Модели анализа, синтеза и оптимизации показателей организованных систем хлопкового комплекса. Проблемы хлопка

© Рахматулла Асадуллаевич Усманов, 2025

ISBN 978-5-0056-4718-4

Создано в интеллектуальной издательской системе Ridero

Предисловие

Книга посвящена актуальным проблемам народного хозяйства – повышению эффективности функционирования предприятий хлопкового комплекса интенсификацией производства, осуществляемой на основе использования последних достижений науки и техники: системного подхода для анализа, синтеза количественно-качественных характеристик и выработки оптимальных решений, широкого использования экономико-математических методов, моделей, алгоритмов и вычислительной техники. В результате интенсификации процессов производства и оптимизации различных уровней управления хлопкового комплекса и других не менее важных организованных систем повышается эффективность социально-экономической системы в целом.

Рассмотренные в книге объекты характеризуется: наличием множества избирательно вовлеченных элементов и существенных связей между ними; целостным характером рассматриваемой организации, структуры или процесса; наличием интегративных качеств системе в целом; циклической и хаотической формой развития; взаимодействием компонентов на получение фиксированного полезного результата. Это дает возможность рассматривать и исследовать этих объектов как системы.

Эти системы отличаются следующими особенностями: сложность структуры и стохастичность связей между элементами, неоднозначность алгоритмов поведения при различных условиях, большое количество параметров и переменных, неполнота и недетерминированность исходной информации, разнообразие и вероятностный характер воздействия внешней среды и т. п. В настоящее время полное и всестороннее исследование таких систем, относящихся к сложным или большим системам, невозможно без методов моделирования. Моделирование с использованием средств вычислительной техники (компьютеризации) позволяет без больших капитальных затрат решить проблему определения количественно-качественных показателей и определения оптимальных параметров функционирования этих систем.

Автор книги с 1994 по 2008 год работал в системе ассоциации «Узгосхлопкопромсбыт» в различных должностях (начальник отдела, старший инженер, главный специалист, научный сотрудник, старший научный сотрудник) и побывал почти на 130 хлопкозаводах и 13 объединениях «Хлопкопромсбыта» в служебных командировках. Большинство освещенных вопросов опубликовано в журналах и сборниках статей по проблемам хлопка.

Автор заранее благодарит за плодотворную работу и ценные замечания, сделанные при рецензировании, …., а также …… за помощь, оказанную при подготовке рукописи, издании и появления в свет книги.

Введение

Проводимая с целью социально-экономического развития страны и повышения благосостояния общества радикальная экономическая реформа направлена на повышение качества жизни населения, обеспечение его всеми видами потребительской продукции собственного производства. Для этого требуется интенсификация производства с глубокий переработкой всех видов сырьевых ресурсов, осуществление принятия научно обоснованных хозяйственных решений на базе научно-технического прогресса, которое обеспечит сбалансированный и динамичный рост экономики.

Системы машин, предприятий и их систем хлопкового комплекса являются организованные (искусственные) системы, созданные человеком, состоящие из совокупности элементов, взаимно связанных некоторыми общими целями и режимами работы, характерными для этой совокупности. При объединении элементов в систему они приобретают иные качества, которых нет у этих элементов, находящихся в изолированном состоянии. Свойство системы осуществлять взаимосвязанные и взаимодействующие процессы производства хлопка-сырца, хлопковолокна, хлопковой пряжи, хлопково-текстильных материалов и швейных изделий присуще системе, но не отдельным ее элементам.

Эти производственно-экономические системы обладает свойством большой системы и имеют следующие отличительные признаки:

– сложная внутренняя организация – сочетание социальной (людей), технической (оборудования, машин и механизмов), экономической (ограниченность ресурсов) и информационной (потоки информации для принятия решений) составляющих;

– наличие выделяемых частей или подсистем, имеющих содержательной характер деятельности соответственно многоцелевому аспекту функционирования системы;

– наличие большого числа разнообразных внутренних связей в каждой подсистеме между ее элементами и минимально необходимых внешних связей между подсистемами;

– наличие большого числа разнообразных связей между системой в целом и элементами внешней среды (поставщики, потребители, конкуренты, государство и т.п.);

– циркуляция внутри системы больших материальных и информационных потоков, а отсюда необходимость организации разветвленной информационной сети, обеспечивающей рациональное функционирование системы;

– иерархическая структура управления с вертикальными (внешними) и горизонтальными (внутренними) связями между частями (подсистемами), соответственно сочетающая принципы централизованного и децентрализованного управления;

– адаптивность (приспосабливается к изменяющемся во времени свойством системы и реагирующим на систему внешним воздействием) и эргатичность (обязательное присутствие человека в системе управления, который играет главную роль и без участия которого система существовать и выполнять свою функции не может) системы управления;

– многовариантность развития и функционирования- ожидаемый темп роста глобальных показателей системы можно обеспечить несколькими допустимыми вариантами развития системы, отличающихся между собой по структурным показателям, составу и параметрам объектов, затратам материальных и трудовых ресурсов.

Поскольку изменяются во времени требования, предъявляемые к системам, то эти системы с переменными во времени составом параметров и характеристиками представляет собой класс развивающейся систем. Они являются динамическими системами, и их изучения возможно только на основе системного подхода, в котором осуществляется последовательный переход от общего к частному, когда в основе лежит эффективность функционирования системы в целом, рассматриваемой как единое целое, с учетом всех взаимосвязей как внутри системы, так и вне ее.

Ознакомление с любой производственно-экономической системой и дальнейшее принятие тех или иных решений всегда начинаются с изучения имеющейся предварительной информации о системе. Процесс принятия решений можно всегда истолковать как процесс преобразования информации. Использование информации увеличивает наши знания об этой системе, уменьшает неопределенность. Без информации невозможно существование организованных систем. Использование информации о процессах и явлениях, происходящих во внешней среде и внутри системы, определяет организованность системы, т.е. ее способность выполнять поставленные перед ней задачи.

Для системного подхода важным является определение структуры системы. Это строение, устройство системы, определяемое составом основных частей системы, их взаимосвязью и взаиморасположением. При структурном подходе выявляются состав выделенных элементов системы и связи между ними, которые в зависимости от цели можно рассмотреть в разных уровнях иерархии. Алгоритм поведения системы реализуется при функциональном подходе, оценивающем выполняемые системой функции, причем под функцией понимается свойство, приводящее к достижению цели. На основании структуры системы можно составить представление об основных свойствах и показателях работы и развития системы. Под структурой хлопкового комплекса понимают его основной состав: сельскохозяйственные производители хлопка-сырца; промышленные предприятия, перерабатывающие хлопок; предприятия текстильной и легкой промышленности, производящие и реализующие готовую хлопковую продукцию и изделия.

Научно-техническое развитие в любой области обычно идет по пути: наблюдение и эксперимент – теоретическое исследование – организация производственных процессов. При формулировании и проверке правильности гипотез, повышающих эффективность функционирования системы, большое значение в качестве метода суждения имеет аналогия, связывающая гипотезу с экспериментом. Гипотезы и аналогии, отражающие реальный, объективно существующий объект – все то, на что направлена человеческая деятельность, – должны обладать наглядностью или сводиться к удобным для исследования логическим схемам: такие логические схемы, рассуждения и логические построения, упрощающие или позволяющие проводить эксперименты, уточняющие природу явлений, называются моделями. Замещение одного объекта другим и экспериментирование с ним с целью получения информации о важнейших свойствах объекта-оригинала с помощью объекта-модели называется моделированием.

В настоящее время в управлении различными системами, где основными являются процессы принятия решений на основе получаемой информации, широко используются методы моделирования. Общее, присущее моделям различных по своей природе объектов реального мира, заключается в наличии некоторой структуры, которая подобна структуре данного объекта. В процессе изучения модель выступает в роли объекта-заместителя, позволяющего получить при исследовании некоторые знания о самом объекте.

Процесс управления с моделированием предполагает наличие: объекта управления (исследования); субъекта управления (ЛПР – лицо, принимающее решения); субъекта исследования (исследователя), перед которым поставлена конкретная задача; модели, создаваемой для получения информации об объекте и необходимой для решения поставленной задачи. Причем по отношению к модели исследователь является, по сути дела, экспериментатором, только в данном случае эксперимент проводится не с реальным объектом, а с его моделью. Такой эксперимент для исследователя есть инструмент непосредственного решения организационно-технических задач. Сущность управления с моделированием схематически отображена на рис. В.1.

Рис. В.1. Циклическая схема моделирования. Схема последовательного изучения свойств и целевое изменение характеристик неизвестного объекта.

Для исследования управляемой системы на первом этапе, используя имеющуюся информацию об объекте-оригинале, строится модель объекта, отображающая существенные черты объекта-оригинала. Любая модель замещает оригинал лишь в строго ограниченном смысле, поэтому для одного объекта может быть построено несколько специализированных моделей, концентрирующих внимание на определенных сторонах исследуемого объекта.

На втором этапе процесса моделирования модель выступает как самостоятельный объект исследования, в котором проводятся модельные эксперименты, при которых целенаправленно изменяются условия функционирования модели и систематизируются данные о ее функционировании. Конечным результатом этого этапа является множество информации о модели.

На третьем этапе осуществляется передача информации с модели на оригинал – формирование множества информации о состояниях объекта-оригинала. При этом исследователем информация о модели должны быть скорректирована с учетом тех свойств объекта-оригинала, которые не нашли отражения или были изменены при построении модели.

Четвертый этап – практическая проверка получаемых с помощью моделей информации субъектом управления и их использование для управления объектом.

Моделирование – циклический процесс: за первым четырехэтапным циклом могут последовать второй, третий и т. д. При этом знания об исследуемом объекте расширяются и уточняются, а исходная модель совершенствуется. Неточности, обнаруженные после первого цикла моделирования, обусловленные недостатком информации об объекте и ошибками в построении модели, можно исправить в последующих циклах.

Если результаты моделирования подтверждаются и могут служить основой для прогнозирования процессов, протекающих в исследуемых объектах, то модель адекватна объекту. При этом адекватность модели зависит от цели моделирования и принятых критериев.

Использование быстродействующих компьютеров для целей моделирования часто создает иллюзию, что их применение гарантирует возможность исследования системы любой сложности. При этом пренебрегается тот факт, что в основу любой модели положено трудоемкое по затратам времени и материальных ресурсов предварительное изучение процессов, имеющих место в объекте-оригинале. И от того, насколько детально изучены реальные процессы, насколько правильно проведены их формализация и алгоритмизация, зависит в конечном итоге успех моделирования конкретного объекта.

Ограниченность экспериментального исследования систем машин, предприятий и их систем хлопкового комплекса, возникновение при эксплуатации многочисленных задач, требующих оценки количественных и качественных закономерностей процессов функционирования систем, проведение структурного, алгоритмического, параметрического их анализа и синтеза делают актуальной разработку моделей анализа, предназначенного для анализа состояний, понимания систем и протекающих в них процессов; моделей синтеза систем для нахождения альтернативных вариантов количественно-качественных характеристик и оптимизационных моделей для нахождения наилучших решений от поставленной цели и принятых критериев. Эти модели позволили бы в соответствующей форме представить процессы функционирования систем, описать протекание этих процессов с помощью математических моделей, получить результаты экспериментов с моделями по оценке характеристики исследуемых систем.

I. МОДЕЛИ АНАЛИЗА И СИНТЕЗА ПОКАЗАТЕЛЕЙ ОРГАНИЗОВАННЫХ СИСТЕМ ХЛОПКОВОГО КОМПЛЕКСА

I.1. Модели анализа и синтеза технико-экономических показателей предприятий хлопкового комплекса

Эффективность совместного функционирования хлопкосеющих хозяйств и хлопкоочистительных предприятий хлопкового комплекса во многом определяется от производственной себестоимости и стоимости хлопковой продукции. Себестоимость является основным качественным показателем деятельности предприятий, отражающим соблюдение режима экономии, полноту и рациональность использования материальных, трудовых и денежных ресурсов, а также определяющим уровень рентабельности хлопковой продукции. В принятом в хлопковом комплексе методе определения производственной себестоимости не рассматриваются жизненный цикл, образование стоимости хлопковой продукции, объектом калькулирования является основной продукт – хлопковое волокно, на которое относятся все затраты, связанные с посевом семян хлопчатника, возделыванием хлопка, сбором хлопка-сырца, транспортированием хлопка-сырца до заготовительных пунктов, заготовкой хлопка-сырца, доставкой хлопка-сырца на хлопкозавод, выработкой хлопкового волокна и побочной (хлопковый линт, хлопковые семена, улюко- и пухосодержащие отходы) хлопковой продукции. При калькулировании себестоимости хлопкового волокна, считается равной себестоимость и стоимость побочной хлопковой продукции, и последнее исключается из статьи калькуляции. Вследствие этого все виды хлопковой продукции, кроме хлопкового волокна, оказываются не приносящими прибыль предприятиям хлопкового комплекса – производителям хлопковой продукции и создают заслон для проведения экономических реформ по переходу предприятий комплекса к условиям рыночной экономики.

Ниже рассматривается методика определения производственной себестоимости и оптовых цен предприятий отдельных видов хлопковой продукции с учетом жизненного цикла, образования стоимости и с использованием системно-целевого подхода в целях раздельного ценообразования продукции и повышения рентабельности хлопковой продукции предприятий хлопкового комплекса.

Хлопок возделывается с целью получения как хлопкового волокна, так и посевных семян хлопчатника. Затраты на возделывание хлопка-сырца без его сбора относятся на себестоимость производства хлопкового волокна и хлопковых семян пропорционально соответственно массовым долям технического и посевного хлопка-сырца, а стоимость посевных семян хлопчатника и затраты на сбор хлопка-сырца относятся к основным производимым видам хлопковой продукции (волокно, линт и хлопковые семена) пропорционально их массам, получаемым в результате переработки хлопка-сырца.

Тогда производственная себестоимость одной тонны i-й хлопковой продукции (i = 1, 2, 3; волокно, линт, хлопковые семена) в хлопковом комплексе определяется:

Спi = Звхi + (Спсi + Ззхi + Зтпi + Ззi + Здзi) + Зпi (I.1),

где Спi – производственная себестоимость одной тонны i-й хлопковой продукции, сум;

Звхi – затраты возделывания хлопка-сырца без его сбора, включающей все затраты от весенне-полевых работ до осенне-агротехнических мероприятий, приходящиеся на одну тонну i-й хлопковой продукции (Звх2 = 0), сум;

Спсi – стоимость посевных семян хлопчатника, приходящаяся на одну тонну i-й хлопковой продукции, сум;

Ззхi – затраты сбора хлопка-сырца, приходящиеся на одну тонну i-й хлопковой продукции, сум;

Зтпi – затраты транспортировки хлопка-сырца на заготовительные пункты, приходящиеся на одну тонну i-й хлопковой продукции, сум;

Ззi – затраты на заготовки хлопка-сырца, приходящиеся на одну тонну i-й хлопковой продукции, сум;

Здзi – затраты доставки хлопка-сырца на хлопкозавод, приходящиеся на одну тонну i-й хлопковой продукции, сум;

Зпi – производственные затраты на переработку одной тонны i-й хлопковой продукции, сум.

Производственная себестоимость улюкосодержащих и пухосодержащих отходов принимается равной, соответственно, их производственным затратам на переработку.

Для определения производственных затрат (технологической себестоимости) на переработку всей хлопковой продукции и ее отдельных видов (волокно, линт, хлопковые семена, улюко- и пухосодержащие отходы, подготовка посевных семян хлопчатника) в комплексно-механизированном процессе переработки хлопка-сырца и выработки хлопковой продукции в непрерывном технологическом потоке, разделив поток переработки на комплексы машин, вырабатывающие отдельные виды продукции, и принимая за базы учета затрат комплекты машин для выполнения определенных работ, позволяющие учитывать затраты в местах их возникновения, воспользуемся укрупненной технологической схемой непрерывного потока переработки хлопка-сырца типового однобатарейного хлопкоочистительного завода (рис. I.1).

В структурной схеме система машин для обработки хлопка и выработки хлопковой продукции представлена в виде 33 взаимосвязанных и взаимодействующих комплектов машин, выполняющих технологические процессы по обработке хлопка-сырца, выработке хлопковой продукции и подготовке посевных семян. В свою очередь, каждый комплект машин может включать несколько взаимосвязанных и взаимодействующих технологических и транспортирующих машин, выполняющих часть технологического процесса переработки. Для переработки каждого вида хлопковой продукции используется определенное количество одновременно работающих, взаимосвязанных и взаимодействующих комплектов машин, представляющих собой комплекс машин.

Под системой одновременно работающих комплексов машин для обработки хлопка-сырца и выработки хлопковой продукции понимается совокупность взаимосвязанных и взаимодействующих комплектов машин и оборудования всего технологического потока первичной обработки хлопка (комплекс машин для обработки хлопка и выработки хлопкового волокна, комплекс машин для выработки хлопкового линта, комплекс машин для выработки хлопковых семян, комплексы машин для обработки улюко- и пухосодержащих отходов, комплекс машин для подготовки посевных семян), включая комплекты машин для очистки пылевыбросов в атмосферный воздух и запыленности воздуха производственных помещений, осуществляемых воздухоочистителями и аспирацией технологического оборудования.

Комплекс одновременно работающих комплектов машин для выработки хлопкового волокна выполняет работы: по разборке бунта хлопка; подаче, транспортированию, сушке, очистке, джинированию хлопка-сырца; съему, очистке, транспортированию, увлажнению, прессованию хлопкового волокна; транспортированию и укладке кип хлопкового волокна на складе ГХП (готовой хлопковой продукции); очистке отработанного и запыленного воздуха (комплекты машин 1, …, 13, 23).

Комплекс одновременно работающих комплектов машин для выработки хлопкового линта предназначен для транспортирования и очистки недоджинированных семян после джинирования; линтерования хлопковых семян; съема, транспортирования, очистки и прессования линта; транспортирования и укладки кип хлопкового линта на складе ГХП; очистки отработанного и запыленного воздуха (комплекты машин 14, 16, …, 20, 22, 23). Комплекс одновременно работающих комплектов машин для выработки хлопковых семян предназначен для очистки и транспортирования недоджинированных семян, линтерования и транспортирования семян до складов готовой продукции с их предварительным взвешиванием (комплекты машин 14, 16, 18, 19, 25). Комплексы оборудования для обработки улюко- и пухосодержащих отходов выполняют операции транспортирования, очистки, прессования этой продукции, а также транспортирования и укладки кип на складе ГХП (комплекты машин 15, 22, 23 и 21, 22, 23).

Комплекс одновременно работающих машин для подготовки посевных семян содержит комплекты, выполняющие процессы: подачи хлопковых семян до цеха подготовки посевных семян; очистки, сортировки, оголения опушенных семян; калибровки и сортировки оголенных семян; протравливания и упаковки в мешки посевных оголенных семян и их складирования; очистки отработанного и запыленного воздуха (комплекты машин 26, …, 33).

Для непрерывного обеспечения хлопкоочистительных заводов необходимым количеством электрической энергии, достаточным для приведения в движение машин и оборудования комплектов машин, не имеющих приборы учета, считаем возможным определение расходов электрической энергии ее максимально допустимыми расходами, а также целесообразным включение затрат электрической энергии на себестоимость переработки хлопковой продукции через эксплуатационные затраты комплектов машин.

Максимально допустимые часовые расходы электрической энергии всех комплектов машин, кроме комплектов машин для прессования волокнистой продукции, определяются умножением установленной мощности к коэффициенту перехода Кп (отношение максимально допустимой потребляемой мощности к установленной, ориентировочно принимаемое в пределах Кп = 0,8 … 0,9). Максимально допустимый часовой расход электрической энергии комплекта машин для прессования хлопкового волокна, с учетом цикличности работы механизмов и гидравлического оборудования, принимается за 40—45% от суммарной установленной мощности всех электродвигателей механизмов гидропресса волокна, а комплекта машин для прессования побочной волокнистой продукции – за 18—22% от гидропресса побочной продукции.

Границы балансовой принадлежности электрической энергии от поставщиков электрической энергии к хлопкозаводам находятся перед трансформаторной подстанцией высокого напряжения, поэтому затраты по эксплуатации комплекса электроустановок для трансформации, передачи и распределения электрической энергии должны быть включены в эксплуатационные затраты комплектов машин хлопкозавода через общие затраты на 1 квт/ч потребленной электрической энергии.

В соответствии с «Положением о составе затрат», эксплуатационные затраты (себестоимость) на содержание КЭТПиР ЭЭ (комплексов электроустановок для трансформации, передачи и распределения электрической энергии) определяются:

Зтпр = МЗт +Зпт + Ост + Ат +ПЗт (I.2),

где Зтпр – эксплуатационные затраты на содержание КЭТПиР ЭЭ, сум;

МЗт – производственные материальные затраты КЭТПиР ЭЭ, сум;

Зпт – основная и дополнительная заработная плата производственных рабочих КЭТПиР ЭЭ, сум;

Ост – отчисления на социальное страхование, относящиеся к производству КЭТПиР ЭЭ, сум;

Ат – амортизация основных средств и нематериальных активов производственного назначения КЭТПиР ЭЭ, сум;

ПЗт – прочие затраты производственного характера КЭТПиР ЭЭ, сум.

Ниже на рис. I.1. приведена укрупненная технологическая схема для непрерывной первичной обработки хлопка-сырца, выработки хлопковой продукции и подготовки посевных семян хлопчатника типового однобатарейного хлопкоочистительного завода как совокупность взаимосвязанных и взаимодействующих технологических и транспортирующих комплектов машин.

рис. I.1 Структурная схема системы машин для обработки хлопка и выработки хлопковой продукции.