A decision for plant- growing in large agricultural farms by spreadsheets

Размер123.2 Kb.

Vol. 34, No. 2 / 2011



Ph.D. Eng. Atanasov A.1), Assoc. Prof. Ph.D. Eng. Vezirov Ch.1), Assoc. Prof. Ph.D. Eng. Kangalov P.1),

Student Dimitrov D.1), Ph.D student Ginchev G.1), Ph.D. Eng. Vlăduţ V.2)

1)University of Rousse “Angel Kanchev” / Bulgaria; 2)INMA Bucureşti / Romania

Tel: +359 885 497 406; E-mail: aatanasov@uni-ruse.bg;

vezirov@uni-ruse.bg; kangalov@uni-ruse.bg; dannydimitrov@abv.bg; ggynchev1975@abv.bg; valentin_vladut@yahoo.com

Abstract: Solution for calculation the necessary resources for plant-growing in a large agricultural farm using electronic technology card was proposed. The use of spreadsheets allowed easily and with insignificant variations of initial data to obtain the variations in final results. The obtained results gave us information about the actual use of the resources within the agricultural terms and creation of technological solutions for different crops cultivated in the farm.
Keywords: technology card, plant-growing, resources

During the transition from state to market economy many farmers in Bulgaria have to restructure their farms for efficient management of the available resources (equipment, manpower, warehouses, etc.). The striving to obtain maximum profit for a short time with intensive use of natural resources, the non-compliance with scientifically based technologies, crop rotations, agro-technical terms, the absence of scientific potential, etc. led to a lasting negative impact on cultivated land. The fragmentation of land into small parcels had a negative impact which reduced the effective use of the available machinery (intended for large areas).

The ambiguities in division and distribution of land in real borders during the first years of transition led to the emergence of so-called "tenants tourists" who, without compliance with any agro technical requirements, exhausted the available agricultural inputs of renting areas.

With the integration of Bulgaria to the European Union, the country obtained real possibilities for access to EU funds [1], [2] which led to looking for opportunities to optimize agricultural production by introduction of new technologies, new varieties, hybrids, etc. Last years the completing process of distribution of land and its re-commasation in large parcels, permanently renting by agricultural cooperatives or sole farmers influenced positively.

The average for the country cultivated agricultural land per farm for the period 20032005 increased by 18%, as the highest increase in consolidation of farms was observed in associations - 57%, in sole traders was 39%, and in individuals - 31% [3]. In 2008 the holders of land (co-operatives and tenants) were 7470 - 22% higher than the holders in 2007. Obtaining access to higher financial resources, many of the major tenants bought part of their cultivated land and in 2008 the average size of land rented by one tenant farmer was 43,9 ha, compared to 2007 it was 31% lower. In 2009 a decrease of sales and purchases of agricultural land was recorded. The reasons were various, as the most significant was the financial crisis [4].

A reduce in average age of machine-tractor fleet was observed. While in the first years of transition, renewal occurred mainly with second hand techniques from Western Europe, since last 4-5 years a steady trend of modernization of machine-tractor fleet with new techniques has been indicated. The number of wheeled tractors and trailed machines increased. In 2002 the number of wheeled tractors aged up to 2 years was 2.2%, in 2007 it was 4.6% and in 2008 - 6.2%. The number of trailed, mounted and stationary machines up to 2 years also increased from 2.4% in 2002 to 5.3% in 2007 and in 2008 was 6.6%. The part of the new bought wheeled tractors of various brands was strongly expressed. For example, in MTZ tractors that were nearly 17% of all the tractors in the country, in 2008 aged up to 2 yeas were 14.2%, CASE tractors up to 2 years were 38.7%, JOHN DEER – 39,5%, NEW HOLAND – 50,5%, etc. There was a stable trend of restructuring of the park of wheeled tractors. In trailed, mounted and stationary machines the pace of innovation was higher than in wheeled tractors. That tendency was very pronounced in fertilizer and seeder machines - in 2002 aged up to two years they were 4.9%, and in 2008 - 13.6%. In machines for plant protection - 2.3% and 10.9%, in specialized machinery for vegetables and perennials plants - 3.4% and 17.7%, respectively [4].

Stability was observed concerning the type of the crops. Grain cereals occupied the largest relative share - 24.65 %, and oil crops - 16.37%. During last two years winter oilseed rape was successfully grown, as in 2008 the planting areas were 94 306 ha, i.e. 74.6% more than in 2007 [4].

The innovation of the machinery mark, restructuring of agricultural production (size of fields, type of grown crops), interest of farmers in scientific innovations, etc. required to look for new methods of projection and effective management of the available material resources.

As a result of the changes, most of the necessary database for projection of resource provision was obsolete (for example, standards for performance and fuel consumption were for Russian equipment under another conditions of production, etc.), therefore the used methodology for resource provision appeared to be inapplicable to Western machinery.

With the development of information technologies and the opportunity for electronic access and exchange of data, the development of software program products, technology electronic cards, etc. was enabled. A good example of such cards was developed by [5].

The difficulties in use were mainly in the lack of sufficient data.

Because of the specific character of the agricultural production, the mechanical transmission of results from one region to another could have significant adverse effects. Taking into account soil and climatic conditions, predominant crops, equipment, human resources, etc. it was necessary for the effective technological solution, researches and experiments for each region and farm to be conducted.

The difficulties of performing such experiments arose from the lack and additional expenses for the purchase of specialized instrumentation of the farmers.

The solution of those problems could be held with new methods to obtain the necessary database partly based on experimental studies and partly on simulation.


To assess the efficiency in cultivation of each crop it was necessary to choose appropriate technology, support staff, technical and other resources and their optimal use for the needs of the manufacturing process.

The object of our study was a large farm located in the Komoshtitsa village, Yakimovo municipality, Montana region. The total arable land of the farm was 3048 ha distributed in crop rotation mainly - wheat, barley, sunflower, maize for grain and silage, oilseed rape and alfalfa. The farm had an extensive machine park consisting of 7 tractors YUMZ-6L, 6 tractors MTZ-80, 3 tractors K-701; 5 grain harvesters Don-1500B, 1 silage harvester Don 680M, 1 mower machine E-302, 2- IFA- W50 and 2- ZIL-130.

To determine the necessary means for plant-growing producing prototype of help spreadsheet was used (author Ch. Vezirov), which will be described in detail in another publication. Basically it is a heuristic method with a reasonable reduction of the peak demand for technical, executive, energy and other resources.

The information was grouped in technology (typical technology cards obtained from scientific Institutes and developed technologies in the farm) and technical (information about the type of the used resources). According to the character of the influence on those groups data was divided into input (reference), intermediate - "initial decision" (to facilitate making final decisions), end - "final decision" (giving the substance of the decision).

In the Input data was introduced information that will be used to calculate the initial and final decisions. In each column, the type of agricultural work was recorded, type of crop, amount of work, agro technical terms, the number of working days, also and the type of technical means that would be handled with their performance and fuel consumption, etc.

Initial decision gave us interstice idea of the made calculations as the number of required aggregates, duration of a shift, etc., on the base of that decision interstice graphics supporting the final decision were built up.

In the final decision the final results were calculated after improving the initial decision (recommended number of necessary resources, number of working days, hours, etc.) the final graphics were built up and the respective conclusions were made.

The methodology for determination of the resulting solutions will be described in details in subsequent publications.

The visualisation of initial and final decisions for the necessary technical resources by time were shown, via some graphics for silage harvester Don-680M, tractors MTZ-80, grain harvesters Don-1500B, tractors K-701 on Fig. 1, Fig. 2, Fig. 3 and Fig. 4.

From the obtained relations it was obvious that for certain days of the year for the respective technological operation there was peak workload of machinery. For reporting of the possible and achieved reduction of peak necessity of machineries it was reasonable intermediate graphics to be created. Those graphics gave us an idea about the duration of peak demand for techniques and type of technology operation where there was such need.

Optimizing of the number of technical means resulting from the initial solution was obtained in several ways. One of those ways was the duration of agricultural work to be increased if agro technical terms permitted. As it was known, some technology operations allowed work on more than one shift without compromising the quality of cultivated product. A possible solution was temporary inclusion of vacancy techniques and support staff in technology operations where there were shortages of people and equipment (for example tractors of different brands with the same technical parameters). We must not forget the possibility for rent equipment from other farms if sufficient financial resources were available and timely execution of technological operations was necessary. Obtained dependences showed that there was possibility the number of technical means to be reduced by one to two units in the final decision. This optimization allowed the available technical resources for the entire crop rotation of the grown crops to be used utmost.

Similar relations were obtained also for the other technical means available in the farm.

Резюме: Предложено е решение за пресмятане на необходимите ресурси за растениевъдство в голямо земеделско стопанство използващо електронна технологична карта. Използването на електронни таблици позволява лесно и с малки промени в началните данни да се възпроизвежда изменението в крайните резултати. Получените резултати ни дават информация за фактическото използване на ресурсите в рамките на агротехническия срок и изготвянето на технологично решение за отделните видове култури отглеждани в стопанството.
Ключови думи: технологични карти, растениевъдство, ресурсно осигуряване

По пътя на преход от държавно към пазарно стопанство пред много фермери в България възникна необходимостта от преструктуриране на своите стопанства с възможност за ефективно управление на наличните материални ресурси (техника, хора, складова база и т.н.). Стремежът към получаването на максимална печалба от единица площ за кратко време с интензивно използване на природните дадености, неспазване на научнообоснованите технологии, сеитбообращения, агротехнически срокове, липсата на научен потенциал и т.н.т. доведе до трайно отрицателно въздействие върху обработваемите площи. Негативно влияние оказа и раздробяването на земята на малки парцели което намали ефективното използване на заварената техника (предназначена за големи площи).

Неяснотите по разделянето и раздаването на земята в реални граници в началните години на прехода доведе до появата на така наречените „арендатори туристи”, които без да спазват всякакви агротехнически изисквания изчерпваха наличните производствени ресурси на арендуваните площи.

С присъединяването на България към Европейския съюз пред страната се откриха възможността за реален достъп до европейските фондове [1], [5] което доведе до търсене на възможности за оптимизиране на земеделското производство, чрез внедряване на нови технологии, нови сортове, хибриди и т.н. Положително влияние през последните години оказва и приключващия процес по раздаването на земята и комасирането и отново на големи парцели трайно арендувани от земеделски кооперации или еднолични фермери.

Размерът на средната за страната използвана земеделска площ от едно стопанство нарастна за периода 2003 2005 с 18 %, като най-голям ръст в окрупняването на стопанствата се наблюдава при сдруженията с 57 %, едноличните търговци с 39 % и физическите лица с 31 % [3]. През 2008 г. наемателите на земя (кооперации и арендатори) са 7470, което е с 22% повече от равнището на 2007 г. Със достъпа до финансов ресурс много от големите арендатори закупиха част от обработваните от тях земи поради което през 2008 средният размер на земята наета от един арендатор е 43,9 ha и в сравнение с 2007 г. той е по-нисък с 31%. През 2009 г. е отчетен спад на покупко-продажбите на земеделски земи. Причините са от различно естество, но най-голямо въздействие оказва финансовата криза [4].

Промяна се наблюдава и в намаляване на средната възраст на машинно-тракторния парк. Докато в първите години на прехода обновяването ставаше главно с използвана техника от Западна Европа, то през последните 4-5 години е налице устойчива тенденция на обновление на машинно-тракторния парк. Нарасна броят на новите колесни трактори и прикачни машини. През 2002 г. броят на колесните трактори на възраст до 2 години е 2,2% от всички, през 2007 г. е 4,6%, а през 2008 г. е вече 6,2%. Броят на прикачните, навесни и стационарни машини на възраст до две години също е нараснал от 2,4% през 2002 г. до 5,3% през 2007 г., а през 2008 г. е 6,6%. При различните марки колесни трактори, нарастването дела на новите е силно изразено. Така например при тракторите от марката МТЗ, които са близо 17% от общия брой трактори, през 2008 г. на възраст до две години са 14,2% от тях, тракторите от марката CASE на възраст до 2 години са 38,7%, JOHN DEER – 39,5%, NEW HOLAND – 50,5% и др. Налице е устойчива тенденция за преструктуриране на парка колесни трактори. При прикачните, навесни и стационарни машини темпа на обновление е по-голям в сравнение с този при колесните трактори. Тази тенденция е много силно изразена при торосеялките – през 2002 г. на възраст до две години са 4,9%, а през 2008 г. са вече 13,6%. При машините за растителна защита тези стойности са съответно 2,3% и 10,9%, при специализираните машини за зеленчуци и трайни насаждения – съответно 3,4% и 17,7% [4].

Налице е и устойчивост във вида на отглежданите култури. Най-голям относителен дял заемат зърнено- житните растения – 24,65 % и маслодайните 16,37 %. През последните две години успешно се отглежда зимната маслодайна рапица, като през 2008 г. площите, засети с нея са 94 306 ха, т.е. със 74,6% повече в сравнение с 2007 г [4].

Обновяването на машинния парк, преструктурирането на земеделското производство (размер на полетата, вид на отглежданите култури), интереса на фермерите към научните новости и т.н. налагат да се търсят нови методи за проектиране и ефективно управление на наличните материални ресурси.

Вследствие на настъпилите промени голяма част от необходимата база от данни за проектиране на ресурсното осигуряване е остаряла (например нормите за производителност и разход на гориво са за руска техника при други производствени условия и т.н.), поради което до сега ползваната методика за ресурсното осигуряване се оказва неприложима за западната техника.

С развитието на информационните технологии и възможността за електронен достъп и обмен на данни създават възможност за разработването на програмни продукти електронни технологични карти и т.н. Добър пример за такива карти са разработени от [2].

Трудностите по използването им са главно в липсата на достатъчно данни.

Поради специфичния характер на земеделското производство, механичното пренасяне на резултатите от един район в друг може да има значителни неблагоприятни последствия. Отчитайки почвено-климатичните условия, преобладаващ вид отглеждани култури, техника, човешки ресурс и т.н. то за ефективното технологично решение е необходимо извършването на научни изследвания и експерименти за всеки един район и стопанство.

Трудностите от извършването на такива изследвания произтичат от липсата и допълнителните разходи за закупуването на специализирана измервателна апаратура от земеделските стопани.

Решението на тези проблеми може да се търси с нови достъпни методи за получаване на необходимата база от данни частично базирани на експериментални изследвания и частично на възпроизвеждане.


За да преценим ефективността при отглеждането на всяка култура е необходимо избора на подходяща технология, обслужващ персонал, технически и други ресурси и оптималното им използване за нуждите на производствения процес.

Обект на нашето изследване е голямо земеделско стопанство намиращо се в село Комощица, община Якимово, област Монтана. Общата обработваема площ на стопанството е 3048 ha разпределени в сеитбообращение основно с пшеница, ечемик, слънчоглед, царевица за зърно и силаж, рапица и люцерна. Стопанството разполага с богат машинен парк състоящ се от 7 броя трактори ЮМЗ-6Л; 6 броя трактори МТЗ-80; 3 броя трактори К-701; 5 броя комбайни Дон-1500Б; 1 брой силажокомбайн Дон-680М; 1 брой косачка Е-302; 2 броя ИФА-W50; 2 броя ЗИЛ-130.

За определяне на необходимите средства за растениевъдното производство бе използван прототип на помощна електронна таблица (автор Ч. Везиров), която ще бъде описана подробно в друга публикация. В основата й е евристичен метод с разумно намаляване на върховата потребност от технически, изпълнителски, енергетични и други ресурси.

Информацията е групирана на технологична (типови технологични карти получени от научни институти и разработени технологии в стопанството) и техническа (информация за вида на използваните ресурси). Според характера на въздействието върху тези групи данните са разделени на входни (задание), междинни -„начално решение” (улесняващи вземането на крайни решения), крайни - „крайно решение” (даващи същността на решението).

Във входните данни е въведена информация която ще се използва при пресмятане на началните и крайните решения. Във всяка една колона се записват вида на селскостопанската работа, вида на културите, количеството работа, агротехническия срок, броя на работните дни, както и вида на техническите средства с които се работи с техните производителности и разход на гориво и т.н.

Началното решение ни дава междина представа от направените изчисления, като брой на необходимите агрегати, продължителност на смяна и т.н на базата на което се построяват междини графични зависимости подпомагащи крайното решение.

В крайното решение се изчисляват крайните резултати след подобряване на началното решение (препоръчан брой на необходимите ресурси, брой дни за работа, часове и т.н.), построяват крайните графични зависимости на базата на които се правят съответните изводи.

Методиката по определяне на получените решения ще бъде подробно описана в следващи публикации.

Онагледяването на началните и крайните решения за необходимите технически ресурси по време са показани, чрез някои графичните зависимости за силажокомбайни Дон-680М, трактори МТЗ-80, комбайн Дон-1500 Б и трактори К-701 на фиг.1, фиг.2, фиг.3, фиг. 4.

От получените зависимости се вижда, че за определени дни от годината за съответната технологична операция имаме върхова заетост на техника. За отчитането на възможното и постигнато намаление на върховата потребност от машините е разумно да се строят междинни графици. Тези графици ни дават представа за продължителността на върхова потребност от техника и вида технологична операция при която има такава заетост.

Оптимизирането на броя на техническите средства получени при началното решение се постига по няколко начина. Един от тези начини е да се увеличи продължителността на работа ако агротехническия срок позволява това. Както е известно някой технологични операции позволяват работа на повече от една смяна без да се влошава качеството на обработваемия продукт. Възможно решение е временно включване на незаети техника и обслужващ персонал в технологични операции където има недостиг на хора и техника (например трактори от различни марки с едни и същи технически параметри). Не трябва да се забравя и възможността за наемане на техника от други стопанства при разполагане с достатъчно финансов ресурс и необходимостта от срочно изпълнение на технологичните операции. От получените зависимости се вижда, че има възможност броят на техническите средства да се намали с една до две единици при крайното решение. Тази оптимизация позволява да се използват максимално наличните технически ресурси за цялото сеитбообращение за отглежданите култури.

Подобни зависимости се получат и за останалите технически средства с които разполага стопанството.

Fig. 1 - Initial and final decisions for the number of engaged silage harvester Don- 680M by days of the year /

Начално и крайно решение за броя на заетите силажокомбайни Дон- 680 М по дни от годината

Fig. 2 - Initial and final decisions for the number of engaged tractors MTZ- 80 by days of the year /

Начално и крайно решение за броя на заетите трактори МТЗ- 80 по дни от годината

Fig. 3 - Initial and final decision for the number of engaged grain harvesters Don- 1500 B by days of the year /

Начално и крайно решение за броя на заетите комбайни Дон -1500 Б по дни от годината

Fig. 4 - Initial and final decision for the number of engaged tractors K-701 by days of the year /

Начално и крайно решение за броя на заетите трактори К-701 по дни от годината

The information given by the graphic on Fig.5 was in work with energetic means only concerning diesel fuel. Calculations were made about the consumption of diesel fuel per a day. Data referred to days of the year, corresponding to the beginning and end of work for the entire period from the first to the last day of the year. The necessity of drawing of those graphic relations was connected with the possibility to determine the number and capacity of stationary tanks, the transportation means of the fuel and the frequency of the deliveries. When using other fuels and energy sources a column for their identification must be inserted. It will make possible to draw schedules about other necessary resources by time: different types of fertilizers, chemicals, water, seeds, seedlings, etc.

Построената графична зависимост на фиг.5. дава информация при работа с енергетични средства само с дизелово гориво. Направени са изчисления за потребността от дизелово гориво, за един работен ден. Данните се отнасят по дни от годината съответстващи на начало и край на работа за целия период от първия до последния ден от годината. Необходимостта от построяването на такива зависимости произхожда от възможността за определяне на броя и вместимостите на стационарните цистерни, средствата за транспортирането на горивото и периодичността на доставките. При използване на други горива и енергоносители, трябва да се въведе колонка за идентифицирането им. С това ще може да се строят графици и за други необходими ресурси по време: различни видове торове, препарати, вода, семена, разсад и т.н.

Fig. 5 - Daily quantity of fuel in the farm/

Фиг.5. Необходимото дневно количество гориво в стопанството


The use of electronic technology card allows technological solution to be created for various crops, cultivated in the farm, intermediate and final control of digital data (duration of work, number of shifts for 24 h, engagement of technical means and supporting stuff) use of constant and variable data, easy accessibility and applicability to a wide range of users.


[1]. Bulgarian agriculture at the start to EU;


[2]. Measure 141 - Supporting semi-subsistence farms undergoing restructuring, http://www.ecs.bg/bg/content/ 70/index.html;

[3]. Ministry of Agriculture and Foods (2009) - Annual report for the state and development of agriculture, Agrarian Report;

[4]. Ministry of Agriculture and Foods (2010) - Annual report for the state and development of agriculture, Agrarian Report;

[5]. Vezirov Ch. (2000) - Technological projection in agriculture, Rousse.


Използването на електронна технологична карта позволява изготвянето на технологично решение за отделните видове култури отглеждани в стопанството. Междинен и краен контрол на числови данни (продължителност на работа, брой смени в денонощието, заетост на технически средства и обслужващ персона), ползване на постоянни и променливи данни, лесна достъпност и приложимост за широк кръг от потребители.


[1]. Българското селско стопанство на старта в Европейския съюз http://www.farmer-bg.com/news_view.php?id=9794;

[2]. Везиров Ч. (2000) - Технологично проектиране в земеделието, Русе;

[3]. Министерство на земеделието и храните (2009) - Годишен доклад за състоянието и развитието на земеделието, Аграрен Доклад;

[4]. Министерство на земеделието и храните (2010) - Годишен доклад за състоянието и развитието на земеделието, Аграрен Доклад;

[5]. Мярка 141 Подпомагане на полупазарни стопанства в процес на преструктуриране http://www.ecs.bg/bg/content/70/index.html

acknowledgement: The work was supported by contract № BG051PO001-3.3.04/28, "Support for the development of scientific staff in the field of engineering research and innovation. The project is funded with support from the Operational Program "Human Resources Development" 2007-2013, financed by the European Social Fund of the European Union.

Каталог: files -> article
article -> Характеристики на горивата за двигатели с вътрешно горене ic engines fuel characteristics
article -> Утвърдил весела неделчева
article -> Конкурс за проект, при реализирането на проекти, финансирани със средства от европейските фондове, по реда на зоп
article -> Христо Смирненски
article -> Информация по чл. 4, ал. 3 от Наредбата за овос
article -> Алгоритми за настройване триточково осветление при наблюдение или заснемане на сценични обекти
article -> Analysis of reliability of the chassis of light lorry during operation
article -> International Scientific Conference 18 – 19 November 2011, gabrovo
article -> Д. Бекана Systems for monitoring and diagnostics of agro-industrial machinery

Поделитесь с Вашими друзьями:

База данных защищена авторским правом ©obuch.info 2019
отнасят до администрацията

    Начална страница