General technical and technological requirements to the system of innovative machine technologies and machinery

Full Text

Введение В XXI в. наступил новый этап создания системы машин. Если раньше в нее, наряду с новыми техническими средствами, включали производственные машины, то новая система должна состоять в основном из инновационной техники и прогрессивных машинных технологий. Система инновационных машинных технологий и техники - это свод прогрессивных базовых машинных технологий и совокупность разнородных групп технических средств, отличающихся новыми свойствами, разработка и производство которых обеспечат качественный рост эффективности технологических процессов и увеличат объемы продовольствия. Требования к системе и управляющие воздействия на нее определяются системой технологического обеспечения и комплексной механизации агропромышленного комплекса в целом и входящей в нее подсистемой технического обеспечения производства и реализации продукции растениеводства [1]. Система должна аккумулировать основные достижения научно-технического прогресса в отрасли, и все показатели должны быть на уровне мировых. В ней должны быть интегрированы, в оптимальном сочетании с отечественными, результаты лучших зарубежных разработок в области с.-х. технологий и техники, потенциально применимые в России. Система инновационных технологий и машин, базируясь на новых принципах и методах, должна представлять собой прогноз создания прогрессивных технологий и техники нового поколения и оснащения ими сельского хозяйства. Цель исследования Цель исследования состоит в разработке основных общих технических и технологических требований к системе инновационных машин и технологий. Материалы и методы В основу исследований положены материалы всех систем машин, разработанных ВИМом и другими соисполнителями по этой теме, а также данные по инновационной технике, опубликованные в различных изданиях. Результаты и их обсуждение Основные требования к системе инновационных машинных технологий и машин включают требования к содержанию, структуре, технологиям и техническим средствам. Система должна решать следующие задачи общего характера: - создание технологической и технической базы для устойчивого продовольственного и сырьевого обеспечения России в условиях рыночной экономики с учетом сложности и реального многообразия форм ведения хозяйств, возможных вариантов организации труда и условий производства; - обеспечение экономической безопасности технико-технологических условий систем производства всех видов продукции растениеводства; - производство с.-х. продукции на базе систем прогрессивных технологий, определяемых многообразием выращиваемых культур, региональных и локальных организационных и почвенно-климатических (агроландшафтных) условий ведения хозяйства; - отражение в концентрированном виде основ научно-технической политики в области технологизации и механизации с.-х. производства в качестве базы для согласования и направления в единое русло деятельности организаций различных ведомств с учетом международных связей структур, коммерческих организаций по оснащению сельского хозяйства техникой, а также по разработке новых прогрессивных технологий и инновационных технических средств, обеспечивающих выход отечественной продукции на мировой рынок; - прогнозирование создания и оснащения сельского хозяйства новыми технологиями и техникой нового поколения; - обеспечение ее пользователей (государственных и коммерческих структур, производственных, опытно-конструкторских и научно-исследовательских организаций) научно обоснованными системными данными, раскрывающими состояние и перспективы развития технологий и техники; - создание условий для принятия оптимальных решений в области новых разработок и их продвижения на рынке, позволяющих обеспечить наиболее эффективное использование имеющихся и потенциальных трудовых и материально-технических ресурсов в рыночных условиях ведения сельского хозяйства, преодолеть межрегиональные и межотраслевые барьеры, привлечь технологический и технический потенциалы мирового сообщества и стран СНГ; - достижение основных показателей эффективности на уровне мировых; - повышение в целом по отрасли уровня производительности труда в 3-4 раза, в результате чего один работник будет производить продукты питания для 35-40 человек против 12 в настоящее время; - снижение в целом по отрасли трудоемкости и энергоемкости единицы производимой продукции на 40-45%, материалоемкости на 50%, прямых эксплуатационных затрат на 20-35%, при этом доля тяжелого ручного труда должна составлять не более 10-15%. В целом содержание системы определяется совокупностью технологических операций, направленных на повышение плодородия полей, их подготовку к посеву и создание благоприятных условий для выполнения последующих операций и работы техники, а также работы по возделыванию, уборке основных с.-х. культур, выращиваемых в регионе, и последующей послеуборочной обработке и хранению урожая [2-5]. Для выполнения всех этих работ должна быть обеспечена соответствующая техническая база, позволяющая обеспечить эффективное функционирование всех машинных технологических систем. Создаваемые технологические и технические системы должны быть взаимосвязаны как в рамках технологий, так и объединяющих их в единую систему энергетических и транспортных средств. Содержание системы инновационных технологий и машин должно раскрывать общий замысел и предлагаемые принципиальные пути решения проблемы комплексной механизации растениеводства. Материалы по поэтапному развитию и показателям комплексной механизации отраслей растениеводства по перечисленным выше перспективным технологическим системам и типажам техники будут составлять основу разработки системы инновационных технологий и машин. Они должны содержать совокупность данных, описывающих общую картину развития машинных технологических систем производства всех основных видов продукции растениеводства и динамику их развития. Во взаимной увязке с технологическими системами, применительно к их развитию, приводятся данные по отдельным прогрессивным типажам технических средств с инновационными свойствами. Материалы должны основываться на обобщении отечественных и зарубежных данных о достижениях науки и техники в области механизации сельского хозяйства и смежных областях с учетом прогнозов их развития. Система базовых технологий должна состоять из перспективной прогрессивной совокупности машинных технологических модулей, необходимых для осуществления всего множества операций производства с.-х. продукции [6]. Машинные технологические системы представлены в виде схем, отражающих типичные совокупности технологических операций, выполняемых с помощью комплексов или поточных линий машин и оборудования [7-8]. Технологические системы объединяются в перспективные типажи по видам работ общего назначения и по производству основных с.-х. культур, обеспечивающие эффективное ведение с.-х. производства в пределах всего диапазона типичных региональных условий. Типажи технологических модулей представляют типичные варианты операций, определяемые или особенностями технологических процессов, или специфическими агроклиматическими и производственными условиями применения. Приводятся данные о технических вариантах технологических модулей, определяемых типоразмерами применяемой техники, с указанием потенциального объема производства продукции либо площади применения и удельных показателей эффективности. Технологические операции, составляющие включаемые в систему технологии, должны обеспечивать выполнение следующих требованиий: - получение продукции высокого качества с низкими потерями; - полная адаптация к агроландшафтным условиям и их возможным вариантам; - многоуровневость по интенсивности работ; - минимизация ручного труда; - индустриальная направленность вплоть до автоматизации всего цикла работ; - экологичность; - системная завершенность, интегрируемость в рамках технологических систем. Система технических средств включает систематизированные сведения о перспективных инновационных типажах и типоразмерных рядах техники для обеспечения реализации перспективных типажей технологий. Перспективный типаж должен содержать технологически, технически и экономически оптимальную по номенклатуре технику и типоразмерные ряды, включая входящие в них машины, объединенные общностью хозяйственного назначения и законченными технологиями производства с.-х. продукции. Типоразмерный ряд технических средств, упорядоченных по значениям их важнейшего параметра, должен содержать сведения о совокупности их показателей. Приводятся все основные параметры техники, определяющие ее технологические и технические показатели, включая инновационные свойства. Система машин должна содержать типажи следующих видов с.-х. техники: - тракторная энергетика; - с.-х. транспорт; - машины общего назначения для обработки почвы, посева, применения удобрений, защиты растений от вредителей и болезней; - машины для возделывания всех основных видов полевых с.-х. культур; - техника для уборки урожая всех основных видов с.-х. культур; - машины и оборудование для послеуборочной обработки и хранения урожая всех основных видов с.-х. культур; - техника для выращивания овощных культур; - техника для многолетних насаждений; - машины и оборудование для селекции и семеноводства. Разрабатываемые типажи технических средств должны отвечать требованиям, которые определяются перечисленными ниже прогрессивными и инновационными направлениями и тенденциями научно-технологического и технического прогресса: - создание и развитие семейств технических средств на основе энергетических и других базовых модулей, обеспечивающих формирование и функционирование гибких многоцелевых технико-технологических систем, легко адаптируемых к конкретным условиям производства; - применение трансформируемой техники на основе универсальных рам со специальными рабочими органами и оборудованием; - комбинированное построение машин и орудий; - агрегатная унификация всех основных видов технических средств, использование единой ремонтной базы; - унификация и универсализация техники на основе базовых конструкций и их модификаций; - техническое обеспечение многофазных работ, в т.ч. с применением мобильных машин и стационарного оборудования; - максимальное использование ресурсосберегающих принципов; - разработка и использование принципиально новых инновационных технологических процессов и операций с применением новых материалов, биологических и химических процессов, информационных технологий, средств автоматизации и контроля и т.д.; - реализация финишных технико-технологических систем получения продовольствия и отработанного сырья непосредственно в хозяйствах; - комплексная автоматизация и роботизация работ. Все показатели и параметры технических и технологических требований представляются в табличной форме (см. таблицу). Систематизированные типовые исходные требования приводятся по всем основным видам с.-х. техники и составляются в табличной форме. Они должны отражать типичные основополагающие показатели по каждому виду техники, отвечающие наилучшим отечественным и мировым достижениям. Для отдельных типоразмеров технических средств приводятся лишь те показатели, которыми они отличаются от базовой модели, особенно в части инноваций. В обязательном порядке излагаются технологические, технические, эксплуатационные, экологические и эргономические требования. Обобщенные сведения о технико-экономической эффективности даются в заключительной части. Технические и технологические требования к сельхозтехнике № п/п Наименование технического средства Назначение Содержание технологических и технических требований 1 Универсальные опрыскиватели (прицепные, навесные) Борьба с сорняками, вредителями и болезнями с применением биологических и химических препаратов Агрозона применения*, условия применения, техника безопасности, экологическая безопасность, технический уровень, качество выполнения, экономические показатели и др. 2 … … … * Каждый показатель включает соответствующие параметры. Эффективность системы инновационных технологий и машин отражается в обобщенных технико-экономических показателях системы. В качестве критерия оценки системы приводятся следующие общие показатели с расшифровкой по видам товарной продукции: - энергоемкость системы; - материалоемкость системы машин; - потребность в топливе; - затраты труда на весь комплекс работ в растениеводстве; - уровень комплексной механизации по основным видам работ; - уровень механизации труда; - основные инновации в системе; - общий годовой экономический эффект. Выводы Стоящие перед Россией задачи вывода сельского хозяйства из кризиса, динамичного повышения его эффективности и создания условий для доведения его технологического и технического оснащения до мирового уровня требуют развития и видоизменения существующей системы машин и технологий. В ней должны быть отражены всеобъемлющие системные данные по новой инновационной технике и технологиям, обеспечивающим целенаправленное развитие научно-технического прогресса.

About the authors

V. M Beylis

All-Russian Research Institute of Agricultural Mechanization

Email: vim@vim.ru
PhD in Engineering Moscow, Russia

References

Supplementary files