CC BY
7
И.И. Тесленко
профессор кафедры пожарной безопасности и защиты в чрезвычайных ситуациях, д.т.н., Кубанский социально-экономический институт
I.I. Teslenko
professor of the Department of Fire Safety and protection in emergencies, Ph.D.,
Kuban Social and Economic Institute
И.Н. Тесленко заместитель директора НПФ «Джурак»
I.N. Teslenko Deputy Director of the NPF "Dzhurak"
Е.И. Карпусенко администратор ООО «Югмонтажэлектро»
E.I. Karpusenko Administrator, LLC "Yugmontazhelektro"
МЕТОД КОМПЛЕКСНОГО ПОДХОДА ПРИ АНАЛИЗЕ РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩЕГО ЭФФЕКТА ТЕХНОЛОГИЙ, ПРИМЕНЯЕМЫХ В МОЛОЧНОМ ЖИВОТНОВОДСТВЕ
Аннотация. В статье представлен метод комплексного подхода, применяемый при проведении экономической оценки эффективности использования технологий молочного животноводства, на наличие ресурсосберегающего эффекта.
Annotation. The paper presents a method for an integrated approach used in conducting economic evaluation of the effectiveness of the use of technologies of dairy farming, the presence of resource-saving effect.
Ключевые слова: ресурсы материальные, трудовые, природные, финансовые, энергетические, механическая энергия, электрическая энергия, тепловая энергия, химическая энергия, биологическая энергия, энергия, затрачиваемая человеком.
Key words: resource material, labor, natural, financial, energy, mechanical energy, electrical energy, thermal energy, chemical energy, biological energy, the energy expended by man.
В условиях рыночных отношений оценить экономическую эффективность научных достижений в денежном эквиваленте сложно, так как процесс внедрения зачастую составляет несколько лет, в течение которых могут произойти различные политические и экономические события, влекущие за собой снижение или увеличение инфляции, тем самым искажающие реальные стоимостные и ценовые выражения.
С целью объективной оценки технико-экономического эффекта научно-технических достижений предлагается модель системного подхода анализа энерго- и ресурсозатрат [1] [2].
Ресурсы в широком смысле слова можно подразделить на несколько видов - материальные, трудовые, природные, финансовые и энергетические. Но так как все ресурсы Рм, Рт, Рп, Рф, Рэ имеют ограниченный характер, это влечет необ-
ходимость ресурсосбережения (рис. 1). На языке математической логики - ресурсы, «если» они имеют ограниченный характер, «то» необходимо их ресурсосбережение, применимое в любой сфере деятельности человека, «или» в молочном животноводстве, или в другой отрасли.
В процессе получения молока задействованы следующие виды энергии: механическая, электрическая, тепловая, биологическая, химическая и энергия, затрачиваемая человеком, а также задействованы ресурсы материальные, трудовые, природные, финансовые и энергетические (рис. 2). Здесь же происходят превращения одних видов энергии в другие [3] [5]. Так, например, тепловая энергия превращается в механическую в двигателях внутреннего сгорания, или же электрическая в механическую - электродвигатели и соответствующая передача. При расшифровке структуры энергозатрат в качестве примера приводятся наиболее распространенные технологии и машины.
Ре с урсы
штшш
| Ограниченный характер
ЕН
Молочное шив отнободстбо
Рис. 1 - Схема обоснования необходимости ресурсосбережения
на базе алгебры логики
ШЖН5Н1Н1]"
^м ^т ^п ~ £~э
ЖНЖНЖН5
ЖНЖНЖЬ
ЖНЖНИ-
'ЕШШШУ
жнжишк
шшшмш
411 - М 3
Кормопроиз - ¿о
'о - м
Хоршение
- м 3
Поение
ЩГ - М - Э
Аоение
- м э
Навозоидаленае
— 8 1 , 1 - м 3
Михромимсг/Т)
-Зг^г] - м э
Леей. о£р. молока
- э ч
Освешет/е
■ м |- Б
Короба
Прочие затраты ■ м Э
- ч
Рис. 2 - Структура ресурсо- и энергозатрат процесса производства молока: М - механическая энергия; Э - электрическая энергия; Т - тепловая энергия; Х- химическая энергия; Ч- энергия, затрачиваемая человеком; Б - биологическая энергия
Для осуществления процесса кормления могут использоваться как стационарные (электрические), так и передвижные (тракторные) агрегаты, последние наиболее широко применяются в животноводстве [4]. Используя русский алфавит, в соответствии с обозначениями схемы и основами алгебры логики для процесса кормления, получим выражение
(М Л Э Л Т Л Ч) 3 К (1)
при этом задействованы ресурсы
(Рм Л Рт Л Рп Л Рэ) 3 К (2)
В системе водопоения
(М Л Э Л Ч) з П (3)
(Рм Л Рт Л Рп Л Рэ) з П (4)
Затраты энергии и ресурсов на процесс доения
(М Л Э Л Т Л Ч) з Д (5)
(Рм Л Рт Л Рэ) з Д (6)
Для навозоудаления
(М Л Э Л Ч ) з Н (7)
(Рм Л Рт Л Рэ) з Н (8)
Для создания оптимальных параметров микроклимата
(М Л Э Л Т Л Ч ) з Мк (9)
(Рм Л Рт Л Рп Л Рэ) з Мк (10)
Первичная обработка молока
(М Л Э Л Т Л Ч ) з По (11)
(Рм Л Рт Л Рп Л Рэ) з По (12)
Для освещения животноводческого помещения
(Э Л Ч) з О (13)
(Рм Л Рт Л Рп Л Рэ) з О (14)
Для завершения расшифровки структуры энергозатрат необходимо записать импликационное высказывание алгебры логики для двух оставшихся участков схемы (рис. 2)
(М Л Б Л Х) з Ж (15)
(Рм Л Рп) з Ж (16)
(М Л Э Л Т Л Ч) з Пз (17)
(Рм Л Рт Л Рп Л Рф Л Рэ) з Пз (18)
Суммарные затраты энергии на молочной ферме технологическими составляющими реализуют в конечном итоге процесс производства продукции животноводства ПППж
(X М & X Э & X Т & X Ч & X Б & X Х) ^
^ (К?П?Н?Д?Мк?По?О?Ж?Пз) (19)
(X М & X Э & X Т & X Ч & X Б & X Х) = X Эз (К?П?Н?Д?Мк?По?О?Ж?Пз) = ПППж
(X Эз) ^ ПППж (20)
Навешивая кванторы всеобщности и существования, получим
V (X Эз) ^ Е (ПППж) (21)
Воссоединим выражение (21) с импликационным высказыванием обоснования наукоемких направлений в ресурсосбережении
V (X Эз) Л (А Л V В! Л V В2 Л V В3 Л V G) ^ Е(ПППж) Л F (22) Формулы алгебры логики (1-22) позволяют анализировать структуру затрат различных видов ресурсов и энергии в процессе производства животноводческой продукции, а также являются методической основой при постановке задач в области комплексной оценки и исследований энерго- и ресурсосберегающих технологий.
Суть предлагаемой модели (рис. 3) заключается в определении общего перечня видов используемой энергии и ресурсов, их индексирование; при обозначении области применения (в рассматриваемом случае - молочное животноводство) необходимо провести инвентаризацию и структуризацию ресурсов и энергозатрат, задействованных в данном случае в животноводстве при производстве молочной продукции; определить варианты для сравнения с представленными разработками; выполнить расчет повышающих и понижающих коэффициентов и составить для итогового анализа ресурсосберегающего эффекта формулы алгебры логики.
Выбрав из общей схемы (рис. 2) структуры ресурсо- и энергозатрат процесса производства молока основные составляющие - кормление, доение, наво-зоудаление и микроклимат, применяя метод комплексного подхода при анализе ресурсосберегающего эффекта можно получить следующие расчеты.
N Составление РепесО-
\ Фошш сберегак -
) ал'ебри щий
лотки
Рис. 3 - Схема модели системного подхода анализа энерго- и ресурсозатрат
процесса производства молока
Применение поточно-конвейерной технологии индивидуального кормления животных позволяет существенно снизить энергозатраты за счет малой установленной мощности в сравнении с мобильной и стационарной системами и увеличить производственную нагрузку на одного оператора до 500 коров. Учитывая вышеприведенные данные и используя математическую модель комплексного подхода анализа энерго- и ресурсозатрат процесса производства молока (рис. 3), формулы алгебры логики (1) и (2), принимая технико-экономические показатели конвейерной системы за 100 %, соответствующие виды энергозатрат будут иметь повышающие коэффициенты: для мобильной (М Л Э Л Т Л Ч) з Км,
[52,2 (М Л Э Л Т) Л 2 Ч] з Км, для стационарной (М Л Э Л Ч) з Кс,
17,7 (М Л Э) Л 2 Ч] з Кс, для конвейерной (М Л Э Л Ч) з Кк,
а с позиции задействованных в процессе кормления ресурсов формулы алгебры логики примут вид:
{1,57 Рм Л 2 Рт Л Рп Л [52,2 (М Л Э Л Т) Л 2 Ч]} з Км, {1,18 Рм Л 2 Рт Л Рп Л [17,7 (М Л Э) Л 2 Ч]} з Кс, [Рм Л Рт Л Рп Л (М Л Э Л Ч)] з Кк,
Таким образом, использование кормового конвейера приводит к процессу существенного ресурсосбережения в сфере использования материальных, трудовых и энергетических ресурсов в молочном животноводстве.
В процессе доения коров задействованы ресурсы материальные, трудовые и энергетические. Применение поточно-конвейерной технологии доения коров позволяет существенно экономить производственные площади. При устройстве доильных установок «Тандем» или «Елочка» затраты металла (из расчета на корову) в несколько раз выше, чем при поточно-конвейерной технологии доения. Применение поточно-конвейерной технологии доения в сравнении с установками типа «Елочка» и «Тандем» создает процесс ресурсосбережения материаль-
ных, трудовых и энергетических ресурсов, используя формулы алгебры логики (5), (6), получим следующие выражения: для установок «Тандем»
[1,98 (М Л Э) Л Т Л 2,25 Ч] з Дт {1,91 Рм Л 2,25 Рт Л [1,98 (М Л Э) Л Т Л 2,25 Ч]} з Дт для установок «Елочка»
[1,72 (М Л Э) Л Т Л 1,5 Ч] з Де {1,52 Рм Л 1,5 Рт Л [1,72 (М Л Э) Л Т Л 1,5 Ч]} з Де для установок «Карусель»
(М Л Э Л Т Л Ч) з ДК [Рм Л Рт Л (М Л Э Л Т Л Ч)] з Дк
Таким образом, в связи с тем, что применение установок типа «Тандем» и «Елочка» имеет повышенный расход в сравнении с установкой «Карусель» материальных, трудовых и энергетических ресурсов, в формулах имеются повышающие коэффициенты.
Для обслуживания поголовья 1200 коров необходимо восемь скребковых транспортеров типа ТСН, суммарная установленная мощность которых составляет 42 кВт, управляют которыми три оператора. Затраты энергии при подпольном навозоудалении и хранении равны нулю. Годовая экономия по этой статье расходов, в сравнении с типовой, составила 54312-66543 кВт/час энергии, а об-щефермские затраты труда сократились на 25-30 %. Именно эти технологические решения позволили поднять нагрузку по выращиванию и откорму молодняка до 900 голов на одного занятого работника.
Исходя из вышеприведенных данных, выражения алгебры логики (7), (8) энерго- и ресурсозатрат для механического скребкового навозоудаления будут иметь повышающие коэффициенты и примут вид
(М Л Э Л Ч) з Н [42 (М Л Э) Л З Ч] з Н {1,21 Рм Л 3 Рт Л [42 (М Л Э) Л 3 Ч]} з Н для подпольного навозоудаления и хранения
Рм з Н
Для обеспечения параметров микроклимата на ферме на 1200 коров с типовым оборудованием необходимо шесть электрокалориферов суммарной мощностью 202,2 кВт, а затраты энергии, переносимые данными микроклиматическими агрегатами на производство молока, составляют 16,5 ГДж. Обслуживает эту группу установок два оператора. С учетом формул (9), (10) энерго- и ресурсозатрат для типовой фермы Мктф и экспериментального моноблока Мкэм , где вышеприведенные энергозатраты исключены, выражения алгебры логики примут вид
[16,5 (М Л Э Л Т) Л 2 Ч] з Мктф Тни Л Ч з Мкэм {1,21 Рм Л 2 Рт Л Рп Л [16,5 (М Л Э Л Т) Л 2 Ч]} з Мктф [Рм Л Рт Л Рп Л (Тни Л Ч)] з Мкэм При этом параметры окружающей среды, как в зоне содержания животных, так и на прилегающих к экспериментальному моноблоку территориях, ха-
рактеризуется высоким санитарным состоянием без вредных последствий на экологию.
Наукоемкие направления ресурсо- и энергосбережения отрасли животноводства базируются на разработке и совершенствовании технологий, машин и агрегатов, внедрении научно-обоснованной организации труда, соблюдении строгой технологической дисциплины и использовании практики экономной эксплуатации производственного потенциала, среди них - программируемое кормопроизводство, поточно-конвейерная организация кормления животных, конвейерная доильная установка типа «Карусель», системы подпольного наво-зоудаления и микроклимата с использованием температурного компенсатора.
Разработанные в ходе научных исследований формулы алгебры логики позволяют анализировать структуру энерго- и ресурсозатрат процесса производства животноводческой продукции, а также являются методической основой при постановке задач в области комплексной оценки и исследований энерго- и ресурсосберегающих технологий.
Модель комплексного подхода анализа энерго- и ресурсозатрат позволяет выполнить расчет ресурсосберегающего эффекта используемых способов, устройств, машин и технологий независимо от отрасли применения. При этом оценка технико-экономических параметров ведется в таких единицах измерения, которые являются универсальными, так как в любой момент их можно перевести в денежный эквивалент, соответствующий рассматриваемому периоду времени. К ним относятся, например, киловатты установленной мощности, киловатт-часы израсходованной электроэнергии, квадратные метры производственных площадей и прочее.
Список источников:
1. Ледин Н.П., Кононенко С.И., Тесленко И.И. (III), Литвяков Н.И. Наукоемкие технологии ресурсо- и энергосбережения в молочном животноводстве. Международная науч.-практ. конф. Научные основы повышения продуктивности сельскохозяйственных животных. Сборник науч. тр. - Краснодар: СКНИИЖ, 2008. - ч.1. - с. 130 - 132.
2. Тесленко И.И. (Ш),Тесленко И.Н., Тесленко И.И. (IV) Этапы производства молока в единой системе «человек-машина-земля-корма-животное» // Главный зоотехник - 2006. - №6. - с. 40 - 42.
3. Тесленко И.И. (III), Осаулко С.И., Тесленко И.И. (IV) Методика разработки ресурсосберегающего технического планирования на производстве. [Монография] -Краснодар: Изд. СевкавНИПИагропром, 2006. - 175 с.
4. Тесленко И.И. (III), Тесленко И.Н., Тесленко И.И. (IV) Расчет ресурсосберегающего эффекта поточно-конвейерных технологий молочного животноводства // Механизация и электрификация сельского хозяйства - 2008. - №3. - с. 17 - 18.
5. Тесленко И.И. (III), Оськина А.С., Вандтке А.И., Мамедова Р.А. Анализ структуры ресурсозатрат процесса производства молока. Материалы всероссийской науч.-практ. конф. Новые технологии в сельском хозяйстве и пищевой промышленности с использованием электрофизических факторов и озона. - Ставрополь: СтГАУ, 2010. - с. 107 - 110.
