Научная статья на тему 'НАУЧНЫЕ ПРИНЦИПЫ ФОРМИРОВАНИЯ МАШИННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ПРОИЗВОДСТВА ПРОДУКЦИИ РАСТЕНИЕВОДСТВА'

НАУЧНЫЕ ПРИНЦИПЫ ФОРМИРОВАНИЯ МАШИННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ПРОИЗВОДСТВА ПРОДУКЦИИ РАСТЕНИЕВОДСТВА Текст научной статьи по специальности «Прочие сельскохозяйственные науки»

CC BY
93
15
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
научные принципы / технология производства / сельскохозяйственная продукция / экологическая безопасность / энергоэффективность / качества продукции / управление полевым севооборотом / science concepts / production technology / agricultural products / ecological safety / energy efficiency / product quality / crop rotation management

Аннотация научной статьи по прочим сельскохозяйственным наукам, автор научной работы — Джабборов Н.И., Максимов Д.А., Добринов А.В.

Повышение эффективности и экологической безопасности технологий производства продукции растениеводства является важной народнохозяйственной проблемой. Целью исследований является разработка научных принципов формирования машинных технологий производства продукции растениеводства в различных почвенно-рельефных и климатических условиях с учетом экологических, энергетических, экономических, эргономических требований и цифровизации различных отраслей АПК. Объектом исследований являлись опубликованные результаты исследований по разработке или формированию перспективных технологий производства сельскохозяйственной продукции. Предметом исследований являлись основные научные принципы, обеспечивающие формирование высокоэффективных и экологически безопасных машинных технологий производства продукции растениеводства. Научную новизну работы представляют разработанные научные принципы формирования машинных технологий производства продукции растениеводства. Подробно изложены научные принципы обеспечения экологической безопасности, энергетической эффективности, качества производимой продукции и рационального управления полевым севооборотом на основе использования цифровых технологий. Машинные технологии производства продукции растениеводства должны быть основаны на cохранение и повышение плодородия и биологической активности почв, использование для борьбы с вредителями, болезнями растений и сорняками современных средств биологического происхождения, а также способов, основанных на защите энтомофагов, выборе соответствующих видов и сортов растений, подборе соответствующих севооборотов, оптимальных технологических приемов возделывания. Машинные технологии должны содержать рациональную систему обработки почвы, обеспечивающей оптимальный водно-воздушный режим на протяжении всего вегетационного периода развития растений. Применение цифровых технологий в управлении машинных технологий обеспечивает повышение их эффективности и экологичности путем кардинальных изменений качества управления, как технологическими процессами, так и процессами принятия решений на всех уровнях, базирующихся на современных способах получения и использования информации о состоянии и прогнозировании возможных изменений состояния окружающей среды.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

SCIENCE CONCEPTS FOR DESIGNING MACHINE TECHNOLOGIES OF CROP PRODUCTION

A major national economic challenge of today is to make the crop growing practices more effective and safe for the environment. The study aimed to elaborate the science concepts to design them for various land reliefs, soils, and climatic conditions. The study took account of environmental, energy, economic, and ergonomic requirements, and the process of digital transformation in many sectors of agro-industrial complex. The study object was the published results of research associated with promising agricultural technologies of the kind. The study subject was the basic scientific principles that would ensure forming the high-performance and environmentally sound technologies for crop production. The scientific novelty of research manifested in the elaborated science concepts. The article details these concepts, which should ensure environmental safety, energy efficiency, product quality and rational management of field crop rotations based on the use of digital technologies. The designed crop production technologies should preserve and improve the soil fertility and biological activity of soils. For pest, weed and disease control they should apply the advanced biological agents and entomophage protecting methods; choose the appropriate plant species and varieties and relevant crop rotations, and employ optimal cultivating techniques. These technologies should include a rational tillage system which would provide an optimal water and air regime throughout the plant growing season. The digital control technologies make the farming more efficient and environmentally friendly through dramatic changes in the control quality of technological and decision-making processes at all levels. These technologies apply the most modern tools of acquiring and using information on the current status of environment and forecasting its possible changes.

Текст научной работы на тему «НАУЧНЫЕ ПРИНЦИПЫ ФОРМИРОВАНИЯ МАШИННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ПРОИЗВОДСТВА ПРОДУКЦИИ РАСТЕНИЕВОДСТВА»

effektivnosti uprochneniya detalei pochvoobrabatyvayushchikh mashin metodami dugovoi i plazmennoi naplavki [Improved ruggedizing of soil cultivating machines components by arc and plasma build-up welding methods]. Ekologiya i sel'skokhozyaistvennye tekhnologii: agroinzhenernye resheniya [Ecology and Agricultural Technologies: Agroengineeing Solutions]. Proc. 7th Int. Sci. Proc. 2011. Vol. 1: 47-51 (In Russian)

40 Sokolov V.V. Approksimatsiya krivoi buksovaniya traktora [Approximation of tractor slipping curve}. Vestnik Altaiskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2018. No. 9 (167): 165-170 (In Russian)

УДК 631.317:631.95

НАУЧНЫЕ ПРИНЦИПЫ ФОРМИРОВАНИЯ МАШИННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ПРОИЗВОДСТВА ПРОДУКЦИИ РАСТЕНИЕВОДСТВА

Джабборов Н.И., д-р техн. наук, Добринов А.В., канд. техн. наук

Максимов Д.А., канд. техн. наук,

Институт агроинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства (ИАЭП) - филиал ФГБНУ ФНАЦ ВИМ, Санкт- Петербург, Россия

Повышение эффективности и экологической безопасности технологий производства продукции растениеводства является важной народнохозяйственной проблемой. Целью исследований является разработка научных принципов формирования машинных технологий производства продукции растениеводства в различных почвенно-рельефных и климатических условиях с учетом экологических, энергетических, экономических, эргономических требований и цифровизации различных отраслей АПК. Объектом исследований являлись опубликованные результаты исследований по разработке или формированию перспективных технологий производства сельскохозяйственной продукции. Предметом исследований являлись основные научные принципы, обеспечивающие формирование высокоэффективных и экологически безопасных машинных технологий производства продукции растениеводства. Научную новизну работы представляют разработанные научные принципы формирования машинных технологий производства продукции растениеводства. Подробно изложены научные принципы обеспечения экологической безопасности, энергетической эффективности, качества производимой продукции и рационального управления полевым севооборотом на основе использования цифровых технологий. Машинные технологии производства продукции растениеводства должны быть основаны на охранение и повышение плодородия и биологической активности почв, использование для борьбы с вредителями, болезнями растений и сорняками современных средств биологического происхождения, а также способов, основанных на защите энтомофагов, выборе соответствующих видов и сортов растений, подборе соответствующих севооборотов, оптимальных технологических приемов возделывания. Машинные технологии должны содержать рациональную систему обработки почвы, обеспечивающей оптимальный водно-воздушный режим на протяжении всего

102

вегетационного периода развития растений. Применение цифровых технологий в управлении машинных технологий обеспечивает повышение их эффективности и экологичности путем кардинальных изменений качества управления, как технологическими процессами, так и процессами принятия решений на всех уровнях, базирующихся на современных способах получения и использования информации о состоянии и прогнозировании возможных изменений состояния окружающей среды.

Ключевые слова: научные принципы, технология производства, сельскохозяйственная продукция, экологическая безопасность, энергоэффективность, качества продукции, управление полевым севооборотом.

Для цитирования: Джабборов Н.И., Максимов Д.А., Добринов А.В. Научные принципы формирования машинных технологий производства продукции растениеводства // АгроЭкоИнженерия. 2022. № 1(110). С.102-120

SCIENCE CONCEPTS FOR DESIGNING MACHINE TECHNOLOGIES OF CROP PRODUCTION

N.I. Dzhabborov, DSc (Engineering), D.A. Maksimov, Cand. Sc. (Engineering), A.V. Dobrinov, Cand. Sc. (Engineering)

Institute for Engineering and Environmental Problems in Agricultural Production (IEEP) -branch of FSAC VIM, Saint Petersburg, Russia

A major national economic challenge of today is to make the crop growing practices more effective and safe for the environment. The study aimed to elaborate the science concepts to design them for various land reliefs, soils, and climatic conditions. The study took account of environmental, energy, economic, and ergonomic requirements, and the process of digital transformation in many sectors of agro-industrial complex. The study object was the published results of research associated with promising agricultural technologies of the kind. The study subject was the basic scientific principles that would ensure forming the high-performance and environmentally sound technologies for crop production. The scientific novelty of research manifested in the elaborated science concepts. The article details these concepts, which should ensure environmental safety, energy efficiency, product quality and rational management of field crop rotations based on the use of digital technologies. The designed crop production technologies should preserve and improve the soil fertility and biological activity of soils. For pest, weed and disease control they should apply the advanced biological agents and entomophage protecting methods; choose the appropriate plant species and varieties and relevant crop rotations, and employ optimal cultivating techniques. These technologies should include a rational tillage system which would provide an optimal water and air regime throughout the plant growing season. The digital control technologies make the farming more efficient and environmentally friendly through dramatic changes in the control quality of technological and decision-making processes at all levels. These technologies apply the most modern tools of acquiring and using information on the current status of environment and forecasting its possible changes.

Key words: science concepts, production technology, agricultural products, ecological safety, energy efficiency, product quality, crop rotation management

For citation: Dzhabborov N.I., Maksimov D.A., Dobrinov A.V. Science concepts for designing machine technologies of crop production. AgroEkoInzheneriya. 2022. No. 1(110): 102120.

Введение

Актуальность темы исследований связана с проблемой повышения эффективности и экологической безопасности технологий производства сельскохозяйственной продукции в различных почвенно-рельефных и климатических условиях.

Основные принципы формирования федеральной системы технологий и машин для растениеводства подробно изложены в работе [1]. Как следует из статьи [1] Федеральную систему технологий и машин следует формировать исходя из перспективной совокупности машинных технологических систем, необходимых для осуществления всего множества технологий производства сельскохозяйственной продукции. Машинные технологические системы, представляющие собой совокупность технологических операций, выполняемых с помощью комплексов или поточных линий машин или оборудования, включают в себя технологии различных уровней, начиная с технологий из двух операций и кончая полным циклом получения производимой продукции [1].

Формирование технологий и машин включает в себя три основных этапа [1]:

1. Обоснование и выбор технологий возделывания сельскохозяйственных культур.

2. Обоснование отдельных технических средств и комплексов машин с оценкой их эффективности.

3. Оптимизация состава технических средств, применяемых в технологиях производства сельскохозяйственной продукции.

В известных работах [1-4], в разработке и формировании системы или комплексов машин для конкретных зон земледелия, отсутствуют основные принципы выбора технологических процессов обработки почвы с учетом современных требований, которые основаны на многокритериальную оценку их эффективности с учетом экологических требований.

Как показывает анализ результатов исследований [5-10], в органическом сельском хозяйстве, как методе ведения сельского хозяйства , в рамках которого происходит минимизация использования регуляторов роста, ядохимикатов и минеральных удобрений, отсутствуют основные научные принципы формирования машинных технологий органического производства продукции растениеводства.

7 ГОСТ Р 54906-12. Система безопасности комплексные. Экологически ориентированное проектирование. Общие технические требования. Введен 01.09.2012.

ГОСТ Р ИСО 14015-2007. Экологический менеджмент. Экологическая оценка участков и организаций.

ГОСТ Р ИСО 14031-2001. Управление окружающей средой. Оценивание экологической эффективности. Общие требования.

ГОСТ Р ИСО 14040-2010. Управление окружающей средой. Оценка жизненного цикла. Принципы и структура.

ГОСТ Р ИСО 14738-2007. Безопасность машин. Антропометрические требования при проектировании рабочих мест машин.

ГОСТ Р ИСО/МЭК 15288-2005. Информационная технология. Системная инженерия. Процессы жизненного цикла машин.

ГОСТ Р ИСО 15534-3-2007. Эргономическое проектирование машин для обеспечения безопасности. Част 3. Антропометрические данные.

Анализ исследований, проведенных отечественными и зарубежными учеными, позволяет заключить, что необходима разработка научных принципов разработки и формирования высокоэффективных и экологически безопасных технологий производства сельскохозяйственной продукции с учетом применения цифровизации различных отраслей народного хозяйства.

Материалы и методы

Целью исследований является разработка научных принципов формирования машинных технологий производства продукции растениеводства в различных почвенно-рельефных и климатических условиях с учетом экологических, энергетических, экономических, эргономических требований и цифровизации различных отраслей АПК.

При проведении исследований применялись аналитические методы и обобщения результатов, полученных различными авторами, на основе литературных источников, посвященных проблеме разработки или формирования технологий возделывания сельскохозяйственных культур.

Результаты и обсуждения

Научные принципы являются основой, на которой должны базироваться разработка и формирование машинных технологий производства продукции растениеводства.

Главной целью формирования машинных технологий производства продукции растениеводства является разработка и обоснование сбалансированной системы показателей технологий и технических средств, обеспечивающих эффективность производства органической продукции.

Методика формирования машинных технологий органического производства продукции растениеводства должна содержать соответствующий алгоритм и систему данных, полученных на основе апробации различных технических средств, технологических процессов и технологических материалов.

Формирование машинных технологий производства продукции растениеводства для конкретных условий возделывания сельскохозяйственных культур необходимо осуществлять по научным принципам, представляющим собой наиболее общие и фундаментальные положения теории и практики разработки перспективных технологий производства сельскохозяйственной продукции в различных зонах земледелия.

Таким образом, с учётом значимости системы критериев оценки эффективности, качества и экологической безопасности различных технологий производства сельскохозяйственной продукции, формирование машинных технологий производства продукции растениеводства должно производиться по следующим научным принципам:

- принцип обеспечения экологической безопасности;

- принцип обеспечения энергетической эффективности;

- принцип обеспечения качества производимой продукции;

- принцип обеспечения рационального управления полевым севооборотом на основе использования цифровых технологий.

Рассмотрим названные научные принципы более подробно.

Принцип обеспечения экологической безопасности машинных технологий производства продукции растениеводства.

В соответствии с терминологией, приведенной в экологическом словаре [11], экологическая безопасность представляет собой комплекс состояний, явлений и действий, обеспечивающий экологический баланс на Земле и в любых её регионах на уровне, к

105

которому физически, социально-экономически, технологически и политически готово человечество.

Выбросы представляют собой кратковременное или за определенное время (час, сутки) поступление в окружающую среду любых загрязнений [11].

Деградация среды это ухудшение состояния или разрушение окружающей природной или антропогенной среды. Деградация среды неминуемо приводит к деградации ее живых компонентов [11].

Исходя из указанной терминологии [11], загрязнение - привнесение в среду или возникновение в ней новых, обычно не характерных для неё физических, химических, информационных или биологических агентов, или превышение в рассматриваемое время естественного среднемноголетнего уровня концентрации перечисленных агентов в среде, нередко приводящие к негативным последствиям.

Система мер, обеспечивающих с заданной вероятностью допустимое негативное воздействие природных и антропогенных факторов экологической опасности на окружающую среду, и самого человека, называется системой экологической безопасности [11].

В Федеральном законе «Об охране окружающей среды» [12] изложены основные принципы охраны окружающей среды, такие как:

- соблюдение права человека на благоприятную окружающую среду;

-обеспечение благоприятных условий жизнедеятельности человека;

- научно обоснованное сочетание экологических, экономических и социальных интересов человека, общества и государства в целях обеспечения устойчивого развития и благоприятной окружающей среды;

- охрана, воспроизводство и рациональное использование природных ресурсов как необходимые условия обеспечения благоприятной окружающей среды и экологической безопасности и т.д.

Основными характеристиками экологической безопасности технологий производства продукции растениеводства являются:

- минимальное влияние на экосистему;

- минимальные выбросы загрязнений в атмосферу;

- энергосбережение и минимальное потребление энергии из невозобновляемых источников энергии.

Особое значение в процессе формирования технологий имеет эргономическое

проектирование технических средств, для обеспечения безопасной работы основного и

8

вспомогательного персонала .

Анализ исследований и нормативных материалов, в том числе [7, 10, 11] показывает, что наиболее значимыми показателями, которые, как критерии, часто используют в процессе оценки экологической безопасности технических средств в растениеводстве, являются:

- количество выброса токсичных компонентов при сжигании 1 кг топлива двигателем;

- удельное давление ходовой системы энергетических средств на почву;

- количество выброса металла в почву при работе почвообрабатывающих машин;

8 ГОСТ Р ИСО 15534-3-2007. Эргономическое проектирование машин для обеспечения безопасности. Част 3. Антропометрические данные.

- нерациональное использование технологического материала (семена, удобрения, средств защиты растений от вредителей и болезней и т.д.), которое приводит к ухудшению фитосанитарного состояния агроэкосистемы;

- буксование движителей трактора.

Для формирования экологически безопасных машинных технологий производства продукции растениеводства необходимо использовать систему показателей, как критериев, обеспечивающих снижение экологической нагрузки каждого отдельно взятого технического средства.

Для выполнения требований критериев оценки экологической безопасности технологий производства необходимо:

- выбор рационального способа и приёма обработки почвы и других технологических операций;

- точная регулировка и непрерывный контроль установленной нормы внесения удобрений и посева (посадки) семян;

- выбор оптимального способа внесения удобрений и посева (посадки) семян, ухода за растениями;

- формирование машинно-тракторного агрегата (МТА), обеспечивающего рациональную загрузку трактора и его двигателя;

- разработка и использование машинно-тракторных агрегатов, обеспечивающих уменьшение расхода топлива на единицу выполненной работы, буксование движителей и уплотнения почвы;

- разработка и применение почвообрабатывающих машин, обеспечивающих уменьшение проникновение тяжелых металлов в почву при износе деталей рабочих органов;

- непрерывный контроль характеристик экологической безопасности технологии.

В качестве основных направлений обеспечения экологической безопасности технологий производства продукции в органическом земледелии можно предложить следующие:

- сохранение и защита агроэкосистемы, в рамках которой производится продукция;

- создание экологически безопасной и комфортной условий работы персонала;

- уменьшение воздействия антропогенных источников загрязнения на агроэкосистему.

Таким образом, научный принцип обеспечения экологической безопасности

представляет собой комплекс действий, обеспечивающих экологический баланс машинных технологий производства продукции растениеводства в конкретной агроэкосистеме.

Данный принцип предполагает минимальное отрицательное воздействие на окружающую среду. Экологический принцип должен иметь научно обоснованные нормативы, которые предусматривают, что техногенная нагрузка на природу не должна быть необратимой. Природа должна иметь возможность само восстанавливаться в короткий срок или же технология должна иметь инженерные или биологические элементы, обеспечивающие это восстановление.

Принцип обеспечения энергетической эффективности машинных технологий производства продукции растениеводства.

Энергоэффективность технологии производства продукции в растениеводстве можно оценить по следующей формуле [14]:

(1)

где И — коэффициент энергетической эффективности технологии;

П - энергосодержание полученной продукции с единицы площади (выход энергии), МДж;

Е - полные энергозатраты на получение продукции (вход энергии), МДж.

Коэффициент И позволяет определить величину резерва неиспользованной энергии и разработать мероприятия по повышению эффективности каждого технологического процесса и соответствующих технических средств, в итоге, всей технологии возделывания культур.

На рисунке 1 показана схема, показывающая пути повышения энергетической эффективности машинных технологий на примере органического производства продукции растениеводства.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Рис. 1. Пути повышения энергетической эффективности машинных технологий органического производства продукции растениеводства

Как видно из рисунка 1, энергетическую эффективность машинных технологий органического производства продукции растениеводства можно обеспечить повышением КПД технических средств, органических удобрений и применяемых в технологиях технологических материалов и экономией энергии в формируемых технологиях.

КПД технических средств можно повысить путем рационального агрегатирования для обеспечения максимального КПД трактора.

Повышение КПД применяемых удобрений связано с эффективным способом их внесения при выполнении технологического процесса.

КПД других технологических материалов, например семян, средств защиты растений и т.д. можно повысить путём обоснования оптимальных норм посева, внесения и способа их использования.

Обеспечение высокого КПД технических средств и энергосбережения возможно при использовании комбинированных (многооперационных) агрегатов, позволяющих одновременное выполнение нескольких технологических операций.

На рисунке 2 представлены пути обеспечения энергосбережения в машинных технологиях производства продукции растениеводства.

Оптимизация количества технологических операций (процессов)

Энергосбережение (экономия энергии) в технологиях органического производства продукции растениеводства /,

Оптимизация параметров и режимов работы технических средств

\

\

\ Максимальная автоматизация управления технолог ическ!ши процессами и техническим и ср едств а ми

\

Рис. 2. Пути обеспечения энергосбережения в машинных технологиях органического производства продукции растениеводства

С учетом сказанного научный принцип обеспечения энергетической эффективности представляет собой комплекс мероприятий, обеспечивающих экономию энергии в технологических процессах, и в целом, технологии производства органической продукции и повышение коэффициента полезного действия применяемых технических средств и технологических материалов.

Принцип обеспечения качества производимой продукции по машинным технологиям производства продукции растениеводства.

Термин качество продукции в разных нормативных документах имеет несколько различных определений.

Качество - совокупность свойств продукции, обусловливающих её пригодность удовлетворять определенные потребности в соответствии с её назначением9.

Качество - совокупность свойств и характеристик продукции и услуги, которые придают им способность удовлетворять обусловленные или предполагаемые потребности потребителя10.

Государственный стандарт11 поддерживает принятие процессного перехода при разработке, внедрении и повышении результативности системы менеджмента качества в целях повышения удовлетворенности потребителей путем выполнения их требований.

Различное определение термина «качества продукции» обусловлено в путанице в прикладном и фундаментальном его значении. Наиболее удачная формулировка предложена

9 ГОСТ 15467-79. Межгосударственный стандарт. Управление качеством продукции. Основные понятия. Термины и определения.

10 ИСО 8402-86. Межгосударственный стандарт. Управление качеством продукции.

11 ГОСТ Р ИСО 9001-2015. Национальный стандарт Российской Федерации. Системы менеджмента качества. Основные положения и словарь.

в работе [13] - качество продукции - это совокупность объективно присущих продукции свойств и характеристик, уровень или вариант которых формируется при создании продукции с целью удовлетворения существующих потребностей.

На качество производимой продукции по машинным технологиям влияют внешние и внутренние факторы. В качестве примера на рисунке 3 представлены факторы, влияющие на качество органической продукции.

Рис. 3. Факторы, влияющие на качество органической продукции

Перечень факторов, влияющих на качество органической продукции в конкретных условиях его производства, приведен на рисунке 4.

Рис. 4. Факторы, влияющие на качество органической продукции растениеводства

Анализ исследований показывает [15-20], что при разработке и формировании перспективных технологий возделывания сельскохозяйственных культур основное внимание уделяется различным производственным факторам (рисунок 3). Практика показывает, что формирование качества продукции растениеводства, наряду с производственными условиями, существенно зависит от эргономики рабочего места специалистов. Как известно, эргономика - это наука о приспособлении должностных обязанностей, рабочих мест, предметов и объектов труда, а также компьютерных программ для наиболее безопасного и эффективного труда работника, исходя из физических и психических особенностей человеческого организма [21].

Следовательно, при формировании эффективной технологии производства сельскохозяйственной продукции, необходимо все факторы, в том числе и эргономические и экологические, рассматривать комплексно (рисунок 4). Условия работы специалистов при выполнении технологических операций должны соответствовать требованиям охраны труда и экологической безопасности.

Сказанного достаточно, чтобы понять значимость многочисленных факторов на качество органической продукции растениеводства в конкретной агроэкологической системе.

Принцип обеспечения рационального управления полевым севооборотом с

использованием цифровых технологий.

Эффективное (рациональное) управление полевым севооборотом это управление взаимодействиями между всеми элементами технологий. В основу рационального управления закладывается оптимальная структура технологии и система с использованием цифровых технологий, которая должна обеспечить непрерывный контроль использования потенциала и производственных процессов.

Вопросы рационального управления различными технологиями в агропромышленном комплексе рассмотрены в трудах ученых, в том числе в работах [22-27].

Принцип обеспечения рационального управления полевым севооборотом на основе с использованием цифровых технологий имеет два уровня (рис. 5).

Рис. 5. Уровни управления полевым севооборотом Машинная технология органического производства продукции растениеводства должна состоят из четырёх основных производственных потоков (рисунок 6).

Рис. 6. Основные составляющие машинной технологии органического производства

продукции растениеводства Система рационального управления полевым севооборотом с использованием цифровых технологий должна состоят из следующих составных частей, которые представлены на рисунке 7:

Блок управления кадрами

Блок управления

жолого-э pro номичес кими параметрами и показателями

Рис. 7. Система рационального управления полевым севооборотом с использованием

цифровых технологий

Рациональное управление полевым севооборотом с использованием цифровых технологий является основной системой, состоящей из различных взаимосвязанных блоков, предназначенных обеспечить непрерывный контроль, анализ и управляющих воздействий на технологический процесс, а также на качества работ.

Система рационального управления полевым севооборотом должна оказать управляющее воздействие на работу каждого исполнителя технологического процесса, технического средства, обеспечить их взаимодействие с целью достижения высокой эффективности и качества функционирования.

Разработанные научные принципы должны служить основой для разработки методики выбора критериев оценки технологий производства продукции растениеводства.

С учетом разработанных научных принципов необходимо провести подробный анализ методов оценки технологий и технических средств производства продукции растениеводства. Далее следует разработать алгоритм расчета показателей оценки эффективности и экологической безопасности технологий и технических средств производства продукции растениеводства в агроэкосистеме.

С учетом разработанной системы показателей, необходимо разработать методику выбора наиболее значимых показателей, как критерии эффективности и экологической безопасности технологий и технических средств производства продукции растениеводства.

Схема выбора критериев оценки технологий на основе научных принципов формирования машинных технологий производства продукции растениеводства представлена на рисунке 8.

Рис. 8. Схема выбора критериев оценки технологий на основе научных принципов формирования машинных технологий производства продукции растениеводства На основе выбора критериев оптимальности (рис. 8) и технологии возделывания (рис. 9) следует выбрать культуру из числа районированных сортов. Далее, необходимо установить агротехнические требования по всем технологическим операциям.

Рис. 9. Схема формирования технологии возделывания сельскохозяйственной

культуры

На основе агротехнических требований к операциям следует выбрать из Базы данных технологии производства процессов и соответствующие технические средства. С учетом такого концептуального подхода производится корректировка технологии возделывания конкретной сельскохозяйственной культуры.

Рассмотренные более подробно научные принципы позволяют заключить, что машинные технологии органического производства продукции растениеводства должны быть основаны на сохранение и повышение плодородия и биологической активности почв, использование для борьбы с вредителями, болезнями растений и сорняками современных средств биологического происхождения, а также способов, основанных на защите энтомофагов, выборе соответствующих видов и сортов растений, подборе соответствующих севооборотов, оптимальных технологических приемов возделывания. Машинные технологии органического производства продукции растениеводства также должны содержать рациональную систему обработки почвы, обеспечивающей оптимальный водно-воздушный режим на протяжении всего вегетационного периода развития растений.

Применение цифровых технологий в управлении органического земледелия обеспечивает повышение его эффективности и экологичности путем кардинальных изменений качества управления, как технологическими процессами, так и процессами принятия решений на всех уровнях, базирующихся на современных способах получения и использования информации о состоянии и прогнозировании возможных изменений состояния окружающей среды.

Выводы

Машинные технологии производства продукции растениеводства должны формироваться с учетом разработанных научных принципов обеспечения экологической безопасности, энергетической эффективности, качества производимой продукции и рационального управления полевым севооборотом на основе использования цифровых технологий.

Разработка методики формирования машинных технологий органического производства продукции растениеводства требует планомерной скоординированной работы по созданию научной базы, обеспечивающей эффективное использование последних достижений науки в области разработки высокоэффективных и экологически безопасных технологий в АПК.

Методика должна содержать основные параметры и показатели технических средств, технологических материалов и других видов энергоресурсов, апробированных и рекомендуемых для применения в машинных технологиях органического производства продукции растениеводства.

Разработанные машинные технологии с учетом выше предложенных научных принципов могут и должны обеспечить эффективное производство высококачественных и безопасных для здоровья человека продуктов, при производстве которых оказывается минимально возможное негативное воздействие техники и технологии на окружающую среду.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Елизаров В.П., Бейлис В.М. Принципы формирования федеральной системы технологий и машин для растениеводства //Тракторы и сельхозмашины, № 1, 2005. С. 9-11.

2. Исходные требования на базовые машинные технологические операции в растениеводстве (разраб.: В. П. Елизаров и др.). М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2005. 270 с.

3. Морозов Ю.Л., Андрианов В.М. Типовые требования к базовым машинным операциям при использовании их в технологических процессах производства продукции растениеводства. СПб: СЗНИИМЭСХ, 2004. 172 с.

4. Кряжков В.М., Спирин А.П. Энергосберегающие технологии в земледелии. М.: Информагротех, 1998. 36 с.

5. Стратегия машинно-технологической модернизации сельского хозяйства России М.: МСХ РФ, РАСХН, 2008. 53 с.

6. Концепция развития технологий и техники для обработки почвы на период до 2010 года. М.: ВИМ, 2002. 104 с.

7. Джабборов Н.И., Добринов А.В., Федькин Д.С. Агроэкологические принципы формирования зональной системы обработки почвы // Региональная экология, 2015, № 5 (40). С. 23-27.

8. Вайнруб В.И., Мишин П.В., Хузин В.Х. Технология производственных процессов и операций в растениеводстве. Чебоксары: Издательство «Чувашия», 1999. 456 с.

9. Правила производства механизированных работ в полеводстве. Сост. Орманджи К С. М.: Россельхозиздат, 1983. 285 с.

10. Кузнецов С.М., Кузнецова К.С., Легостаева О.А. Формирование оптимальной структуры системы машин // Научно-технический прогресс: актуальные и перспективные

116

направления будущего. Сборник материалов II Международной научно-практической конференции: в 2-х томах. 8 апреля 2016 г. Кемерово. Кемерово: ЗапСибНЦ. 2016. С. 157159.

11. Экологический словарь [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.sites.google.com/site/ecoschkola/ekologiceskii-slovar (дата обращения 07.02. 2022).

12. Федеральный закон «Об охране окружающей среды» от 10.01.2002 № 7-ФЗ. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_34823/(дата обращения 07.02. 2022).

13. Качество продукции. [Электронный ресурс]. Режим доступа https://щ.wikipedia.org/wiki/Качество_продукции (дата обращения 10.02. 2022).

14. Методика энергетического анализа технологических процессов в сельскохозяйственном производстве. М.: ВИМ, ЦНИИМЭСХ, ВИЭСХ, 1995. 96 с.

15. Астафьев А.В. Эргономика и качество изделий // Методы менеджмента качества. 2014. № 1. С. 14-17.

16. Зубова А.О., Развейкина Н.А. Эргономика как важный фактор повышения производительности труда // Юридическая наука и практика. Альманах научных трудов Самарского юридического института ФСИН России. 2019, Вып. 7, ч.1. С. 97-100.

17. Месхи Б.Ч. Инженерная эргономика сельскохозяйственных машин и оборудования: учебное пособие. Ростов-на-Дону: ДГТУ. 2011.

18. Дзоценидзе Т.Д. Левшин А.Г. Эргономика и дизайн автомобилей и тракторов. Учебное пособие. Москва: Металлургиздат, 2010. 205 с.

19. Шкрабак В.С., Митрофанов П.Г. Эргономико-психологические основы безопасности деятельности: учебное пособие. СПб: СПбГАУ, 1994. 81 с.

20. Митрофанов П.Г., Шкрабак В.С., Митрофанов С.П. Улучшение условий и охраны труда операторов мобильных агрегатов путем совершенствования эргономических параметров постов управления //Состояние и научные проблемы риска травматизма и профессиональной заболеваемости работников АПК. Сборник научных трудов. Всероссийский научно-исследовательский институт охраны труда (ВНИИОТ). Орел, 1998. С. 152-158.

21. Чепелев Н.И., Орловский С.Н., Щекин А.Ю. Основы эргономики и безопасность труда: учебное пособие. Красноярск: КрГАУ. 2018. 253 с.

22. Гребенщикова Т.О. Внедрение информационных систем и управление производством предприятия // Основные тенденции развития экономики и управления в современной России. Материалы VIII всероссийской научной конференции студентов и молодых ученых. Ответственный редактор Текеева Л.Д., Карачаевск: КЧГУ, 2019. С. 216218.

23. Остаев Г.Я., Концевая С.Р. Бюджетирование и управление сельскохозяйственным производством // Российские регионы в фокусе перемен. Сборник докладов XI Международной конференции. 17-19 ноября 2016 года; ФГАОУ ВО «УрФУ имени первого Президента России Б.Н. Ельцина». В 2 т. Екатеринбург: Изд-во УМЦ УПИ, 2016. Т. 1. С. 755-766.

24. Виноградова Е.Ю. Управление производством с использованием нейросетевых технологий // Известия Уральского государственного экономического университета. 2010. № 3 (29). С. 153-158.

25. Сысоева Е.В. Современное оперативное управление производством в организации

117

// Инновации и инвестиции. 2019. № 3. С. 121-125.

26. Бурмистрова О.А. Управление сельскохозяйственным производством на инновационной основе // Никоновские чтения. 2008. № 13. С. 391-392.

27. Федосеев С.А. Управление производством как механизм повышения качества продукции // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2010. № 2 (30). С. 56-60.

REFERENCES

1. Elizarov V.P., Beilis V.M. Printsipy formirovaniya federal'noi sistemy tekhnologii i mashin dlya rastenievodstva [Principles for the formation of the federal system of technologies and machines for plant production]. Traktory i sel'khozmashiny, 2005. No. 1: 9-11. (In Russian)

2. Iskhodnye trebovaniya na bazovye mashinnye tekhnologicheskie operatsii v rastenievodstve (razrab.: V. P. Elizarov i dr.) [Initial requirements for basic machine technological operations in crop production (developed by: V.P. Elizarov et al.). Moscow: Rosinformagrotekh, 2005. 270 p. (In Russian).

3. Morozov Yu.L., Andrianov V.M. Tipovye trebovaniya k bazovym mashinnym operatsiyam pri ispol'zovanii ikh v tekhnologicheskikh protsessakh proizvodstva produktsii rastenievodstva [Representative requirements for basic machine operations when used in technological processes for the crop production]. Saint Petersburg: SZNIIMESH, 2004. 172 p. (In Russian)

4. Kryazhkov V.M., Spirin A.P. Energosberegayushchie tekhnologii v zemledelii [Energy-saving technologies in arable afrming]. Moscow: Informagrotekh, 1998. 36 p. (In Russian)

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

5. Strategiya mashinno-tekhnologicheskoi modernizatsii sel'skogo khozyaistva Rossii [Strategy of machine and technological modernization of Russian agriculture]. Moscow: Ministry of Agriculture of the Russian Federation, RAAS, 2008. 53 p. (In Russian)

6. Kontseptsiya razvitiya tekhnologii i tekhniki dlya obrabotki pochvy na period do 2010 goda [Concept for the development of tillage technologies and equipment for the period up to 2010]. oscow: VIM, 2002. 104 p. (In Russian)

7. Dzhabborov N.I., Dobrinov A.V., Fed'kin D.S. Agroekologicheskie printsipy formirovaniya zonal'noi sistemy obrabotki pochvy [Agroecological principles of zonal soil tillage system development]. Regional'naya ekologiya, 2015, No. 5 (40): 23-27. (In Russian)

8. Vainrub V.I., Mishin P.V., Khuzin V.Kh. Tekhnologiya proizvodstvennykh protsessov i operatsii v rastenievodstve [Technology of production processes and operations in crop production]. Cheboksary: Chuvashia Publishing House, 1999. 456 p. (In Russian)

9. Pravila proizvodstva mekhanizirovannykh rabot v polevodstve.Sost. Ormandzhi K.S.[ Rules for the production of mechanized work in the field. Comp. Ormandzhi K.S.] Moscow: Rossel'khozizdat, 1983. 285 p. (In Russian)

10. Kuznetsov S.M., Kuznetsova K.S., Legostaeva O.A. Formirovanie optimal'noi struktury sistemy mashin [Formation of the optimal structure of the system of machines]. Nauchno-tekhnicheskii progress: aktual'nye i perspektivnye napravleniya budushchego [Scientific and technical progress: current and promising directions of the future]. Coll. Mater. II Int. Sci. Prac. Conf. in 2 vol.. April 8, 2016, Kemerovo. Kemerovo: ZapSibNTs. 2016. Vol.1: 157-159 (In Russian)

11. Ekologicheskii slovar' [Ecological dictionary] [online]. Available at: https://www.sites.google.com/site/ecoschkola/ekologiceskij-slovar (accessed 07.02. 2022). (In

118

Russian)

12. Federal'nyi zakon «Ob okhrane okruzhayushchei sredy» ot 10.01.2002 № 7-FZ [Federal Law "On Environmental Protection" dated January 10, 2002 No. 7-FZ] [online]. Available at: http://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_34823/ (accessed 07.02. 2022). (In Russian)

13. Kachestvo produktsii [Product quality]. [online]. Available at https://ru.wikipedia.org/wiki/Kachestvo_produktsii (accessed 10.02. 2022). (In Russian)

14. Metodika energeticheskogo analiza tekhnologicheskikh protsessov v sel'skokhozyaistvennom proizvodstve [Methodology for energy analysis of technological processes in agricultural production]. Moscow: VIM, TsNIIMESKh, VIESKh, 1995. 96 p. (In Russian)

15. Astafev A.V. Ergonomika i kachestvo izdelii [Ergonomics and product quality]. Metody menedzhmenta kachestva. 2014. No. 1: 14-17. (In Russian)

16. Zubova A.O., Razveikina N.A. Ergonomika kak vazhnyi faktor povysheniya proizvoditel'nosti truda [Ergonomics as an important factor in increasing labor productivity]. Yuridicheskaya nauka i praktika: al'manakh nauchnykh trudov Samarskogo yuridicheskogo instituta FSIN Rossii [Legal Science and Practice. Almanac of scientific works of the Samara Law Institute of the Federal Penitentiary Service of Russia]. 2019, issue 7, part 1: 97-100. (In Russian)

17. Meskhi B.Ch. Inzhenernaya ergonomika sel'skokhozyaistvennykh mashin i oborudovaniya: uchebnoe posobie {Engineering ergonomics of agricultural machines and equipment: a textbook]. Rostov-on-Don: DSTU. 2011. (In Russian)

18. Dzotsenidze T.D. Levshin A.G. Ergonomika i dizain avtomobilei i traktorov. Uchebnoe posobie [Ergonomics and design of cars and tractors. Tutorial]. Moscow: Metallurgizdat, 2010. 205 p. (In Russian)

19. Shkrabak V.S., Mitrofanov P.G. Ergonomiko-psikhologicheskie osnovy bezopasnosti deyatel'nosti: uchebnoe posobie [Ergonomic and psychological bases of activity safety: study guide]. Saint Petersburg: SPbGAU, 1994. 81 p. (In Russian)

20. Mitrofanov P.G., Shkrabak V.S., Mitrofanov S.P. Uluchshenie uslovii i okhrany truda operatorov mobil'nykh agregatov putem sovershenstvovaniya ergonomicheskikh parametrov postov upravleniya [Improving the conditions and labour protection of operators of mobile units by improving the ergonomic parameters of control posts] Sostoyanie i nauchnye problemy riska travmatizma i professional'noi zabolevaemosti rabotnikov APK [State and scientific problems of the risk of injury and occupational morbidity of agricultural workers]. Coll. Sci. Papers. VNIIOT. Orel, 1998: 152-158. (In Russian)

21. Chepelev N.I., Orlovskii S.N., Shchekin A.Yu. Osnovy ergonomiki i bezopasnost' truda: uchebnoe posobie [Fundamentals of ergonomics and labor safety: a textbook]. Krasnoyarsk: KrGAU. 2018. 253 p. (In Russian)

22. Grebenshchikova T.O. Vnedrenie informatsionnykh sistem i upravlenie proizvodstvom predpriyatiya [Implementation of information systems and enterprise production management]. Osnovnye tendentsii razvitiya ekonomiki i upravleniya v sovremennoi Rossii [ Main trends in the development of economics and management in modern Russia]. Proc. VIII All-Russia Sci. Conf. of students and young scientists. Publishing ed. L.D.Tekeeva. Karachaevsk: KChGU. 2019: 216-218. (In Russian)

23. Ostaev G.Ya., Kontsevaya S.R. Byudzhetirovanie i upravlenie sel'skokhozyaistvennym proizvodstvom [Budgeting and management of agricultural production]. Rossiiskie regiony v fokuse peremen [Russian regions in the focus of change]. Proc. XI Int.Conf. 17-19.11. 2016; FGAOU VO "UrFU named after the first President of Russia B.N. Eltsin". In 2 vol. Yekaterinburg:

119

Publishing House of UMC UPI, 2016. Vol. 1: 755-766 (In Russian)

24. Vinogradova E.Yu. Upravlenie proizvodstvom s ispol'zovaniem neirosetevykh tekhnologii [Production management using neural network technologies]. Izvestiya Ural'skogo gosudarstvennogo ekonomicheskogo universiteta [Journal of New Economy]. 2010. No. 3 (29): 153-158 (In Russian)

25. Sysoeva E.V. Sovremennoe operativnoe upravlenie proizvodstvom v organizatsii [Modern operational management of production in the organization]. Innovatsii i investitsii. 2019. No. 3: 121-125. (In Russian)

26. Burmistrova O.A. Upravlenie sel'skokhozyaistvennym proizvodstvom na innovatsionnoi osnove [Management of agricultural production on an innovative basis]. Nikonovskie chteniya. 2008. No. 13: 391-392. (In Russian)

27. Fedoseev S.A. Upravlenie proizvodstvom kak mekhanizm povysheniya kachestva produktsii [Production management as a mechanism for improving the quality of products]. Vestnik Magnitogorskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta im. G.I. Nosova. 2010. No. 2 (30): 56-60 (In Russian)

УДК 633.3

АНАЛИЗ ТЕХНИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ ПРОИЗВОДСТВА ЗЕРНОСЕНАЖА В УСЛОВИЯХ СЕВЕРО-ЗАПАДНОГО РЕГИОНА

.Тимофеев1; Демидова1, канд. с.-х. наук;

Малков1, канд. техн. наук; Чухина1, канд. с.-х. наук

Перекопский2, канд. техн. наук;

1 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Вологодская государственная молочно-хозяйственная академия, г. Вологда-Молочное, Россия

2Институт агроинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства (ИАЭП) - филиал ФГБНУ ФНАЦ ВИМ, Санкт-Петербург, Россия

В Северо-Западном регионе практически не удается заготовить качественное сено и убрать зерно в фазе полной спелости на фуражные цел, так как процесс сопровождается большими энергозатратами, связанными с доведением данных видов кормов до кондиционной влажности путем сушки. Один из важнейших приемов интенсификации кормопроизводства - применение смешанных посевов кормовых культур с последующей заготовкой зерносенажа. В статье отмечены преимущества рассматриваемой технологии: создание эффективного кормового конвейера; дополнительная загрузка силосоуборочных комбайнов; уменьшение нагрузки на зерноуборочные комбайны и сушильно-сортировальный комплекс при неблагоприятных погодных условиях; начало уборки на

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.