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Auswirkungen von Flächengröße und Flächenform auf Wendezeiten, Arbeitserledigung und verfahrenstechnische Maßnahmen im Ackerbau

Implications of area sizes and shapes on turnover times, labour expediture and engineering processes in agriculture

Engelhardt, Heiko


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Freie Schlagwörter (Deutsch): Arbeitserledigungskosten , Flächengröße , Flächenform , Vorgewende , Wendevorgang
Freie Schlagwörter (Englisch): area size , area shape , turnover-process
Universität Justus-Liebig-Universität Gießen
Institut: Institut für Landtechnik
Fachgebiet: Agrarwissenschaften und Umweltmanagement
DDC-Sachgruppe: Landwirtschaft
Dokumentart: Dissertation
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 22.02.2005
Erstellungsjahr: 2004
Publikationsdatum: 20.07.2005
Kurzfassung auf Deutsch: Die Nutzflächenstrukturen vieler landwirtschaftlicher Unternehmen sind unzureichend auf den technischen Fortschritt abgestimmt und verursachen zu hohe Arbeitserledigungskosten. Das Betriebswachstum durch Pacht oder Kauf von landwirtschaftlichen Flächen führt i.d.R. zu einer steigenden Zahl von Bewirtschaftungseinheiten (Schläge) mit der Folge einer Zunahme von Wege- und Rüstzeiten. Auch verursachen kleine und in der Form ungünstig angelegte Flächen durch Wendevorgänge, negative Randstreifeneffekte und Überlappungen bei Aussaat und Applikation von Dünge- und Pflanzenschutzmitteln erhöhten Bewirtschaftungskosten.

Ziel dieser Arbeit ist die Untersuchung des Einflusse von Flächengröße und Flächenform unter besonderer Beachtung der Auswirkungen daraus resultierender Wendevorgänge auf die Arbeitserledigungskosten in der Hauptzeit. Hierzu wird ein Arbeitsmodell entwickelt mit der Aufgabe theoretische und im Praxisversuch erhobene Werte in Leistungsdaten des Arbeitszeitaufwandes zu verrechnen. Als Untersuchungsgegenstand werden in das Arbeitsmodell Flächengrößen, Flächenformen und Mechanisierungsvariationen mit unterschiedlichen Arbeitsbreiten und einer Direktsaatvariante aufgenommen

Mittels einer Methode der kausalen Zeitermittlung, der Zeitelementmethode, werden in einer Arbeitszeitstudie für die unterschiedliche Flächenformen, Flächengrößen und Mechanisierungsvariationen Wendevorgänge gemessen, zu Zeitelementen verarbeitet und daraus im Arbeitsmodell Planzeitelemente entwickelt.

Die im Arbeitsmodell gewonnenen Ergebnisse zu Wendezeitanteilen an der Gesamtzeit von Arbeitsvorgängen im Getreidebau zeigen deutliche Unterschiede von Wendezeitanteilen zwischen den Arbeitsgängen der Bodenbearbeitung, Aussaat und Bestandsführung und auch ebenso zwischen Flächengröße und Flächenform. So liegt, je nach Konfiguration, der Zeitanteil für Wendevorgänge auf einem 1-Hektar-Schlag bei 30 bis 70 Prozent mit deutlichen Degressionen auf 5 bis 30 % bei einer Flächenvergrößerung auf 20 Hektar.


Die untersuchten Maschinenvariationen zeigen auf allen Flächenformen deutliche Leistungssteigerungen auf Schlägen bis 10 Hektar. Bei Gespannen mit einer höheren Vorfahrtgeschwindigkeit führen die Wendevorgänge zu einer höheren prozentualen Zeitbelastung in der Arbeitserledigung mit einer flacher verlaufenden Degressionskurve bis 20 Hektar.

Eine Auswertung der Arbeitserledigungskosten zeigt bei Flächengrößen bis 4 Hektar Kostenvorteile für die Maschinenvariation A (geringere Arbeitsbreiten). Die Mechanisierungsvariation B (höhere Arbeitsbreiten) mit höheren Maschinenkosten kann unter den getroffenen Annahmen erst bei Flächen ab 5 Hektar sinnvoll eingesetzt werden. Durch die Gestaltung von rechteckigen Schlägen im Bereich von 20 Hektar können die Arbeitserledigungskosten bei gleicher Form der Mechanisierung um bis zu 8 % gegenüber kleineren und ungünstiger geschnittenen Schlägen reduziert werden.

Daher wird festgestellt, dass – auch im Zusammenhang mit einem breiteren Vorgewende – der technische Fortschritt von größeren und effizienteren Maschinen zwingend eine Anpassung der landwirtschaftlichen Nutzflächen erfordert. Dabei gibt es keine optimale Flächengröße, sondern diese steht in Korrelation zu den Mechanisierungsverfahren.
Kurzfassung auf Englisch: Often agricultural enterprises do not coordinate their technical equipment in use closely enough with the given structure of usable agricultural areas – a circumstance which often results in labour expenditures higher than necessary.
The growth of agricultural enterprises caused by rental or purchase of further usable areas does not only lead to more productive capital which means a higher amount of entities to be managed (fields), but normally also leads to an increase of non-productive activities such as setup and changeover times as well as home-to acre-times.

Especially smaller areas with more unfavourable shapes cause higher labour expenditure, influenced by increased turnover times as well as negative effects of head land or the overlapping treatment in drilling and in applicating fertilizer and crop protection products.

This study analyses the influence of an area’s size and it’s shape on labour expenditures, while focussing on the effects of turnover – processes and its influences on production costs in the major processing time.
To come to a conclusion on these influences a scoring scheme is developed within this work in order to convert the theoretic assumptions as well as and the results of the practical experiment into performance data and as a basis for calculating production costs.

The experiment focuses on the objects: size, geometric figure of a relevant area and on mechanization. The mechanizations condsidered within this study include different working widths and one variant for no tillage.
The method of causally determination of time, 'time-element-method' is basis for time measurement within this experiment at hand. Within this study this method is used for measuring turnover times within different area’s shapes, sizes and variants of mechanization.

The times are transferred into time elements and translated into elements of planning–time for the calculation scheme.

The results of this experiment describe the ratio of turnover times from the overall net-production time, defined as the overall sum of working processes related with the cultivation of grain as a percentage of the overall production time.

In comparison with the different working processes of soil cultivation such as drilling and tillage operations the results of the experiment described indicate clear differences in turnover times related to the different working processes but also to area size and shape.

According to the specific configuration of these two factors (area size and shape) the ratio of turnover time from the overall working process is substantial. Depending on the area shape an area of 1 hectar indicates a percentage 30% up to 70 % of turnover times and a clear degression of this value from 5% up to 30% at an area size of 20 hectars.

The variants of mechanization considered indicate significant increases in performance on fields sized up to 10 hectars.

Harnessed teams enabeling higher drive-up speed lead to a higher percentage of turnover-times on the overall working process time showing a gently decline considering areas of a size up to 20 hectars.
The analysis of the costs of labour and machinery indicates positive cost effects for the mechanization described in variant A (smaller working widths) on areas of a size up to 4 hectars.

Considering the given assumptions of the experiment, the mechanization described in variant B (larger working widths), which is related to higher investments and related costs for machinery can be used efficiently at a minimum field size of 5 hectars.

With the same mechanization as described above, the creation of rectangular fields with a size of about 20 hectars can lead to a decline of labour expenditures of up to 8% in comparison with smaller and less favourable shaped fields.

As a result of this study, including the consideration of the effects of broader headland - it can be said, that the progression in technical development of larger and more efficient agricultural machines also requires an adaptation of the agricultural areas in use. Within this context an optimum field size as a stand-alone aspect of analysis does not exist. An optimum field size is always closely correlated to the chosen mechanization in use.