雷福祥,陈晓川,2,王伟,许晓东

(1.塔里木大学机电学院,新疆阿拉尔市843300;2.东华大学机械工程学院上海201620)

0 前言

采棉机是植棉史上的又一次革命。新疆生产建设兵团农业经过50多年的不断发展,集约化程度、农机化装备水平及机械化程度等方面都处于全国领先地位。但由于棉花采摘机械化程度低,造成棉花的生产方式落后、经营规模小、劳动生产率低、生产成本高、抵御自然灾害的能力弱、职工增收困难,严重影响了兵团棉花产业化进程。兵团棉花生产要实现机械化采摘,其机采棉的种植、采收、加工及机具配备等关键技术环节还需进一步研究和改进。

1 成本软件模块化设计及原理

1.1 软件功能模块化

模块化设计是将一个大的程序自上向下进行功能分解,分成若干个子模块,每个模块对应一个功能,有自己的界面,有相关操作,完成独立的功能。

根据采棉机采摘成本的影响因数及历年棉花价格和柴油价格等数据,依据这些数据,分析计算,得出历年机采棉成本走势曲线,软件整体的功能模块见图1。

图1 软件整体功能模块

1.2 软件设计原理

运用Matlab图形用户界面,编制采棉机成本函数,将tex文本文档中的采棉机成本数据调入到Matlab中,生成成本动态曲线。其数据写入主要代码为:

clc;

clear;

feg＝fopen('c:＼lcc.txt','r');%读取文件.[f,count] ＝fscanf(feg,'＼r＼n%g%g');

b＝sort(f);

%feg＝fopen('c:＼htcaiyou.txt','a');%

%feg＝fopen('c:＼htmhsgou.txt','a');%

feg＝fopen('c:＼htrgjhua.txt','a');%

fprintf(feg,'＼r＼n%d',b);

fclose(feg);

动态曲线程序代码为:

feg＝fopen('c:＼htcaiyou.txt','r');%读取文件[f,count] ＝fscanf(feg,'%d＼n',[5,1]);

fclose(feg);

nn＝[f];%绘图

plot(nn);

hold on

Title('动态分析结果');

xlabel('柴油价格变化(单位(升/元)'),

ylabel('总费变化(单位(百万))');

legend('总费用随柴油价格的周期变换 ');

hold off;

1.3 软件设计流程图

在软件设计中采用面向对象的设计原则(主要包括单一职责原则、开闭原则、替换原则、依赖倒置原则、接口分离原则)。面向对象设计是一种以数据及其接口为重心的程序设计技术,是定义程序模块如何“即插即用”的机制。

图2为采棉机成本软件的操作流程图。

2 采棉机成本软件功能模块

启动matlab软件,打开成本计算M文件,见图3。

点击图3中的“总成本分析”按钮就可以对数据文件进行选择计算,得出成本动态变化曲线。调用数据格式都为“∗.DAT”文件,其中点击总成本的主成按钮如设计成本、制造成本、回收报废成本等,就可以进入单个成本的分析计算,见界面。

对采棉机全成本计算时,有以下两种常见的不确定性情况:

1)人工成本的不确定。一个是采棉机使用过程中司机等人员费用,另外就是对拾花费用的影响。

图2 操作流程图

图3 机采棉成本分析界面

2)油价变动带来的不确定。使用成本是构成采棉机成本重要组成部分,而油价又是使用成本的关键因素,随着油价的不断上涨,其所占比重还将继续增加。本文通过查阅有关文献和网上数据,收集了从2005年至今的油价变动数据。根据这些数据,通过区间数值模拟计算了采棉机的总成本,以此来研究油价变动对采棉机总成本计算带来的影响。

点击“总成本分析”按钮,进入数据处理界面,如图4。

在此界面中,可以添加成本主成数据,生成动态曲线。采棉机全生命周期成本构成因数由制造成本、销售成本、维护成本、使用成本等组成。建立成本的数学函数,成本的变化随着构成因数的变化而动态变化。如柴油价格变化引起总成本的动态变化。总成本的动态曲线如图5所示。

图4 成本动态曲线界面

图5 总成本动态曲线

由图5可以分析出,随着时间的推移,每亩采收成本在逐年增加。其中重要的影响因数是油价及人工成本。

图6为柴油价格随年份的变化曲线,利用matlab曲线拟合得出柴油的价格曲线,总体可以看出柴油价格呈上升趋势。

图6 柴油价格动态曲线

图7为棉花价格的变化曲线,从中可以反映棉花价格变化情况。

图7 棉花价格动态曲线

收集历年棉花价格,利用matlab曲线拟合方法生成棉花价格曲线。可以看出历年的棉花价格成周期震荡变化,而棉花价格也是影响采棉机全生命周期成本的重要因数。

3 采棉机成本分析应用

通过采棉机成本分析软件可以得出成本的动态曲线,成本函数数学建模非常重要,应该将各种不确定因数考虑进去。

表1为历年新疆棉花历年生产情况,计算中已将其数据导入matlab中。

表1历年新疆棉花生产状况

表2为通过matlab计算及调研得出的每亩地机采棉成本构成,与手采棉成本相比,可以看出机采棉在成本上具有很大优势。

表2 机采棉与手采棉成本构成 元/hm2

续表2

由上可见,通过设计软件可以计算出随着成本因数的改变,机采棉采摘成本变化规律,从而实现成本的动态估算。

4 结语

采用Matlab软件设计了采棉机全生命周期的成本分析动态软件。为采棉机成本的计算提供了一种方法。

采棉机已经是兵团各个团场棉花采收的主要手段。制约采棉机发展的因数有很多,其中维护成本高,价格高是重要因数。目前采棉机大多数采用进口产品,价格动辄2~3百万。普通职工不可能购买,只能采用社会资金与政府支持的方式购买。

国产采棉机是今后国家应重点扶持的项目,目前国内生产采棉机的厂家只有贵航公司。经过比较发现国产机型比进口低100多万元,但是棉花采收企业宁可投入巨资购买进口也不愿购买国产设备,其根本原因是国产采棉机的核心技术尚不过关,导致采收成本过高,设备故障率高也是原因之一。今后国家应加大采棉机的研发投入力度,只有发展了国产采棉机技术,才能使机采棉市场朝着良性的轨道发展,农业的机械化程度才会进一步加大。

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