Методологическая основа создания автоматизированной системы проектирования лесных питомников

 

Проектирование питомников, являющимся одним из первых этапов в цикле выращивания посадочного материала и создания лесных культур – сложный и многоступенчатый процесс. Ошибки, связанные с выбором места под питомник, ассортимента пород, технологией выращивания посадочного материала в дальнейшем оказывают свое влияние на его качество, себестоимость, вплоть до полной непригодности и списания отдельных производственных участков питомника.

Основой проектирования служит подбор площади, его освоение, выбор породного состава, вида и возраста посадочного материала, от которого в свою очередь зависит система севооборотов в посевном и школьном отделениях питомника. Размеры питомника определяют производственная мощность, выбранные схемы посева и посадки, качество посевного и посадочного материала. Структура последовательности проектирования лесных питомников различного назначения представлена в таблице 6.1.

Создание автоматизированного рабочего места (АРМ) инженера лесного и садово-паркового строительства предполагает разработку программы автоматизированного проектирования лесного питомника (приложение В).

Разработанная компьютерная программа «Питомник» представляет собой рабочую книгу «Microsoft Excel», в которой на отдельных листах расположены задание на проектирование и базы данных: схем посева в посевном отделении питомника, посадки в школьном отделении, на маточной плантации; основных технологических схем по выращиванию посадочного материала; необходимого парка машин и орудий, а также нормы выработок и стоимость машино-смен по всем технологическим операциям, используемых при составлении нормативно-технологических карт на выращивание посадочного материала различного назначения; нормы высева семян различных древесных видов; стоимость основных и вспомогательных материалов.

 

Таблица 6.1 – Структура последовательности проектирования

лесных питомников различного назначения

 

Получение задания заказчика (район проектирования, ассортимент, виды и объёмы посадочного материала)								Проектирование лесных питомников						Анализ естественноисторических условий района проектирования
1			2				3					4				5
Выбор места и технологии первичного освоения территории			Расчёт производственной мощности				Выбор севооборотов и составление ротационных таблиц					Расчёт полезной площади производственных отделений				Расчёт капитальных затрат на строительство и приобретение машино-тракторного парка и орудий
6			7				8					9				10
Выбор технологических схем выращивания посадочного материала			Составление нормативно-технологических карт по выращиванию различных видов посадочного материала				Расчёт полной себестоимости по видам посадочного материала					Результат производственной деятельности питомника (получение прибыли, рентабельность производства, окупаемость капитальных вложений)				Оформление пояснительной записки к проекту лесного питомника

6.1.1 Подготовка исходной информации на электронном листе «Задание». На электронном листе с ярлыком «Задание» указывают местонахождение будущего объекта проектирования, лесорастительную зону, тип почвы, а также действующие на момент проектирования различные экономические показатели (таблица 6.2).

Всем ячейкам имеющим, как цифровую, так и тестовую исходную информацию, которая будет использоваться в дальнейшем при расчетах выходной информации, для удобства пользования присвоены оригинальные имена, созвучные содержанию этих ячеек. В таблице 6.2 и далее ячейки, которым присвоены такие имена, выделены жирным курсивом. Кроме того, во избежание непреднамеренной потери или искажения формул в электронной таблице, а также для оперативности работы, в ячейках, имеющих исходную информацию, вводимую или корректируемую пользователем, шрифт имеет окраску синего цвета, в отличие от остальных, имеющих окраску шрифта черного цвета.

 

Таблица 6.2 – Исходная информация к проектированию

лесного питомника

 

Номер строки	Название столбца электронной таблицы
	А	В[2]
1	Область, край, республика	Иркутская
2	Район проектирования	Чунский
3	Лесорастительная зона	лесов и болот
4	Тип почвы	серые лесные
5	Районный коэффициент, %	30
6	Северный коэффициент, %	30
7	Ставка единого социального налога, %	35,6
8	Доплата к тарифному фонду, %	40
9	Надбавки, %	15
10	Премии, %	40
11	Выслуга лет, %	30
12	Нормативная рентабельность, %	30

 

Так, например, электронной ячейке В3 присвоено имя «Лесорастительная_зона», информацию в которую вводят, либо вручную, указывая соответствующую зону, либо указывают путь к электронной ячейке, где лесорастительная зона устанавливается автоматически на основании гидротермического коэффициента (ГТК), рассчитываемого программой «Климат». В нашем случае в ячейке записан адрес обращения ='С:\ Мои документы \ПРОГРАММЫ\[Климат.xls]Зона'!$X$42. В ячейке Х42 программы «Климат» определена лесорастительная зона «лесов и болот» на основании ГТК=1,5. Аналогичным образом организована работа электронной ячейки В4, которой присвоено имя «Тип_почвы». В ячейки В5-В12 вводится цифровая информация, имеющая экономическую направленность.

Далее, в соответствующие ячейки вводят исходную информацию, необходимую для расчета производственной мощности лесного питомника в год полного освоения севооборотов по каждому виду посадочного материала, который проектируется выращивать в данном питомнике с указанием возраста и объёма (таблица 6.3).

 

Таблица 6.3 – Исходная информация для расчета производственной

мощности питомника, тыс. шт.

 

Номер строки	Название столбца электронной таблицы
	А	В	С	D	E	F
17	сеянцы	сосны	2	– летнего	возраста	1280
18	сеянцы	кедра	3	– летнего	возраста	1180
19	саженцы	облепихи	2	– летнего	возраста	470
20	черенки	облепихи				240

 

На этом же электронном листе на основе единой 18-разрядной тарифной сетки по оплате труда работников организаций бюджетной сферы, рассчитываются дневные тарифные ставки, которые затем используются всей базой данных по составлению нормативно-технологических карт (таблица 6.4).

Таблица 6.4 – Единая тарификационная сетка

по оплате труда работников организаций бюджетной сферы[3]

 

Номер строки	Название столбца электронной таблицы
	А	В	С	D
1	2	3	4	5
26			Тарифная ставка, руб.
27	Разряд	Коэффициент	дневная	месячная
28	1	1,00	23,76	600
29	2	1,11	29,45	670
30	3	1,23	36,05	740
31	4	1,36	44,17	820

 

Окончание таблицы 6.4

 

1	2	3	4	5
32	5	1,51	54,42	910
33	6	1,67	66,80	1010
34	7	1,84	80,89	1110
35	8	2,02	97,60	1220
36	9	2,22	117,81	1340
37	10	2,44	142,05	1470
38	11	2,68	170,88	1610
39	12	2,89	199,15	1740
40	13	3,12	232,30	1880
41	14	3,36	268,80	2020
42	15	3,62	312,54	2180
43	16	3,90	361,43	2340
44	17	4,20	419,17	2520
45	18	4,50	481,19	2700

 

Дневная тарифная ставка в электронной ячейке С28 рассчитывается исходя из количества рабочих дней в месяце по формуле: D28/25,25*С28, затем этой ячейке присваивается имя «I». Аналогичным образом рассчитываются дневные тарифные ставки в ячейках с С29 по С45, которым присваиваются имена II, III, IV, V, VI, VII и т.д. вплоть до 18 разряда.

В случае утверждения новой единой тарифной сетки по оплате труда работников организации бюджетной сферы достаточно ввести новые тарифные коэффициенты и тарифные ставки (оклады), при этом дневные тарифные ставки будут автоматически обновлены и переданы всем НТК. На этом ввод необходимых исходных данных на листе «Задание» заканчивается, но его при необходимости можно дополнить, например, при повышении уровня проектирования. Уровень проектирования зависит от числа задействованных модулей по решению отдельных конкретных задач.   

 

6.1.2 Принципы построения программных модулей по решению лесокультурных задач на базе электронной таблицы Microsoft Excel. Для примера рассмотрим, как построен модуль по установлению потребного количества удобрений под основную обработку почвы. За основу взяты практические рекомендации по внесению органо-минеральных удобрений в зависимости от типа почвы (таблица 6.5).

                            

 

 

Таблица 6.5 – Дозы внесения органических и минеральных удобрений в питомниках

 

Тип почвы	Дозы внесения удобрений
	минеральных, кг/га			органических, т/га
	азотные	фосфорные	калийные	торф проветренный	компост (ТМУ) навоз
Дерново-подзолистые	20-70	55-100	20-30	60-80	40-70
Серые лесные	15-50	45-80	15-25	40-60	25-40
Черноземы	10-20	20-60	5-20	30-40	20-25
Каштановые и темно-каштановые	15-20	25-60	15-20	40-60	25-30

 

    Нормы внесения минеральных удобрений принято выражать в килограммах действующего вещества на 1 га обрабатываемой площади, поэтому каждый раз в зависимости от технической характеристики применяемого химиката определяют потребное количество удобрений по формуле:

 

,

(5.1)

 

где D – доза действующего вещества, необходимая для внесения на 1 га, кг;

    С – содержание действующего вещества в химикате, %.

Поэтому, прежде чем приступить к созданию программного модуля составляют блок-схему по определению нормы внесения конкретных удобрений в зависимости от содержания действующего вещества в них и типа почвы (таблица 6.6).

Затем приступают к программированию ячеек на одном из электронных листов программы «Питомник», присвоив ему название  «Удобрения» (рисунок 6.1).

 

 

Рисунок 6.1 – Программный модуль по определению нормы внесения удобрений в лесном питомнике

 

В ячейку А2 вносят название того удобрения, которое необходимо внести под основную обработку почвы в лесном питомнике и присваивают ей имя «Название_удобрения». В ячейку А5 делают ссылку =Тип_почвы, программа автоматически найдет ячейку с этим именем и вставит ее значение. В нашем случае ячейка с таким именем находится по адресу В4 на листе «Задание», где определен тип серых лесных почв. Далее в ячейки с А6 по А23 вносят названия всех видов удобрений используемых в питомнике. В соответствующих ячейках колонки В указывают содержание действующего вещества в них, а ячейках колонок С, Е, G, I, K дозы внесения этих удобрений в зависимости от типа почвы. Для расчета нормы внесения каждого вида удобрения в колонки D, F, H, J и L вводят формулы аналогичные примеру, приведенному для ячейки D7

=ЕСЛИ(Название_удобрения=A7;ЕСЛИ(Тип_почвы=$C$4;$C$6*100/$B7;ЛОЖЬ)). В результате произведенных расчетов все ячейки, в которых производится вычисление нормы внесения удобрений, примут значение ЛОЖЬ, кроме той, которая соответствует введенному названию удобрения и типу почвы, определенного заданием. В нашем случае это ячейка F13, в которой будет указана норма 312,5 кг/га. Для передачи рассчитанного значения в ячейку В25 с именем «Норма_внесения» воспользуемся функцией суммирования. В ячейку D24 введем формулу =СУММ(D7:D23), скопируем её в ячейки F24, H24, J24 и L24, а в ячейку В25 вставим формулу =СУММ(D24:L24). Модуль по расчету нормы внесения удобрений под основную обработку почвы в лесных питомниках готов. Теперь, при составлении нормативно-технологических карт по системам обработки почвы в ячейке норма расхода основных материалов достаточно указать =Норма_внесения, в данной ячейке высветится 312,5.

Аналогичным образом организован расчет нормы внесения органо-минеральных подкормок при выращивании сеянцев и саженцев. Ограниченные рамками данного учебного пособия, авторы не имели возможности подробно осветить работу всех модулей программы «Питомник», поэтому ниже приводится лишь краткое описание рассчитываемых данной программой форм и использования базы исходных данных.

 Так, на последующих рабочих листах программы «Питомник» автоматически производится расчет:

– производственной мощности питомника (таблица 3.3);

– переходных и ротационных таблиц по выращиванию посадочного материала в посевном и школьном отделении питомника в зависимости от возраста посадочного материала (таблица 3.1, 3.2);

– полезной площади посевного, школьного отделений и маточной плантации (таблицы 3.5, 3.6, 3.7);

– потребности в посевном и посадочном материале (таблица 5.1);

– перечень объектов затрат на строительство, закладку многолетних насаждений и освоения площади питомника, а также основных фондов для оснащения питомника (таблицы 5.2, 5.3);

– нормативно-технологических карт по освоению площади питомника и выращиванию посадочного материала (таблица 5.4);

– калькуляции затрат по каждой породе и виду посадочного материала (таблица 5.5);

– результата производственной деятельности питомника (получение прибыли, рентабельность и окупаемость лесного питомника, таблица 5.6).

Далее проектировщик, согласно заданию выбирает из базы данных схем посева и посадок соответствующие технологическим картам схемы и помещает их на электронном листе рабочей книги «Microsoft Excel» с ярлыком «Площадь питомника».

При этом на первой странице помещают схемы посева для посевного отделения питомника непосредственно под таблицей расчета полезной площади посевного отделения питомника. В специально отведенных ячейках[4] указывают количество строк в одной ленте, ширину строки и выход сеянцев с одного погонного метра узкой посевной строки.

На второй странице под таблицей расчета полезной площади школьного отделения помещают схему размещения посадочных мест, выбранную для школьного отделения. В соответствующих ячейках указывают количество рядов в одной ленте и шаг посадки в рядах.

На третьей странице под таблицей расчета площади маточной плантации помещают схему размещения посадочных мест с указанием в соответствующих ячейках расстояния между рядами, шага посадки маточных кустов в ряду и выход черенков с одного куста.

На основе, рассчитанных компьютером ежегодных площадей посевов и посадок, а также выбранных севооборотов автоматически определяется необходимая площадь питомника с указанием оптимальной протяженности полей в различных масштабах. Эти данные служат для построения плана лесного питомника (рисунок 3.6).

Технологические схемы выращивания того или иного вида посадочного материала формируют на основе базы данных парка машин и орудий (рисунок 3.2, 3.4).

Кроме нормативных материалов, база данных включает готовый набор нормативно-технологических карт (НТК):

– по освоению площади на различных категориях земель, отводимых под лесной питомник, включая обработку почвы по системам раннего, чёрного, сидерального, занятого паров;

– на выращивание сеянцев, саженцев и черенков в различных лесорастительных зонах.

НТК могут быть задействованы целиком, без каких-либо изменений и дополнений или откорректированы с учётом местных лесорастительных и экономических условий. Одновременно с НТК производится автоматический расчёт полной себестоимости выращивания 1 га по каждому виду посадочного материала в соответствующих производственных отделениях питомника. Результат производственной деятельности питомника можно оценить сразу после ввода исходной информации. Соответствующая форма показывает размер ожидаемой прибыли, экономическую эффективность капитальных вложений и срок их окупаемости.

Задача инженера лесных культур после ввода исходной информации состоит во внесении соответствующих корректировок таким образом, чтобы результат производственной деятельности питомника был положительным и соответствовал требованиям заказчика.

Автоматизация проектирования лесных питомников значительно повышает производительность труда при проектировании, улучшает качество проектной документации и способствует внедрению в производство новейших достижений науки, передовой технологии и современных машин и орудий, позволяет избежать ряда ошибок, связанных с выбором технологии выращивания посадочного материала в различных лесорастительных зонах.

Предлагаемая компьютерная программа «Питомник» является составной частью системы автоматизированного проектирования лесокультурного производства. Применение данной программы в практике проектирования питомников различного назначения позволит использовать более широкий набор исходных данных, при этом база данных может быть дополнена и обновлена с учетом изменения экономических условий.

 

Заключение по дипломному проекту (работе)

 

Заключение должно содержать оценку результатов работы. В дипломном проекте необходимо указать научно-производственную и социальную ценность результатов работы, предложения и рекомендации, вытекающие из проведенных исследований.

В конце заключения следует указать, чем завершен проект, какая помощь оказана производству.

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

Основной задачей дипломного проекта (работы) является изучение опыта выращивания посадочного материала, проект или реконструкция действующего питомника.

Природно-климатические условия Сибири благоприятны для успешного произрастания таких пород как сосна обыкновенная, ель сибирская, кедр сибирский, лиственница сибирская, пихта сибирская, а также лиственных и кустарниковых пород, используемых в защитных лесных насаждениях и декоративно-озеленительных посадках. Для получения высококачественного посадочного материала почва в питомнике должна быть плодородной. С этой целью проводят комплекс агротехнических мероприятий, которые позволяют сохранять и улучшать почвенное плодородие проектируемого питомника. Планируемая реконструкция питомника направлена на повышение выхода стандартного и более качественного посадочного материала.

Автоматизация проектирования значительно повышает производительность труда при проектировании, улучшает качество проектной документации и способствует внедрению в производство новейших достижений науки, передовой технологии и современных машин и орудий, позволяет избежать ряда ошибок, связанных с выбором технологии выращивания посадочного материала в различных лесорастительных зонах. Научные разработки, изложенные в учебном пособии, могут быть полезными студентам, а также преподавателям лесохозяйственного профиля.