CC BY
116
ISSN 0131-5226. Теоретический и научно-практический журнал. _ИАЭП. 2017. Вып. 91._
РАЗДЕЛ III ТЕХНОЛОГИИ И ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА МЕХАНИЗИРОВАННОГО ПРОИЗВОДСТВА ПРОДУКЦИИ ЖИВОТНОВОДСТВА
УДК 611.363631.277.01 637.11
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МОДУЛЕЙ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ И ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ МЕЛКОТОВАРНОГО ПРОИЗВОДСТВА ЖИВОТНОВОДЧЕСКОЙ И ПТИЦЕВОДЧЕСКОЙ ПРОДУКЦИИ
И.Е. ПЛАКСИН1; A.B. ТРИФАНОВ1, канд. техн. наук; С И. ПЛАКСИН2, канд. физ.-мат. наук
'фГБНУ «Институт агроннженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства» (ИАЭП), Санкт-Петербург, Россия
2ФГБОУ ВО «Новосибирский государственный педагогический университет», Новосибирск, Россия
Мелкотоварные животноводческие и птицеводческие предприятия являются основным источником дохода для жителей сельской местности. Доля производимой данными предприятиями продукции сопоставима с крупными животноводческими комплексами, а по некоторым направлениям превосходит их. Более 50% от общего производства говядины приходится на мелкотоварные предприятия - личные подсобные хозяйства и крестьянское (фермерское) хозяйство. В производстве сырого молока доля мелкотоварных предприятий доходит до 47%. Не смотря на сокращение мелкотоварных свиноводческих предприятий, вследствие африканской чумы свиней, данное направление производства животноводческой продукции является актуальным для фермеров благодаря своей высокой рентабельности и спросу населения на готовую продукцию. Доля птицеводческой продукции производимой мелкотоварными сельскохозяйственными предприятиями не превышает 8 %, но благодаря активному развитию индейководства, за последние пять лет, данный показатель ежегодно растет. На сегодняшний день мелкотоварные производители сталкиваются с рядом проблем, а именно, невозможностью максимального использования генетического потенциала животных, высокими затратами труда, плохими санитарно-гигиеническими условиями содержания животных, сложностями при сбыте готовой продукции. Исходя из обозначенных проблем, в ИАЭП разработан ряд проектов технологических модулей для содержания и выращивания животных и птиц, предусматривающих применение современных наукоемких технико-технологических решений обеспечивающих снижение трудозатрат в 1,5-2 раза и повышения продуктивности животных до уровня крупных животноводческих и птицеводческих комплексов. Следующим шагом в развитии мелкотоварного производства животноводческой и птицеводческой продукции является применение интеллектуальных технологий сбора, обработки и передачи информации о производственных процессах животноводческого или птицеводческого предприятия. В ИАЭП ведутся разработки проектов предусматривающих минимальное взаимодействие человека и животных, что способствует снижению трудозатрат фермеров, улучшению санитарно-гигиенической обстановки содержания животных и птиц и снижению процента стрессовых ситуаций при их обслуживании.
Ключевые слова: сельское хозяйство, мелкотоварное производство, животноводство, птицеводство, рентабельность.
146
Технологии и технические средства механизированного производства продукции
растениеводства и животноводства_
USE OF TECHNOLOGICAL MODULES TO IMPROVE SMALL-SCALE PRODUCERS EFFICIENCY AND ENVIRONMENTAL FRIENDLINESS IN LIVESTOCK AND POULTRY FARMING
I.E. PLAKSIN1; A.V. TRIFANOV1, Cand. Sc. (Engineering); S I. PLAKSIN2, Cand. Sc. (Physics and Mathematics)
institute for Engineering and Environmental Problems in Agricultural Production - IEEP, Saint Petersburg, Russia
2Novosibirsk State Pedagogical University, Novosibirsk, Russia
Small-scale livestock and poultry farms are the main source of income for people living in rural areas. The production share of these farms is comparable to that of large livestock complexes, and in some areas is even higher. Small-scale farms - private (family) and peasant farms - account for above 50% of the overall beef production. In raw milk production, the share of such farms reaches 47%. Despite the decline in the number of small-scale pig rearing farms due to the African plague of pigs, this farming profile is attractive for farmers owing to its high profitability and consumer demand for final products. The share of poultry products originating from small-scale farms does not exceed 8%; but owing to active development of turkey rearing, this indicator has been growing every year for the last five years. Today small-scale producers face a number of problems, namely, failure to use the genetic potential of animals to the maximum extent, high labour inputs, poor sanitary and hygienic conditions of livestock housing, and difficulties in final products marketing. Keeping in mind these problems IEEP has developed a number of designs of technological modules for housing and rearing of farm animals and poultry. Here modern knowledgeintensive technical and technological solutions are introduced, which provide 1.5 to 2 times lower labor inputs and animal productivity at the level of large livestock and poultry complexes. The next step in development of small-scale livestock and poultry farming is the use of smart technologies of collecting, processing and transfer of information within a livestock or poultry farm. IEEP also offers designs, which provide minimum interaction of operators and animals that promotes lower labor inputs of farmers, improved sanitary and hygienic conditions in animal and poultry houses and lower percentage of stressful situations in animal care.
Keywords: agriculture; small-scale production; livestock production; poultry farming; profitability.
ВВЕДЕНИЕ
Мелкотоварное производство животноводческой продукции - это производство сельскохозяйственных продуктов животного происхождения (молоко, мясо, яйцо и т.д.) для потребительского рынка, либо для удовлетворения собственных потребностей, людьми владеющими средствами производства, обычно без привлечения наемных рабочих [1].
Мелкотоварные животноводческие и птицеводческие предприятия выполняют важные демографические и социальные функции, являются источником доходов сельских семей, способствуют сохранению сельского образа жизни, и при правильном подходе, с использованием современных наукоемких технологий, могут приносить значительную прибыль.
На сегодняшний день доля производимой мелкотоварными животноводческими и птицеводческими предприятиям продукции сопоставима с крупными сельхозпроизводителями. По производству говядины личные подсобные и крестьянско-фермерские хозяйства, занимают лидирующие позиции и производят порядка 55% общего объема продукции. В производстве сырого молока на мелкотоварные предприятия
147
ISSN 0131-5226. Теоретический и научно-практический журнал. _ИАЭП. 2017. Вып. 91._
приходится порядка 45-47% продукции. Доля мелкотоварных свиноводческих предприятий
составляет около 15% и по предварительным прогнозам, до 2020 года, будет только
снижаться, данный результат наблюдается из-за распространения эпидемии АЧС и
невозможности конкуренции с крупными свинокомплексами в ценовом сегменте. По
производству мяса птицы всех видов мелкотоварные производители значительно отстают от
промышленных комплексов и птицефабрик, на долю производства которых приходится
порядка 92% готовой продукции. Продукция овцеводства и козоводства почти полностью
приходится на крестьянско-фермерские и личные подсобные хозяйства, но доля данной
продукции в общем объеме потребления сравнительно мала и составляет не более 2%. Также
привлекательным сектором для мелкотоварных сельхозпроизводителей является
рыбоводство, так как его доля в сравнении с промысловым выловом рыбы не превышает 4%.
[2].
Но, не смотря на значительную долю от общего производства продукции, мелкотоварные сельхозпроизводители сталкиваются с рядом проблем, а именно низким уровнем механизации и автоматизации производственных процессов, из-за отсутствия современных технико-технологических и планировочных решений, высоким уровнем затрат труда, приводящим к повышению процента стрессовых ситуаций при обслуживании животных, а следовательно снижению их продуктивности, неудовлетворительными санитарно-гигиеническими условиями содержания животных, способствующим заболеваниям, возникновению эпидемий, падежу животных и закрытию хозяйств.
Для решения обозначенных проблем в ИАЭП разработаны проекты технологических модулей для содержания животных и птиц, позволяющих снизить трудозатраты в 1,5-3 раза и достичь рентабельности производства в 25-30%.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ
В ходе разработки проектов мелкотоварных модульных животноводческих предприятий был использован метод системного анализа существующих технологий мелкотоварного производства животноводческой и птицеводческой продукции. Также исследования предусматривали разработку алгоритма размещения мелкотоварных предприятий и обоснование размеров технологических модулей.
Для обоснования эффективности разработанных технико-технологических решений был применен метод сравнительного анализа нормативных и фактических технико-экономических показателей, полученных за период опытно-производственных проверок технологических модулей [3].
Результаты исследований обрабатывались с использованием программных средств ПК, таких как, MC Excel и MC Word
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
На сегодняшний день в ИАЭП разработан ряд технико-технологических решений технологических модулей для содержания и выращивания различных видов животных и птиц.
Изготовлен и внедрен в производство технологический модуль для откорма поросят мощностью 60 откормочных свиней в год (рис.1).
148
Технологии и технические средства механизированного производства продукции
растениеводства и животноводства
Рис. 1. Технологический модуль для откорма поросят
Технологический модуль для откорма поросят представляет собой блок-контейнер размерами 6x2,4x2,5 м, внутри которого расположено два станка для единовременного содержания 20 поросят, по 10 голов в каждом станке, содержание животных осуществляется на сплошном щелевом полу, для кормления предусмотрен кормовой автомат бункерного типа со встроенными ниппельными поилками, для удаления навоза из технологического модуля применяется самотечная система периодического действия с использованием специализированной навозоприемной ванны.
По окончанию опытно-производственной проверки были получены основные технико-экономические показатели оценки экспериментального технологического модуля для откорма поросят [4]:
- конверсия корма на килограмм прироста живой массы составляет 3,06 килограмма;
- на килограмм прироста живой массы затрачено 0,008 м3 воды;
- 0,046 кВт электроэнергии;
- затраты труда составили 0,05 чел.ч на килограмм прироста живой массы;
- капитальные вложения необходимые для постройки фермы модульного типа для откорма поросят 200 тыс. руб.;
- экономический эффект за цикл использования модульной фермы составил 50,27 тыс.
руб.
Опытно-производственная проверка технологического модуля показала, что показатель трудозатрат ниже статистического показателя, на существующих мелкотоварных свинофермах, равного 0,1-0,3 чел.ч, более чем в 2 раза. Данный результат достигается, за счет применения средств механизации и автоматизации производственных процессов и применения современных наукоемких технологий содержания животных.
Для содержания свиноматок и подсосный поросят спроектирован репродукторный
технологический модуль производственной мощностью 75 поросят отъемышей в год.
Внутри репродукторного технологического модуля расположено три станка для опороса, с
возможностью фиксации свиноматки на время опороса и подсосного периода. Каждый
станок оборудован кормушкой для свиноматки со встроенной ниппельной поилкой. На
время подсосного периода в каждый станок устанавливается кормушка для прикорма
поросят, а также ниппельная поилка чашечного типа. Удаление навоза осуществляется
149
ISSN 0131-5226. Теоретический и научно-практический журнал. НАЭП. 2017. Вып. 91.
аналогично технологическому модулю для откорма поросят системы ванно-трубного типа (рис.2).
с помощью периодическои
Рис. 2. Технологический репродукторный модуль: 1 - станок для фиксации свиноматки; 2 - перегородка; 3 - съемная ниппельная поилка чашечного типа; 4 - окно; 5 - дверь; 6 - водонакопительный бак; 7 - щелевой пол;
8 - опора щелевого пола.
Учитывая растущий спрос фермеров на технико-технологические и планировочные решения для кролиководства, разработан технологический модуль для содержания кроликоматок и откорма кроликов (рис.3).
Рис. 3. Технологический модуль для содержания кроликоматок и откорма кроликов
Технологический модуль для содержания кроликоматок и откорма кроликов также имеет габаритные размеры 6x2,4x2,5 м, с одной стороны расположены три яруса клеток для содержания кроликоматок с секциями для проведения окролов, с другой стороны также расположены три яруса клеток для откорма кроликов. Для всех типов клеток применяются бункерные кормушки и ниппельные поилки с подогревом воды в зимний период года, для удаления навоза предусмотрены навозоуборочные поддоны. Годовая производственная мощность модуля составляет 520 откормочных кроликов живым весом 2,8 килограмма [5].
На данный момент в разработке находится технологический модуль для содержания и откорма цыплят бройлеров (рис.4).
150
Рис. 4. Технологический модуль для содержания и откорма цыплят бройлеров: 1 - многоярусная клетка; 2 - короб приточной вентиляции; 3 - бункерная кормушка;
4 - ниппельная микрочашечная поилка; 5 - вытяжной вентилятор; 6 - окно;
7 - входная дверь.
Габаритные размеры технологического модуля для откорма цыплят бройлеров составляют 6x2,4x3,2м. Содержание птиц осуществляется в многоярусной клетке на сплошном сетчатом настиле. Для кормления предусмотрены бункерные кормушки с возможностью изменения высоты в зависимости от возраста птиц. Поение осуществляется ниппельными микрочашечными поилками, сообщенными с водонакопительным баком посредством труб. Для пометоудаления применяются пометосборные поддоны. Параметры микроклимата, такие как, температура, содержание углекислого газа, аммиака и сероводорода, обеспечиваются инфракрасными обогревателями и приточно-вытяжной системой вентиляции. Производственная мощность технологического модуля составляет до 1500 голов цыплят бройлеров в год [6].
На устройство представленных технологических модулей получен ряд патентов на полезные модели [7-9].
Габаритные размеры технологических модулей были обоснованы с точки зрения стоимости их изготовления, транспортировки к месту эксплуатации и количества земельных угодий фермерского хозяйства для внесения навоза и помета без превышения ПДК [10].
Было определено, что оптимальная ширина технологического модуля равна 2,4 м, а длинна 6 или 9 метров соответственно. Получено выражение определяющие количество 6 и 9 метровых технологических модулей, в зависимости от площади фермерского хозяйства.
151
ISSN 0131-5226. Теоретический и научно-практический журнал.
где гг^ - количество шести метровых модулей, шт., ш2- количество девяти метровых
На примере технологических модулей для откорма поросят была решена задача оптимального размещения мелкотоварного производства свинины с применением технологических модулей равноудаленных от общего репродуктора [11]. Определена целевая функция:
где (о - постоянная величина - затраты на запуск одной модульной откормочной фермы, руб.; а - коэффициенты стоимости доставки продукции, руб/м; а'- коэффициенты стоимости затрат на транспортировку навоза на поля для его внесения, руб/м; И - радиус удаления модульных ферм от репродуктора, м.
Решение данной целевой функции показало, что при соблюдении норм технологического проектирования, а именно, удаления технологических модулей на минимально возможное расстояние в 500 метров от репродуктора, то количество данных модулей равно 20.
Определено радиус окружности, равный 2388,5 м, на которой можно расположить 100 технологических модулей при максимально возможной мощности репродуктора (для мелкотоварного производства) в 6000 поросят в год.
Также на сегодняшний день в ИАЭП ведется разработка проектов технологических модулей, для содержания и выращивания сельскохозяйственных животных и птиц, с автоматизированными технологическими процессами производства продукции (рис.5).
Данные проекты интеллектуальных технологических модулей предусматривают минимальное взаимодействие человека и животных, а также удаленный контроль и управление всеми технологическими процессами содержания животных и птиц. Разрабатываемый подход содержания и выращивания животных и птиц, позволит снизить трудозатраты фермеров, улучшить санитарно-гигиеническую обстановку содержания животных и птиц, снизить процент стрессовых ситуаций при их обслуживании, что в итоге приводит к снижению стоимости готовой продукции, повышению рентабельности мелкотоварного предприятия, а следовательно более высокой привлекательности занятия мелкотоварным производством животноводческой и птицеводческой продукции.
тт
f(R)
arcsin
152
Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства
Рис. 5. Схема функционирования автоматизированного технологического модуля для содержания и выращивания сельскохозяйственных животных и птиц: 1 - датчик уровня воды; 2 - циркуляционный насос; 3 - емкость для воды; 4 - датчик объема корма; 5 - транспортер корма; 6 - емкость для кормов; 7 - датчик уровня навоза; 8 - сливная
пробка; 9 - емкость для сбора навоза; 10 - датчики концентрации ССЬ, NH3, H2S, 11 - система вентиляции и обогрева; 12 - блок управления.
ВЫВОДЫ
Предложенные технико-технологические решения технологических модулей для содержания и выращивания животных (птиц) могут быть применены при проектировании мелкотоварных животноводческих и птицеводческих предприятий.
Исходя из результатов опытно-производственных проверок технологических модулей можно сделать вывод о том, что их применение в мелкотоварном производстве животноводческой и птицеводческой продукции, позволит снизить трудозатраты на обслуживание животных в 1,5-2 раза и обеспечить рентабельность производства в 35-40%. Кроме того, используя полученные выражения зависимостей размеров и количества технологических модулей от площади земельных угодий фермерского хозяйства, можно организовать производство животноводческой продукции без нарушения экологического баланса окружающей среды. Алгоритм размещения мелкотоварного производства с применением технологических модулей позволяет организовать кооператив мелкотоварных сельхозпроизводителей, с соблюдением экологических норм взаимного расположения сельскохозяйственных предприятий, для повышения их конкурентоспособности в сравнении с крупными животноводческими предприятиями.
ЛИТЕРАТУРА
1. Плаксин И.Е., Трифанов A.B. Модели потребности количества рабочих для мелкотоварного свиноводческого предприятия // Технологии и технические средства
153
ISSN 0131-5226. Теоретический и научно-практический журнал. _ИАЭП. 2017. Вып. 91._
механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. 2016. № 90. С. 107-114;
2. http://www.gks.ru
3. Методические рекомендации по технологическому проектированию свиноводческих ферм и комплексов РД-АПК 1.10.02.04-12
4. Плаксин И.Е., Трифанов A.B. Результаты производственной проверки технологического модуля для откорма поросят // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. 2014. № 85. С. 108-115.
5. Белов A.A. Технологический модуль для выращивания кроликов // АПК -стратегический ресурс экономического развития государства XXI международная агропромышленная выставка "АГРОРУСЬ", материалы международного конгресса.- 2015,-С. 214.
6. Плаксин И.Е., Трифанов A.B. Разработка технологического модуля для содержания и откорма цыплят-бройлеров // Сборник научных трудов Всероссийского научно-исследовательского института овцеводства и козоводства. 2016. Т. 1. № 9. С. 150-152.
7. Плаксин И.Е., Трифанов A.B. Малогабаритный свинарник // патент на полезную модель RUS 160700 12.08.2015
8. Белов A.A., Зеляков Е.В., Плаксин И.Е., Трифанов A.B., Тропин А.Н. Устройство для клеточного размножения и содержания мелких животных // патент на полезную модель RUS 139849 02.09.2013
9. Плаксин И.Е., Трифанов A.B. Модульная птицеферма // патент на полезную модель RUS 166027 06.04.2016
10. Плаксин И.Е., Плаксин С.П., Трифанов A.B. Определение оптимальных размеров технологических модулей для содержания свиней // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. 2015. № 87. С. 195-201.
11. Плаксин С.П., Плаксин И.Е., Базыкин В.И. Оптимальное размещение технологических модулей для организации рентабельного мелкотоварного производства свинины // Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. 2014. № 37. С. 249-255.
УДК 631.22
АЛГОРИТМ РАСЧЕТА ПЛОЩАДИ ПРИФЕРМСКОЙ ТЕПЛИЦЫ ДЛЯ УТИЛИЗАЦИИ СТОКОВ ДОИЛЬНОГО ЗАЛА
В В. ГОРДЕЕВ, канд. техн. наук; В Н. МИРОНОВ, канд. техн. наук; Т.Ю. МИРОНОВА Федеральное Государственное бюджетное научное учреждение «Институт агроинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства» (ИАЭП), Санкт-Петербург, Россия
154
