安哥拉马兰热农业开发区农机优化配置研究

李鑫尧

摘 要：运用线性规划方法对马兰热农业开发区的农业机械化生产系统进行了优化配置研究，建立了优化配置的数学模型，并通过LINGO软件求解，得出了适宜的优化配备方案，且证实了方案的可行性，为农业开发区农机具的合理配置提供了理论参考，具有一定的指导意义和参考价值。

关键词：农机具；线性规划；配备；LINGO

马兰热农业开发区位于安哥拉马兰热省西南部的蓬戈安东戈地区，项目区总面积为10000hm2，其中耕地8000hm2，目前均为自然状态，未被开发利用。由于马兰热省当前大都采用的传统的耕作、收获方式，导致机械化作业水平几乎为零，生产水平很低。在机具的选配上，依据项目的建设规模，理论上认为配备的拖拉机机具等应以大、中型为主，缺乏一定的科学依据。为此，本文以安哥拉马兰热农业种植区为研究对象，对限定种植区域内玉米和大豆两种主要农作物的机械化生产系统进行优化配置研究，以解决生产过程中实际运用的机器系统配备优化的关键问题，促进农业机械生产系统的利用率，提高农业机械对农业生产带来的经济效益。

一、农业机械的选型与匹配

已知项目区主要种植小麦、大豆和食豆等作物，种植面积分别为4000hm2、2000hm2和2000hm2；田间机械作业项目包括：耕整地、播前土壤封闭、播种带施肥、中耕追肥、除草、病虫害防治、作物收获、运输等。根据项目区的农机作业方案和农艺要求，初选以下3种动力机械和5种农机具，通过作业机组功率的计算，得到了具体匹配结果（见下表1）。

表1 动力机械与作业机具匹配表

序号 名称 配套机具 台班生产率W（hm2/班）

1 纽荷兰T7040拖拉机 凯斯730C联合整地机 46.75

库恩Manager翻转犁 10.80

凯斯1000MD悬挂喷药机 115.20

2 纽荷兰SNH 1104拖拉机 凯斯1200免耕播种机 18.24

凯斯1000MD悬挂喷药机 100.80

3 纽荷兰SNH 554拖拉机 凯斯1200免耕播种机 13.68

3ZF-5.4中耕追肥机 19.01

二、 建立数学模型

1.设变量

本文需求解的变量主要有农业机械台数和作业台班数两类变量，但是台班数变量仅为中间变量。因此设纽荷兰T7040、纽荷兰SNH 1104和纽荷兰SNH 554三种动力机械及与之配套的5种农具配备台数如下：

X1—纽荷兰T7040拖拉机台数

X2—纽荷兰SNH 1104拖拉机台数

X3—纽荷兰SNH 554拖拉机台数

X4—凯斯730C联合整地机台数

X5—库恩Manager翻转犁台数

X6—凯斯1200免耕播种机台数

X7—凯斯1000MD悬挂喷药机台数

X8—3ZF-5.4中耕追肥机台数

设机组作业台班数变量如下：

X9 —纽荷兰T7040拖拉机平整玉米地台班数；

X10 —纽荷兰T7040拖拉机耕整玉米地台班数；

X11—纽荷兰T7040拖拉机玉米地化控台班数；

…………

X21—纽荷兰SNH 554拖拉机大豆地播种台班数；

X22—纽荷兰SNH 554拖拉机大豆地中耕台班数。

2.建立约束方程

约束方程主要包括三类，即作业量约束、拖拉机配备量约束和农具配备约束。

（1）作业量约束方程

式中：

j—作业项目；

i—机组型号；

Xij—第i型机组进行第j作业项目台数；

Wij—第i型机组进行第j作业项目班生产率。

由此可得各作业阶段的作业量约束方程如下：

整地阶段：

[1]

[2]

耕作阶段：

[3]

[4]

播种阶段：

[5]

[6]

追肥阶段：

[7]

[8]

喷药阶段：

[9]

[10]

（2）拖拉机配备量约束方程

由于各阶段作业互不交叉，各阶段内每一型号拖拉机配备量约束方程如下：

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

（3）农具配备量约束方程

使用某种农具的作业机组台班数之和不得大于该种农具可提供的作业台班数，由此编写农机具约束方程如下：

[18]

[19]

[20]

[21]

[22]

[23]

[24]

[25]

（4）变量非负约束

所有变量X1～X22均为非负整数，即：

；；……

3.建立目标函数

农业优化配置一般以作业成本最低、生产收益最大或动力资源配置最少等为目标函数，本文选择以作业成本最小为目标函数，即：

式中：C固—全年机械作业固定成本；

C变—全年机械作业变动成本。

根据当地生产实际情况和统计资料数据得：

将上式代入目标函数整理得：

三、优化模型求解及方案评价

该优化配备模型是一个由22个变量 、47个约束方程构成的线性规划数学模型，采用LINGO软件进行求解，求得目标函数值为6558650元，具体计算结果如下表2。

表2优化模型各变量计算结果

变量 农业机械品目 计算结果/台 圆整结果/台

X1 纽荷兰T7040拖拉机 24.36647 25

X2 纽荷兰SNH 1104拖拉机 48.41443 49

X3 纽荷兰SNH 554拖拉机 0.000000 0

X4 凯斯730C联合整地机 3.168944 4

X5 库恩Manager翻转犁 13.71742 14

X6 凯斯1200免耕播种机 18.04924 19

X7 凯斯1000MD悬挂喷药机 2.784740 3

X8 3ZF-5.4中耕追肥机 26.36787 27

由上表计算结果可知，纽荷兰SNH 554拖拉机的优化结果为0，可以考虑只配备纽荷兰T7040和纽荷兰SNH1104两种动力机械。但圆整后配备量有所增加，全年机械作业成本变为6660107.36元，年机具固定费增加101457.36元；机具固定投资31377400元。根据主要农作物的预测单产和价格， 即可求出全年实际收益及农机具的投资回收期。

由此可见，该优化配备方案在保证完成作业任务的同时，能够在一定程度上减少机械作业成本，且机具投资回收期约为0.42年，在实际的农业生产中能够获得较好的经济效益，具有一定的可行性和理论参考价值。

四、结束语

农机系统优化配置方案的合理性表现为动力机械和作业机具配备量减少、全年作业成本相对降低、投资回收期缩短、机具利用率提高等方面。规模化、标准化的农业生产对农业机械化的优化配备需求更加迫切，而农业机器系统配备的不合理，严重阻碍着农业机械利用率的提高。因此，为充分发挥农业机械化在农业现代化中的作用，必须加强农业机械系统优化配置研究[4，5]，以期用最少投入获得最大的经济效益。

参考文献：

[1] 高焕文.高等农业机械化管理学[M].北京：中国农业大学出版社，2003.

[2] 程敬春.花园乡小麦机械化生产系统优化配置研究[D].乌鲁木齐：新疆农业大学，2012.

[3] 杨敏丽.农业机械化技术经济学[M].北京：中国农业大学出版社，2011.

[4] 张淑娟，张京.山西省小麦_玉米两茬平作机具优化配备[J].农机化研究，2007，（2）：53.

[5] 刘家福，王金武.现代农机装备试验区机器系统最优配备量—以黑龙江垦区为研究对象[J].农机化研究，2007，（4）：55.

该优化配备模型是一个由22个变量 、47个约束方程构成的线性规划数学模型，采用LINGO软件进行求解，求得目标函数值为6558650元，具体计算结果如下表2。

表2优化模型各变量计算结果

变量 农业机械品目 计算结果/台 圆整结果/台

X1 纽荷兰T7040拖拉机 24.36647 25

X2 纽荷兰SNH 1104拖拉机 48.41443 49

X3 纽荷兰SNH 554拖拉机 0.000000 0

X4 凯斯730C联合整地机 3.168944 4

X5 库恩Manager翻转犁 13.71742 14

X6 凯斯1200免耕播种机 18.04924 19

X7 凯斯1000MD悬挂喷药机 2.784740 3

X8 3ZF-5.4中耕追肥机 26.36787 27

由上表计算结果可知，纽荷兰SNH 554拖拉机的优化结果为0，可以考虑只配备纽荷兰T7040和纽荷兰SNH1104两种动力机械。但圆整后配备量有所增加，全年机械作业成本变为6660107.36元，年机具固定费增加101457.36元；机具固定投资31377400元。根据主要农作物的预测单产和价格， 即可求出全年实际收益及农机具的投资回收期。

由此可见，该优化配备方案在保证完成作业任务的同时，能够在一定程度上减少机械作业成本，且机具投资回收期约为0.42年，在实际的农业生产中能够获得较好的经济效益，具有一定的可行性和理论参考价值。

四、结束语

农机系统优化配置方案的合理性表现为动力机械和作业机具配备量减少、全年作业成本相对降低、投资回收期缩短、机具利用率提高等方面。规模化、标准化的农业生产对农业机械化的优化配备需求更加迫切，而农业机器系统配备的不合理，严重阻碍着农业机械利用率的提高。因此，为充分发挥农业机械化在农业现代化中的作用，必须加强农业机械系统优化配置研究[4，5]，以期用最少投入获得最大的经济效益。

参考文献：

[1] 高焕文.高等农业机械化管理学[M].北京：中国农业大学出版社，2003.

[2] 程敬春.花园乡小麦机械化生产系统优化配置研究[D].乌鲁木齐：新疆农业大学，2012.

[3] 杨敏丽.农业机械化技术经济学[M].北京：中国农业大学出版社，2011.

[4] 张淑娟，张京.山西省小麦_玉米两茬平作机具优化配备[J].农机化研究，2007，（2）：53.

[5] 刘家福，王金武.现代农机装备试验区机器系统最优配备量—以黑龙江垦区为研究对象[J].农机化研究，2007，（4）：55.

该优化配备模型是一个由22个变量 、47个约束方程构成的线性规划数学模型，采用LINGO软件进行求解，求得目标函数值为6558650元，具体计算结果如下表2。

表2优化模型各变量计算结果

变量 农业机械品目 计算结果/台 圆整结果/台

X1 纽荷兰T7040拖拉机 24.36647 25

X2 纽荷兰SNH 1104拖拉机 48.41443 49

X3 纽荷兰SNH 554拖拉机 0.000000 0

X4 凯斯730C联合整地机 3.168944 4

X5 库恩Manager翻转犁 13.71742 14

X6 凯斯1200免耕播种机 18.04924 19

X7 凯斯1000MD悬挂喷药机 2.784740 3

X8 3ZF-5.4中耕追肥机 26.36787 27

由上表计算结果可知，纽荷兰SNH 554拖拉机的优化结果为0，可以考虑只配备纽荷兰T7040和纽荷兰SNH1104两种动力机械。但圆整后配备量有所增加，全年机械作业成本变为6660107.36元，年机具固定费增加101457.36元；机具固定投资31377400元。根据主要农作物的预测单产和价格， 即可求出全年实际收益及农机具的投资回收期。

由此可见，该优化配备方案在保证完成作业任务的同时，能够在一定程度上减少机械作业成本，且机具投资回收期约为0.42年，在实际的农业生产中能够获得较好的经济效益，具有一定的可行性和理论参考价值。

四、结束语

农机系统优化配置方案的合理性表现为动力机械和作业机具配备量减少、全年作业成本相对降低、投资回收期缩短、机具利用率提高等方面。规模化、标准化的农业生产对农业机械化的优化配备需求更加迫切，而农业机器系统配备的不合理，严重阻碍着农业机械利用率的提高。因此，为充分发挥农业机械化在农业现代化中的作用，必须加强农业机械系统优化配置研究[4，5]，以期用最少投入获得最大的经济效益。

参考文献：

[1] 高焕文.高等农业机械化管理学[M].北京：中国农业大学出版社，2003.

[2] 程敬春.花园乡小麦机械化生产系统优化配置研究[D].乌鲁木齐：新疆农业大学，2012.

[3] 杨敏丽.农业机械化技术经济学[M].北京：中国农业大学出版社，2011.

[4] 张淑娟，张京.山西省小麦_玉米两茬平作机具优化配备[J].农机化研究，2007，（2）：53.

[5] 刘家福，王金武.现代农机装备试验区机器系统最优配备量—以黑龙江垦区为研究对象[J].农机化研究，2007，（4）：55.