CC BY
18
УДК 631.171: 621.23
АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ ВАРИАНТЫ ТЕХНОЛОГИЙ И ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ЗЕРНА В УСЛОВИЯХ СИБИРИ
Б.Д. ДОКИН1, доктор технических наук, зав. лабораторией
Н.М. ИВАНОВ1, доктор технических наук, директор
О.В. ЁЛКИН1, кандидат технических наук, старший научный сотрудник
М.С.ЧЕКУСОВ2, кандидат технических наук, директор
1Сибирский научно-исследовательский институт механизации и электрификации сельского хозяйства, р.п. Краснообск, а/я 460, Новосибирский район, Новосибирская область, 630501, Россия
2Омский экспериментальный завод, просп. Королева, 32, г. Омск, 644032, Россия
E-mail: sibime@ngs.ru
Резюме. Исследования проводили с целью разработки альтернативных вариантов технологий и структур МТП для различных типов товаропроизводителей в зависимости от уровня их ресурсного обеспечения и конкретныхпочвенно-климатическихусловий. Для выбора того или иного варианта технологии возделывания сельскохозяйственной культуры необходимо и достаточно оценить ее урожайность и эксплуатационные затраты на производство. Урожайность зависит от типа технологии и уровня интенсификации. Для определения величины эксплуатационных затрат необходимо обосновать структуру МТП и рассчитать общие эксплуатационные затраты на производство всех сельскохозяйственных культур в конкретном предприятии. Мы разработали специальный метод сквозного просмотра вариантов годовых комплексов полевых работ для обоснования структуры МТП сельскохозяйственного предприятия. В отличие от других, он позволяет получать целочисленные значения потребности в технике и допускает альтернативные варианты решений. Программный комплекс в автоматическом режиме выдает технологические карты для производства сельскохозяйственных культур в конкретном предприятии с разным уровнем эксплуатационныхзатратв зависимости отуровня интенсификации технологий. В результате проведенныхисследований установлены альтернативные варианты технологий и структуры МТП для производства зерновых культур в южно-лесостепной зоне Сибири. Переход от классической интенсивной технологии производства зерна на базе отвальной вспашки к интенсивной технологии на базе минимальной обработки почвы позволяет снизить число машин в составе МТП (тракторы, комбайны и сельскохозяйственные машины) со 121 до 44 (почти в 3 раза), стоимость МТП - со 123 млн руб. до 100 млн руб. (на 20%), эксплуатационные затраты - с 34,6 млн руб. до 26,9 млн руб. (на 22%), потребность в тракторах К-744Р3 - с 7 до 3 шт. (в 2,3 раза).
Ключевые слова: альтернативные варианты технологий, технические средства, структура МТП, себестоимость продукции. Для цитирования: Альтернативные варианты технологий и технических средств для производства зерна в условиях Сибири/Б.Д. Докин, Н.М. Иванов, О.В. Ёлкин, М.С. Чекусов// Достижения науки и техники АПК. 2015. Т.29. №1. С. 49-51.
По данным Гостехнадзора в Новосибирскую область тракторы 128 марок поставляют 34 фирмы, а комбайны 65 модификаций - 23 фирмы[1]. При этом, например, ФГУОП «Кремлевское» Коченёвского района Новосибирской области приобрело посевной комплекс «Рапид» с зарубежным трактором, не имея ни одного гектара, подготовленного под нулевую обработку почвы. Такой же посевной комплекс оказался не пригодным для эксплуатации еще в ряде хозяйств Краснозерского и других районов Новосибирской области. В целом же бессистемная закупка зарубежной техники в перспективе неизбежно приведет к проблемам, обусловленным эксплуатацией многомарочного парка техники. Это означает,
что федеральные и региональные органы управления отраслью должны разработать технологическую и техническую политику для растениеводства на основе альтернативных вариантов технологий и технических средств для различных типов сельскохозяйственных товаропроизводителей и почвенно-климатических зон.
Особенно актуален этот вопрос в связи с тем, что согласно Постановлению Правительства РФ от 14 июля 2012 г. всем субъектам Российской Федерации рекомендовано разработать региональные программы модернизации сельскохозяйственного производства.
В то же время за последние десятилетия изменился общественный строй, условия ведения хозяйствования, технологии [2, 3] и др., появились энергонасыщенные трактора и комбайны, широкозахватные посевные комплексы. В комплексе это потребовало разработки новых методических подходов.
Цель наших исследований - разработка альтернативных вариантов технологий и структур МТП для различных типов товаропроизводителей в зависимости от уровня их ресурсного обеспечения и конкретных почвенно-климатических условий.
Условия, материалы и методы. Обычно агрономы выбирают тот или иной вариант технологий производства зерна в зависимости от уровня прогнозируемой урожайности. Однако в свое время В.И. Эдельштейн отметил: «технология без биологии слепа, без механизации -мертва, но всё решает неумолимая экономика» [4].
Принцип необходимости и достаточности при выборе технологий и технических средств соблюдается, если известен уровень урожайности культуры, себестоимость производства (руб./т) и затраты труда (чел.-ч/т). Определить величины двух последних из перечисленных показателей для любого варианта технологий и набора технических средств при заданном уровне интенсификации и урожайности можно в рамках экономико-математической модели для обоснования структуры МТП. Решается эта задача с использованием алгоритмов метода сквозного просмотра вариантов годовых комплексов полевых работ [5], на основе которого создана компьютерная программа «Программный комплекс Agro».
В состав программного комплекса входят четыре компонента:
основной расчетный модуль; формирование эквивалентной загрузки энергомашин;
формирование выходных данных программы; формирование перечня технологических операций по культурам с закрепленными машинно-тракторными агрегатами.
Решение задачи начинается с подготовки исходной информации по хозяйству и занесения ее в ЭВМ в режиме диалога. Данные для ввода берут из технологических карт, нормативно-справочной литературы и других источников, в которых содержатся сведения о технологии возделывания и уборки сельскохозяйственных культур, эксплуатационных и экономических показателях машин. Так же в режиме диалога пользователя с ЭВМ можно корректировать и изменять введенную информацию.
В зависимости от заданной структуры посевных площадей и типа технологий автоматически формируется массив данных по технологии возделывания сельскохозяйственных культур и техническим характеристикам машинно-тракторных агрегатов (МТА) для каждой операции.
Расчет проводится по годовым комплексам работ (набор работ, выполняемых МТА с одной и той же машиной данной марки). Годовые комплексы определяются базисным вариантом плана использования технических средств, который рассчитывается для МТА с наиболее мощной энергомашиной. Критерий отбора техники для решения задачи - максимум производительности МТА.
Программа позволяет определять годовые комплексы работ, рассчитанные для выбранного энергосредства. Отбор и закрепление МТА, а также выполненный ими объем работ по операциям осуществляются по критерию минимума эксплуатационных затрат.
По всем комплексам технических средств, вошедших в оптимальный план комплектования и использования МТП хозяйства, эксплуатационные затраты суммируются и в последствии учитываются в расчете дохода от реализации сельскохозяйственной продукции.
Разработанный интерфейс позволяет заносить данные по каждой операции, то есть вводить вариант её выполнения, с разными энергомашинами, указанием состава агрегата, нормы выработки за смену, затрат на ГСМ, разряда работ, числа механизаторов и вспомогательных рабочих. По каждой сельскохозяйственной культуре вводится технология возделывания с указанием следующей информации: тип технологии, тип операции и агротехнические требования к ней, период и продолжительность выполнения операции, объемный коэффициент, коэффициент сменности и погодных условий.
Выходные данные программы - количество тракторов, комбайнов, сцепок и сельскохозяйственных машин по маркам, а также число механизаторов и вспомогательных рабочих. По каждой возделываемой сельскохозяйственной культуре приводится перечень операций и машинно-тракторных агрегатов закрепленных за ними с указанием сроков и объемов работ, информации по эксплуатационным и экономическим показателям машин. Выдаются сведения по распределению техники в течение календарного года по полям в заданные периоды проведения работ. Определяется доход и рентабельность для заданной структуры посевных площадей и технологий возделывания и уборки сельскохозяйственных культур.
В СибИМЭ [6, 7] было установлено, что для каждой технологической операции можно подобрать
оптимальный машинно-тракторный агрегат. При этом парк, составленный из таких МТА, будет самым многомарочным и самым дорогим. Кроме того, установлена закономерность, что все трактора проигрывают в эксплуатационных затратах на одних операциях и выиграют на других.
В условиях Сибири до 55% товаропроизводителей применяют экстенсивные технологии производства зерна, хотя по образному выражению академика РАН В.И. Кирюшина «...это путь в некуда». По нормальной технологии (чуть накормить и чуть защитить растение с уровнем урожайности 1,6-1,8 т./га) работают 20% товаропроизводителей, по интенсивным технологиям с уровнем урожайности 2,8-3,0 т/га (на базе отвальной вспашки) - 10%, с использованием ресурсосберегающей обработки почвы (на базе минимальной) - 10% и на базе нулевой обработки почвы - 5% товаропроизводителей [1]. На основании этого мы провели сравнительный анализ альтернативных технологий с использованием метода сквозного просмотра вариантов годовых комплексов полевых работ.
Расчеты выполнены для типичного хозяйства южнолесостепной зоны Краснозерского района Новосибирской области со следующей структурой посевных площадей: пшеница - 2700 га; овёс - 883 га; ячмень -417 га; горох - 406 га; многолетние травы - 580 га; однолетние травы - 774 га; кукуруза на силос - 580 га; пар - 2000 га; итого - 8240 га.
Результаты и обсуждение. Для всех технологий, используемых в типичном хозяйстве южно-лесостепной зоны, подтвердилась необходимость оптимизации состава МТП по годовым комплексам полевых работ.
Так, при классической технологии (на базе отвальной вспашки) с К-744РЗ (вариант 1) эксплуатационные затраты составляют 34,6 млн руб., а с ХТЗ-150К089 (вариант Таблица. Альтернативные варианты технологий и технических средств
Вариант 1 Вариант 2 Вариант 3
Наименование число всего, число всего, число всего,
млн руб. млн руб. млн руб.
Интенсивная технология (на базе отвальной вспашки)
К-744Р3 (390 л.с.) 7 38,22
ХТЗ-150К09 (175л.с.) 9 17,95 9 17,95
МТЗ-82 10 6,35 10 6,35 10 6,35
Вектор/Полесье (220 л.с.) 9 45,81 9 45,81 4 20,36
Енисей-1200 7 9,14
Дон-680 1 4,09 1 4,09 1 4,09
Стоимость машин, всего 121 123,13 130 101,54 132 86,03
Эксплуатационные затраты 34,6 27,2 25,8
Механизаторы,чел. 17 19 21
Интенсивная технология на базе минимальной обработки)
МТЗ-2022.3(180 л.с.) 6 14,52
К-744РЗ(390 л.с.) 3 20,40
МТЗ-82 9 5,71 9 5,71 9 5,71
Джон Дир 9430 2 21,20
Комбайн Джон Дир 9670 5 59,50
Вектор/Полесье (220 л.с.) 9 45,81 9 45,81
Дон-680 1 4,09 1 4,09 1 4,09
Стоимость машин, всего 44 100,39 40 128,67 44 80,08
Эксплуатационные затраты 26,9 41,5 24,1
Механизаторы,чел. 18 11 20
Интенсивная технология (на базе нулевой обработки)
Джон Дир 9430 2 21,20
К-744РЗ (390 л.с.) 2 13,60
МТЗ-2022.3 4 9,68
МТЗ-82 11 6,98 11 6,98 11 6,98
Комбайн Джон Дир 9670 7 83,30
Вектор/Полесье (220 л.с.) 12 61,08 12 61,08
Дон-680 1 4,09 1 4,09 1 4,09
Стоимость машин, всего 49 153,24 52 111,37 56 108,22
Эксплуатационные затраты 45,1 30,0 24,7
Механизаторы,чел. 10 17 17
2) - 27,2 млн руб. (см. табл.). Однако если выбрать более дешевый ХТЗ-150К089, то потребуется на 28% больше механизаторов для тракторов общего назначения.
Вариант 3 отличается от варианта 2 тем, что 5 комбайнов «Вектор-Полесье» заменили 7 комбайнами «Енисей-1200». Последние дешевле, но менее производительны, поэтому потребовалось на два комбайнера больше, да и технологически такое изменение оказалось не оправданным.
При ресурсосберегающей технологии на базе минимальной обработки почвы наименьшие стоимость парка и эксплуатационные затраты отмечены в варианте 3 (с трактором МТЗ-2022.3) - 80,084 и 24,1 млн руб. соответственно. При этом потребность в механизаторах для тракторов общего назначения возрастает, по сравнению с вариантом 1 (с трактором К-744РЗ), в 2 раза, с вариантом 2 (с трактором «Джон Дир 9430») - в 3 раза. Примечательно, что эксплуатационные затраты при использовании К-744РЗ по технологии с минимальной обработкой почвы находились практически на уровне варианта с ХТЗ-150К09 в рамках классической технологии (26,9 и 27,2 млн руб. соответственно), а потребность в механизаторах для тракторов общего назначения снизилась в 3 раза.
В случае применения ресурсосберегающей технологии на базе нулевой обработки почвы затраты на МТП и эксплуатацию парка оказались выше в связи с вовлечением 2000 га пара в производство сельскохозяйственной продукции и изменением структуры
посевных площадей, однако упомянутые закономерности сохранились. Минимальная стоимость МТП и эксплуатационные затраты отмечены в варианте с самым дешёвым трактором МТЗ-2022.3 (вариант 3).
Выводы. Метод сквозного просмотра вариантов годовых комплексов работ позволяет получить для каждой почвенно-климатической зоны набор альтернативных технологий и технических средств для модернизации растениеводства Сибири.
При обосновании структуры МТП по критерию оптимизации «минимум прямых эксплуатационных затрат», когда нет ограничений по трудовым ресурсам, выбирается самый дешевый, но малопроизводительный парк. Поэтому для каждой почвенно-климатической зоны необходимы альтернативные варианты технологий и технических средств.
В результате проведенных исследований установлены альтернативные варианты технологий и структуры МТП для производства зерновых культур в южно-лесостепной зоне Сибири. Переход от классической интенсивной технологии производства зерна на базе отвальной вспашки к интенсивной технологии на базе минимальной обработки почвы позволяет снизить число машин в составе МТП (тракторы, комбайны и сельскохозяйственные машины) со 121до 44 (почти в 3 раза), стоимость МТП - со 123 млн руб. до 100 млн руб. (на 20%), эксплуатационные затраты - с 34,6 млн руб. до 26,9 млн руб. (на 22%), потребность в тракторах К-744Р3 - с 7 до 3 шт. (в 2,3 раза).
Литература.
1. Научный отчет лаборатория машиноиспользования СибИМЭ по теме: Разработать систему эффективного использования сельскохозяйственной техники в условиях технологической и технической модернизации растениеводства сельхозпредприятий Сибири. Новосибирск, 2013.
2. Лачуга Ю.Ф. Сельскохозяйственному производству - новые знания // Сельскохозяйственные машины и технологии. 2011. №3. С. 3-8.
3. Кирюшин В.И. Проблема минимизации обработки почвы: перспективы развития и задачи исследований//Земледелие. 2013. №7. С. 3-6.
4. Власенко А.Н., Власенко Н.Г., Коротких Н.А. Перспективы технологии No-Till в Сибири//Земледелие. 2014. №1. С. 16-19.
5. Докин Б.Д., Ёлкин О.В. Методика проектирования состава МТП с помощью метода сквозного просмотра вариантов годовых комплексов полевых работ // Аграрная наука сельскому хозяйству: сб. статей: в 3 кн. / IV Международная научно-практическая конференция. Барнаул: Изд-во АГАУ, 2009. Кн. 1. С. 249-252.
6. Докин Б.Д. Методика исчисления дифференциальных затрат при оптимизации параметров МТА и состав МТП хозяйств с учетом особенностей Сибири.// Труды СибИМЭ СО ВАСХНИЛ. 1976. Вып. 12. Ч. 2. С.180-193.
7. Чепурин Г.Е. Проблемы инновационной деятельности в агроинженерной науке и сельхозмашиностроении // Сельскохозяйственные машины и технологии. 2013. №5. С.10-15.
ALTERNATIVE VARIANTS OF TECHNIQUES AND MEANS FOR PRODUCTION OF GRAIN
IN THE CONDITIONS OF SIBERIA
B.D. Dokin1, N.M. Ivanov1, O.V. Elkin1, M.S.Chekusov2
Siberian Research Institute of Mechanisation and Electrification of Agriculture, Krasnoobsk, p/b 460, Novosibirsk region, 630501, Russia.
2Omskiy an experimental factory, Korolevav., 32, Omsk, 644032, Russia.
Summary. The purpose of researches - working out of alternative variants of techniques and structures mashino-traktonogo park for various types of commodity producers depending on level of their resource security and concrete soil-climatic conditions. For a choice of this or that variant of techniques of cultivation of crops it is necessary and to evaluate enough productivity of this culture and working costs to its production. Productivity of a crop is defined by type of technique and intensification level. For definition of magnitude of working costs for production of a concrete crop it is necessary to justify structure mashino - a fleet of tractors and to define the common working costs for production of all crops in the concrete agricultural enterprise. For a justification of structure of mashino-tractor park of the agricultural enterprise we develop a special method of open scanning of variants of annual complexes of field work. Unlike known techniques of a justification of structure mashino - a fleet of tractors, this method allows to receive integer values of necessity in the technician and supposes alternative variants of decisions. The program complex in an automatic regime produces flowcharts for production of crops in the given agricultural enterprise with different level of working costs depending on level of an intensification of techniques. As a result of the spent researches alternative variants of techniques and structure of mashino-tractor park for production of grain crops in a South forest-steppe zone of Siberia are received. Transition from classical to the intensive «know-how» of grain on base plowings to intensive technique on the basis of a minimum soil cultivation allows to lower amount of machines as a part of mashino-tractor park (tractors, combines and farm machines) with 121 to 44 (almost three times), cost mashino-traktonogo park from 123 million roubles to 100 million roubles (on 20 %), cost of working costs from 34,6 million roubles to 26,9 million roubles (on 22 %), necessity of tractors К-744Р3 with 7 to 3 pieces (in 2,3 times).
Keywords: alternative options of technologies, technical means, structures of MTP, product cost.
Author Details: B.D. Dokin, Dr. Sc. (Techn.), Head of Laboratory (e-mail: sibime@ngs.ru); N.M. Ivanov, Dr. Sc. (Techn.), Director; O.B. Elkin, Cand. Sc. (Techn.), Senior Research, M.S.Chekusov, Cand. Sc. (Techn.), Director.
For citation: Dokin B.D., Ivanov N.M., Elkin O.B., Chekusov M.S. Alternative variants of techniques and means for production of grain in the conditions of Siberia. Dostizheniya naukii tekhnikiAPK. 2015. T.29. №1. pp. 49-51 (In Russ)
