CC BY
46
УДК 631.171:636+001.891
ИННОВАЦИОННЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЯ МЕХАНИЗАЦИИ И АВТОМАТИЗАЦИИ ЖИВОТНОВОДСТВА
Ю.А.Иванов
Приведен прогноз развития животноводства России и инновационные направления основных отраслей со средствами механизации технологических процессов.
Ключевые слова: прогноз, инновация, работы, автоматизированный агрегат, многоцелевой измельчитель-раздатчик, плющение зерна, микроклимат, станки, тип кормления, навоз, шнеки, скрепер, компост.
Доктриной продовольственной безопасности Российской Федерации определен уровень самообеспечения страны основными продуктами питания, который не должен быть ниже 90% по молоку и 85% по мясу. К сожалению, в настоящее время животноводство страны не в полной мере удовлетворяет потребность населения в качественных продуктах питания и промышленности в сырье.
Для достижения показателей национальной продовольственной безопасности требуется добиться увеличения объемов производства продукции за счет технологической модернизации и инновационных преобразований в отрасли. Инновационная деятельность, применительно к животноводству, означает совокупность последовательно осуществляемых действий по созданию новой или улучшенной животноводческой продукции, усовершенствованной технологии и организации ее производства, на основе использования результатов научных исследований и разработок, или передового производственного опыта с целью модернизации производства и выхода на новые рынки.
Таблица 1. Прогноз развития животноводства на краткосрочную перспективу
Показатели Годы
2012 2015 2020
Поголовье крупного рогатого скота, тыс.гол. 23800 25837 29230
в том числе коров 9000 9000 9000
Производство молока, тыс. т 37000 40000 45000
Производство мяса крупного рогатого скота, тыс. т 2155 2512 2982
Поголовье свиней, тыс. гол. 20500 35000 45000
Производство мяса свиней, тыс. т 2400 2716 3900
Поголовье овец и коз, тыс. т 23500 25000 28000
Производство мяса овец и коз, тыс. т 176,3 200 224
Производство шерсти, тыс. т 58,7 68 84
Производство мяса птицы, тыс. т 3100 3500 4250
Производство мяса всего, тыс. т 7876 8979 11453
Таблица 2. Потребность в производстве животноводческой продукции
Уровень питания
Продукция минимальный потребительский бюджет кризисный физиологический рацион по нормам рекомендованным институтом питания РАМН
млн. т % млн. т % млн. т %
Молоко 52-53 100 41-42 100 56-59 100
Мясо 8,2-9,2 100 6,8-7,7 100 12,0-12,9 100
В том числе:
говядина 3,4-3,6 41,5-39,1 3,1-3,3 45,6-42,9 5,2-5,5 43,3-42,6
свинина 2,8-3,2 34,2-34,8 2,3-2,6 32,8-33,8 4,3-4,5 35,8-34,9
баранина 0,3-0,5 3,7-5,4 0,3-0,5 4,4-6,5 0,5-0,7 4,2-5,4
птица 1,7-1,9 20,6-20,7 1,1-1,3 16,2-16,8 2,0-2,2 16,7-17,6
Анализ тенденций развития молочного скотоводства показывает, что во всем мире происходит увеличение размера ферм с одновременным увеличением продуктивности животных и сокращением общего поголовья.
В Англии средний размер ферм превышает 100 коров, и таких ферм около 60%, в Новой Зеландии - 251 корова, Голландии - 120, в США наибольшее поголовье коров сосредоточено на фермах размером от 1 до 5 тыс. (рис.1).
Количество ферм, тыс.шт.
Количество гол, млн.
Голов
1970
2006 гг.
1970
2006 гг.
1970
2006 гг.
Количество ферм в ЕС с 1970 до 2006 года сократилось с 648 тыс. до 75 тыс., а поголовье с 12 млн. до 9,1 млн. За последние 15 лет размер ферм увеличился в 3 раза и сейчас находится в пределах 200 коров.
По объемам производства продукции животноводства Россия значительно уступает передовым странам Запада (таблица 3).
Причин несколько, основная из них низкая продуктивность животных из-за широкого применения экстенсивных технологий. Учитывая все вышеуказанное, перспектива развития животноводства видится в переводе отрасли на более высокие технологии с возможностью управления продукционными процессами с учетом количества и качества конечной продукции. Из общего количе-
ства управляемых показателей продукционного процесса в первую очередь следует отметить: породы и племеноводство, микроклимат и ландшафтные условия, воспроизводство поголовья, система кормления, ветеринарное обеспечение, содержание животных, механизированные технологии, проектные решения, кадровое обеспечение, экономическая результативность.
Таблица 3. Динамика изменения производства молока, говядины и свинины (млн. т)
Вид продукции Страна 2000 г. 2010 г.
Молоко Россия 32,3 32,4
Германия 28,6 27,9
США 79,3 86,1
ЕС 143,7 136,8
Говядина США 11,585 12,048
Германия 1,408 1,190
Россия 2,733 2,307
ЕС 7,39 7,39
Свинина США 8,1 7,97
Германия 3,6 4,67
Россия 1,58 1,86
Роль каждого из управляемых показателей в эффективности производства продукции животноводства зависит от применяемых технологий, а в целом представляется возможным их отнести к трем группам ресурсов: биологические, технологические, кадровые.
Все усилия ученых и специалистов на данный момент целесообразно сосредоточить на разработке научно-обоснованных решений по управлению указанными показателями при реализации интенсивных и высоких технологий.
По многочисленным данным отечественных и зарубежных исследователей роль этих групп ресурсов оценивается соответственно как 30%, 40%, 20% (рисунок 2).
Рис. 2
В молочном животноводстве наиболее перспективны технологии беспривязного содержания коров с применением доильных роботов. Институт изучил опыт эксплуатации доильных роботов в ПЗ «Колхоз «Родина» Вологодской области и разработал планировочные решения коровников с рациональным размещением в них 2, 3, 4 и 10 доильных роботов (рисунок 3).
Рис. 3. План коровника с 4-я боксами доильного робота и молочным блоком на 324 коровы
Выполнил расчеты 256 возможных вариантов применения роботов и определил зону их эффективного использования в различных природно-экономических условиях (рисунок 4).
%
Цзакш12 руб/кг
^ У
■ у
1 4 И У 24 » .•ЙДП.™,-
/У
/ У г
^ л у 1
4
с
2 8000
ЦзактЦ руб/кг / У 8000
/ / ' У 7000
/> г у 6000
/ / ' у , " > *
/ { у , Г
1 у' /■'.«' ■9 / 21 и» з V I
< / с
• /'
1 (
г 9000
Цзак=18 руб/кг 8000
Г У ''
/} <У у 6000
/ ✓ / У
С - / Г
// ' /
1] 1у , 9 2 О 3
/
В 9000
Цза#г=7< руб/кг / Ж 8000 / /
/ / ' / 7000
'-О , 6000
¿'У /
У? <у; <
/
1) * 9 * >0 3 4 п.гол.
/
< <
Рис. 4. Зависимости уровня рентабельности производства молока (Ррен) от поголовья ферм (пгол ) при разных уровнях продуктивности коров (П), закупочных ценах (Цзак) и средней заработной плате (Ззп) 15 тыс.руб./мес.
На ферме на 324 коровы с пятью доильными роботами и при закупочной цене 16-18 руб. кг рентабельность производства молока может быть от 21 до 40% в зависимости от уровня зарплаты (9-18 тыс. руб. в месяц) и продуктивности коров от 6000 до 9000 кг/гол. в год.
Определенный интерес для сельхозтоваропроизводителей имеет предложенная институтом инновационная технология обслуживания дойных коров при комбибоксовом содержании автоматизированным агрегатом многофункционального назначения (рисунки 5, 6).
Рис. 5А. План коровника при комбибоксо-вом содержании 800 животных с механизацией процессов агрегатом многофункционального назначения
Рис. 5Б. Коровник при комбибоксовом содержании 800 животных с механизацией процессов агрегатом многофункцио-
нального назначения
Рис. 5В. Передвижная каретка с рабочими органами агрегата многофункционального назначения в момент обслуживания секции для коров (поперечное сечение)
Рис. 6А. Вид на секцию для коров после распределения подстилки (опилки со стружкой, торф). Внизу под распределителем виден скрепер, удаляющий из технологического прохода навоз.
Рис. 6Б. Вид на секцию для коров после уборки навоза из концов стойл и технологического прохода и раздачи кормов оборудованием каретки агрегата
Расчеты показывают (рис.7), что применение агрегата может обеспечить производство молока с технико-экономическими показателями мирового уровня: нагрузка на одного работника фермы 36-43 головы, производство молока 290370 т, а затраты труда при продуктивности 8000 кг/гол. в год составят 0,6-0,7 чел.- ч/ц молока.
Сравнительные данные проектных, технологических и технических решний коровников с агрегатом АМЭ-Ф-27и классическим боксовым содержанием коров
Сравнительные данные экономических показателей коровников с агрегатом АМЭ-Ф-27 и классическим боксовым содержанием коров
Рис. 7
0%
Существующее положение 2012 г.
:Привязное содержание □ Беспривязное содержание
2020 г.
]Комбинированное содержание
Рис. 8. Удельный вес способов содержания коров в сельхозорганизациях
ГНУ ВНИИМЖ приступил к разработке инновационной технологии производства молока при привязном содержании коров и обслуживании их передвижными электрифицированными агрегатами с 20 аппаратами для доения коров, уборки навоза и распределения подстилки (рисунок 9 (а,б,в)). Из выполненных расчетов следует, что на фермах с привязным содержанием коров при обслуживании их передвижными агрегатами можно существенно увеличить производительность труда: нагрузка на одного работника фермы может возрасти с 13-18 до 26-36 голов, производство молока - до 208-286 т, а затраты труда могут снизиться до 0,70-0,96 чел.-ч/ц молока, что соответствует показателям мирового уровня.
Рис. 9а. Разрез двухрядного коровника на 200-400 голов с электромобильными агрегатами
Рис. 9б. Вид спереди на электромобильный агрегат для уборки навоза и распределения подстилки АПН-Ф-3:
1-рама агрегата; 2-бункер подстилки; 3-шнек выгрузки подстилки; 4-привод шнека;
5-швырялка распределитель подстилки;
6-устройство для выгрузки навоза из продольных каналов; 7-скребок для уборки навоза из концов стойл; 8-привод перемещения агрегата; 9- ультрафиолетовые облучатели; 10-озонаторы воздуха
Рис. 9в. План двухрядного коровника на 200 голов с электромобильными агрегатами для доения коров АДП-Ф-20 и уборки навоза АПН-Ф-3: 1 - исходное положение агрегатов; 2 -положение агрегатов при выполнении технологических процессов
К числу инновационных следует отнести работы института по созданию принципиально новых технических средств для дозированной раздачи кормов на фермах КРС, которые отличаются от лучших отечественных и зарубежных аналогов многофункциональностью, меньшей удельной энергоемкостью - вместо 5,8 кВт/м только 0,8 кВт/м и повышенной надежностью при эксплуатации
(рисунок 10).
Бункер РКП с кормом
Поперечный разрез раздатчика концентрированных кормов (вид спереди)
Вид в плане раздатчика кормов РКП-Ф-6
конструкции ГНУ ВНИИМЖ Вид в плане раздатчика концкормов
Рис.10
Многоцелевой кормоприготовитель-раздатчик обеспечивает смешивание и раздачу кормов, разбрасывание подстилки, измельчение соломенных рулонов на подстилку, измельчение и раздачу сена в рулонах по «сберегающей» технологии. (Рисунок 11).
В предлагаемой машине процесс перевалки и пересыпания кормов внутри вращающегося цилиндрического бункера осуществляется в основном за счет гравитационных сил. По энергозатратам, металлоемкости, затратам труда, МКР в несколько раз превышает показатели лучших зарубежных аналогов. На ферме в 1000 голов годовая экономия только по топливу составляет 36,5 тыс. рублей. Прямая экономия по комплексу машин для одной фермы составит 1250 тыс. рублей. Многоцелевой кормоприготовительный раздатчик может быть рекомендован для типоразмерного ряда молочных ферм от 50 до 1200 коров.
С целью создания механизма для обоснования оптимального размера предприятия по производству молока, выбора рациональных технологических и технических решений с учетом природно-климатических особенностей зоны расположения объекта, имеющихся ресурсов, институт ведет разработку экономико-математических моделей (рис.12) пакета прикладных программ и базы данных для обоснования типоразмерного ряда молочно-товарных ферм (рис.13) позволяющих с минимальными затратами труда и средств рассчитывать по введенным исходным данным размеры хозяйств, их технико-экономические показатели, рациональные комплекты машин и оборудования для типоразмерного ряда молочных ферм от 50 до 1200 коров привязного содержания.
Выполнение технологических процессов планируется, в основном, с применением техники отечественного производства: УДМ-100, УДМ-200; РИСП-10, «ТгюИвг $о\от\х», «АКМ-9», МКР; РОЗ-2,5, Г6-ОРМЗ, КШТ, изготовленных на основе элементно-агрегатной базе зарубежных фирм, что обеспечивает надежность работы установок, а по функциональным возможностям и параметрам соответствуют требованиям международных стандартов УДМ-100, УДМ-200, «ТпоНе1 8о1ош1х», РОЗ-2,5, РОЗ-5,0 и др.), но значительно дешевле зарубежных аналогов.
Фрагменты алгоритма модели:
Величина прибыли: П=М-(Ц1-Со) где М — годовое производство продукции; Ц1 — цена единицы продукции; Со — себестоимость производства продукции, ть/с.ру&т
Себестоимость производства: Со^^э +
где — годовые эксплуатационные затраты на производство товарной продукции; 2к — годовые затраты на производство или закупку кормов
Уровень рентабельности: д-—-юо Годовые эксплуатационные затраты
= За + Зто + Зтр + Зт + Зq + Зэл + Зпр + Зн + Зкр
где За — амортизационные отчисления; Зто — затраты на техобслуживание; Зтр — оплата труда; Зт — затраты на топливо; Зщ, Зэл - затраты на теплоту, электроэнергию; Зпр — прочие затраты; Зн, Зкр — затраты на оплату налогов и кредитов.
Целевая функция: Я%= [Р, Тх, Пр, У1, Ко, 1(Ь.ч),ХЬц), к(Ьт)]
где г — порядковый номер ожидаемого результата.
Потребление корма: м< = giД(Цр,тс,ТК) ■ пд + ^g(¡■ ■ п^
где д/д(.Пр, ТС, ТК) годовое потр ебление / го в ида кор ма дойньЬ/ди кор о вами в зависимости от технологий и продуктивности коров.
Затраты на топливо: Зт —
* 7 *
Затраты на электроэнергию: =
Рис.13
Все это позволит комплексно механизировать и автоматизировать технологические процессы на молочных фермах, достичь уровня продуктивности коров 5500-6000 кг молока в год с затратами труда 1,2-1,5 чел.ч/ц продукции, а рентабельность производства молочной отрасли 35...40%.
Опыт отечественных и зарубежных сельхозтоваропроизводителей показывает, что интенсификация отрасли свиноводства возможна за счет применения автоматизированных комплектов технических средств для нормированного кормления свиней сбалансированными по питательности кормами, унифицированных систем содержания животных.
Наиболее эффективным на свиноводческих фермах является групповое содержание свиней различных половозрастных групп, с применением технологического оборудования до минимума сокращающего затраты ручного труда. Для реализации этих направлений созданы станки для мелкогруппового содержания поросят-отъемышей СПО-10, для проведения опороса и содержания
Рис.12
подсосных свиноматок СФЗ-1/10 (рис. 14), а также типоразмерный ряд мобильных раздатчиков кормов с емкостью бункеров от 0,8 до 2,0 м (рис. 15).
На современном этапе в свиноводстве основной тип кормления-это кон-центратный сбалансированными комбикормами. Кормление сбалансированными комбикормами может быть сухим или жидким. В Канаде и Европе сухое кормление предпочитают 80% свиноводческих ферм.
При сухом типе кормления происходят минимальные затраты труда и энергии, т.к. масса питательных веществ (энергии и сухого вещества корма) равна практически массе раздаваемого рациона. Так, например, для свиней на откорме масса суточного рациона (комбикорма на 1 гол.) равна 2,5 кг, содержит 3,06 корм. ед. и 2,19 кг сухого вещества. При влажности этого же рациона 72%, масса его составит 7,83 кг, а в одном кг полученной массы содержится 0,39 корм. ед. Раздаваемая масса возрастает в 3 раза, которую необходимо перед раздачей перемешать до однородного состояния и потом доставить к кормушкам и разлить по ним. Естественно, при этом возрастают затраты труда и энергии. Однако преимуществом жидкого кормления является то, что при этом имеется хорошая возможность включать в рацион животных любые кормовые и лекарственные добавки. Несмотря на ряд преимуществ системы жидкого кормления, по-прежнему сложно обеспечить соблюдение гигиенических требований. Оснащение системы жидкого кормления различными средствами по чистке смесительных емкостей и трубопроводов приводит к удорожанию комплекса в целом.
Станок для содержания Станок для свинарников-
поросят-отъемышей СПО-10 маточников СФЗ-1/10
Рекомендуется использовать для мелкогруппового (по 10 голов) содержания свиней на откорме
Рис.14
Рекомендуется использовать для проведения опоросов и содержания подсосных свиноматок
Рис. 15
В ГНУ ВНИИМЖ активно ведутся работы по созданию комплектов оборудования автоматизированной линии транспортирования и раздачи кормов на базе новых технических решений.
На рисунке 16 представлена технологическая схема автоматизированной стационарной системы раздачи сухих комбикормов, которая обеспечивает как нормированное кормление свиней, так и кормление «вволю». Основное преимущество данного раздатчика кормов - это отсутствие рабочего органа в виде троса с шайбой или спирали. Это значительно снижает энергоемкость и повышает надежность его работы.
Рис. 16. Технологическая схема автоматизированной стационарной системы раздачи комбикормов: 1-выгрузной шнек бункера-накопителя БСК-10; 2-патрубок самотечный; 3-бун-кер расходный с шибером; 4-подвеска транспортера гибкая; 5-транспортер правый; 6-транспортер левый; 7-амор-тизатор; 8-самокормушка бункерная; 9-датчик уровня корма; 10-электропривод транспортеров; 11-исполнительный механизм; 12-задвижка; 13-балка опорная;
14-торцевая стенка свинарника;
15-датчик уровня расходного бункера
Испытания кормораздатчика показали, что он обеспечивает достаточную производительность для кормления свиней на фермах мощностью от 3 до 24 тыс. голов.
К основным достоинствам автоматизированной системы раздачи сухого корма следует отнести экономичность и ресурсосбережение, простоту эксплуатации, значительное сокращение доли ручного труда, возможность работы в автоматическом режиме от встроенного программатора.
В структуре кормового баланса страны фуражное зерно занимает 50-80%, однако при скармливании его в обычном виде усвояемость питательных компонентов пищеварительными системами животных составляет 40-60%. Усвояемость крахмала в неподготовленном к вскармливанию зерне в зависимости от вида культур не превышает 20-25%. Инактивации антипитальных веществ, декстринизации крахмала, деструкции целлюлозно-лингниновых образований, создание микропористой структуры в готовом продукте можно достичь, используя химические и физические способы подготовки зерна.
Исследованиями установлено, что целью сокращения потерь биологического урожая зерновых культур, идущих на фураж, энергозатрат на производство концентрированных кормов наиболее перспективно применение автоматизированных комплектов оборудования для плющения зерна.
Установлена оптимальная влажность фуражного зерна, подлежащего плющению. Так, при увеличении влажности зерна ячменя с 17 до 35% удельные затраты энергии на плющение гладкими вальцами снижаются в 2,6-3,0 раза. Снижение удельных затрат энергии при повышении влажности за 35% не значительны. Заготовка и использование в кормлении крупного рогатого скота консервированного плющенного зерна позволяет: снизить себестоимость концентрированных кормов на 10-15%, при этом продуктивность животных увеличивается на 7-12%; увеличить валовой сбор фуражного зерна на 8-10%, за счет снижения потерь при уборке; снизить энергозатраты на 23% за счет исключения сушки, очистки и размола зерна; повысить усвояемость корма на 5-8%, среднесуточные привесы крупного рогатого скота - на 9-11%, надои - на 710%.
Питательность зерна от уборки-сушки до закладки на хранение в результате ферментативных процессов снижается на 20%. При химическом консервировании зерна в герметичных условиях потери сухого вещества составляют 57%. Себестоимость каждой тонны плющенного и консервированного зерна на 25-30% ниже в сравнении с общепринятой технологией сушки и дробления -это перспективная энергосберегающая технология.
Плющенное высоковлажное фуражное зерно нашло широкое применение за рубежом. Так, в США до 40% фуражного зерна подлежит плющению, а в Англии - 47%, в Финляндии - 63%. Применяется несколько технологий. На рисунке 17 представлен один из вариантов размещения технологического оборудования плющения и консервирования зерна в хранилище.
Рассматриваемая схема позволяет получить высокую производительность технологической линии в стационарных условиях. Валовой объем производства плющенного зерна по данной схеме составляет 1500 тонн. Особенностью технологической линии приготовления плющенного зерна по рассматриваемой схеме является ее высокая производительность и хорошая организация технологического процесса.
Рис. 17. Технологическая схема линии приготовления консервированного плющенного зерна в хранилище:
1 - зерновой ворох на площадке разгрузки;
2 - машина загрузки; 3 - плющилка; 4 - заполняемый зерном засек; 5 - засек готового корма; 6 - емкости с консервантом; 7 - временная перегородка.
Важное значение на удельные затраты энергии имеют влажность зерна и межвальцовый зазор. Анализ зависимостей (рис. 18) показывает, что при увеличении влажности материала в интервале с 24 до 34% энергоемкость Э и сход с решета 0 2,5 мм уменьшаются, а при ее дальнейшем повышении с 34 до 40% -увеличиваются.
Рис. 18. Зависимость изменения энергоемкости Э от межвальцового зазора И при различной влажности материала (ячмень сорта «Биос-1»)
Создание оптимального микроклимата в животноводческих помещениях и автоматизации технологических процессов вновь начинают играть заметную роль в настоящее время по мере роста продуктивности животноводства вследствие их влияния на издержки производства, реализацию генетического потенциала животных, степень загрязнения окружающей среды. При существующем поголовье животных требуется ежегодно удалять из помещений около 43,5 млрд. мЗ водяных паров, 17,4 млрд. мЗ
З З
углекислого газа, 6,2 млрд. м аммиака, 0,3 млн. м сероводорода, 19,1 тыс.т пыли. Вместе с отработавшим воздухом из животноводческих помещений в течение года выбрасывается в атмосферу низкопотенциальная тепловая энергия в количестве около 3,7 млн.т у.т., микроорганизмы в т.ч. болезнетворные.
Обеспечение микроклимата является энергоемким процессом, осуществление которого требует ежегодно около 1,6 млн.т у.т. - до 25% всех потребляемых энергоресурсов в животноводстве в настоящее время. В структуре себестоимости конечного продукта отрасли это составляет сегодня 4-7% и имеет тенденцию к возрастанию вследствие удорожания всех видов покупных энергоносителей с темпом 30...33% в год.
Поэтому главными направлениями развития техники и технологий микроклимата в животноводстве в настоящее время является снижение энергоемкости процесса, защита окружающей среды от вредных выбросов, создание благоприятных условий пребывания в помещениях животных, людей, а также обеспечение надежной работы технологического оборудования.
Снижение энергоемкости процесса возможно обеспечить применением новых автоматизированных технологий микроклимата:
- с применением утилизации удаляемой теплоты (перфорированные потолки, навозные ванны и т.п.);
- с плавным изменением производительности воздухоподачи и теплопроиз-водительности вентиляционно-отопительных установок;
- с регулированием микроклимата по нескольким параметрам (температуре, влажности, газовому составу);
- с использованием нетрадиционных, возобновляемых, низкопотенциальных и других источников энергии и др.
Необходимо также улучшить технические параметры отопительного и вентиляционного оборудования животноводческих ферм до уровня лучших мировых образцов по к.п.д., надежности, долговечности, ремонтопригодности за
счет применения инноваций, новых технологий подачи и распределения воздуха, коррозийно-стойких материалов.
Предстоит также найти эффективное техническое решение важной проблемы кондиционирования воздуха внутри животноводческих помещений в жаркий период года, т.к. повышение температуры приводит к потере продуктивности, ухудшению воспроизводительной функции животных.
Необходимо разработать нормативы параметров систем микроклимата при содержании животных на глубокой подстилке, а также в неотапливаемых животноводческих помещениях. Такие варианты реализации систем микроклимата эффективно функционируют практически без энергозатрат.
В системах микроклимата будущего найдут применение децентрализованные системы, в которых отсутствуют протяженные воздуховоды, увеличивающие металлоемкость и потребление энергии.
Реализация в животноводстве автоматизированных процессов создает базу для внедрения самых современных технологий, высвобождая работников отрасли от выполнения тяжелых, монотонных операций, выводя их из зон с вредными условиями окружающей среды, обеспечивая полноценный досуг, особенно важный для сельской молодежи.
В последние годы предприятия по производству продукции животноводства стали оснащаться оборудованием, работающим в автоматическом или полуавтоматическом режимах.
Вместе с тем, много еще предстоит сделать по автоматизации процессов для комплексного анализа состояния поголовья по двигательной активности, температуре тела, частоте пульса, походке.
К числу актуальных проблем следует также отнести и мониторинг качества продукции и одновременно состояния поголовья животных, как это выполняется по показателям содержания соматических клеток и мочевины в молоке с помощью прибора CombyFoss-5000/200, имеющегося в ГНУ ВНИИМЖ.
Возрастающее значение получат проблемы защиты окружающей среды от вредных выбросов. Наиболее актуальная проблема в этой связи - мониторинг состояния загрязнения воздушного бассейна в зоне ферм, сбрасываемых стоков.
Инновационные технологии по системам уборки и подготовки навоза к использованию по нашему мнению должны базироваться на следующих принципах (рисунки 19, 20).
Автоматизированная скреперная установка СГ-2 в коровнике ЭХ «Кленово - Чегодаево»
Рис. 19
Общий вид фрагмента штангового транспортера
Схема размещения скреперной гидравлической установки СГ-2 в животноводческом помещении: 1-скрепер; 2-станция приводная; 3-блок поворотный; 4-механизм концевого выключателя; 5-датчик натяжения троса; 6-лента; 7-канат стальной; 8- гидростанция; 9-магистраль гидравлическая в сборе; 10-шкаф управления.
Фрагмент штангового транспортера с тяговым контуром из стальной полосы при рабочем ходе
Рис.20
Минимизация объема выполняемых работ в процессе уборки навоза из помещений, исключение применения при этом ручного труда, сокращение выбросов вредных газов из навоза в процессе его накопления и хранения за счет применения специальных подстилочных и газопоглотительных материалов, высоконадежных стационарных технических средств, работающих в автоматическом режиме по з аданным программам, а также автоматизированных роботов, дальнейшее совершенствование строительства навозосборных каналов и систем гидравлической уборки навоза с целью минимизации разбавления навоза технической и грунтовой водой. Основой для реализации вышеизложенных положений могут быть созданные в институте шнековые транспортеры, автоматизированные скреперные установки с гидравлическим приводом, автоматизированные установки для порционной уборки навоза, гидравлические системы уборки навоза с донным сбросом, находящийся на стадии экспериментальных исследований штанговый транспортер с гидравлическим приводом. В плане минимизации негативного воздействия на окружающую среду весьма перспективны технологии содержания животных на глубокой подстилке, особенно в тех зонах, где имеются ресурсы соломы. Для реализации подобных технологий необходимо усовершенствовать машины для внесения подстилки в стойло, создать легко трансформируемое станочное оборудование, машины для рыхления подстилочного навоза и выгрузки его из помещений по мере необходимости.
Основным направлением подготовки навоза к использованию остается производство на его основе органоминеральных удобрений с заданными физико-химическими свойствами под различные культуры севооборота.
В регионах с достаточными ресурсами влагопоглощающих материалов целесообразно применять различные технологии производства компостов с дозированным введением в их состав всех необходимых минеральных и бактериальных компонентов.
Наиболее целесообразно применять технологии производства компостных смесей в процессе уборки навоза из помещений, которые позволяют значительно сократить количество выполняемых операций, удельные энергоемкость и трудоемкость процесса, потери навоза, негативное воздействие на окружающую среду и повысить качество производимого в конечном итоге органомине-рального удобрения. Для реализации подобных технологий необходимо создать измельчитель-питатель-дозатор влагопоглощающих материалов, питатели дозаторы минеральных компонентов и бактериальных культур; смеситель органо-минеральных удобрений. На основе названного комплекта оборудования могут быть созданы цеха круглогодичного или периодического производства высококачественных удобрений.
В дальнейшем целесообразно усовершенствовать линию интенсивной ферментации компостных смесей и затаривания готовых удобрений. В регионах, не имеющих ресурсов по влагопоглощающим материалам, подготовку бесподстилочного навоза к использованию рекомендуется вести по двум направлениям: путем механического разделения на фракции или гомогенизации.
Существующие в России технические средства для выполнения этих операций, требуют коренной модернизации на основе принципиально новых физических явлений, позволяющих значительно повысить эффективность процессов: прессование с одновременной вибрацией и фильтрацией в слой жидкости; использование эффектов кавитации, магнитострикции, флотации и т.д.
Опыт передовых отечественных и зарубежных предприятий, теоретические расчеты свидетельствуют о том, что на основе названных технологических и технических решений могут быть созданы высокоэффективные системы утилизации навоза, в максимальной степени отвечающие требованиям по защите окружающей среды от загрязнения, обеспечивающие повышение плодородия почв и экологически безопасное производство продукции животноводства.
Другие технологии переработки навоза, нацеленные на производство из него биогаза, жидкого топлива, разного рода белковых добавок в России в ближайшие десятилетия могут иметь крайне ограниченное распространение, ввиду природно-климатических особенностей, сложности процессов и дороговизны оборудования.
В заключение необходимо отметить, что без государственной поддержки решить проблему создания экологически безопасных производств по производству продукции животноводства не представляется возможным. В сложившихся экономических условиях затраты на производство и использование органических удобрений не окупаются возможной прибавкой урожая сельскохозяйственных культур.
Необходимо на законодательном уровне обеспечить условия экономической заинтересованности сельхозтоваропроизводителей в создании экологически безопасных предприятий по производству продукции животноводства и растениеводства. Нам представляется, что основой подобной законодательной базы мог бы быть долгосрочный государственный заказ на поставку сырья для производства продуктов питания со строго лимитированными показателями качества.
В организационном плане весьма перспективна система, объединяющая сельхозтоваропроизводителей в агрохолдинги на основе имеющихся предприятий и их производств, а также нового строительства ферм, предприятий по переработке и реализации готовой продукции и поселков с инфраструктурой.
Литература:
1. Стратегия машинно-технологического обеспечения производства продукции животноводства на период до 2020 года / Ю.Ф.Лачуга, В.В.Кирсанов, Х.А.Амерханов и др.- Подольск, 2009. - 72 с.
2. Ларкин, Д.К. Экономико-математическая модель производства молока на молочных фермах привязного содержания / Д.К.Ларкин, В.К.Скоркин, Е.И.Резник и др. // Сб. науч. тр. / ВНИИМЖ.- 2011.- Т.22, ч.2. - С.41-49.
3. Техническое и технологическое переоснащение свиноводческих ферм на современном этапе: Рекомендации.- М.:ФГНУ «Росинформагротех», 2009.-166 с.
4. Рекомендации по заготовке и использованию высоковлажного фуражного зерна / Ю.Ф.Лачуга, В.И.Сыроватка, Ю.А.Иванов и др.- М., 2006. - 130 с.
5. Новиков, Н.Н. Моделирование воздушных потоков и расчет элементов аэрационных систем микроклимата животноводческих помещений / Н.Н.Новиков // Сб. науч. тр. / ВНИИМЖ.-2011- Т.22, ч.2. - С. 219-229.
6. Гриднев, П.И. Влияние инновационных технологий уборки и подготовки навоза к использованию на эффективность производства продукции животноводства / П.И.Гриднев, Т.Т.Гриднева // Сб. науч. тр. / ВНИИМЖ.-2011.- Т.22, ч.3.- С. 169-175.
Иванов Юрий Анатольевич, доктор сельскохозяйственных наук, профессор, директор
ГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт механизации животноводства
Россельхозакадемии
Тел. 8(495)715-97-32
E-mail: vniimzh@mail.ru
The forecast of development of animal husbandry in Russia and innovative direction of the main branches of the means of mechanization of technological process are done.
Keywords: outlook, innovation, jobs, automated assembly, distributor of multi-chopper, grain conditioning, microclimate, machines, type feed, manure, screw conveyors, scraper, compost.
