CC BY
59
Методологические подходы к проектированию механизированных зерноуборочных процессов
М. М. Константинов, д.техн.н, Оренбургский ГАУ;
А. П. Ловчиков, к.техн.н, Челябинский ГАУ
Основными критериями оценки эффективности механизированных процессов в растениеводстве при производстве требуемого объема Q продукции определенного уровня качества являются показатели расходов ресурсов на единицу продукции и производительность общественного труда [1]. Объем производимой продукции (зерна) определяется урожайностью зерновых, которая зависит от соблюдения агротехнических сроков их возделывания, качества выполнения процессов. Затраты ресурсов обуславливаются количественно-качественными характеристиками и способами (методами) использования средств механизации. Продолжительность выполнения уборочных процессов определяется объемом полевых работ, природно-климатическими условиями, количеством одновременно используемых валковых жаток, комбайнов одного или разного класса и других технических средств, их производительностью, временем использования в течение суток и в период уборки урожая.
Развитие любого процесса происходит во времени и пространстве, представляет собой взаимодействие с наличием обратной связи, внешних условий с параметрами процесса. В. П. Горячкин считал, что развитие происходит по интегральной кривой (рис. 1) [2,3]. В. А. Желиговский, рассматривая процесс развития механизации с.-х. производства, приводит синусоидальную зависимость этого процесса от вложения материальных средств (рис. 1) [4]. Согласно идеям В. П. Горячкина и
В. А. Желиговского, развитие какого-либо процесса осуществляется поступательно от низшего к высшему этапу. В начале процесса развития наблюдается небольшая эффективность отдачи от механизации. По мере усовершенствования машин и увеличения количества квалифицированных механизаторов отдача от средств механизации на единицу затрат увеличивается, а по мере насыщения с.-х. товаропроизводителей машинами эффективность их применения начинает снижаться. Поэтому для повышения эффективности механизации необходимо менять принципы, положенные в основу создания машин, их исполь-
Рис. 1 - Интенсивность процесса развития механизации
зования и обслуживания, построения и взаимосвязи механизированных процессов.
Основная цель механизации заключается в повышении производительности труда (П), являющейся функцией количества произведенной продукции ^) и затрат труда (Т):
П = — или Т = — . (1)
Т П
Из выражений (1) следует, что при высокой производительности (П) существующих машин дальнейшее развитие механизации с целью снижения затрат труда становится неэффективным. Согласно формулам [1], производительность можно повысить, увеличивая количество производимой продукции ^). При этом средства механизации превращаются в фактор повышения урожайности зерновых культур и технологической эффективности использования зерна в перерабатывающей промышленности. При повышении урожайности зерновых и технологической эффективности использования зерна в перерабатывающей промышленности за счет иного качества применения средств механизации уменьшаются не только удельные затраты труда — Тж (чел.-ч/ед.пр.), но и удельные затраты овеществленного труда (То,) поскольку производительность труда определяется соотношением П = То / (То + Тж). Из вышеизложенного вытекает, что наиболее эффективными механизированными процессами в растениеводстве являются те, которые обеспечивают повышение урожайности зерновых и в последующем — технологическую эффективность использования зерна в перерабатывающей промышленности. В настоящее время указанными технологическими свойствами обладают средства механизации, применяемые в наиболее развитых странах мира (рис. 2).
Урожайность, качество зерна и технологическая эффективность использования его в перерабатывающей промышленности зависят от двух факторов — продолжительности и качества выполнения механизированных процессов. Учитывая недостаточную количественную оснащенность механизированных процессов в растениеводстве, низкую потенциальную производительную способность комбайнового парка с.-х. товаропроизводителя и не преуменьшая роли качества выпол-
Рис. 2 - Взаимосвязь затрат труда и урожайности зерновых культур:
1 - машины, снижающие затраты живого труда;
2 - машины, повышающие урожайность; 3 - машины, снижающие затраты живого труда и повышающие урожайность.
нения процессов, на первый план в повышении урожайности зерновых выдвигаем задачу сокращения продолжительности выполнения процессов и улучшения технологических и семенных свойств зерна, зависящих от технической оснащенности уборочных процессов и способов производственной загрузки средств механизации.
Практика выполнения механизированного уборочного и других связанных с ним процессов характеризуется значительными потерями продукции из-за плохой сохранности технологических свойств средств механизации. Согласно данным ученых [5, 7, 8], влияние качества выполнения полевых процессов на затраты средств при возделывании зерновых и потери, к которым относится недобор урожая, находятся в следующем соотношении (рис. 3).
Кол-во полевых процессов
Рис. 3 - Изменение затрат (З) и потерь урожая (П) в зависимости от качества полевых процессов
Из графических зависимостей (рис. 3) видно, что повышение качества выполнения полевых процессов сопровождается сокращением потерь продукции (зерна), а следовательно, ростом производительности труда. За счет этого разрешается внутреннее противоречие технологий уборки зерновых «производительность-потери». Тогда выражение (1) можно представить в виде:
П =(б^+Абп) , (2)
Т
где Q = Q' + А QП — количество требуемого объема продукции произведено за счет сокращения потерь АQП. Причем величина АQП << Q'.
Выражение (2) свидетельствует, что увеличение требуемого объема продукции ^) за счет уменьшения потерь ( QП) не приводит к существенному изменению качества продукции при выполнении механизированных процессов. При этом наблюдается (рис. 3) увеличение финансовых затрат, которые сельхозтоваропроизводитель стремится уменьшить экстенсивными факторами роста производительности труда (увеличение суточной загрузки комбайнов и др. техники, структурное упрощение технологий уборки зерновых). Разрешение внутреннего противоречия «производительность-потери» в сельскохозяйственном производстве в период уборки урожая, таким образом, приводит к уменьшению потерь зерна при снижении качества большей части произведенного зерна, в особенности — по механическим микроповреждениям, которые для сельскохозяйственного товаропроизводителя являются в основном косвенными потерями. Однако в перерабатывающей отрасли (мукомольной, крупяной и др.) они образуют прямые потери в виде увеличенного производства побочной продукции — кормов и снижения общего выхода продуктов переработки. Разрешение внутреннего противоречия «производительность-потери» в период уборки урожая порождает дилемму «потери-качество». Неучет данного противоречия в сельскохозяйственном производстве во время уборки урожая приводит к снижению качества зерна, что вынуждает перерабатывающие отрасли снижать закупочные цены. В результате сельскохозяйственные товаропроизводители вынуждены реализовать зерно не только товарное, но и техническое, вплоть до семенного, для поддержания устойчивости собственного производства. Низкое качество зерна в перерабатывающих отраслях способствует увеличению объема производства побочной продукции — кормов, имеющих более высокую потребную стоимость. Возврат зерна в сельскохозяйственное производство в виде кормов — это дополнительная финансовая нагрузка, которая приводит к свертыванию отрасли животноводства у отдельных сельскохозяйственных товаропроизводителей. Зерно как сырье для перерабатывающих отраслей обладает технологическим потенциалом, который формируется под совокупным действием факторов: климат, почва, генетическая характеристика зерна и агротехника.
Из вышеизложенного и выражений (1) и (2) следует, что требуемый объем продукции ^) может быть повышен и за счет достижения продукцией нового, более высокого уровня качества, что характерно для производительности труда межотраслевого уровня. В этом случае выражение (1) можно представить:
П = а'■ кк = / (кт) (3)
где Кк — коэффициент уровня качества продукции, получаемой в сельскохозяйственном про-
изводстве, изменяется от 0 до 1,0. При Кк = 1,0 произведена идеальная продукция, что означает минимальный ее расход при воспроизводстве и переработке;
Кт — коэффициент технологического уровня развития систем уборки зерновых.
Величина коэффициента технологического уровня развития систем уборки зерновых (Кт) определяется техническим оснащением зерноуборочных процессов, способами производственной загрузки технических средств, технологическим воздействием средств механизации на хлебную массу, а также совершенством управления, а следовательно, и способами организации использования зерноуборочной техники и квалификацией трудовых ресурсов. Получается, что на межотраслевом уровне, в частности, в перерабатывающей отрасли производительность труда зависит от разрешения внутреннего противоречия технологий уборки зерновых «производительность-качество», которое порождает противоречие «потери-качество».
Из выражений (2) и (3) видно, что производительность труда, а следовательно, и эффективность уборки зерновых может быть повышена как увеличением количества зерна путем сокращения потерь, так и повышением качества зерна, т.е. за счет разрешения противоречия «потери-качество». Потери и качество зерна в период уборки урожая средствами механизации (комбайнами) можно рассматривать как противоположности, присущие технологиям уборки зерновых и находящиеся в причинно-следственной связи последовательно. «Однако это не означает, что количественные и качественные изменения не могут происходить одновременно. Могут, но только в различных отношениях, на различных уровнях организации» [6, С. 62]. Так, количественные изменения структуры комбайнового парка сельскохозяйственного товаропроизводителя в целом могут являться качественным изменением каких-то элементов (в частности, продукции), частей (соотношения комбайнов разного класса или типов МСУ) или отношений (взаимовлияние комбайнов разного класса друг на друга).
В настоящее время данное противоречие во время уборки урожая зерновых практически не рассматривается из-за неустойчивости развития сельскохозяйственного производства, сложности решения данной проблемы, а также в связи с тем, что это противоречие является внутренним для аг-роперерабатыващих систем (холдингов), т.е. для открытых, а не замкнутых систем уборки зерновых, поскольку отдельные виды потерь (механические микроповреждения) в замкнутых системах уборки являются косвенными, а в открытых, т.е. с учетом перерабатывающих отраслей, выступают как прямые. В целом можно констатировать, что противоречие «потери-качество» зерна в сис-
темах уборки зерновых могут присутствовать одновременно, но только в различном отношении и на различных уровнях организации.
Таким образом, противопоставление потерь и качества зерна присуще технологиям уборки зерновых либо одновременно, но в различных отношениях (преобладают потери зерна над качеством или наоборот), либо в одном и том же соотношении, но не одновременно. Диалектика развития соотношения противоречия «потери-качество» продукции (зерна) возникает во время уборки зерновых в связи с применением средств механизации, способов использования и производственной загрузки техники. Это означает, что средствам механизации, способам их использования и загрузки присуща противоположность, что выражается действием либо одновременно, но в различных отношениях, либо разновременно (последовательно), но в одном и том же отношении. Эта объективная природа их взаимовлияния обусловливает соответствующую форму синтеза в виде «причи-на-следствие-последствие» при исследовании механизированных процессов уборки зерновых культур.
Для разрешения внутреннего противоречия «производительность-качество» во время уборки урожая зерновых, которое характерно для агроперерабатывающих систем, т.е. для открытых сис-
тем уборки, необходимо разработать новые способы технологической, организационной загрузки комбайнов и применения комплекса способов, обеспечивающих качественное выполнение механизированных процессов и повышение эффективности уборки, а также научные подходы проектирования уборочных процессов, учитывающие механические микроповреждения и их влияние на технологические (мукомольные) и семенные свойства зерна, которые определяют его технологические достоинства в перерабатывающих отраслях.
Литература
1 Плаксин, А. М. Обеспечение работоспособности МТА в растениеводстве. Челябинск, 1996. 221 с.
2 Шептулин, А. П. Диалектический метод познания. М.: Политиздат, 1983. 320 с.
3 Роженцев, В. А. Диалектичность законов развития средств механизации сельскохозяйственного производства // Труды ВСИЗО. М. 1972. Т. 20. С. 7.
4 Желиговский, В. А. О подготовке инженеров для сельскохозяйственного производства. М.: ЦНИИТЭИ, 1968. 12 с.
5 Плаксин, А. М. Обеспечение технико-технологической безотказности машинно-тракторных агрегатов / А. М. Плаксин, И. В. Ровный. Челябинск, 1988. 62 с.
6 Методология и методы научного познания в условиях науч-но-технической революции. Ташкент: ФАУ, 1986. 286 с.
7 Оргтехпроект поточно-циклового метода использования ма-шинно-тракторного парка. М., Косино, 1984. 114 с.
8 Саклаков, В. Д. Рекомендации по внедрению поточно-цик-лового метода организации производственных процессов в полеводстве / В. Д. Саклаков, Г. А. Окунев, Г. И. Дранични-ков. Челябинск, 1983. 47 с.
