Научная статья на тему 'РАЗРАБОТКА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО И РОБОТИЗИРОВАННОГО КОМПЛЕКСА МАШИН И ОБОРУДОВАНИЯ С ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫМИ ЦИФРОВЫМИ ТЕХНОЛОГИЯМИ ДЛЯ РАЗВИТИЯ МОЛОЧНОГО ЖИВОТНОВОДСТВА'

РАЗРАБОТКА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО И РОБОТИЗИРОВАННОГО КОМПЛЕКСА МАШИН И ОБОРУДОВАНИЯ С ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫМИ ЦИФРОВЫМИ ТЕХНОЛОГИЯМИ ДЛЯ РАЗВИТИЯ МОЛОЧНОГО ЖИВОТНОВОДСТВА Текст научной статьи по специальности «Прочие сельскохозяйственные науки»

CC BY
62
8
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
МОЛОЧНОЕ ЖИВОТНОВОДСТВО / ЦИФРОВИЗАЦИЯ / ЛОКАЛЬНЫЕ БИОТЕХНИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ / АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ И РОБОТИЗИРОВАННЫЙ ДОИЛЬНЫЙ МОДУЛЬ / ДОИЛЬНЫЙ ЗАЛ / ДОИЛЬНАЯ УСТАНОВКА "КАРУСЕЛЬ"

Аннотация научной статьи по прочим сельскохозяйственным наукам, автор научной работы — Кирсанов В.В., Цой Ю.А., Павкин Д.Ю.

Молочное животноводство является важной подотраслью сельского хозяйства, обеспечивающей население необходимыми продуктами питания. Существует высокая импортозависимость отрасли молочного животноводство по основному парку машин, особенно в сельхозорганизациях и крупных агрохолдингах. Кроме того, имеется существенное отставание по инновационным разработкам в части создания доильных роботов и доильных залов «Карусель». Важным направлением являетсяпроблема цифровизации животноводства. Разрабатываемые инновационные технологии и технические средства в животноводстве следует рассматривать в качестве сложных систем «Человек-Машина-Животное», включающих локальные биотехнические системы машиноцентрического типа, работающие в частично или полностью автономном режиме. Впервые в отечественной практике для доильных залов типа «Елочка» и «Карусель» разработаны унифицированные автоматизированный и роботизированный варианты доильного модуля с манипулятором и интеллектуальной системой управления процессом доения по четвертям вымени коровы, обеспечивающей снижение заболеваний коров маститом и их преждевременную выбраковку на 25-30%, повышение продуктивного долголетия животных до 5-6 лактаций. Предложены новые схемы роботизированных доильных залов с параллельной структурой. Коровы могут добровольно посещать посты доения, заходить в параллельные станки для самообслуживания. Для повышения эффективности доильных залов типа «Карусель» предложена кибер-физическая модель управления скоростью вращения доильной платформы, учитывающая статистические характеристики распределения продолжительности доения животных и количество тугодойных коров.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по прочим сельскохозяйственным наукам , автор научной работы — Кирсанов В.В., Цой Ю.А., Павкин Д.Ю.

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

DESIGN OF AUTOMATED AND ROBOTIC MACHINES’ COMPLEX AND INTELLIGENT DIGITAL TECHNOLOGIES’ EQUIPMENT FOR DAIRY FARMING DEVELOPMENT

Dairy farming is an important agriculture subsector, population with the necessary food products’ providing. There is dairy farming industry’s high import dependence on the main park of machines, especially on agricultural organizations and large agricultural holdings. In addition, there is a significant lag in terms of milking robots and parlors "Carousel" innovative developments creating. An important area is the livestock digitalization problem. The livestock developing innovative technologies and technical means should be considered as "Man-Machine-Animal" complex systems, including local biotechnical systems of machinecentric type, partially or completely in autonomous mode operating. For the first time in domestic practice, unified automated and robotic versions of a milking module with a manipulator and an intelligent control system for milking cows udder quarters on «Elochka» and «Carousel» types’ milking parlors have been developed, reducing cow’s mastitis diseases and their premature culling in 25-30%, and animals’ productive longevity up to 5-6 lactation increasing. New schemes of robotic milking parlors with a parallel structure are proposed. Cows can milking stations’ attend voluntarily, enter parallel machines for selfservicing. To increase the "Carousel" milking type parlors efficiency, a cyber-physical model for the milking platform controlling is proposed, taking into account the statistical speed rotation characteristics of the milking animals and the number of slowmilking cows’ milking distribution duration.

Текст научной работы на тему «РАЗРАБОТКА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО И РОБОТИЗИРОВАННОГО КОМПЛЕКСА МАШИН И ОБОРУДОВАНИЯ С ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫМИ ЦИФРОВЫМИ ТЕХНОЛОГИЯМИ ДЛЯ РАЗВИТИЯ МОЛОЧНОГО ЖИВОТНОВОДСТВА»

УДК 637.116:636.2.034 DOI 10.51794/27132064-2022-2-24

РАЗРАБОТКА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО И РОБОТИЗИРОВАННОГО КОМПЛЕКСА МАШИН И ОБОРУДОВАНИЯ С ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫМИ ЦИФРОВЫМИ ТЕХНОЛОГИЯМИ ДЛЯ РАЗВИТИЯ МОЛОЧНОГО ЖИВОТНОВОДСТВА

В.В. Кирсанов, член-корреспондент РАН, доктор технических наук, профессор Ю.А. Цой, член-корреспондент РАН, доктор технических наук, профессор Д.Ю. Павкин, кандидат технических наук ФГБНУ ФНАЦ ВИМ E-mail: kirvv2014@mail. ru

Аннотация. Молочное животноводство является важной подотраслью сельского хозяйства, обеспечивающей население необходимыми продуктами питания. Существует высокая импортозависимость отрасли молочного животноводство по основному парку машин, особенно в сельхозорганизациях и крупных агрохолдингах. Кроме того, имеется существенное отставание по инновационным разработкам в части создания доильных роботов и доильных залов «Карусель». Важным направлением является проблема цифровизации животноводства. Разрабатываемые инновационные технологии и технические средства в животноводстве следует рассматривать в качестве сложных систем «Человек-Машина-Животное», включающих локальные биотехнические системы машиноцентрического типа, работающие в частично или полностью автономном режиме. Впервые в отечественной практике для доильных залов типа «Елочка» и «Карусель» разработаны унифицированные автоматизированный и роботизированный варианты доильного модуля с манипулятором и интеллектуальной системой управления процессом доения по четвертям вымени коровы, обеспечивающей снижение заболеваний коров маститом и их преждевременную выбраковку на 25-30%, повышение продуктивного долголетия животных до 5-6 лактаций. Предложены новые схемы роботизированных доильных залов с параллельной структурой. Коровы могут добровольно посещать посты доения, заходить в параллельные станки для самообслуживания. Для повышения эффективности доильных залов типа «Карусель» предложена кибер-физическая модель управления скоростью вращения доильной платформы, учитывающая статистические характеристики распределения продолжительности доения животных и количество тугодойных коров.

Ключевые слова: молочное животноводство, цифровизация, локальные биотехнические системы, автоматизированный и роботизированный доильный модуль, доильный зал, доильная установка «Карусель».

Введение. По данным Росстата, в 2020 г. самообеспеченность по молоку и молокопро-дуктам составила 84,1%, душевое потребление молока оценивается в 240,7 кг/чел. в год. Надой молока в расчете на 1 корову молочного стада в сельхозорганизациях составил (по данным Минсельхоза) 6728 кг, что на 438 кг выше уровня 2019 г. Производство молока в 2020 г. в хозяйствах всех категорий составило 32,2 млн т, что несколько больше уровня 2019 г. (рис. 1). Продолжается небольшая отрицательная динамика численности поголовья коров (рис. 2). Отмечается высокая импортозависимость отрасли молочного животноводства по основному парку машин,

особенно в сельхозорганизациях и крупных агрохолдингах, занимающихся производством молока, которая (по данным Росагро-лизинга) составляет от 45% по оборудованию для содержания животных до 90% по электронным компонентам, программному обеспечению и др. Из оборудования 100% импорта - это доильные роботы, доильные установки для залов типа «Карусель» и др. Здесь мы имеем существенное отставание, поскольку работы по доильным роботам начали осуществляться только с 2014 г. во ФНАЦ ВИМ, и на сегодняшний день удалось создать экспериментальный образец, который проходит лабораторные испытания.

тыс. кг

40 000 31360 32225

30 000 - .•'.•'.•'.•'.•'.•'.•' У////// 22459 ■//■//■/Л Р//УУ/Л

У////// УУУУУЛ

20 000 - S/f/f/S У////// У////// Р//УУ/Л Р//УУ/Л р//уу/л

10 000 - /////// У////// У////// '//■//■/л '//■//■/л '//■//■/л

0 SSS/S// WW

23535

2019 г. 2020 г.

□ Всего молока □ Товарного молока

Рис. 1. Производство молока в хозяйствах всех категорий в 2020 г., тыс. кг

тыс. гол. 10 000

8 000 -

6 000 -

4 000 -

2 000 -

0

0

5

01 r-v

r-v fN

u-T о"

^ s

m м

2

а

m o" oo из 23 33

oo ai

2

in ^

ю ai

r-v

ID

r-i er"

Г-v ГЧ

23 33

о

ID m

oo ai oo

oo, m o" oo" r-~ in

(N (N m m гч a-" ai

3

2017 r. Q Всего

И В хозяйствах населения

2018 r.

2019 г. 2020 г.

□ В с/х организациях

□ В крестьяских хозяйствах

Рис. 2. Динамика численности поголовья коров

Надо сказать, что этим двум разработкам

- доильным роботам и роторно-конвейерным линиям обслуживания животных - уделял большое внимание в своих работах, публичных выступлениях на конференциях и симпозиумах акад. Л.П. Кормановский, поскольку хорошо понимал значение научно-технического прогресса и его влияние на развитие машинных технологий в животноводстве. Конечно, сегодня речь о полномасштабном внедрении передовых технологий во всех категориях хозяйств не идет, но чтобы исключить импортозависимость отрасли и эффективно развиваться по всем направлениям, необходимо разработать и освоить эти новейшие технологии взамен тех, на закупку которых государство тратит большие средства.

Важным направлением является проблема цифровизации животноводства, включающая три основных аспекта. Первый аспект

- это чипирование самих животных, созда-

ние электронных паспортов и единой базы данных сельскохозяйственных животных. Мы здесь существенно отстаем от ведущих зарубежных стран. Путь животного от рождения до выбраковки должен отслеживаться соответствующими службами ветеринарного надзора, в том числе и животных, закупаемых по лизингу. В соответствии с этим Мин-сельхозом РФ разработаны «Ветеринарные правила осуществления идентификации и учета животных» [1]. Разработана и функционирует система «Меркурий», которая должна обеспечить сертификацию и надзор за производством, оборотом и перемещением товаров животного происхождения с целью создания единой информационной среды для ветеринарии и повышения безопасности продукции [2]. Это - аспект федерального уровня. Второй аспект проблемы - региональный: создание цифровых отраслевых платформ в регионах; например, РЦ «Плинор» разработана система «СЕЛЭКС Молочный» для ведения селекционно-племенной работы, бонитировки животных, оптимизации структуры стада и других операций в молочном животноводстве [3]. Разработана аналогичная программа «1С: Предприятие 8. Селекция в животноводстве. КРС», предназначенная для ведения зоотехнической и племенной работы в животноводческих хозяйствах различной структуры [4]. Здесь тоже есть соответствующие инфраструктурные, кадровые и финансовые проблемы и др. И третий аспект -это цифровизация самих предприятий. Надо сказать, что отрасль молочного животноводства одной из первых в сельском хозяйстве стала использовать интеллектуализирован-ные системы управления производством, включающие системы радиочастотной идентификации животных, компьютерные системы управления процессами доения, кормления, обеспечения микроклимата, навозоуда-ления, доильные роботы и др. А первые оте-

чественные разработки подобных систем с АСУТП, включающие автоматизированные весы для взвешивания животных, посты управления доением в доильных залах, системы распознавания животных, нормированной выдачи им концентратов и передачи данных по индивидуальным надоям, заболеванию коров маститом и другим зооветеринарным признакам в центральный компьютер относятся еще к середине 80-х гг. прошлого столетия. Затем после развала Союза эти работы были приостановлены и возобновлены лишь с начала «нулевых» годов уже в XXI веке. Это - известные разработки ученых ВИЭСХ (ныне ФНАЦ ВИМ) и др. Учеными ФНАЦ ВИМ разработана, в рамках совместной российско-белорусской программы, концепция создания «интеллектуальной фермы», предусматривающая разработку инновационных цифровых технологий и технических средств для молочного животноводства. В настоящий момент данная концепция проходит экспертизу в Минпромторге.

Цель исследования - разработать методологическую базу построения автоматизированного и роботизированного комплекса машин и оборудования с интеллектуальными цифровыми технологиями для развития молочного животноводства.

Методы и материалы. Разрабатываемые технологии и технические средства в животноводстве следует рассматривать в качестве сложных биотехнических систем «Ч-М-Ж», включающих локальные биотехнические системы машино-центрического типа (М-Ж), работающие в частично или полностью автономном режиме мультиагентного управления. Данное обстоятельство позволит создавать адаптивные технические средства, снабженные интеллектуальными датчиками и системами управления, имеющими возможность передачи соответствующих сигналов (о продуктивности и физиологическом состоянии животных, количестве потребляемого корма и др.) через базовые станции в компьютеры автоматизированных рабочих мест (АРМ) соответствующих специалистов фермы для анализа и управления производственным процессом (рис. 3).

Рис. 3. Функционирование локальных БТС в частично автономном режиме мультиагентного управления (ЛБТСк - кормление, ЛБТСд - доение): БСК, БСд - базовые станции, передающие сигнал соответственно к ЛБТСк - кормление и ЛБТСд -доение; Уд., УК; - соответственно, управляющие адаптационные сигналы от ЛБТСд, ЛБТСк; Ид., И^ -информационные сигналы, передаваемые через БД (базы данных) на АРМ

При этом функционирование отдельных ЛБТС может не требовать для принятия решения связи с «центром управления» (АРМ - специалисты фермы) через соответствующие АРМы и непосредственно передавать сигналы с одной ЛБТС на другую, используя автономные режимы мультиагентного управления [5]. Например, ЛБТСк кормления получает сигнал от ЛБТСд доения об изменившихся условиях функционирования - снизившихся надоях у группы лактирующих животных без изменения показателей их здоровья. Система ЛБТСк кормления принимает решение о корректировке рационов кормления, отправляя дублирующий сигнал зоотехнику. В этом случае может работать только I контур локального управления без «захода» в БД (базы данных) и АРМ. Достаточно скорректировать рацион автоматически, знание специалистов не требуется, им можно отправить только SMS-сообщения в виде сигналов (Ид, ИК;). Аналогичным образом могут работать другие ЛБТС (микроклимат,

навозоудаление и др.). Таким образом, обеспечивается режим децентрализованного локального управления отдельными технологическими процессами, который исключает влияние «человеческого фактора» и ускоряет принятие правильного решения. В том случае, если локальный уровень взаимодействия недостаточен, не может исправить ситуацию и требуется вмешательство специалистов, то информационные сигналы проходят во второй контур управления II на автоматизированные рабочие места АРМ, и профильные специалисты принимают решение, осматривая животных, выделенных подсистемой в отдельные группы. В каждой локальной подсистеме формируется блок тестовых параметров. Измеряются отклонения текущих параметров биологических, машинных объектов и сравниваются с их тестовыми характеристиками, предельными значениями.

В качестве системообразующего фактора в машинно-технологической подсистеме выступают целевые функции комфортного обслуживания, доступности материальных потоков и получения продукции от животных. Данная подсистема является наиболее крупной, включает детерминированные и стохастические потоки, направленные к животным или получаемые от них. Контроль и управление движением материальных потоков, по существу, является ключевой задачей в процессе интеллектуализации и цифрови-зации животноводческих ферм, в результате которых будет обеспечиваться прослежива-емость движения и трансформации материальных потоков, качество обслуживания животных, качество получаемых продукционных потоков и наиболее эффективное управление биотехническими подсистемами животноводческой фермы [6].

Структуру логистических потоков животноводческой фермы целесообразно представить в виде «воронкообразной» модели [7] с векторами входящих материальных потоков р [^г ■■■ £], исходящих продукционных потоков шп [тп. ■.. шПп, ^ и исходящих побочных продуктов (отходов) производства ш0п, ^ (рис. 4).

Молокоэабод

Рис. 4. Структурно-логистическая «воронкообразная» модель функционирования животноводческой фермы

Вектор входящих материальных потоков представляет сумму логического сложения материальных потоков:

Р ^= ?Г(0 V

4п(0, _ _ (1)

где дГ(0... дп(0 - входящие материальные потоки кормов, воды, воздуха, подстилочного материала и др.; V - оператор дезъ-юнкции (логического сложения).

Уравнение материального баланса фермы можно представить в виде: Р ^ ■■■

^^"■..Щ^Д]. (2)

Результаты и обсуждение. На основе предложенной методологии были разработаны соответствующие технические средства модульного типа для технического переоснащения и модернизации доильных залов, систем кормления, создания микроклимата и др. Так, впервые в отечественной практике для доильных залов типа «Елочка» и «Карусель» были разработаны унифицированные автоматизированный и роботизированный варианты доильного модуля с манипулятором и интеллектуальной системой управления процессом доения по четвертям вымени коровы, обеспечивающей снижение заболе-

ваний коров маститом и их преждевременную выбраковку на 25-30%, повышение продуктивного долголетия животных до 5-6 лак-таций (рис. 5) [8, 9] (апробирован на учебной ферме РГАУ-МСХА).

б)

Рис. 5. Почетвертной манипулятор доения для доильных залов «Елочка» и «Карусель»:

а) схема автоматизированного (роботизированного) манипулятора (Пат. РФ 2715859): 1- почетвертные

датчики-счетчики потока молока, 2 - линейный электропривод, 3 - стрела манипулятора, 4 -доильные стаканы, 5 - плата управления с электропульсаторами;

б) схема автоматизированного доильного модуля с гибкой связью (Пат. РФ 2768038): 1- доильный

аппарат, 2 - пневмоцилиндр снятия, 3 - пульсатор, 4 -блок пневмоклапанов, 5 - блок управления, 6 - клапан отключения вакуума, 7 - счетчик-датчик молока

Выполняемые функции манипулятора:

- подведение манипулятором доильных стаканов к вымени: ручное - оператором, схема б) или автоматическое - актуаторами или шаговыми двигателями, схема а);

- позиционирование доильных стаканов при подключении и снятии: параллелограм-мный механизм, схема а), гибкий шнур, схема б);

- индивидуальные держатели, электрический актуатор, схема а);

- управляемая почетвертная электропульсация при доении, схема а);

- стимулирующий режим: соотношение тактов 50:50, частота 120 пульс/мин., схемы а) и б);

- основной режим доения: соотношение тактов 70:30, частота 60 пульс/мин.;

- режим додаивания: соотношение тактов 50:50, частота 120 пульс/мин.;

- почетвертной контроль скорости потока и удоя;

- индивидуальное отключение доильных стаканов, схема а);

- пассивное удержание при пониженном вакууме, схема б);

- автоматическое выведение руки манипулятора, схема а), гибкого шнура со стаканами из-под вымени коровы, схема б).

Предложены новые схемы роботизированных доильных залов. Коровы могут добровольно посещать посты доения, заходить в параллельные станки для самообслуживания. Возможные варианты размещения и технологические схемы роботизированных доильных залов в этом случае могут выглядеть следующим образом (рис. 6).

Схемы этих установок отличаются от известных систем независимым впуском-выпуском животных в каждый доильный станок. В этой связи следует ожидать повышение пропускной способности таких систем по сравнению с традиционными однопоточ-ными схемами, где происходит последовательное заполнение станков и обслуживание животных оператором.

Отдельным постом выполнен пункт санации вымени и автоматизированного «осмотра» животного.

1

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

2

3

4

5

А В С

Рис. 6. Технологические схемы роботизированных доильных залов: А - схема доильного зала «Веер», В - схема доильного зала «Елочка», С - схема доильного зала «Параллель»; 1 - пост санации вымени обслуживаемых животных, 2 - автоматический манипулятор для очистки сосков вымени, 3 - роботизированный пост доения с автоматическим манипулятором, 4 - автоматический манипулятор доения,

5 - преддоильный накопитель

Разница в циклах обслуживания роботизированной и автоматизированной «Елочки» может быть записана в соответствии с выражением [8]:

= £р„ • (п - Ю, (3)

где tро - продолжительность выполнения ручных операций оператором (на 1 корову), с; п - число доильных станков;

Lpo

(4)

dt* = 15(8-2) =90 с.

(6)

томатизированными доильными залами также будет возрастать:

^ =

15(12-2) = 150 с.

(7)

где к - соотношение операций по обслуживанию 1 животного, выполняемого роботом ^р) и человеком-оператором ^ро).

Данное выражение показывает, насколько длиннее цикл обслуживания в групповом станке автоматизированной «Елочки» по сравнению с аналогичным показателем в п роботизированных индивидуальных станках.

В качестве примера расчета возьмем tp = 60 с, п = 8; к = ^Дро = 60/15 = 4, тогда получим:

= 15 • (8 - 4) = 60 с. (5)

При уменьшении выполнения роботом замещаемых ручных операций до 30 с к будет равным 2, тогда:

При увеличении числа мест доения до п = 12 разница между роботизированными и ав-

Для двухсторонних залов показатели в выражениях (5), (6) и (7), соответственно, удвоятся. Таким образом, следует ожидать роста производительности труда на 20-25% в роботизированных доильных залах по сравнению с автоматизированными. Что касается сравнения с роботизированной и автоматизированной «Каруселью», то здесь не следует ожидать каких-либо существенных изменений; поскольку сохраняются последовательный впуск животных и продолжительность его выдаивания, то производительность будет сохранена примерно на прежнем уровне.

На крупных фермах свыше 1000 голов наиболее перспективной технологией является использование доильных залов типа «Карусель», для повышения эффективности которых предлагается кибер-физическая модель управления скоростью вращения доильной установки (рис. 7), учитывающая статистические характеристики распределения продолжительности доения животных (свыше 10-12 мин.) и количество тугодойных коров [10].

Т об* < Тдоен*

Оптимальный режим

Возможность остановить конвейер или направить корову на второй круг

Скорость оборота платформы занижена

установки с конкретной коровой Тдоен* - время доения коровы в установке

Рис. 7. Кибер-физическая модель управления скоростью вращения доильной установки «Карусель»

Разработано ПО для обслуживания конкретного поголовья на ферме и выбора оборудования оптимальной производительности. В данной технологии вычислительный процесс непосредственно встроен в технологию управления доильной установкой, что позволяет более эффективно управлять доильной платформой на основе частотно-регулируемого привода. Приведен конкретный пример расчета доильной карусели на 36 мест.

Пропускная способность «Карусели»

Базовый вариант Предлагаемый вариант

36 стойл, из них 1 - на впуск и 3 - на выпуск 36 стойл, из них 1 - на впуск и 3 - на выпуск

Итого: 32 стойла для доения Итого: 32 стойла для доения

Т = 15 мин., 4 об/ч об Т = 12 мин., 5 об/ч об 5% тугодойных коров (свыше 12 мин.) на 2 круг (- 2 стойла) получаем: (36-1-3-2) х 5 = 150 кор/ч +17% увеличения производительности «Карусели»; Т = 10 мин, 6 об/ч об

получаем: (36-1-3) х 4 = 128 кор/ч получаем: (36-1-3-2) х 6 = 180 кор/ч + 33,3% увеличения производительности «Карусели»

Выводы.

1. Разрабатываемые технологии и технические средства в животноводстве следует рассматривать в качестве сложных биотехнических систем «Ч-М-Ж», включающих ло-

кальные биотехнические системы машино-центрического типа (М-Ж), работающие в частично или полностью автономном режиме. Данное обстоятельство позволит создавать новые интеллектуальные цифровые технологии и технические средства повышенной адаптивности к биологическим объектам.

2. Впервые в отечественной практике для доильных залов типа «Елочка» и «Карусель» были разработаны унифицированные автоматизированный и роботизированный варианты доильного модуля с манипулятором и интеллектуальной системой управления процессом доения по четвертям вымени коровы, обеспечивающей снижение заболеваний коров маститом и их преждевременную выбраковку на 25-30%, повышение продуктивного долголетия животных до 5-6 лактаций.

3. Разработаны альтернативные схемы роботизированных доильных залов с параллельной структурой, содержащие автономные роботизированные санпункты для обработки сосков вымени на входе в зал и параллельно расположенные доильные роботы конфигурации «Веер», «Елочка» и «Параллель». По сравнению с традиционными залами увеличивается производительность на 20-25% за счет сокращения циклов обслуживания в индивидуальных боксах по сравнению с групповыми станками типа «Елочка» на 60-150 с при изменении числа мест доения от 8 до 12.

4. Для доильных залов «Карусель» разработана кибер-физическая модель управления скоростью вращения доильной платформы в зависимости от статистических характеристик распределения продолжительности доения животных и числа тугодойных коров (продолжительность доения свыше 10-12 мин.), сокращается продолжительность простоев конвейера и повышается производительность труда на 25-30%. Разработано ПО для обслуживания конкретного поголовья на ферме и выбора оборудования оптимальной производительности.

Литература:

1. Ветеринарные правила осуществления идентификации животных. URL: https://docviewer.yandex. ru

2. Система Меркурий Россельхознадзор: базовая инструкция. URL: https://kassaofd.ru

3. Программа «СЕЛЭКС». URL: https://plinor.spb.ru

4. 1С: предприятие 8. Селекция в животноводстве. КРС. URL: https://solutions.1c.ru

5. Измайлов А.Ю., Цой Ю.А., Кирсанов В.В. Технологические основы алгоритмизации и цифрового управления процессами молочных ферм. М., 2019. 208 с.

6. Лубенцова В.С. Математические модели и методы в логистике. Самара, 2008. 157 с.

7. Структурно-логистическая модель материальных потоков цифровой животноводческой фермы / Кирсанов В.В. и др. // Агроинженерия. 2020. № 5. С. 26-32.

8. Направления исследований при создании автоматизированных и роботизированных модулей доения ко-

ров / Иванов Ю.А. и др. // Вестник ВНИИМЖ. 2018. № 3(31). С. 15-19.

9. Результаты обработки экспериментальных данных с роботов доения по четвертям вымени / В.В. Кирсанов и др. // Инновации в с. х. 2015. № 4. С. 122-128.

10. Алгоритм управления доильными установками типа "Карусель" / Кирсанов В.В. и др. // Техника и оборудование для села. 2012. № 10. С. 20-22.

Literatura:

1. Veterinarnye pravila osushchestvleniya identifikacii zhivotnyh. URL: https://docviewer.yandex. ru

2. Sistema Merkurij Rossel'hoznadzor: bazovaya instruk-ciya. URL: https://kassaofd.ru

3. Programma «SELEKS». URL: https://plinor.spb.ru

4. 1S: predpriyatie 8. Selekciya v zhivotnovodstve. KRS. URL: https://solutions.1c.ru

5. Izmajlov A.YU., Coj YU.A., Kirsanov V.V. Tekhnolo-gicheskie osnovy algoritmizacii i cifrovogo upravleniya processami molochnyh ferm. M., 2019. 208 s.

6. Lubencova V.S. Matematicheskie modeli i metody v logistike. Samara, 2008. 157 s.

7. Strukturno-logisticheskaya model' material'nyh poto-kov cifrovoj zhivotnovodcheskoj fermy / Kirsanov V.V. i dr. // Agroinzheneriya. 2020. № 5. S. 26-32.

8. Napravleniya issledovanij pri sozdanii avtomatiziro-vannyh i robotizirovannyh modulej doeniya korov / Iva-nov YU.A. i dr. // Vestnik VNIIMZH. 2018. № 3(31). S. 15-19.

9. Rezul'taty obrabotki eksperimental'nyh dannyh s robo-tov doeniya po chetvertyam vymeni / V.V. Kirsanov i dr. // Innovacii v s. h. 2015. № 4. S. 122-128.

10. Algoritm upravleniya doil'nymi ustanovkami tipa "Karusel" / Kirsanov V.V. i dr. // Tekhnika i oborudova-nie dlya sela. 2012. № 10. S. 20-22.

DESIGN OF AUTOMATED AND ROBOTIC MACHINES' COMPLEX AND INTELLIGENT DIGITAL TECHNOLOGIES' EQUIPMENT FOR DAIRY FARMING DEVELOPMENT V.V. Kirsanov, doctor of technical sciences, professor

Yu.A. Tsoi, RAS corresponding member, doctor of technical sciences, professor D.Yu. Pavkin, candidate of technical sciences FGBNY FNAC VIM

Abstract. Dairy farming is an important agriculture sub-sector, population with the necessary food products' providing. There is dairy farming industry's high import dependence on the main park of machines, especially on agricultural organizations and large agricultural holdings. In addition, there is a significant lag in terms of milking robots and parlors "Carousel" innovative developments creating. An important area is the livestock digitalization problem. The livestock developing innovative technologies and technical means should be considered as "Man-Machine-Animal" complex systems, including local biotechnical systems of machinecentric type, partially or completely in autonomous mode operating. For the first time in domestic practice, unified automated and robotic versions of a milking module with a manipulator and an intelligent control system for milking cows udder quarters on «Elochka» and «Carousel» types' milking parlors have been developed, reducing cow's mastitis diseases and their premature culling in 25-30%, and animals' productive longevity up to 5-6 lactation increasing. New schemes of robotic milking parlors with a parallel structure are proposed. Cows can milking stations' attend voluntarily, enter parallel machines for self-servicing. To increase the "Carousel" milking type parlors efficiency, a cyber-physical model for the milking platform controlling is proposed, taking into account the statistical speed rotation characteristics of the milking animals and the number of slow-milking cows' milking distribution duration.

Keywords: dairy farming, digitalization, local biotechnical systems, automated and robotic milking module, milking parlor, "Carousel" milking machine.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.