Проблемы создания инновационной системы технологий и машин для растениеводства
- Авторы: Елизаров В.П1, Бейлис В.М1
-
Учреждения:
- ВИМ
- Выпуск: Том 81, № 10 (2014)
- Страницы: 46-50
- Раздел: Статьи
- Статья получена: 26.04.2021
- Статья опубликована: 15.10.2014
- URL: https://journals.eco-vector.com/0321-4443/article/view/65561
- DOI: https://doi.org/10.17816/0321-4443-65561
- ID: 65561
Цитировать
Полный текст
Аннотация
Рассмотрены состояние и перспективы развития с.-х. техники и технологий, а также основополагающие принципы обоснования, построения и разработки инновационной системы технологий и машин.
Ключевые слова
Полный текст
УДК 658.711.2 ТСМ № 10-2014 Проблемы создания инновационной системы технологий и машин для растениеводства Д-р техн. наук В.П. Елизаров, канд.с.-х. наук В.М. Бейлис (ВИМ, тел. 8 (499) 174-88-00) Аннотация. Рассмотрены состояние и перспективы развития с.-х. техники и технологий, а также основополагающие принципы обоснования, построения и разработки инновационной системы технологий и машин. Ключевые слова: инновационная система, технология, система машин, потери продукции, типаж. В последние десятилетия в связи с коренными преобразованиями в обществе, изменением производственных отношений, экономики страны в целом и сельского хозяйства в частности появилась потребность в разработке новой концепции формирования системы машин, определяющей задачи, проблемы и место этой системы в общем процессе повышения эффективности производства в одной из важнейших отраслей народного хозяйства. Большое значение приобрела проблема установления фундаментальных закономерностей развития технического обеспечения сельского хозяйства, так как только новые знания, идеи и научные положения могут обеспечить определение наиболее эффективной стратегии развития механизации сельского хозяйства на длительный период. Возникла необходимость в анализе путей развития системы машин за прошедшие годы, ее современного состояния, методов ее обоснования и разработки, имеющихся недостатков. В XX веке в сельском хозяйстве страны произошла техническая революция, которая привела к тому, что основная масса с.-х. культур стала выращиваться на основе повсеместного применения машинных технологий. Для этого потребовались фундаментальные и глубокие прикладные исследования технологических процессов и основ конструирования сельхозтехники. Одной из главных задач, связанных с ускорением темпов обновления и развития инженерной системы растениеводства, должна быть кардинальная перестройка научных методов разработки системы технологий и машин - важнейшего инструмента формирования и реализации стратегии и тактики технической политики в отрасли, - а также привлечение к ее развитию отечественных и зарубежных инвесторов на конкурентной основе [1]. Система технологий и машин должна зиждиться на технической базе, отвечающей мировому уровню и обеспечивающей наиболее эффективное применение достижений научно-технического прогресса в области технологизации, механизации и автоматизации с.-х. производства [2]. Инновационная система технологий и машин (ИСТМ) - совокупность дополняющих друг друга машин, которые выполняют технологические операции в заданные сроки, обеспечивают качественный рост эффективности процессов или продукции и востребованы рынком. Разработка ИСТМ предполагает решение двух одинаково важных задач. Первая - тактическая задача развития технической базы сельского хозяйства путем обеспечения с.-х. товаропроизводителей необходимыми высокоэффективными технологиями и техникой, а также защита их интересов. Вторая - решение стратегических проблем развития агроинженерной сферы с.-х. производства наиболее эффективными методами. Для этого остро необходима разработка концепции, которая содержала бы всеобъемлющие фундаментальные данные по созданию технологий и техники нового поколения, обеспечивающих перевод сельского хозяйства России на качественно более высокий уровень путем целенаправленного, основанного на системных принципах развития научно-технического прогресса в отрасли. Системы федерального уровня должны взаимодействовать и дополнять друг друга на основе создания и ведения единого банка данных. По сути обоснование, построение и разработка ИСТМ - это прогноз оснащения сельского хозяйства современными технологиями и техникой нового поколения. В основу этого прогноза следует положить новые научные принципы и методы, которые предстоит разработать в ближайшие годы. ИСТМ по всем показателям должна соответствовать мировому уровню и отвечать целому ряду требований, позволяющих обеспечить наиболее эффективное использование имеющихся ограниченных ресурсов в новых экономических условиях ведения сельского хозяйства, преодолеть межрегиональные барьеры, привлечь технический потенциал мирового сообщества и стран СНГ. В частности, в системе следует интегрировать, в оптимальном сочетании с отечественными, результаты лучших зарубежных разработок в области с.-х. технологий и техники, потенциально применимые в России. Для государства проект разработки ИСТМ должен служить основополагающим документом, отражающим основы научно-технической политики в области с.-х. производства, с помощью которой обеспечивается согласованная и направленная в единое русло деятельность различных ведомств и организаций по оснащению сельского хозяйства необходимыми машинами и оборудованием для высокоэффективного производства, а также по разработке технологий и техники, которые обеспечили бы отечественной продукции выход на мировой рынок. С учетом ИСТМ следует строить инвестиционную политику отрасли, планировать НИОКР, создавать новые технологии и с.-х. технику, определять объемы финансирования научно-исследовательских и конструкторских организаций, формировать государственные и отраслевые программы [3]. Производители с.-х. продукции должны получить свободный доступ ко всей нужной информации по технике, рекомендованной научными организациями в виде системы машин, а машиностроительные предприятия - возможность выбирать оптимальные решения, гарантирующие сбыт и прибыль. Полное оснащение хозяйств современной техникой позволит увеличить объем с.-х. продукции в 1,5-2 раза. Большие потери и недобор зерна, картофеля, овощей в стране (см. таблицу) обусловлены отсутствием у товаропроизводителей нужных машин. Например, вместо потенциальной урожайности 30 ц/га получаем 22,4 ц/га зерна яровой пшеницы и т.д. Недобор и потери урожайности с.-х. культур при нарушении агросроков в среднем по РФ, % Культура Операция 1-й день 2-й день 3-й день 4-й день 5-й день 6-й день 7-й день 8-й день 9-й день 10-й день Озимая пшеница Посев 0,2-28,2 1,2-30,1 1,6-32 2-34 2,4-36,7 4,4-38,6 5,1-40,5 5,9-42,9 6,6-44,6 7,3-47,6 Озимая пшеница Уборка (прямое комбайнирование) 0,6-7,5 1,2-11,3 2,5-15,1 3,8-18,1 5-19,6 6,3-20,8 7,6-21,9 6-23,4 6,5-24,2 7-26 Яровая пшеница Посев 0,9-38 1,7-41,5 3,1-44 4-48,8 Яровая пшеница (Сибирь) Прямое комбайнирование 9,8-12 10,7-16 11,8-20 12,8-25 13,3-29 13,8-34,3 14,4-39,1 15-45,4 Ячмень Посев 1-26 2-29 7-32,3 8-35 10,7-38,1 11,2-41,4 11,3-44,1 11,3-47,1 11,4-50,2 11,5-55,2 Ячмень (Сибирь) Скашивание 5,6-8,8 5,7-10,1 5,8-10,6 6,7-11,1 11,2-12,3 Подбор 10 11 12 12,1 12,3 Ячмень (Сибирь) Скашивание 18 19 19,5 20 Обмолот 19 20,5 22,5 24,5 Горох Уборка 5,5-6,4 8,5-12,4 16,5-18,5 24-24,2 30,8-32,4 Лен Посев 6,2 7,5 8,5 9,2 Уборка 12,5 15 20 25 30 Картофель Посадка 0,4-10 0,8-14,2 1,1-19 1,5-10,5 2-21,5 Уборка 0,5-17 0,8-19 1,2-21 1,5-23 Зерновые культуры Вспашка зяби 1,2-24 2,3-25 4,2-25,2 Закрытие влаги 9,3-16,4 9,5-18,1 9,7-19 10,1-20,3 Задача фундаментальных исследований состоит в разработке научных методов обоснования, системного проектирования и расчета показателей ИСТМ, в т.ч. методов, алгоритмов и программного обеспечения для оптимального построения ИСТМ, системного обоснования, проектирования и вариантных расчетов показателей при различных сценариях обеспечения технической базы. Основу ИСТМ должны составить типажи и типоразмерные ряды техники, а не марки машин, как было ранее. Поэтому необходима разработка современных методов обоснования перспективных типажей и типоразмерных рядов техники, а также решение задач типизации, формализации и преобразования в удобный для расчетов вид исходной информации по агроландшафтам, производственным и другим условиям, от которых зависят требования к формированию технологической и технической базы растениеводства РФ, отвечающей мировому уровню. При создании техники в новой системе должны найти отражение в первую очередь следующие концепции, позволяющие сократить затраты на производство с.-х. продукции: - разработка семейств технических средств на основе универсальных энергетических и других базовых моделей, обеспечивающих функционирование гибких производственных систем; - агрегатная унификация по всем основным видам технических средств с обоснованием и реализацией типоразмерных рядов для узлов и агрегатов; - создание трансформируемой техники на базе универсальных рам со сменными рабочими органами и дополнительным оборудованием; - максимальная унификация технических средств одного типа и назначения за счет модификации базового образца; - техническое обеспечение многофазовых технологий работ, сочетающих выполнение операций с применением мобильных и стационарных машин; - реализация принципиально новых технологических процессов воздействия на объект обработки с использованием ранее не применявшихся физических и кибернетических принципов, химических и биологических воздействий, материалов; - создание технических систем с упорядоченным перемещением мобильных рабочих агрегатов, в т.ч. в полуавтоматическом контролируемом режиме; - разработка конгломератов технических средств для законченных промышленных технологий производства пищевых продуктов и сырья для легкой промышленности в с.-х. организациях, межхозяйственных объединениях и комбинатах, а также подобных им мини-систем для крестьянских хозяйств; - автоматизация и роботизация выполнения законченных циклов работ с использованием машин-автоматов и роботов. Прикладная сторона исследований по созданию ИСТМ заключается прежде всего в разработке на научной основе интегрированных исходных требований по видам техники, которые должны стать ее неотъемлемой частью. Кроме того, подлежит всестороннему изучению широкий круг вопросов, связанных с практическим применением ИСТМ, адаптацией и доведением ее непосредственно до конкретных с.-х. товаропроизводителей. В т.ч. предстоит изучить: региональные системы машин; системы ведения сельского хозяйства по регионам и областям; типовые технологические карты по всем видам с.-х. культур; операционные технологии с.-х. работ; правила производства механизированных работ; нормативы потребности, сезонной нагрузки и др. Анализ тенденций и приоритетных направлений развития по основным видам технологий растениеводства позволяет сформулировать некоторые общие закономерности развития системы технологий, которые следует учитывать при проведении дальнейших исследований: - технологии становятся более дифференцированными, высоко адаптированными к реально встречающимся на практике агроландшафтам и производственным условиям; - наряду с самыми эффективными, с.-х. товаропроизводителям предлагаются технологии любых уровней интенсификации, вплоть до простейших, что позволяет выбирать технологии, отвечающие экономическому и техническому потенциалу хозяйств; - индустриализация требует все более высокого уровня механизации, а в перспективе - автоматизации работ; - все большее значение получает направленность технологий на получение высококачественной продукции при безусловном соблюдении экологических требований; - повышаются требования к подготовке посевного и посадочного материала, качеству вносимых и наносимых материалов. Все это свидетельствует о необходимости разработки основ проектирования технико-технологических систем производства продукции растениеводства и решения целого комплекса научных задач в условиях интенсификации растениеводства. Учитывая неустановившийся характер и незавершенность процесса становления новых форм собственности и организации труда в сельском хозяйстве, для оптимизации перспективных технико-технологических систем и комплексов необходимо разработать методы проведения исследований, базирующиеся на развернутой информации о типоразмерных рядах с.-х. предприятий. Эти ряды стоятся по совокупности критериев, отражающих в обобщенном виде региональные особенности производства и реальное многообразие хозяйств различных размеров и специализаций с разными уровнями технической оснащенности, доходов и т.д. Для с.-х. предприятий нового типа, ориентированных на работу в условиях рыночной экономики, потребуется определить в зависимости от их размеров и природно-климатических условий оптимальные товарные специализации. Эту задачу вполне правомерно рассматривать как самостоятельную для зональных институтов агроэкономического профиля, однако ввиду явного отставания в проведении таких работ целесообразно дать хотя бы концептуальное решение в рамках проекта ИСТМ. Для этого потребуется исследовать, применительно к оптимизируемому типоразмерному ряду с.-х. предприятий, агротехнически допустимые в различных агрозонах страны варианты специализаций и выявить наиболее рациональные путем сопоставления совокупности их показателей. Для каждого варианта специализации нужно будет выполнить многокритериальный расчет оптимальной совокупности технологий и состава машинно-тракторного парка (МТП) с.-х. предприятий различных типоразмеров. Разработка методики и программного обеспечения для проведения подобных расчетов с учетом современных особенностей и требований производства представляет собой крупную научную проблему. С целью разработки и оценки технико-технологических систем по комплексу ресурсных и ряду других критериальных показателей на стадии оптимизации совокупности технологий и состава МТП потребуется разработка алгоритмов и математических моделей их оптимизации, адекватно отражающих всю необходимую для решения задачи разнообразную по составу и обширную по объему агротехническую, агротехнологическую, природно-производственную, техническую, экономическую и иную исходную информацию. На результатах этих исследований будет базироваться обоснование перспективных типажей модельных объектов-представителей как по России в целом, так и по регионам, упорядочивающих и облегчающих решение совокупности задач по обоснованию и проектированию агроинженерной системы растениеводства. В числе таких задач многовариантные расчеты потребности в технике и других материально-технических ресурсах, определение показателей производства при различных сценариях его развития и многое другое. Разработка базовых интегрированных технико-технологических систем - действенный метод повышения рентабельности производства основных видов продукции растениеводства. Создание рынка технологий и технических средств, оснащение с.-х. товаропроизводителей интенсивными приемами производства растениеводческой продукции, обеспечивающими ее конкурентоспособность на мировом рынке, во многом будут зависеть от применения технико-технологических систем производства на основе ИСТМ для выполнения отдельных циклов работ, интегрированных в единые законченные технологии производства конкретных видов продуктов (с.-х. сырья и кормов) непосредственно с.-х. товаропроизводителями или на основе их кооперации. В результате устранения посредников, сокращения числа технологических и особенно вспомогательных операций, технологически обоснованного снижения требований к ним и использования ряда других резервов можно создать условия для значительного повышения рентабельности хозяйственной деятельности, прямого выхода на продовольственные рынки, обретения независимости от предприятий перерабатывающей промышленности и их монопольного ценообразования. Это решит многие проблемы, связанные с платежеспособностью хозяйств, гарантийным обеспечением кредитования и т.д. Прогрессивные технологии и техника должны обеспечивать наиболее эффективное использование с.-х. угодий, способствовать улучшению структуры посевных площадей за счет выполнения в сжатые сроки больших объемов разнообразных энергоемких работ при участии минимума людей, имеющих высокую квалификацию. В основу построения ИСТМ должны быть положены оптимальные типажи и типоразмерные ряды новой техники, основанные на новейших достижениях науки, нетрадиционных методах использования различных видов энергии и воздействия на обрабатываемые с.-х. объекты. Проект ИСТМ должен объединить научно обоснованные системные данные, раскрывающие общую картину, состояние и перспективы развития технологий и техники с целью принятия потенциальными инвесторами оптимальных решений в области новых разработок и их продвижения на рынок. Сочетание инновационного развития и модернизации технической базы агропромышленного комплекса позволит вывести с.-х. производство на новый высокоэффективный уровень и обеспечить отечественной технике и технологиям конкурентоспособность на мировом рынке. В заключение необходимо отметить следующее. В настоящее время технические средства производятся практически во всех республиках, областях и краях России, а их номенклатура и параметры укладываются в достигнутые показатели, предусмотренные системами машин. Отбор техники регулируется рыночными отношениями. Только конкуренция на рынке сельхозмашин может выявить эффективные средства механизации для каждого региона или агрозоны РФ. Новые технические методы, материалы и другие новации, включая автоматизацию и роботизацию технологических процессов при создании с.-х. техники, помогут России успешно конкурировать с западными странами на мировом рынке. Кроме того, товаропроизводители получат возможность покупать конкурентоспособные отечественные машины, адаптированные к разным почвенно-климатическим условиям, а инновационная система технологий и машин поможет им ориентироваться в сложном мире рыночных отношений.×
Об авторах
В. П Елизаров
ВИМд-р техн. наук 8 (499) 174-88-00
В. М Бейлис
ВИМканд. с.-х. наук 8 (499) 174-88-00
Список литературы
- Бейлис В.М. Концепция разработки инновационного развития и модернизации комплексной механизации АПК на период до 2020 г. // Тракторы и сельхозмашины. - 2012, №11.
- Ушачев И.Г. Научное обеспечение «Государственной программы развития сельского хозяйства и регулирования рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия на 2013-2020 годы» // Сельскохозяйственные машины и технологии. - 2013, №2.
- Елизаров В.П. и др. Система машин и технологий для растениеводства // Техника в сельском хозяйстве. - 2009, №4.
Дополнительные файлы
![](/img/style/loading.gif)