采棉機全生命周期成本動態軟件設計

雷福祥,陳曉川,2,王偉,許曉東

(1.塔里木大學機電學院,新疆阿拉爾市843300;2.東華大學機械工程學院上海201620)

0 前言

采棉機是植棉史上的又一次革命。新疆生產建設兵團農業經過50多年的不斷發展,集約化程度、農機化裝備水平及機械化程度等方面都處于全國領先地位。但由于棉花采摘機械化程度低,造成棉花的生產方式落后、經營規模小、勞動生產率低、生產成本高、抵御自然災害的能力弱、職工增收困難,嚴重影響了兵團棉花產業化進程。兵團棉花生產要實現機械化采摘,其機采棉的種植、采收、加工及機具配備等關鍵技術環節還需進一步研究和改進。

1 成本軟件模塊化設計及原理

1.1 軟件功能模塊化

模塊化設計是將一個大的程序自上向下進行功能分解,分成若干個子模塊,每個模塊對應一個功能,有自己的界面,有相關操作,完成獨立的功能。

根據采棉機采摘成本的影響因數及歷年棉花價格和柴油價格等數據,依據這些數據,分析計算,得出歷年機采棉成本走勢曲線,軟件整體的功能模塊見圖1。

圖1 軟件整體功能模塊

1.2 軟件設計原理

運用Matlab圖形用戶界面,編制采棉機成本函數,將tex文本文檔中的采棉機成本數據調入到Matlab中,生成成本動態曲線。其數據寫入主要代碼為:

clc;

clear;

feg＝fopen('c:＼lcc.txt','r');%讀取文件.[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);

動態曲線程序代碼為:

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

fclose(feg);

nn＝[f];%繪圖

plot(nn);

hold on

Title('動態分析結果');

xlabel('柴油價格變化(單位(升/元)'),

ylabel('總費變化(單位(百萬))');

legend('總費用隨柴油價格的周期變換 ');

hold off;

1.3 軟件設計流程圖

在軟件設計中采用面向對象的設計原則(主要包括單一職責原則、開閉原則、替換原則、依賴倒置原則、接口分離原則)。面向對象設計是一種以數據及其接口為重心的程序設計技術,是定義程序模塊如何“即插即用”的機制。

圖2為采棉機成本軟件的操作流程圖。

2 采棉機成本軟件功能模塊

啟動matlab軟件,打開成本計算M文件,見圖3。

點擊圖3中的“總成本分析”按鈕就可以對數據文件進行選擇計算,得出成本動態變化曲線。調用數據格式都為“?.DAT”文件,其中點擊總成本的主成按鈕如設計成本、制造成本、回收報廢成本等,就可以進入單個成本的分析計算,見界面。

對采棉機全成本計算時,有以下兩種常見的不確定性情況:

1)人工成本的不確定。一個是采棉機使用過程中司機等人員費用,另外就是對拾花費用的影響。

圖2 操作流程圖

圖3 機采棉成本分析界面

2)油價變動帶來的不確定。使用成本是構成采棉機成本重要組成部分,而油價又是使用成本的關鍵因素,隨著油價的不斷上漲,其所占比重還將繼續增加。本文通過查閱有關文獻和網上數據,收集了從2005年至今的油價變動數據。根據這些數據,通過區間數值模擬計算了采棉機的總成本,以此來研究油價變動對采棉機總成本計算帶來的影響。

點擊“總成本分析”按鈕,進入數據處理界面,如圖4。

在此界面中,可以添加成本主成數據,生成動態曲線。采棉機全生命周期成本構成因數由制造成本、銷售成本、維護成本、使用成本等組成。建立成本的數學函數,成本的變化隨著構成因數的變化而動態變化。如柴油價格變化引起總成本的動態變化。總成本的動態曲線如圖5所示。

圖4 成本動態曲線界面

圖5 總成本動態曲線

由圖5可以分析出,隨著時間的推移,每畝采收成本在逐年增加。其中重要的影響因數是油價及人工成本。

圖6為柴油價格隨年份的變化曲線,利用matlab曲線擬合得出柴油的價格曲線,總體可以看出柴油價格呈上升趨勢。

圖6 柴油價格動態曲線

圖7為棉花價格的變化曲線,從中可以反映棉花價格變化情況。

圖7 棉花價格動態曲線

收集歷年棉花價格,利用matlab曲線擬合方法生成棉花價格曲線。可以看出歷年的棉花價格成周期震蕩變化,而棉花價格也是影響采棉機全生命周期成本的重要因數。

3 采棉機成本分析應用

通過采棉機成本分析軟件可以得出成本的動態曲線,成本函數數學建模非常重要,應該將各種不確定因數考慮進去。

表1為歷年新疆棉花歷年生產情況,計算中已將其數據導入matlab中。

表1歷年新疆棉花生產狀況

表2為通過matlab計算及調研得出的每畝地機采棉成本構成,與手采棉成本相比,可以看出機采棉在成本上具有很大優勢。

表2 機采棉與手采棉成本構成 元/hm2

續表2

由上可見,通過設計軟件可以計算出隨著成本因數的改變,機采棉采摘成本變化規律,從而實現成本的動態估算。

4 結語

采用Matlab軟件設計了采棉機全生命周期的成本分析動態軟件。為采棉機成本的計算提供了一種方法。

采棉機已經是兵團各個團場棉花采收的主要手段。制約采棉機發展的因數有很多,其中維護成本高,價格高是重要因數。目前采棉機大多數采用進口產品,價格動輒2~3百萬。普通職工不可能購買,只能采用社會資金與政府支持的方式購買。

國產采棉機是今后國家應重點扶持的項目,目前國內生產采棉機的廠家只有貴航公司。經過比較發現國產機型比進口低100多萬元,但是棉花采收企業寧可投入巨資購買進口也不愿購買國產設備,其根本原因是國產采棉機的核心技術尚不過關,導致采收成本過高,設備故障率高也是原因之一。今后國家應加大采棉機的研發投入力度,只有發展了國產采棉機技術,才能使機采棉市場朝著良性的軌道發展,農業的機械化程度才會進一步加大。

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