CC BY
15
УДК 631.372
ГА. ОКУНЕВ1, Г.В. РЕДРЕЕВ2
1 Южно-Уральский государственный аграрный университет, г. Челябинск 2Омский государственный аграрный университет имени П.А. Столыпина, г. Омск
ОБЕСПЕЧЕНИЕ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ТЕХНИКИ ПРИ РЕАЛИЗАЦИИ ПОТОЧНЫХ ПРОЦЕССОВ В ЗЕМЛЕДЕЛИИ
Механизированные процессы в земледелии связаны с растительным и животным миром, с сезонами сельскохозяйственного года, перемещением машин на больших территориях, климатическими и почвенными условиями. Полнее реализовать потенциал технических средств позволяет поочередная концентрация трудовых и технических ресурсов. Важное направление повышения эффективности использования ресурсов - увеличение длительности рабочих периодов в земледелии подбором культур с несовпадающими сроками выполнения технологических операций. Расширение применения комбинированных машин снижает уровень технической и технологической надежности агрегатов. Для обслуживания фермерских хозяйств нужна специализированная служба районного и межрайонного уровня. Крупные предприятия могут организовать сервис машин собственными силами. Для машин импортного производства качественный технический сервис возможно реализовать при организации фирменного обслуживания. Специализированные звенья обслуживания и ремонта машин во время полевых работ позволяют наиболее эффективно обеспечить работоспособность техники и стабилизировать поточность механизированных процессов. В результате проведенных исследований установлены базовые элементы системы технического сервиса. При постоянном увеличении в структуре МТП комбинированных машин, комплексов, усложнении конструкций машин возникает необходимость в освоении новых способов получения знаний сервисными инженерами, а также способов преобразования информации. Кроме широко распространенных статичных источников информации, в совокупность баз данных необходимо включать динамические источники. Применение информационных технологий для поддержки и пополнения баз данных технического сервиса позволяет организовать технический сервис машин в АПК на новых, в отличие от традиционных, принципах, значительно повысив эффективность.
Ключевые слова: механизированные процессы, поточно-цикловой метод, сервис машин, система технического сервиса, базы данных.
Введение
Из опыта организации производственных процессов в промышленности известны эффективные направления их функционирования, базирующиеся на поточных методах, концентрации производства, разделении и специализации труда. В отличие от промышленности, механизированные процессы в земледелии связаны с растительным и животным миром, с сезонами сельскохозяйственного года, перемещением машин на больших территориях, климатическими, почвенными и рядом других условий. Требования агротехники возделывания той или иной сельхозкультуры, состояние растительного материала, почвенные и погодные условия определяют режимы работы машин и календарные сроки проведения работ. В поточном промышленном производстве материал движется от одной группы машин к другой. В земледелии поточное производство более сложное, так как не только материал (семена, удобрения, полученный продукт) движется от одной машины к другой, но и агрегаты последовательно перемещаются в пространстве, т.е. без перемещения машины по полю не будет движения материала.
Методы исследования
Поточный метод предусматривает последовательное выполнение технологических операций в определенном объеме каждым исполнителем или технологическим
© Окунев Г.А., Редреев Г.В., 2018
звеном. Производя одну или группу операций, исполнители последовательно готовят фронт работ, от результатов работы первого звена зависит результат последующих и всего технологического комплекса. Их согласованное взаимодействие обеспечивает своевременный и качественный производственный процесс. Реализация поточного производства в сельском хозяйстве имеет определенные сложности из-за неравномерных затрат труда и энергии в разные периоды времени. Выраженная сезонность производства не позволяет в полной мере реализовать потенциал технических средств и увеличивает потребность в людях и машинах для своевременного выполнения производственных процессов. Затраты в земледелии не только меняются во времени, но и существенно отличаются как по количеству, так и по сложности функционирования технологических процессов.
Известно, что в процессе выполнения основных видов полевых работ возникает необходимость реализации нескольких производственных процессов, их влияние на конечный результат неодинаково. Их значимость различна, их можно оценить как главные (важные) и второстепенные, т.е. у отклонения сроков их выполнения от рациональных разное влияние на продуктивность полей и качество урожая. С позиций методологии поточно-циклового метода (ПЦМ) производства работ в растениеводстве, поочередная концентрация трудовых и технических ресурсов позволяет более полно реализовать потенциал технических средств и при организации двухсменной работы увеличить занятость механизаторов машин различного технологического назначения при регламентированном рабочем дне. Своевременно выполнить весь комплекс полевых работ возможно при ограниченном ресурсном обеспечении [1; 2]. Так, переход на ПЦМ в отдельных сельхозпредприятиях Челябинской области позволил реализовать двухсменную работу машин и повысить темпы работ более чем на треть, без изменения количества механизаторов машин.
Важное направление повышения эффективности использования трудовых и технических ресурсов - увеличение длительности рабочих периодов в земледелии при подборе культур и сортов с несовпадающими сроками выполнения технологических операций. Рациональная плодосмена культур в севооборотах позволяет не только уменьшить потребность в технике и людях, но и поддержать необходимое фитосани-тарное состояние полей с минимальным применением средств химической защиты растений.
Необходимость периодической трансформации технологических комплексов в течение сезона полевых работ обусловливает согласованность взаимодействия всех звеньев и служб в каждом технологическом процессе. Для этого необходимо повысить уровень планирования и организации производства, а также уровень надежности работы машин.
Известно, что с увеличением потенциальных возможностей агрегатов возрастают требования к уровню их надежности. В то же время расширение применения комбинированных машин, совмещающих выполнение нескольких технологических операций, обусловливает снижение уровня технической, а в ряде случаев и технологической надежности агрегатов. Устранение этих недостатков требует дополнительных вложений средств, увеличивая стоимость машинных комплексов. Однако по мере увеличения времени эксплуатации работоспособность агрегатов неизбежно снижается, возрастает значимость оперативных ремонтно-обслуживающих воздействий. Устраненить возникающие неисправности могут только квалифицированные специализированные службы, это требует также определенных вложений и привлечения специалистов из других сфер деятельности.
Многолетние исследования процесса эксплуатации зерноуборочных комбайнов показывают: эффективность вложений в повышение оперативности устранения неисправностей в разы превышает эффективность затрат, направленных на повышение уровня надежности машин [3], свидетельствуя о необходимости совершенствования процессов функционирования инженерной службы. Перспективным вариантом обеспечения работоспособности техники является агрегатный метод устранения неисправностей [4]. При плановом ремонте сложных машин нарушаются сложившиеся сопряжения и зачастую выбраковываются дорогостоящие детали со значительным остаточным ресурсом. Агрегатный же метод ремонта позволяет более полно использовать ресурсный потенциал техники и с меньшими затратами обеспечить требуемый уровень ее эксплуатации. Проблема заключается в оптимизации технического сервиса в условиях разнородных производственных формирований, существенно отличающихся как по размерам, уровням технического оснащения и организации обслуживания и ремонта машин, так и по квалификации обслуживающего персонала.
В сложных технологических процессах земледелия задействуются разные типы агрегатов - по производительности, надежности функционирования и стабильности выполнения функций в зависимости от вариации природно-производственных условий. Обеспечение согласованного взаимодействия связанных в едином производственном процессе разнородных агрегатов - одна из важнейших задач повышения эффективности производства в земледелии.
Рассогласованность функционирования агрегатов и звеньев в технологических комплексах - причина периодов входа (врабатывания) и выхода в циклах полевых работ, прежде всего из-за разной работоспособности подготовительных, основных и вспомогательных агрегатов. При этом потенциал отдельных агрегатов существенно недоиспользуется, прежде всего из-за нарушения согласованности взаимосвязанных разных типов машин. Недостатки в значительной мере можно устранить технологической обкаткой машинных комплексов, предусматривая площади с более ранними сроками выполнения работ. Использование в практике сельхозпредприятий Челябинской области посевов ржи для настройки уборочной техники (10 % от площади зерновых культур) позволило на четверть сократить сроки уборочных работ.
Поэтому, наряду с решением технологического уровня механизированных процессов, проблема согласованности и поточности регулируется применением комбинированных агрегатов. Наглядно это видно на примере посевных комплексов. Совмещение в едином технологическом процессе нескольких операций, применение емкостей для семян и удобрений больших размеров, с одной стороны, повышает надежность процесса, в то же время увеличивая энергоемкость выполненных работ и необходимость применения тяжелых энергонасыщенных тракторов. Последнее в свою очередь связано как с существенным ростом затрат энергии на работу и перемещение агрегатов по полю, так и с повышенным уплотняющим воздействием на почву.
Реализация государственной программы развития АПК [5] предусматривает наличие разных форм хозяйствования. В настоящее время в условиях зоны Урала и Западной Сибири основное производство сосредоточено на предприятиях трех типов: фермерские хозяйства со средней площадью пашни 500-1000 га; предприятия на базе бывших колхозов и совхозов с площадью пашни 5-25 тыс. га; агропромышленные холдинги с площадью пашни более 30 тыс. га, специализирующиеся на производстве зерна для производства животноводческой продукции или переработке зерна в продукт для потребительских целей. Естественно, что организация технического сервиса на предприятиях различного типа будет существенно отличаться. Для обслуживания
фермерских хозяйств нужна специализированная служба районного и межрайонного уровня. Крупные предприятия организуют сервис машин собственными силами. Эта задача вполне может быть решена для парка машин отечественного производства. Для машин импортного производства (в большинстве случаев в единичных экземплярах) качественный технический сервис не представляется возможным без организации фирменного обслуживания.
Результаты и обсуждение
При всем многообразии условий и номенклатуры технических средств обслуживание и устранение неисправностей выполняется специализированными звеньями при условии оперативного выполнения предстоящих операций и сокращения времени простоя агрегатов во время полевых работ. Для решения поставленных задач необходимы соответствующая техника и оборудование, но их приобретение окупается при достаточно интенсивном и квалифицированном использовании. С этих позиций специализированные звенья обслуживания и ремонта машин во время полевых работ позволяют наиболее эффективно обеспечить работоспособность техники и стабилизировать поточность механизированных процессов [6; 7].
В результате проведенных исследований установлены базовые элементы системы технического сервиса (рис. 1) [8; 9]:
Анализ взаимосвязей элементов системы позволил определить алгоритмы формирования служб техсервиса и направления совершенствования их технического оснащения. Одним из резервов обеспечения работоспособности МТП сельхозпредприятий может быть использование мобильных служб техсервиса непрофильных ремонтно-обслуживающих предприятий. При этом необходимо подтверждение квалификации сервисных инженеров потенциальным заказчикам услуг технического сервиса сельхозтехники.
При исследовании модели технического сервиса (рис. 1) квалификация специалистов по ТО и ремонту сельхозтехники нами определялась через их компетенции, представленные в виде совокупности знаний, умений и навыков. Для решения поставленных задач проведенного нами исследования такого представления вполне достаточно. Однако при постоянном увеличении в структуре МТП комбинированных машин, ком-машин возникает необходимость в расширении способов получения знания сервисными инженерами и преобразования постоянно увеличивающейся информации из разных источников.
Для учета структурированных источников доступной сервисным инженерам информации нами предложен вариант развития модели системы технического сервиса с учетом имеющихся рекомендаций представления информационной системы (рис. 2) [10].
Рис. 1. Структура системы технического сервиса
плексов, усложнении конструкций отдельных
Рис. 2. Модель информационной системы технического сервиса
Объем информации, содержащейся в базах данных технического сервиса, определится из выражения
I' = 1 БД,,
?=1
где БДц - ц-я база данных из перечня имеющихся баз данных; БД1 - каталоги и перечни запасных частей; БД2 - технологические карты на ТО и ремонт машин; БД3 - нормы времени на ТО и ремонт; БД4 - планы-графики ТО и ремонта; БД5 - перечни обслуживаемой техники; БД6 - готовые экспертные системы заводов-изготовителей по диагностированию и поиску неисправностей машин; БД7 - открытые пользовательские экспертные системы; БД8 - системы дистанционного контроля технического состояния машин; БД9 - каталоги и перечни оборудования для диагностирования, ТО и ремонта; БД10 - перечень фактически выполненных работ по ТО и устранению последствий отказов.
Графически взаимосвязь баз данных может быть представлена следующим образом (рис. 3):
Перечень обслуживаемой техники
Готовые экспертные системы
Технологические карты по ТО и ремонту
Инструкции го эксплуатации
Нормы времени на ТО и ремонт
Системы дистанционного контроля
Каталоги Каталоги
оборудования запасных
по ТО и ремонту частей
Перечень оборудования для ТО и ремонта
Фактически выполненные работы по ТО и ремонту
Перечень Открытые
запасных экспертные
частей системы
Рис. 3. Взаимосвязь баз данных технического сервиса
Кроме широко распространенных статичных источников информации, в совокупность баз данных нами включены два динамических:
БД7 - открытые пользовательские экспертные системы;
БД8 - системы дистанционного контроля технического состояния машин.
В качестве открытых экспертных систем может быть использовано доступное программное обеспечение. Эти системы позволят накапливать информацию о причинах возникших отказов и ухудшения технического состояния машин, значительно повысив эффективность технического диагностирования.
Уровень развития информационных технологий позволяет использовать системы ГЛОНАСС и GPS для передачи информации с целью дистанционного контроля технического состояния машин. Это позволит использовать наличную информацию систем контроля сложной импортной техники. Для морально устаревшей техники (в структуре МТП сельхозпредприятий) необходимо решать задачу разработки средств контроля. Элементная база для такого рода устройств на рынке соответствующей продукции достаточна.
Заключение
Таким образом, применение информационных технологий для поддержки и пополнения баз данных технического сервиса позволяет организовать технический сервис машин в АПК на новых, в отличие от традиционных, принципах, значительно повысив его эффективность. Соответственно существенно повысится эффективность технологических процессов земледелия.
G.A. Okunev1, G. V. Redreev2
1 South Ural State Agrarian University, Chelyabinsk
2Omsk State Agrarian University named after P.A. Stolypin, Omsk
Ensuring of the productivity of enginery during the implementation of production
processes in agriculture
Mechanized processes in agriculture are associated with flora and fauna, with the seasons of the agricultural year, the movement of machines in large areas, climatic and soil conditions. More fully realize the potential of technical means allows alternate concentration of labor and technical resources. An important direction of improving of resource efficiency use is to increase the duration of working periods in agriculture by selecting crops with different terms of technological operations. The wide use of combined machines reduces the level of technical and technological reliability of units. There is need of a specialized service of the district and interdistrict level to serve farms. Large enterprises can organize the service of machines on their own. High-quality technical service can be implemented by the organization of corporate service for imported machines. Specialized units of maintenance and repair of machines during field work allow to ensure the most efficient operation of equipment and to stabilize the flow of mechanized processes. As a result of the research we have the basic elements of the technical service system which were established. With a constant increase in the structure of MTP combined machines, complexes, complication of machine designs, there is a need to expand the methods of obtaining knowledge by service engineers, as well as ways to transform information. Moreover of the widespread there is used of static sources of information. Dynamic sources should be included in the database population. The use of information technology to support and replenish the database of technical service allows to organize a technical service of machines in agriculture using new principles and significantly increase its efficiency.
Keywords: mechanized processes, flow-cycle method, machine service, technical service system, databases.
Список литературы
1. Саклаков В.Д., Окунев Г.А. Влияние методов использования машин на потребность хозяйств в технике и механизаторах // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 1977. № 9. С. 5-8.
2. Окунев Г.А. Поточно-цикловая технология уборки зерновых культур : учеб. пособие. Челябинск : ЧГАУ, 1988. 110 с.
3. Шепелев С.Д., Черкасов Ю.Б. Обоснование рационального уровня надежности машин в зерноуборочном процессе // Вестн. КрасГАУ. 2015. Вып. 5. С. 58-63.
4. Ерофеев В.В., Солоницын Е.В. Выбор методов и видов ремонта при формировании системы технического обслуживания машин в сельскохозяйственном предприятии // Междунар. техн.-экон. науч. журн. 2013. Вып. 3. С. 86-93.
5. Государственная программа развития сельского хозяйства и регулирования рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия на 2013-2020 годы. URL : http://www.gosprog.ru/gp-razvitiya-selskogo-hozyay-stva/.
6. Редреев Г.В. Выбор способа ТО // Инженерное обеспечение механизированных процессов в растениеводстве : сб. ст. Челябинск, 1990. С. 73-76.
7. Редреев Г.В. Обслуживание тракторов специализированным звеном при ремонтной мастерской хозяйства // Повышение эффективности производственных процессов в растениеводстве : сб. ст. Челябинск, 1991. С. 53-61.
8. Редреев Г.В., Окунев Г.А. Процессы в технических системах как основа и цель обеспечения работоспособности машинно-тракторных агрегатов // Инженерный вестн. Дона. 2014. № 4. URL : http://www.ivdon.ru/magazine/archive/ n4y2014/2728.
9. Редреев Г.В. Обоснование концепции обеспечения работоспособности машинно-тракторных агрегатов // Современные проблемы науки и образования. 2015 № 2; URL : www.science-education.ru/122-22971 (дата обращения: 18.11.2016).
10. Разумов В.И. Категориально-системная методология подготовки ученых : учеб. пособие / вст. ст. А.Г. Теслинова. Омск : Ом. гос. ун-т, 2004. 277 с.
Окунев Геннадий Андреевич, д-р техн. наук, проф., Южно-Уральский ГАУ, [email protected]; Редреев Григорий Васильевич, канд. техн. наук, доц., Омский ГАУ, [email protected].
References
1. Saklakov V.D., Okunev G. A. Vliyanie metodov ispol'zovaniya mashin na potrebnost' hozyajstv v tehnike i mehanizatorah // Mehanizaciya i elektrifikaciya sel'skogo hozyajstva. 1977. № 9. S. 5-8.
2. Okunev G.A. Potochno-ciklovaya tehnologiya uborki zernovyh kul'tur : ucheb. posobie. Chelyabinsk : ChGAU, 1988. 110 s.
3. Shepelev S.D., Cherkasov Yu.B. Obosno-vanie racional'nogo urovnya nadezhnosti mashin v zernouborochnom processe // Vestn. KrasGAU. 2015. Vyp. 5. S. 58-63.
4. Erofeev V.V., Solonicyn E.V. Vybor meto-dov i vidov remonta pri formirovanii sistemy tehnich-eskogo obsluzhivaniya mashin v sel'skohozyajstvennom predpriyatii // Mezhdunar. tehn.-ekon. nauch. zhum. 2013. Vyp. 3. S. 86-93.
5. Gosudarstvennaya programma razvitiya sel'skogo hozyajstva i regulirovaniya rynkov sel'skohozyajstvennoj produkcii, syr'ya i prodo-vol'stviya na 2013-2020 gody. URL : http://www.gosprog.ru/gp-razvitiya-selskogo-hozyay-stva/.
6. Redreev G.V. Vybor sposoba TO // Inzhe-nernoe obespechenie mehanizirovannyh processov v rastenievodstve : sb. st. Chelyabinsk, 1990. S. 73-76.
7. Redreev G.V. Obsluzhivanie traktorov spe-cializirovannym zvenom pri remontnoj masterskoj hozyajstva // Povyshenie effektivnosti proizvodstven-nyh processov v rastenievodstve : sb. st. Chelyabinsk, 1991. S. 53-61.
8. Redreev G.V., Okunev G.A. Processy v tehnicheskih sistemah kak osnova i cel' obespecheniya rabotosposobnosti mashinno-traktornyh agregatov // Inzhenernyj vestn. Dona. 2014. № 4. URL : http://www.ivdon.ru/magazine/archive/n4y2014/2728.
9. Redreev G.V. Obosnovanie koncepcii obespecheniya rabotosposobnosti mashinno-trak-tornyh agregatov // Sovremennye problemy nauki i obrazovaniya. 2015. № 2; URL : www.science-education.ru/122-22971 (data obrashcheniya: 18.11.2016).
10. Razumov V.I. Kategorial'no-sistemnaya metodologiya podgotovki uchenyh : ucheb. posobie / vst. st. A.G. Teslinova. Omsk : Om. gos. un-t, 2004. 277 s.
Okunev Gennady Andreevich, Dr. Tech. Sci., Prof., South Ural SAU, ga-okunev@/mail.ru; Redreev Grigory Vasilyevich., Cand. Tech. Sci., Ass. Prof., Omsk SAU, [email protected].
