубаньгипрозем и СКНИПТИАП, интенсификация земледелия явилась причиной увеличения площади сельскохозяйственных угодий, подверженных эрозии и дефляции, в 1,2 раза. В почве резко снизилось содержание гумуса, темп его уменьшения достиг 0,05 абсолютного процента в год. Появились новые или усилились направления деградации черноземов, такие как могановатость, подкисление и т. д. Площади переувлажненных земель в крае за 30 лет возросли почти в шесть раз. Технологии возделывания основных сельскохозяйственных культур, как правило, тесно связаны с системами земледелия и землепользования.

Озимая пшеница — ведущая зерновая культура сплошного посевавозделывается в крае по интенсивной технологии, предусматривающей внесение 2,7−3,0 мг д.в. азота, фосфора и калия. Основная обработка в зависимости от предшественника представлена вспашкой с оборотом пласта плоскорезкой или поверхностным рыхлителем. Борьба с болезнями, вредителями и сорняками осуществляется с помощью химических средств. Пестицидная нагрузка составляет 12 кг по препарату на 1 га посевов.

С начала 1990 г. и по настоящее время затратные технологии не обеспечивают дальнейший прогресс в земледелии. Кроме того, применять эти технологии при диспаритете цен на горюче-смазочные материалы, гербициды, пестициды и т. д. и стоимости сельскохозяйственной продукции становится практически невозможным [2, 3, 4, 6].

Российская экономика переживает этап структурной перестройки. На этом этапе традиционные методы менеджмента, зачастую, не дают реального эффекта, поскольку ориентированы на нормально функционирующий рынок. Большинство малых, средних и даже крупных компаний не просто испытывают затруднения, а постоянно находятся на краю пропасти ввиду постоянно меняющейся ситуации на рынке и несостоятельности специалистов агрофирм в короткие сроки оценивать сложившуюся ситуацию, вырабатывать варианты решения проблемы, принимать наиболее выгодные управленческие решения из ряда разработанных альтернатив.

Важнейшим фактором повышения эффективности производства в любой отрасли, в том числе и в сельском хозяйстве, является совершенствование управления [5].

В условиях рыночной экономики эффективность сельскохозяйственного производства во многом зависит от конкурентоспособности продукции, которая, в свою очередь, зависит от выбранной на предприятии технологии в сочетании с оптимальным управлением технологическими процессами.

Применение в 70−90-х годах интенсивных технологий возделывания полевых культур требовало больших затрат (дорогие семена, большое количество средств защиты растений, удобрений, большое число рабочих операций). Данные технологии были ориентированы, прежде всего, на получение максимального урожая, что не всегда означало высокую прибыль, ведь, порой, оказывалось, что расходы многократно превышали доходы хозяйства. В условиях рыночной экономики это не приемлемо.

Обеспечение прибыльности и максимальной отдачи возделывания сельскохозяйственных культур и отрасли в целом возможно только при переходе от затратных агротехнологий к ресурсои энергосберегающим системам. Учеными КубГАУ было разработано и испытано более ста различных технологий, каждая из которых адаптирована к определенной территориальной зоне и, что немаловажно, к экономическому состоянию хозяйства [7].

Новый сельскохозяйственный сезон в любом хозяйстве начинается, прежде всего, с построения оперативного плана проведения сельскохозяйственных работ, где принимается решение о возделывании той или иной культуры в соответствии с разработанными в хозяйстве севооборотами. Далее выбирается технология возделывания, которая применима к экономическому состоянию данного хозяйства, территориальной расположенности и т. д. Из ряда технологий (иногда приходится выбирать из десятка) необходимо выбрать наиболее подходящую по ряду показателей (урожайность, рентабельность, прибыль на рубль затрат, себестоимость 1 ц, стоимость прямых затрат), то есть провести полный экономический анализ. При выборе технологии немаловажную роль играют имеющиеся в распоряжении хозяйства технические средства на проведение агроопераций. При этом не надо забывать и про агроэкологические критерии отбора: качество зерна, изменение экологических показателей почвы в результате применения той или иной технологии.

В условиях нестабильной экономической ситуации в нашей стране не исключены случаи резких, непредсказуемых изменений цен на ГСМ, семена, удобрения, средства защиты растений. В таких условиях трудно обоснованно выбрать технологию, рассчитать затраты, рентабельность, спрогнозировать прибыль.

Расчет технологических карт — очень трудный, кропотливый процесс, занимающий несколько дней, а иногда — и недель. Так, если внезапно изменится цена, скажем, на семена, то заново придется рассчитывать технологическую карту, проводить экономический анализ агротехнологий. При этом, где гарантия, что к тому времени, когда технологические карты будут пересчитаны, не изменится цена на горючее?

Немаловажным фактором является то, что при составлении и расчете технологической карты вручную работают несколько специалистов: агроном, который выбирает технологию из числа альтернативных по ряду агроэкологических показателей, экономист, который учитывает затраты на ГСМ, текущий ремонт, амортизационные отчисления, а также проводит финансовый анализ по технологическим картам всех предложенных ему агротехнологий и выбирает наиболее приемлемую и экономически выгодную. При таком трудоемком процессе, как формирование технологической карты и проведение экономического анализа, высока вероятность допущения ошибок одним из специалистов (так называемый человеческий фактор), такие ошибки не так то просто обнаружить и исправить [8].

Особо остро встает вопрос совершенствования методики управления растениеводством в зонах рискованного земледелия. Повышенный уровень неопределенности в отрасли растениеводства требует особых управленческих решений на всех этапах производства продукции растениеводства, начиная с момента разработки оптимальных севооборотов и заканчивая уборкой урожая.

Данные обстоятельства обуславливают актуальность углубленных исследований экономико-математических моделей и методов управления растениеводством. Эти проблемы необходимо решать путем разработки новых моделей и методов управления растениеводством, автоматизации таких трудоемких процессов, как составление и расчет технологических карт, анализ и выбор технологии различными экономико-математическими методами в рамках создания информационной системы управления сельскохозяйственным предприятием.

Наши исследования посвящены разработке математических и инструментальных методов оценки и выбора альтернативных технологий возделывания сельскохозяйственных культур в управлении растениеводством.

Растениеводство, как отрасль сельского хозяйства, состоит из четырех глобальных процессов: производство зерна, хранение, переработка и реализация уже готовой продукции (рисунок 1).

Возделывание полевых сельскохозяйственных культур — это сложнейший организационно-экономический процесс, нуждающийся в четком управлении.

Рисунок 1 Процессы сельскохозяйственной деятельности.

На первом этапе управления растениеводством осуществляются предпосевные (подготовительные) мероприятия, к которым можно отнести: составление и оптимизацию севооборотов хозяйства, планирование производства сельскохозяйственной продукции, составление различных прогнозов, разработку и расчет технологических карт, а также оценку и выбор технологических приемов возделывания сельскохозяйственных культур.

Далее следует этап полевых работ, состоящий из: посевных работ, ухода за посевами и уборки урожая. На третьем (заключительном) этапе происходит анализ результатов деятельности растениеводства (рисунок 2).

Рисунок 2 Этапы производства сельскохозяйственной продукции растениеводства.

Традиционно процесс управления возделыванием полевых культур можно представить по следующей схеме (рисунок 3).

Рисунок 3 Укрупненная структурная схема управления возделыванием полевых культур.

На рисунке 3 используются следующие обозначения:

РХ — руководство хозяйства (правление, дирекция, экономические службы), т. е. управляющий орган;

АС — агрономическая служба (главный агроном, агроном-семеновод и др.), т. е. исполнительный орган;

ПБ — полеводческая бригада, возделывающая полевые культуры, т. е. орган управления;

I_вх — входящая информация, полученная на основе альтернативных технологий возделывания полевых культур и рабочих планов их возделывания, свидетельствующих о том, в каком состоянии должна находиться полевая культура и какие работы выполняются в данный период;

I _у — управляющая информация;

I_ос — осведомляющая информация;

U — управляющее воздействие агрономической службы;

V — воздействие внешних условий (погода, ресурсы и др.).

В процессе управления возделыванием полевых культур руководство сельхозпредприятия, его экономическая служба получают осведомляющую информацию из полеводческих бригад о том, в каком состоянии находится выполнение оперативных и рабочих планов на определенную дату и в порядке контроля сравнивают с входной информацией I_вх: в каком состоянии должно находиться выполнение рабочих планов, какие технологические операции должны быть выполнены на определенную дату.

Отклонения в выполнении рабочих планов, отдельных технологических операций от заданного состояния могут происходить под воздействием внешних возмущений V (погодные условия, недостаток производственных ресурсов и т. д.). Результатом сравнения информации I_вх и I_ос в управляющем органе (РХ) является возникновение управляющей информации I_у, которая воздействует на исполнительный орган (АС). На основе информации I_у агрономическая служба вырабатывает управляющее воздействие (U), которое ликвидирует отклонение в объекте управления путем выделения дополнительных производственных ресурсов — техники, горючего и т. п.

Наиболее сложным звеном в системе управления является управляющий орган. Степень сложности определяется количеством выполняемых функций, т. е. управляющий орган должен уметь производить максимальное разнообразие действий. Так, руководитель сельскохозяйственного предприятия, его экономическая служба, кроме управления возделыванием полевых культур, выполняют множественные функции по управлению другими отраслями сельхозпредприятия.

Это естественно, так как на любое состояние объекта управления управляющий орган должен отреагировать соответствующим образом, своевременно обработав поступающую информацию и выработав управляющую информацию.

В условиях ручной обработки информации, она обрабатывается с задержкой, что затрудняет принятие своевременных управленческих решений, и, как выход из создавшегося положения, руководство хозяйства вынуждено увеличивать штатную численность аппарата управления. Однако и это не всегда ускоряет обработку информации и принятие своевременных решений, что снижает оперативность и эффективность управления. Наиболее эффективным способом обработки информации является использование для этих целей средств вычислительной техники.

Как видно из структурной схемы системы управления возделыванием полевых культур (см. рисунок 3), для ее функционирования необходима информация. На приведенной схеме изображены три ее потока: I_вх, I_ос, I_у. Информация I_вх сообщает управляющему органу (РХ) о множестве возможных состояний объекта управления (ПБ) и управляющего органа, а также о том, в каком состоянии должен находиться объект управления — какие технологические операции должны выполняться в данный период, наличие ресурсов для их выполнения при заданных внешних условиях. Информация I_ос — это информация обратной связи. Понятие обратной связи является фундаментальным в теории управления. В общем случае под обратной связью понимают передачу с выхода какой-либо системы обратно на ее выход. В системах управления обратная связь является информационной, и с ее помощью в управляющую подсистему поступает информация о текущем состоянии управляемой подсистемы. Третий информационный поток I_у — это информация, возникающая в результате обработки в управляющем органе информации I_вх и I_ос и управляющая работой исполнительного органа — в данном случае агрономической службы хозяйства.

Важным компонентом входной информации I_вх является информация о цели управления, т.к. управление бессмысленно, если оно не направлено на достижение определенной цели. Если управление наилучшим образом соответствует поставленной цели, то такое управление называется оптимальным. Критерием оптимальности управления является некоторая количественно измеряемая величина, отражающая цель управления. Математическая запись критерия оптимальности носит название целевой функции. При оптимальном управлении значение целевой функции достигает экстремума (максимума или минимума) в зависимости от критерия оптимальности. При решении всех задач управления возделыванием полевых культур, что будет показано в дальнейшем, целевой функцией является получение максимального урожая при минимальных затратах, в конечном итоге, получение максимальной прибыли.

Ярко выраженный целевой информационный характер управления подтверждается кибернетическим его определением: управление — есть процесс целенаправленной переработки информации. С учетом того, что управление возделыванием полевых культур является сложной организационно-экономической системой, считаем для ее управления эффективным использование экономической информационной системы.

Экономическая информационная система представляет собой систему, функционирование которой во времени заключается в сборе, хранении, обработке и распространении информации о деятельности какого-либо экономического объекта [5].