CC BY
79
УДК 637.1:631.2
ТЕХНИЧЕСКОЕ ОСНАЩЕНИЕ «УМНОЙ ФЕРМЫ» ПО ПРОИЗВОДСТВУ КОНКУРЕНТОСПОСОБНОГО МОЛОКА
Н.М. Морозов, академик РАН
ИМЖ - филиал ФГБНУ ФНАЦ ВИМ
Ю.А. Цой, чл.-корр. РАН
В.В. Кирсанов, доктор технических наук
Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ
E-mail: vim@vim.ru
Н.Г. Бакач, доцент
В.И. Передня, доктор технических наук
РУП «НПЦ НАН Беларуси по механизации сельского хозяйства» E-mail: belagromech@tut.by
Аннотация. Приведен анализ существующих технологий производства молока на фермах России и Белоруссии; показано, что производимое молоко на существующих фермах в большинстве хозяйств является неконкурентоспособным. Рассмотрены факторы, влияющие на себестоимость и качество молока; показано, что в структуре издержек удельный вес кормов превышает 60% . Изложены приоритетные направления научных исследований создания технических средств с элементами роботизации и полной автоматизации технологических процессов для получения конкурентоспособной продукции. Проанализированы возможности и целесообразность создания комплекса методов и средств цифрового информационного обеспечения молочного скотоводства на основе инновационной техники и машинных технологий. Показано, что задачи управления молочно-товарными фермами носят многоплановый характер, начиная от управления отдельными машинами и заканчивая принятием решений в условиях ограниченности информации. Обеспечение необходимых и достаточных условий для производства и управления факторами, определяющими жизнедеятельность и продуктивность животных, и составляет суть так называемой «умной» фермы как эргатической системы. По мнению специалистов к этим факторам в первую очередь относятся полнорационное кормление и способ содержания.
Ключевые слова: стоимость, качество молока, конкурентоспособность, молочнотоварные фермы, доение, оборудование, цифровое управление, корма, полнорационные корма, раздача кормов, удаление навоза.
Насыщение продовольственных рынков России и Белоруссии конкурентоспособным качественным молоком и молочными продуктами собственного производства является одной из важнейших социально-экономических задач на ближайшую перспективу. Осуществляемый в наших странах курс на последовательный перевод животноводства на индустриальную технологию производства молочной продукции существенно улучшил положение в этой отрасли сельского хозяйства. Этому способствовало, в частности, отечественные машины и установки нового поколения, созданные в рамках научно-технической российско-белорусской программы «Молоко». Вместе с тем, доля современных технологий и комплектов оборудования
в молочном скотоводстве еще не достигла требуемого уровня. Кроме того, для производства конкурентоспособной молочной продукции недостаточно только высокопроизводительного доильного оборудования. Необходима разработка и освоение современной технологии содержания животных, их кормления, доения и т. д.
По данным журнала «Агроинвестор» (№ 2, 2012 г.), только 12 из 30 млн т молока, то есть 40% в России приходится на сортовое. Износ парка технологического оборудования, работающего в агрессивных условиях, достигает 60%. Все это, в конечном итоге, в большинстве случаев делает выпускаемую продукцию неконкурентоспособной на мировом рынке.
Анализ структуры первоначальных инвестиционных затрат при создании новых ферм показывает, что более 35% приходится на создание внутриплощадочной общеферм-ской инфраструктуры, а именно: на затраты, связанные с выбором участка и подготовки рельефа, проектированием и созданием наружных и внутренних транспортных и инженерных сетей, сооружений и коммуникаций.
По данным «Союзмолоко» стоимость скотоместа во вновь введенных фермах составила свыше 500 тыс. руб. При 8-летнем кредите почти все они оказались на грани убыточности. По сообщениям СМИ в Воронежской области перед новым годом запущен комплекс на 2,5 тыс. коров, где стоимость скотоместа достигла 1 млн руб.
По данным АО «Росагролизинг» в 2015 г. было закуплено только для ферм КРС импортного оборудования на сумму 280 млн долл. США. Удельная стоимость в расчете на одно скотоместо отечественного импортозамещающего комплекса машин составляет 35 тыс. руб. против 85 тыс. руб. - удельной стоимости импортного оборудования. Исследование и опыт передовых хозяйств показывают, что обеспечение высоких темпов роста объемов производства продукции и подъем на качественно новый уровень экономики молочного скотоводства возможны лишь на основе перехода к интенсивным методам производства. Среди мер по обеспечению высокой рентабельности продукции на модернизируемых объектах наиболее эффективным является радикальное снижение первоначальных инвестиционных затрат за счет: максимального использования имеющейся инфраструктуры существующих ферм; разработки и внедрения малозатратных технологий; создания и внедрения конкурентоспособных комплектов машин и оборудования. Для широкого внедрения средств механизации и автоматизации производственных процессов наряду со строительством новых современных ферм следует увеличить масштабы модернизации и технического переоснащения существующих ферм, поскольку при этом сокращаются первоначальные капиталовложения более чем в два раза [1].
Наши исследования показывают, что при строительстве новых и модернизации существующих ферм технологическое и техническое их оснащение на современном этапе необходимо осуществлять на основе применения двух принципиально отличительных подходов: человек управляет кормлением и доением; животные осуществляют регулирование (управление) кормлением и доением.
Снижение или полное исключение вмешательства человека в эти процессы, исключение человеческого фактора по мнению большинства специалистов, является одним из главных признаков технического прогресса. Решающее влияние на технологию производства молока оказывает способ содержания животных: привязное и беспривязное. При привязном содержании человек осуществляет управление процессом. Этот способ содержания обеспечивает благоприятные условия для индивидуального кормления и обслуживания каждой коровы в соответствии с ее продуктивностью и физиологическими особенностями, что позволяет получить большую продуктивность. Однако привязное содержание имеет и ряд недостатков, таких, как низкая производительность труда и высокие удельные затраты труда на обслуживание животных и получение продукции. В большинстве хозяйств нагрузка на одного работающего на ферме не превышает 12-14 голов [2].
При беспривязном содержании за счет самообслуживания животных и применения инновационной техники резко уменьшаются затраты труда на производство продукции и выполнение технологических процессов. Зарубежный опыт и практика многих хозяйств России и Беларуси свидетельствуют, что при беспривязном содержании и создании необходимых условий для животных можно достичь высоких положительных результатов: высокой продуктивности коров и производства высококачественного молока с минимальными издержками и затратами труда.
В условиях рыночной экономики основная цель производственной деятельности -получение прибыли. В молочных хозяйствах прибыль обеспечивается уровнем затрат и
Лоигпа! оГ УШТ^Н №2(30)-2018
23
объемом молока, получаемого на ферме, а также его качеством. Исследования показывают, что важнейшим фактором повышения эффективности производства и качества молока является инновационная техника, средства механизации и автоматизации выполнения процессов, их надежность, уровень замещения (вытеснения) ручного труда, обеспечение автоматического контроля выполнения операции. Влияние современной техники на эффективность производства возрастает при правильном решении организационно-экономических и технологических факторов производства - укомплектование объектов высопродуктивными животными, кормами, квалифицированными кадрами, уровень концентрации, способ содержания животных, организация хранения и переработки продукции, надежность энергообеспечения. Отмеченные факторы влияют и на эффективность использования техники.
Основной удельный вес (до 65%) в себестоимости молока занимают корма, удельный вес затрат на применение машин и оборудования не превышает 15% от общих затрат, оплата труда - около 13% [4]. Поэтому повышение продуктивности животных, снижение затрат кормов и труда на единицу продукции немыслимо без рационального использования кормов. С целью стабилизации полноценного кормления животных в мировой науке и практике все больше уделяется внимания концентрированным кормам. Именно за счет зернофуражных кормов и различных натуральных обогатительных добавок можно сбалансировать кормление по недостающим элементам питания. Опыт показал, что улучшение труда и совершенствование технологии за счет применения современного оборудования отечественного производства создали предпосылки для увеличения продуктивности и валового производства молока в среднем на 15-20%. И что самое важное, такой подход способствует сохранению и развитию соответствующих сельских территорий.
Дальнейшее повышение эффективности животноводства связано прежде всего с повышением продуктивности, качества молока,
надежности управления и функционирования фермы как эргатической системы «человек-машина-животное». За рубежом исследованию человеко-машинных систем уделялось и уделяется большое внимание. В США уже более полвека назад созданы и плодотворно работают ассоциации ученых, инженеров и специалистов по этому направлению. Совсем не случайно в стратегии научно-технологического развития России это направление указано как приоритетное. Особенно актуальна эта научная проблема для сельскохозяйственного производства, которое трудно представить без этих звеньев. Не случайно еще Адам Смит писал, что не только «ремесло фермера», но и «многие низшие отрасли сельского труда требуют гораздо больше искусства и опыта, чем большинство механических ремесел».
Обеспечение необходимых и достаточных условий для производства и управления факторами, определяющими жизнедеятельность и продуктивность животных, и составляет суть так называемой «умной» фермы как эргатической системы. По мнению специалистов к этим факторам в первую очередь относятся полнорационное кормление и способ содержания. Создание комплекса методов и средств цифрового информационного обеспечения животноводства предопределяет направления исследований по инновационным машинным технологиям и технике агроинженерного обеспечения животноводческих ферм. В качестве приоритетных направлений можно выделить следующие разработки (рис. 1):
- создание автоматизированных средств для оценки качества и состава кормов, начиная с уборки. Реализация этого направления позволит организовать уборку кормов в оптимальные сроки, корректировать рацион кормосмесей;
- разработка биокаталитической конверсии фуражного зерна путем высокоградиентного механического и ферментативного воздействия, что позволит превратить высокомолекулярные соединения клетчатки, крахмала и других составляющих зерна в низкомолекулярные легкоусвояемые формы.
Предлагаемый метод позволит в 1,5-2 раза повысить усвояемость по сравнению с традиционными технологиями (дробление, плющение, экстрагирование и др.);
- роботизированные средства для приготовления и раздачи полнорационных кормо-смесей с возможностью дозирования высокоэнергетических компонентов различным половозрастным группам;
- автоматизированные доильные аппараты с АСУ ТП для линейных доильных установок с молокопроводом;
- бесхлорная технология и средства для нейтрализации (обеззараживания) биоматериалов с использованием нейтрального ано-лита с получением его из любой воды, позволяющая обеспечить дезинфекцию и стерилизацию оборудования, строений, транспорта, скотомогильников;
- автоматизированные доильные модули с почетвертным выдаиванием и мониторингом качества молока для технического переоснащения функционирующих доильных залов;
- бесконтактный дистанционный контроль за состоянием животных.
Реализация концепции «умная ферма» выдвигает в качестве приоритетов исследования по созданию методов и средств информационного обеспечения и современных роботизированных исполнительных органов. В этом направлении можно выделить следующие перспективные работы: создание автоматизированной технологии и оборудования для проведения бонитировочных работ с обработкой и предоставлением данных в электронном или бумажном виде; бесконтактный дистанционный контроль за состоянием животных; разработка комплекта датчиков и программно-аппаратных средств для оценки физиологического состояния животных; автоматизированный контроль качества молока в потоке на доильных установках (по содержанию белка, жира, соматических клеток).
Задачи управления «умной фермой» носят многоплановый характер, включающий как управление отдельными машинами и процессами, так и принятие решений в условиях неполноты информации (неопределенности) (рис. 2).
Рейчиот! ^ля очкгпки глтоСл ^ вяеоечлн ляЭс"ри^лл
Рис. 1. Приоритетные направления агроинженерных исследований в животноводстве
Лоигпа! оГ VNIIMZH №2(30)-2018
25
Частотно-резонансная терапия мастита Рис. 2. Цифровые информационные технологии и средства для животноводства
Выводы. Изложенные направления работ позволят разработать инновационную технологию и комплект оборудования для оснащения молочно-товарных ферм для производства конкурентоспособного молока.
Литература:
1. Технологическое и техническое переоснащение молочных ферм/ Кормановский Л.П. и др. М., 2014.
2. Кормановский Л.П. Опыт реконструкции и технологической модернизации молочных ферм. М., 2010.
3. Технические и технологические аспекты получения конкурентоспособного молока / Передня В.И. и др. // Научно-технический прогресс в с. -х. производстве. Минск, 2016.
4. Шейко И.П. Перспективы развития молочного скотоводства в Республике Беларусь // Новые направления развития технологий и технических средств в молочном животноводстве. Минск, 2006.
Literatura:
1. Tekhnologicheskoe i tekhni-cheskoe pereosnashchenie mo-lochnyh ferm/ Kormanovskij L.P. i dr. M., 2014.
2. Kormanovskij L.P. Opyt rekonstrukcii i tekhnologiche-skoj modernizacii molochnyh ferm. M., 2010.
3. Tekhnicheskie i tekhnologicheskie aspekty polucheniya konkurentosposobnogo moloka / Perednya V.I. i dr. // Na-uchno-tekhnicheskij progress v s.-h. proizvodstve. Minsk, 2016.
4. SHejko I.P. Perspektivy razvitiya molochnogo skoto-vodstva v Respublike Belarus' // Novye napravleniya raz-vitiya tekhnologij i tekhnicheskih sredstv v molochnom zhivotnovodstve. Minsk, 2006.
THE TECHNICAL EQUIPMENT OF "SMART FARM» FOR COMPETITIVE MILK PRODUCTION N.M. Morozov, RAS academician IMJ - filial of FGBNY FNAC VIM Y.A. Tsoi, RAS member.-corr. V.V. Kirsanov, doctor of technical sciences Federal research agro engineering centre VIM N.G. Bakach, associate professor V.I. Perednya, doctor of technical sciences RUP "Belarus NPC NAS of agriculture mechanization»
Abstract. The analysis of existing technologies of milk production on Russian and Belarusian farms is given; it is shown that the milk produced on existing farms is mostly uncompetitive. The affecting factors of milk cost and quality are considered; it is shown that the feed share in the cost structure in these regions exceeds 60% . The priority directions of scientific research of technical means with robotization's elements and of technological processes for competitive products' obtaining full automation creation are stated. Possibilities and expediency of complex of methods and means of digital information support of dairy cattle breeding on the basis of innovative equipment and machine technologies creation are analyzed. It is shown that the tasks of dairy farms' management are multiface ted, ranging from individual machines management and ending with decision-making solutions in limited information conditions. The necessary and sufficient conditions for the production and management of the factors determining the animals life and productivity providing is the essence of the so-called "smart" farm as an ergatic system. According to experts, these factors are primarily full-feeding maintenance and method of keeping. Keywords: cost, quality of milk, competitiveness, dairy-and-trade farms, milking, equipment, digital management, feed, complete feed, feed distribution, manure removal.
