Como a TI pode ajudar muito a fazenda coletiva "O Caminho do Comunismo" ou uma propriedade agrícola

Foi após o agrupamento e otimização das culturas

Fazendas coletivas e propriedades agrícolas na Rússia quase não são automatizadas. E aí, em um local quase nivelado com custos mínimos, você pode obter um aumento de até 10% na lucratividade devido à escolha do portfólio ideal de culturas cultivadas, à distribuição exata de equipamentos para o trabalho e ao planejamento geralmente normal. Chegamos a vários objetos e fizemos cálculos para eles, sobre os quais falarei agora.

Três questões fundamentais foram formuladas:

1. Que proporções você precisa para crescer e onde ganhar mais?
2. Quando qual equipamento e onde ele funcionará?
3. O que deve estar na frota para que não haja risco de interrupção no tempo das operações agrícolas ou altos custos de contratação?

Resolvemos todos esses problemas e há muitos recursos interessantes. Discutiremos a fazenda coletiva abstrata "O Caminho do Comunismo", localizada em um local aleatório (nós apenas gostamos dos campos no mapa de satélite), porque ainda não sei o nome dos clientes reais.

Em tais lugares, é claro, agentes racionais agem. Mas às vezes há um engenheiro agrônomo que bebe, outras vezes um operador de máquina kosyachnik e outros personagens reconhecíveis da vida real. Estamos esperando granizo, uma colheitadeira quebrada e outras aventuras. E agora abordaremos tudo com nossa automação.

Por que estamos fazendo essas perguntas?

- Que proporções você precisa para crescer e onde ganhar mais?

É importante otimizar as culturas agrícolas para os campos, ou seja, quanto cultivar, em qual área qual dessas culturas cresce melhor, levando em consideração o tipo de solo, em qual campo cresceu nos últimos anos, quais rotas serão mais convenientes para a colheita e mais ainda é preciso lembrar levar em consideração um grande número de restrições. Agora, as respostas para essas perguntas são formadas por um processo de várias etapas muito trabalhoso no Excel, sem levar em consideração dados históricos, mas com um alto nível de subjetividade dos gerentes.

- Quando que equipamento e onde funcionará?

As culturas foram distribuídas pelos campos, e agora é necessário distribuir o equipamento entre elas. Todos os dias, os gerentes de linha resolvem o seguinte problema: distribuir técnicas X nos campos Y para executar os tipos Z de operações nas lavouras W. E você também deve considerar se todas as operações foram concluídas ontem no prazo e, se não o fizeram, que compartilhamento? ... Não parece haver muitos fatores para o processo que está sendo resolvido no Excel? Mas, ao mesmo tempo, esse problema é resolvido diariamente em todas as explorações agrícolas e fazendas coletivas, baseando-se na experiência e, às vezes, usando premissas grosseiras, negligenciando a otimização do resultado final.

- O que deve estar no parque de equipamentos para que não haja riscos de interrupções no tempo das operações agrícolas ou altos custos de contratação?

Freqüentemente, uma técnica é um gargalo nos processos, por isso é muito importante ter uma frota ideal de equipamentos ou um plano para sua formação nos próximos anos. Mas, para obter essa cobiçada “frota ideal de equipamentos”, você deve primeiro resolver o problema descrito acima corretamente, sem premissas e, com base nesses cronogramas de trabalho, avaliar os possíveis riscos e formar possíveis opções de equipamentos que reduziriam a probabilidade de ir além dos prazos agrícolas ou o nível de irracionalidade. contratação ou para evitá-los completamente.

Com perguntas resolvidas. Vamos seguir como procuramos respostas para eles.

O que estamos crescendo e onde?

Então, chegamos ao "Caminho do Comunismo". Lamentou imediatamente o seu RN. Eles não são absolutamente ilusórios, aqui as botas decidem. Eles nos pediram para mudar levemente a “festa do chá” planejada para a noite, mas, enquanto o dia de trabalho estava em pleno andamento, imediatamente nos apresentamos ao engenheiro agrônomo, que está envolvido na formação da distribuição das culturas por campo. Nós fomos primeiro a ele.

É claro que você tem uma boa idéia do gabinete ATX, processando alegremente um disco rígido, como na infância, para o qual o engenheiro agrônomo Vasily trabalha. Ele tem um exel aberto, no qual uma tabela assustadora de todos os campos é expandida. No total, existem 300 campos.

Ele contém notas sobre qual campo, que tipo de solo e indicadores detalhados de sua qualidade do solo (a qualidade do solo é uma avaliação integral da produtividade do solo), além disso - que cultura cresceu nesse campo no ano passado, que produtividade havia nele e assim por diante E, de uma maneira boa, é necessário distribuir as culturas considerando tudo isso.

Por que isso é tão importante? Como existe um mar de peculiaridades e nuances, por exemplo, diferentes culturas alteram as propriedades do solo de maneiras diferentes e, às vezes, dão ao solo "descanso" semeando-o com vapor (na verdade, isso significa semear com nada). Fertilizantes e pesticidas também alteram significativamente a tolerância do solo, e você precisa aguardar a neutralização de alguns dos elementos, e há muitas outras coisas interessantes que foram documentadas na URSS na forma de um conjunto rígido de regras, mas as regras fundamentais são geralmente de vários séculos, se não milênios. Se o engenheiro agrônomo Vasily simplificar sua vida e distribuir as culturas aleatoriamente pelos campos, o "Caminho do Comunismo" sofrerá TAXAS perdas devido à produtividade significativamente baixa na maioria dos campos e, em alguns lugares, uma completa quebra de safra que seu lindo boné vai tirar da cabeça.

E começamos a entender:

1. Quais dados o engenheiro agrônomo geralmente confia.
2. Que adicionalmente ainda precisaremos.
3. Onde as pernas crescem com todos esses dados em termos de quais sistemas eles vêm.
4. Quão elegantemente esse processo de distribuição de culturas pode ser automatizado para minimizar os distratos dos workaholes com nossos scripts de otimização inteligentes e razoáveis, mas ao mesmo tempo os encaixa nos processos de trabalho diários.

Felizmente, no "Caminho do Comunismo", a automação começou do zero e já tínhamos dados acumulados suficientes para resolver várias de nossas tarefas, ou seja, são cinco anos de história. Em um dos outros objetos reais, tivemos uma sorte incrível e houve papel por um período de 30 anos, o qual, é claro, não estamos prontos para digitalizar e não há necessidade.

Além dos dados sobre o histórico dos campos e seu status, também precisamos de restrições adicionais decorrentes dos recursos do processo de negócios "Caminhos do Comunismo", por exemplo, se é necessário levar em consideração as necessidades do mercado ou de outros grupos de empresas. Aqui está um exemplo dessa restrição: “Devemos ter pelo menos 50% de trigo de inverno, porque estamos na zona de produção de exportação. Ao mesmo tempo, existem ligações verticais com plantas de óleo e gordura, e precisamos de girassol pelo menos 10% do volume total. "Não alocamos mais de 5% para o cultivo de grão de bico e outras nicho de legumes".

Levando para o trabalho todas as informações recebidas, fomos pensar. Depois de retornar algumas semanas com o primeiro resultado para o agrônomo Vasily, concordamos com ele em várias restrições adicionais que nós mesmos identificamos com base nesses cinco anos de história. Por exemplo, para duas culturas, foram identificadas culturas predecessoras adicionais disfuncionais adicionais (aquelas que cresceram em anos anteriores) que subestimaram o rendimento e discutiram com ele o momento em que estamos prontos para remover várias rotações de culturas da simulação (a rotação de culturas é tão científica alternância razoável de culturas e vapores ao longo do tempo e no território) em que esses pares de seqüência de culturas estão presentes. E, é claro, eles mostraram nossos primeiros resultados de otimização.

Nossa otimização é baseada em um modelo que nos permite criar um cenário estratégico ideal por sete anos, equilibrando fatores como rentabilidade da colheita, restrições de vendas, limitações da frota, rotação de culturas permitida por campo e levando em consideração as especificidades de cada campo, restrições de armazenamento e logística para eles, além de introduzir um novo conceito como "cluster de campos" e trabalhar com a otimização já existente.

Tendo examinado nossos painéis com os resultados, o engenheiro agrônomo Vasily disse que o resultado "parece a verdade". Mas então perguntas e dúvidas caíram:

- Mas você fez um plano por sete anos, e se decidirmos comprar alguns dos campos no próximo ano?
- Mas estamos pensando em reduzir a produção de trigo e semear parte dos campos de beterraba, porque ainda acreditamos que a usina de açúcar será finalmente lançada?
- E se de repente houver uma seca na estação?
- E, de fato, não há tempo para olharmos seus números na temporada! Os campos estão chamando!

Todas as perguntas e comentários foram levados em consideração, mas, além de Vasily, também há um fornecedor de equipamentos, um diretor financeiro e muitas outras pessoas que determinam o orçamento futuro e o futuro da terra. A cada série de resultados, alguém novo era conectado e aprendíamos sobre mais e mais nuances e limitações que deveriam ser levadas em consideração. Mas em um dos resultados, perdemos nosso Vasily. Como se viu depois, ele tinha um “escritório em casa” devido à falta de saúde causada por uma prolongada depressão em meio a um trabalho de campo parado associado a chuvas semanais.

Como resultado, a versão do script de otimização, que era próxima da versão final, foi chamada de "final_666_13_2019", porque quaisquer diferenças apareciam constantemente ou havia tantas condições que não havia solução ideal e eu tive que descobrir como levar tudo em consideração.

Como resultado, foi formada uma ferramenta que funciona da seguinte maneira:

1. Existe uma interface em que o usuário pode visualizar primeiro os valores de todas as restrições inseridas na otimização. Se necessário, altere-os e inicie a recontagem.
2. Em seguida, o modelo de otimização é lançado.
3. Os resultados da otimização são carregados nas mesas.

Assim, o usuário do engenheiro agrônomo pode criar diferentes cenários de otimização de forma independente e, em seguida, fazer uma comparação de vários nos relatórios já preparados. Mas quando apenas esses projetos são implementados em explorações agrícolas ou fazendas coletivas, pela primeira vez somos os operadores desse sistema no modo "pergunta = resposta".

Planejamento operacional

Uma rotação de safra a longo prazo é acordada, todos estão felizes ou devem estar felizes (essa é uma ordem do diretor). Agora você precisa fazer um cronograma de trabalho em cada campo.

Ou seja, temos um conjunto de seqüências de operações para cada cultura e 300 campos com culturas já fixadas nelas como resultado de nossa otimização. Com esses insumos, é necessário distribuir o conjunto de veículos disponíveis para essas operações, levando em consideração as mudanças climáticas e é desejável, é claro, minimizar a quantidade de equipamentos alugados.

Nos dedos, parece algo assim. Primeiro, você precisa fazer um plano diário para cada campo com a produção máxima de equipamentos para cada unidade durante toda a temporada, a fim de determinar qual equipamento está faltando e em quais operações. Analise esse momento, pense em como equilibrar a técnica. Para equilibrar. Em seguida, refaça o gráfico diário de cada campo e verifique se ele se tornou realmente mais ideal que o anterior. E se um granizo passou repentinamente em uma estação e matou uma colheita em uma dúzia de campos, então naturalmente você não precisa levar equipamentos para esses campos, ou seja ... você precisa recalcular o plano diário para o restante da temporada em todos os campos!


Cronograma de operações e equipamentos necessários / usados

Na vida real, gerentes lineares estão envolvidos nessas tarefas. E se você imagina os gerentes de linha como os heróis do filme de Zvyagintsev "Leviathan", ouso incomodá-lo - não é assim! Pelo menos no nosso "Caminho do Comunismo". Mas a Rússia é um país grande e você pode mergulhar no "Leviatã" com interesse. Verificado. Mas ainda assim, para nós, as pessoas sentadas na metrópole, a rotina diária dos trabalhadores em nosso "Caminho do Comunismo" será selvagem. Como poderia ser sem essas rotas de duas horas de casa para escritório e de volta? Não podemos nem pensar na possibilidade de chegar em casa de bicicleta no almoço, ter tempo para comer e assistir à "Visão geral. Eventos extraordinários ”ou“ SashaTanya ”e, em seguida, retorne“ aos campos ”!

E existem cerca de 30 campos por gerente de linha. E, é claro, não há planejamento de ponta a ponta entre esses gerentes de linha, para não dizer que não é realista nem pensar no cronograma ideal, não fazê-lo. A própria dimensão do problema não permite que ele seja resolvido de maneira ideal por várias pessoas.

Você já entende que, na agricultura, não é tão simples - uma esfera ultra-fatorial com um resultado altamente previsível e tudo depende categoricamente do mercado, do clima e até de vários fatores externos. Isso significa não apenas incerteza, mas incerteza do grau n. Nesse caos, é extremamente difícil formular algo.


Trabalho de operações

Mas ainda estávamos planejando um parque tecnológico, lembra? Houve um cálculo de longo prazo por tipo antecipadamente: vemos que há distorções na distribuição, fazemos balanços, transferimos três tratores da sexta série de uma unidade para outra. Alguém está cortando um trator com descarte incompleto. Teremos déficits em todos os lugares, mas menos agudos, sem falhas. O “caminho do comunismo” é um tanto chocado, porque desamarramos o equipamento das unidades e damos a distribuição ideal por esses movimentos. Isso não está mudando o parque estrutural, mas você ainda pode levar em consideração o recebimento de novos modelos e o aluguel de equipamentos de limpeza e caminhões (na verdade, não há mercado de aluguel condicional para o equipamento, exceto para esses dois tipos).


Dados do engate

É necessário levar em consideração a probabilidade de chuva: hoje em dia o equipamento não funciona. É necessário levar em consideração a disponibilidade real do equipamento: algo quebrou, algo não teve tempo para reparar. Conhecendo a disponibilidade real, estamos construindo uma frente crescente de trabalho. Estamos construindo um planejamento operacional contínuo. Anotamos o nível superdetalhado de tarefas: neste campo em tal e tal dia, esse e esse tipo de operações são especificamente essas unidades.

Em seguida, fazemos uma programação para o dia seguinte na noite anterior. Antes de nós, isso foi resolvido pelo método de "quem grita mais alto, recebe o equipamento" e parecia mais um pânico. Todos usavam algoritmos gananciosos de suas cabeças, sem realmente pensar em mudanças na frente do trabalho nos dias futuros.


Exemplo de roteamento de ervilha

Sumário

Temos um modelo ideal de o que plantar, onde plantar e o que fazer com tudo isso, existe uma distribuição de equipamentos, existe um plano de trabalho diário que muda com a situação. O resultado de nossa decisão é um aumento na margem bruta de 10%. É claro que o resultado dependerá em grande parte do conjunto específico de insumos para a tarefa, frota, campos, mas eu diria que de 2 a 15% você pode definitivamente jogar puramente na otimização da rotação de culturas e na melhor utilização do equipamento. Bem, obtenha uma ferramenta para a tomada de decisões mais ou menos informada, o que é importante quando as pessoas discutem entre si. As previsões de "e se" ajudam muito na fase de aprovações.

Na entrada de diferentes explorações agrícolas, havia diferentes formatos de dados. Nós os citamos para o nosso modelo nos seguintes diretórios:

• Culturas: mapas tecnológicos para cada cultura, onde há uma lista de operações e termos agronômicos para implementação.
• Referência tecnológica: quantas unidades.
• Tipos de operações e acoplamentos permitidos.
• Dados sobre campos com restrições agrárias, sobre os quais falei no início.

De fato, nossa dor de cabeça em pequenas operações manuais era apenas a unificação do processo. A transição de soluções intuitivas para avaliadas numericamente é muito necessária, mas a falta de metodologias claras para resolver detalhes e formatos de descrição unificados para a mesma técnica é muito contida. Em parte dos dados, alcançamos um processo completo; parte ainda não foi totalmente concluída, mas, em geral, as decisões já foram tomadas de maneira otimizada. Como resultado, chegamos às explorações agrícolas com uma plataforma analítica que fornece um conjunto de hipóteses. Um duplo digital está sendo construído. Se a exploração estiver pronta ou já estiver passando de "extinguir incêndios" para a administração através do planejamento, geralmente eles são interessados ​​e solicitados. Além disso, vendo a previsão para vários campos e comparando com os seus, eles acreditam.

Se você estiver interessado em examinar um produto ou, de repente, quiser falar sobre isso para agrônomos familiares - escreva para meu e-mail Alexander.Efimov@sas.com.

Antes do início dos projetos com agricultura, eu sabia que nem tudo estava nele, mas não fazia ideia de quanto e de fato poderia haver qualquer ciência de dados lá, mas matemática real. Agora posso dizer com segurança: é surpreendente que ainda não tenhamos chegado lá com os métodos de análise de dados. Porque o tópico é grande, muito importante e surpreendentemente bem otimizável.