بخشی از مقاله
چکیده
کمبود منابع تولید از جمله انرژي سبب شده است که روشهاي تخصیص بهینه منابع کمیاب بین فعالیتهاي مختلف روز به روز گسترش یابد. با توجه به نقش حیاتی بخش کشاورزي در اقتصاد ملی و اشتغالزایی و تأمین غذاي جامعه، لازم است که از منابع و ابزارهاي تولید در این بخش به بهترین نحو ممکن استفاده گردد.
مدیریت مصرف انرژي به عنوان یکی از نهاده هاي اصلی تولید، تنها و نزدیکترین راه براي بهره برداري بیشتر از سوختهاي موجود و منابع انرژي است که در این میان نقش متخصصان مکانیزاسیون در این راستا و در جهت ارتقاء مدیریت بسیار چشمگیر است.
تحقیق حاضر در پی دستیابی به الگوي مصرف انرژي در کشت گندم و ارائه مدل بهینه تخصیص منابع انرژي به واحدهاي مختلف تولیدي در دشت ساوجبلاغ میباشد؛ به نحوي که سیر انرژي جریان مطلوبی در پیش گیرد. بدین منظور سطوح بهره برداري بر حسب فراوانی به 4 طبقه تقسیم بندي شد. سپس اقدام به محاسبه انرژي هاي خروجی و ورودي به مزارع، تجزیه و تحلیل داده ها، آنالیز واریانس، مقایسه میانگین و تعیین ضرایب همبستگی گردید. پس از مشخص نمودن الگوي مصرف انرژي رایج در منطقه، براي تعیین الگوي بهینه مصرف از تکنیکهاي برنامهریزي ریاضی به روش مدل سازي بر پایه برنامه ریزي خطی استفاده گردید.
نتایج نشان داد که بیشترین مصرف انرژي به ترتیب مربوط به انرژي کود و سوخت به مقدار 13929.05MJ/kg و 8662.76MJ/kg می باشد که به دلیل استفاده از الگوي نامناسب کشت، ادوات فرسوده و عدم آگاهی کشاورزان در نتیجه مدیریت ضعیف در مزارع است. در جهت افزایش بهره وري با مقایسه بین دو حالت یکی با درنظر گرفتن کاه و کلش به عنوان محصول خروجی و دیگري یعنی لحاظ نکردن کاه و کلش در محاسبات مشخص گردید که استفاده صحیح از بقایاي کشاورزي می تواند علاوه بر فواید زیست محیطی، شاخص هاي ارزیابی انرژي نظیر نسبت بازده انرژي و بهره وري انرژي را از مقدار 2.44Kg/MJ و0.16Kg/MJ به 3.51Kg/MJ و0.23Kg/MJ ارتقاء دهد.
تحلیل نرم افزاري و بهینه سازي الگوي مصرف انرژي مدل سازي شده بیانگر آن است که می توان با مصرف کمتر نهاده هاي ورودي مقدار محصول کنونی را به دست آورد. طبق محاسبات استفاده از الگوي بهینه مصرف انرژي می تواند متوسط میزان مصرف انرژي نهاده هاي مختلف از قبیل؛ سوخت دیزل، نیروي الکتریسته، نیروي انسانی، بذر، کود، سموم شیمایی و ماشین آلات را به ترتیب به مقدار %17.69، %16.44، %27.63، %17.7، %22.45، %19.23 و %45.41 کاهش دهد.
مقدمه
از مجموع زمین هاي زیر کشت جهان، 16 درصد آن یعنی حدود 228 میلیون هکتار به کشت گندم اختصاص داشته است. با توجه به اختصاص سطح زیادي از مزارع کشور به محصول گندم مشاهده می شود که سهم زیادي از انرژي مصرفی در بخش کشاورزي به گندم اختصاص یافته، پس لازم است که در بهینه سازي انرژي مصرف شده در این بخش تحقیقات وسیعی انجام شود.
برنامه ریزي در راستاي بهره برداري مطلوب از منابع و عوامل در مقوله مدیریت منابع اهمیت ویژه اي دارد، در مدیریت برنامه ریزي، یکی از روشهاي متداول در بهینه سازي استفاده از برنامه ریزي خطی است که به کمک این روش نه تنها می توان منابع محدود را به فعالیتهایی در واحد تخصیص داد که بیشترین بازده را دارند، بلکه احتمال خطر و زیان فعالیتهاي بهره برداران را نیز می توان مشخص نمود.
با توجه به مطالب ذکر شده و درنظر گرفتن این مطلب که منطقه ساوجبلاغ از مناطق استراتژیک و پیشرو در تولیدات کشاورزي در استان تهران می باشد و سهم بسیار زیادي ار زمینهاي کشاورزي در دشت ساوجبلاغ به کشت گندم اختصاص دارد، این سؤال باقی می ماند که آیا الگوي کشت موجود از دید کارائی انرژي مناسبترین الگوي کشت ممکن است؟ و یا اگر نیست الگوي کشت بهینه در منطقه چیست؟
لازم است براي درك بهتر مسئله موجود تعاریفی از مفاهیم مورد بحث ارائه شود.
مدیریت انرژي: مدیریت یعنی برنامه ریزي و اجراي مراحل کار با توجه به شناخت و آگاهی نسبت به اهداف کار و افزایش راندمان آن و مدیریت انرژي در کشاورزي یعنی اینکه انرژي نهاده ها را چگونه در کشاورزي مصرف نماییم تا بیشترین بازدهی را داشته باشیم
جریان انرژي: رابطه بین انرژي مصرفی و تولید محصول در ابتدا مستقیم، ولی بین تولید وکارایی مصرف انرژي معکوس است. توابع تولیدي در کشاورزي: تولید در کشاورزي تابعی از ورودي هاي مختلف انرژي می باشد - Y=F - n - - و معادلات مختلف در این زمینه ارائه شده که بارزترین را معادله کاب داگلاس1 نشان داده است : - 16 -
= Yt عملکرد تولید گندم در زمان t i
= Xn قسمتی از ورودي ها که تولید را تحت تأثیر قرار می دهد،
= βо عدد ثابت،
= βi ضریب تأثیر نهاده ها در عملکرد،
= ιε میزان خطا که با میانگین صفر داراي توزیع نرمال می باشد
مدل: مدل، نمایش خاص از یک سامانه است. مدلها مفیدند زیرا اولاً تخمینی از واقعیتند، ثانیاً مبناي مطالعاتی مناسبی محسوب می شوند. مدلها را به شیوه هاي گوناگونی طبقه بندي می کنند که عبارتند از:
1. مدلهاي شمایلی
2. مدلهاي قیاسی
3. مدلهاي سمبولیک یا ریاضی که برنامه ریزي خطی جزء دسته سوم می باشد
برنامه ریزي خطی: برنامه ریزي خطی از جمله قویترین تکنیک هایی است که مدیران می توانند در حل مسائل مختلف خود با توجه به شرایط مسئله بکار گیرند. اگر سه وظیفه تأمین منابع مالی، تولید و فروش را وظایف اصلی هر شرکت تولیدي قلمداد کنیم، برنامه ریزي خطی در وظیفه دوم - تولید - ، توانایی خود را در حل مسائل به خوبی نمایان ساخته است و در دو وظیفه دیگر توان نشان دادن قابلیت هاي خود را ارائه نموده است. یک مدل برنامه ریزي خطی داراي اجزاء زیر است؛
تابع هدف، تابعی است ریاضی که از متغیرهاي تصمیم تشکیل یافته و بیانگر هدف مدل می باشد. این تابع نشان دهنده خواسته ها و آرزوهاي تصمیم گیرنده مانند، حداکثر کردن مطلوبیت یا حداقل کردن هزینه است.
محدودیت، عبارتست از یک معادله یا نامعادله متشکل از متغییرهاي تصمیم که محدودیت هاي مدل - یا تصمیم گیرنده - را جهت دستیابی به اهداف مدل بیان می کند.
وضعیت متغیرهاي تصمیم، متغیر هاي تصمیم با توجه به مصداق تعیین شده براي آن عمدتاً به یکی از دو صورت زیر است:
متغیر تصمیم غیر منفی xj ≥ 0 - j = 1, … ,n - و متغیر تصمیم آزاد در علامت که در این حالات xj می تواند مقادیر مثبت، منفی و یا صفر را اختیار کند.
شکل کلی مدل برنامه ریزي خطی به صورت زیر است:
- متغیر هاي آزاد علامت - یا x1, x2, … ,xn ≥ 0 که در آن:
- مقدار متغیر هاي تصمیم - xj - j = 1 , … , n - =
مقدار تابع هدف z =
ضرایب متغیر هاي تصمیم در تابع هدف c1, c2, … , cn =
ضرایب متغیر هاي تصمیم در محدودیت ها a1n, a2n, … , ain =
مقادیر ثابت - یا اعداد سمت راست - b1, b2, … , bm =
تعداد متغیر هاي تصمیم n =
تعداد محدودیت ها m =
ادبیات وپیشینه پژوهش
آلام و همکاران - 2005 - 2، روند کاهش شاخص کارایی انرژي در کشاورزي بنگلادش را طی سالهاي 1980 تا 2001 بررسی کرده و نشان دادند که استفاده از ماشین و سطح مکانیزاسیون طی این سالها در این کشور افزایش یافته است.
