3.1.2 牧草収穫作業システム
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農業システムにおける例として，牧草収穫作業体系をとりあげて説明しよう．
i） 作業体系の調査・分析 岩手県のＳ農協において240haの水田で牧草を協業運営で生産しようという計画設計を目的としてモデルを作成する．
そのためには，まず図3.2のようにどのような作業手順で牧草生産を行うのか明らかにする必要がある．ここでは，a. 乾燥機仕上げ方式乾草，b. 圃場乾燥仕上げ方式乾草，c. キューブ（約5cm四方の立方体に乾草を成形したもの）の三方式を採用し，a，bについては，①バラの乾草貯蔵と，②梱包乾草貯蔵の貯蔵方法を組合せた．
図3.2 作業手順 図3.3 シミュレーションの骨組
気象データについては，近くのＭ市のデータを用いることにし，気象庁月報から，日平均気温，降雨量，晴天率，曇天率，雨天率等のデータを収集整理した．
つぎに，牧草の生育データについては，岩手県畜産試験場の気象感応試験の採草型混播草地のデータをもとにして次式の関係にまとめた．
Y＝－0.095X2＋4.39X－19.55 eq. 3.1
ここで，Y：混播牧草の風乾物増加重量（kg ／0.3ha ／日）
X：日平均気温（℃）
なお，上式は5＜X＜21の場合であり，日平均気温が21℃以上になる7月20日以降は，Y＝9.2kg／0.3ha／日の一定とした．
ii） モデル化 システムのモデルは，時間を軸とした固定時間増分法によるシミュレーションモデルとし，図3.3のような骨組で作業体系について時間を追って描写したものである．すなわち，①データの読み込み，②ある時刻を設定し，そのときのシステムの状態を③～⑫で求める．③牧草の状態，④天候，⑤刈取作業，⑥牧草圧砕作業，⑦転草作業，⑧集草作業，⑨圃場梱包作業，⑩運搬作業，⑪乾燥作業，⑫定置梱包作業を描写し，⑬でそれらの状態の記録をとって，ある一定の刻み時間だけ時刻を進めて，②にもどる．収穫作業の期間が終わったら，１年間の結果のまとめを⑭で記録して終わる．
初期データやパラメータは，表3.1，3.2のとおりである．
モデルの各部については，図3.4～3.7のようにフローチャートでその概要を示した．
表3.1 パラメータ記号一覧（1）
| 項 目 Item |
変数名 Symbol |
インプット例 Example of input |
|
| ･地区名 ･圃場区画数 ･一区面積 ･一日刈取計画面積 ･作業月日 ･時刻 ･きざみ時間 ･作業開始日 ･作業最終日 ･圃場作業開始時刻 ･ 終了時刻 ･刈取作業開始時刻 ･ 終了時刻 ･第１回転草開始時刻 終了時刻 ･第２回転草開始時刻 終了時刻 ･第３回転草開始時刻 終了時刻 ･第４回転草開始時刻 終了時刻 ･集草 開始時刻 終了時刻 |
Name of locality Number of field Area of a field （ha） Planned mowing rate （ha/d） Date of operation Time （h） Time increment （h） Operation starting date Operation finishing date Field operation starting time Field operation finishing time Mowing starting time Mowing finishing time Ist tedding starting time Ist tedding finishing time 2nd tedding starting time 2nd tedding finishing time 3nd tedding starting time 3nd tedding finishing time 4nd tedding starting time 4nd tedding finishing time Windrowing starting time Windrowing finishing time |
NAME KU A API LD T DT LIS LEND ST ET ST1 ET1 ST21 ET21 ST22 ET22 ST23 ET23 ST24 ET24 ST3 ET3 |
SASAMA 800 0.3 7.5 0～24.0 0.5 520 1031 8.00 17.00 8.00 10.00 11.00 15.00 12.00 16.00 9.50 12.00 13.00 15.00 13.00 16.50 |
| Capacity ･モアーの能率 ･テッダの能率 ･レーキの能率 ･ヘイコンの能率 ･ベーラの能率 ･ドライヤーの能率 ･トレーラーの能率 ･入力積込の能率 ･トラクタの能率 ･一時貯留装置の容量 ･ヘイプレスの能率 Number ･モアーの台数 ･テッダの台数 ･レーキの台数 ･ヘイコンの台数 ･ベーラの台数 ･ドライヤーの台数 ･トレーラーの台数 ･積込人員 ･トラクタの台数 ･一時貯留装置の台数 ･ヘイプレスの台数 |
Mower （ha/h） Tedder （ha/h） Rake （ha/h） Conditioner （ha/h） Baler （ton/h） Dryer （water ton/h） Trailer （ton） Man loading （ton/h/man） Tractor Hay tower （ton） Hay press （ton/h） Mower Tedder Rake Conditioner Baler Dryer Trailer Man Tractor Hay tower Hay press |
E（1） E（2） E（3） E（4） E（5） E（6） E（7） E（8） E（9） E（10） E（11） N（1） N（2） N（3） N（4） N（5） N（6） N（7） N（8） N（9） N（10） N（11） |
0.75 1.7 1.2 0.75 5.0 0.25 4.0 0.7 10.0 3.0 5 7 7 5 5 4 10 10 15 10 1 |
表3.2 パラメータ記号一覧（2）
| 項 目 Item |
変数名 Symbol |
インプット例 Example of input |
|
| 第Ｋ区の草の状態コード 立毛中 刈取した ヘイコンした １回目転草した ２回目転草した ３回目転草した ４回目転草した 集草した ベールした ばら搬送した ばら乾燥した ヘイタワーに入れた ヘイプレスした ベール後運搬した ベールのまま乾燥 第Ｋ区の草の生育重量 第Ｋ区の刈取した草重量 第Ｋ区の草の水分 ･ 草の初期重量 ･ 草の初期水分 ･ 仕上げ水分 ･選別草生育重量 ･週の初日 ･晴天日の乾減率 ･曇天日の乾減率 ･Ｊ月の晴天率 ･Ｊ月の雨天率 明日の天候 今日の天候 昨日の天候 第Ｋ区の作業終了時刻 Ｉ機械Ｎ台目の作業終了時刻 一時貯留装置－内草重量 Ｉ機械の１区所要時間 Ｉ機械の１日処理量 Ｉ機械Ｎ台目の１日稼働時間 Ｉ機械Ｎ台目の年間稼働時間 年間総処理量 刈回数 ･集草してよい水分 ･草型 |
Code No. of grass state of K field Standing Mowed Conditioned Ist tedded 2nd tedded 3rd tedded 4th tedded Windrowed Baled Transported in bulk Dried in bulk Loaded in tower Pressed Transported after baling Dried after baling Yield of K field （ton） Grass weight after mowing of K field （ton） Moisture contents of grass of K field （%） Initial yield （ton/ha） Initial moisture contents （%） Final hay moisture contents （%） Weekly yield increment （ton/0.3ha/d） First date of week Drying rate of clear day （%/h） Drying rate of cloudy day （%/h） Probability of clear day of J month Probability of rainy day of J month Climate of tomorrow Climate of today Climate of yesterday Operation finishing time of K field Operation finishing time of No.N of I machinery Temporary stored weight in hay tower Required time of I machinery for a field Daily amount operated with I machinery （ton） Daily operation hour of No.N of I machinery Total operation hour of No.N of I machinery Amount of product annually Number of cutting Allowable moisture contents for windrowing （%） Grass growing type |
M（K） W（K） Z（K） D（K） Y1 D1 DEND R1-R12 L1-L12 DKT2（M） DKT1（M） HARE（J） AME（J） KTOM KT KY TX（K） TJ（I,N） TOWER TE（I） S（I） WT（I,N） WTOTAL（I,N） STOTAL ICYCL D4 KATA |
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 89 109 11.42 85.0 15.0 0.119-0.046 510-719 1.0-4.0 0.5-1.0 0.67-0.41 0.18-0.06 2: clear 1: cloudy 0: rainy 80.0 1 or 2 |
・印は，初期値として入力するもの．
図3.4 フローチャート概要（１）作業開始
b. 刈取作業は図3.5のように，①刈取してよい時刻，②今日も明日も雨でない，③一日刈取計画面積以下である，④刈取機があり，⑤トラクタもあり，⑥草量が10t／ha以上であるという条件を全部満足しているとき刈取作業を実行することとなり，刈取所要時間や刈取草量などを計算して草の状態コードを1とすることなどとあわせて記憶させる．
なお，各機械には番号（I）をつけ，各札にその機械の作業終了予定時刻（TJ）を記録しておき，ある時刻（T）と比較してTJ＞Tであれば作業中でその機械は使用中であることを示し，TJ＜Tであればその機械は空いていることがわかる．同機種の機械が複数台あるときは，原則として機械番号順に使用することとした．
図3.5 フローチャート概要（２）刈取作業
同様に，草圧砕作業は刈取作業の終わったk区（草の状態コードM（k）＝1）について作業を行い，乾草作業は4回転草することを原則とし，M（k）が1～5の区について転草を行う．
c. 乾燥と一時貯留作業は図3.6のように，①運搬作業の終わった区がある，または一時貯留装置に草がある，②乾燥機が空いている場合に乾燥作業を行い，草水分が高すぎるものはチェックした．また，①運搬作業の終わった区があり，②乾燥機が空いていなくて，③一時貯留装置が空いている場合には，一時貯留装置に貯蔵する．
図3.6 フローチャート概要（３）乾燥作業
d. 定置梱包と時間の進めは図3.7のように，①乾燥が終わり，②バラ運搬したものがあり，③定置梱包機（ヘイプレス）が空いている場合には定置梱包作業を行う．また，地干区の草の水分は乾減率を求めて定める．さらに，その時刻の作業状態の記録をとり，刻み時間だけ時刻を進めて，つぎの時刻の演算に移す．
e. 以上のフローチャートに基づき，Visual Basicを用いてプログラムしたソフトウェアが牧草収穫作業体系シミュレ－タであり，結果の一部が図2.6（50頁）および図2.7（50頁）である．
●ソフトウェア ghs_800.exe
図3.7 フローチャート概要（４）: ヘイプレスと時間の進め