CC BY
7
УДК 621.391:631.1
ЦИФРОВЫЕ ЭЛЕКТРОРОБОТИЗИРОВАННЫЕ БИОЛОГИЧЕСКИЕ КОНВЕЙЕРНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ЖИВОТНОВОДСТВА В ПРОЕКТЕ ЭКО-1ВК*
В.Р. Краусп, доктор технических наук Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ E-mail: krausp@mail.ru
Аннотация. Цифровые интеллектуальные электророботизированные биологические конвейеры животноводства отражают движение во времени: поголовья скота по фермам и культурным пастбищам; биоматериалов молока, мяса животных в живом весе до цехов переработки в молочное, мясное продовольствие «органик», а навоза - в жидкое органическое удобрение. Для осуществления движения создаются и применяются электророботы - скотовозы, молоковозы и др. В управлении движением используются цифровые компьютерные интеллектуальные АСУ, технологические алгоритмы, программное обеспечение, базы данных. Операторы ферм, имеющие междисциплинарное кибер-зоотехническое, -ветеринарное, -агрономическое, -электротехническое образование, находясь на ферме 4 часа утром и 4 часа вечером, контролируют по приборам и управляют всей биологической жизнью стада. Электророботизация охватывает транспортные операции: земледелия и кормопроизводства - пахоту, производство и хранение кормов, выращивание и нормированное стравливание культурных пастбищ; обслуживания животных -доение и перевозка животных в другие фермы и цеха роботом-скотовозом. Роботы, не касаясь животных, доставляют воду на фермы, раздают корм, одновременно очищая кормовой лоток от остатков корма в циклон раздатчика, отбирают молоко из танков ферм с доставкой в цех переработки, отбирают жидкий навоз из поддонов ферм с доставкой в цех переработки органических отходов в жидкое удобрение. Ключевые слова: электророботы, культурные пастбища, цех, животноводство, коровы, молодняк, бычки, телки, нетели,удой, динамика, воспроизводство, выбраковка, продовольствие, органик, доход.
Введение. Прорывной проект АПК России ЭКО-1ВК разработан для производства экспортного продовольствия «органик» и комплекса машинных технологий с интеллектуальной АСУП "под ключ". Проект обеспечивает индустриальное электророботизи-рованное производство мясного, молочного, растениеводческого продовольствия органик. Новизна проекта отражена в пяти позициях и терминах:
1) органик - органические земледелие; культурные пастбища; здоровый КРС; биоценоз без ГМО, химии, пестицидов; переработка, продовольствие;
2) электророботизация - электрифицированные железные дороги (ЭЖД) в технологиях, в транспорте; электророботы полеводства, кормопроизводства, животноводства передвигаются по ЭЖД и манипуляторами выполняют технологические операции: погрузку животных, кормов и их разгрузку;
*-
В порядке обсуждения и научной дискуссии
3) индустриальные цифровые интеллектуальные (ИАСУ) в 11 машинных конвейерных технологиях - "поле-магазин". Прокладывается труба природного газа (газификация), возводится собственная газотурбинная мини-ТЭС, и к полям, культурным пастбищам подводится ЛЭП 10/0,4 кВ и 0,8 кВ постоянного тока (электрификация и теплофикация); животные дают молоко и мясо, которые перерабатываются в продовольствие; жидкий навоз перерабатывается в органическое удобрение. Имеется магазин;
4) молодые кибер-специалисты - зоотехники, агрономы, ветеринары, инженеры, управленцы - учатся кибернетике, строят аг-рогород для себя;
5) испытательный полигон машинных конвейерных технологий с хозрасчетной школой переподготовки молодых кадров (до 30 лет) создается в Московской области в многоугольнике «Кузяево - Шевлягино - Ан-типово - Карпово - 43 км Егорьевского шоссе - Новохаритоново - Жирово - Кузяево».
Первоначально строится часть проекта -для испытания новых машин с ИАСУ, через 2 года достраивается весь проект: 2500 га, 3000 гол. КРС, 34 км ЭЖД, 30 передвижных ферм по культурным пастбищам, 11 конвейерных технологий, 12 цехов, 9 электророботов; рядом строится агрогород для молодых работников комбината, которые будут преподавать в школе. Проект обеспечивает рост производительности труда на единицу продовольствия «органик» в 3 раза, рентабельность - 30-40%, выдается сертификат продовольствия «органик». При разработке НИ-ОКР, недостающих машин, ИАСУ на предприятиях ОПК, частично освобождающихся от оборонных заказов, от разработки до ввода в эксплуатацию требуется 3-4 года, при существующем ведении научных внедрений на предприятиях АПК - 14-15 лет.
В настоящей работе в водной части рассматриваются общие положения создания комбината ЭКО-1ВК и детализируется разработка цифровых электророботизирован-ных биологических конвейерных технологий животноводства. Принимаемые научно-технические и патентные решения по элек-тророботизированным биологическим конвейерным технологиям животноводства позволяют поднять научный уровень разработок и реализовывать на экспорт производимое мясное и молочное продовольствие с выдачей сертификата качества «органик», а также поставлять комплекс конвейерного технологического оборудования «под ключ». Одновременно необходимо готовить молодых ки-бер-специалистов: агрономов, зоотехников, ветеринаров, которые могли бы участвовать в разработках, проектировании и эксплуатации комбинатов ЭКО-1ВК.
В обучении кадров главная роль отводится РГАУ-МСХА им. Тимирязева и ФГБНУ ФНАЦ ВИМ. Первый комбинат с испытательным полигоном и хозрасчетной школой переподготовки молодых кадров намечено создать в Московской области при поддержке губернатора области и мэра Москвы. Электророботизированный транспорт позволяет увязать в поточном биологическом конвейере разные цеха комбината и перейти к
решению задач интеллектуализации управления производством продовольствия «органик» в полном цикле «поле-магазин». Полное название проекта - молодежный инновационный проект МИП: «Создать и внедрить градообразующие газифицированные и элек-тророботизированные комбинаты по производству продовольствия «органик» на целинных и неиспользуемых пахотных землях АПК в 2015-2025 гг.». Сокращенно - МИП ЭКО-1ВК (электророботизированный комбинат «органик» 1-й модификации Валентина Крауспа).
Проект МИП ЭКО-1ВК - результат многолетней научной, конструкторской и про-ектно-внедренческой работы В.Р. Крауспа в соавторстве с участниками программы УМНИК, аспирантами, руководителями ВИЭСХ -ВИМ и других организаций. Намечено построить к 2025 г. 160 комбинатов в разных областях России.
План: разработка типового проекта комбината, ТЗ на новые машины - 2020 г.; изготовление новых машин, ИАСУ - 2021 г.; строительство испытательного полигона, испытание новых машин, ИАСУ и ввод 1 -й очереди комбината в Московской области -2022 г. Начало строительства пяти комбинатов в разных областях РФ - 2023 г.
Цель исследования по проекту в целом. Разработать структуру комбината по проекту ЭКО-1ВК, т.е. совокупность устойчивых связей, обеспечивающих его целостность и тождественность самому себе, с сохранением основных свойств при внешних и внутренних изменениях (Советский энциклопедический словарь. М., 1987. С. 1283). Сформулировать исходные положения для технического задания на прорывной типовой проект комбината ЭКО-1ВК в экспортном исполнении, с испытательным полигоном для экспериментальной проверки в производственных условиях отечественных электророботизиро-ванных самоходных платформ с кузовами общей мощностью 200 и 400 КВт, навесных машин, агрегатов, ИАСУ, с хозрасчетной школой подготовки молодых кадров. Сформировать под творческим началом автора (патент № 2462853 «Интеллектуальная робо-
газированная агросистема производства продовольствия») и генерального конструктора проекта ЭКО-1ВК команду исполнителей экспортного варианта проекта в ФГБНУ ФНАЦ ВИМ с участием других институтов РАН и РГАУ-МСХА им. Тимирязева из ученых технического и биологического направлений, лично вносящих научный вклад в новизну, актуальность и разработку комплекса конвейерных машинных технологий со «сдачей под ключ».
Критериями оценки принимаемых решений принять: повышение расчетной производительности труда на единицу конечного продукта в три раза при рентабельности производства продовольствия «органик» 30-40% и обеспечении качества продовольствия «органик» с выдачей сертификата [8]. По завершении этапа выполнения проекта ЭКО-1ВК с испытательным полигоном представить
команду исполнителей на соискание Государственной премии РФ.
Цель научного исследования биологических технологий цеха животноводства.
Обосновать структуру цеха животноводства, ДЕПО и конвейерных электророботизиро-ванных биологических технологий для управления воспроизводством стада 3000 голов мясомолочных коров, адаптированных к местным климатическим условиям центральных областей России [2].
Материалы и методы. На рис. 1 изображена инфраструктура комбината и структурная схема 11 цехов комбината, из которых в биологических конвейерных технологиях задействованы цех животноводства из 30 ферм на культурных пастбищах и ДЕПО с роботами скотовоз, молоковоз и жижевоз для транспортировки жидкого навоза, перерабатываемого в органические удобрения [3,4,5,6,7].
Рис. 1. Инфраструктура и состав цехов ЭКО-1ВК: 1 - ЭЖД передвижения ферм; 2 - ЭЖД движения роботов; 3 - культурное пастбище; 4 - корма на зиму: 5 - мини-ТЭС; 6 - мясной цех; 7 - молочный цех; 8 - цех упаковки
продовольствия; 9 - бытовые помещения; 10 - ДЕПО для хранения самоходных платформ, агрегатов полеводства, роботов, комплектации составов, ремонта и обслуживания ферм, снегоуборочной техники и для ремонта путей; 11 - кормоцех с ячеистым хранилищем и поточная линия послеуборочной обработки зерна с вентилируемыми бункерами для хранения [ 1]; 12 - ЦУП; 13 - оптовый магазин с холодильниками;
14 - служебная площадь; 15 - полевые агрегаты; 16 - зимовка 30 ферм; 17 - цех водоснабжения и скважины воды; 18 - переработка органических отходов; 19 - развилки ЭЖД; 20 - траншея для трубы природного газа и
силовых электрических кабелей
Разработана методика формирования стад коров в цехе животноводства [2] при запуске комбината ЭКО-1ВК в эксплуатацию путем расчета воспроизводства стада 3000 голов
КРС и размещения разновозрастных животных по 30 передвижным по ЭЖД фермам; организации кормления на культурных пастбищах с ежедневным регулированием страв-
ливания травостоя; перемещения животных по фермам в зависимости от возраста и биологического состояния; организации поступления заданного потока молока на переработку в молочный цех и потока животных в цех забоя и производства мясного продовольствия. По этой методике проведен расчет трех лет формирования стада 3000 голов КРС в проекте ЭКО-1ВК и переход к цифровой интеллектуальной методике управления воспроизводством стада 3000 голов КРС.
В зимний стойловый период животные содержатся в тех же фермах, где осуществляется воспроизводство стада, кормление, содержание и поддержание заданной, минимально допустимой температуры +5°С, с подачей теплоты от мини-ТЭС (рис. 1, п. 16). Цех животноводства входит в электроробо-тизированный модульный комбинат «органик», который имеет 2500 га пашни, 3000 голов КРС, размещенных в 30 фермах при свободном содержании разновозрастных жи-
вотных на культурных пастбищах. Основное стадо коров - мясомолочной симментальской породы с удоем 6-7 тысяч кг на корову в год. В источниках [4,5,6] приведен: конструктивный план передвижной по ЭЖД, сдвоенной 2х75 коров электророботизиро-ванной молочной фермы, комплексная экологическая оценка качества кормов, необходимых для получения мясомолочного продовольствия «органик», цифровая электроро-ботизированная технология кормления, содержания и воспроизводства стада. Опубликованы основные требования к цеху животноводства, но не показана динамика работы, которая объединяет биологический конвейер животных с молочным цехом переработки молока в продовольствие и цехом забоя и переработки мяса в продовольствие «органик». Биологический конвейер в проекте ЭКО-1ВК отображает динамику изменения состава поголовья скота в каждом стаде. На рисунке 2 показаны номера ферм 1-30.
№1 Мкс
№2 Мкс
4 - ^
№3 Мкв
44
«Й
и
Цех - мясо в продовольствие
№28 Мл
№29 Мл
№30 Мл
№31 Мл
~Ж-Г
_|_
ЦУП с БД
~г
- ■ -»1
Цех - готовое продовольствие
Цех - молоко в продовольствие -1-
I
животные молодняк информация молоко
воспроизводство
_ ■ _ ■ _ Мл - молочная
Мк — мо.по пняк Мс - мясная
Рис 2. Электророботизированные биологические конвейерные технологии цеха животноводства при воспроизводстве стада, выращивании, откорме и доставке в цех переработки молока и мяса
в продовольствие «органик»
В разрезе рисунка, для сокращения его размера, не показаны фермы 4-27. В проекте -16 молочных ферм по 75 голов (1200 голов), в т ч. 200 первотелок и нетелей, введенных в стада; 4 фермы по 150 голов для выращивания телочек, телок, нетелей (600 голов); 8 ферм по 150 голов для выращивания и откорма кастрированных бычков и выбракованных телочек (1200 голов); одна ферма на 200 коров для выращивания коров мясной породы или откорма выбракованных коров основной мясомолочной породы.
На фермах молодняка Мкс выращиваются кастрированные бычки. Тонкие сплошные линии со стрелками, идущие к фермам Мкс, указывают на поступление молодняка с молочных ферм МЛ после отела коров и достижения возраста телят 2-3 месяца. Телочки также будут находиться на молочных фермах МЛ до 3-х месяцев, а затем выращиваться на фермах МКВ для воспроизводства; продолжительность выращивания - 17 месяцев, до осеменения и перевода нетелями на фермы МЛ. Длительность выращивания и откорма бычков до 350-400 кг - 1,5 года. Показан оборот стада в цехе животноводства при пуске ЭКО-1ВК в работу.
Первый год работы. Покупают 1000 коров и 200 нетелей. От коров родятся 900 телят (450 бычков и 450 телочек). Нетели приносят 180 телят (90 бычков и 90 телочек). На 2-й год переводят 540 бычков, 540 телочек, 1000 коров и 200 первотелок. Выбраковка и сдача скота на мясо в 1 -й год не планируется. Перерабатывается только молоко в молочное продовольствие. На переработку при среднегодовом удое 15 кг/сутки поступает около 6570 тонн молока. При стоимости молока «органик» 40 руб/кг доход составит 6 570 000 х 40 = 262 800 000 руб.
Второй год работы. В цехе животноводства на фермах содержится 1200 коров, 540 годовалых телок и 540 годовалых бычков. Для их размещения при модуле фермы 75 дойных коров необходимо иметь 16 ферм.
До конца 2-го года выполняют следующие технологические операции:
1) 200 телок в 17 месяцев осеменяют и отбирают для воспроизводства. Нетелей вво-
дят в основное стадо вместо выбракованных коров;
2) 340 неперспективных телок ставят на откорм. Образуют 2 фермы по 150 голов до декабря 2-го года;
3) для доращивания и откорма 540 бычков образуют 4 фермы по 150 голов;
4) выбракованные 200 коров размещают для откорма еще на одной ферме 200 голов;
5) для телят от 3 месяцев до 1 года в количестве 600 голов создают 4 фермы по 150 голов;
6) одна ферма резервная.
Таким образом, на 2-м году развития цеха животноводства заполнены: 16 ферм по 75 коров с доильными установками или высокопроизводительными роботами доения (1200 голов); 4 фермы для выращивания телят, телок, нетелей (600 голов); 8 ферм выращивания и откорма бычков (1200 голов); 1 ферма резервная - для откорма выбракованных коров (200 голов) или для освоения выращивания мясного скота.
До конца 2 года будут сданы на мясо: 200 выбракованных коров по 600 кг живого веса, 200х600 = 120 000 кг живого веса; 340 телок, живой вес 340х400 кг= 136 000 кг; 540 бычков, живой вес 540х400=216 000 кг. Итого живой вес скота, сдаваемого на мясо, 120+ 136+216 = 472 т/год. Примем 500 т/год, т.к. откорм позволит получить дополнительно 28 т живого веса. При коэффициенте 0,5 получаем около 250 т/год чистого мяса. Мясное продовольствие составит 300 т/год по 400 руб/кг = 120 млн руб. Общий доход от молока и мяса составит 262,8 +120 = 382,8 млн руб/год. С выделкой и реализацией шкур доход от цеха животноводства увеличится на 20 млн руб. и составит 402,8 млн руб/год.
На 3-й год открывается возможность перехода на комплексное, междисциплинарное, цифровое, интеллектуальное управление комбинатом, выполненным по типовому проекту ЭКО-1ВК. Управление - это контроль состояния и воздействие на объект для достижения поставленной цели. Необходимо сокращать до реальных минимальных значений потери (излишние расходы): электрической и тепловой энергии, кормов, живого
труда, первичной информации, получаемой человеком или специальными устройствами, т.к. они снижают себестоимость сельскохозяйственной продукции. Переход к интеллектуальному управлению - задача перспективная, информационная, определяемая уровнем механизации, электророботизации и автоматизации объектов животноводства [3-6].
Результаты и обсуждение. Электроро-ботизированные биологические интеллектуальные конвейерные технологии животноводства организуются в цехах:
- животноводства, состоящего из 30 ферм;
- в ДЕПО, где хранятся, налаживаются и готовятся к работе машинные конвейерные технологии;
- в ЦУП - центре управления производством, в котором находится группа молодых кибер-зоотехников, -ветеринаров, -инженеров и -экономистов-рыночников, отвечающих за организацию производства, продажу мясного, молочного и растениеводческого продовольствия «органик», за качество, цену продовольствия «органик» и выдающих сертификат «органик» (см. рис. 2).
ДЕПО - обслуживающий цех, который предназначен для стоянки и ремонта подвижного железнодорожного состава, вагонов, локомотивов снегоуборочной техники, автоматических разветвлений путей (стрелок), машин, для ремонта путей и, главное, для составления технологических агрегатов, электророботов и поездов, выезжающих на поля для выполнения технологических процессов. В ДЕПО осуществляется сборка, комплектация, ремонт, настройка, мойка, хранение в чистом отлаженном виде всей сельскохозяйственной мобильной техники. Из ДЕПО выходят технологические поезда для выполнения операций полеводства: пахоты с внесением удобрений, посева, полива, культивации, уборки урожая и его транспортировки; перекомпоновки оборудования 30 ферм на летний и зимний режим, их стыковки в поезда при движении по культурным пастбищам: для сборки технологических роботов и их транспортировки к местам работы. ДЕПО — это цех со своими хранилищами, отделениями, каждое из которых имеет
портальные краны для подъема и установки навесных орудий, машин и механизмов, колес, гусениц. В нем применяется современное электротехническое оборудование для сборки, наладки, зарядки аккумуляторов, проверки готовности электрических машин и безопасности электроустановок. Как в метро, к каждому рабочему месту подходят рельсы с боковой нижней шиной подвода электроэнергии. Все операции выполняются по правилам устройства электроустановок.
Для создания ДЕПО в конкретном комбинате определяется комплекс обслуживаемых машин, железнодорожных вагонов, транспортных и самоходных платформ; составляется график годового обслуживания, рассчитываются площади для временного (оперативного) и годового хранения. Разрабатывается техническое задание (ТЗ) на полный проект ДЕПО, включая внутреннюю разводку ЭЖД по типу метро с въездами и выездами, и строительную часть с учетом зимних условий и отоплением от мини-ТЭС. Осуществляется проектирование и строительство цеха ДЕПО.
Электророботизированные биологические конвейерные технологии цеха животноводства. Конвейерная технология перемещения молодняка по фермам по трассе МК (Т) отражает движение поголовья телят от рождения до операции кастрирования бычков и выбраковки телочек и выращивания, и откорма до отправки в цех забоя и переработки мяса в продовольствие. Это отдельные биологические технологии и потоки. Каждый протекает по своим вероятностным биологическим закономерностям, управляемым кибер-зоотехниками из ЦУП.
В статье рассматриваются инженерные вопросы организации электророботизиро-ванного конвейера перевозки молодняка. Сигнал на перевозку поступает из ЦУП. Например, следует отобрать с фермы № 3 - 4 телочки, с фермы № 12 - 3 телочки и с фермы № 15 - 1 телочку и доставить их на ферму выращивания телочек для воспроизводства № 24. Операторы ферм вручную заводят трехмесячных телочек в станки для погрузки и фиксируют около комового лотка. Робот-
скотовоз, получив задание, под контролем диспетчера ЦУП выезжает из ДЕПО, объезжает в заданной последовательности фермы №3, №12 и №15, останавливается в местах погрузки животных у каждой фермы и выдвигает огражденный с двух сторон помост. Операторы ферм переводят телочек на ферму выращивания молодняка для воспроизводства стада и сдают операторам ферм выращивания. Информация передается в базу данных ЦУП. Робот-скотовоз возвращается в ДЕПО, проходит дезинфекцию, и его готовят к выполнению других заданий. Таким же образом робот-скотовоз перевозит трехмесячных бычков на ферму выращивания и откорма, при поступлении на ферму выращивания бычков кастрируют. И здесь они пребывают до отправки в цех забоя и переработки в мясное продовольствие «органик». Телочки выращиваются и в 17 мес. осеменяются быками. Затем их переводят на молочные фермы, где приучают к доильным установкам, давая кормовую приманку. После отелов в ветеринарных боксах операторы скармливают молозиво только что родившимся телятам.
На рисунке 2 поток молодняка обозначен МК(Т), и движение телят показано тонкой сплошной линией. Учет молодняка и время перевода определяется по базе данных ЦУП.
Молочный биологический конвейер обслуживает 16 молочных ферм. Во время доения коров молоко накапливается в танках-охладителях молочных ферм. Отбор молока в один конвейерный цикл из всех ферм осуществляется автоматически два раза в сутки. Из ЦУП поступает команда в ДЕПО направить робот-молоковоз для отбора молока и доставки в цех переработки в молочное продовольствие «органик». Робот-молоковоз, заранее подготовленный к работе, выезжает из ДЕПО и в плановой последовательности объезжает фермы. Подъезжая к ферме и к первому электронному датчику, определяющему номер фермы, снижает скорость и останавливается напротив второго электронного датчика, характеризующего место рабочей стоянки. Выдвигается манипулятор, который находит воронку, опускает в нее «клюв», насосом откачивает молоко в ци-
стерну, регистрирует количество молока и передает сведения в базу данных (БД) ЦУП. Манипулятор переводится в транспортное положение, и молоковоз переезжает к следующей ферме. Операция забора молока повторяется. По окончании обслуживания всех ферм робот-молоковоз подъезжает к цеху переработки молока в продовольствие «органик», сливает в воронку все накопленное молоко, фиксирует количество слитого молока и передает сведения в БД ЦУП. Выполнив работу, робот-молоковоз возвращается в ДЕПО, проводится мойка и дезинфекция цистерны, манипулятора и насоса. Робот-молоковоз готов к последующей работе.
Электроробот перевозки жидких сред, например, молока, представляет собой электрифицированную железнодорожную цистерну с установленным на ней агрегатом для слива жидкости (рис. 3). Дополнительно он оснащается тяговым двигателем, кабиной оператора, блоком управления 4 с входящими в него микроконтроллером и измерительными приборами.
Электророботизированная пересортировка животных по фермам и доставка взрослых животных в другие цеха, в отличие от молодняка, выполняется полностью автоматически по электронному номеру на ошейнике. На данном электророботе-водовозе устанавливается манипулятор 6, подающий шланг для слива воды к горловине бака фермы, присутствует механизм автоматического открытия и закрытия люка 4, система автоматического контроля пути, система видеонаблюдения 9, система контроля за действиями манипулятора 13 при управлении роботом из центра управления производством (ЦУП) через wi-fi приемник 15.
Питание данного электроробота происходит от контактной сети 825 В постоянного тока с помощью пантографа 3. Движение электроробота осуществляется по железнодорожному полотну, соединяющему пункт заливки воды с фермами. Функция МК (Т) нелинейная. Поэтому интеллектуализация управления состоит в том, чтобы обеспечить требуемый годовой график и суточный ритм воспроизводства стада.
Рис. 3. Схема электроробота доставки воды на фермы и молока с ферм в цех переработки в продовольствие «органик»: 1 - пульт управления, 2 - кабина, 3 - пантограф, 4 - люк с затворным механизмом, 5 - антенна для считывания датчиков на фермах, 6 - манипулятор, 7 - цистерна, 8 - ж/д платформа, 9 - веб-камера внешнего вида, 10 - насос, 11 - электродвигатель, 12 - датчик уровня воды, 13 - веб-камера слежения за работой манипулятора, 14 - микроконтроллер, 15 - ■да-й приемник.
Графики Мл (Т) и Мс (Т) поступления молока и животных в живом весе на ежедневную переработку в продовольствие «органик» также нелинейные. Интеллектуализация позволит обеспечить суточный темп поступления животных и молока на переработку. Животные для перевозки ставятся в определенные (отправные) боксы. Робот-скотовоз сверяет номер, и манипулятор медленно заводит животных в скотовоз (рис 4).
Рис. 4. Робот-скотовоз для автоматического вытеснения животных из станков в вагон скотовоза и доставки в новые технологические цеха: 1 - тяговый электродвигатель постоянного тока; 2 - трансформатор; 3 - инвертор постоянного тока; 4, 5 - вытесняющие животных подвижные заграждения; 6, 7 - помосты для прохода животных;
8 - антенна системы идентификации электронных номеров животных;
9 -кормовые лотки; 10 - станки
для животных с дверцей заграждения выхода назад.
Биологический конвейер взрослых животных организуется и ведется для получения потока молока на переработку в молочное продовольствие «органик» Мл(Т), доставляет продукцию в цех переработки «Молоко - в продовольствие». Поток животных в
живом весе, поступающий на переработку в мясное продовольствие «органик», обозначен Мс(Т), доставляет продукцию в цех переработки «Мясо - в продовольствие».
Мясной биологический конвейер формируется для 30 ферм и включает компьютер-
ные программы воспроизводства стада (выбраковки молочных коров и ввода в стадо нетелей и первотелок), выращивания и откорма бычков, откорма выбракованных коров. Основным исполнительным агрегатом мясного биологического конвейера является робот-скотовоз (рис. 4). Это электрифицированный самоходный вагон, в котором установлены автоматические агрегаты идентификации электронных номеров животных, выдвижные, огражденные с боков, помосты для прохода животных и подвижные заграждения для перемещения и вытеснения животных из вагона. На фермах установлены станки, из которых робот-скотовоз забирает животных.
Подготовка кадров. Организация подготовки молодежных кадров кибер-зоотехни-ков, -ветеринаров, -агрономов, -инженеров ведется через фонд Бортника И.М. по программе УМНИК. Более 15 лет профессор В.Р. Краусп, являясь главным экспертом фонда, аккредитует конференции ФГБНУ ФНАЦ ВИМ и по проекту ЭКО-1ВК подготовил 22 специалиста. Подготовка ведется совместно с РГАУ-МСХА им. Тимирязева.
По проекту ЭКО-1ВК выполнен бизнес-план, показывающий возможность достижения рентабельности 30-40% при увеличении производительности труда на единицу продовольствия «органик» 3-3,5 раза по сравнению с передовыми индустриальными производителями продовольствия «органик».
Рис. 5. Точка безубыточности производства в бизнес-плане проекта ЭКО-1ВК
Выводы. На примере научно-технического варианта проекта ЭКО-1ВК показана перспективность разработки и внедрения в АПК к 2025 г. цифрового интеллектуального проекта в 1 -й экспортной модификации. В природных зонах Центральной России возможно культурное пастбищное животноводство в 160 электророботизированных комбинатах МИП ЭКО-ВК с целью освоения запущенных пахотных земель, улучшения продовольственного обеспечения местного населения, решения извечной проблемы создания сельских производственных дорог, путем перехода на электрифицированные железные дороги (ЭЖД), создания полноценных городских социальных условий быта высококвалифицированным молодым кибер-специалистам АПК в строящемся рядом с комбинатом агрогороде. В возведении агро-города будут участвовать студенческие стройотряды из числа выпускников РГАУ-МСХА им. Тимирязева, которые будут жить в этом агрогороде и работать на Электроро-ботизированном Комбинате Органик (ЭКО-1ВК), имея достойную заработную плату за свой высокотехнологичный труд и получив жилье в агрогороде для себя и семьи.
Литература:
1. Лачуга Ю.Ф. Высокоэффективные ресурсо- и энергосберегающие технологии и технические средства послеуборочной обработки зерна и подготовки семян // С.-х. машины и технологии. 2009. № 1(8). С. 2-9.
2. Иванов Ю.А. Направления научных исследований по механизации и автоматизации животноводства // Сельскохозяйственные машины и технологии. 2009. № 1(8). С. 10-18.
3. Пат. 2462853 РФ. Интеллектуальная роботизированная агросистема производства продовольствия / Краусп В.Р. Заяв. 10.03.11; Опубл. 10.10.12.
4. Краусп В.Р. Электророботизированная технология производства продовольствия органик // Вестник ВНИИМЖ. 2013. № 3. С. 138-143.
5. Краусп В.Р. Комплексная экологическая оценка качества зерна и кормов // Вестник ВНИИМЖ. 2017. № 2. С. 108-112.
6. Цифровая электророботизированная технология кормления, содержания и воспроизводства стада на 3000 голов КРС / Измайлов А.Ю. и др. // Вестник ВНИИМЖ. 2019. № 1. С. 34-44.
7. Пат. 2657469 РФ. Автоматизированный рулонный агрегат с обеззараживанием стебельчатых кормов / Измайлов А.Ю. и др. Заяв. 06.07.17; Опубл. 14.06.18.
8. Краусп В.Р. Проект ЭКО-1ВК электророботизации АПК для выпуска продовольствия органик // Передовые достижения в применении автоматизации, роботизации и электротехнологий в АПК. М., 2019. С. 309.
9. Коноваленко Л.Ю., Неменушая Л.А., Щеголихина Т.А. Роботизация процессов в пищевой и перерабатывающей промышленности // Передовые достижения в применении автоматизации, роботизации и электротехнологий в АПК. М., 2019. С. 214-218.
10. Овсянникова Е.А., Мамедов Т.А., Загинайлов В.И. Определение электропотребления приемников и потребителей электрической энергии // Передовые достижения в применении автоматизации, роботизации и электротехнологий в АПК. М., 2019. С. 274-284.
Literatura:
1. Lachuga YU.F. Vysokoeffektivnye resurso- i energo-sberegayushchie tekhnolo-gii i tekhnicheskie sredstva posleuborochnoj obrabotki zerna i podgotovki semyan // S.-h. mashiny i tekhnologii. 2009. № 1(8). S. 2-9.
2. Ivanov YU.A. Napravleniya nauchnyh issledovanij po mekhanizacii i avtomatizacii zhivotnovodstva // Sel'sko-hozyajstvennye mashiny i tekhnologii. 2009. № 1(8). S. 10-18.
3. Pat. 2462853 RF. Intellektual'naya robotizirovannaya agrosistema proizvodstva prodovol'stviya / Krausp V.R. Zayav. 10.03.11; Opubl. 10.10.12.
4. Krausp V.R. Elektrorobotizirovannaya tekhnologiya proizvodstva prodovol'stviya organik // Vestnik VNI-IMZH. 2013. № 3. S. 138-143.
5. Krausp V.R. Kompleksnaya ekologicheskaya ocenka kachestva zerna i kormov // Vestnik VNIIMZH. 2017. № 2. S. 108-112.
6. Cifrovaya elektrorobotizirovannaya tekhnologiya kor-mleniya, soderzhaniya i vosproizvodstva stada na 3000 golov KRS / Izmajlov A.YU. i dr. // Vestnik VNIIMZH. 2019. № 1. S. 34-44.
7. Pat. 2657469 RF. Avtomatizirovannyj rulonnyj agregat s obezzarazhivaniem stebel'chatyh kormov / Izmajlov A.YU. i dr. Zayav. 06.07.17; Opubl. 14.06.18.
8. Krausp V.R. Proekt EKO-1VK elektrorobotizacii APK dlya vypuska prodovol'stviya organik // Peredovye dosti-zheniya v primenenii avtomatizacii, robotizacii i elektro-tekhnologij v APK. M., 2019. S. 309.
9. Konovalenko L.YU., Nemenushaya L.A., SHCHego-lihina T.A. Robotizaciya processov v pishchevoj i perera-baty-vayushchej promyshlennosti // Peredovye dostizhe-niya v primenenii avtomatizacii, robotizacii i elektrotek-hnologij v APK. M., 2019. S. 214-218.
10. Ovsyannikova E.A., Mamedov T.A., Zaginajlov V.I. Opredelenie elektropotrebleniya priemnikov i potrebite-lej elektricheskoj energii // Peredovye dostizheniya v pri-menenii avtomatizacii, robotizacii i elektrotekhnologij v APK. M., 2019. S. 274-284.
DIGITAL LIVESTOCK ELECTRIC ROBOTS BIOLOGICAL CONVEYOR TECHNOLOGIES
IN THE ECO-1VK PROJECT
V.R. Krausp, doctor of technical sciences Federal research agroengineering centre VIM
Abstract. Digital livestock intelligent electro-robotic biological conveyors reflect the movement in time: a number of livestock on farms and cultural pastures; bio-materials of milk, animal's meat in live weight, till in dairy, meat and food "organic" at shops-, and manure - in liquid organic fertilizer-processing. For the movement's implementation the electro-robots are generated and applied - they are cattle-drivers, milk-drivers, etc. Digital computer intelligent automated control systems ASY, technological algorithms, software, and databases in traffic management are used. Farm operators with inter-disciplinary cyber-zootechnical, veterinary, agronomic, electro-technical education, being on the farm for 4 hours in the morning and 4 hours in the evening, they control through the devices and manage the herd's entire biological life. Electric robotics covers the transport operations: agriculture and feed production - plowing, feed production and storage, cultivation and normalized of cultivated pastures' grazing; animal services - milking and animals' transportation to other farms and workshops by a robot cattle-driver. Robots, without animals' touching, makes water to farms deliver, feed distribute, while feed residues in the feed tray of feeder's cyclone clearing, take milk from farm's tanks with it to the processing shop delivering, liquid manure from farm collecting with it delivering to the processing-shop for organic waste into liquid fertilizer converting. Keywords: electric robots, cultural pastures, workshop, livestock, cows, young animals, steers, heifers, pregnant heifers, milk yield, dynamics, reproduction, culling, food, organic, income.
