Розділ 2
ТЕОРЕТИЧНІ ПЕРЕДУМОВИ Обґрунтування РАЦІОНАЛЬНОГО СКЛАДУ МАШИННО-ТЕХНОЛОГІЧНИХ
КОМПЛЕКСІВ ДЛЯ ОСНОВНОГО ОБРОБІТКУ ґРУНТУ
Головною умовою ефективного ведення агробізнесу є раціональне використання
наявного виробничо-технічного потенціалу. При вирішенні цих завдань фахівці
сільського господарства відчувають гостру потребу в науково обґрунтованих
рекомендаціях щодо ефективності застосування різних типів машин у зональних
умовах господарств. Завдання раціонального машиновикористання полягає в
найбільш повному використанні потенційних можливостей кожного ґрунтообробного
агрегату з урахуванням конкретних природно-виробничих умов його функціонування.
Необхідно, щоб його склад — енергомашина, число робочих машин, режими роботи,
були оптимальними, а також забезпечували при цьому мінімальну витрату усіх
використовуваних ресурсів.
2.1. Математична модель визначення технологічних процесів основного обробітку
ґрунту у відповідності до запровадженої системи сівозмін
Дослідження процесів, пов'язаних з обробітком ґрунту, не коректно розглядати
поза загальною системою землеробства через їх взаємовплив та тісний
взаємозв'язок з іншими складовими системи (рис. 1.7.).
У кожному окремому випадку “контури” системи окреслює сам дослідник з
урахуванням проблематики задачі. У цьому розумінні однозначних твердих контурів
системи не існує [129]. Морфологічний опис системи можна представити функцією:
(2.1.)
де — множина елементів і їхніх властивостей; n — множина зв'язків; d —
структура; k — композиція.
Системний підхід забезпечує розв’язання задач, пов'язаних із великими
системами. Система механічного обробітку ґрунту є невід'ємною частиною
загальної системи землеробства. Отже, системний аналіз булеана в(С) (сукупності
всіх підмножин) множини Сz елементів системи землеробства у поєднанні з
математичним моделюванням процесів, що відбуваються, дозволить дослідити
комплекси машин, які беруть участь у механічному обробітку ґрунту. Основні
системні поняття вводитимемо за допомогою формалізації [16]. Це означає, що,
виходячи зі словесного опису деякого інтуїтивного поняття, потрібно дати точне
математичне визначення цього поняття, використовуючи для цього мінімум аксіом,
що допускає його вірну інтерпретацію. Спираючись на основні поняття, отримані в
результаті формалізації, далі розвиватимемо математичну теорію, додаючи нові
математичні структури, необхідні для дослідження різних властивостей системи.
Відправною точкою дослідження служить поняття системи, визначене в
теоретико-множинних термінах. На цьому рівні система просто й природно
визначається як відношення на мові теорії множин.
Сільськогосподарські культури є елементами множини культур, які можна
вирощувати у певній ґрунтово-кліматичній зоні. Елементи множини визначаються в
термінах властивостей або у термінах взаємозв'язків між цими властивостями.
Багатовіковою практикою землеробства та агрономічною наукою докладено значних
зусиль для визначення "відношення" або "співвідношення" між елементами множини
культур. Поняття "відношення між елементами множини" можна чітко визначити,
спираючись на основне поняття множини й основне відношення належності, тобто х
є елемент множини М.
Тоді нехай k1 і k2 — довільні культури. Основними законами та
науково-практичним досвідом землеробства доведено, що за системою ознак одна з
цих культур є попередником для іншої, або зазначені культури — не сумісні,
тобто k1 і k2 перебувають у певному відношенні. Тоді вважають, що об'єкти k1 і
k2 утворюють упорядковану пару, бо відомо: який з цих об'єктів перший, а який
другий, а саме: k1 — перша компонента, а k2 — друга компонента упорядкованої
пари [130, 131].
Центральною ланкою в технологічному процесі вирощування культурних рослин є
система сівозмін. Безсумнівно, що рослини як елементи множини
сільськогосподарських культур перебувають у певному відношенні між собою, яке
називається відповідністю або бінарним відношенням. Воно ототожнюється як
підмножина r декартового добутку множин К ґ П, де К — множина культур, а П —
множина попередників цих культур. Відмінність множини культур від множини
попередників виражено наявністю серед попередників парів. Отже,
( ki , пj ) О r. (2.2.)
Зрозуміло, що множини культур К і попередників П — кінцеві. Так,
К={k1, k2, …, m}, (2.3.)
П={п1, п2, …, n}, (2.4.)
виходячи з чого, для кожної відповідності r між множиною культур К і множиною
їх попередників П можна скласти матрицю розміром mґn.
Наочно — бінарне відношення 2.2. між елементами множини культур і елементами
множини попередників формалізовано графіком відповідності множини культур К до
множини попередників П, виконаному у вигляді табл. 2.1.
Таблиця 2.1.
Графік відповідності ( ki , пj ) О r.
п1
п2
п …,
пj
k1
f(k1;п1)
f(k1;п2)
f(k1;п,…,)
f(k1;пj)
k2
f(k2;п1)
f(k2;п2)
f(k2;п,…,)
f(k2;пj)
k,…,
f(k,…,;п1)
f(k,…,;п2)
f(k,…,;п,…,)
f(k,…,;пj)
ki
f(ki;п1)
f(ki;п2)
f(ki;п,…,)
f(ki;пj)
Важливо звернути увагу на актуальність формалізації відповідностей відносин, а
також відображень між елементами підмножин (підсистем) загальної множини
(системи землеробства). Не можна стверджувати, що процес формалізації
відповідностей і відображень у системі землеробства не початий. Зрозуміло, що
величезні системи не можна досліджувати й керувати ними без елементів
формалізації понять (табл. 2.2. і табл. 2.3.). Через величезні інформаційні
масиви сучасного технологічного процесу необхідно