CC BY
28
УДК 631.2-52
МЕТОДОЛОГИЯ РАЗРАБОТКИ НАУКОЕМКИХ ТЕХНОЛОГИЙ ПРОИЗВОДСТВА МОЛОКА
И.К. Текучев, доктор технических наук, зав. лабораторией
Всероссийский научно-исследовательский институт механизации животноводства
E-mail: [email protected]
Л.П. Кормановский, академик РАН
Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ
E-mail: [email protected]
Аннотация. Наукоемкие технологии - основа инновационного развития отрасли. Изложены основные свойства наукоемких технологий: комплексный характер их создания от научных исследований, ОКР и до реализации в производстве; высокий научно-технический уровень производимой продукции; значительная продолжительность полного цикла создания и ее реализации. Этапами разработки наукоемких технологий являются: обоснование направленности инновационной деятельности; определение индикаторов эффективности; разработка альтернативных вариантов технологий; разработка бизнес-плана их реализации; разработка системы мер по снижению финансовых рисков. Индикаторами эффективности наукоемких технологий производства молока при привязном содержании коров является повышение производительности труда в два и более раз, для беспривязного содержания - увеличение срока продуктивного использования коров до пяти и более лактаций, для роботизированной технологии - снижение инвестиций в роботы на 30-40%. Главным в обеспечении инновационного развития в России является создание единого непрерывного процесса выполнения НИОКР, разработки пилотных проектов инновационных технологий, их финансирования и реализации в производстве.
Ключевые слова: методология, разработка, наукоемкие технологии, производство молока.
В современных условиях разработка наукоемких технологий связана с переходом на инновационный путь развития отрасли. Одним из важнейших средств решения этой задачи является интеграция инноваций, инвестиций и производства с целью формирования единой целостной инновационно-производственной системы, которая должна обеспечить управление всеми этапами жизненного цикла новой продукции (маркетинг - новации - инновации - инвестиции - производство - потребитель) [1, 2].
«Наукоемкие технологии» можно охарактеризовать через процессы создания и внедрения нового продукта, обеспечение взаимосвязи новатора как с наукой, предоставляющей прогрессивные идеи, так и с рынком, потребляющим готовый продукт, а также через методы и способы управления инновационным процессом. Необходимо учитывать, что внедрение новых технологий не может происходить без обновления оборудования. Из-за общего невысокого технологиче-
ского уровня производственной базы России, невозможности изготовления многих видов наукоемкой промышленной продукции, на которую имеется высокий внутренний спрос, усиливается зависимость от зарубежных поставок готовой продукции. Эта проблема обостряется депрессивным состоянием науки и низким уровнем инновационной активности. При этом диспропорции между объемами производства наукоемких товаров и технологий и их импортом велики даже в стратегически важных для страны областях.
Одной из важнейших характеристик наукоемкого высокотехнологичного комплекса является его инновационный потенциал, а важнейшее условие экономического развития - интенсивная инновационная активность. Главными специфическими особенностями в организации, управлении, условиях хозяйствования наукоемких технологий являются [3]: - их комплексный характер, позволяющий решать все проблемы создания наукоемких технологий от научных исследований
и опытно-конструкторских работ до серийного использования их в производстве;
- сочетание целевой направленности исследований, разработок и производства на конкретный результат с перспективными направлениями работ общесистемного, фундаментального назначения;
- высокий научно-технический уровень продукции, не имеющей зарубежных аналогов или не уступающей им;
- доминирование процесса изменения технологии над стационарным производством и связанная с этим необходимость регулярного обновления основных производственных фондов, развития опытно-экспериментальной базы для разработки наукоемких технологий;
- значительная продолжительность полного жизненного цикла создания наукоемкой технологии и новой техники, достигающая для некоторых ее видов 20 и более лет, что усложняет управление производством из-за запаздывания во времени эффекта управляющих воздействий и повышает ответственность за выбор стратегии развития;
- высокая степень неопределенности (энтропии) в управлении самыми современными разработками, по которым при принятии решений используются прогнозные оценки технологий будущего.
Создание качественно новой продукции, как правило, осуществляется параллельно с разработкой основных компонентов (схемных и конструкторских решений, физических принципов, технологий и т.п.). Достижение заданных технических и экономических параметров этой продукции характеризуется в общем случае высокой степенью научно-технического риска. Риск в создании новых компонентов системы диктует стратегию, основанную на поисковых исследованиях в фундаментальных и прикладных областях науки и техники, на разработках альтернативных вариантов компонентов.
Однако эта стратегия может привести к значительному увеличению затрат ресурсов, целесообразность которых не всегда оправдана. Наукоемкая технология с новой техникой создается в результате творческого со-
трудничества многих организаций. Научно-исследовательские (инжиниринговые) фирмы занимаются научными разработками и исследованиями для производственных компаний, обеспечивая их техдокументацией, иногда компонентами или создаваемой технологии. Компании-дистрибьюторы распространяют оборудование, связанное с высокими технологиями и требующее узкой специализации.
Этапами разработки наукоемких технологий производства молока могут быть: определение направленности инновационной деятельности (для каждого способа содержания коров предлагается инновационная технология с принципиально новой техникой, которая обеспечит производство инновационной продукции); определение индикаторов эффективности предлагаемой инновационной технологии содержания коров; разработка стратегии реализации инновационных технологий; обоснование выбора основных способов и технических средств разработки и реализации инновационной технологии производства молока; определение периода начала безубыточности и эффективного производства наукоемкой инновационной продукции; разработка системы мер по снижению финансовых рисков создания и реализации инновационной технологии производства молока; разработка альтернативных вариантов инновационных технологий производства молока с анализом их экономической эффективности.
На фермах России сегодня используются способы содержания коров: привязный с доением в стойлах; беспривязный с доением в залах; беспривязный с доением роботизированными системами; комбибоксовый с содержанием в стойлах, совмещенных с кормушками, с доением в залах. Каждому способу содержания коров присущи свои достоинства и недостатки.
Привязный способ содержания коров применяется на 80% ферм. Это наиболее консервативный способ. На таких фермах очень много ручного труда: ручное привязывание коров, перенос доильных аппаратов, одевание доильных стаканов на вымя коро-
вы, контроль за процессом доения, снятие доильных стаканов, ручная раздача комбикорма (ТУ-300А), ручная уборка навоза из концов стойл и технологических проходов, ручное распределение подстилки (ТУ-300А). На фермах применяются в основном ненадежные в работе скребковые транспортеры типа ТСН-160А. В целом, такой труд непривлекателен для образованной сельской молодежи. В то же время привязный способ содержания имеет ряд преимуществ перед беспривязным: на 5-10% меньше удельный расход кормов, более продолжительный срок продуктивного использования коров (с 2,53,5 до 5 и более лактаций).
В условиях хронического дефицита инвестиций на новое строительство существующие фермы будут эксплуатироваться еще многие десятилетия. Поэтому создание и массовое внедрение новой более эффективной техники для технической модернизации таких ферм является актуальной задачей для научных и производственных предприятий. Разработка и реализация инновационных технологий, обеспечивающих конкурентное производство молока на фермах с привязным содержанием коров, также остается актуальной задачей.
Для условий России остается актуальной проблемой повышение уровня автоматизации технологических процессов и расширение применения информационных систем управления стадом и производством молока на фермах с беспривязным содержанием коров. Низкая конкурентоспособность производимого на фермах России молока обусловлена прежде всего тем, что оно производится, в основном, на фермах с привязным содержанием коров, на которых используется морально устаревшая техника, низкая квалификация обслуживающего персонала и слабая технологическая дисциплина (из-за отсутствия или несоблюдения технологических регламентов). Результатом такого состояния являются очень высокий процент (10-20%) заболевания коров маститом, снижение их продуктивности и качества молока, низкий процент получения товарного молока и молока высшего и первого сорта, малый
срок продуктивного использования коров, велики затраты труда (3-6 челч/ц). Поэтому индикаторами инновационных технологий для привязного способа содержания коров являются снижение затрат труда в два и более раз, повышение продуктивности на 3050% и срока продуктивного использования коров более пяти лактаций, снижение себестоимости производства молока на 25-40%.
Индикаторами эффективности инновационных технологий для беспривязного способа содержания коров на фермах России являются повышение уровня автоматизации технологических процессов с использованием электронных информационных систем управления стадом и производством молока, увеличение срока продуктивного использования коров до пяти и более лактаций, тем самым снижение затрат на воспроизводство стада на 30-40%, себестоимости производства молока на 25-30%.
Индикаторами эффективности инновационной технологии с роботизированными системами доения и зооветеринарного обслуживания коров техникой импортного производства являются снижение инвестиций в доильные роботы на 30-40%, а на одну обслуживаемую корову до 75 тыс. руб.
В общем плане создание предприятий с инновационными технологиями и новой техникой предусматривает выполнение следующих этапов работ:
1. Анализ насыщенности рынка молочной продукцией минимум на уровне региона.
2. Выбор способа содержания коров на создаваемом предприятии.
3. Анализ наилучших достижений передовых хозяйств в урожайности зерновых и кормовых культур и продуктивности коров.
4. Расчет необходимых земель для достижения планируемого объема производства продукции на собственной кормовой базе.
5. Разработка задания на проектирование предприятия с инновационными технологиями.
6. Одобрение кредитной организацией разработанного бизнес-плана.
7. Принятие решения о разработке рабочего проекта предприятия.
8. Разработка проектного предложения на создание предприятия с инновационной технологией и новой техникой с составлением спецификаций на оборудование фермы с определением потребных инвестиций.
9. Разработка бизнес-плана создания предприятия с инновационной технологией производства и переработки молока с определением финансовых потоков, точки начала безубыточности производства и окупаемости инвестиций, срока погашения кредита.
10. Разработка и одобрение проекта создания фермы с наукоемкой технологией по производству молока.
11. Строительство объектов предприятия с монтажом нового оборудования
12. Производственные испытания инновационной технологии производства и переработки молока.
13. Создание инфраструктуры логистики или определение предприятия по реализации готовой продукции предприятия.
Стратегия реализации инновационных технологий на фермах России должна входить составной частью в «Стратегию научно-технического развития Российской Федерации на долгосрочный период». Главным тезисом этой «Стратегии» является создание в экономике России условий для единого непрерывного выполнения НИОКР, разработки пилотных проектов инновационных технологий, их финансирование, реализация на объектах по производству молока, переработка в молочную продукцию и реализация на рынке потребления такой продукции.
В молочном скотоводстве России недостаточно используются современные информационные технологии организации работы на ферме. Это является следствием отсутствия на рынке доступных по цене отечественных информационных систем, а также недостаточного экономического стимула для производителей молока из-за низкой квалификации и заработной платы животноводов и продуктивности коров (менее 5000 кг/гол в год). Небольшое количество эффективных предприятий по производству молока (в основном, в Ленинградской и Московской областях с удоями коров 8000-11000 кг) на
своих фермах применяют дорогие импортные информационные технологии.
Для повышения уровня автоматизации других технологических операций на ферме, использующей доильные роботы, фирмы создают и предлагают рынку узкоспециализированные робототехнические устройства. Среди них комплекс роботизированной техники фирмы Lely: автоматизированная система выпойки телят Lely Calm (рис. 1); кормовая станция Lely Cosmix для выдачи дополнительных индивидуальных доз комбикорма коровам с продуктивностью свыше 10000 кг молока в год (рис. 2); робот Lely Vector обеспечивает групповое дозированное кормление кормосмесями (рис. 3); автоматический подравниватель кормов Lely Juno (рис. 4); робот Lely Discovery обеспечивает проталкивание навоза сквозь решетки технологических проходов (рис. 5).
Рис. 1. Автоматизированная система выпойки телят Lely Calm
Рис. 2. Кормовая станция Lely Cosmix
Рис. 3. Автоматическая система смешивания и раздачи кормов
Рис. 4. Автоматический выравниватель кормов
Рис. 5. Робот Lely Discovery для проталкивания навоза сквозь решетки
Роботизация ферм по производству молока в России на основе отечественной техники практически еще не начиналась. Причин такого положения много. Непреложным остается факт - без роботизации отечествен-
ных ферм Россия еще многие годы будет неконкурентоспособной по сравнению со странами с развитым молочным скотоводством. Поэтому недопустимо откладывать на далекое будущее создание отечественной робототехники для животноводства.
Мы согласны с авторами работы [4], что инновационное развитие на основе роботизации сельского хозяйства способствует: созданию высокопроизводительных рабочих мест по программе 2020; созданию динамичного эффективного сектора исследований и разработок, коммерциализации результатов научно-исследовательской работы; улучшению целевых показателей по программе «Инновационная Россия - 2020».
Объем российского рынка робототехники для сельского хозяйства незначителен, однако растет высокими темпами. Нет ни одного отечественного производителя роботов для сельского хозяйства. Силами только отраслевой науки задачи создания отечественной робототехники для сельского хозяйства решить достаточно трудно, поэтому необходимо создание межотраслевого научно-технического органа по координации работ, разработке соответствующей научно-технической концепции и реализующей ее программы работ. Одной из первоочередных целей такой программы должно стать создание технологической и производственной базы для обеспечения потребностей в новом поколении робототехнических систем, прежде всего на основе унифицированных компонентов.
Для разработки соответствующей техники необходима подготовка кадров, которым предстоит реализовывать эту программу. В условиях разработки и массового применения робототехники сельскому хозяйству понадобятся качественно другие специалисты в отличие от имеющихся сейчас: мастера-наладчики роботов и систем числового программного управления, техники, инженеры-электромеханики, программисты роботов и систем ЧПУ, специалисты по проектированию, наладке, техническому обслуживанию и ремонту, эксплуатации систем и средств автоматики и робототехники. Кроме того, эксперты указывают на необходимость под-
готовки специалистов по промышленному дизайну, чтобы создать не просто роботы, а продукт, конкурентоспособный на рынке.
Необходима государственная поддержка создания отечественной робототехники для сельского хозяйства на всех этапах: от проектирования и дизайна до изготовления опытного образца и коммерциализации продукта. Для этих целей необходима специальная государственная программа.
Выводы.
1. В России существует системный разрыв между разрабатываемыми НИИ ФАНО экспериментальными инновационными технологиями с принципиально новой техникой и разработкой на их основе, изготовлением, производством и испытанием с участием МИС опытных образцов новой техники на фермах по производству молока. ФАНО и Минсельхоз РФ не финансируют разработку и изготовление опытных образцов новой техники. Минпромторг РФ не имеет в необходимых объемах инвестиций для разработки и изготовления большой номенклатуры опытных образцов новой техники. Необходимо создать специальный «Фонд реализации инновационных конкурентоспособных технологий в АПК».
2. В будущем молочное скотоводство России должно развиваться с использованием информационных технологий с робототех-ническими системами. Зарубежные фирмы способны обеспечить поставку в Россию в необходимых объемах такие компьютеризи-
рованные технологии с робототехникой. Но их высокая стоимость, зависимость наших производителей молока от зарубежных поставок запчастей и сервисного обслуживания не обеспечивает продовольственную безопасность страны.
3. Необходима государственная поддержка создания отечественной робототехники для сельского хозяйства на всех этапах: от проектирования и дизайна до изготовления опытного образца и коммерциализации продукта. Для этих целей необходима специальная государственная программа.
Литература:
1. Построение системы показателей для оценки эффективности наукоемкой производственной системы / В.Г. Матвейкин и др. // Вестник ТГТУ. 2009. Т.15, №2.
2. Матвейкин В.Г. Инновационный потенциал: современное состояние и перспективы развития. М., 2007.
3. Хрусталёв Е.Ю. Проблемы организации и управления в наукоемких отраслях экономики России // Менеджмент в России и за рубежом. 2001. №1.
4. Необходимость инновационного развития сельского хозяйства на основе применения робототехники / Скворцова Е.А. и др. // Вестник ВНИИМЖ. 2016. №1.
Literatura:
1. Postroenie sistemy pokazatelej dlya ocenki ehffektiv-nosti naukoemkoj proizvodstvennoj sistemy / V.G. Mat-vejkin i dr. // Vestnik TGTU. 2009. T.15, №2.
2. Matvejkin V.G. Innovacionnyj potencial: sovremennoe sostoyanie i perspektivy razvitiya. M., 2007.
3. Hrustalyov E.YU. Problemy organizacii i upravleniya v naukoemkih otraslyah ehkonomiki Rossii // Menedzh-ment v Rossii i za rubezhom. 2001. №1.
4. Neobhodimost' innovacionnogo razvitiya sel'skogo ho-zyajstva na osnove primeneniya robototekhniki / Skvor-cova E.A. I dr. // Vestnik VNIIMZH. 2016. №1.
THE METHODOLOGY OF MILK PRODUCTION SCIENCE-INTENSIVE TECHNOLOGIES DEVELOPING I.K. Tekuchev, doctor of technical sciences, laboratory chief All-Russian research institute of animal husbandry mechanization L.P. Kormanovsky, RAN academician Federal research agroengineering centre of VIM
Annotation. High science-intensive technologies -are the basis of industry innovative development. The high science-intensive technologies' main characteristics: its creation from research, OKR and till implementation in industry's complex nature; high scientific- and- technical level of products; the whole cycle of the creation and its implementation's considerable duration are presented. The stages of high technologies development are: the innovative activity direction justification; the performance efficiency's indicators definition; alternative variants of tech nolo-gies' development; business plan of its implementation's development; financial risks reducing measures system's development. The milk production knowledge-intensive technology indicators at cows tethering housing is the labor productivity increasing in two or more times, for cows loose housing - is the cows productive use term extension till five or more lactations, for robotic technology - investment in robots declining in 30-40%. The main of innovative support development in Russia is the common continuing process of NEOKR execution creation, of innovative technologies pilot projects development, its financing and in industry implementation. Keywords: methodology, development, science-intensive technologies, milk production.
