Comment l'informatique peut grandement aider la ferme collective "The Way of Communism" ou une exploitation agricole

C'était après le regroupement et l'optimisation des cultures

Les fermes collectives et les exploitations agricoles en Russie ne sont presque pas automatisées. Et là, sur un endroit presque plat avec des coûts minimes, vous pouvez obtenir jusqu'à 10% d'augmentation de rentabilité grâce au choix du portefeuille optimal de cultures, à la distribution exacte des équipements de travail et à une planification généralement normale. Nous sommes arrivés à plusieurs objets et avons effectué des calculs pour eux, dont je vais parler maintenant.

Trois questions fondamentales ont été formulées:

1. De quelles proportions avez-vous besoin pour grandir et où gagner plus?
2. Quand quel équipement et où fonctionnera-t-il?
3. Que doit contenir la flotte pour qu'il n'y ait aucun risque de perturbation dans le calendrier des opérations agricoles ou de coûts élevés de location?

Nous avons résolu tous ces problèmes et il y a beaucoup de fonctionnalités intéressantes. Nous discuterons de la ferme collective abstraite "The Way of Communism", située dans un endroit aléatoire (nous avons juste aimé les champs sur la carte satellite), parce que je ne peux pas encore nommer les vrais clients.

Dans de tels endroits, bien sûr, les agents rationnels agissent. Mais parfois, il y a un agronome buveur, parfois un opérateur de machine kosyachnik et d'autres personnages reconnaissables de la vie réelle se rencontrent. Nous attendons la grêle, une moissonneuse cassée et d'autres aventures. Et maintenant, nous allons entrer dans tout cela avec notre automatisation.

Pourquoi posons-nous de telles questions?

- De quelles proportions avez-vous besoin pour grandir et où gagner plus?

Il est important d'optimiser les cultures agricoles pour les champs, c'est-à-dire la quantité de culture à cultiver, dans quelle zone laquelle de ces cultures pousse le mieux en tenant compte du type de sol, sur quel champ qui a poussé au cours des dernières années, quelles routes seront plus pratiques à récolter pour la récolte et en plus, vous devez toujours vous souvenir tenir compte d'un grand nombre de restrictions. Maintenant, les réponses à ces questions sont formées par un processus en plusieurs étapes très laborieux dans Excel sans prendre en compte les données historiques, mais avec un haut niveau de subjectivité des managers.

- Quand quel équipement et où fonctionnera-t-il?

Les cultures ont été réparties à travers les champs, et il est maintenant nécessaire de répartir l'équipement entre eux. Et chaque jour, les responsables hiérarchiques résolvent le problème suivant: distribuer les techniques X sur les champs Y pour effectuer les types Z d'opérations sur les cultures W. Et vous devez également vous demander si toutes les opérations ont été achevées hier à temps, et si elles ne l'ont pas été, quel partage? ... Cela ne semble-t-il pas être trop de facteurs pour le processus qui est résolu dans Excel? Mais en même temps, ce problème est résolu quotidiennement dans toutes les exploitations agricoles et les fermes collectives, en s'appuyant sur l'expérience et en utilisant parfois des hypothèses approximatives, en négligeant l'optimalité du résultat final.

- Que doit-il y avoir dans le parc d'équipement pour qu'il n'y ait pas de risques de perturbations dans le calendrier des opérations agricoles ou de coûts de location élevés?

Souvent, une technique est un goulot d'étranglement dans les processus, il est donc très important d'avoir une flotte d'équipements optimale ou un plan pour sa formation pour les années à venir. Mais pour obtenir ce «parc optimal d'équipement» convoité, vous devez d'abord résoudre correctement le problème décrit ci-dessus, sans hypothèses, et, sur la base de ces horaires de travail, évaluer les risques possibles et former des options d'équipement possibles qui réduiraient la probabilité d'aller au-delà des délais agricoles ou du niveau d'irrationnel. l'embauche, ou pour les éviter complètement.

Avec des questions triées. Passons à la façon dont nous avons cherché des réponses.

Que cultivons-nous et où?

Nous sommes donc arrivés à la «Voie du communisme». A immédiatement regretté leur NB. Ils ne sont pas du tout comme il faut, ici les bottes décident. Ils nous ont demandé de déplacer légèrement le «tea party» prévu pour la soirée, mais alors que la journée de travail battait son plein, nous nous sommes immédiatement présentés à l'agronome, qui est engagé dans la formation de la répartition des récoltes par champ. Nous sommes d'abord allés le voir.

Bien sûr, vous avez une bonne idée du boîtier ATX, en train de croquer joyeusement avec un disque dur, comme dans l'enfance, pour lequel l'agronome Vasily travaille. Il a un exel ouvert, dans lequel une table effrayante de tous les domaines est développée. Au total, il y a 300 champs.

Il contient des notes sur quel domaine quel type de sol et des indicateurs détaillés de la qualité de son sol (la qualité du sol est une telle évaluation intégrale de la productivité du sol), plus à cela - quelle culture a grandi dans ce domaine l'année dernière, quelle était la productivité et ainsi de suite. Et dans le bon sens, il est nécessaire de distribuer les cultures compte tenu de tout cela.

Pourquoi est-ce si important? Parce qu'il y a une mer de particularités et de nuances, par exemple, différentes cultures modifient les propriétés du sol de différentes manières et parfois elles donnent au sol du «repos» en le semant à la vapeur (en fait, cela signifie semer sans rien). Les engrais et les pesticides modifient également considérablement la tolérance du sol, et vous devez attendre la neutralisation de certains des éléments, et il y a beaucoup, beaucoup d'autres choses intéressantes qui ont été documentées en URSS sous la forme d'un ensemble rigide de règles, mais les règles fondamentales sont généralement plusieurs siècles, voire des millénaires. Si l'agronome Vasily simplifie sa vie et distribue les cultures au hasard à travers les champs, alors le «Chemin du communisme» subira de TELLES pertes en raison de la productivité significativement faible dans la plupart des champs, et à certains endroits, d'une mauvaise récolte complète que sa belle casquette volera de sa tête bouclée.

Et nous avons commencé à comprendre:

1. Sur quelles données l'agronome s'appuie habituellement.
2. De quoi aurons-nous encore besoin?
3. D'où viennent les jambes à partir de toutes ces données en termes de systèmes dont elles proviennent.
4. Avec quelle élégance ce processus de distribution des cultures peut être automatisé afin de minimiser les trous de travail distrayants avec nos scripts d'optimisation intelligents et raisonnables, mais en même temps les intégrer dans les processus de travail quotidiens.

Heureusement, dans la «Voie du communisme», l'automatisation a commencé à zéro, et nous avions déjà suffisamment de données accumulées pour résoudre un certain nombre de nos tâches, à savoir, cela fait cinq ans d'histoire. Sur l'un des autres objets réels, nous avons été incroyablement chanceux, et il y a eu du papier pendant environ 30 ans, que, bien sûr, nous ne sommes pas prêts à numériser, et ce n'est pas nécessaire.

En plus des données sur l'historique des champs et leur statut, nous avions également besoin de restrictions supplémentaires découlant des caractéristiques du processus commercial «Voies du communisme», par exemple, s'il était nécessaire de prendre en compte les besoins du marché ou d'autres groupes d'entreprises. Voici un exemple d'une telle restriction - «Nous devons avoir au moins 50% de blé d'hiver, car nous sommes dans la zone d'exportation de production. Dans le même temps, il existe des liens verticaux avec les plantes grasses et oléagineuses, et nous avons besoin de tournesol au moins 10% du volume total. "Nous n'allouons pas plus de 5% pour la culture de pois chiches et d'autres légumineuses de niche."

Prenant dans le travail toutes les informations reçues, nous sommes allés réfléchir. Rentrés quelques semaines avec le premier résultat à l'agronome Vasily, nous nous sommes mis d'accord avec lui sur un certain nombre de restrictions supplémentaires que nous avons nous-mêmes identifiées sur la base de ces cinq années d'histoire. Par exemple, pour deux cultures, d'autres cultures prédécesseurs dysfonctionnelles supplémentaires (celles qui ont poussé au cours des années précédentes) ont été identifiées qui sous-estimaient le rendement et ont discuté avec lui du moment de savoir si nous sommes prêts à supprimer plusieurs rotations de cultures de la simulation (la rotation des cultures est une telle science. alternance raisonnable de cultures et de vapeurs dans le temps et sur le territoire) dans lesquelles de telles paires de séquences de cultures sont présentes. Et, bien sûr, ils lui ont montré nos premiers résultats d'optimisation.

Notre optimisation est basée sur un modèle qui nous permet de créer un scénario stratégique optimal pour sept ans, en équilibrant des facteurs tels que la rentabilité des cultures, les contraintes de vente, les limitations de flotte, la rotation des cultures autorisée par champ et en tenant compte des spécificités de chaque champ, des restrictions de stockage et de logistique pour eux, ainsi que introduit un nouveau concept comme un "cluster de champs" et travaillé avec l'optimisation déjà avec lui.

Après avoir regardé nos tableaux de bord avec les résultats, l'agronome Vasily a déclaré que le résultat «ressemble à la vérité». Mais ensuite, des questions et des doutes ont plu:

- Mais vous avez fait un plan pour sept ans, et si nous décidions d'acheter certains des champs l'année prochaine?
- Mais nous envisageons de réduire la production de blé et de semer une partie des champs de betteraves, car nous pensons toujours que la sucrerie sera enfin lancée?
- Et si il y a soudainement une sécheresse dans la saison?
- Et en effet, nous n'avons pas le temps de regarder vos chiffres dans la saison! Les champs appellent!

Toutes les questions et commentaires ont été pris en compte, mais en plus de Vasily, il y a aussi un fournisseur d'équipement, un directeur financier et de nombreuses autres personnes qui déterminent le futur budget et l'avenir du terrain. À chaque série de résultats, une nouvelle personne était connectée et nous avons appris de plus en plus de nuances et de limites à prendre en compte. Mais dans l'un des résultats, nous avons perdu notre Vasily. Comme il s'est avéré plus tard, il avait un «bureau à domicile» en raison d'une mauvaise santé causée par une dépression prolongée au milieu des travaux sur le terrain arrêtés associés aux pluies hebdomadaires.

En conséquence, la version du script d'optimisation, qui était proche de la version finale, s'appelait «final_666_13_2019», car toute différence apparaissait constamment ou il y avait tellement de conditions qu'il n'y avait pas de solution optimale et j'ai dû trouver un moyen de tout prendre en compte.

En conséquence, un outil a été formé qui fonctionne comme suit:

1. Il existe une interface où l'utilisateur peut d'abord afficher les valeurs de toutes les contraintes entrées dans l'optimisation. Si nécessaire, modifiez-les et lancez le recomptage.
2. Ensuite, le modèle d'optimisation est lancé.
3. Les résultats de l'optimisation sont chargés dans les bureaux.

L'utilisateur agronome peut ainsi créer indépendamment différents scénarios d'optimisation puis en comparer plusieurs dans les rapports déjà préparés. Mais lorsque seuls de tels projets sont mis en œuvre dans des exploitations agricoles ou des fermes collectives, nous sommes pour la première fois les opérateurs d'un tel système en mode «question = réponse».

Planification opérationnelle

Une rotation des cultures à long terme est convenue, tout le monde est content ou devrait être content (c'est un ordre du directeur). Vous devez maintenant établir un programme de travail sur chaque domaine.

Autrement dit, nous avons un ensemble de séquences d'opérations pour chaque culture et 300 champs avec des cultures déjà fixées sur eux à la suite de notre optimisation. Il est nécessaire avec ces intrants de distribuer l'ensemble des véhicules disponibles pour ces opérations, en tenant compte des conditions météorologiques changeantes et il est bien entendu souhaitable de minimiser la quantité de matériel loué.

Sur les doigts, cela ressemble à ceci. Tout d'abord, vous devez faire un plan quotidien pour chaque champ avec la production maximale d'équipement pour chaque unité pour toute la saison, afin de déterminer quel équipement fait le plus défaut et dans quelles opérations. Analysez ce moment, réfléchissez à l'équilibre de la technique. Pour équilibrer. Ensuite, refaites le graphique journalier pour chaque champ et assurez-vous qu'il est devenu vraiment plus optimal que le précédent. Et si une grêle est soudainement passée dans une saison et a tué une récolte dans une douzaine de champs, alors naturellement vous n'avez pas besoin de conduire de l'équipement dans ces champs, c'est-à-dire ... vous devez recalculer le plan quotidien pour le reste de la saison dans tous les champs!


Calendrier des opérations et équipement nécessaire / utilisé

Dans la vie réelle, les gestionnaires linéaires sont impliqués dans de telles tâches. Et si vous imaginez les supérieurs hiérarchiques comme les héros du film de Zvyagintsev «Leviathan», alors j'ose vous déranger - ce n'est pas le cas! Du moins dans notre «Voie du communisme». Mais la Russie est un grand pays et vous pouvez plonger avec intérêt dans le «Léviathan». Vérifié. Mais encore, pour nous, les gens assis dans la métropole, la routine quotidienne des travailleurs sur notre «Chemin du communisme» sera sauvage. Comment pourrait-il se passer de ces itinéraires d'une heure et deux de la maison au bureau et vice-versa? On ne peut même pas penser à la possibilité de se rendre à la maison à vélo le midi, d'avoir le temps de manger et de regarder "Aperçu. Événements extraordinaires »ou« SashaTanya », puis de nouveau« aux champs »!

Et il y a environ 30 champs par responsable hiérarchique. Et, bien sûr, il n'y a pas de planification de bout en bout entre ces responsables hiérarchiques, sans parler du fait qu'il est irréaliste même de penser au calendrier optimal, de ne pas le faire. La dimension même du problème ne permet pas de le résoudre de manière optimale par plusieurs personnes.

Vous comprenez déjà à peu près qu'en agriculture, ce n'est pas si simple - une sphère ultrafactorielle avec un résultat hautement prévisible, et tout dépend catégoriquement du marché, des conditions météorologiques et même d'un tas de facteurs externes. Cela signifie non seulement une incertitude, mais une incertitude de degré n. Dans ce chaos, il est extrêmement difficile de formuler quelque chose.


Travaux d'exploitation

Mais nous planifions toujours un parc technologique, vous vous souvenez? Il y avait un calcul à long terme par type à l'avance: on voit qu'il y a des distorsions dans la distribution, on fait de l'équilibrage, on transfère trois tracteurs de la sixième série d'une unité à une autre. Quelqu'un coupe un tracteur dont l'élimination est incomplète. Nous aurons des déficits partout, mais moins aigus, sans échecs. Le «chemin du communisme» est quelque peu choqué car nous délions l'équipement des unités et donnons la répartition optimale par ces mouvements. Cela ne change pas le parc structurel, mais vous pouvez toujours prendre en compte la réception de nouveaux modèles et la location d'équipement de nettoyage et de camions (en fait, il n'y a pas de marché de location conditionnel pour l'équipement, sauf pour ces deux types).


Données d'attelage

Il est nécessaire de prendre en compte la probabilité de pluie: de nos jours l'équipement ne fonctionne pas. Il faut tenir compte de la réelle disponibilité des équipements: quelque chose s'est cassé, quelque chose n'a pas eu le temps de réparer. Connaissant la réelle disponibilité, nous construisons un front de travail croissant. Nous construisons une planification opérationnelle continue. Nous notons le niveau de tâches super-détaillé: dans ce domaine, tel ou tel jour, tel ou tel type d'opérations sont spécifiquement ces unités.

Ensuite, nous établissons un horaire pour le lendemain la veille. Avant nous, cela a été résolu par la méthode «qui crie plus fort, il obtient l'équipement» et ressemblait plus à une panique. Tout le monde a utilisé des algorithmes gourmands de leur tête, sans vraiment penser aux changements dans le front du travail dans les jours à venir.


Exemple de routage de pois

Résumé

Nous avons un modèle optimal de quoi planter, où planter et quoi faire avec tout cela, il y a une distribution d'équipement, il y a un plan de travail quotidien qui change de la situation. Le résultat de notre décision est une augmentation de la marge brute de 10%. Il est clair que le résultat dépendra en grande partie de l'ensemble spécifique d'intrants pour la tâche, la flotte, les champs, mais je dirais que de 2 à 15%, vous pouvez certainement jouer uniquement sur l'optimisation de la rotation des cultures et une meilleure utilisation de l'équipement. Eh bien, obtenez un outil pour une prise de décision plus ou moins éclairée, ce qui est important lorsque les gens se disputent. Les prévisions de «et si» aident beaucoup au stade des approbations.

À l'entrée de différentes exploitations agricoles, il y avait différents formats de données. Nous les avons cités pour notre modèle dans les répertoires suivants:

• Cultures: cartes technologiques pour chaque culture, où il y a une liste des opérations et des termes agronomiques pour la mise en œuvre.
• Référence technologique: combien d'unités.
• Types d'opérations et accouplements autorisés.
• Données sur les champs à agro-restrictions, dont j'ai parlé au tout début.

En fait, notre mal de tête dans les opérations manuelles mineures n'était que l'unification du processus. La transition de solutions intuitives à des évaluations numériques est très nécessaire, mais le manque de méthodologies claires pour résoudre les détails et les formats de description unifiés pour la même technique est très difficile. Dans une partie des données, nous avons réalisé un processus à part entière, une partie n'est pas encore complètement terminée, mais en général, les décisions ont déjà été prises assez optimisées. En conséquence, nous arrivons aux exploitations agricoles avec une plate-forme analytique qui fournit un ensemble d'hypothèses. Un double numérique est en cours de construction. Si l'exploitation est juste prête ou passe déjà des "extinctions d'incendies" à la gestion par la planification, ils sont généralement intéressés et interrogés. De plus, en voyant les prévisions pour plusieurs domaines et en les comparant aux leurs, ils croient.

Si vous êtes intéressé à regarder un produit ou si vous voulez soudainement en parler à des agronomes familiers - veuillez écrire à mon courrier Alexander.Efimov@sas.com.

Avant le démarrage de projets avec l'agriculture, je savais que tout n'y était pas seulement, mais je ne savais pas combien, et combien il pouvait y avoir de science des données, mais de vraies mathématiques. Maintenant, je peux dire en toute confiance: il est surprenant que nous n'en soyons pas encore là avec les méthodes d'analyse des données. Parce que le sujet est grand, très important et étonnamment bien optimisable.