CC BY
31
УДК 637.1.001.76
НАПРАВЛЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКОЙ МОДЕРНИЗАЦИИ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ ПРОДУКЦИИ ЖИВОТНОВОДСТВА
Ю.А. Иванов, член-корреспондент РАН, доктор с.-х. наук, директор Всероссийский НИИ механизации животноводства E-mail: vniimzh@mail.ru
Аннотация. В статье приведены краткие итоги работы коллектива ВНИИМЖ за 2014 год и основные направления по выполнению Государственного задания и программы фундаментальных научных исследований на 2013-2020 годы. В соответствии с этими программами разработана «Стратегия машинно-технологического обеспечения производства продукции животноводства на период до 2020 и 2030 годов», которая ориентирована на комплексное совершенствование технологических, инженерных, организационно-экономических факторов производства, являющихся важнейшими условиями роста эффективности, получения высококачественной продукции, рационального использования продукции. Сокращение удельных затрат ресурсов - кормов, энергии, рабочего времени, минимизации инвестиций в здания, сооружения, машины, оборудование, повышение производительности труда за счет внедрения передовых технологий и техники нового поколения - одна из первоочередных задач работы коллектива ВНИИМЖ. Разработанная «Стратегия» определяет пути развития отраслей, в том числе и молочное скотоводство, поголовье животных, их продуктивность, производство продукции, капитальные и удельные затраты, сроки окупаемости вложений. Проект методических рекомендаций с применением экономико-математической модели позволяет в короткие сроки получать основные технико-экономические показатели: от единых капитальных вложений до себестоимости продукции, предполагаемой прибыли и рентабельности производства. Производство высококачественного молока способствует повышению рентабельности и конкурентоспособности молочного производства. Создание многофункциональных смесителей-раздатчиков кормов с измельчением грубых кормов на подстилку животным - одна из актуальных проблем механизации производственных процессов на животноводческих фермах. Разработанный институтом смеситель-раздатчик кормов МИР-10 обеспечивает повышение производительности труда при смешивании кормов в 2,5 раза, снижение энергоемкости в 1,5 раза по сравнению с зарубежными аналогами. Замена скребковых транспортеров ТСН на штанговые и транспортеры порционной уборки навоза обеспечат сокращение материалоемкости в 4-5 раз и повышение их надежности. Интеллектуальным системам управления стадом уделяется значительное внимание в работе ученых института. Ключевые слова: стратегия, качество, компьютерная программа, многофункциональный кормораздатчик, молоко, микроклимат, навоз, порционное удаление навоза, штанговый транспортер.
Введение. Для увеличения производства молока с целью покрытия потребности населения в молоке и молочных продуктах необходимо не только стабилизировать поголовье, но и увеличить их численность не менее чем на 400-500 тыс. голов, продуктивность -до 6000 кг на одну корову в год.
В настоящее время в России на 1 тыс. человек приходится 67 коров - больше, чем в других передовых странах, в то время как в США - 40, в Англии - 44, в Канаде - 41, в странах ЕС - 45-48. При этом средний надой молока на корову и рост производства молока в России в 2-3 раза ниже, чем в перечисленных странах.
Резервом увеличения производства молока является строительство новых современ-
ных молочных ферм, реконструкция и модернизация существующих. В отчетном году ФГБНУ ВНИИМЖ проводил исследования в соответствии с Государственным заданием и Программой фундаментальных научных исследований государственных академий наук на 2013-2020 годы, а также планом научно-исследовательских работ ФГБНУ ВНИИМЖ на 2014-2016 годы. Целью исследований было получение новых знаний в сфере механизации и автоматизации процессов в животноводстве для создания высокоэффективных предприятий по экологически безопасному производству продукции отрасли с учетом обеспечения основных показателей Государственной программы развития сельского хозяйства до 2020 года.
Результаты исследований. В институте разработана Стратегия развития научно-технического прогресса по механизации и автоматизации животноводства. Применение инновационных средств комплексной механизации и автоматизации, ресурсосберегающих технологий обеспечит в 2020 и 2030 годах производство высококачественной продукции: затраты труда на прирост скота соответственно 6,5 и 5,0 чел-ч/ц, свиней - 3,5 и 3,0 чел •ч/ц при рентабельности производства 25-30% и удельных затрат рабочего времени на производство молока 1,5 и 1,0 чел-ч/ц.
Кроме того, разработаны и созданы:
- экспериментальный образец системы микроклимата с утилизацией теплоты, рассеиваемой ограждениями, позволяющий в свинарнике-откормочнике на 1500 голов уменьшить мощность дополнительного обогрева почти вдвое по сравнению с существующей;
- методические положения по тепловой обработке фуражного зерна, предложены способы и установки СВЧ-обработки фуражного зерна, способы и установки для получения взорванного продукта из фуражного зерна, способ и установка вакуум-сублимационной сушки фуражного зерна; выставленный опытный образец установки СВЧ-обработки фуражного зерна на выставке «Золотая осень-2014» награжден дипломом и «Золотой медалью» ВВЦ;
- проект методических рекомендаций по определению научно обоснованных параметров типоразмерного ряда предприятий по производству молока при привязном содержании коров для различных зон страны;
- компьютерная программа математической модели по обоснованию параметров ти-поразмерного ряда молочно-товарных ферм; разработанные ЭММ позволяют в короткие сроки получать основные технико-экономические показатели: от необходимых единовременных капитальных вложений до себестоимости продукции, предполагаемой прибыли и рентабельности производства;
- инновационный технологический проект базового предприятия по производству молока с привязным содержанием коров при
их удое 8 тыс. кг/гол., затратах труда на производство 1 ц молока 0,84 чел-ч, кормов -0,94 ц корм. ед., продолжительности продуктивного использования коров - 5 лактаций;
Перспективными тенденциями в механизации и автоматизации доения и первичной обработки молока являются:
- совершенствование режима функционирования доильных аппаратов с целью исключения вредного воздействия на здоровье животных;
- стимулирование рефлекса молокоотдачи и обеспечение полного выдаивания без ручного додаивания;
- разработка доильных аппаратов с автоматическим управлением процесса извлечения молока (регулирование уровня вакуума, частоты и соотношения тактов пульсации в зависимости от интенсивности молокоотда-чи и других параметров) и автоматизацией выполнения заключительных операций доения;
- стабилизация вакуума в доильных установках, аппаратах и молочных магистралях.
Необходимо создать и освоить производство конвейерных доильных залов типа «Карусель», обеспечивающих поточный принцип работы в сочетании с автоматизацией большинства операций. Такое оборудование в настоящее время выпускают практически все западные фирмы-производители доильной техники. Вопрос о практическом применении роботов должен базироваться на проведении широкомасштабных экспериментов в хозяйствах разных зон страны при различных уровнях интенсивности производства. Проводимые эксперименты в хозяйствах Вологодской, Ленинградской, Калужской областей и других регионов следует рассматривать как начальный этап.
Важнейшим фактором повышения рентабельности и конкурентоспособности молочного животноводства является производство безопасного высококачественного молока, соответствующего отечественным и мировым стандартам. Максимальное сохранение его химического состава, ценнейших природных качеств и полезных свойств, ликвидация потерь на всех стадиях производства,
первичной обработки и реализации молока являются одним из актуальных направлений в решении продовольственной безопасности России, а также улучшении структуры питания и здоровья населения страны.
Современная промышленная переработка молока, основанная на высокотехнологичных процессах, предъявляет повышенные требования к качеству молока, используемого в качестве сырья для производства широкого ассортимента молочных продуктов. Производство молочных продуктов с повышенными показателями качества и безопасности напрямую зависит от объемов производства высококачественного молока-сырья.
После получения молока от коровы ничего нельзя сделать для улучшения его ценности и качества, в лучшем случае в процессе переработки оно может быть стабилизировано (приостановлено или замедлено его ухудшение), но многое можно предпринять для предотвращения потери качества до того, как молоко попадает к потребителю. Поэтому система управления качеством молока должна акцентировать внимание на процессах его производства, первичной обработки и реализации, а молокоперерабатывающим предприятиям совместно с сельхозпроизводителями необходимо работать над качеством сырья методом экономического стимулирования производства высокосортного молока.
В 2008 году введен в действие Федеральный закон РФ №88-ФЗ «Технический регламент на молоко и молочную продукцию», изменения к нему - в 2010 г. В сравнении с национальным ГОСТом (2003 г.) на молоко сырое ужесточены требования по содержанию соматических клеток, введен новый показатель СОМО, изменен порядок определения плотности молока. При идентификации молока учитываются содержание в молоке белка, жира, лактозы, сухого вещества, СО-МО и минеральных веществ.
С 1 мая 2014 года вступил в силу технический регламент Таможенного союза «О безопасности молока и молочной продукции». В нем установлены минимальные требования к качеству и безопасности сырого молока. Для обеспечения безопасного высо-
кокачественного молока, производимого в сельхозпредприятиях, требуется применение системы управления качеством и безопасностью, включая все стадии технологического цикла производства, начиная с кормов и заканчивая реализацией молока. Достижение высоких результатов по увеличению производимого молока и улучшению его состава и качества должно обеспечиваться комплексностью решения проблем с применением средств контроля основных показателей количества и качества молока с помощью системы управления технологическими процессами на основе критических контрольных точек ХАССП (HACCP).
Система HACCP (Hazard Analysis and Critical Control Points) означает анализ рисков и критических контрольных точек (ККТ). Определение ККТ позволяет своевременно выявлять причины снижения качества показателей и проводить корректирующие действия. За последнее время система ХАССП получила большое распространение на международном уровне, и сейчас правительства многих стран видят ее в реализации способа решения проблем безопасности и качества пищевых продуктов для всей страны. Многие параметры технологических процессов на молочной ферме контролируются при помощи современных технических средств: электронных приборов, специальных устройств и оборудования. Качество и безопасность молока оценивается его композиционными, микробиологическими и биохимическими характеристиками.
Композиционные характеристики качества молока определяются через измерение таких его составляющих, как белок, жир, лактоза, сухое вещество (СВ), сухой обезжиренный молочный остаток (СОМО) и минеральные вещества. Содержание этих компонентов, главным образом, определяет объем продукции, который можно получить при переработке молока. Высокое их содержание увеличивает пищевую, энергетическую и биологическую ценность молока и улучшает эффективность его переработки.
Микробиологические свойства влияют на безопасность молока и молочной продук-
ции. Они определяются количеством и типом содержащихся в молоке микроорганизмов. В молоке должно находиться низкое содержание микроорганизмов, которые могут повлиять на его сохранность, и не должно быть патогенных бактерий и токсических субстанций. Оценка безопасности сырого молока по микробиологическим показателям и содержанию соматических клеток используется для классификации по трем сортам: высший, первый и второй.
Биохимические характеристики влияют на пригодность молока к переработке, допустимость его для производства многих молочных продуктов, например, кисломолочных, продуктов детского питания и других молочных продуктов с повышенными сроками хранения. Организация полноценного кормления молочного скота способствует повышению их молочной продуктивности и улучшению качества молока.
Продуктивность коров и качество молока также зависит от условий их содержания, системы и техники их доения. Создание комфортных условий содержания скота на животноводческих фермах зависит от правильной планировки, застройки, обеспечения животных помещениями, отвечающими санитарно-гигиеническим требованиям. Выбор всех технологических конструкций, строительных и проектировочных решений должно соответствовать оптимальным показателям параметров микроклимата. При обслуживании животных очень важны санитарно-гигиенические мероприятия по уходу за животными, прежде всего уход за кожей.
Наряду с кормлением, содержанием все больше внимания уделяется машинному доению коров и первичной обработке и транспортированию молока на перерабатывающие предприятия. Правильное функционирование доильной установки и ее эксплуатация, соблюдение всех правил доения являются гарантией здорового состояния вымени коров и обеспечивают получение качественной продукции. Сельхозпроизводителям важно своевременно осуществлять техобслуживание доильных агрегатов и ежегодно производить тестирование доильных аппаратов.
Самой затратной статьей расходов после кормов является мастит коров, поэтому проведение мероприятий по его предотвращению значительно эффективнее лечения антибиотиками. Маститные коровы в зависимости от способа содержания и их количества должны быть перемещены в отдельную группу с доением их в последнюю очередь.
В целях обеспечения соответствия сырого молока требованиям к его чистоте осуществляется очистка фильтрованием под действием сил тяжести или давления с использованием фильтрующих аппаратов и материалов и центробежной силы с помощью сепарато-ров-молокоочистителей или бактофуг. Более качественную очистку обеспечивают агрегаты с применением центробежной силы и мембранной фильтрации. Хорошим агрегатом для охлаждения и хранения молока является молочный танк, представляющий собой емкость из нержавеющей стали с отдельным охлаждающим механизмом.
От технического оснащения ферм, уровня механизации и автоматизации технологических процессов, применяемых машин и оборудования зависит производительность труда работников, качество выполнения работ при обслуживании животных, качество получаемой продукции, высокоэффективное производство и конкурентоспособность молочного животноводства. Производство молока с повышенными показателями качества и безопасности позволяет сельхозтоваропроизводителям: устанавливать более высокие розничные цены, конкурировать на сегментах рынка с повышенной покупательной способностью; обеспечивать производство молочной продукции с более длительными сроками хранения; производить перерабатывающим предприятиям большее количество молочных продуктов из 1 т сырого молока.
До настоящего времени процесс приготовления и раздачи кормов остается довольно трудоемким. На промышленных фермах и комплексах эти проблемы решаются за счет использования современных технологий заготовки и хранения кормов, зарубежной техники по приготовлению и раздаче кормосме-сей, что позволяет полностью механизиро-
вать эти процессы с низкими затратами труда. Западные фирмы предлагали на российский рынок большое разнообразие измельчителей-смесителей раздатчиков с горизонтальными и вертикальными рабочими органами. Однако эти кормораздатчики металлоемкие, дорогие и недоступны для рядовых хозяйств. Создание многофункционального смесителя-раздатчика кормов, предлагаемого для российских условий, позволит решить эти вопросы. Во ВНИИМЖе ведутся работы по созданию такого кормораздатчика.
Первый опытный образец МИР-10 был представлен на Международной выставке «Золотая 0сень-2013», награжден Дипломом и Золотой медалью ВВЦ. Применение МИР-10 обеспечивает повышение производительности труда при смешивании кормов в 2,5 раза, снижение энергоемкости - в 1,5 раза по сравнению с зарубежными аналогами.
Научно обоснованы параметры электромобильного агрегата для обслуживания коров при привязном их содержании, обеспечивающего рост производительности труда в 2 раза и экономию комбикормов на 10-12% при сокращении затрат материалов и комплектующих на 15-20%.
Основными направлениями в разработке и освоении производством техники для приготовления и раздачи кормов являются создание:
- многофункциональных фронтальных погрузчиков, обеспечивающих отсечение кормов от монолита и погрузку в мобильные раздатчики - измельчители - смесители. При применении таких погрузчиков устраняется разрыхление кормов, их порча и потери;
- самоходных универсальных агрегатов, осуществляющих погрузку с доизмельчени-ем, смешивание и раздачу кормов;
- измельчителей-раздатчиков рулониро-ванного корма с приспособлением для выдачи концкормов;
- комплектов машин и оборудования для содержания и обслуживания телят в возрасте до 3 -4 месяцев, включающих технические средства для приготовления, выпойки ЗЦМ и выдачи концентратной подкормки и стебельчатых кормов;
- комплектов машин для механизации работ на откормочных фермах, использующих отходы пищевой промышленности с учетом новых технологических решений по заготовке и консервированию отходов пищевой промышленности с отходами полеводства и бел-ково-витаминно-минеральными добавками.
Для специализированного мясного скотоводства необходимо обеспечить выпуск специфического технологического оборудования и машин: расколов с фиксаторами животных и устройств для их взвешивания, ограничителей кормушек, натяжных устройств и полносборных многорядных секций ограждения пастбищ, приборов, фиксирующих разрывы и повреждения изгородей, навесных орудий к тракторам для проведения работ по уходу за пастбищами и обслуживанию скота, специализированных тележек бесстрессового транспортирования телят и откормленного молодняка. Перспективной тенденцией в развитии техники для свиноводства предусматривается создание ферм-автоматов по откорму свиней, в которых будет в автоматическом режиме обеспечиваться выполнение всех процессов и операций - содержание и кормление животных, удаление навоза, создание оптимального микроклимата с минимальными затратами электроэнергии за счет использования биологического тепла животных, компьютерное управление технологическими процессами.
Проведены экспериментальные исследования процесса порционной уборки навоза из помещений опытным образцом установки, материалоемкость которой в 4-5 раз меньше скребковых транспортеров типа ТСН и в 30 раз - шнеков. Экспериментальные данные подтвердили работоспособность установки.
Установлены закономерности процесса транспортирования навоза опытным образцом штангового транспортера с гидравлическим приводом, которые использованы при разработке нормативных документов по изготовлению и использованию данных транспортеров в производстве. Применение штангового транспортера с гидравлическим приводом позволит заменить морально устаревшие транспортеры типа ТСН и шнековые.
Установлены закономерности изменения эффективности процесса разделения навоза на фракции от конструктивно-технологических параметров установки прессующего типа, которые будут использованы при доработке конструкции и разработке методики расчета систем подготовки к использованию жидкого навоза и стоков с механическим разделением на фракции.
Разработана конструкторская документация на экспериментальный образец устройства для стрижки овец, подачи шерсти на классировку и овец - на зооветобработку.
Выводы. Применение инновационных средств комплексной механизации и автоматизации, ресурсосберегающих технологий обеспечит производство высококачественной продукции с затратами рабочего времени на 1 ц молока в 2020 г. 1,5 чел-ч, в 2030 г. -1,0 чел-ч, прироста скота соответственно 6,5 и 5,0 чел-ч и прироста свиней 3,5 и 3,0 чел-ч; рентабельности производства не ниже 25-30%; затрат электроэнергии на производство молока 50-55 кВт-ч, прироста скота -218-197 и прироста свиней - 160-140 кВт-ч на 1 ц продукции; затрат жидкого топлива -соответственно 5,2-2,6; 14,3-13,9 и 100-110 кг на 1 ц продукции.
Литература:
1. Иванов Ю.А. Направления научных исследований по механизации и автоматизации животноводства // Сельскохозяйственные машины и технологии. 2009. №1. С. 10.
2. Морозов Н.М. Машинно-технологическое обеспечение производства продукции животноводства // АПК: Экономика, управление. 2004. №10. С. 4-13.
3. Кормановский Л.П., Иванов Ю.А., Текучее И.К. Тенденции применения доильных роботов // Техника и оборудование для села. 2008. №8(134). С. 36-38.
4. Морозов Н.М. Экономические основы технологической модернизации животноводства // Вестник ВНИИМЖ. 2007. Т. 17. №1. С. 97-108.
5. Скоркин В.К., Иванов Ю.А. Интенсификация производства продукции молочного скотоводства. Подольск, 2011.
Literatura:
1. Ivanov У.А. Napravleniya nauchnykh issledovanij po mekhanizatsii i avtomatizatsii zhivotnovodstva // Sel'sko-khozyajstvennye mashiny i tekhnologii. 2009. №1. S. 10.
2. Morozov N.M. Mashinno-tekhnologicheskoe obespe-chenie proizvodstva produktsii zhivotnovodstva // APK: Eko-nomika, upravlenie. 2004. №10. S. 4-13.
3. Kormanovskij L.P., Ivanov Y.A., Tekuchev I.K. Ten-dencii primeneniya doil'nyh robotov // Tekhnika i obo-rudovanie dlya sela. 2008. №8(134). S. 36-38.
4. Morozov N.M. Ekonomicheskie osnovy tekhnologi-cheskoj modernizatsii zhivotnovodstva // Vestnik VNIIMZH. 2007. T. 17. №1. S. 97-108.
5. Skorkin V.K., Ivanov Y.A. Intensifikaciya proizvodstva produkcii molochnogo skotovodstva. Podolsk, 2011.
THE DIRECTIONS OF TECHNICAL MODERNIZATION IN THE LIVESTOCK PRODUCTIVITY Y.A. Ivanov, Corresponding Member Russian Academy of Sciences, Doctor of Agricultural Sciences, Director All-Russian Research Institute of Mechanization of livestock
Abstract. The article gives a brief summary of the VNIIMJ team work in 2014 and the State tasks and the program of fundamental scientific research performance main directions in 2013-2020. In accordance with these programs has developed the «Strategy of maintenance and technical support of livestock products ' production in the period 20202030». The strategy is focused on technological, engineering, organizational, and economic factors of production complex improvement, that are the crucial for the efficiency improving, high quality products obtaining, products' rational using . The unit costs of resources reducing, such as food, energy, work time, investment in buildings, structures, machinery, equipment minimization, increasing labor productivity through the advanced technologies and new generation' equipment introducing, all of this is one of the main priorities of the VNIIMJ team working. Developed "strategy" determines the path of industries' development, including dairy farming, livestock numbers, their milk production, animal husbandry products' producing, capital and unit costs, return on investment. Methodical recommendation's Project with the of economic-mathematical model using allows to obtain basic technical and economic indicators briefly: from single capital investment till the production cost, the expected profit and profitability. High quality milk production can increase the profitability and milk production competitiveness. The creation of multifunctional mixersdistributors and simultaneously rough feed grinding to the animal bedding is one of actual problems of mechanization of work activity processes on livestock farms. The mixer-feeder MIR-10, developed in the Institute, provides increased labor productivity by feed mixing in 2.5 times, energy consumption reducing in 1.5 times in compare with foreign analogs. Replacement scraper transporters TSN of the rod and portion manure cleaning transporters will reduce the materials consumption in 4-5 times and their reliability increasing. The scientists of the Institute give considerable attention Intelligent systems herd management developing work.
Keywords: strategy, quality, computer program, the multipurpose feeder, milk, microclimate, manure, portion manure utilasing, rod transporter.
