喬金友，衣佳忠，李傳磊，陳海濤，韓兆楨，姜　巖，劉佰鵬，2，張東光

(1.東北農(nóng)業(yè)大學(xué) 工程學(xué)院，哈爾濱　150030；2.黑龍江友誼農(nóng)場(chǎng)，黑龍江 雙鴨山　155800；3.內(nèi)蒙古阿拉善盟額濟(jì)納旗農(nóng)牧機(jī)械化推廣站，內(nèi)蒙古 額濟(jì)納旗　735400)

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個(gè)體聯(lián)合收割機(jī)經(jīng)濟(jì)壽命計(jì)算的研究

喬金友1，衣佳忠1，李傳磊1，陳海濤1，韓兆楨1，姜巖1，劉佰鵬1，2，張東光3

(1.東北農(nóng)業(yè)大學(xué) 工程學(xué)院，哈爾濱150030；2.黑龍江友誼農(nóng)場(chǎng)，黑龍江 雙鴨山155800；3.內(nèi)蒙古阿拉善盟額濟(jì)納旗農(nóng)牧機(jī)械化推廣站，內(nèi)蒙古 額濟(jì)納旗735400)

摘要：隨著聯(lián)合收割機(jī)的保有量逐年增加，有針對(duì)性地研究聯(lián)合收割機(jī)經(jīng)濟(jì)壽命，指導(dǎo)其運(yùn)營(yíng)與管理對(duì)推動(dòng)我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展起著重要作用。為此，建立了聯(lián)合收割機(jī)收入與成本體系，將機(jī)器機(jī)齡增加而導(dǎo)致的作業(yè)質(zhì)量下降、生產(chǎn)率降低所產(chǎn)生的適時(shí)性損失作為機(jī)器作業(yè)的一項(xiàng)成本，同時(shí)將體系中的各項(xiàng)收入與成本進(jìn)行建模。同時(shí)，分別對(duì)自用型、代耕型、兼用型聯(lián)合收割機(jī)的各項(xiàng)收入與成本的構(gòu)成問(wèn)題進(jìn)行分析與探討，以聯(lián)合收割機(jī)所有者的年均純收益最大為目標(biāo)，建立求解聯(lián)合收割機(jī)經(jīng)濟(jì)壽命的數(shù)學(xué)模型，為合理制定機(jī)器更新方案提供理論依據(jù)。最后，以黑龍江友誼農(nóng)場(chǎng)某農(nóng)戶沃德4LZ-2.5水稻聯(lián)合收割機(jī)為例，用該模型求解出此機(jī)器的經(jīng)濟(jì)壽命，驗(yàn)證了該模型的有效性。

關(guān)鍵詞：農(nóng)業(yè)機(jī)械化；聯(lián)合收割機(jī)；經(jīng)濟(jì)壽命

0引言

隨著我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化程度不斷提高，各種類型的聯(lián)合收割機(jī)保有量也隨之不斷提高，截止至2014年，我國(guó)聯(lián)合收割機(jī)保有量已經(jīng)超過(guò)150萬(wàn)臺(tái)。因此，合理制定聯(lián)合收割機(jī)的更新決策方案，是有效提高經(jīng)濟(jì)效益和機(jī)器利用率的重要保障。關(guān)于農(nóng)業(yè)機(jī)器經(jīng)濟(jì)壽命的研究國(guó)內(nèi)外已經(jīng)有許多文獻(xiàn)報(bào)道，奠定了農(nóng)業(yè)機(jī)器經(jīng)濟(jì)壽命研究的理論基礎(chǔ)，但這些研究對(duì)象大多是指廣泛的農(nóng)業(yè)機(jī)器，缺乏針對(duì)聯(lián)合收割機(jī)的研究[1-4]。而相對(duì)拖拉機(jī)經(jīng)濟(jì)壽命的研究來(lái)說(shuō)[5-10]，我國(guó)單獨(dú)對(duì)聯(lián)合收割機(jī)經(jīng)濟(jì)壽命計(jì)算方法進(jìn)行探討的文獻(xiàn)較少。聯(lián)合收割機(jī)與多數(shù)農(nóng)業(yè)機(jī)器主要不同在于，它對(duì)作物的收獲作業(yè)屬于關(guān)鍵作業(yè)，而關(guān)鍵作業(yè)是否能夠適時(shí)完成對(duì)作物的產(chǎn)量及品質(zhì)影響較大[11]。因此，將適時(shí)性損失考慮到聯(lián)合收割機(jī)經(jīng)濟(jì)壽命計(jì)算模型中，可以使其計(jì)算結(jié)果更貼近實(shí)際。

1聯(lián)合收割機(jī)的收入與成本

1.1　影響聯(lián)合收割機(jī)經(jīng)濟(jì)壽命收入與成本的構(gòu)成

聯(lián)合收割機(jī)工作產(chǎn)生的收入與成本直接影響聯(lián)合收割機(jī)的經(jīng)濟(jì)壽命。其中，收入包括代耕收入和作物收入，成本包括運(yùn)營(yíng)成本和經(jīng)濟(jì)損失，如圖1所示。

圖1　 聯(lián)合收割機(jī)收入與成本體系

1.2　聯(lián)合收割機(jī)收入與成本計(jì)算詳細(xì)模型

1.2.1各收入的計(jì)算模型

1)代耕收入。聯(lián)合收割機(jī)的代耕收入是指機(jī)器的所有者或所有單位用機(jī)器為他人提供作物收獲服務(wù)，并且一般按照單位面積進(jìn)行一定的收費(fèi)。

設(shè)代耕收入為E1，第i年代耕面積為Wi，單位面積收費(fèi)為Ji，則機(jī)齡為n年的機(jī)器代耕收入為

2)作物收入。聯(lián)合收割機(jī)的作物收入源自作物收獲后，直接或經(jīng)過(guò)一定的加工處理后向某些單位或個(gè)人銷售所獲得的收入的一部分。由于農(nóng)作物生長(zhǎng)過(guò)程中，需要投入多種成本，如種子成本、肥料成本、農(nóng)藥成本、運(yùn)輸成本、田間管理成本及收獲成本等。因此，在諸多成本中，聯(lián)合收割機(jī)的各項(xiàng)成本只占總成本的一部分。因此，分?jǐn)偟铰?lián)合收割機(jī)的作物收入只能是整體收入的一部分，具體應(yīng)按照占整個(gè)成本比例予以確定。

設(shè)作物收入為E2，聯(lián)合收割機(jī)的各項(xiàng)成本占總成本比例為λ，第i年總收入為Fi，則機(jī)齡為n年的機(jī)器代耕收入為

1.2.2各成本的計(jì)算模型

1)運(yùn)營(yíng)成本中各項(xiàng)費(fèi)用。構(gòu)成聯(lián)合收割機(jī)的成本包括運(yùn)營(yíng)成本和經(jīng)濟(jì)損失。其中，運(yùn)營(yíng)成本所包括人工費(fèi)用、維修費(fèi)用、油料費(fèi)用和管理費(fèi)用，可根據(jù)當(dāng)年各個(gè)費(fèi)用項(xiàng)目實(shí)際投入直接獲取。

設(shè)機(jī)齡為n年的機(jī)器人工費(fèi)用、維修費(fèi)用、油料費(fèi)用和管理費(fèi)用分別為C1、C2、C3、C4，第i年這4項(xiàng)費(fèi)用分別為D1i、D2i、D3i、D4i，單臺(tái)聯(lián)合收割機(jī)每天人工費(fèi)用為K，第i年進(jìn)行收獲作業(yè)的作業(yè)期為T(mén)1i，則機(jī)齡為n年的機(jī)器這4項(xiàng)費(fèi)用分別為

折舊費(fèi)用應(yīng)選用符合實(shí)際生產(chǎn)的折舊方法進(jìn)行計(jì)算。通過(guò)調(diào)研可知，直線折舊方法因計(jì)算較為簡(jiǎn)便，可操作性較強(qiáng)，在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用較多。但在計(jì)算靜態(tài)經(jīng)濟(jì)壽命時(shí)，無(wú)論更新期是多少年，只會(huì)影響每年折舊費(fèi)的提取量，所有折舊費(fèi)之和恰好等于原值與殘值之差。

設(shè)機(jī)器使用第i年折舊費(fèi)為D5i，原值為P，殘值為S，假設(shè)機(jī)器經(jīng)濟(jì)壽命為n年，則機(jī)器機(jī)齡為n年時(shí)的總折舊費(fèi)用C5可表示為

2)額外適時(shí)性損失。適時(shí)性損失主要由于違期作業(yè)造成作物的品質(zhì)降低和產(chǎn)量下降，此理論在農(nóng)業(yè)機(jī)器配備領(lǐng)域已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用；但在計(jì)算聯(lián)合收割機(jī)經(jīng)濟(jì)壽命領(lǐng)域的研究中，鮮有文獻(xiàn)提及，故本研究對(duì)其進(jìn)行深入探討。

隨著聯(lián)合收割機(jī)的機(jī)齡增加，不但會(huì)導(dǎo)致維修頻率的增加，而且機(jī)器的作業(yè)效率也會(huì)隨之降低，這就導(dǎo)致機(jī)器完成收獲作業(yè)的時(shí)間延長(zhǎng)，從而增加了適時(shí)性損失。設(shè)第i年某聯(lián)合收割機(jī)需要作業(yè)面積為Ui,此聯(lián)合收割機(jī)第i年的作業(yè)效率為Ri，第i年進(jìn)行收獲作業(yè)的作業(yè)期為T(mén)1i，假設(shè)第i年更新機(jī)器后作業(yè)期為T(mén)2i，且更新后的平均日作業(yè)面積和此聯(lián)合收割機(jī)第1年的平均日作業(yè)面積近似相等，則有

(1)

(2)

設(shè)聯(lián)合收割機(jī)開(kāi)始作業(yè)日為t，作業(yè)地區(qū)待收獲作物收獲適時(shí)性函數(shù)為y(t)，該地區(qū)該作物每公頃平均產(chǎn)值為G，此機(jī)器第i年收獲作物適時(shí)性損失值為H1i，假設(shè)第i年更新機(jī)器后適時(shí)性損失值為H2i，由于機(jī)齡增加造成額外適時(shí)性損失值為D6i，則有

(3)

(4)

(5)

機(jī)器機(jī)齡為n年時(shí)的總額外適時(shí)性損失值為C6可表示為

2聯(lián)合收割機(jī)經(jīng)濟(jì)壽命分析及其模型建立

2.1　不同經(jīng)營(yíng)類型聯(lián)合收割機(jī)收入與成本的探討

2.1.1自用型聯(lián)合收割機(jī)

自用型聯(lián)合收割機(jī)主要用自己的機(jī)器將自己的農(nóng)田收割任務(wù)完成，也就是農(nóng)田任務(wù)收割質(zhì)量的好壞將直接影響機(jī)器所有者的經(jīng)濟(jì)效益，此經(jīng)營(yíng)類型的聯(lián)合收割機(jī)主要收入是作物收入，而不存在代耕收入，但要考慮由于機(jī)器機(jī)齡增加而導(dǎo)致的作業(yè)質(zhì)量下降、生產(chǎn)率降低、維修頻率增加而產(chǎn)生的適時(shí)性損失及各項(xiàng)運(yùn)營(yíng)成本。

2.1.2代耕型聯(lián)合收割機(jī)

代耕型聯(lián)合收割機(jī)主要用自己的機(jī)器為他人的農(nóng)田完成收割任務(wù)，并按照收割面積的大小收取一定的代耕費(fèi)用。在實(shí)際生產(chǎn)中，聯(lián)合收割機(jī)正常作業(yè)情況下，聯(lián)合收割機(jī)只要按時(shí)完成租用者的收割任務(wù)就可得到相應(yīng)的收益。故農(nóng)田任務(wù)收割質(zhì)量的好壞不影響機(jī)器所有者的經(jīng)濟(jì)效益。這種情況，即不需要計(jì)算由于機(jī)器機(jī)齡增加而導(dǎo)致的作業(yè)質(zhì)量下降、生產(chǎn)率降低、維修頻率增加而產(chǎn)生的適時(shí)性損失，也不需要考慮作物收入。

2.1.3兼用型聯(lián)合收割機(jī)

兼用型聯(lián)合收割機(jī)即為他人提供代耕服務(wù)，又要將機(jī)器所有者的農(nóng)田收割任務(wù)完成。所以，計(jì)算這種經(jīng)營(yíng)類型聯(lián)合收割機(jī)的經(jīng)濟(jì)壽命需要將各個(gè)收入與成本明確。按照自用型和代耕型聯(lián)合收割機(jī)的收入與成本的探討方法，不難得出機(jī)器的收入包括做代耕作業(yè)時(shí)的代耕收入和自用時(shí)的作物收入，經(jīng)濟(jì)損失為自用時(shí)所產(chǎn)生的適時(shí)性損失。

2.2　聯(lián)合收割機(jī)經(jīng)濟(jì)壽命模型的目標(biāo)選擇

無(wú)論自用型、代耕型、兼用型聯(lián)合收割機(jī)，建立聯(lián)合收割機(jī)經(jīng)濟(jì)壽命的計(jì)算模型，首先應(yīng)確定計(jì)算的目標(biāo)選擇問(wèn)題。由于聯(lián)合收割機(jī)更新?lián)Q代決策者是機(jī)器的所有者或所有單位，故應(yīng)該以其所有者或所有單位的經(jīng)濟(jì)收益最大化。為保證機(jī)器在使用年限內(nèi)取得最大的經(jīng)濟(jì)效益，本研究選擇以聯(lián)合收割機(jī)所有者的年均純收益最大為目標(biāo)，建立求解聯(lián)合收割機(jī)經(jīng)濟(jì)壽命的數(shù)學(xué)模型。

2.3　個(gè)體聯(lián)合收割機(jī)經(jīng)濟(jì)壽命模型建立

2.3.1靜態(tài)聯(lián)合收割機(jī)經(jīng)濟(jì)壽命模型建立

在不考慮資金時(shí)間價(jià)值的情況下，建立聯(lián)合收割機(jī)經(jīng)濟(jì)壽命求解模型。設(shè)n年內(nèi)等值純收益為Yn，則有

YT=max{Yn丨n=1，2，3…}

(6)

所以，求得聯(lián)合收割機(jī)經(jīng)濟(jì)壽命為T(mén)年。

2.3.2動(dòng)態(tài)聯(lián)合收割機(jī)經(jīng)濟(jì)壽命模型建立

在考慮資金時(shí)間價(jià)值的情況下建立求解聯(lián)合收割機(jī)經(jīng)濟(jì)壽命的數(shù)學(xué)模型，設(shè)資金占用利率為I，n年內(nèi)等值純收益Yn，則有

所以有

YT=max{Yn丨n=1，2，3…}

(7)

所以，求得聯(lián)合收割機(jī)經(jīng)濟(jì)壽命為T(mén)年。

3實(shí)證研究

3.1　沃德4LZ-2.5水稻聯(lián)合收割機(jī)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

以黑龍江友誼農(nóng)場(chǎng)某臺(tái)兼用型沃德4LZ-2.5水稻聯(lián)合收割機(jī)為研究對(duì)象，通過(guò)實(shí)地調(diào)研得到該機(jī)器部分年份的各項(xiàng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，如表1所示。

表1　主要運(yùn)用指標(biāo)隨機(jī)齡的變化情況

擁有該機(jī)器的農(nóng)戶擁有自用水稻種植面積20hm2，當(dāng)將自用面積收割任務(wù)完成后，該機(jī)器為其他待收割農(nóng)戶提供代耕服務(wù)，代耕收入為1 500元/hm2。當(dāng)此機(jī)器提供代耕服務(wù)時(shí)，油耗費(fèi)用由耕地所有者提供，故計(jì)算油耗費(fèi)用時(shí)，僅計(jì)算自用時(shí)的油耗費(fèi)用。該農(nóng)場(chǎng)任何水稻聯(lián)合收割機(jī)實(shí)行統(tǒng)一由農(nóng)場(chǎng)管理，并且不收取管理費(fèi)。此地區(qū)水稻近些年年平均價(jià)格為2.7元/kg，平均每公頃產(chǎn)量為8 500kg，則平均每公頃平均產(chǎn)值為G=22 950元，而每公頃各種成本總投入為18 500元，則每公頃純收入為3 950元。在機(jī)器自用收獲作業(yè)時(shí)，每公頃各項(xiàng)平均成本之和為1 200元，則收獲機(jī)械作業(yè)時(shí)所占總成本投入λ=0.07。該機(jī)器折舊殘值為原值的10%，也就是說(shuō)機(jī)器原值P為84 000元，殘值S為8 400元。

3.2　額外適時(shí)性損失的計(jì)算

根據(jù)文獻(xiàn)[12]可知，水稻收獲適時(shí)性函數(shù)為

y(t)=0.00264t2-0.076t+0.548

上文提及站在機(jī)器所有者收益角度上，只計(jì)算為機(jī)器所有者作業(yè)時(shí)所產(chǎn)生的額外經(jīng)濟(jì)損失，即額外的適時(shí)性損失。根據(jù)表1基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和式(1)~ 式(5)以及作業(yè)期最佳分布定理[13]，可以求出表2中的各個(gè)指標(biāo)參數(shù)。

表2　額外適時(shí)性損失相關(guān)數(shù)據(jù)

3.3　經(jīng)濟(jì)壽命的計(jì)算

3.3.1靜態(tài)經(jīng)濟(jì)壽命

將表1、表2以及各項(xiàng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)帶入式(6)中，可求得各個(gè)機(jī)齡更新的靜態(tài)年均收益Yn，如表3所示。

表3 各個(gè)機(jī)齡更新的靜態(tài)年均收益

Table 3　Static annual revenue of each machine age

由表3可知：當(dāng)機(jī)齡為5年時(shí)，該臺(tái)沃德4LZ-2.5水稻聯(lián)合收割機(jī)的靜態(tài)年均收益最大，所以該機(jī)器靜態(tài)經(jīng)濟(jì)壽命為5年。

3.3.2動(dòng)態(tài)經(jīng)濟(jì)壽命

將影響因素資金的時(shí)間價(jià)值考慮到計(jì)算聯(lián)合收割機(jī)計(jì)算模型中，按照黑龍江友誼農(nóng)場(chǎng)實(shí)際情況令資金占用利率為I=0.1。將表1、表2及各項(xiàng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)帶入式(7)中，可求得各個(gè)機(jī)齡更新的動(dòng)態(tài)年均收益Yn，如表4所示。

表4　各個(gè)機(jī)齡更新的動(dòng)態(tài)年均收益

由表4可知：當(dāng)機(jī)齡為5年時(shí)，該臺(tái)沃德4LZ-2.5水稻聯(lián)合收割機(jī)的動(dòng)態(tài)年均收益最大，所以該機(jī)器動(dòng)態(tài)經(jīng)濟(jì)壽命為5年。

4結(jié)論

1)建立了聯(lián)合收割機(jī)收入與成本體系，并對(duì)體系中的各項(xiàng)收入與成本的計(jì)算進(jìn)行建模。

2)探討了自用型、代耕型、兼用型聯(lián)合收割機(jī)收入與成本的構(gòu)成問(wèn)題。

3)建立了計(jì)算聯(lián)合收割機(jī)個(gè)體經(jīng)濟(jì)壽命的模型，并將適時(shí)性損失作為一項(xiàng)成本考慮到該計(jì)算模型中。

4)以黑龍江友誼農(nóng)場(chǎng)某臺(tái)兼用型沃德4LZ-2.5水稻聯(lián)合收割機(jī)為研究對(duì)象，使用建立的數(shù)學(xué)模型，求解出該機(jī)器靜態(tài)和動(dòng)態(tài)經(jīng)濟(jì)壽命均為5 年。該結(jié)果可對(duì)此機(jī)器所有者進(jìn)行更新?lián)Q代決策時(shí)提供參考。

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Research on Economic Life Calculation of Combine Harvester

Qiao Jinyou1, Yi Jiazhong1, Li Chuanlei1, Chen Haitao1, Han Zhaozhen1,Jiang Yan1, Liu Baipeng1,2， Zhang Dongguang3

(1.Engineering College, Northeast Agricultural University, Harbin 150030, China；2.Heilongjiang Friendship Farm,Shuangyashan 155800,China; 3.Inner Mongolia Alashan Ejinaqi Agricultural Mechanization Promotion Station,Ejinaqi 735400,China)

Abstract：Since the reform and opening up, the inventory of combine harvester increases year by year, targeted research of combine harvester’s economic life and guidance of the operation and management of combine harvester play an important role in promoting agricultural mechanization development in our country. This study establishes revenue and cost system of combine harvester, takes timeliness loss produced by working quality decrease and productivity reduce resulted from machine age increase as a cost of machinery operation, and respectively carries out modeling on various revenues and costs in the system. The study respectively carries out analysis and discussion on constituting problem of various revenues and costs of self-use, substituting cultivating type and dual-purpose type of combine harvester, and takes the maximum annual average net income of combine harvester owners as the goal to set up mathematical model to solve the economic life of combine harvester so as to provide theoretical basis for reasonably establishing machine replaced solution. In the end, the model is used to solve the economic life of this machine, and the validity of the model is verified by using the model to solve the economic life of a Wo De 4LZ-2.5 rice combine in Heilongjiang friendship farm.

Key words：agricultural mechanization; combine harvester; economic life

中圖分類號(hào)：S232.4

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1003-188X(2016)11-0041-05

作者簡(jiǎn)介：?jiǎn)探鹩?1969-)，黑龍江林甸人，副教授，博士，(E-mail)qiaojinyou@163.com。

基金項(xiàng)目：國(guó)家公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項(xiàng)(20131103-3-2)；國(guó)家大豆產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系崗位科學(xué)家“十二五”任務(wù)(CARS-04-PS22-1)；東北農(nóng)業(yè)大學(xué)人才基金項(xiàng)目(2009RC51)

收稿日期：2015-08-20