CC BY
66
УДК 631.171:636.001.891 DOI 10.51794/27132064-2022-1-92
НАПРАВЛЕНИЯ МЕХАНИЗАЦИИ И АВТОМАТИЗАЦИИ
ЖИВОТНОВОДСТВА
Н.М. Морозов, академик РАН
Ю.А. Цой, член-корреспондент РАН
В.В. Кирсанов, доктор технических наук, профессор
ФГБНУ ФНАЦ ВИМ
E-mail: kirvv2014@mail.ru
Л.М. Цой, доктор экономических наук, профессор Ю.А. Мирзоянц, доктор технических наук, профессор Институт механизации животноводства - филиал ФГБНУ ФНАЦ ВИМ E-mail: mirzoyans42@mail.ru
Аннотация. Изложено состояние технического оснащения объектов животноводства, показана зависимость России от импорта техники, обосновывается необходимость восстановления национального производства техники для животноводства как важный фактор устранения импортозависимости. Показано влияние новой техники и Системы машин на период до 2030 года на экономическую эффективность производства и качество продукции животноводства, экологическую безопасность; направления технического прогресса в механизации и автоматизации подотраслей животноводства на предстоящий период и выполнении технологических процессов: обеспечения микроклимата, доения коров, приготовления и раздачи кормов, очистки помещений от экскрементов и подготовки навоза к использованию в виде высококачественных органических удобрений, стрижки овец, водоснабжения. Изложены направления развития механизации и автоматизации молочного животноводства с акцентом на технические средства для доения и первичной обработки молока. Указаны современные доильные установки и перспективные направления развития технологического процесса доения, в том числе с применением роботизированных установок. В области производства свинины основное внимание уделено направлениям развития машин и оборудования для содержания и кормления животных, так как именно они определяют технологию и объемно-планировочные решения свиноводческих предприятий. Представлены также материалы по направлениям развития техники для механизации и автоматизации технологических процессов в овцеводстве и производстве комбикормов.
Ключевые слова: технические средства, объекты животноводства, Система машин, механизация и автоматизация, затраты ресурсов, технический прогресс, направления НИР.
Введение. Животноводство в России занимает значительное место в валовом производстве продукции сельского хозяйства. Удельный вес отрасли, несмотря на уменьшение поголовья (особенно крупного рогатого скота, коров и овец), ликвидацию многих ферм и комплексов в период реформирования агропромышленного комплекса, сохраняется на уровне 47-48% в валовой продукции сельского хозяйства против 63% в дореформенный период.
Подотрасли животноводства выполняют большую социально-демографическую роль, обеспечивая постоянную занятость сельского населения трудовой деятельностью, способствуют сохранению и стабильности сель-
ских поселений. В развитии подотраслей животноводства - достижении высоких показателей эффективности производства и рентабельности продукции, создании благоприятных условий труда работникам, создании комфортных условий для животных и птицы, позволяющих максимально реализовать их продуктивный потенциал, влияющих на продуктивность и удельные затраты ресурсов -важная роль принадлежит технической оснащенности объектов средствами механизации, электрификации и автоматизации, являющимися инженерной основой технологий и условий их развития, позволяющими перейти к автоматическому выполнению процессов, роботизации, инновационным технологиям.
Влияние технических средств на эффективность производства в животноводстве осуществляется по различным направлениям:
- сокращение затрат рабочего времени на выполнение технологических процессов;
- сокращение потребления топлива, электроэнергии и кормов на основе оптимизации режимов функционирования установок и исключения потерь;
- уменьшение стоимости зданий и сооружений на основе оптимизации объемно-строительных и планировочных решений;
- повышение продуктивности животных и птицы на основе улучшений условий их содержания и кормления;
- повышение качества и сохранности продукции;
- устранение загрязнения окружающей среды отходами и выбросами;
- улучшение условий труда работников.
В утвержденной указом Президента РФ от 21.01.2020 г. № 20 «Доктрине продовольственной безопасности Российской Федерации» определены показатели самообеспеченности страны по основным видам сельхозпродукции, сырья и продовольствия за счет внутреннего производства, составляющие по мясу и мясопродуктам (в пересчете на мясо) не менее 85%, молоку и молокопродуктам (в пересчете на молоко) - не менее 90%, зерну и картофелю - не менее 95%, семенам основных сельхозкультур отечественной селекции - не менее 75%, сахару, растительному маслу, овощам и бахчевым - не менее 90% [1].
В доктрине предусмотрены и мероприятия по усилению научных исследований по созданию и эффективному применению инновационной техники, способов глубокой переработки продукции животноводства, содержания и кормления животных, а также по производству средств механизации и автоматизации, устраняющих зависимость страны от их импорта. В России, несмотря на принимаемые в последние годы меры по поддержке сельхозтоваропроизводителей продукции животноводства, не достигнуто существенных положительных результатов, прежде всего - в производстве молока, говядины и продукции овцеводства (таблица 1).
Таблица 1. Динамика производства молока _и привесов скота в России_
Показатели производства продукции
Годы Поголовье КРС, Произ- Привес скота
тыс. гол. водство и птицы на
всего в т. ч. коров молока, млн т убой в живой массе, тыс. т
Хозяйства всех типов
1990 18122,3 7962,5 31,36 15167,5
2010 18151,4 7942,0 30,61 14880,2
2016 18346,1 8100,0 29,79 13896,0
2018 19700,0 8200,0 31,5 -
2019 58600,0 20500,0 55,7 -
в том числе сельхозорганизации
2016 8355,9 3359,5 15,06 10162,4
2017 8252,2 3315,7 15,67 10865,8
2019 8103,9 3272,4 16,96 11627,1
ЛПХ
2016 7289,7 3329,6 11,72 2971,6
2017 7500,8 3400,2 12,15 3134,7
2019 7567,2 3426,8 12,55 3246,2
К(Ф)Х
2016 2728,8 1360,5 2,67 564,8
2017 2541,3 1234,7 2,37 512,9
2019 2423,0 1179,7 2,17 487,4
Цель исследований. Развитие технического прогресса в механизации и автоматизации животноводства в России осуществляется на основе использования результатов научных исследований, проводимых научными, образовательными и проектно-конст-рукторскими учреждениями по проблемам механизации и автоматизации, зоотехнии, организации труда и экономики производства. Известно, что модернизация действующих объектов животноводства, наряду со строительством новых, является важным инновационным направлением технического прогресса, позволяющим применить имеющиеся достижения науки и передовой практики по техническому оснащению, технологиям, экономике и организации производства продукции.
Однако масштабы практического применения этих важных направлений в последние годы остаются крайне низкими. Так, в период с 2014 по 2016 гг. в стране вводилось по 112-117 новых объектов по производству молока, в которых имелось 147,6 тыс. ското-мест, и по 97-119 реконструированных на 58,9 тыс. скотомест. Общий объем производ-
ства молока на вновь построенных и модернизированных объектах составлял от 61,7 тыс. до 234 тыс. тонн в год или 1,0-1,5% от общего его производства в сельхозорганиза-циях. В 2018 и 2019 годах в сельхозпредприятиях вводились в эксплуатацию новые помещения для содержания крупного рогатого скота, соответственно, на 145,6 и 136,5 тыс. скотомест или менее 2% от имеющегося поголовья скота [2].
Направления технического прогресса в механизации и автоматизации животноводства. В современных условиях, исходя из экономической целесообразности, необходимости решения социальных, демографических и экологических проблем, направления технического прогресса в механизации и автоматизации животноводства следует сконцентрировать на решении следующих проблем:
- полное замещение ручного труда при выполнении процессов содержания и выращивания животных всех половозрастных групп;
- создание автоматизированных и автоматически управляемых поточных технологических линий, обеспечивающих комфортные условия содержания животных и птицы с учетом их физиологических требований и способствующих повышению их продуктивности;
- производство высококачественной продукции, исключение ее порчи и потерь;
- исключение загрязнения отходами животноводства водного, воздушного бассейнов, почвы;
- рациональное использование материальных, трудовых, энергетических ресурсов;
- минимизация издержек и рабочего времени на выполнение процессов и операций, получение продукции, создание благоприятных условий труда операторам. Отмеченные направления технического прогресса в механизации и автоматизации животноводства на период до 2030 г., представленные в Системе машин, являются основой формирования планов НИР и ОКР, программ производства новой техники и оснащения создаваемых и модернизируемых объектов [3-5].
Одним из ключевых вопросов в животноводстве является обеспечение оптимальных условий содержания животных и птицы -температурно-влажностный режим в помещениях, комфортность для отдыха, освещенность и состав воздуха, влияющих на реализацию продуктивного потенциала животных.
На создание и поддержание оптимального микроклимата в помещениях потребляется 38-40% электроэнергии. Важным направлением снижения энергозатрат на ее осуществление является уменьшение потерь теплоты ограждающими конструкциями зданий и с вентиляционным воздухом. Создание и применение теплообменных систем вентиляции, утилизирующих теплоту, выделяемую животными, и использующих ее для подогрева приточного воздуха, как показали результаты госиспытаний, позволяет почти полностью устранить дефицит теплоты в помещениях.
Очистка вентиляционных выбросов из помещений для содержания различных видов и возрастов животных и птицы от пыли и вредностей является также одним из важных экологических требований к охране окружающей среды и производству продукции, основанных на принципах органического сельского хозяйства. Направления развития технических средств для обеспечения параметров микроклимата предусматривают:
- создание высокоэффективных комплексов с управлением на базе микропроцессорной техники, обеспечивающей автоматическое регулирование воздухообмена;
- новые технологии кондиционирования, очистки, дезодорации, санации воздуха;
- использование биологической теплоты животных и защита окружающей среды от загрязнения вентиляционными выбросами от объектов животноводства.
В Системе технических средств для механизации процессов на объектах по производству молока центральное место занимают установки для доения коров. Затраты рабочего времени на осуществление этого процесса занимают 35-40% трудоемкости содержания коров, а качество выполнения влияет на продолжительность их продуктивного
использования. Высокий технический уровень доильных установок и обеспечение физиологических требований молоковыведения способствуют не только достижению минимальных затрат ресурсов на выполнение процесса, но и получению молока высокого качества, сохранению здоровья и продуктивного долголетия коров.
Исследования по созданию доильных машин в России относятся к числу приоритетных направлений НИР в области механизации и автоматизации животноводства. Функции головного научного учреждения по этому направлению развития техники в стране до 1953 г. осуществлял ВИМ, с 1953 г. - ВИ-ЭСХ, в настоящее время (с 2017 г.) - ФГБНУ ФНАЦ ВИМ, в состав которого были переведены ученые и специалисты из ВИЭСХа. В ВИМе и ВИЭСХе были сформированы научные подразделения, возглавляемые высококвалифицированными учеными и специалистами - проф. В.Ф. Королевым, проф. Г.И. Бремером, чл.-корр. ВАСХНИЛ В.С. Красновым. Тесная связь с кафедрами ВУЗов (МСХА им. К.А. Тимирязева, МИИСП им. В.П. Горячкина, Оренбургский ГАУ, Белгородская СХА), передовыми сельхозоргани-зациями страны позволили создать отечественную доильную установку, удостоенную государственной премии страны, первую в стране доильную площадку, поставить на промышленное производство ряд типоразмеров доильных установок.
Системой машин для животноводства на период до 2030 г. предусмотрено машинное доение коров - в стойлах коровников, в доильных залах, в пастбищных доильных установках и в установках для свободного доения. При доении коров в молокопровод из стальных труб обеспечивается автоматизированный контроль выполнения операций -стимуляция рефлекса молокоотдачи, перевод на пониженный вакуум в заключительной фазе, индивидуальный и групповой учет надоев, транспортировка и очистка молока, автоматическая промывка оборудования, подъем молокопроводной арки над кормовыми проходами. В разработанной учеными ФГБНУ ФНАЦ ВИМ новой автоматизированной
доильной установке «Елочка» модульного типа обеспечивается автоматическое выполнение операций, транспортирование молока в молочные отделения, его фильтрация, охлаждение и подача в емкости для хранения, а также переход к АСУ ТП и компьютерному управлению стадом [6].
Экспериментальными исследованиями ФНАЦ ВИМ обоснована необходимость укомплектования этих установок:
- манипуляторами доения с индивидуальными держателями стаканов и электрическими позиционерами подвесной части;
- электронными системами управления доением по отдельным четвертям вымени, отключением и снятием каждого доильного стакана, отводом доильного аппарата.
На предстоящий период предусмотрено создание высокопроизводительных автоматизированных доильных установок конвей-ерно-кольцевого типа «Карусель» на 24-40 станков на новой элементной базе для объектов мощностью 800 и более коров. В конвей-ерно-кольцевых установках предусмотрено размещение доильных станков по типу «Елочка», что позволит уменьшить площадь и стоимость доильного зала. Также предусмотрена автоматизированная доильная установка с параллельно-проходными станками для доения коров в помещениях и летних лагерях, оснащенная цифровым потоко-мером контроля качества молока.
В последнее десятилетие во многих странах мира, в том числе и в России, проведены фундаментальные исследования по созданию автоматических доильных установок-«робо-тов» с автоматизацией выполнения всех операций без участия операторов. Животные, исходя из их физиологического состояния, продуктивности, «определяют» количество доений в сутки, а системы автоматического управления обеспечивают впуск коров в станок, подготовку вымени (подмывание), подключение аппаратов, контроль за молоковы-ведением, заключительный массаж, отключение доильных стаканов, санитарную обработку вымени и выпуск животных из станка. Такие доильные системы-«роботы» производятся рядом фирм западных стран и успешно
применяются в странах ЕЭС, США, Израиле и России - в хозяйствах с высокоинтенсивным молочным скотоводством Калужской, Ленинградской, Московской областей. Применение «роботов» для доения, как показали исследования отечественных и зарубежных ученых, за счет повышения кратности доений, соблюдения требований по подготовке вымени и автоматического контроля доения позволяет увеличивать продуктивность коров на 12-15%. Однако высокие капитальные затраты на их приобретение (до 12-14 млн руб. на одну установку для доения до 60 коров) и техническое обслуживание не позволяют уменьшить издержки на доение по сравнению с применением установок со станками различных конструкций.
Значительный удельный вес рабочего времени и средств при производстве молока затрачивается на выполнение процессов в родильных отделениях, профилакториях и помещениях для выращивания ремонтного молодняка. Системой машин для приема отелов у коров в родильных отделениях рекомендуется применять денники, в которых отелившаяся корова с теленком будут находиться до 24 ч. При такой технологии обеспечивается высокая сохранность и резистентность телят к различным заболеваниям. В профилакторных отделениях для содержания новорожденных телят предусмотрено применение изолированных секций с продолжительностью заполнения 3 -4 дня, а также технических средств для выпаивания и обеспечения микроклимата. Для профилактики и лечения мастита у коров каждое родильное отделение рекомендуется оснащать лечебными передвижными доильными аппаратами. Телят более старшего возраста рекомендуется содержать в групповых клетках-секциях вместимостью при выращивании ремонтного молодняка 8-10 голов, при откорме - 18-20 голов. Для приготовления жидких питательных смесей и заменителя цельного молока телятам (от 15 дней до 3 месяцев и от 3 до 6 месяцев) предусмотрены групповые клетки, автоматизированное оборудование для приготовления ЗЦМ, установки для выпаивания телят.
Перспективным направлением является выращивание телят молочного периода на открытом воздухе в индивидуальных узкогабаритных клетках - пластиковых домиках. Для приготовления и раздачи жидких смесей и заменителей молока предусмотрено использование мобильных установок - молочные такси. Профилактику и лечение мастита вымени, поражающего от 10 до 40% коров, без антибиотиков предусмотрено осуществлять электромагнитным полем высокой частоты. Его применение обеспечивает экологически безопасное физиотерапевтическое лечение и профилактику мастита.
Важную роль в сохранении здоровья животных выполняет пастбищное содержание на прифермских пастбищах, позволяющее увеличить продолжительность хозяйственного использования коров до 5-7 лактаций, а выход телят - до 98%. Системой машин предусмотрена принципиально новая технология пастбищного содержания животных на основе применения порционной пастьбы шеренгой посредством включения и выключения инфракрасных или ультразвуковых лучей, образующих виртуальные изгороди и исключающих стрессовое воздействие на животных. Отмеченное позволяет улучшить использование пастбищ, уменьшить затраты труда на обслуживание животных, установку изгородей.
Анализ и обобщение опыта по технологической модернизации объектов животноводства показал, что наиболее эффективной стратегией увеличения производства молока в России является технологическая модернизация действующих объектов и развитие молочных ферм мощностью до 400 коров [7]. Опыт многих хозяйств страны и исследования показывают, что стоимость скотоместа при строительстве новых помещений на территории существующих ферм с учетом покупки нетелей в 2-2,5 раза ниже по сравнению со строительством мегаферм на новом месте, а сроки реализации проекта - не более 1,5 лет. Модернизируемые фермы, как правило, привязаны к определенному населенному пункту с соответствующей социальной инфраструктурой, и их возрождение на но-
вой основе будет способствовать укреплению и развитию сельских территорий [8].
Анализ технологий производства свинины показывает, что развитие этой подотрасли животноводства в России и ведущих странах мира осуществляется по пути концентрации производства и создания комфортных условий для животных, интенсификации, автоматизации выполнения технологических процессов, специализации, кооперации и интеграции с перерабатывающей промышленностью с целью получения законченных товарных видов продукции [9].
Основой применения инновационных технологий производства свинины являются высокоэффективные, автоматически управляемые технические средства. В станках для содержания свиней всех половозрастных групп необходимо обеспечивать комфортные условия животным - требуемый фронт кормления, поения, отдыха и дефекации, параметры микроклимата. Технические средства для кормления должны исключать загрязнение, потери и порчу кормов, обеспечивать нормирование выдачи, одновременный доступ к кормушкам всем животным, соответствовать требованиям надежности, удобству обслуживания. Направлениями технического прогресса предусмотрено создание автоматизированных раздатчиков кормов со шнековыми и цепочно-шайбовыми транспортерами закрытого типа и оснащение кормушек дозаторами и встроенными ниппелями, средствами для их чистки и санитарной обработки.
В последние годы возросла актуальность жидкого кормления свиней кормами влажностью не более 75%, позволяющего более точно дозировать корма, сокращать продолжительность раздачи, исключать распыление, вводить микродобавки и лечебные препараты. Для приготовления и раздачи жидких кормов целесообразно применять резервуары с мешалками, насосы, трубопроводы с управляемыми клапанами. При кормлении свиней высококачественными сбалансированными кормами в увлажненном или жидком виде необходимо применять автоматизированные системы, исключающие потери и перерасход кормов [10].
Овцеводство является одной из социально значимых подотраслей животноводства. За годы реформирования АПК в России не только произошло многократное сокращение поголовья овец, но и прекращено производство практически всех машин и оборудования, необходимых для выполнения процессов. Для механизации выполнения процессов, в зависимости от концентрации поголовья, способа содержания, специализации ферм, Системой машин рекомендуется использовать батареи клеточные вместимостью 10 ягнят в первый период выращивания и 20 ягнят - во второй период, мобильные и стационарные стригальные пункты, технические средства для водоснабжения и поения животных, приготовления и раздачи кормов, уборки навоза и внесения подстилки, профилактической обработки овец, установки для приготовления заменителя молока, автоматические станции для выпаивания ягнят и козлят, комплекты оборудования для искусственного выращивания ягнят, установки для локального инфракрасного обогрева ягнят электрообогреваемыми ковриками, инфракрасными и ультрафиолетовыми термоизлучателями, лампами ИКЗК, трубчатыми кварцевыми излучателями.
Машинная стрижка является важнейшим технологическим процессом, влияющим на качество получаемой шерсти и издержки на ее производство. Резкое уменьшение поголовья овец в сельскохозяйственных организациях и увеличение в личных и фермерских хозяйствах с низким уровнем концентрации (от 100 до 500 голов) оказали влияние на стратегию развития стригальной техники и организацию процесса стрижки животных. В этих условиях возросла актуальность создания мобильной техники и организации стрижки овец передвижными специализированными звеньями. Для проведения машинной стрижки овец в хозяйствах с концентрацией поголовья 50 и более голов предусмотрены разработка и освоение производства мобильных стригальных пунктов на базе автомобилей грузопассажирского исполнения, трехколесных тяжелых мотоциклов, квадра-циклов, а также на базе автомобильных и
тракторных прицепов с электро- и гидрофи-цированным приводом. Системой машин также предусмотрено создание высокопроизводительных стригальных агрегатов и оборудования для организации стрижки овец и обработки шерсти в крупных специализированных овцеводческих хозяйствах [11].
В России в последние годы на производство продукции животноводства потреблялось 45-48 млн т зерна. В то же время из общего количества потребляемого зерна для производства полноценных сбалансированных комбикормов использовалось не более 50%, а остальное зерно скармливалось преимущественно в составе зерносмесей [12]. В России более чем в четыре раза сократились объемы производства БВМД, более чем в два раза - производство премиксов по сравнению с 1990 г. Практически все кормовые витамины, ферменты и значительная часть аминокислот для комбикормов поставляются из-за рубежа, что является главной причиной повышения их стоимости.
При производстве комбикормов в цехах и установках непосредственно в хозяйствах с использованием собственного зернового сырья, белково-витаминных добавок (соя, рапс, витаминная мука и др.) уменьшается их стоимость и повышается качество. Для производства комбикормов в хозяйствах учеными ФГБНУ ФНАЦ ВИМ и его филиалами разработаны высокоэффективные комплекты комбикормовых цехов модульного типа производительностью 5-12 т/ч.
Анализ результатов исследований, выполненных учеными России и других стран, показывает, что для обеспечения высокого качества комбикормов необходимо применять различные методы тепловой обработки как исходных компонентов комбикормов, так и конечной продукции, повышающие их питательную ценность. На предстоящий период рекомендуются к применению гранулирование, экструдирование, экспандирова-ние и микронизация.
Системой машин на период до 2030 года предусмотрены следующие направления развития технологий и технических средств для производства комбикормов:
- кооперация и интеграция сельхозтоваропроизводителей с предприятиями комбикормовой промышленности, обеспечение комбикормовых цехов высококачественным сырьем, белково-витаминными добавками;
- модульное исполнение установок и оборудования, позволяющее не только упростить их монтаж и обслуживание, но и технологические решения во всех однотипных узлах и машинах;
- гибкость типоразмерного ряда комбикормовых цехов производительностью 0,5; 1,0; 2,0; 3,0, 8 т/ч, позволяющих обеспечивать потребности хозяйства в комбикормах от 3,0 до 120 т в сутки;
- создание и производство поточных систем с применением современных способов обработки сырья на базе микропроцессорной техники, которые могут стать переходным этапом к применению цифровых технологий производства премиксов, БВД и комбикормов в цехах-автоматах.
Создание высокоэффективных цехов и заводов по производству высококачественных комбикормов в хозяйствах потребует организации производства инновационной техники на отечественных машиностроительных предприятиях, усиления научных исследований по созданию автоматически управляемых комплексов машин и высокоэффективных технологий. По расчетам академика РАН Сыроватки В.И. (таблица 2), в хозяйствах должно функционировать не менее 25,5 тыс. комбикормовых цехов производительностью 5-12 т/ч с возможностью производства в них 41,5-46,7 млн т комбикормов в год.
Таблица 2. Количество комбикормовых цехов _в сельхозорганизациях_
Цеха по производству комбикормов для объектов по производству Производительность цехов, т/ч
0,5-0,7 1,0 2,0-8,0
Кол-во цехов
молока 2400 1520 1000
говядины (молочное и мясное скотоводство) 3333 2640 1360
свинины 2133 1280 840
продукции овцеводства 533 320 160
яиц и мяса птицы 4000 2400 1640
Всего 12399 8160 5000
Развитие исследований в области уборки экскрементов из помещений, утилизации навоза в России, как и во всем мире, направлено на обоснование энергоресурсосберегающих, экологически безопасных технологий очистки помещений и подготовки навоза к использованию в виде высококачественных органических удобрений. Энергоресурсосбережение при этом достигается на основе сокращения количества выполняемых операций, применения ресурсосберегающих способов и осуществления минимизации или полного исключения технологической воды, попадающей в экскременты.
Применяемые для эвакуации экскрементов из помещений скребковые транспортеры типа ТСН всех моделей и модификаций не отвечают требованиям по надежности, срок их службы не превышает 5 лет, и при их использовании сохраняется ручной труд при очистке стойл. При применении созданных учеными ИМЖ - филиала ФНАЦ ВИМ штанговых транспортеров обеспечивается транспортирование экскрементов к точкам выгрузки кратчайшим путем, эвакуация бесподстилочного и подстилочного навоза, длинностебельчатых материалов с минимальными затратами инвестиций, энергии, рабочего времени. При использовании этих транспортеров очистка помещений может осуществляться по заданной программе в автоматическом режиме без присутствия операторов. Уборку навоза из помещений при содержании животных без подстилки или с использованием подстилки в виде опилок, торфа, измельченной соломы рекомендуется осуществлять высоконадежными шнековыми транспортерами.
Перспективным направлением механизации очистки помещений является создание технических средств, работающих по принципу порционности забора навоза, транспортирования его к местам выгрузки кратчайшим путем, исключения многократного перемешивания. При беспривязном содержании КРС для уборки навоза из проходов шириной до 3,5 м следует использовать скреперные установки с гидравлическим приводом, пошаговым перемещением скрепера. От
одной гидравлической станции с мощностью привода 3 кВт в автоматическом режиме могут функционировать до четырех контуров, что позволит убирать навоз из восьми каналов длиною до 150 м. Наиболее распространенными технологиями подготовки навоза к использованию в России и во многих странах Европы являются компостирование, гомогенизация, естественное и механическое разделение на фракции, биологическая очистка жидких экскрементов и стоков.
Перспективной является технология получения компостной смеси в процессе уборки экскрементов из животноводческих помещений [13], обеспечивающая эффективное производство органических удобрений и использование удобрительных ресурсов навоза. При ее применении достигается круглогодичное производство компостной смеси с дозированной подачей компонентов и регулируемым качеством смешивания. При этом сокращаются энергоемкость процесса и издержки на производство компостов, отпадает необходимость в строительстве дорогостоящих навозохранилищ, создаются условия для экологически безопасного получения высококачественных органических удобрений.
Одним из перспективных направлений подготовки к использованию полужидкого навоза является технология производства комплексных органо-минерально-бактери-альных удобрений. Эта технология производства нового типа комплексного удобрения базируется на принципах ротационного гранулирования и предусматривает дозирование минеральных и других компонентов непосредственно в процессе приготовления компостной смеси и дальнейшую ее стабилизацию. В природно-климатических зонах России с минимальной температурой не ниже минус 5оС, где одновременно с производством из навоза высококачественных органических удобрений осуществляется производство из него биогаза, целесообразно применять технологии анаэробного сбраживания, разработанные учеными и специалистами ФГБНУ ФНАЦ ВИМ и других учреждений. При гидравлических системах уборки подготовку жидкого навоза и стоков к ис-
пользованию рекомендуется осуществлять посредством механического его разделения на фракции с использованием отечественных фильтрующих центрифуг производительностью до 80 т/ч. Эта технология особенно эффективна при использовании жидкой фракции в системах орошения. Технические средства для выполнения операций по уборке навоза из помещений и подготовке его к использованию, предусмотренные Системой машин, обеспечивают:
- внесение подстилки в стойла, станки;
- уборку экскрементов из стойл и станков в каналы;
- транспортирование навоза по продольным открытым или перекрытым решетками каналам в поперечные каналы;
- транспортирование экскрементов по поперечному каналу в навозоприемники и подачу их в установки для транспортирования в хранилища;
- выгрузку навоза из навозоприемников в мобильные транспортные средства или транспортирование в места хранения и переработки;
- смешивание навоза с влагопоглощаю-щими компонентами;
- укладку компостных смесей в бурты и периодическую их перебивку;
- механическое разделение навоза на фракции;
- аэробную стабилизацию бесподстилочного навоза;
- анаэробное сбраживание навоза.
На фермах с привязным и беспривязным содержанием животных в Системе машин предусмотрен мобильный многофункциональный агрегат, осуществляющий не только очистку от навоза стойл, боксов, проходов и решетчатых полов, но и погрузку подстилки в бункер емкостью 0,5 м3 и ее распределение в стойлах и боксах. С целью снижения негативного влияния навоза на параметры микроклимата предусмотрены технические средства очистки помещений, работающие в автоматическом режиме по заданной программе без присутствия операторов. Совершенствование систем уборки и подготовки навоза к использованию должно базироваться на
реализации следующих организационно-технологических положений:
- оптимизация транспортных потоков;
- сокращение или полное устранение поступления воды в экскременты;
- минимизация количества выполняемых операций, потерь питательных веществ, потребляемых ресурсов;
- обеспечение требований гигиены и экологической безопасности, создание комфортных условий для животных и обслуживающего персонала;
- максимальное использование экскрементов в качестве сырья для производства органических удобрений;
- максимальная утилизация СО2, КНз, теплоты и пыли вентиляционных выбросов;
- переработка органических материалов, содержащихся в твердых экскрементах, в подстилку для скота;
- применение биоподстилки, сокращающее бактерицидное загрязнение, травмирование животных, издержки на подстилку.
Результаты реализации направлений. В соответствии с программами развития сельского хозяйства производство молока в стране должно быть доведено в 2030 году до 38-40 млн т, производство мяса в убойной массе - до 14,0 млн т, производство птицы на убой вырастет в 1,4-1,5 раза по сравнению с 2011 г. Достижение высоких показателей продуктивности и минимальных издержек на производство продукции, как показывает передовой опыт многих хозяйств России и других стран, станет возможным только на основе создания и массового применения инновационной техники и интенсивных технологий выполнения процессов, предусмотренных Системой машин, обеспечивающих комфортные условия для животных и рост их продуктивности, минимальные затраты ресурсов, охрану окружающей среды, высокое качество продукции.
Расчеты показывают, что при применении новой Системы машин потребление корма на производство 1 ц молока составит 0,91,1 корм ед., на 1 ц прироста крупного рогатого скота - 6,5-7,0 ц корм ед., на 1 ц прироста свиней - 3,0-3,5 ц корм ед. Затраты рабо-
чего времени на получение молока могут быть уменьшены до 1,5-2,0 чел-ч/ц, привеса скота - до 4-6 чел-ч/ц, привеса свиней - до 2,5-3,0 чел-ч/ц. Реализация рекомендуемых способов механизации и автоматизации выполнения процессов, направлений развития техники будет способствовать переходу к ресурсосберегающим инновационным технологиям, основанным на использовании достижений науки и обеспечивающим существенный рост продуктивности животных, экономию трудовых и материально-энергетических ресурсов, создание комфортных условий животным для реализации их продуктивного потенциала, повышение качества продукции, охрану окружающей среды.
Выводы. Сложившийся к настоящему времени уровень технической оснащенности объектов животноводства и птицеводства требует принятия действенных мер по устранению импортозависимости страны, ускорению создания и выпуска инновационной отечественной техники, особенно для доения коров, охлаждения, очистки, хранения и переработки молока, приготовления и раздачи кормов, производства комбикормов, подготовки навоза и помета, механизации процессов в овцеводстве и птицеводстве, на объектах личных и фермерских хозяйств.
Реализация направлений развития техники и техническое переоснащение подотраслей животноводства в соответствии с новой Системой машин должны занять достойное место в программах и деятельности органов управления аграрным комплексом страны, научных, конструкторских и образовательных организаций. Для этого необходимо:
- выполнить научные исследования и опытно-конструкторские работы по созданию новой техники, предусмотренной Системой машин, общая номенклатура которой превышает 150 наименований и типоразмеров, в т. ч. 45 - для птицеводства, 43 - для объектов по производству молока и говядины, 23 - для приготовления комбикормов;
- повысить уровень подготовки кадров высшего и среднего звена по механизации и автоматизации процессов в животноводстве, восстановить систему ремонта и техобслу-
живания машин и оборудования, используемых в подотраслях животноводства;
- разработать эффективные проекты модернизации и реконструкции действующих объектов животноводства;
- осуществить научные исследования по обоснованию наиболее эффективных решений модернизации применяемых технических средств, номенклатура которых превышает 135 наименований;
- провести паспортизацию объектов животноводства и птицеводства, функционирующих в хозяйствах различных форм собственности, для формирования программы технического оснащения;
- восстановить в России специализированное машиностроение для животноводства и птицеводства, головные конструкторские и проектные организации и освобождаться от импортозависимости в оснащении объектов всех подотраслей.
Реализация направлений развития техники, предусмотренной новой Системой машин, адаптированной к цифровому сельскохозяйственному производству, позволит на качественно новый уровень поднять технологии производства продукции животноводства в России.
Литература:
1. Об утверждении Доктрины продовольственной безопасности РФ. М., 2020.
2. Агропромышленный комплекс в 2019 году. М.: Ро-синформагротех, 2020.
3. Система машин для механизации и автоматизации выполнения процессов при производстве продукции животноводства и птицеводства на период до 2030 г. / Морозов Н.М. и др. М., 2021. 180 с.
4. Морозов Н.М., Морозов И.Ю. Система машин для животноводства и направления развития технического прогресса в отрасли // Техника и технологии в животноводстве. 2020. № 1(37). С. 4-13.
5. Морозов Н.М. Направления развития системы машин для животноводства // Вестник Всероссийского научно-исследовательского института механизации животноводства. 2019. № 4(36). С. 7-11.
6. Кормановский Л.П., Цой Ю.А., Кирсанов В.В. Направления развития системы машин для молочного скотоводства // Техника и технологии в животноводстве. 2020. № 1(37). С. 14-23.
7. Цой Ю.А. Интенсификация технологических процессов и повышение эффективности техники для молочных ферм. М., 2021. 72 с.
8. О состоянии сельских территорий в РФ в 2018 году. М.: Росинформагротех, 2020.
9. Цой Л.М. Повышение эффективности производства свинины в России // Вестник ВНИИМЖ. 2019. № 2 (34). С. 67-70.
10. Цой Л.М. Состояние и проблемы развития свиноводства в России // Вестник ВНИИМЖ. 2019. № 1(33). С. 121-126.
11. Фириченков В.Е., Мирзоянц Ю.А. Направления механизации и автоматизации овцеводства России на период до 2030 г. // Техника и технологии в животноводстве. 2020. № 1(37). С. 57-62.
12. Система машин для приготовления комбикормов в хозяйствах / Сыроватка В.И. и др. // Техника и технологии в животноводстве. 2020. № 1(37). С. 24-31.
13. Стратегия развития механизации и автоматизации животноводства на период до 2030 г. / Морозов Н.М. и др. М.: Росинформагротех, 2015. 152 с.
Literatura:
1. Ob utverzhdenii Doktriny prodovol'stvennoj bezopas-nosti RF. M., 2020.
2. Agropromyshlennyj kompleks v 2019 godu. M.: Rosin-formagrotekh, 2020.
3. Sistema mashin dlya mekhanizacii i avtomatizacii vy-polneniya processov pri proizvodstve produkcii zhivotno-vodstva i pticevodstva na period do 2030 g. / Morozov N.M. i dr. M., 2021. 180 s.
4. Morozov N.M., Morozov I.YU. Sistema mashin dlya zhivotnovodstva i napravleniya razvitiya tekhnicheskogo
progressa v otrasli // Tekhnika i tekhnologii v zhivotno-vodstve. 2020. № 1(37). S. 4-13.
5. Morozov N.M. Napravleniya razvitiya sistemy mashin dlya zhivotnovodstva // Vestnik Vserossijskogo nauchno-issledovatel'skogo instituta mekhanizacii zhivotnovodstva. 2019. № 4 (36). S. 7-11.
6. Kormanovskij L.P., Coj YU.A., Kirsanov V.V. Napravleniya razvitiya sistemy mashin dlya molochnogo skoto-vodstva // Tekhnika i tekhnologii v zhivotnovodstve. 2020. № 1(37). S. 14-23.
7. Coj YU.A. Intensifikaciya tekhnologicheskih processov i povyshenie effektivnosti tekhniki dlya molochnyh ferm. M., 2021. 72 s.
8. O sostoyanii sel'skih territory v RF v 2018 godu. M.: Rosinformagrotekh, 2020.
9. Coj L.M. Povyshenie effektivnosti proizvodstva svini-ny v Rossii // Vestnik VNIIMZH. 2019. № 2. S. 67-70.
10. Coj L.M. Sostoyanie i problemy razvitiya svinovod-stva v Rossii // Vestnik VNIIMZH. 2019. № 1(33). S. 121-126.
11. Firichenkov V.E., Mirzoyanc YU.A. Napravleniya mekhanizacii i avtomatizacii ovcevodstva Rossii na period do 2030 g. // Tekhnika i tekhnologii v zhivotnovod-stve. 2020. № 1(37). S. 57-62.
12. Sistema mashin dlya prigotovleniya kombikormov v hozyajstvah / Syrovatka V.I. I dr. // Tekhnika i tekhnologii v zhivotnovodstve. 2020. № 1 (37). S. 24-31.
13. Strategiya razvitiya mekhanizacii i avtomatizacii zhi-votnovodstva na period do 2030 g. / Morozov N.M. i dr. M.: Rosinformagrotekh, 2015. 152 s.
DIRECTIONS OF LIVESTOCK MECHANIZATION AND AUTOMATION N.M. Morozov, RAS Academician Yu.A. Tsoi, RAS Corresponding Member V.V. Kirsanov, doctor of technical sciences, professor FGBNY FNAC VIM
L.M. Tsoi, doctor of economics, professor
Yu.A. Mirzoyants, doctor of technical sciences, professor
Institute of livestock mechanization - a filial of the FGBNY FNAC VIM
Abstract. The livestock technical equipment facilities' state is described, Russia's dependence on imported machine -ry is shown, the need of livestock national equipment production restoring as an important factor of import dependence eliminating is justified. The of new equipment and machines' systems influence on the producing economic efficiency and livestock products' quality, environmental safety up to 2030 is shown; livestock subsectors' technical progress directions in mechanization and automation on the coming period and technological processes implementation: microclimate providing, cows milking, feed preparing and distributing, premises from excrements cleaning and manure use as highquality organic fertilizers' form preparing, sheep shearing, water supplying. The dairy farming mechanization and automation directions development are outlined, at milking and primary milk processing's technical means emphasis. Modern milking machines and milking technological process promising development's directions, including robotic units are indicated. In pork production field, the main attention for animals keeping and feeding machinery and equipment development areas is paid, since they determine pigbreeding enterprises' te -chnology and space-planning solutions. The materials on the sheep breeding and compound feeds producing directions development along with equipment's mechanization and automation of technological processes are presented. Keywords: technical means, livestock facilities, machines' system, mechanization and automation, resource costs, technical progress, NIR directions.
