基于价值工程下农业机械选型与配套方案的优化

1、第1 3卷第4期华 南 热 带 农 业 大 学 学 报2 0 0 7年1 2月 V o l . 1 3 N o . 4J O U R N A LO FS O U T HC H I N AU N I V E R S I T YO FT R O P I C A LA G R I C U L T U R ED e c . 2 0 0 7 在农机产品设计中,组成产品的零部件能够充 分体现使用功能是设计者追求的目标。功能较强的 零部件在制造的过程中能够分配较多的成本,功能 较弱的则分配较少的成本,功能与成本大体相符。 但是,由于种种原因,导致某些零部件的功能与成 本不符,这就需要调用价值工程理论对产品进

2、行评 价,调整价值系数偏差过大的零部件的制造成本, 通过改进设计最终达到功能与成本基本相符的要 求。当产品的目标成本确定之后,可根据价值工程 理论探讨降低成本的途径,使机械的选择更科学、 合理。 1价值工程的基本原理 价值工程( V a l u eE n g i n e e r i n g ),亦称为价值 分析( V a l u eA n a l y s i s ),是一门技术与经济相结合 的现代化管理科学。作为一门完整的科学理论,价 值工程起源于本世纪4 0年代的美国。由美国通用 电气公司工程师麦尔斯在生产实践中发现并应用, 经过综合整理和归纳,麦尔斯在1 9 4 7年 美国机 械师杂志上公

3、开发表了 价值分析一文。在该 篇论文里,麦尔斯提出价值工程的最基本理论,标 志着价值工程作为科学理论的诞生。它通过对产品 的功能分析,研究如何以最低的成本去实现产品的 必要功能。因此,应用价值工程,既要研究技术, 又要研究经济,即研究在提高功能的同时不增加成 本,或在降低成本的同时,不影响功能,把提高功 能和降低成本统一在最佳方案之中。价值工程是以 最低的成本使产品或作业具有适当的价值,亦即实 现其应该具备的必要功能 1 。其表达式为: 价值( V ) =对象(产品或作业)的功能( F ) /对象 的寿命周期成本( C ) 上述公式给我们的启示是: 一方面,客观的反映了业主的心态,都想买到 物

4、美价廉的产品或作业,因而必须考虑功能和成本 的关系,即价值系数的高低,另一方面,又提示产 品的生产者和作业的提供者可从下列途径提高产品 或作业的价值。 功能不变,成本降低; 成本不变,功能提高; 功能提高,成本降低; 成本略有提高,功能大幅度提高; 功能略有下降,成本大幅度下降。 为了对上述公式中的价值、功能和成本有一个 正确的理解,需要说明如下: 价值不是从价值构成的角度来理解的,而是从 价值的功能角度出发,表现为功能与成木之比。功 能是一种产品或作业所担负的职能和所起的作用。 这里有一个观念问题,即:业主购置产品或作业, 并非购买产品或作业的本身,而是购买已所具有的 必要功能。如果功能过全

5、、过高,必然会导致成本 费用提高,而超过必要功能的部分业主并不需要, 这就会造成功能过剩,反之,又会造成功能不足。 公式中的成本,也不是一般意义上的成本,而是产 品寿命周期的成本 2 。 2基于价值工程的评价方法和农业机械选型模型 基于价值工程下农业机械选型与配套方案的优化 乔西铭 ( 广东机电职业技术学院广州5 1 0 5 1 5) 摘要介绍价值工程的基本原理和基于价值工程的评价方法与农业机械选型模型,分析基于价值工程下农业机 械系统选型配套应考虑的主要因素、步骤以及方案的优化。 关键词价值工程农业机械配套方案 中图分类号S 2 2 5 . 7 第4期第4期第4期第4期第4期第4期第4期第4

6、期第4期第4期第4期第4期第4期第4期第4期第4期第4期第4期第4期第4期第4期第4期第4期第4期第4期第4期第4期第4期第4期 2 . 1基于价值工程的评价方法 ( 1 )计算功能评价系数。功能评价系数=某零 件功能评价得分数/全部零件得分总数。 ( 2 )计算成本系数。成本系数=某零件目前成 本系数/全部零件目前成本系数。 ( 3 )计算价值系数。价值系数=功能评价系数 /计算成本系数。 2 . 2价值评价理论 ( 1 )价值系数1,即功能评价系数小于成本系 数,这说明对功能比较次要的零部件分配了过多的 成本,应设法降低其成本。 ( 2 )价值系数1,即功能评价系数大于成本系 数,说明对功

7、能比较重要的零部件分配成本偏少, 注意是否会影响零部件的使用功能,应该设法改 善。 ( 3 )价值系数接近1,即功能评价系数与成本 系数相近,产品的零部件功能与成本分摊基本相 符,应保持不变 3 。 2 . 3基于价值工程下农业机械选型模型 基于价值工程下农业机械选型步骤是农业机械 化管理的最基本任务,尤其田间作业受自然因素影 响大,有明显的季节性,动力机械的数量与农具机 型搭配不当,不是完不成规定的生产任务,就是不 能充分发挥机器的效能,最终导致降低作物的产量 和机器作业成本的提高。如何配备农业机器系统, 才能达到最佳的经济效果,是多年来迫切需要解决 的问题。 机组配备量的计算方法很多,一般

8、配备方法有 比照类推法、生产率法、能量法等。结合本论文的 实际情况,选择生产率法确定各方案农业机器的数 量。 生产率法,也称 “ 工作量法”或 “ 作业量法” , 是根据选用机组的生产率,分配给该机组的作业 量、可作业天数等条件,来确定机具配备数量的一 种方法 4 。配备模型如下。 n r= Ur/ Wr 式中:n r为完成该项作业所需的拖拉机台数 (台);U r为该拖拉机进行该项作业每天应完成的 作业面积( h m 2 );Wr为该拖拉机完成该项作业的日 历生产率( h m 2 /台日)。 拖拉机进行该项作业每天应完成的作业面积、 拖拉机完成该项作业的日历生产率计算公式如下: Ur= U/

9、R Wr = Wp T r r y b 式中:U为欲完成作业的总面积( h m 2 ); 为标 准亩(标准公顷)折合系数;R为按农艺要求允许 作 业 的 日 历 日 数(日);Wp为 机 组 实 际 生 产 率 ( h m 2 / h );T r为机组在作业日历日期内日平均可作 业的小时数( h /日); r为日历日期利用系数;y 为机组地块转移时间利用系数; b为日历期机组作 业班次系数。 根据农忙季节,需该拖拉机完成的作业项目和 作业量即可计算出需配备拖拉机总台数。 n = m i=1 !nr i 式中:n为拖拉机配备总数量( 台);n r i为在农 忙季节完成的第i项作业所需拖拉机台数(

10、台);m 为该生产单位农忙季节该拖拉机完成的作业项目总 数。 3基于价值工程下农业机械系统选型配套应考虑 的主要因素 3 . 1适应性 农业机械的主要工作对象是农作物和土壤,因 此机器选型必须满足当地的地形特征、田块大小、 土壤种类和气象特点等自然条件,以及作物种类、 耕作制度、栽培方式和农业生产规模等农业生产条 件的要求。具体表现在以下几个方面: ( 1 )与农村家庭联产承包形式相适应。由于家 庭经营规模小,加上种植作物种类多,要求机器系 统应该调整方便,适宜在小地块作业。 ( 2 )能满足坡耕地条件下作业,要求机组必须 有良好的稳定性。 ( 3 )它可能一机多用,最大限度减少土壤压实 的影

11、响。 ( 4 )良好的通过性。农业生产有垄作平作之分, 加上多数白茬作业,以及残株、落叶较多,这就要 求有充足的地隙以保证。 3 . 2动力性 主要指当作业机器系统确立后,尽量可能充分 乔西铭：基于价值工程下农业机械选型与配套方案的优化7 9 华 南 热 带 农 业 大 学 学 报第1 3卷华 南 热 带 农 业 大 学 学 报第1 3卷华 南 热 带 农 业 大 学 学 报第1 3卷华 南 热 带 农 业 大 学 学 报第1 3卷华 南 热 带 农 业 大 学 学 报第1 3卷华 南 热 带 农 业 大 学 学 报第1 3卷华 南 热 带 农 业 大 学 学 报第1 3卷华 南 热 带 农

12、业 大 学 学 报第1 3卷华 南 热 带 农 业 大 学 学 报第1 3卷华 南 热 带 农 业 大 学 学 报第1 3卷华 南 热 带 农 业 大 学 学 报第1 3卷华 南 热 带 农 业 大 学 学 报第1 3卷华 南 热 带 农 业 大 学 学 报第1 3卷华 南 热 带 农 业 大 学 学 报第1 3卷华 南 热 带 农 业 大 学 学 报第1 3卷华 南 热 带 农 业 大 学 学 报第1 3卷华 南 热 带 农 业 大 学 学 报第1 3卷华 南 热 带 农 业 大 学 学 报第1 3卷华 南 热 带 农 业 大 学 学 报第1 3卷华 南 热 带 农 业 大 学 学 报第1

13、3卷华 南 热 带 农 业 大 学 学 报第1 3卷华 南 热 带 农 业 大 学 学 报第1 3卷华 南 热 带 农 业 大 学 学 报第1 3卷华 南 热 带 农 业 大 学 学 报第1 3卷华 南 热 带 农 业 大 学 学 报第1 3卷华 南 热 带 农 业 大 学 学 报第1 3卷华 南 热 带 农 业 大 学 学 报第1 3卷华 南 热 带 农 业 大 学 学 报第1 3卷华 南 热 带 农 业 大 学 学 报第1 3卷 发挥拖拉机的动力性能。为此,一是配套合理,避 免大马拉小车;二是合理选择作业速挡。 3 . 3经济性 主要指机器的购置费用和使用费用。在选购机 器时,不能只考虑机

14、器的购置价格,还必须考虑使 用期间的各种费用支出。如果只考虑价格便宜,而 不考虑购入后所产生的一系列费用,如油料费、维 修费、人员工资等支出,则机器的整个寿命周期费 用可能不是最经济的。 3 . 4可靠性 包括无故障性、维修性、耐久性等。要求机器 能在规定的时间,在规定的使用条件下无故障可靠 地工作,使用寿命要长。对机器进行排除故障时, 易拆卸,易检查,零部件的通用化和标准化程度 高,互换性好等。进口农机具还要考虑零件供应 性。 3 . 5安全性 是指机器安全生产和对环境保护的功能。在现 代化的农业生产中,机务工作人员的劳动保护、舒 适的工作环境日益被人们所重视,机器驾驶人员的 劳动,也开始从

15、露天的污染环境改变为有保护措施 的工作条件。使驾驶员免受田间环境的噪音、风 尘、温度和振动的侵害,己成为动力机械选型不可 忽视的因素。不可能设想在不舒适的环境下工作的 驾驶员和在清洁舒适的驾驶室中受到保护的驾驶员 具有同等的工作能。而当前动力机械选型最先考虑 的应是噪声和振动。在高噪声和振动频率较大的环 境下工作,增加疲劳,影响人体健康,势必降低工 作效率。 4基于价值工程下农业机械选型步骤 4 . 1耕整地方式 稻田耕作,主要是完成耕地、碎土、平地三项 任务,以调整稻田土壤的水、肥、气、热的关系, 发挥土壤肥力,并使稻田土壤达到平、碎、软,以 满足水稻移栽(或直播)及生长发育的需要。目前常

16、用的耕作方法有:翻耕、旋耕、免耕、松旋耕等, 由于这几种方法各有利弊,连续运用一种耕法,势 必加深积弊,故取长补短,组成合理的轮耕体系。 有两种轮耕方式: 耕翻耙耕( 1年)旋耕耙耕( 2 3年)。 稻田整平,是水田各项栽培技术的基础。常用 的平地方法有:大型拖拉机水耙地;手扶式拖拉机 带水耙轮作业。 4 . 2田间管理方式 田间管理主要是指中耕除草,该项作业既可以 用机械来完成,也可以用药剂灭草。 4 . 3收获方式 水稻收获是水稻生产过程中的一个重要环节, 它直接关系到能否丰产丰收的问题。多年来,我国 农村水稻收获仍以人力手工收获为主。不仅损失 大,而且延误秋季整地作业。近年来,水稻收获机

17、 械化开始发展,并已显示出其巨大的作用。 机械收获过程包括割倒、集运、脱粒、清选等 作业。这几项作业可以分别进行,也可以联合进 行,目前推广应用和研究的收获工艺方案只有两 种,即分段收获和联合收获(包括割前脱粒收获)。 分段收获法是把水稻收获分为几项作业,即把 割倒、集运、脱粒等作业分开进行,分段收获工艺 又可分为两种情况。 ( 1 )用收割机把稻子割倒成条,铺放在田里, 或成堆铺放在田里,然后用机动脱粒机在田间直接 脱粒,再把脱出物运回到场上清选。 ( 2 )用收割机割倒,人工打捆,运送到场上用 脱粒机脱粒、清选。 联合收获法就是用联合收割机把割倒、集运、 脱粒等作业在田间一次完成。 5基于

18、价值工程下农业机械配套方案的优化 优化设计这一现代设计方法是2 0世纪6 0年代 随着电子计算机的广泛使用而迅速发展起来的一门 新的学科。优化设计能为工程及产品设计提供一种 重要的科学设计方法,使得在解决复杂设计问题时 能从众多的设计方案中寻得尽可能完善的设计方 案,并能大大提高设计质量和设计效率。目前优化 方法在机械行业得到了广泛的应用,而且取得了显 著的技术、经济效果。 所谓优化设计就是在规定的各种设计限制条件 下,将实际设计问题首先转为最优化问题,然后运 用最优化理论和方法,在电子计算机上进行自动调 8 0 第4期第4期第4期第4期第4期第4期第4期第4期第4期第4期第4期第4期第4期第

19、4期第4期第4期第4期第4期第4期第4期第4期第4期第4期第4期第4期第4期第4期第4期第4期 优计算,从满足各种设计要求及限制条件的全部可 行方案中,选定出最优设计方案。就最优化的理论 和方法而言,继古典的微分法和变分法之后,出现 有数学规划优化法、准则优化法、混合法及利用遗 传算法、人工神经网络的优化方法等 5 。进入2 1 世纪,工程技术人员普及应用最优化方法是必然趋 势。 5 . 1建立该种施工机械功能指标评价体系设置 机械设备功能指标体系应考虑以下因素:( 1 ) 生产性;( 2 )安全性;( 3 )可靠性;( 4 ) 耐用性;( 5 ) 维修性;( 6 )节能性;( 7 )厂家信誉

20、;( 8 ) 环保性; ( 9 )美观性。 当然,上述功能指标仅是就一般情况而言,在 对具体的机械设备进行功能评价时,必须根据具体 情况作具体分析,使功能指标体系更加切合实际。 5 . 2确定功能重要度权重 确定功能重要度权数的方法很多,有经济评价 法、专家会议法、层次分析法等等。例如采用比较 简单的专家评判法,具体做法是:请若干名专家 (假设该企业请了5名专家)将功能指标两两比较, 非常重要的打4分,较重要的打3分,同等重要的 打2分,不太重要的打1分,很不重要的打0分。 将5个人的评分结果汇总,然后计算各指标功能重 要度权重。 5 . 3确定评价对象的功能分值 请5位专家对三家公司的各个功

21、能指标分别打 分(采用百分制),取其平均值,然后计算三家公司 的功能得分: 功能得分=平均得分功能重要度权重 5 . 4成本分析与计算 成本分析与计算主要是确定各评价对象的寿命 周期费用。机械设备的寿命周期费用包括购置费和 使用费两个方面。购置费中包括售价、运杂费和安 装费;使用费包括电力损耗、润滑油耗、修理费 用、操作人员工资等项内容。由于各评价对象使用 年限不同,同年平均费用进行比较。 5 . 5价值优化与评价 应用公式V = F / C计算各评价对象的价值指数, 得出结果。并且进行相关评价。 ( 1 )技术是否最优化。整体结构外形是否美观, 稳固性是否可靠;装拆是否方便;改整体结构是否

22、在设计上、工艺上不存在技术障碍。 ( 2 )经济是否最优化。对改进后的成本进行粗 略评价:是否改进后成本大大降低;是否预计本方 案所需投资新增工装和材料供应不成问题;是否立 足外配加工。 6结论 价值工程是一种通过相关领域的协作,对所研 究对象的功能与费用进行系统分析,以提高所研究 对象价值的科学方法和管理技术。价值工程不仅在 产品的设计、制造和生产中帮助人们出色地工作, 而且在组织、经营和管理中发挥越来越大的作用。 利用价值工程的原理和方法解决农业机械选型与配 套问题,可以使机械的选型与配套既能够综合地满 足多个目标功能的需要,又能够达到在全寿命周期 内的费用最省,从而实现农业生产双效益的最

23、佳结 合。机械作业项目的合理确定是选择性农业机械化 的基本内容,选择得当就能取得较好的经济效益。 目前,农村都实行自主经营,在农机经营形式上, 集体统一经营的机械量迅速减少,而各种户营的机 械量在迅速增长,在机械使用方式上,由集体统耕 变成了农民选择代耕和自营自耕等。在田间作业项 目上,何者选用机械,何者利用人畜力进行作业, 农民都可根据经济及技术条件做出选择。 参 考 文 献 1胡艳营.师忠秀.基于价值工程的机械产品创新设计 对象的确定.机电工程技术,2 0 0 6 :3 5 ( 6 ) :2 6 2 8 2梁兴.机械产品设计与制造中的价值工程应用.安 阳大学学报(综合版) ,2 0 0 3

24、 ( 3 ) :8 6 8 7 3陈启东.浅谈价值工程在混凝土搅拌机械产品设计中 的应用.广西机械,2 0 0 2 ( 3 ) :5 4 5 6 4邓习树,李自光.基于价值工程的机械产品设计模式 初探.机械设计与制造工程,2 0 0 2 ,3 1 ( 5 ) :8 9 9 0 5田杰芳,俞艳.价值工程在进口施工机械设备选择 中的应用.建设机械技术与管理,2 0 0 1 ,1 4 ( 4 ) :4 3 4 5 (下转第9 4页) 乔西铭：基于价值工程下农业机械选型与配套方案的优化8 1 华 南 热 带 农 业 大 学 学 报第1 3卷华 南 热 带 农 业 大 学 学 报第1 3卷华 南 热 带

25、 农 业 大 学 学 报第1 3卷华 南 热 带 农 业 大 学 学 报第1 3卷华 南 热 带 农 业 大 学 学 报第1 3卷华 南 热 带 农 业 大 学 学 报第1 3卷华 南 热 带 农 业 大 学 学 报第1 3卷华 南 热 带 农 业 大 学 学 报第1 3卷华 南 热 带 农 业 大 学 学 报第1 3卷华 南 热 带 农 业 大 学 学 报第1 3卷华 南 热 带 农 业 大 学 学 报第1 3卷华 南 热 带 农 业 大 学 学 报第1 3卷华 南 热 带 农 业 大 学 学 报第1 3卷华 南 热 带 农 业 大 学 学 报第1 3卷华 南 热 带 农 业 大 学 学 报

26、第1 3卷华 南 热 带 农 业 大 学 学 报第1 3卷华 南 热 带 农 业 大 学 学 报第1 3卷华 南 热 带 农 业 大 学 学 报第1 3卷华 南 热 带 农 业 大 学 学 报第1 3卷华 南 热 带 农 业 大 学 学 报第1 3卷华 南 热 带 农 业 大 学 学 报第1 3卷华 南 热 带 农 业 大 学 学 报第1 3卷华 南 热 带 农 业 大 学 学 报第1 3卷华 南 热 带 农 业 大 学 学 报第1 3卷华 南 热 带 农 业 大 学 学 报第1 3卷华 南 热 带 农 业 大 学 学 报第1 3卷华 南 热 带 农 业 大 学 学 报第1 3卷华 南 热 带

27、 农 业 大 学 学 报第1 3卷华 南 热 带 农 业 大 学 学 报第1 3卷 I n t r o d u c t i o no fC u l t u r a l E l e me n t si nC o l l e g eE n g l i s hT e a c h i n g WuX i a y u n ( T e a c h i n gS t a f f T r a i n i n gC e n t e r , Z h e j i a n gN o r m a l U n i v e r s i t y , J i n h u a , Z h e j i a n g , 3 2 1

28、0 0 4 ) A b s t r a c t T h i sp a p e re x p l o r e st h ei n t r o d u c t i o no f c u l t u r a l e l e m e n t si n t oc o l l e g eE n g l i s ht e a c h i n gf r o m p e r - s p e c t i v e so f t h en e c e s s i t y , c o n t e n t , p r i n c i p l e sa n da p p r o a c h e so f c u l t u

29、 r a l i n t e g r a t i o n . K e yw o r d s c o l l e g eE n g l i s ht e a c h i n gc u l t u r a l t e a c h i n gc u l t u r a l i n t e g r a t i o nc o m m u n i c a t i v ea b i l i t i e s ( 上接第8 1 页) O p t i mi z a t i o no fMo d e l S e l e c t i o no fA g i c u l t u r a l Ma c h i n e sa n dA l l o c a t i o n Q i a oX i m i n g ( G u a n g d o n gV o c a t i o n a l M a c h i n e r ya n dE l e c t r i c i t yC o l l e g e , G u a n g z h o u , 5 1 0 5 1 5 , C h i n a ) A b s t r a c t D u r i n gt h ep r o c e s so f d e s i n g i n ga g r i c u l t u r a l m a c