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，黑龍江 雙鴨山　155800；3.內(nèi)蒙古阿拉善盟額濟納旗農(nóng)牧機械化推廣站，內(nèi)蒙古 額濟納旗　735400)

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個體聯(lián)合收割機經(jīng)濟壽命計算的研究

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，黑龍江 雙鴨山155800；3.內(nèi)蒙古阿拉善盟額濟納旗農(nóng)牧機械化推廣站，內(nèi)蒙古 額濟納旗735400)

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

關(guān)鍵詞：農(nóng)業(yè)機械化；聯(lián)合收割機；經(jīng)濟壽命

0引言

隨著我國農(nóng)業(yè)機械化程度不斷提高，各種類型的聯(lián)合收割機保有量也隨之不斷提高，截止至2014年，我國聯(lián)合收割機保有量已經(jīng)超過150萬臺。因此，合理制定聯(lián)合收割機的更新決策方案，是有效提高經(jīng)濟效益和機器利用率的重要保障。關(guān)于農(nóng)業(yè)機器經(jīng)濟壽命的研究國內(nèi)外已經(jīng)有許多文獻報道，奠定了農(nóng)業(yè)機器經(jīng)濟壽命研究的理論基礎(chǔ)，但這些研究對象大多是指廣泛的農(nóng)業(yè)機器，缺乏針對聯(lián)合收割機的研究[1-4]。而相對拖拉機經(jīng)濟壽命的研究來說[5-10]，我國單獨對聯(lián)合收割機經(jīng)濟壽命計算方法進行探討的文獻較少。聯(lián)合收割機與多數(shù)農(nóng)業(yè)機器主要不同在于，它對作物的收獲作業(yè)屬于關(guān)鍵作業(yè)，而關(guān)鍵作業(yè)是否能夠適時完成對作物的產(chǎn)量及品質(zhì)影響較大[11]。因此，將適時性損失考慮到聯(lián)合收割機經(jīng)濟壽命計算模型中，可以使其計算結(jié)果更貼近實際。

1聯(lián)合收割機的收入與成本

1.1　影響聯(lián)合收割機經(jīng)濟壽命收入與成本的構(gòu)成

聯(lián)合收割機工作產(chǎn)生的收入與成本直接影響聯(lián)合收割機的經(jīng)濟壽命。其中，收入包括代耕收入和作物收入，成本包括運營成本和經(jīng)濟損失，如圖1所示。

圖1　 聯(lián)合收割機收入與成本體系

1.2　聯(lián)合收割機收入與成本計算詳細模型

1.2.1各收入的計算模型

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

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

2)作物收入。聯(lián)合收割機的作物收入源自作物收獲后，直接或經(jīng)過一定的加工處理后向某些單位或個人銷售所獲得的收入的一部分。由于農(nóng)作物生長過程中，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)合收割機的各項成本只占總成本的一部分。因此，分攤到聯(lián)合收割機的作物收入只能是整體收入的一部分，具體應(yīng)按照占整個成本比例予以確定。

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

1.2.2各成本的計算模型

1)運營成本中各項費用。構(gòu)成聯(lián)合收割機的成本包括運營成本和經(jīng)濟損失。其中，運營成本所包括人工費用、維修費用、油料費用和管理費用，可根據(jù)當(dāng)年各個費用項目實際投入直接獲取。

設(shè)機齡為n年的機器人工費用、維修費用、油料費用和管理費用分別為C1、C2、C3、C4，第i年這4項費用分別為D1i、D2i、D3i、D4i，單臺聯(lián)合收割機每天人工費用為K，第i年進行收獲作業(yè)的作業(yè)期為T1i，則機齡為n年的機器這4項費用分別為

折舊費用應(yīng)選用符合實際生產(chǎn)的折舊方法進行計算。通過調(diào)研可知，直線折舊方法因計算較為簡便，可操作性較強，在實際生產(chǎn)中應(yīng)用較多。但在計算靜態(tài)經(jīng)濟壽命時，無論更新期是多少年，只會影響每年折舊費的提取量，所有折舊費之和恰好等于原值與殘值之差。

設(shè)機器使用第i年折舊費為D5i，原值為P，殘值為S，假設(shè)機器經(jīng)濟壽命為n年，則機器機齡為n年時的總折舊費用C5可表示為

2)額外適時性損失。適時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)機器配備領(lǐng)域已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用；但在計算聯(lián)合收割機經(jīng)濟壽命領(lǐng)域的研究中，鮮有文獻提及，故本研究對其進行深入探討。

隨著聯(lián)合收割機的機齡增加，不但會導(dǎo)致維修頻率的增加，而且機器的作業(yè)效率也會隨之降低，這就導(dǎo)致機器完成收獲作業(yè)的時間延長，從而增加了適時性損失。設(shè)第i年某聯(lián)合收割機需要作業(yè)面積為Ui,此聯(lián)合收割機第i年的作業(yè)效率為Ri，第i年進行收獲作業(yè)的作業(yè)期為T1i，假設(shè)第i年更新機器后作業(yè)期為T2i，且更新后的平均日作業(yè)面積和此聯(lián)合收割機第1年的平均日作業(yè)面積近似相等，則有

(1)

(2)

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

(3)

(4)

(5)

機器機齡為n年時的總額外適時性損失值為C6可表示為

2聯(lián)合收割機經(jīng)濟壽命分析及其模型建立

2.1　不同經(jīng)營類型聯(lián)合收割機收入與成本的探討

2.1.1自用型聯(lián)合收割機

自用型聯(lián)合收割機主要用自己的機器將自己的農(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器所有者的經(jīng)濟效益，此經(jīng)營類型的聯(lián)合收割機主要收入是作物收入，而不存在代耕收入，但要考慮由于機器機齡增加而導(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)生的適時性損失及各項運營成本。

2.1.2代耕型聯(lián)合收割機

代耕型聯(lián)合收割機主要用自己的機器為他人的農(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用。在實際生產(chǎn)中，聯(lián)合收割機正常作業(yè)情況下，聯(lián)合收割機只要按時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)量的好壞不影響機器所有者的經(jīng)濟效益。這種情況，即不需要計算由于機器機齡增加而導(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

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

2.2　聯(lián)合收割機經(jīng)濟壽命模型的目標選擇

無論自用型、代耕型、兼用型聯(lián)合收割機，建立聯(lián)合收割機經(jīng)濟壽命的計算模型，首先應(yīng)確定計算的目標選擇問題。由于聯(lián)合收割機更新?lián)Q代決策者是機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)濟收益最大化。為保證機器在使用年限內(nèi)取得最大的經(jīng)濟效益，本研究選擇以聯(lián)合收割機所有者的年均純收益最大為目標，建立求解聯(lián)合收割機經(jīng)濟壽命的數(shù)學(xué)模型。

2.3　個體聯(lián)合收割機經(jīng)濟壽命模型建立

2.3.1靜態(tài)聯(lián)合收割機經(jīng)濟壽命模型建立

在不考慮資金時間價值的情況下，建立聯(lián)合收割機經(jīng)濟壽命求解模型。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)合收割機經(jīng)濟壽命為T年。

2.3.2動態(tài)聯(lián)合收割機經(jīng)濟壽命模型建立

在考慮資金時間價值的情況下建立求解聯(lián)合收割機經(jīng)濟壽命的數(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)合收割機經(jīng)濟壽命為T年。

3實證研究

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

以黑龍江友誼農(nóng)場某臺兼用型沃德4LZ-2.5水稻聯(lián)合收割機為研究對象，通過實地調(diào)研得到該機器部分年份的各項基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，如表1所示。

表1　主要運用指標隨機齡的變化情況

擁有該機器的農(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)此機器提供代耕服務(wù)時，油耗費用由耕地所有者提供，故計算油耗費用時，僅計算自用時的油耗費用。該農(nóng)場任何水稻聯(lián)合收割機實行統(tǒng)一由農(nóng)場管理，并且不收取管理費。此地區(qū)水稻近些年年平均價格為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。在機器自用收獲作業(yè)時，每公頃各項平均成本之和為1 200元，則收獲機械作業(yè)時所占總成本投入λ=0.07。該機器折舊殘值為原值的10%，也就是說機器原值P為84 000元，殘值S為8 400元。

3.2　額外適時性損失的計算

根據(jù)文獻[12]可知，水稻收獲適時性函數(shù)為

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

上文提及站在機器所有者收益角度上，只計算為機器所有者作業(yè)時所產(chǎn)生的額外經(jīng)濟損失，即額外的適時性損失。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中的各個指標參數(shù)。

表2　額外適時性損失相關(guān)數(shù)據(jù)

3.3　經(jīng)濟壽命的計算

3.3.1靜態(tài)經(jīng)濟壽命

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

表3 各個機齡更新的靜態(tài)年均收益

Table 3　Static annual revenue of each machine age

由表3可知：當(dāng)機齡為5年時，該臺沃德4LZ-2.5水稻聯(lián)合收割機的靜態(tài)年均收益最大，所以該機器靜態(tài)經(jīng)濟壽命為5年。

3.3.2動態(tài)經(jīng)濟壽命

將影響因素資金的時間價值考慮到計算聯(lián)合收割機計算模型中，按照黑龍江友誼農(nóng)場實際情況令資金占用利率為I=0.1。將表1、表2及各項基礎(chǔ)數(shù)據(jù)帶入式(7)中，可求得各個機齡更新的動態(tài)年均收益Yn，如表4所示。

表4　各個機齡更新的動態(tài)年均收益

由表4可知：當(dāng)機齡為5年時，該臺沃德4LZ-2.5水稻聯(lián)合收割機的動態(tài)年均收益最大，所以該機器動態(tài)經(jīng)濟壽命為5年。

4結(jié)論

1)建立了聯(lián)合收割機收入與成本體系，并對體系中的各項收入與成本的計算進行建模。

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

3)建立了計算聯(lián)合收割機個體經(jīng)濟壽命的模型，并將適時性損失作為一項成本考慮到該計算模型中。

4)以黑龍江友誼農(nóng)場某臺兼用型沃德4LZ-2.5水稻聯(lián)合收割機為研究對象，使用建立的數(shù)學(xué)模型，求解出該機器靜態(tài)和動態(tài)經(jīng)濟壽命均為5 年。該結(jié)果可對此機器所有者進行更新?lián)Q代決策時提供參考。

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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：S232.4

文獻標識碼：A

文章編號：1003-188X(2016)11-0041-05

作者簡介：喬金友(1969-)，黑龍江林甸人，副教授，博士，(E-mail)qiaojinyou@163.com。

基金項目：國家公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項(20131103-3-2)；國家大豆產(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)人才基金項目(2009RC51)

收稿日期：2015-08-20