CC BY
3
УДК 629.3.08:631.171+636.2 DOI 10.51794/27132064-2021-4-11
ЦИФРОВЫЕ ДИАГНОСТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ И МОБИЛЬНЫЕ СРЕДСТВА СЕРВИСНОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ ОБЪЕКТОВ В ЖИВОТНОВОДСТВЕ
В.В. Кирсанов, доктор технических наук Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ E-mail: Kirvv2014@mail. ru
Р.Ф. Филонов, кандидат технических наук, доцент В.Н. Кравченко, кандидат технических наук, доцент РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева E-mail: filofr@yandex.ru
Аннотация. Цифровизация животноводческих ферм предполагает аналогичные подходы и в техническом сервисе машин и оборудования, что в совокупности с планово-предупредительными мероприятиями даст возможность управления процессами технического обслуживания машин по их фактическому состоянию, а с учетом непрерывного мониторинга позволит еще и предупреждать аварийные отказы. При этом в основе организации технического сервиса наиболее предпочтительным остается вариант использования мобильных сервисных групп, которые будут получать более четкую информацию о техническом состоянии обслуживаемых объектов на местах на основе непрерывно получаемой цифровой информации. Данная цифровая модель может функционировать в виде подсистемы «Диагностика машин и оборудования в животноводстве» и иметь соответствующий сервер в составе регионального технического центра, сообщать специалистам о приближающихся сроках проведения периодических ТО и возможной замене бы -строизнашивающихся деталей, об отклонениях в режимах работы оборудования на тех или иных объектах и т. д. Предлагаемая структура цифровой диагностической системы сбора и обработки информации о состоянии объектов животноводства в сочетании с мобильными средствами их сервисного обслуживания позволит повысить достоверность и качество получаемой информации о техническом состоянии машин и оборудования и выполняемых ими технологических процессах по обслуживанию животных, а также в целом поднять уровень технического сервиса в животноводстве.
Ключевые слова: технический сервис, мобильные лаборатории, сервисные бригады, алгоритмизация процессов, визуальные показатели.
Введение. В инженерно-технических службах по обслуживанию объектов животноводства подвижные бригады, обеспечивающие пуско-наладочные работы, техническое обслуживание и ремонт оборудования, были наиболее эффективным способом организации технического сервиса на местах. Они входили в состав станций технического обслуживания животноводства (СТОЖ) бывших организаций «Сельхозтехника», РТП, Агропромсервис. С распадом СССР многие из них прекратили свое существование, а некоторые успешно работают и по сей день, занимаясь не только техническим сервисом, но и производством, продажей оборудования и запасных частей для животноводческих ферм. В Московской области следует отме-
тить Орехово-Зуевский Ремтехмаш, Раско-Агри (Коломна), Подольский Агроснаб и др.
Сегодня на рынке достаточно высокая конкуренция, и многие компании имеют свои представительства и дилерские центры, которые обеспечивают гарантийное и послегарантийное обслуживание установленного на фермах оборудования. Это - наиболее эффективная форма организации технического сервиса машин, когда фирма-поставщик непосредственно обслуживает свое оборудование. Однако такие полноценные сервисные структуры имеют далеко не все фирмы, а только известные и крупные компании, имеющие определенный сегмент рынка, а некоторые дилеры, представленные в единичном лице, таких полноценных услуг оказать не могут,
из-за чего в хозяйствах возникают проблемы с техническим сервисом оборудования. К тому же рост числа поставщиков резко увеличил разномарочность оборудования и запасных частей. Все это приводит к несогласованности и затруднению его обслуживания, возникают проблемы с запасными частями и др. На сегодняшний день наиболее целесообразной формой организации сервиса является создание многофункциональных сервисных центров, оказывающих услуги комплексного характера с консультированием, проектированием, подбором оптимальных комплектов машин и оборудования и т. д. [1].
Цель исследований - разработка концепции и логистических систем построения многофункциональных подвижных центров сервисного обслуживания на основе оперативно поступающих данных систем мониторинга промышленных животноводческих комплексов, а также анализ возможности и необходимости оперативного ремонтно-техниче-ского обслуживания объектов животноводства мобильными средствами с оптимально обоснованной технико-экономической составляющей.
Материалы и методы. Особенности промышленного животноводства и необходимость незамедлительного отклика на неисправности и поломки оборудования определяют актуальность обслуживания животноводческих объектов. При этом периодичность планового обслуживания и ремонтных работ труднопредсказуема из-за многофакторного подхода в различных зоотехнологи-ческих процессах. На основе опыта сервисных центров по обслуживанию объектов животноводства целесообразно оптимизировать подходы к выполнению как плановых, так и внеплановых работ в сфере технического обслуживания с обоснованием сервисных центров с мобильной системой обслуживания.
Результаты исследований. В период планового ведения хозяйственной деятельности, в рамках РТП или Агропромсервисов, использовались автопередвижные специализированные мастерские, предназначенные для проведения периодических обслужива-ний, выявления недостатков и устранения
неисправностей машин и оборудования непосредственно на месте эксплуатации на животноводческих фермах. Оборудование таких мобильных лабораторий позволяло проводить оперативный текущий ремонт с заменой вышедших из строя деталей и узлов, проверку рабочих параметров доильных, холодильных, компрессорных и др. установок, их регулировку и настройку. Мастерские также использовались для оперативного устранения неисправностей с использованием автономных источников питания в местах пастбищного содержания животных. Так, например, мастерская типа ММТОЖ-53А (шасси на основе ГАЗ-53) при выезде звена обслуживающего персонала обеспечивала выполнение всех операций технического обслуживания непосредственно на фермах и комплексах. К сожалению, сегодня такие машины серийно не выпускаются, а многие дилеры приспособили для этих работ различные автомобили или создали импровизированные передвижные мастерские на базе автомобилей типа «Газель» и др.
На сегодняшний день крупные поставщики через своих дилеров обеспечивают сервис объектов животноводства через региональные технические центры, которые организуются, как правило, в крупных областных центрах, осуществляя логистику продвижения технологического оборудования и машин в регионы на животноводческие предприятия. В своем составе центры должны иметь персонал по шефмонтажу оборудования, маркетингу и обслуживающий персонал (сервисные инженеры, техники, объединенные в мобильные бригады). Число бригад зависит от количества вводимого в эксплуатацию оборудования в том или ином регионе. Определяющим фактором для мобильных систем обслуживания является трудоемкость разового обслуживания и устранения отказов [2]. В задачи технических центров входят: заключение контрактов на поставку оборудования, подготовка технических проектов по привязке оборудования к объекту, комплектация и поставка оборудования, шефмон-тажные и монтажные работы, обучение обслуживающего персонала и пусконаладоч-
ные работы, гарантийное и постгарантийное сервисное обслуживание, заказ и поставка запасных частей и расходных материалов (моющих средств, ветпрепаратов и др.) [3].
Основными структурными звеньями региональных центров являются мобильные сервисные бригады, состоящие из двух или трех специалистов, включая водителя. При монтаже оборудования в бригаду в соответствии с регламентом монтажных работ дополнительно вводят несколько монтажников. Необходимо также разработать специальный автомобиль для выезда по типу «Диагностика» на базе полноприводного шасси (ранее выпускались УАЗ-452 для СХТ) или на базе других автомобилей. Сервисные бригады проводят в основном периодические ТО-1, ТО-2 и аварийное устранение отказов.
Общая региональная годовая трудоемкость проведения сервисного обслуживания может быть определена следующим образом: Трг — Ттоп + Тап, (1)
где Тто - трудоемкость проведения номерных ТО-1 или ТО-2, чел-ч; Та - трудоемкость устраняемых аварийных отказов, чел-ч; п - число обслуживаемых ед. техники.
Тто — Тто-1пто-1 + Тто-2пто-2- (2)
Трудоемкость устранения аварийных отказов может быть определена:
Та ^отк^, (3)
где отк - трудоемкость устранения одного отказа, чел^ч; т - число отказов оборудования.
Общее число специалистов и техников регионального техцентра может быть определено по выражению
"с n г ß ' "м,
пр'ем Рем
(4)
где — число рабочих дней году; Тсм — продолжительность рабочей смены, ч; рсм — коэффициент использования смены (0,650,7); Ым — число монтажников.
Ым = ТмМм Юм Тсм £см, (5)
где Тм — средняя трудоемкость монтажа одной машины (оборудования), чел-ч; Мм — число машин и оборудования, подлежащих монтажу, шт. (10-15% от общего числа машин на ферме); Ю м — число монтажных дней в году (весенне-летний период).
Техническое оснащение сервисных бригад может включать приборы и оборудование для диагностики и обслуживания доильных и холодильных установок, мультиметры для контроля электронной и электротехнической аппаратуры и приводов, в т. ч. и вновь создаваемые мультидиагностические приборы для дистанционного контроля режимов работы стационарной и мобильной техники, которые бы передавали основные сигналы о текущем состоянии объекта в удаленном режиме по интернету.
Это позволяет предотвратить многие отказы и сократить число выездов мобильных сервисных бригад, что в условиях цифровой трансформации сельского хозяйства означало бы принципиально новую форму организации технического сервиса машин и оборудования с предварительным сбором в автоматическом режиме диагностической информации о текущем техническом состоянии обслуживаемых объектов. Вся эта информация должна приходить на сервер в региональный технический центр профильным специалистам, и они уже дают заключение о техническом состоянии объекта и необходимости выезда на места для регулирования и настройки параметров или устранения отказов и неисправностей обслуживаемых машин и оборудования. Такая подструктура сбора и обработки информации может быть частью системы управления цифровой фермой, например, в виде подсистемы «Диагностика машин и оборудования».
Число контролируемых параметров зависит от числа локальных постов управления доением, кормлением, навозоудалением и др. Стационарные и мобильные машины и оборудование с электроприводом могут снабжаться датчиками потребляемой мощности, цифровыми вакумметрами, датчиками продолжительности циклов работы и т. д., которые формируют группу показателей, представляющих диагностические сигналы о соответствующих параметрах локальных постов управления [4] в доильных установках и линиях первичной обработки молока, подсистемах кормления, навозоудаления, водоснабжения, микроклимата и др.
Перечень этих сигналов формируется по показателям соответствующих функционалов и подсистем технического обслуживания и диагностики (ТО) на основе соответствующих паспортов, инструкций по эксплуатации и другой НТД. Здесь же производится расчет трудоемкости ТО и ремонтов по соответствующим ЛБТС доения, кормления, автопоения и др. [5]. Основная информация содержится в базе данных автоматизированных рабочих мест инженеров сервисного центра. Прототипом подобных мультисен-сорных приборов и систем может служить прибор, разработанный специалистами Подольской МИС УМП-8 для контроля в удаленном режиме параметров работы теплотехнического оборудования, танков-охладителей молока и др. сельхозтехники.
Цифровая структура диагностической подсистемы может включать различные датчики контроля технического состояния машин и оборудования и выполняемых ими технологических процессов, базовые станции для сбора и передачи информации на сервер сервисной службы (техцентра), программно-аппаратный комплекс для цифровой обработки информации и выдачи протоколов о техническом состоянии обслуживаемых объектов. При существенных отклонениях в режимах работы по показателям диагностических сигналов выдается задание (маршрутный) лист на выездное плановое или внеплановое техническое обслуживание
или устранение сбоев в работе или аварийных ситуаций и отказов машин и оборудования. Такая цифровая подсистема позволит вовремя получать необходимую диагностическую информацию о состоянии обслуживаемого оборудования и машин, предотвратить возможные аварийные ситуации и снизить потери от недополучения или снижения качества выпускаемой продукции [6, 7].
Определение диагностических показателей при техническом обслуживании машин в цифровом формате при локализации граничных параметров предполагает также использование средств видеоаналитического автоматизированного контроля технического состояния машин и оборудования, своевременности выполнения и сроков проведения определенных регламентом работ по обслуживанию оборудования, обеспечению процессов обслуживания животных и т. д. Алгоритмизация визуальных показателей камер наблюдения в сочетании с автоматизированными системами сбора и обработки информации о режимах работы оборудования [8] на основе технологий искусственного интеллекта и интернета вещей, обеспеченная сигнальными сообщениями, своевременно передающимися на мобильные комплексы, позволит создать эффективную систему межхозяйственного обслуживания оборудования животноводческих ферм и комплексов с использованием мобильных, оборудованных соответствующим оснащением бригад (рис.).
30%
10%
20% ,
В Микроклимат с использованием датчиков контроля
□ Кормоприготовление и раздача кормов, в том числе с видеоконтролем в режиме непосредственной фиксации
Н Навозоудаление, контроль заполнения и периодичность уборки навоза
Ш Поение с контролем водопотребления и общим расходом воды
В Получение продукции (доение) и первичная обработка, продолжительность процесса, видеоконтроль осуществления операций
30%
10%
Рисунок. Структура диагностической подсистемы дистанционного сбора и обработки цифровой информации о техническом состоянии машин и оборудования для животноводства с перспективами применения мобильного подхода при обслуживании животноводческих объектов
План-графики обслуживания животноводческих объектов определяют в соответствии с примерными сроками проведения технических обслуживаний; при этом ежесменное техническое обслуживание осуществляется собственными средствами. Сервис технических систем в животноводстве требует учета суточных циклов обслуживания животных (между дойками) [9].
Выводы. Предлагаемая структура цифровой диагностической системы сбора и обработки информации о состоянии объектов животноводства в сочетании с мобильными средствами их сервисного обслуживания
Использование цифровых систем мониторинга и тестирования состояния животных позволяет корректировать сроки проведения плановых сервисов, а также программировать выполнение операций с использованием мобильных бригад обслуживания [10, 11]. Периодичность ТО, некоторые календарные периоды обслуживания и «неотложная помощь» представлены в таблице.
позволит обеспечить повышение достоверности и качество получаемой информации о техническом состоянии машин и оборудования и в целом поднять уровень технического сервиса в животноводстве.
Таблица. Периодичность ТО оборудования в животноводстве
Оборудование Периодичность ТО, календарные сроки, ч
ЕТО ТО-1 ТО-2 Аварийное, оперативное обслуживание мобильными комплексами
Микроклимат животноводческих помещений
Системы содержания сельскохозяйственных животных и птицы в условиях промышленного производства + 1 раз в месяц не предусмотрен мобильность обслуживания при нарушении параметров, в течение 3 ч
Ко рмоприготовление и раздача кормов
Раздатчики кормов различного типа стационарного исполнения + 1 раз в месяц или через 120 ч 1 раз в год или через 720 ч мобильность обслуживания при нарушении параметров, в течение 4-6 ч
Раздатчики кормов различного типа мобильного исполнения + 1 раз в месяц или через 120 ч 1 раз в год или через 1080 ч мобильность обслуживания при нарушении параметров, в течение 3-4 ч
Оборудование для приготовления кормов + 1-2 раза в месяц или через 360 ч 1 раз в год или через 1080 ч мобильность обслуживания при нарушении параметров, в течение 4-6 ч
Оборудование для погрузки кормов - 1-2 раза в месяц или через 360 ч 1 раз в год или через 1080 ч мобильность обслуживания при нарушении параметров, в течение 4-6 ч
Оборудование для уборки животноводческих помещений
Навозоуборочный транспортер типа ТСН + 1 раз в месяц или через 120 ч не предусмотрен мобильность обслуживания при нарушении параметров, в течение 3-4ч
Установка скреперная типа УС-Ф + 1 раз в месяц или через 120 ч не предусмотрен мобильность обслуживания при нарушении параметров, в течение 3-4 ч
Установки для пневмо- и гидроудаления навоза + 1 раз в месяц или через 360 ч 1 раз в год или через 1440 ч мобильность обслуживания при нарушении параметров, в течение 3-4 ч
Доение и первичная обработка молока
Водокольцевые и ротационные вакуумные установки для машинного доения коров + 1 раз в месяц или через 120 ч 2 раза в год или через 720 ч мобильность обслуживания при нарушении параметров, в течение 3-4 ч
Автоматизированные доильные установки различных типов + 1 раз в месяц или через 180 ч 1 раз в год или через 2160 ч мобильность обслуживания при нарушении параметров, в течение 3-4 ч
Доильный одноместный робот + 1 раз в месяц или через 180 ч 1 раз в год или через 2160 ч мобильность обслуживания при нарушении параметров, в течение 3-4 ч
Доильные установки типа УДМ (линейного типа с молокопро-водом) + 1 раз в месяц или через 180 ч 2 раза в год или через 1080 ч мобильность обслуживания при нарушении параметров, в течение 3-4 ч
Танк-охладитель + 1 раз в месяц или через 240 ч не предусмотрен мобильность обслуживания при нарушении параметров, в течение 3-4 ч
Литература:
1. Концепция построения регионального многофункционального сервисного центра по молочному животноводству / Ерохин М.Н. и др. // Агроинженерия. 2021. № 1(101). С. 4-10.
2. Models and algorithms of adaptive animal flow control / V. Kirsanov etc. // Acta universitatis agriculturae et sil-viculturae mendelianae brunensis. 2019. V. 67. P. 1465.
3. Доценко С.М. Кинетические основы получения концентрированных форм пищевых систем на основе соево-корнеплодных композиций // Indo American Journal of Pharmaceutical Sciences. 2019. Т. 6(3). С. 6288.
4. Кормановский Л.П. Направления развития системы машин для молочного скотоводства // Техника и технологии в животноводстве. 2020. № 1(37). С. 14-24.
5. The state, promising directions and strategies for the development of the energy base of agriculture / Izmaylov A.Yu. etc. // AMA, Agricultural Mechanization in Asia, Africa and Latin America. 2020. Т. 51, № 3. С. 24-35.
6. Дидманидзе О.Н. Состояние и проблемы трудового потенциала сельского хозяйства России. М., 2010.
7. Методика оценки качества процессов предприятий технического сервиса / Леонов О.А. и др. // Компетентность. 2021. № 2. С. 32-38.
8. Кирсанов В., Филонов Р., Тареева О. Адаптивное управление работой конвейерно-кольцевых доильных установок // Мат. XVI Межд. симп. по машинному доению с.-х. животных. Минск, 2012. С. 213-221.
9. Контроль и управление в сложной биотехнической системе молочной фермы / Кирсанов В. и др. // Аграрная наука Евро-Северо-Востока. 2020. Т. 21(5). С. 625.
10. Машины и оборудование в животноводстве / Мир-зоянц Ю.А. и др. М.: ИНФРА-М, 2018. 439 с.
11. Фролов В.Ф. Система электронного кормления "Callmatic" супоросных свиноматок при их групповом содержании // Эффективное животноводство. 2016. № 6(127). С. 18-19.
Literatura:
1. Koncepciya postroeniya regional'nogo mnogofunkcio-nal'nogo servisnogo centra po molochnomu zhivotnovod-stvu / Erohin M.N. i dr. // Agroinzheneriya. 2021. № 1 (101). S. 4-10.
2. Models and algorithms of adaptive animal flow control / V. Kirsanov etc. // Acta universitatis agriculturae et sil-viculturae mendelianae brunensis. 2019. V. 67. P. 1465.
3. Docenko S.M. Kineticheskie osnovy polucheniya kon-centrirovannyh form pishchevyh sistem na osnove soevo-kor-neplodnyh kompozicij // Indo American Journal of Pharmaceutical Sciences. 2019. T. 6(3). S. 6288.
4. Kormanovskij L.P. Napravleniya razvitiya sistemy mashin dlya molochnogo skotovodstva // Tekhnika i techno-logii v zhivotnovodstve. 2020. № 1(37). S. 14-24.
5. The state, promising directions and strategies for the development of the energy base of agriculture / Izmaylov A.Yu. etc. // AMA, Agricultural Mechanization in Asia, Africa and Latin America. 2020. T. 51, № 3. S. 24-35.
6. Didmanidze O.N. Sostoyanie i problemy trudovogo potenciala sel'skogo hozyajstva Rossii. M., 2010.
7. Metodika ocenki kachestva processov predpriyatij te-khnicheskogo servisa / Leonov O.A. i dr. // Kompetent-nost'. 2021. № 2. S. 32-38.
8. Kirsanov V., Filonov R., Tareeva O. Adaptivnoe uprav-lenie rabotoj konvejerno-kol'cevyh doil'nyh ustanovok // Mat. HVI Mezhd. simp. po mashinnomu doeniyu s.-h. zhivotnyh. Minsk, 2012. S. 213-221.
9. Kontrol' i upravlenie v slozhnoj biotekhnicheskoj sisteme molochnoj fermy / Kirsanov V. i dr. // Agrarnaya nau-ka Evro-Severo-Vostoka. 2020. T. 21(5). S. 625.
10. Mashiny i oborudovanie v zhivotnovodstve / Mirzoy-anc YU.A. i dr. M.: INFRA-M, 2018. 439 s.
11. Frolov V.F. Sistema elektronnogo kormleniya "Callmatic" suporosnyh svinomatok pri ih gruppovom soder-zhanii // Effektivnoe zhivotnovodstvo. 2016. № 6(127). S. 18-19.
DIGITAL DIAGNOSTIC SYSTEMS AND MOBILE MEANS OF LIVESTOCK SERVICE FACILITIES' MAINTENANCE
V.V. Kirsanov, doctor of technical sciences
Federal Scientific Agroengineering Center VIM
R.F. Filonov, candidate of technical sciences, docent
V.N. Kravchenko, candidate of technical sciences, docent
RGAU-MSHA named after K.A. Timiryazev
Abstract. Livestock farms' digitalization implies similar approaches for the machinery and equipment's technical service, that, together with plan-and-preventive measures, it'll make it possible the machines' maintenance processes according to their actual condition to manage, and taking into account continuous monitoring, as well as allow emergency failures to prevent. At the same time, at the of technical service organization, the most preferred option remains the mobile service groups using, they'll receive clearer information about the serviced facilities' technical condition on the continuous monitoring basis digital information to receive. This digital model can function as "Diagnostics of livestock machinery and equipment" subsystem and an appropriate server as part of a regional technical center to posses, specialists about the upcoming dates of periodic TO maintenance and rapidly wearing parts possible replacement, the certain facilities equipment's operating regimes deviations to inform, etc. The digital diagnostic system for information's collecting and processing about the livestock facilities' state in combination with mobile means at their maintenance's proposed structure will improve the information's reliability and quality received about the machines and equipment's technical condition and the technological processes performed by them for animal maintenance, as well as it'll generally raise the livestock technical service level. Keywords: technical service, mobile laboratories, service teams, processes' algorithmization, visual indicators.
