CC BY
109
УДК 631.171:636.001.891
СИСТЕМА МАШИН И МАШИННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ПРОДУКЦИИ ЖИВОТНОВОДСТВА НА ПЕРИОД ДО 2020 ГОДА
Н.М. Морозов
Излагаются перспективные технологии и способы механизации и автоматизации процессов при производстве продукции животноводства. Ключевые слова: система машин, технологии производства продукции животноводства, комплекты машин.
Животноводство в экономике сельского хозяйства и страны в целом занимает особую экономическую, социальную, технологическую роль:
- влияет через производство незаменимых продуктов питания на уровень и продолжительность жизни населения;
- создает условия для сохранения и стабильного развития сельских территорий и сельского уклада жизни;
- обеспечивает продовольственную безопасность страны, поддержание плодородия почв и утилизацию растительных ресурсов. В валовой продукции сельского хозяйства в странах с интенсивным его развитием удельный вес животноводства превышает 60%.
Успешное развитие животноводства по пути интенсификации возможно при наличии определенных условий и факторов, важнейшими из которых являются:
- наличие высокопродуктивных животных;
- стабильная кормовая база;
- квалифицированные кадры;
- оснащение объектов животноводства современной материально-технической базой (зданиями, сооружениями, машинами, оборудованием, средствами автоматизации и управления), позволяющими осуществлять заданные технологии производства и создавать оптимальные условия для содержания и кормления животных, реализации их генетического потенциала и получения продукции с минимальными затратами ресурсов.
Среди отмеченных факторов материально-техническая база приобретает решающее значение, позволяющая с высокой эффективностью функционировать все остальные. Этот блок факторов является и одним из наиболее затратных, требующих наибольших вложений инвестиций на его формирование и систематическое обновление, усовершенствование (модернизацию) с учетом использования новейших достижений науки и передовой практики в биологии, ветеринарии, строительной индустрии, электронике, автоматизации, управле-
нии. Расширенное воспроизводство материально-технической базы животноводства на основе постоянного роста инвестиций, является важнейшим условием увеличения производства высококачественной, конкурентоспособной продукции и обеспечения продовольственной безопасности страны. Недостаточность выделения финансовых ресурсов на эти цели, что характерно для последних десятилетий развития животноводства в России и его материально-технической базы, приводит к снижению объемов, качества и конкурентоспособности производимой продукции, росту издержек и зависимости страны от импорта продовольствия. На закупку сырья и продовольствия в последние годы затрачивалось по 30,0-36,0 млрд долларов, а в 2010-2012 гг. по 42,0-47,0 млрд долларов США.
Анализ развития животноводства показывает, что, несмотря на принятые в последние годы меры государственной поддержки, направленные на его возрождение и развитие, отрасль не обеспечивает потребности страны в высококачественных продуктах питания. Программой развития сельского хозяйства на 2008-2012 гг., на приоритетное развитие животноводства выделено всего 47,5 млрд руб. (из них 57% на поддержание племенного животноводства) и практически не предусмотрено финансирование на приобретение технологического оборудования.
Крайне низкие объемы инвестиций на строительство новых объектов в животноводстве, модернизацию действующих, техническое оснащение ферм, привели к деградации материально-технической базы, ликвидации десятков тысяч ферм и комплексов промышленного типа. Уровень комплексной механизации технологических процессов на фермах крупного рогатого скота с 1990 по 2010 гг. понизился на 23 пункта, свиноводческих ферм с 83 до 55%, количество животных, обслуживаемых одним работником сократилось за это время с 14,3 до 12,7 коров, молодняка - с 45 до 36 голов.
Техническая оснащенность отрасли и обслуживающая ее инженерно -техническая база находится по всем показателям на уровне шестидесятых годов прошлого столетия. Животноводство оснащено в своем большинстве образцами морально устаревшей и физически изношенной техники, что приводит к снижению надежности ее работы, нарушению рациональных технологических режимов содержания и кормления животных и, соответственно, к снижению их продуктивности. В отрасли имеется только 4% технологического оборудования, которое отвечает современным требованиям, а затраты на поддержание машин в работоспособном состоянии составляют более 20 млрд рублей в год. Свыше 90% поступающей на рынок техники для животноводства производится западными фирмами. В России не функционируют специализированные заводы по выпуску инновационной техники, разрушена база ремонта и технического сервиса и система подготовки инженерных кадров.
Одной из причин, сдерживающих развитие животноводства по инновационному пути является отсутствие в стране перспективной программы техниче-
ского и технологического оснащения на 10-15 лет каждой подотрасли, программы создания и производства техники, программы развития специализированного машиностроения для животноводства и кормопроизводства.
В разработанной в 2012 г. учеными ГНУ ВНИИМЖ с участием и использованием результатов исследований научных учреждений Россельхозакадемии и МСХ РФ (ВИЭСХ, ВИК, ВИМ, ВИЖ, ВНИИТИП, ГОСНИТИ, СЗ НИИМЭСХ, СКНИИМЭСХ, ВНИИМЗ, ВНИИВСГЭ, «Росинформагротех») в системе машин и технологий для комплексной механизации, электрификации и автоматизации процессов при производстве продукции животноводства на период до 2020 г. представлены - техническая политика в области механизации и автоматизации каждой подотрасли, рекомендации по способам механизации и автоматизации процессов, развитие машинных технологий производства продукции, комплекты машин для определенного уровня концентрации и специализации ферм и комплексов. Система машин и технологий на период до 2020 г. разработана с учетом заданий, предусмотренных Государственной программой «Развития сельского хозяйства и регулирования рынков сельскохозяйственной продукции сырья и продовольствия на 2013-2020 годы» утвержденной постановлением Правительства Российской федерации 14 июля 2012г. №717 по развитию животноводства, в которой предусмотрено довести к 2020 г. производство скота и птицы в живой массе до 14,1 млн т или увеличить на 33,3% в сравнении с 2010 г., молока до 38,2 млн т - на 19,9%, повысить удельный вес российской продукции в общих ресурсах молока и молокопродуктов до 90,2%, мяса и мясопродуктов до 88,3%, против 73,0% в 2011 г., довести экспорт мяса птицы до 400 тыс. т в 2020 г., свинины до 200 тыс. т, т.е. весьма скромные показатели роста. Увеличение производства, повышение эффективности и конкурентоспособности продукции животноводства должно быть достигнуто за счет роста продуктивности животных и птицы на основе совершенствования технологий, применения инновационной техники, модернизации и технологического оснащения объектов, роста квалификации кадров.
Система машин, как завершенная научная работа, выполненная в соответствии с планом НИР Россельхозакадемии, одобрена Ученым советом ГНУ ВНИИМЖ и комиссией Президиума Россельхозакадемии в ноябре 2012г. Система машин разработана с учетом рекомендаций научных организаций по перспективным технологиям содержания и кормления животных, размерам ферм в различных природно-климатических зонах и формах хозяйствования.
В системе машин предусмотрены технические средства и технологические комплексы для механизации и автоматизации выполнения процессов и операций в помещениях и цехах содержания и кормления отдельных видов и половозрастных групп животных и птицы, а также машины и оборудование общего назначения - для водоснабжения ферм и пастбищ, приготовления комбикормов, подготовки навоза и помета к использованию, облучения животных, теплоснабжения, ветеринарной защиты, погрузочных и транспортных работ.
Применение предусмотренных системой машин технических средств позволит реализовать прогрессивные ресурсосберегающие технологии содержания и кормления в каждой подотрасли животных, новые принципы выполнения процессов, автоматическое управление режимами осуществления процессов и поточных технологических линий с учетом физиологических требований биологических объектов. В свою очередь, автоматическое управление выполнения процессов и операций, обеспечивающих соблюдение технологических режимов, является неотъемлемым условием рационального и эффективного использования ресурсов, прежде всего, животных, рабочего времени, кормов и энергии, зданий и сооружений, увеличения производства и получения качества продукции, охраны окружающей среды.
Системой машин предусмотрена большая по численности группа техники с автоматическим управлением режимов выполнения процессов и операций -доильные установки с автоматизированными доильными аппаратами и электронной системой учета надоев, отключением стаканов после прекращения мо-локоотдачи, сбором и передачей информации по каждому животному в компьютер автоматизированной системы управления для использования в селекционных и управленческих целях. Применение автоматически управляемого режима доения коров позволяет исключить «холодное» доение, заболевание коров маститом и за счет этого повысить продолжительность их продуктивного использования до 3-4 отелов.
Не менее важным фактором повышения молочной продуктивности коров является приготовление однородных по степени измельчения и смешивания сбалансированных кормовых рационов, при использовании которых исключаются отходы кормов и повышается на 8-12% продуктивность животных по сравнению с раздельным скармливанием компонентов рациона. В свиноводстве предусмотрено индивидуальное кормление супоросных и холостых свиноматок с использованием индивидуальных дозаторов, кормовых станций и респонде-ров для идентификации животных. При выращивании поросят и откорма молодняка предусматривается кормление вволю из бункерных самокормушек, оборудованных сосковыми поилками. Также предусмотрены средства для автоматизированного приготовления жидких или влажных кормосмесей, системы автоматизированного сбора, сортировки и упаковки яиц, раздачи кормов и поения птицы, приготовления комбикормов.
При уборке навоза из помещений предусмотрены автоматизированные системы скреперных и штанговых транспортеров с гидроприводом, работающие по заданной программе, технологии подготовки компостов многоцелевого назначения. Особое место в системе машин занимают автоматизированные комплекты машин для создания оптимальных параметров микроклимата в помещениях, облучения и обогрева молодняка, оказывающих влияние на рост, развитие и продуктивность животных и птицы, снижение потребления энергии и охрану окружающей среды.
Приготовление и раздача кормов являются важнейшими процессами в технологии производства молока, говядины, свинины, выращивании молодняка крупного рогатого скота. Для этой цели созданы, освоено производство отечественными заводами и иностранными фирмами и применяется большое количество видов техники - измельчители-смесители-погрузчики специализированного и многофункционального назначения мобильных или стационарных типов.
Создание мобильных многофункционального назначения раздатчиков-измельчителей-смесителей, обеспечивающих подготовку однородных сбалансированных смесей для скота, стало одним из важнейших достижений технологии и механизации кормления скота в последние 15-20 лет. Их применение привело к резкому снижению металлоемкости техники, повышению производительности труда - один механизатор может обслуживать до 600 голов скота.
Опыт использования многофункциональных раздатчиков-измельчителей кормов (вместо стационарных кормоцехов), которые широко применятся на фермах западных стран показывает, что при этом почти в два раза уменьшаются затраты труда, на 26,6% металлоемкость и в 2,2 раза, номенклатура техники по сравнению с созданием узкоспециализированной техники.
В мировой практике начинают использовать роботизированные системы машин для реализации индивидуального или группового кормления животных. Эффективность использования различных типов кормораздатчиков отечественного и зарубежного производства представлена в таблице 1.
Таблица 1. Экономические показатели эффективности использования кормораздатчиков (на 1 т корма)
Полуприцепной раздатчик +трактор (МТЗ-82) Самоходные раздатчики
раздатчики силоса и сенажа раздатчики-смесители-измельчители
Показатели КТ-6 КТ-10 ПЕНТА Multi-Mix ИЖ-Лайн- Mav 2214
3020 700 25ВС Plus
Капиталовложения, руб. 167,5 172,5 490,2 609.6 2317,4 1347,6
Издержки, руб. 105,2 129,6 156,88 263.6 298,22 177.71
Приведенные затраты, руб. 138,7 164,1 254,92 385.5 761,70 447,23
Трудоемкость работы, чел.-ч 0,15 0,17 0,294 0.458 0,129 0.149
Удельный расход ГСМ, кг 1,55 1,55 1,15 1.17 1,20 1.17
Цена оборудования (раздатчик +трактор), млн. руб. 0,665 0,685 1,946 2,42 9,20 5,35
В предстоящий период на небольших фермах будут применяться и технологии кормления скота отдельными видами кормов, не в составе кормовых смесей, при которых для выдачи будут использоваться мобильные раздатчики, групповые бункерные самокормушки, стационарные транспортеры.
Машинное доение коров является важнейшим технологическим процессом всей технологии производства молока, определяющим эффективность производства, качество получаемой продукции, продолжительность использования, продуктивность коров и полноту реализации их продуктивного потенциала.
До последнего времени при привязном содержании коров в России наибольший удельный вес получила технология машинного доения в стойлах со сбором молока в переносные ведра. При этой технологии и организации машинного доения сохраняется максимальная трудоемкость - затраты труда на доение одной коровы превышают 40-42 чел.-ч в год, не обеспечиваются условия для качественной санитарной подготовки вымени, получения высококачественной продукции, для работы обслуживающего персонала.
Поэтому масштабы применения этой технологии доения при привязном содержании коров необходимо максимально сокращать, сохранив ее при содержании животных в родильных отделениях и изоляторах, заменяя машинным доением в молокопровод. Доение коров в стационарный молокопровод позволяет создать поточную линию выдаивания коров, транспортирования молока в молочную, его очистку, учет групповой и индивидуальный. Но при этом способе доения не устраняются многие технологические недостатки, присущие доению в стойлах коровников со сбором молока в переносное ведро и сохраняется низкая производительность труда. Производительность дояра при работе в 3 -4-мя аппаратами достигает 23-30 коров в час. На фермах с беспривязным, а также и при привязном комбинированном содержании коров в зависимости от их подобранности (выравненности) по скорости молокоотдачи следует применять доильные залы и площадки со станками «Тандем», «Елочка», «Параллель», «Карусель».
Одним из важнейших технологических требований к доильным установкам является укомплектование их системами автоматизации для управления режимами выполнения технологических операций, адекватно согласованных, адаптированных с физиологическими режимами молоковыведения, состоянием вымени, молочной железы, надежность и качество изготовления. К сожалению выпускаемые отечественными заводами доильные установки не удовлетворяют этим требованиям и недостаточно пользуются спросом на рынке техники у потребителей, где прочные позиции занимают зарубежные фирмы.
Среди элементов системы автоматизации машинного доения коров важнейшая роль принадлежит средствам управления и контроля за молокоотдачей, осуществления заключительного массажа вымени и автоматического выключения и отключения (снятия) доильных аппаратов после прекращения молокоот-дачи. Этот блок для автоматического управления и контроля машинного доения коров необходим для укомплектования установок всех типов при всех организационных формах доения - в стойлах коровников при привязном содержании животных, в доильных залах и площадках, пастбищных доильных установках,
на фермах и комплексах разных размеров и типов хозяйств. При доении в коровниках в молокопровод доильные установки необходимо укомплектовывать манипуляторами доения, обеспечивающими отключение и отведение доильных аппаратов после прекращения молокоотдачи, предупреждение спадания их в стойловое помещение.
Укомплектование доильных установок системами для подготовки вымени, автоматической очистки молочных линий, учета индивидуального и группового надоев молока, контроля вакуумного режима, отключения аппаратов, также следует отнести к необходимым инновационным решениям, несмотря на их высокую стоимость, составляющую до 60% общей стоимости доильного зала.
Тип и конструкция доильных станков определяются характеристиками стада, подобранностью коров (выравненностью) по скорости молокоотдачи, габаритам и в зависимости от уровня укомплектования станков техническими системами для механизации и автоматизации выполнения операций влияют на производительность труда операторов и доильных установок. Установки для индивидуального обслуживания коров следует применять в хозяйствах с неподобранными по габаритам и продолжительности доения коров, в то время как установки со станками для группового впуска и выпуска коров - хозяйствах с выравненными параметрами животных. Установки со станками «Елочка», «Параллель» требуют меньше удельной площади для их размещения, по сравнению со станками «Тандем», а производительность их выше на 12-15%. Получающие применение в западных странах доильные залы со станками «Елочка» с фронтальным (быстрым) выходом, способствуют по сравнению с последовательным выходом, повышению производительности труда на 6-10%, но при этом увеличивается ширина доильного зала с 5,6-6,0 до 10,5-11,0 м.
В предстоящий период следует увеличивать масштабы применения доильных залов и площадок, и при привязном содержании коров, как эффективной технологии доения, сочетания ее с использованием автоматических систем отвязывания животных, пастбищным содержанием скота, кормлением животных на выгульных площадках.
Принципиально новым направлением в технологии машинного доения является применение установок для свободного доения коров - роботов, которые получили применение в ряде стран Западной Европы. Применение роботов позволит адаптировать технические решения автоматизированных систем доения с физиологическими потребностями коров к молоковыведению, что выражается в возможности животных с различными индивидуальными характеристиками - стадия лактации, продуктивность, скорость молокотдачи, состояние нервной системы и т.п., самостоятельно определять частоту посещений доильной установки. В результате как показали исследования, обеспечивается повышение продуктивности животных до 15%, практически полностью устраняется ручной труд на выполнение технологических операций доения. Применение
роботов позволяет осуществить переход к полностью автоматической системе производства продукции с затратами труда только на техническое обслуживание технических систем, составляющих 6-7 чел.-ч в год на корову. Анализ зарубежных материалов по применению доильных роботов показывает, что целесообразность их применения в условиях России обеспечивается при уровне оплаты труда операторов не менее 25 тыс. руб. в месяц и продуктивности коров не менее 8-10 тыс. кг молока в год. Поэтому технологию свободного доения коров следует рассматривать как перспективную для применения с учетом отмеченных факторов. Одним из путей повышения производительности доильных установок является использование новых (инновационных) отечественных и зарубежных доильных аппаратов.
Технология обработки молока на фермах предусматривает очистку парного молока от механических примесей, охлаждение его до температуры 4-60С и хранение при этих температурах в резервуарах-охладителях различной емкости до реализации молочным заводам. При возникновении эпизоотии на фермах или реализации молока потребителям в торговую сеть, оно подлежит термической обработке - пастеризации, а также нормализации или переработке в другие виды товарной продукции - кефир, творог, сметана, сливки. Первичная обработка, очистка, охлаждение, хранение, а также глубокая переработка молока на фермах должны осуществляться строго в соответствии с технологическими, ветеринарными и санитарными нормативами и режимами.
Актуальным вопросом остается сокращение затрат на эксплуатацию холодильных машин (моющих средств, затрат труда) и электроэнергии. Требуется также увеличение емкостей для охлаждения, позволяющих собирать, охлаждать и хранить молоко от нескольких удоем (2-3) без снижения качества продукции. За счет этого можно на 30-50% сократить логистические расходы на реализацию молока. Исследования показали, что холодильные установки отечественного производства требуют в 2-3 раза больше затрат труда на их обслуживание, особенно на промывку и моющие средства (табл. 2).
Таблица 2. Технические характеристики отечественных и импортных холодильных установок (по данным Подольской МИС)
Показатели Фригомилк (Италия) IR-TAG (Швеция) РОЗ-2,5 (РФ) МКА-2000 (РФ)
Установленная мощность, кВт 9,4 10,1 7,15 6,0
Удельный расход электроэнергии, кВтч/т 9,63 15,97 14,00 13,70
Масса резервуара-охладителя, кг 655 880 850 620
Вместимость резервуара, л 6000 3500 2500 2000
Производительность за час времени, т 0,639 0,376 0,128 0,125
Затраты труда , чел.-ч/т 1,59 2,66 7,81 8,00
Системой машин для механизации и автоматизации процессов при производстве свинины предусмотрены необходимые технические средства для содержания животных, приготовления и раздачи кормов, водоснабжения и поения, уборки навоза из помещений, подготовки к использованию органических удобрений, теплоснабжения и обеспечения микроклимата в помещениях, транспортировки животных, взвешивания, ветсанобеспечения. Высокие показатели продуктивности свиноматок (многоплодие) и молодняка (прирост живой массы) будут обеспечиваться за счет создания животным комфортных условий содержания в соответствии с их биологическими потребностями - температура, относительная влажность 60-70%, предельная концентрация в воздухе углекис-
3 3
лого газа не более 2%, аммиака - до 20 мг/м , сероводорода - 10 мг/м , пыли -6 мг/м , исключения источников беспокойства и стрессов.
Устранение потерь кормов при раздаче, а также выдача установленных доз кормов отдельным животным или группам с учетом их физиологического состояния, возраста предопределяют продуктивность животных и эффективность использования машин и механизмов.
Система машин для овцеводства разработана применительно к технологическим особенностям четырёх систем ведения овцеводства - пастбищной, пастбищно-стойловой, стойлово-пастбищной и стойловой. Состав и номенклатура технических средств для овцеводства обеспечивают механизацию работ с учетом технологических и организационных требований к выполнению каждого процесса. Наиболее трудоемким и энергоёмким в зимний стойловый период продолжает оставаться раздача рассыпного сена овцам, так как в подавляющем большинстве хозяйств она осуществляется вручную, а затраты труда на ее выполнение в стойловый период составляют до 60% по уходу за животными.
Сотрудниками ГНУ СНИИЖК (Ставропольский край) разработана технология ненормированного кормления овец из передвижных ротационных самокормушек прессованным в рулоны сеном на выгульно-кормовых площадках. Из одной самокормушки одновременно осуществляется кормление 20 взрослых овец или 25 голов молодняка. Для механизации стрижки овец рекомендуются к использованию в предстоящий период электрифицированные индивидуальные и групповые стригальные агрегаты модульного типа, что позволяет организовать стрижку практически любого поголовья овец и оборудовать стригальные пункты на различное количество рабочих мест (до 60-ти).
В программе развития птицеводства до 2020 года запланировано увеличение производства мяса птицы до 4,5 млн т, яиц до 50 млрд шт. или до 32,5 кг мяса и 361,6 яиц на душу населения. Основой увеличения продукции птицеводства и повышения эффективности отрасли является применение промышленных ресурсосберегающих технологий производства и инновационных достижений в крупных специализированных птицеводческих хозяйствах.
Одним из главных критериев таких технологий и промышленных форм организации является высокая техническая и технологическая оснащенность
предприятий, применение поточных автоматических линий, позволяющих осуществлять автоматизированное управление и регулируемое производство, создавая оптимальные условия жизнеобеспечения для реализации генетического потенциала высокопродуктивной птицы с минимальными затратами кормов и энергии, рабочего времени. Применение инновационных технологий и техники для производства продукции птицеводства направлено на снижение затрат ресурсов на получение продукции (кормов, энергии, рабочего времени), увеличение продуктивности, повышение качества продукции, эффективности использования зданий, сооружений, технических средств, рост производительности труда, охрану окружающей среды.
В системе машин предусмотрены 3 базовых технологии производства товарной продукции:
- пищевых яиц при содержании кур в клеточных батареях;
- мяса птицы при выращивании бройлеров в клеточных батареях;
- мяса птицы при напольном выращивании бройлеров.
Главное внимание уделено оптимизации параметров микроклимата, автоматизации выполнения процессов, улучшению условий содержания и выращивания птицы в клетках, адаптации режимов работы автоматических комплектов машин с физиологическими потребностями различных видов и групп птицы, позволяющих более полно реализовать их генетический потенциал и на этой основе сократить издержки производства, повысить рентабельность и качество продукции.
Прогнозом развития птицеводства к 2020 г. предусматривается увеличение производства мяса бройлеров с 2465 до 3319 тыс. т в убойной массе в сельхозпредприятиях или на 35%. В настоящее время более 50% хозяйств применяют напольное выращивание бройлеров. При выращивании бройлеров в клеточных батареях по данным ВНИИТИП стоимость одного птицеместа в новых помещениях с клеточными батареями составляет 507 руб. против 727 руб. с напольным оборудованием (без учета повышенных расходов на коммуникации, дороги и т.д.).
Для перехода с напольного на клеточное выращивание бройлеров, системой машин предусмотрено совершенствование существующих клеточных батарей - изменение конструкций клеток и системы раздачи корма. Повышение эффективности использования объема помещений будет обеспечиваться за счет усовершенствования систем выгрузки бройлеров из птичников и транспортирования их в убойные цеха, создания новых систем, обеспечения оптимального микроклимата в птичниках с повышенной вместимостью и т.д.
Для напольного содержания взрослой птицы предусмотрено изменение системы кормления - одновременное, дозированное и раздельное кормление кур и петухов разными рационами кормов, усовершенствование системы сбора яиц и применения пластиковых решеток. Применение новых технологий и рекомендуемой системы машин позволит довести привесы бройлеров до 60 г в
сутки, затраты труда до 21 чел.-ч на т, расход кормов на 1 кг прироста до 1,6 кг, выход мяса с 1 кв. м до 635 кг против 360 при традиционных технологиях.
Производство полноценных комбикормов непосредственно в хозяйствах из собственного сырья и промышленных белково-минеральных и витаминных добавок является важнейшим направлением совершенствования технологии производства продукции животноводства, позволяющей:
- улучшить качество кормов за счет их своевременной подготовки к скармливанию;
- снизить их стоимость за счет логистических издержек;
- повысить конверсию кормов и за счет этого уменьшить издержки производства продукции до 30-35%.
Системой машин предусмотрены технологии производства высококачественных и полнорациониых комбикормов, в составе которых зерно будет занимать 65-70%, белково-витаминно-минеральные добавки (жмыхи, шроты, дрожжи, рыбная и мясокостная мука, премиксы) - 30-35%. При сохраняющейся тенденции роста цен на комбикорма производимых предприятиями комбикормовой промышленности, достигших более 15 руб./кг возрастает актуальность производства комбикормов непосредственно в хозяйствах.
В системе машин представлены необходимые технические средства и технологические приемы для выполнения всех операций и производства комбикормов: подготовки исходного сырья, измельчения и шелушения пленчатых культур, весовое дозирование и смешивание исходных компонентов комбикорма в соответствии с заданными рецептами для различных видов животных и птицы, тепловая обработка, обеспечивающая обеззараживание компонентов и повышение их питательной ценности, введение жидких и высоковлажных компонентов, снижающих стоимость комбикорма за счет уменьшения удельного веса зерна.
Для выполнения отмеченных технологических операций в системе машин предусмотрены как полнокомплектные агрегаты производительностью до 10 т/ч, так и отдельные машины для измельчения, плющения, смешивания, обеззараживания и гранулирования кормов. Модульный принцип построения агрегатов и системы машин в целом позволяет применительно к заданному типоразмеру (мощности) производства определить наиболее эффективные наборы (составы) технологических комплексов машин. Предусмотренные системой машин прогрессивные принципы и средства автоматизации процессов - тензометрия, микропроцессорное управление, позволяют довести уровень автоматизации до 100%, достичь однородности смешивания до 95% и погрешности дозирования до 1,0+0,5%.
Новые рабочие органы, основанные на использовании инновационных достижений - рифленые диски, сепараторы в шелушителях, позволят довести степень очистки зерна от пленки до 98,0-99,8% при снижении удельного потребления энергии до 26%, рифленые вальцы в плющилках по сравнению с
гладкими обеспечивают повышение производительности и снижения энергоемкости в 1,3-2,0 раза, применение специальной установки для приготовления кормо-лекарственных смесей, обеспечивает высокую однородность смешивания (98-99%) корма с лекарствами, антигельминтную эффективность обеззараживания (95-100%) при снижении стоимости лечения и профилактики животных в 3-5 раз и росте производительности труда в 10-20 раз по сравнению с инъекциями.
Для водоснабжения ферм и комплексов в системе машин применены автоматизированные системы технических средств для подъема, распределения воды, позволяющие улучшить ее качество, минимизировать издержки, снизить потребление электрической энергии, ущербы от перебоев водоснабжения, потери воды, повысить надежность систем, уменьшить металлоемкость оборудования и капитальные вложения на строительство насосных станций. Отмеченные задачи будут решаться на основе перехода к полностью автоматизированным системам с применением регулируемого электропривода насосных агрегатов, обеспечивающего высокое качество и надежность подачи воды, минимальные издержки на техническое обслуживание.
В России в последние годы хозяйства всех форм собственности из-за отсутствия финансовых ресурсов не имеют возможности применять эффективные системы уборки навоза из помещений и подготовки органических удобрений. Используемые же технологии и технические средства не обеспечивают производство органических удобрений с заданными физико-химическими характеристиками, позволяющими применять перспективные системы внесения их в почву (дифференцированные, локальные, многофункциональные агрегаты) и не в полной мере соответствуют экологическим требованиям. В результате из накапливаемого ежегодно навоза в качестве удобрений используется менее одной трети и удобряется около 1% пашни. Из-за низких доз внесения удобрений в России недополучают 30-40 млн т продукции в пересчете на зерно. Упущенная экономическая выгода от неполного использования удобрительных ресурсов навоза оценивается суммой от 40 до 80 млрд рублей.
Одним из перспективных направлений развития техники для уборки навоза из помещений является создание технических средств, работающих на принципах порционности забора экскрементов, транспортирование их к местам выгрузки кратчайшим путем, устранение многократного перемешивания. Высокая эффективность выполнения процесса обеспечивается за счет совершенствования конструкции штанговых транспортеров, которые имеют преимущества по стоимости, надежности, возможности транспортирования любого типа навоза, удельной энергоемкости. При применении штанговых транспортеров достигается минимизация пути транспортирования навоза к местам выгрузки, за счет чего сокращается и объем выполняемых работ. На фермах в 100 коров суточный объем работ по удалению навоза транспортерами типа ТСН-160 составляет 428 тм, шнековыми - 487,4 тм, а штанговыми - 209,8 тм.
При беспривязном содержании животных для уборки навоза из каналов шириной до 3,5 м ГНУ ВНИИМЖ разработана новая скреперная установка с гидравлическим приводом, пошаговым перемещением скрепера по длине продольного канала.
От одной гидравлической станции может быть осуществлен привод до четырех контуров, т.е. уборка навоза может осуществляться в восьми каналах. Установленная мощность привода гидростанции 3 кВт, длина продольного канала до 150 м, тип тяговой штанги - полоса или профильная труба.
Перспективной технологией подготовки навоза к использованию является технология и комплект оборудования для получения компостной смеси в процессе уборки навоза из животноводческих помещений, обеспечивающая эффективное производство органических удобрений и более полное использование удобрительных ресурсов.
При ее применении обеспечивается возможность круглогодичного производства компостной смеси высокого качества с дозированной подачей компонентов, регулируемым качеством смешивания. При этом в два раза сокращается количество выполняемых операций, энергоемкость процесса и издержки производства снижаются в 1,5-2,0 раза, отпадает необходимость в строительстве дорогостоящих навозохранилищ, создаются условия для экологически безопасного производства органических удобрений, на 20-25% увеличивается количество производимых удобрений.
В природно-климатических зонах России с минимальной температурой не ниже -15°С, целесообразно применять технологии анаэробного сбраживания, разработанную учеными и специалистами ГНУ ВИЭСХ, ГНУ ВНИИМЖ и др., при использовании которой одновременно с получением высококачественных органических удобрений обеспечивается получение биогаза.
Одной из перспективных технологий подготовки органических удобрений является ускоренная биоферментация твердой фракции в специальных сооружениях, разработанной учеными ГНУ ВНИИМЗ.
Применение технологии ускоренного производства удобрений в специальных камерах-биоферментаторах при принудительной подаче воздуха в ферментируемую смесь, позволяет:
- управлять процессом ферментации в целях получения конечной продукции с заданными агрохимическими показателями;
- сокращать сроки переработки органического сырья с 90-120 до 6-7 суток;
- устранять зависимость от погодных условий;
- получать конечную продукцию с высоким уровнем биогенности, питательности и экологической чистоты;
- снизить в 3-4 раза удельные энергозатраты на производство и применение удобрений.
Более 38% всей потребляемой в отрасли энергии расходуется на поддержание микроклимата в животноводческих помещениях, из которых на привод вентиляторов затрачивается в год около 2 млрд кВтч электроэнергии, на тепловые процессы - подогрев воздуха, отопление, локальный нагрев, нагрев воды - 1,8 млрд кВт ч электроэнергии, 0,6 млн м природного газа, 1,3 млн т жидкого и 1,7 млн т твердого топлива.
Системой машин предусматривается обеспечение оптимального микроклимата в помещениях на основе применения следующих перспективных направлений технического прогресса:
- создание технических средств с управлением на базе микропроцессорной техники;
- регулирование воздухообмена, использования биологической теплоты животных, кондиционирование, очистка, дезодорация, санация воздуха;
- защита окружающей среды от загрязнения вентиляционными выбросами животноводческих ферм.
Снижение энергозатрат на обеспечение микроклимата будет осуществляться за счет применения аэрационных систем, туннельных систем вентиляции, оптимизации теплотехнических характеристик ограждающих конструкций зданий, автоматизации управления технических средств с учетом минимально необходимого воздухообмена для отдельных групп животных, сезонов, климатических зон, оптимизации технических характеристик оборудования с учетом изменения тепловлажностной нагрузки и наружных климатических условий.
Повышение технического уровня оборудования будет обеспечиваться на основе применения полимерных материалов для изготовления лопастей и других узлов, систем плавного изменения воздухоподачи, регулирования микроклимата по двум, трем параметрам (температуре, влажности газовому составу), модульного построения систем, которыми можно оборудовать помещения разных типоразмеров ферм и комплексов, электродвигателей с внешним ротором.
Высокоэффективной энергосберегающей технологией обеспечения микроклимата животноводческих помещений является система с глубокой рециркуляцией воздуха на основе применения селективных мембран, пропускающих кислород и азот воздуха и задерживающих вредности. Применение таких систем в свинарниках-откормочниках позволяет исключить энергозатраты на обогрев помещения в холодное время года и более чем вдвое уменьшить загрязнение воздушного бассейна в зоне ферм.
В системе машин предусмотрены средства ионизации воздуха, ультрафиолетового и инфракрасного облучения животных, разработка облучательно-го оборудования, включающего источники ультрафиолетового, бактерицидного, инфракрасного и видимого излучения, расширение применения теплогене-рирующего оборудования, работающего на природном газе и сокращение котельных установок и теплогенераторов, использующих дефицитные сорта жидкого топлива.
Сокращение энергозатрат на вентиляцию животноводческих помещений будет осуществляться на основе применения систем вентиляции с локальной воздухоподачей непосредственно в зону расположения животных, уменьшающего объем приточного воздуха до 40%.
В системе машин предусмотрены также необходимые технические средства для проведения санитарно-гигиенических мероприятий на объектах животноводства. Их осуществление направлено на предупреждение инфекционных и инвазионных заболеваний сельскохозяйственных животных и людей, оздоровление имеющихся очагов инфекции, получение чистой продукцию с целью повышения качества и безопасности продуктов животноводства и ограждения людей от заболеваний, общих для человека и животных.
Для применения инновационных технологий в системе машин предусмотрено более 600 типоразмеров машин и комплектов технических средств, которые созданы и в настоящее время производятся отечественными предприятиями или совместно с западными фирмами более 45%, новые технические средства и рекомендованные к серийному производству составляют 38%, требуют модернизации - 17% применяемой техники.
Отличительной особенностью новой системы машин является высокий удельный вес техники в виде технологических комплексов - 53%, электрифицированные машин - 58% и машин с автоматическим управлением - 36% (табл. 3). Эти показатели являются характеристикой инновационности новой системы машин и условием обеспечения высокой эффективности ее применения.
Реализация рекомендуемых направлений механизации и автоматизации процессов в животноводстве на основе инновационных технологий, машин и оборудования позволит повысить производительность труда в 1,9-2,5 раза, снизить удельные затраты энергии и кормов на 25-30%, исключить загрязнение среды отходами животноводства.
Повышение эффективности производства молока при реализации новой системы машин будет достигнуто не только на основе усиления технической оснащенности ферм комплектами машин, но и на основе совершенствования технологии и организации производства:
1. Увеличения удельного веса ферм с беспривязным содержанием скота до 30-35% поголовья.
2. Расширения объемов доения коров в доильных залах со станками «Елочка», «Тандем», «Параллель», «Карусель» до 35-40%.
3. Применения многофункциональных раздатчиков смесителей кормов, многофункциональных фронтальных погрузчиков, самоходных агрегатов многофункционального назначения, а также комплектов машин и оборудования для содержания и обслуживания телят, включающих технические средства для приготовления, выпойки ЗЦМ, выдачи концентратной подкормки и стебельчатых кормов.
о с
4
5
<
N
S
10
чО
N3 О M
0J
Таблица 3. Количество технических средств в системе машин на период до 2020 г. для механизации и автоматизации выполнения процессов в животноводстве
Производство молока, говядины Производство свинины Овцеводство Птицеводство Комбикорма Уборка навоза, подготовка удобрений Водоснабжение Ветеринарные мероприятия Обеспечение микроклимата Всего
Общее количество
технических средств 116 26 119 99 91 45 22 27 57 602
Из них:
- производятся 43 7 46 25 52 18 18 24 40 273
- рекомендованы к производству 14 24 28 7 3 3 5 84
- требуют модернизации 31 . 34 12 6 8 4 6 101
- новые конструкции 42 5 15 34 26 16 - - 6 228
Из общего количества:
- комплекты машин 41 19 49 69 64 12 11 18 36 319
- отдельные машины 75 7 24 30 27 23 11 9 21 227
- с автоматическим управлением 41 7 24 30 62 17 2 31 21
- с электрическим приводом 57 26 39 89 64 41 22 17 31 386
- с приводом от ДВС 59 - - - - 4 - 10 - 73
ф
X
V X я
U
V J3
s »
td H о
3
V H
s
u
V J3
s »
s s
E s X X
s
Ф H Ф X X о fcl о
4 s s dd
s dd о H
s о dd о la о H dd Ф
Повышение эффективности производства говядины будет осуществляться за счет:
- использования интенсивных методов содержания и кормления молодняка крупного рогатого скота и организации заключительного откорма выбракованного взрослого скота;
- расширения удельного веса скота мясных пород с 2-3% до 20-25%;
- широкого использования естественных и культурных пастбищ;
- организации доращивания и откорма скота с использованием отходов пищевой промышленности (жом, барда, мезга и др.) и создания новых комплектов машин для механизации работ на этих фермах с учетом новых технологических решений по заготовке и консервированию отходов пищевой промышленности с растительными кормами и белково-витаминно-минеральными добавками.
Литература:
1. Государственная Программа развития сельского хозяйства и регулирования рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия на 2013-2020 годы. - М., 2012.
2. Стратегия машинно-технологического обеспечения производства продукции животноводства на период до 2020 г. / Ю.Ф.Лачуга [и др.] - М.: Росинформагротех,2009. - 71с.
3. Морозов, Н.М. Организационно-экономические и технологические основы механизации и автоматизации животноводства. - М.: Росинформагротех, 2011. - 283с.
4. Морозов, Н.М. Методика оценки экономической эффективности применения техники и инновационных технологий в животноводстве / Н.М.Морозов, И.И.Хусаинов, Н.М.Юрченко. - Подольск, 2011. - 97с.
Морозов Николай Михайлович, доктор экономических наук, академик Россельхозакадемии, зав. отделом
ГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт механизации животноводства Рос-
сельхозакадемии
Тел. 8(495)867-43-33
E-mail: vniimzh@mail.ru
Outlines emerging technologies and methods of mechanization and automation in the production of livestock products.
Keywords: system of machinery, technology, production animal husbandry, with the machine.
