3. Задачі оптимізації

Оптимізацію використання ресурсів здійснюють у кількох напрямках:

1. внутрі видів ресурсів (наприклад, оптимізація машинно-тракторного парку; оптимізація пропорцій між управлінським персоналом та працівниками основного виробництва тощо);

2. між окремими видами ресурсів (наприклад, між працівниками - з однієї сторони та знаряддями праці - з іншої; пропорції між операторами машинного доїння корів та поголів’ям корів тощо);

3. комплексно, між всіма видами ресурсів. З огляду на це існує багато різноманітних задач оптимізації, використання яких в системі управління потенціалом підприємств реально забезпечує оптимальні варіанти ефективного використання підприємствами їх ресурсів.

Основні критерії оптимізації ресурсів. Оптимізацію ресурсів слід здійснювати в контексті створення оптимальних умов для існування всього живого на Землі. Це вимога, продиктована часом. Необхідність запобігання екологічним проблемам та їх вирішення повинні ставитися вище, ніж необхідність досягнення високих кінцевих економічних результатів окремих підприємств чи суспільного виробництва в цілому.

Оптимізація ресурсів та закон синергії . При розробці оптимальних пропорцій між ресурсами різних видів, внутрі кожного окремого виду ресурсів доцільно враховувати дію закону синергії. Згідно цього закону можливості певної сукупності ресурсів значно більші, ніж сума можливостей окремих ресурсів. Це переважання виникає за рахунок можливостей ресурсів, пов’язаних з їх взаємозаміною (альтернативністю ресурсів) тощо.

В навчальній та науковій літературі запропоновано багато задач оптимізації використання ресурсів в сільському господарстві, що дозволяє освоїти методику їх теоретичного вирішення та практичного застосування. Це задачі оптимізації, пов’язані з формуванням, розподілом та використанням різних видів ресурсів сільськогосподарського виробництва, результати вирішення яких полегшують прийняття різних управлінських рішень та підвищують їх результативність.

Науково – дослідні установи УААН розробили методичні рекомендації з визначенням оптимальних строків сівби озимої пшениці в залежності від агрометеорологічних умов осінньої вегетації. У цій розробці висвітлено технологію розрахунків оптимальних строків сівби озимої пшениці з використанням прогнозованої метеорологічної інформації. Основою розрахунків строків сівби є забезпеченість осіннього періоду агрометеорологічними факторами, які визначають ріст та розвиток рослин.

Також науково – дослідними установами УААН опрацьовано комп’ютерні системи по оптимізації сівозмін та оптимізації технологічних прийомів на виробництві сільськогосподарських культур у різних природно – кліматичних умовах. Так, комп’ютерна система «Сівозміни»розроблена для оцінки попередників та строків повернення культури на попереднє місце для 25 культур в п’яти природнокліматичних зонах України, що дозволяє оперативно розробляти гнучкі, адаптовані до конкретних виробничих і грунтово – кліматичних умов сівозміни в автоматизованому режимі.

Комп’ютерна система для оптимізації технологічних прийомів у різних умовах довкілля ґрунтується на інтегральній оцінці технологічних прийомів і дозволяє ефективно порівняти операції та засоби їхнього виконання стосовно комплексу конкретних умов.

Для управління сільськогосподарським підприємством також можна сформулювати чимало задач оптимізації, пов'язаних з розподілом матеріальних ресурсів: землі, кормів та кормових добавок, транспортних засобів тощо.

Оптимізацію структури посівних площ виконують при виборі спеціалізації господарства і співвідношенні галузей виробництва за критерієм максимальних прибутку та кількості продукції тощо.

Рекомендується розв'язувати задачу для кількох критеріїв оптимізації, а потім, порівнюючи одержані результати, вибрати кращий.

При розв'язанні задачі оптимізації вибираються культури і знаходяться площі, зайняті під кожною з них, групи тварин, птиці, при яких критерій оптимізації буде приймати екстремальне значення. Суть такої задачі, наприклад, може полягати в тому, що необхідно знайти таке співвідношення, при якому буде одержано максимальний чистий прибуток з врахуванням природних умов, врожайності та вартісних характеристик сільськогосподарських культур.

В літературі з питань економіко – математичного моделювання пропонується декілька моделей визначення оптимальної виробничої структури та посівної площі в сільськогосподарських підприємствах. Відмінності між ними пов’язані з повнотою врахування факторів і ступенем деталізації умов виробництва .

Прибуток — це різниця між виручкою, одержаною від продажу продукції а_іx'_і, і затратами b_ix_i на її виробництво. Критеріальна функція має вигляд:

U= (a_i-b_i)x'_i

За змінні величини х'_і можна приймати площі посіву під різними культурами, що можуть вирощуватись в господарстві для продажу державі та на корми, або ж поголів'я тварин за їх видами, а коефіцієнтами а_i та b_i виступають відповідно виручка чи затрати на одиницю площі чи поголів'я. Обмежуючими можуть бути такі умови: кількість орної землі під всіма культурами не повинна перевищувати наявну в господарстві; потрібно використовувати природні сінокоси та пасовища, якщо вони є в господарстві; між культурами повинно бути певне співвідношення, щоб можна було скласти сівозміну; забезпечення тваринництва необхідними поживними речовинами відповідно до зоотехнічних норм; виконання плану продажу продукції державі; трудові затрати не повинні перевищувати трудові ресурси.

Якщо розглядаються варіанти спеціалізації господарства по певному виду продукції, вводять відповідне обмеження у вигляді вимоги, щоб забезпечувалось виробництво цієї продукції не менше від заданих обсягів. Залежно від специфіки господарства можуть вводитись інші обмеження.

Щоб записати названі обмеження у вигляді алгебраїчних виразів, використовують інформацію про очікувану врожайність культур та продуктивність тварин, матеріальні затрати та затрати праці на виробництво одиниці продукції, кількість поживних речовин в кормових культурах та зоотехнічні норми для забезпечення запланованої продуктивності тваринництва. Якщо обсяги виробництва продукції тваринництва вибрані, оптимізують структуру посівних площ під кормовими культурами.

Крім прибутку, критеріями оптимізації можуть бути мінімальна кількість площ під кормовими культурами для забезпечення тваринництва необхідною кількістю кормів та максимальна кількість виробництва кормів при обмеженнях на земельні га матеріальні ресурси. Можна оптимізувати розміри посівних площ з врахуванням обмежень по забезпеченню зеленого конвеєра, виконанню вимог сівозміни, використанню покупних кормів, збалансованості раціонів годівлі тощо.

Найбільш поширеною для практичного використання є задача знаходження такої структури кормового балансу та посівних площ, при якій тваринництво забезпечується необхідними кормами при використанні найменшої кількості орної землі або ж при найменших затратах матеріальних та трудових ресурсів для виробництва кормів.

Оптимізацію розподілу мінеральних добрив раціонально виконувати при умові найбільшого приросту валової продукції сільськогосподарських культур з урахуванням виділеного їх обсягу. В умовах, коли доставка до полів та внесення добрив пов'язані з помітними матеріальними затратами або ж затратами праці при суворих обмеженнях на техніку та рівень механізації цих процесів, використовують за критерій оптимізації максимізацію чистого прибутку, що становить різницю між вартістю приросту врожаю і затратами на транспортування, внесення добрив та збирання цього приросту врожаю. Задачу можна розв'язати на рівні району або господарства. У результаті одержують такий план розподілу виділених мінеральних добрив по господарствах району і по культурах, який забезпечить найбільший валовий приріст продукції. Для окремого господарства такий план можна одержати з врахуванням особливостей кожного поля. У вигляді обмежень використовують умови, за якими кількість добрив не повинна перевищувати їх виділену кількість, а підвищення врожайності — не бути більше за можливе і менше за гарантоване.

Залежно від масштабів для деталізації розв'язку задачі використовують відповідну початкову інформацію. В межах району для окремих господарств по однотипних культурах використовують середні значення по приростах врожаю залежно від кількості добрив, що можуть бути внесені. Середні значення в такому випадку знаходять з урахуванням різних потенціальних можливостей полів за врожайністю і ефективністю використання добрив.

Якщо відома інформація про характеристики всіх полів району, то останні класифікують по групах з різними рівнями ефективності використання добрив і можливому приросту врожайності. У результаті розв'язку знаходять кількість добрив для сукупності однотипних полів з однотипними культурами. Розподіл добрив по господарствах ведуть у такому випадку по кількості полів відповідної ефективності використання добрив.

Для точнішого розподілу добрив у межах господарства необхідна інформація про фізичні властивості та хімічний склад ґрунту на кожному полі, зменшення поживних речовин за рахунок вирощеного в минулому році врожаю, ефективність засвоювання культурою добрив на кожному полі, забезпеченість вологою, очікувані опади.

Враховуючи зростаючий рівень агрохімічного обслуговування сільського господарства, підготовка такої інформації і розв'язування задач для економного використання добрив цілком можливе.

Оптимізація використання кормів господарства це важлива задача, яка полягає в складанні такого плану їх використання, при якому можна одержати максимальну кількість продукції. Якщо господарство не забезпечено повністю будь-яким видом корму або взагалі кормами, то розраховують оптимальну кількість кормів, яку потрібно закупити, використавши для цього мінімальну кількість коштів. Максимізація кількості продукції при заданих матеріальних (в даному випадку кормових) ресурсах являється одночасно шляхом зниження матеріаломісткості продукції і економії матеріальних ресурсів.

У загальному вигляді критеріальну функцію (максимум валової продукції R груп тварин по х, одиниць в групі з продуктивністю С, одиниць продукції в грошовому виразі за 1 кормодень) можна записати:

C= C_rx_r

Обмеженнями є допустимі строки утримання та необхідність забезпечення поживними речовинами тварин, можливість закупівлі кормів, виходячи з їх наявності та виділених для цього коштів.

Найбільш економний раціон для годівлі тварин при використанні наявних кормів розраховують залежно від зміни якості та кількості поживних речовин у них в процесі зберігання. Щоб не допустити ,зайвих витрат кормів або падіння продуктивності тварин, систематично два рази в місяць роблять хімічний аналіз, на основі якого розраховують збалансований оптимальний раціон. Найбільш поширеним критерієм оптимальності раціону є мінімальна його вартість. Оптимізацію раціону виконують з врахуванням всіх або частини поживних речовин залежно від бажаного балансу елементів живлення: енергетичних, білкових, амінокислот, мікро- і макроелементів. При розв'язанні задачі вводять обмеження, що характеризують фактичний стан по наявності та кількості кормів, технологічні можливості механізації роздавання їх тваринам, наявність та можливість закупки мінеральних добавок, бажані співвідношення між окремими видами кормів та поживними речовинами в кормовій суміші.

Значні резерви економії ресурсів при використанні техніки пов'язані з оптимізацією її параметрів (конструкційних і технологічних), які повинні забезпечити підвищення продуктивності або ергономічності праці. При цьому потрібно, щоб конструкційні вирішення забезпечували необхідну продуктивність і матеріаломісткість машин, а затрати на їх технічне обслуговування знижувались. Тому критеріями оптимальності параметрів та конструкційних рішень машин може бути максимум продуктивності при обмеженнях на матеріаломісткість виробництва та експлуатації, мінімум затрат матеріалів та сировини на виробництво та експлуатацію машини при обмеженнях на продуктивність та умови.

Оптимізація використання техніки полягає в тому, щоб за рахунок оптимального комплектування мобільних агрегатів та комплексів машин, вибору оптимальних режимів роботи досягти найбільшої продуктивності або найменших матеріальних га трудових затрат.