5.　機械化システム計画　　　目次へ戻る

　　　　5-1.　機械化システム

　　5-2.　機械化システムの新設計

　5-2-1.　前提条件

1. 地域と農業経営規模
2. 経営システム
3. 作物

　5-2-2.　作業システムの計画表

1. 各農作業
2. 栽培基準：期間
3. 作業基準

　　5-2-3.　計画時の機械選定

1. 機械選定

各作業を最低の経費で作業できる機械を選ぶ。初期投資と変動費と機械の能率のバランスに配慮する。 

( ASAE P496)　参照

機械の大きさの選定については、コストパーフォーマンス、すなわち、機械の能力と所要経費の関係を考慮する。播種作業が遅れると、収量が減る、また収穫期の遅れは生産物の質と量の低下を招く。 

  in reference 5)　参照

2. 機械の容量

まずは、期間中に作業をなし得る能力の機械を以下の式を用いて選出する。

EFC = A / (AWD * Dn)        Eq. 5-23

または、 C = A / (D * H * pwd)

ここで、

記号	用語	単位	例
EFC	圃場作業量	ha/h	0.139
C	作業能率	ha/h
A	面積	ha	10
AWD	作業可能日数	d	12
D	作業期間日数	d
pwd	作業可能日数率	in decimal
Dn	１日の作業量	h/d	6
H	１日当たり作業可能時間	h/d

さらに、その作業幅は、以下の式で求められる。

 

Wt = 10 * EFC / (Vt * ef)      Eq. 5-24

ここで、: ロータリ耕耘の例

記号	用語	単位	例
Wt	理論作業幅	m	0.93
EFC	圃場作業量	ha/h	0.14
Vt	理論作業速度	km/h	2.0
ef	圃場作業効率	-	0.75

 

3. コストデータベースを用いた機械の低コスト

年作業面積とha当たりコストのデータベースを用いて、ある経営面積における最低コストの機械を選定する。

付表 A-523. 　参照

4. 複数作業におけるトラクタと機械の台数

WCp = ΣWCi * Ni =4.3 + 3.7*2 +0.6*2 +2.9 +1.5 = 17.3 h/ha

　　5-3.　機械化システムの最適化

　5-3-1.　機械化システムの経済性の最適化

1. システム解析による最適化

シミュレーションによる最適投資法

 d (Profit) / d (Capital)　の最大化

最大傾斜法: SGM-001.doc　参照 

2. 各要素の修正
1. 作付けシステムや品種
2. 作業期間
3. 経営規模
4. 農業機械
3. 機械の更新による改善
1. 過剰能力の機械の更新

過剰能力の機械を適正能力の機械へ更新する。

1. 最大の負担面積を示す機械作業を選ぶ。

例 = 21-ベーラ = 51.5 ha

2. より小さいベーラに置き換える。 step-02  表  step-03:

Example 1.4m ->0.73m

3. 圃場作業量 （EFC in sheet 1.field-capacity）と 燃料消費率（FRh ）を変更する。

4. 新しく負担面積、ha当たりコストを計算する。（ fwtotal）

附録　表  A-531-i. 参照

2. 最低の負担面積を示す機械作業の負担面積を改善すると作業体系の負担面積が改善される。

　5-3-2.　エネルギー、環境面からの評価

1. エネルギー面からの評価

農作業システムのエネルギー的評価においては、エネルギー消費が重要な指数を示す。

LCA (Life Cycle Assessment) の手法は、日常生活や産業分野におけるエネルギー消費を算出するのに用いられる。.

機械や施設の製造に要したエネルギー消費については、各産業間の入出力分析を行っている産業連関分析基づくエネルギー原単位 (ECU）を用いて推算できる。すなわち、全年間エネルギー消費は、年固定費やエネルギー原単位から次のように求められる。

　

AEG = AFC * Yrate* ECU/1000 　　　　　Eq. 5-27

ここで、

記号	用語	単位
AEG	全年間エネルギー消費	MJ
AFC	年固定費 ($):	$
Yrate	為替レート	Yen/$
ECU	エネルギー原単位	kJ / Yen

ha当たり変動エネルギー(MJ/ha) は、次の変換係数を用いて算出されよう。

表 532a. 変換係数

ha当たり生産エネルギー = Yield * RCF =4500(kg/ha) * 14.9(MJ/kg) = 67 GJ/ha

記号	変換係数		単位
ECU	Energy conversion unit for manufacturing the machinery by using input-output 表 DOWN of inter-industry	48.1	kJ / Yen
RCF	米の変換係数	14.9	MJ/ kg
GCF	ガソリンの変換係数	35.2	MJ/ L
KCF	灯油の変換係数	37.3	MJ/ L
DCF	ディーゼル軽油の変換係数	38.5	MJ/ L
ECF	電力の変換係数	9.4	MJ / kWh

1 kWh = 3.6 MJ

例 Rice-erg.xls: Step-C1, fwtotal-erg　参照

 

2. 環境面からの評価

農作業システムの環境面からの評価方法はまだ完成しているわけではないが、CO2 ガス発生量はそれを示す一指標として意味があるであろう。

表  532b. CO2 ガス発生比

CO2 ガス発生比		単位
ガソリン	2.3587	kg / L
灯油	2.5284	kg / L
ディーゼル軽油	2.6444	kg / L
電力	0.42	kg / kWh

 

3. 総合評価： Fmech-10.doc, fm-12.xls　参照

　　5-4.　機械のマネージメント

　5-4-1.　農業機械への投資

1. 投資、収入、収益

収入は、以下の式で求められる。

 

B = NI – I Eq. 5-28

ここで、

記号	用語	単位
B	収入：Profit	$
NI	収益：Net income	$
I	投資：Investment	$

例：もし、以下の表のようにコンバインに投資すると、n年後の収益は以下のように求められる。（利率＝０と仮定）

項目	I投資額	耐用年数	作業経費	作業委託費	圃場作業量	実作業時間	１日作業能率	作業可能日数	負担面積
記号	I	L	OC	CC	EFC	Dn	DC	AWD	CA
単位	$	year	$/ha	$/ha	ha/h	h/d	ha/d	d	ha/year
例	130,000	8	300	1,800	0.2	5.0	1.0	30	30.0

収益（ NIi） = (CC-OC)*CA

n	年	1	2	3	4	5	6	7	8
NIi	収益	45,000	45,000	45,000	45,000	45,000	45,000	45,000	45,000
NI: ($)	収益合計	45,000	90,000	135,000	180,000	225,000	270,000	315,000	360,000
B=NI-I: ($)	収益	-85,000	-40,000	5,000	50,000	95,000	140,000	185,000	230,000

fm-541.xls: Ex-9　参照

この表によると、３年後に黒字となり、８年後には  $230,000の収益となる。収益率 (B / I) は 1.77.

 

2. 回収期間

回収期間は、次のように求められる。

 

n = I / N1 　　　　　Eq. 5-29

ここで、

記号	用語	単位	例
symbol	term	unit	Example
n	Recovery period	year	2.9
N1	Net income of one year	$	45,000
I	Investment	$	130,000

This means we will get profit after 3 years use of the combine.

　5-4-2.　農業機械の更新

1. Replacement

Machine employed in production may need to be replaced for one or more reasons.

1. A machine suffers accidental damage such that the cost of renewal is so great that a new machine is more economical.

2. The capacity of the existing machine is inadequate because of increased scale of production.

3. The machine is obsolete (see ASAE S495)

4. The machine is not expected to operate reliably. (Suffers considerable unanticipated downtime from random part failures.)

5. The cost of making an anticipated repair would increase the average unit accumulated cost above the expected minimum. Only capital costs and actual repair and maintenance costs need be accumulated.

For example, a $3000 machine is used 100 ha annually. It experiences the following end-of-year depreciation, interest (8% simple interest on average investment), and actual repair and maintenance costs in next 表 DOWN. Year 9 has the lowest unit cost and indicates the machine should be replaced with a similar machine at the end of year 9 if not before for other reasons. Inflation effects must be considered in making replacement decisions. Annual depreciation charges may be quite low or even negative in times of rapid inflation producing a premature minimum unit accumulated cost. In such instances replacement is better indicated by comparing the unit accumulated cost of the present machine with the projected costs for a potential successor machine. Optimum replacement time may be delayed beyond that time determined under more stable economic conditions. (See ASAE-P496)

表 DOWN 542. Average unit accumulated costs

year	R&M costs	Depr.	Int.	Tot. acc. Costs	Acc. Use, ha	Unit acc. Costs
	$	$	$	$	ha	$/ha
1	10	1000	200	1210	100	12.10
2	50	600	136	1996	200	9.98
3	70	400	96	2562	300	8.54
4	100	300	68	3030	400	7.58
5	200	200	48	3478	500	6.96
6	300	150	34	3962	600	6.60
7	350	125	23	4460	700	6.37
8	450	100	14	5024	800	6.28
9	550	25	9	5608	900	6.23
10	600	25	7	6240	1000	6.24

 

2. Annual payment of worth

Total cost of several years for machinery is calculated as next equation , and machinery should be replaced at the year so that annual payment is minimum, which is called as economical life of devices.

AP(n) = { P + Σ[(Rj + Qj) / (1+i)^j] - [Sn / (1+i)^n]} * {[i * (1+i)^n] / {(1+i)^n - 1} Eq. 5-30

ここで、

記号	用語	単位
AP(n)	Adjusted annual payments of worth after n year usage	$ / year
P	Purchase price	$
Rj	Repairing cost in j year	$
Qj	Timely cost etc. in j year	$
Sn	Remaining value after n years	$
i	Annual interest	in decimal

Equation above 5-30 is induced from next equation.

AP(n) = P(n) + R(n) + Q(n) - S(n) Eq. 5-31

E = P * [(1+i)^n] Eq. 5-32

symbol	term	unit
P(n)	Annual present worth after n year	$ / year
R(n)	Annual repairing cost after n year	$ / year
Q(n)	Annual timeliness cost after n year	$ / year
S(n)	Annual remaining value after n year	$ / year
E	Final worth after n years	$
P	Present worth	$
(1+i)^n	Final worth factor or compound amount factor	-
1 / [(1+i)^n]	Present worth factor	-

表 DOWN 542. Annual payment: Example: Combine(P=5 M Yen, i =0.05)

Year	P(n)	Rn	R(n)	Remaining ratio	Sn	AP(n)*	AP(n)**
n	k Yen	k Yen	k Yen	%	k Yen	k Yen	k Yen
1	5,250	50	50	65	3,250	2,050	2,100
2	2,689	100	74	40	2,000	1,788	1,862
3	1,836	150	98	25	1,250	1,538	1,636
4	1,410	1,850	505	15	800	1,729	2,234
5	1,155	800	558	10	500	1,623	2,181
6	9,85	650	572	4	200	1,527	2,099
7	8,64	2,300	784	2	100	1,636	2,420

*: Assume Q(n) =0 **: Assume Q(n) = R(n)

In case of above 表 DOWN, it is recommendable to replace combine after 6 years or 3 years depending on evaluation of timeliness cost.

3. By decision making method
1. AHP (Analytic Hierarchy Process)

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