Wie die IT der Kollektivfarm "Der Weg des Kommunismus" oder einem landwirtschaftlichen Betrieb sehr helfen kann

Es war nach der Häufung und Optimierung von Pflanzen

Kollektivbetriebe und landwirtschaftliche Betriebe in Russland sind fast nicht automatisiert. Und dort, an einem nahezu ebenen Ort mit minimalen Kosten, können Sie die Rentabilität aufgrund der Auswahl des optimalen Portfolios an angebauten Pflanzen, der genauen Verteilung der Arbeitsausrüstung und der allgemein normalen Planung um bis zu 10% steigern. Wir sind zu mehreren Objekten gekommen und haben Berechnungen für sie durchgeführt, über die ich jetzt sprechen werde.

Drei grundlegende Fragen wurden formuliert:

1. Welche Proportionen brauchen Sie, um zu wachsen und wo Sie mehr verdienen können?
2. Wann welche Ausrüstung und wo wird sie funktionieren?
3. Was sollte in der Flotte sein, damit keine Risiken für zeitliche Störungen des landwirtschaftlichen Betriebs oder hohe Kosten für die Einstellung bestehen?

Wir haben all diese Probleme gelöst und es gibt viele interessante Funktionen. Wir werden die abstrakte Kollektivfarm "Der Weg des Kommunismus" diskutieren, die sich an einem zufälligen Ort befindet (uns haben nur die Felder auf der Satellitenkarte gefallen), da ich die echten Kunden noch nicht benennen kann.

An solchen Orten agieren natürlich rationale Agenten. Aber manchmal gibt es einen trinkenden Agronomen, manchmal einen Kosyachnik-Maschinenbediener und andere erkennbare Charaktere aus dem wirklichen Leben. Wir warten auf Hagel, einen kaputten Mähdrescher und andere Abenteuer. Und jetzt werden wir mit unserer Automatisierung auf alles eingehen.

Warum stellen wir solche Fragen?

- Welche Proportionen brauchen Sie, um zu wachsen und wo Sie mehr verdienen können?

Es ist wichtig, die landwirtschaftlichen Nutzpflanzen für die Felder zu optimieren, dh wie viel Nutzpflanzen angebaut werden sollen, in welchem ​​Gebiet welche dieser Nutzpflanzen am besten wachsen, unter Berücksichtigung der Bodenart, auf welchem ​​Feld, das in den letzten Jahren gewachsen ist, welche Routen für die Ernte bequemer zu ernten sind und außerdem müssen Sie sich noch daran erinnern eine Vielzahl von Einschränkungen berücksichtigen. Die Antworten auf diese Fragen werden nun durch einen sehr mühsamen mehrstufigen Prozess in Excel ohne Berücksichtigung historischer Daten, aber mit einem hohen Maß an Subjektivität der Manager gebildet.

- Wann welche Ausrüstung und wo wird funktionieren?

Die Kulturen waren auf die Felder verteilt, und es besteht nun die Notwendigkeit, die Ausrüstung unter ihnen zu verteilen. Und jeden Tag lösen Linienmanager das folgende Problem: Verteilen von X-Techniken auf Y-Feldern, um Z-Arten von Operationen an W-Pflanzen durchzuführen. Und Sie müssen auch überlegen, ob alle Vorgänge gestern pünktlich abgeschlossen wurden und wenn nicht, welche Freigabe? .. Scheint es nicht zu viele Faktoren für den Prozess zu sein, der in Excel gelöst wird? Gleichzeitig wird dieses Problem täglich in allen landwirtschaftlichen Betrieben und Kollektivbetrieben gelöst, wobei auf Erfahrung zurückgegriffen wird und manchmal grobe Annahmen getroffen werden, wobei die Optimalität des Endergebnisses vernachlässigt wird.

- Was sollte sich im Gerätepark befinden, damit keine Risiken für zeitliche Störungen des landwirtschaftlichen Betriebs oder hohe Kosten für die Einstellung bestehen?

Oft ist eine Technik ein Engpass in Prozessen, daher ist es sehr wichtig, eine optimale Geräteflotte oder einen Plan für ihre Entstehung für die kommenden Jahre zu haben. Um diese begehrte „optimale Ausrüstungsflotte“ zu erhalten, müssen Sie zunächst das oben beschriebene Problem ohne Annahmen richtig lösen und auf der Grundlage dieser Arbeitspläne die möglichen Risiken bewerten und mögliche Ausrüstungsoptionen bilden, die die Wahrscheinlichkeit verringern, über landwirtschaftliche Zeitpläne oder das Maß an Irrationalität hinauszugehen einstellen oder sie ganz zu vermeiden.

Mit geklärten Fragen. Fahren wir fort mit der Suche nach Antworten.

Was wachsen wir und wo?

So kamen wir zum „Weg des Kommunismus“. Bedauerte sofort ihre NB. Sie sind überhaupt nicht comme il faut, hier entscheiden die Stiefel. Sie baten uns, die geplante „Teeparty“ für den Abend etwas zu verschieben, aber während der Arbeitstag in vollem Gange war, stellten wir uns sofort dem Agronomen vor, der sich mit der Verteilung der Feldfrüchte befasst. Wir gingen zuerst zu ihm.

Sie haben natürlich eine gute Vorstellung von dem ATX-Fall, der fröhlich wie in der Kindheit mit einer Festplatte knirscht und für die der Agronom Vasily arbeitet. Er hat ein Exel offen, in dem eine erschreckende Tabelle aller Felder erweitert wird. Insgesamt gibt es 300 Felder.

Es enthält Hinweise zu welchem ​​Feld, welcher Bodentyp und detaillierte Indikatoren für die Bodenqualität (die Bodenqualität ist eine so integrale Bewertung der Bodenproduktivität) sowie dazu - welche Kultur in diesem Feld im letzten Jahr gewachsen ist, welche Produktivität darauf lag und usw. Und in guter Weise ist es notwendig, die Kulturen unter Berücksichtigung all dessen zu verteilen.

Warum ist das so wichtig? Da es zum Beispiel ein Meer von Besonderheiten und Nuancen gibt, verändern verschiedene Kulturen die Eigenschaften des Bodens auf unterschiedliche Weise und geben dem Boden manchmal "Ruhe", indem sie ihn mit Dampf säen (in der Tat bedeutet dies, mit nichts zu säen). Düngemittel und Pestizide verändern auch die Bodentoleranz erheblich, und Sie müssen auf die Neutralisierung einiger Elemente warten, und es gibt viele, viele andere interessante Dinge, die in der UdSSR in Form eines starren Regelwerks dokumentiert wurden, aber die Grundregeln sind im Allgemeinen mehrere Jahrhunderte, wenn nicht Jahrtausende. Wenn der Agronom Wassili sein Leben vereinfacht und die Kulturen zufällig auf die Felder verteilt, wird der „Weg des Kommunismus“ solche Verluste erleiden, aufgrund der erheblich geringen Produktivität auf den meisten Feldern und an einigen Stellen eines vollständigen Ernteausfalls, bei dem seine schöne Kappe von seinem lockigen Kopf fliegt.

Und wir begannen zu verstehen:

1. Auf welche Daten stützt sich der Agronom normalerweise?
2. Was wir zusätzlich noch brauchen werden.
3. Wo wachsen die Beine aus all diesen Daten in Bezug auf die Systeme, aus denen sie stammen?
4. Wie elegant dieser Prozess der Verteilung von Kulturen automatisiert werden kann, um störende Workaholes mit unseren intelligenten, vernünftigen Optimierungsskripten zu minimieren und sie gleichzeitig in alltägliche Arbeitsprozesse zu integrieren.

Glücklicherweise begann die Automatisierung auf dem „Weg des Kommunismus“ bei Null, und wir hatten bereits genügend gesammelte Daten, um eine Reihe unserer Aufgaben zu lösen, nämlich dies ist eine fünfjährige Geschichte. Bei einem der anderen realen Objekte hatten wir unglaublich viel Glück, und es gab etwa 30 Jahre lang Papier, das wir natürlich nicht digitalisieren können und das nicht benötigt wird.

Neben Daten zur Geschichte der Felder und ihrem Status brauchten wir auch zusätzliche Einschränkungen, die sich aus den Merkmalen des Geschäftsprozesses „Wege des Kommunismus“ ergeben, zum Beispiel, ob es notwendig ist, die Bedürfnisse des Marktes oder anderer Unternehmensgruppen zu berücksichtigen. Hier ein Beispiel für eine solche Einschränkung: „Wir müssen mindestens 50% Winterweizen haben, weil wir uns in der Exportzone der Produktion befinden. Gleichzeitig bestehen vertikale Verbindungen zu Öl- und Fettpflanzen, und wir benötigen Sonnenblumen, die mindestens 10% des Gesamtvolumens ausmachen. "Wir stellen nicht mehr als 5% für den Anbau von Kichererbsen und anderen Nischenhülsenfrüchten zur Verfügung."

Wir nahmen alle erhaltenen Informationen in die Arbeit auf und überlegten. Nachdem wir einige Wochen mit dem ersten Ergebnis an den Agronomen Wassili zurückgekehrt waren, einigten wir uns mit ihm auf eine Reihe zusätzlicher Einschränkungen, die wir selbst auf der Grundlage dieser fünfjährigen Geschichte identifiziert hatten. Zum Beispiel, dass für zwei Kulturen zusätzliche zusätzliche dysfunktionale Vorgängerkulturen (jene, die in früheren Jahren gewachsen sind) identifiziert wurden, die den Ertrag unterschätzten, und mit ihm den Moment besprochen haben, ob wir bereit sind, mehrere Fruchtfolgen aus der Simulation zu entfernen (Fruchtfolge ist eine solche Wissenschaft angemessener Wechsel von Pflanzen und Dämpfen im Laufe der Zeit und in dem Gebiet, in dem solche Pflanzensequenzpaare vorhanden sind. Und natürlich zeigten sie ihm unsere ersten Optimierungsergebnisse.

Unsere Optimierung basiert auf einem Modell, das es uns ermöglicht, ein optimales strategisches Szenario für sieben Jahre zu erstellen, das Faktoren wie Erntegutabilität, Verkaufsbeschränkungen, Flottenbeschränkungen, zulässige Fruchtfolge nach Feldern und die Besonderheiten der einzelnen Felder sowie Lager- und Logistikbeschränkungen für diese Felder berücksichtigt. sowie ein neues Konzept als "Cluster von Feldern" eingeführt und bereits mit der Optimierung daran gearbeitet.

Nachdem der Agronom Vasily unsere Dashboards mit den Ergebnissen angesehen hatte, sagte er, dass das Ergebnis „wie die Wahrheit aussieht“. Aber dann regneten Fragen und Zweifel:

- Aber Sie haben einen Plan für sieben Jahre gemacht, und wenn wir uns entscheiden, nächstes Jahr einige Felder zu kaufen?
- Aber wir denken darüber nach, die Weizenproduktion zu reduzieren und einen Teil der Rübenfelder zu säen, weil wir immer noch glauben, dass die Zuckerfabrik endlich in Betrieb genommen wird?
- Und wenn es in der Saison plötzlich zu einer Dürre kommt?
- Und tatsächlich haben wir keine Zeit, uns Ihre Zahlen in der Saison anzusehen! Felder rufen!

Alle Fragen und Kommentare wurden berücksichtigt, aber neben Vasily gibt es auch einen Ausrüstungslieferanten, einen Finanzdirektor und viele andere Personen, die das zukünftige Budget und die Zukunft des Landes bestimmen. Mit jedem Ergebnislauf wurde jemand Neues verbunden und wir lernten mehr und mehr Nuancen und Einschränkungen kennen, die berücksichtigt werden sollten. Aber in einem der Ergebnisse haben wir unseren Vasily verloren. Wie sich später herausstellte, hatte er aufgrund seiner schlechten Gesundheit, die durch eine langwierige Depression verursacht wurde, ein „Heimbüro“. Die Feldarbeit war mit wöchentlichen Regenfällen verbunden.

Infolgedessen wurde die Version des Optimierungsskripts, die der endgültigen Version nahe kam, "final_666_13_2019" genannt, da ständig Unterschiede auftauchten oder es so viele Bedingungen gab, dass es keine optimale Lösung gab und ich herausfinden musste, wie ich alles berücksichtigen sollte.

Als Ergebnis wurde ein Werkzeug gebildet, das wie folgt funktioniert:

1. Es gibt eine Schnittstelle, über die der Benutzer zuerst die Werte aller in die Optimierung eingegebenen Einschränkungen anzeigen kann. Ändern Sie sie gegebenenfalls und starten Sie die Nachzählung.
2. Als nächstes wird das Optimierungsmodell gestartet.
3. Optimierungsergebnisse werden in Schreibtische geladen.

Auf diese Weise kann der Benutzer des Agronomen unabhängig voneinander verschiedene Optimierungsszenarien erstellen und dann mehrere in den bereits erstellten Berichten vergleichen. Wenn jedoch nur solche Projekte in landwirtschaftlichen Betrieben oder Kollektivbetrieben durchgeführt werden, sind wir zum ersten Mal Betreiber eines solchen Systems im Modus "Frage = Antwort".

Betriebsplanung

Eine langfristige Fruchtfolge ist vereinbart, jeder ist glücklich oder sollte glücklich sein (dies ist eine Anweisung des Direktors). Jetzt müssen Sie einen Arbeitsplan für jedes Feld erstellen.

Das heißt, wir haben eine Reihe von Abfolgen von Operationen für jede Kultur und 300 Felder, auf die aufgrund unserer Optimierung bereits Kulturen festgelegt wurden. Bei diesen Eingaben ist es erforderlich, den Satz verfügbarer Fahrzeuge für diese Operationen unter Berücksichtigung des sich ändernden Wetters zu verteilen, und es ist natürlich wünschenswert, die Menge der gemieteten Ausrüstung zu minimieren.

An den Fingern sieht es ungefähr so ​​aus. Zunächst müssen Sie für jedes Feld einen Tagesplan mit der maximalen Produktion von Ausrüstung für jede Einheit für die gesamte Saison erstellen, um festzustellen, welche Ausrüstung am meisten fehlt und in welchem ​​Betrieb. Analysieren Sie diesen Moment und überlegen Sie, wie Sie die Technik ausbalancieren können. Ausbalancieren. Machen Sie dann das Tages-Chart für jedes Feld erneut und stellen Sie sicher, dass es wirklich optimaler als das vorherige geworden ist. Und wenn in einer Saison plötzlich ein Hagel verging und eine Ernte auf einem Dutzend Feldern tötete, müssen Sie natürlich keine Ausrüstung zu diesen Feldern fahren, das heißt ... Sie müssen den Tagesplan für den Rest der Saison auf allen Feldern neu berechnen!


Betriebsplan und notwendige / gebrauchte Ausrüstung

Im wirklichen Leben sind lineare Manager an solchen Aufgaben beteiligt. Und wenn Sie sich Vorgesetzte als Helden des Zvyagintsev-Films „Leviathan“ vorstellen, dann wage ich es, Sie zu verärgern - das ist nicht so! Zumindest in unserem "Weg des Kommunismus". Aber Russland ist ein großes Land und man kann mit Interesse in den „Leviathan“ eintauchen. Überprüft. Trotzdem wird für uns, die Menschen, die in der Metropole sitzen, die tägliche Routine der Arbeiter auf unserem „Weg des Kommunismus“ wild sein. Wie könnte es ohne diese zweistündigen Routen von zu Hause ins Büro und zurück sein? Wir können nicht einmal über die Möglichkeit nachdenken, zum Mittagessen mit dem Fahrrad zum Haus zu gelangen, Zeit zum Essen zu haben und „Übersicht. Außergewöhnliche Ereignisse “oder„ SashaTanya “und dann wieder„ auf die Felder “!

Und es gibt ungefähr 30 Felder pro Vorgesetzter. Und natürlich gibt es keine End-to-End-Planung zwischen diesen Vorgesetzten, ganz zu schweigen von der Tatsache, dass es unrealistisch ist, über den optimalen Zeitplan nachzudenken und ihn nicht zu tun. Die eigentliche Dimension des Problems erlaubt es nicht, dass es von mehreren Personen optimal gelöst wird.

Sie verstehen bereits grob, dass es in der Landwirtschaft nicht so einfach ist - eine ultrafaktorielle Sphäre mit einem schwer vorhersehbaren Ergebnis, und alles hängt kategorisch vom Markt, dem Wetter und sogar einer Reihe externer Faktoren ab. Dies bedeutet nicht nur Unsicherheit, sondern Unsicherheit vom Grad n. In diesem Chaos ist es äußerst schwierig, etwas zu formulieren.


Betriebsarbeit

Aber wir planten immer noch einen Technologiepark, erinnerst du dich? Es gab im Voraus eine langfristige Berechnung nach Typ: Wir sehen, dass es Verzerrungen in der Verteilung gibt, wir balancieren, wir übertragen drei Traktoren der sechsten Serie von einer Einheit zur anderen. Jemand schneidet einen Traktor mit unvollständiger Entsorgung. Wir werden überall Defizite haben, aber weniger akut, ohne Fehler. Der „Weg des Kommunismus“ ist etwas schockiert, weil wir die Ausrüstung von den Einheiten lösen und durch diese Bewegungen die optimale Verteilung erzielen. Dies ändert nichts am Strukturpark, aber Sie können trotzdem den Erhalt neuer Modelle und die Vermietung von Reinigungsgeräten und Lastwagen berücksichtigen (tatsächlich gibt es keinen bedingten Mietmarkt für die Geräte, außer für diese beiden Typen).


Kupplungsdaten

Die Regenwahrscheinlichkeit muss berücksichtigt werden: Heutzutage funktioniert die Ausrüstung nicht mehr. Es ist notwendig, die tatsächliche Verfügbarkeit der Ausrüstung zu berücksichtigen: Etwas ist kaputt gegangen, etwas hatte keine Zeit zur Reparatur. Da wir die tatsächliche Verfügbarkeit kennen, bauen wir eine wachsende Front der Arbeit auf. Wir bauen eine fortlaufende Betriebsplanung auf. Wir schreiben die überaus detaillierte Ebene der Aufgaben auf: In diesem Bereich sind an diesem und jenem Tag solche und solche Operationen speziell diese Einheiten.

Dann machen wir einen Zeitplan für den nächsten Tag in der Nacht davor. Vor uns wurde dies durch die Methode "Wer lauter schreit, bekommt er die Ausrüstung" gelöst und war eher wie eine Panik. Jeder benutzte gierige Algorithmen aus dem Kopf und dachte nicht wirklich an Veränderungen in der Arbeitswelt in zukünftigen Tagen.


Pea Routing Beispiel

Zusammenfassung

Wir haben ein optimales Modell dafür, was zu pflanzen ist, wo zu pflanzen ist und was damit zu tun ist. Es gibt eine Verteilung der Ausrüstung und einen täglichen Arbeitsplan, der sich von der Situation ändert. Das Ergebnis unserer Entscheidung ist eine Erhöhung der Bruttomarge um 10%. Es ist klar, dass das Ergebnis weitgehend von den spezifischen Eingaben für die Aufgabe, die Flotte und die Felder abhängt, aber ich würde sagen, dass Sie von 2 bis 15% definitiv nur auf die Optimierung der Fruchtfolge und die bessere Nutzung der Ausrüstung spielen können. Holen Sie sich ein Werkzeug für mehr oder weniger fundierte Entscheidungen, was wichtig ist, wenn Menschen untereinander streiten. Vorhersagen von „Was wäre wenn“ helfen in der Phase der Genehmigungen sehr.

Bei der Eingabe aus verschiedenen landwirtschaftlichen Betrieben gab es unterschiedliche Datenformate. Wir haben sie für unser Modell in den folgenden Verzeichnissen zitiert:

• Kulturen: technologische Karten für jede Kultur, in denen eine Liste von Operationen und agronomischen Begriffen für die Umsetzung enthalten ist.
• Technologiereferenz: wie viele Einheiten.
• Betriebsarten und zulässige Kupplungen.
• Daten zu Feldern mit Agro-Einschränkungen, über die ich gleich zu Beginn gesprochen habe.

Tatsächlich waren unsere Kopfschmerzen bei kleineren manuellen Operationen nur die Vereinheitlichung des Prozesses. Der Übergang von intuitiven zu numerisch bewerteten Lösungen ist sehr notwendig, aber das Fehlen klarer Methoden zum Lösen von Details und einheitlichen Beschreibungsformaten für dieselbe Technik ist sehr zurückhaltend. In einem Teil der Daten haben wir einen vollwertigen Prozess erreicht, ein Teil ist noch nicht vollständig abgeschlossen, aber im Allgemeinen wurden Entscheidungen bereits recht optimiert. Infolgedessen kommen wir zu landwirtschaftlichen Betrieben mit einer Analyseplattform, die eine Reihe von Hypothesen liefert. Ein digitales Doppel wird gebaut. Wenn die Holding gerade fertig ist oder bereits durch Planung vom "Löschen von Bränden" zum Management übergeht, sind sie in der Regel interessiert und gefragt. Wenn sie die Prognose für mehrere Bereiche sehen und mit ihren eigenen vergleichen, glauben sie.

Wenn Sie sich für ein Produkt interessieren oder plötzlich bekannten Agronomen davon erzählen möchten, schreiben Sie bitte an meine E-Mail Alexander.Efimov@sas.com.

Vor dem Beginn von Projekten mit Landwirtschaft wusste ich, dass nicht nur alles drin war, sondern ich hatte auch keine Ahnung, wie viel und wie viel es tatsächlich Datenwissenschaft geben könnte, sondern echte Mathematik. Jetzt kann ich zuversichtlich sagen: Es ist überraschend, dass wir mit Datenanalysemethoden noch nicht dort angekommen sind. Weil das Thema groß, sehr wichtig und überraschend gut optimierbar ist.