WWW.KONF.X-PDF.RU
БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА - Авторефераты, диссертации, конференции
 


Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 5 |

«ОБОСНОВАНИЕ НИЗКОЗАТРАТНОЙ ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЧИСТОЙ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА ПРОДУКЦИИ НА МОЛОЧНОЙ ФЕРМЕ МОДУЛЬНОГО ТИПА ...»

-- [ Страница 2 ] --

Определенный интерес представляет опыт работы фермерского хозяйства Германии, производящего экологически чистую продукцию растениеводства и животноводства в рамках «Биологически-динамичного сельского хозяйства и использования биогаза». Хозяйство растениеводческо-животноводческого направления и имеет: 530 га пашни (380 га – пропашные культуры, 150 га – зерновые); 150 коров. На ферме работает около 50 человек. В структуру хозяйства входят, кроме растениеводческого и животноводческого блоков, участки переработки продукции: доильный зал, бойня, колбасный цех, сыроварня и др.


Порода коров – черно-пестрая немецкая (голштинская). Доильный зал на 12 коров (установка типа «Тандем»). Надои молока до 6000 л/год. Общее производство молока на ферме превышает 700 тыс. кг в год: 90% производимого молока идет после соответствующей обработки на молокозавод и 10% перерабатывается на ферме.

Следует отметить небольшие затраты на производственные помещения для животных КРС, которые круглый год находятся под навесом при безпривязном содержании на глубокой подстилке. Корма собственного производства. Удаление подстилочного и полужидкого навоза осуществляется по стандартной технологии: бульдозером подстилочный навоз подаётся на площадку хранения. Интерес представляет переработка навоза и других биологических отходов биогазовой установкой (рис.

1.17, 1.18), которая позволяет получать газообразное топливо (биогаз) и органическое удобрение при анаэробной переработке всех видов органических отходов растительного и животного происхождения (навоза, фекальных стоков и различных отходов). Установка комплектуется приемным резервуаром на 250 м3 и двумя биореакторами. Получаемый биогаз содержит 65% метана и 35% углекислого газа. Теплотворная способность его до 22 тыс. кДж/м3. Биогаз поступает на газогенераторы (основной и резервный), которые производят электрическую энергию (переменный ток 220-380 В, 50 Гц) и тепло (горячая вода 70…90о С). Горячая вода идет на нужды фермерского хозяйства, электрическая энергия – на нужды фермерского хозяйства и частично пополняет федеральную энергетическую систему. Полученное жидкое органическое удобрение используется на полях фермерского хозяйства. Фермерское хозяйство работает в замкнутом цикле, производит экологически чистую продукцию (мясо, молоко и др.), которая пользуются спросом не только в Германии, но и других странах Европы.

–  –  –

Перечисленные выше схемные решения малых ферм не являются полностью модульными, способными развиваться в линейке поголовья 25, 50, 75, 100, 150, 200 и т.д. голов.

В данных схемных решениях отсутствуют основные принципы модульного построения:

- единые технологические и конструктивные решения сельскохозяйственных зданий;

- минимальный набор машин и механизмов, выпускаемых отечественной промышленностью, обязательных к применению всеми заказчиками и строительными организациями к выполнению;

- замкнутый цикл производства продукции молочно-товарных ферм.

1.4 Обзор исследований проектно-технологических решений молочных ферм модульного типа Вопросами теоретических исследований и практического развития животноводства занимались известные ученые И.А. Даниленко, Л.П. Кормановский, В.И. Ермоленко, П.Е. Ладан, В.И. Степанов, Л.К. Эрнст, Г.А. Ефанов, В.П. Ожегов, В.И. Комляцкий, К.М. Осипов, А.М. Бондаренко и другие исследователи.

Однако вопросы улучшения технологий производства продукции животноводства с использованием передовых достижений науки и производства с учетом различных форм хозяйствования требуют дальнейших исследований.

Целью создания любой системы содержания животных является получение максимальной прибыли от продукции фермы при минимальных затратах труда, кормов и других материальных ценностей. Этого можно добиться только в том случае, если будут созданы оптимальные условия содержания животных, отвечающие их физиологическим потребностям.

Однако эти условия не должны противоречить экономической целесообразности содержания и использования животных.

Анализ целого ряда публикаций отечественных и зарубежных исследователей в области производства животноводческой продукции показывает, что большинство из них считают технологию производства молока на фермах одной из сложных «систем» науки и техники. К настоящему времени пути решения научных проблем и отдельных вопросов таких систем, предлагаемые различными исследователями, значительно расходятся.





Под технологией в животноводстве принято считать совокупность методов, способов и приемов производства определенной продукции [4,33,70].

Сами методы, способы и приемы производства продукции представляют технологические или производственные процессы, к которым на молочной ферме относятся, например, приготовление и раздача кормов, поение, доение, уборка навоза и отходов кормов, обеспечение микроклимата и др. Очередность и последовательность их выполнения обеспечивает не только получение исходного продукта, его качество, но и результатов его переработки.

Далее технологические процессы расчленяют на отдельные операции выполнения задач конкретного процесса, набор, последовательность и длительность которых обеспечивают его выполнение [63].

На молочной ферме под технологией производства молока, таким образом, следует понимать комплекс производственных процессов, позволяющих с помощью коров преобразовывать в молоко, как сырье для производства пищевых продуктов,различные кормовые средства.

При этом технологии производства молока присущи все основные признаки «сложных систем»: достаточно большое количество взаимодействующих между собой элементов, возможность расчленения её на подсистемы для достижения общей цели, сложность выполняемых системой функций, наличие управления ею, зависимость от внешней среды и варьирования условий функционирования. Животные коровника обычно обслуживаются десятками специальных машин и механизмов под управлением операторов различной квалификации. Учитывая, что в такой системе участвует два биологических звена - человек и животное в отличие от систем в процессах сельскохозяйственного производства, например, при уборке зерновых [55], Л.П. Карташовым предложена схема взаимодействия оператора с элементами такой системы, представленная на рисунке 1.19 [35].

По его данным оператор взаимодействует со средой воздействия как через техническую часть управляющей системы, так и через биологическую её часть, в связи с чем в своих исследованиях он особо выделил взаимодействия между человеком-оператором и животным и учёл их при разработке и совершенствовании технических управляющих средств.

Рисунок 1.19 – Схема взаимодействия оператора-животновода с системой производства молока (по Л.

П. Карташову) [35]:

СД – среда деятельности оператора; СВ – среда воздействия; УС – управляющая система; ТУС – технологическая часть УС; БУС – биологическая часть УС;

УО – управляемые объекты; ВУ – внешние условия В исследованиях различных аспектов технологии производства животноводческой продукции значительное внимание уделяется использованию принципов поточного производства на базе автоматизированных технологических линий [3,6, 11, 12,41,55,56]. При этом большинство исследователей отмечают существенные отличия функционирования поточных линий в животноводстве от поточных линий в промышленности из-за наличия в первых ещё одного биологического звена – животных.

Естественно, в животноводстве имеется целый ряд производственных процессов, которые в настоящее время нельзя еще из-за отсутствия соответствующего автоматизированного оборудования перевести на поток. В большей мере исследованы поточные линии доения, первичной обработки и переработки молока, приготовления и раздачи кормов, создания микроклимата [13,24,34,43,59,79,109].

Отдельным вопросам разработки методов проектирования и построения поточных технологических линий в животноводстве посвящены работы отечественных ученых С.В. Мельникова [63], Г.И. Бремера, Р.М. Славина, В.И. Сыроватка[113], А.А. Омельченко, Ю.Ф. Новикова, Л.П. Кормановского[41], И.И.

Тесленко [116], И.А. Хозяева [117], Л.П. Карташова [35], А.Т. Лебедева[51], Н.П. Алексенко [4] и др.

В их работах отмечается сложность процессов взаимодействия средств механизации производственных процессов с источниками продукции животноводства – живыми организмами. Это вызывает определенные затруднения и в выборе рациональных объёмно-планировочных решений построек для животных и комплекса оборудования для их механизации.

Вопросами повышения надёжности функционирования системы «человек–машина–животное» занимались на основе технологического процесса доения коров доктора технических наук И.А. Хозяев[117], Л.П. Карташов [35], и другие исследователи [55,109].

Л.П. Карташовым разработаны методологические принципы работы такой системы, определена вероятность безошибочной работы оператора в процессе доения коров, учитывающая стаж работы и квалификацию оператора машинного доения. Им введен показатель эффективности системы, включающий оценку полноты П извлечения молока из вымени коровы в %, среднюю фактическую скорость доения Qmaxв кг/мин:

П ( ) ( ). (1.1) Анализируя её, он отметил, что на работу системы оказывают влияние внешняя среда, воздействия оператора и исполнительный механизм доильной машины.

Полагая, что решения q оператора зависят от текущего физического состояния системы рi рi=Ti(p,P,q,r), (1.2) где р и Р – исходное физическое состояние системы и информационная модель знаний оператора;

r – случайная величина, имеющая определенное априорное распределение, являющаяся частью информационной модели.

Л.П. Карташов свёл задачу к решению с помощью вычислительной машины системы уравнений:

( ) ( ), (1.3) где m и n– числа наблюдаемых единиц и нулей по коду Грея (двоичная система) в общем случае состояния информационной модели процесса доения;

Е – математическое ожидание;

F–последовательности функции (m,n) информационной модели с оптимальным адаптивным регулированием для k-шагового процесса расчёта.

Сложность таких расчётов заключается в получении реальных исходных данных в виде функций f1, f2,…, fk, по которым производится компьютерный расчёт оптимальных решений состояния системы.

Нарушения технологического процесса, по данным Л.П. Карташова, вызывают снижение показателей функционирования системы, уменьшение годового надоя от коровы, определяемого следующей зависимостью [35]:

Q=Q0-B(1-ect), (1.4) где Q0– годовой удой от коровы до нарушения процесса;

B – коэффициент, учитывающий тяжесть нарушения, (В=0,145…0,2);

c– коэффициент, характеризующий тип высшей нервной деятельности коровы;

t– длительность периода, прошедшего после возникновения нарушения.

Рассматривая молочные фермы и комплексы, как объекты с большими сложными системами, обладающими разнообразием составляющих элементов (настройки, животные, операторы, машины, корма и т.д.) и имеющими часть

–  –  –

Сложность таких расчетов для выбора состава технологических линий в животноводческом объекте заключается не только в качестве и разнообразии технических средств, но и в реальных условиях эксплуатации, когда затраты времени на выполнение различных производственных процессов варьируют в широких пределах.

Этот недостаток в какой-то мере устранятся, если расчет ведется по одному технологическому процессу, но с учетом коэффициента использования времени смены [22]:

–  –  –

процесса к чистому времени работы и соотношения непроизводительных потерь времени на выполнение к его чистому времени.

В целом же, хотя предложенная методика оценки сравниваемых вариантов сложна, но позволяет оценить их по соотношению общих затрат и дополнительным затратам времени на выполнение процесса до достижения одинаковой эффективности этих вариантов. Сложность предлагаемых методов сравнения технологических решений объясняет наибольшее распространение в практике проектирования животноводческих ферм проверки и оценки их путем строительства экспериментальных объектов в полном объеме[87, 120]. Однако получаемые при этом результаты, как правило, значительно отличаются от фактических из-за недостаточного уровня принятых планировочных и технологических решений, что ведет к существенным затратам средств и времени на устранение недостатков и доработку проектов.

Всё это требует дальнейшего совершенствования разработки новых методов оценки технических и технологических решений в области механизации и автоматизации производственных процессов на животноводческих фермах, целесообразности дальнейшего совершенствования технологических решений производства молока на малых фермах, разработки новых проектных решений по ним на основе замкнутого цикла производства продукции и теоретического обоснования набора технических средств для механизации и автоматизации производственных процессов в них.

1.5 Цель и задачи исследования

Цель исследования – обоснование параметров низкозатратной экологически чистой технологии производства молока на фермах модульного типа малой вместимости, обеспечивающей замкнутый цикл производства.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи исследования:

1. Определить общую тенденцию развития молочного животноводства.

2. Дать анализ функционирования существующих молочных ферм и определить направления разработки модульных ферм на 25…200 дойных коров.

3. Обосновать базовые параметры механизации производственных процессов и компоновочные решения животноводческих объектов.

4. Уточнить методы выбора способов содержания животных на молочной ферме модульного типа и набора оборудования для механизации производственных процессов в них.

5. Определить физико-механические свойства навоза в процессе его первичной обработки и переработки в КОУ в условиях модульной фермы.

6. Провести технико-экономическое обоснование эффективности функционирования молочных ферм модульного типа с определенными техникоэкономическими и проектными решениями.

Объек исследования: процесс модульного построения молочных ферм с замкнутым технологическим циклом производства молока.

Предме исследования: закономерности процесса модульного построения молочных ферм с замкнутым технологическим циклом производства молока.

2 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И РАЗРАБОТКИ

ПО ОБОСНОВАНИЮ УСОВЕРШЕНСТВОВАННОЙ ТЕХНОЛОГИИ

ПРОИЗВОДСТВА МОЛОКА НА ФЕРМАХ МОДУЛЬНОГО ТИПА

2.1 Общая схема усовершенствованной технологии производства молока и выращивания молодняка КРС на ферме модульного типа Технологический процесс производства молока и выращивания молодняка крупного рогатого скота на ферме относится к биотехническим системам «человек-машина-животное», достаточно полно исследованных докторами технических наук Л.П. Карташовым, С.А. Соловьевы, В.Ф Ужиком и их учениками. Анализ этого процесса показывает, что в условиях ферм личных подсобных и фермерских хозяйств функционирование комплекса технических средств механизации производственных процессов во многом соответствует основным характеристикам и показателям гибких автоматизированных процессов [35].

Согласно рисунка 2.1 его можно представить зависящим от комплекса технических средств механизации производственных процессов в коровнике и собственно животных, на которые оказывают влияние условия содержания, параметры микроклимата и случайные возмущения. К факторам управления процессом производства молока и выращивания молодняка КРС относятся: управление кормлением посредством варьирования рационов и схем кормления, нормы и способы поения, режимы и способы доения и первичной обработки молока, планомерное изменение режимов работы средств механизации, технологичность, уровень автоматизации, функциональная инвариантность и работоспособность.

При этом основными показателями средств механизации коровника являются эксплуатационно-техническая надежность, энергоресурсосбережение, эргономичность, монтажеремонтопригодность и безопасность для животных и обслуживающего персонала.

Гибкость, эффективность и управляемость такого процесса может быть обеспечена на основе блочно-модульного его построения. Для этого целесообразно объединение целого ряда технологических процессов в отдельные технологические модули, представленные на рисунке 2.2.

Рисунок 2.1 – Структурная схема построения процесса производства молока и выращивания молодняка КРС на ферме При этом за основу принята ферма на 25 коров с возможностью наращивания поголовья через каждые 25 коров.

Так ферма на 100 коров имеет площади (м2): участка – 25410, застройки – 4178,8, покрытий – 1185, процент застройки – 16%. Общая площадь помещений составляет 3985,2 м2, а строительный объем – 26997,8 м3.

Молочная ферма представляет собой замкнутую систему по производству молока и удобрений. В состав её входят следующие модули (рис.2.2): производственный, кормоприготовительный, доильно-молочный и модуль по производству комплексных органических удобрений (КОУ) [71, 72, 73, 76].

Рисунок 2.2 – Генеральныйплан модульной фермы на 100 коров:

1 – производственный модуль; 2 – доильно-молочный модуль;

3 – кормоприготовительный модуль; 4 – модуль по производству КОУ Отличительным признаком фермы является то, что каждый из 4 модулей представляет отдельно стоящее здание либо отдельный «архитектурный» блок прямоугольный в плане, что позволяет варьировать расположением модулей друг относительно друга, сокращать или увеличивать мощность фермы при разных экономико-географических и прочих условиях функционирования объекта. Все модули одноэтажные.

Для увеличения поголовья скота стены тамбура коровника выполнены съёмными с возможностью демонтажа и стыковки с дополнительным производственным модулем.

Доильно-молочный модуль также оборудован съёмной стеной противоположной производственному модулю торца здания с возможностью увеличения длины доильно-молочного модуля, причём доильная установка расположена у этой съёмной торцевой стены модуля, например, перпендикулярно продольной оси производственного модуля с возможностью увеличения количества входящих в неё доильных станков при наращивании поголовья коров. Молочная этого доильно-молочного модуля одновременно выполняет роль молокоприёмного пункта от населения посёлка и оснащена оборудованием не только для очистки и охлаждения молока, но и для его пастеризации и сепарации части принимаемого молока в зависимости от показателей его качества.

Кормоприготовительный модуль состыкован с производственным с образованием единого кормового прохода для кормораздатчика, по обе стороны этого прохода в пределах кормоприготовительного модуля расположены участки хранения и подготовки компонентов кормовой смеси.

Модуль производства КОУ включает участки накопления навозной массы и отходов кормов перед её переработкой, производства концентр ированных органических удобрений (КОУ) типа «Агровит-Кор» путём измельчения её, обогащения -добавками, биообработки, гранулирования, сепарирования и фасовки, а также участок хранения КОУ.

Общий вид коровника такой фермы представлен на рисунке 2.3, где он показан в совокупности с модулем кормоцеха и доильно-молочным модулем.

–  –  –

На ферме планируется беспривязно-боксовое содержание коров, обеспечивающее значительные сокращения не только затрат труда, но и средств для производства молока в сравнении с привязным содержанием.

Принята поточно-цеховая система производства молока. Животных в зависимости от возраста и физиологического состояния формируют в группы и размещают в специализированных цехах.

Основной производственный модуль включает: помещение для коров (рис. 2.4 и 2.5), подразделённое на три секции 1 (рис. 2.5) для дойных коров (в каждой по 25 голов); секцию 8 для 12 сухостойных коров беспривязного содержания; секцию 9 глубокостельных коров и нетелей (за 10 дней до отела) на 12 голов привязного содержания. В центре помещения имеется секция 7 для содержания новотельных коров; денники 2 для отела и телятникпрофилакторий 3 на 6 голов и участок 13 автоматического управления стадом. С одной из сторон размещены секции 4, 5, 6 для беспривязного содержания молодняка разных возрастов. Вдоль основного помещения с продольных сторон примыкают выгульные площадки 18 и 19 для коров и молодняка. Между площадками для моциона молодняка имеется навес 20 для техники.

–  –  –

Организовано промышленное производство для этих целей стойлового оборудования, одинарных и спаренных боксов, элементов крепления и оборудования для телят [120].

Рисунок 2.5 – Плани разрез коровника в сочетании производственного, кормоприготовительного и доильно-молочного модулей

–  –  –

К настоящему времени оценка эффективности средств механизации фермы и коровника, их комплекса и производственной деятельности фермы в целом производится потаким критериям, как степень увеличения производства продукции и дохода, снижение трудоемкости, затрат материальных ресурсов и себестоимости продукции. Эти показатели не отражают реальные условия производства на ферме, технический и технологический уровень производства животноводческой продукции, в связи с чем являются относительными и недостаточно точными. В условиях рыночных отношений об эффективности производства продукции и применяемой при этом технологии можно судить только по прибыли, получаемой от такого производства.

Продукцией коровника (или фермы) являются молоко или молочные продукты после его первичной переработки, телята и выбракованные животные, сдаваемые на мясо, а также навоз или удобрения из него. Определив её рыночную стоимость (Ц2) в ценах реализации и совокупные затраты ( 2) на её производство и реализуемую в течении года с учетом всех налогов и платежей, получим чистую прибыль П=Ц2- 2, руб. (2.1) Чаще при сравнении технологических вариантов устремляют отношение Ц, что не дает возможности определить эффективность отдельных под

–  –  –

где N – количество коров на ферме (или в коровнике), голов.

Приняв далее за базу сравнения различных вариантов технологических решений производства молока на фермах малых хозяйств типовой коровник с

–  –  –

где П – годовая прибыль, полученная принятой за базу сравнения типовой п фермой в расчете на одну корову, руб.

По этой зависимости индекс доходности базового варианта равен единице. В сравнении с ним лучшие варианты имеют индекс больше единицы, а худшие – меньше единицы.

2.3Выбор средств механизации производственных процессов Весьма часто предлагаемые технологические решения по молочным фермам проверяются и оцениваются по эксплуатационным и экономическим показателям путем непосредственного строительства экспериментальных вариантов в полном проектном объеме. Как правило, они существенно отличаются от ожидаемых результатов из-за недостатков принятых планировочных и технологических решений и приводят к неэффективным затратам больших средств и времени, что вызывает необходимость разработки усовершенствованной методики оценки новых проектных и технологических решений в молочном животноводстве применительно к фермам малых хозяйственных образований.

Годовые затраты на производство продукции животноводства зависят от принятой технологии и определяются известной зависимостью [10,66]:

=З+А+Р+ э+ к+ + в+Гсм+ + з.об+ ос+ОП+ОХ, (2.4) ав

–  –  –

руб.;

ОП,ОХ – общепроизводственные и общехозяйственные расходы, руб.

Непосредственное сравнение технологий производства молока по годовым затратам, определенным по этой зависимости, дает не объективные результаты из-за колебания цен на продукцию и оборудование как объекты производства не только по сравниваемым годам эксплуатации фермы, но и в пределах одного года. Поэтому целесообразен переход к оценке в безразмерных относительных величинах, которые в меньшей мере зависят от ценовых (стоимостных) факторов.

Если наиболее распространённую технологию производства молока на фермахпринять за базовый вариант, то относительные годовые затраты в нём составят. (2.5)

–  –  –

где – годовые затраты в i-ой технологии производства молока, руб.

i Этот индекс показывает, во сколько раз предлагаемая технология превосходит или уступает по экономии затрат на производство молока исходную базовую технологию. Практически это означает следующее: =1 – технологииравнозатратны; при =2 – предлагаемая технология в 2 раза экономичнее базовой, при = 0,8 – предлагаемая технология на 20% затратнее базовой.

Так как часть годовых затрат в сравниваемых вариантах остается постоянной (стоимость расходуемых кормов, тары, воды, ГСМ, затрат на транспорт, зооветобслуживание и осеменение), то можно записать:

–  –  –

(2.9)

–  –  –

Теперь оценка сведена к определению затрат в базовом варианте и годовых затрат по отдельным технологическим процессам, основанным на различных видах и типах оборудования. Например, поения из индивидуальных илигрупповых автопоилок, по кольцевой или тупиковой схемам; доения – в ведра, в молокопровод, в доильном зале на различных доильных установках.

–  –  –

Известно, что выбираемая машина, оборудование или технологическая линия считается эффективной в том случае, если затраты от её эксплуатации в коровнике будут меньше или по крайней мере равны затратам, имеющимся в базовом исходном варианте [30, 65,115], то есть. (2.10)

–  –  –

где Wi и Wб– производительности соответственно новой и базовой машины.

Кроме того сравниваемый варианты имеют различные коэффициенты готовности и. Степень повышения надежности их можно оценить индексом б готовности:

. (2.13)

–  –  –

По этому выражению индекс затрат в сравниваемых вариантах, а следовательно и степень эффективности нового решения, зависит от соотношения индексов производительности машин этих вариантов и готовности их. При равной производительности машин, когда, индекс затрат всегда выше индекса готовности.

2.5 Оценка степени изменения затрат на производство молока на ферме в зависимости от способов содержания животных Смена способа содержания животных на молочной ферме влечет за собой существенные изменения используемых средств механизации производственных процессов и в большинстве случаев отражается на продуктивности животных. Это усложняет оценку изменения затрат на производство продукции фермы при использовании различных способов содержания животных.

В этом отношении известна модель доктора техн. наук В.А. Стремнина [112] изменения продуктивности коровы при использовании на ферме существующей техники без учета её соответствия физиологическим особенностям животного:

(), (2.16) где – эффективность функционирования животного в реальной биологической системе и в условиях отсутствия отказов техники;

– коэффициент последствия потока;

– параметр потока отказов технических систем;

t – длительность процесса.

Степень соответствия технических средств фермы физиологии животного по мнению доктора технических наук В.П. Ожегова [86] можно учесть коэффициентом физиологичности их ж, равным,

–  –  –

Это позволяет учесть возможные изменения продуктивности коров при различных вариантах механизации производственных процессов, однако не дает конкретных данных для оценки затрат непосредственно от способа содержания животных.

В связи с этим допускаем, что сравниваемые варианты содержания коров в коровнике оснащены одинаковыми средствами механизации раздачи кормов, уборки навоза, доения и обеспечения микроклимата. Годовые затраты на содержание и использование этих средств в сравниваемых вариантах будут равными. При сравнении, например, привязного и беспривязного (боксового) содержания животных разными окажутся части годовых затрат, касающихся заработной платы обслуживающего персонала, содержания и использования стойлового и «боксового» оборудования. Различными окажутся также общехозяйственные и общепроизводственные затраты (в % от заработной платы).

Приняв за базовый вариант привязное содержание коров, получим:

б=Зб+(А+Р)б+ОПб+ОХб+ б;

–  –  –

где b – коэффициент, учитывающий общехозяйственные и общепроизводственные расходы.

По (2.18) степень изменения затрат на производство продукции фермы при смене способов содержания животных в основном определяется индексом затрат на заработную плату.

–  –  –

Здесь затраты на стойловое оборудование в сравниваемых вариантах различны, так как появляются дополнительные ограждающие конструкции для прогона животных на доение и возврата их в коровник, монтаж накопителей группы коров в ожидании доения и после него.

Если обозначить кратность изменения затрат на доение в сравниваемых вариантах (нового к базовому ):

, (2.20)

–  –  –

водство молока базового варианта.

По этой зависимости индекс затрат на доение коров различными доильными установками зависит не только от их производительности, но и от коэффициента их готовности и индекса затрат на стойловое оборудование.

–  –  –

1. Технологический процесс производства молока и выращивания молодняка крупного рогатого скота на ферме относится к биологическим системам «человек-машина-животное» и в условиях личных подсобных и фермерских хозяйств соответствует основным характеристикам и показателям гибких автоматизированных процессов.

2. Применительно к молочным фермам малых хозяйств целесообразно объединение целого ряда технологических процессов в отдельные технологические модули в составе производственного, кормоприготовительного, доильно-молочного модулей и модуля по обработке и переработке навоза в комплексные органические удобрения (КОУ), обеспечивающие замкнутую систему по производству молока и удобрений.

3. Существующие критерии оценки эффективности средств механизации молочной фермы по степени увеличения производства продукции и дохода, снижения трудоёмкости, затрат материальных ресурсов и себестоимости продукции не отражают реальные условия производства на ней, являются относительными и недостаточно точными. Предложена оценка вариантов механизации фермы по безразмерному индексу прибыльности или доходности в расчёте на одну корову, представляющему отношение годовой прибыли на неё в предлагаемом варианте комплексной механизации к прибыли принятого за базу сравнения типового решения механизации фермы.

4. Оптимальный выбор средств механизации производственных процессов целесообразно свести к определению затрат по каждой технологический линии сравниваемых вариантов, основанных на различных видах и типах оборудования, с использованием выражения (2.9), по которому этот индекс зависит от соотношения индексов производимости машин сравниваемых вариантов и их готовности.

5. Степень изменения затрат на производство продукции фермы при смене способов содержания животных в основном определяется индексом затрат на заработную плату и может быть определен с использованием зависимости (2.18) при оценке соответствия технических средств фермы физиологии животного коэффициентом физиологичности, введенным доктором технических наук В.П. Ожеговым.

6. В оценке влияния технологии доения коров на эффективность производства молока по зависимости (2.22), полученной нами, индекс затрат на доение зависит не только от производительности доильных установок, но и от коэффициента их готовности и индекса затрат на стойловое оборудование.

3 ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ

ИССЛЕДОВАНИЙ ПО ОБОСНОВАНИЮ НИЗКОЗАТРАТНОЙ

ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЧИСТОЙ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА

МОЛОКА НА ФЕРМЕ МОДУЛЬНОГО ТИПА

3.1 Общая программа экспериментальных исследований Процесс производства молока на молочной ферме тесно связан и зависим от производства продукции растениеводства и, несмотря на существенные отличия во времени выполнения операций может быть условно разбит на технологические операции, обеспечивающие формирование продукции организмом животного, операции по получению и сбору её в процессе доения и операции по первичной обработке, частичной переработке и хранению продукции (рис. 3.1).

–  –  –

Представленная группировка производства молока на ферме модульного типа даёт возможность формирования своеобразных комплексов материальнотехнических процессов на ферме, и определения необходимой потребности в машинах и оборудовании для них.

Аналогично и производство других видов продукции на ферме: мяса, органических удобрений, кожевенного сырья и др.

В операциях по формированию продукции организмом животного наибольшую долю всех затрат (более 40%) занимают затраты на корма,представляющие в основном продукцию растениеводства. Остальные затраты приходятся на содержание животных.

Животноводческая продукция собирается каждодневно (молоко, навоз) или после завершения определенного цикла (откорма, выращивания, отела и др.).

После получения вся продукция проходит первичную обработку, частичную переработку и направляется на хранение, после чего сдаётся на специализированные предприятия для производства промышленной продукции.

Разнообразие технических средств, используемых при этом, постоянная, каждодневная и непрерывная занятость машин и оборудования технологических линий и обслуживающего персонала усложняют общую программу экспериментальных исследований по обоснованию технологии производства молока на ферме и расширяют задачи по её решению. Особую значимость при этом приобретает выбор машин и оборудования, имеющих небольшую годовую загрузку при каждодневном кратковременном использовании. Учитывая это, общая программа проведения экспериментальных исследований по обоснованию низкозатратной экологически чистой технологии производства молока и другой продукции на ферме модульного типа представлена на рисунке 3.2.

Программа включала:

- исследования и обоснование планировочных и технологических решений производства молока на фермах личных подсобных и фермерских хозяйств;

- исследования условий функционирования молочной фермы модульного типа;

- исследования физико-механических свойств продукции молочной фермы модульного типа;

- исследования эффективности технологических процессов молочной фермы модульного типа в зависимости от используемого оборудования.

–  –  –

Рисунок 3.2 – Блок-схема проведения экспериментальных исследований по обоснованию технологии производства молока на ферме

3.2Методика исследований и обоснования планировочных и технологических решений молочной фермы Оценка планировочных решений предусмотрена для различных типовых проектов ферм крупного рогатого скота малой вместимости и предлагаемой по настоящим исследованиям. Сравнению подлежали в основном моноблочные объекты с фермами модульного построения.

В качестве показателей сравнения использованы: площадь основных зданий фермы и удельная площадь их, приходящая на одну корову; площадь и процент застройки участка под ферму; строительный объём и удельный его показатель; возможность изменения размеров производственных зданий, кормоцеха и доильного зала при увеличении поголовья животных на ферме.

Сравниваемые варианты, в том числе и по типовым проектам, прочерчивали на листе плотной бумаги в виде генерального плана фермы. Наносили на него в масштабе позиции производственных объектов, условные обозначения дорог и коммуникаций, выгульных площадок, пожарных водоёмов и пр., после чего определялась площадь застройки, общая площадь территории фермы и другие показатели. Плотность застройки при этом должна была быть нормативной, составляющей для молочных ферм 45…51%.

Плотность застройки определялась для каждого варианта в процентах, как отношение измеренной площади застройки к общему размеру участка фермы. В площадь застройки включались все виды сооружений, в том числе навесы, эстакады, галереи, выгульные площадки, площадки для техники, склады, навозохранилища и др.

Коэффициент использования территории фермы определялся отношением суммы площадей её предприятий к общей территории фермы. Он должен быть не менее 0,85 (85%).

Особое внимание уделялось анализу проектных решений коровника, для чего проверялась технологическая проработка вариантов поперечного сечения их путем последовательного формирования линейной компоновки взаимосвязанных технологических элементов: стойл или боксов, кормушек, проходов кормовых, проездов, навозных и служебных проходов. Размеры их суммировали, определяли ширину здания и проверяли её соответствие унифицированному ряду габаритных схем сельскохозяйственных зданий и сооружений[33,62].

Далее, учитывая, что во всех вариантах здания коровника поперечный разрез служит основой для его плана, проверяли последовательность размещения всех технологических элементов по длине здания коровника, возможность расположения колонн в проходах, навозных каналах и проездах. После чего, суммируя линейные размеры технологических элементов по длине, определяли общую длину коровника.

Удельные показатели строительной части фермы определяли по известным зависимостям [33].

Оценку и выбор средств механизации коровника модульного типа осуществляли по изложенной в §2.2, 2.3 и 2.4 методике преимущественно из оборудования и технологических линий отечественного производства. При этом предусмотрена и графическая интерпретация оценки этих средств по методике, предложенной доктором технических наук А.Т. Лебедевым[51], что позволяло определять направления снижения затрат на ферме с соблюдением условий экологической чистоты производства продукции.

Опыты в производственных условиях проводились в условиях СПК (колхоз) им. С.Г. Шаумяна и молочной фермы ОПХ «Экспериментальное»Ростовской области в течение 2010-2013 годов по известной методике с подбором коров в группы-аналоги [36,64].

При переходе от одного опыта к другому устанавливали переходной период длительностью в десять дней[85]. Учётный период опытных измерений также принимался равным десяти дням.

3.3 Методика проведения хронометражных измерений

Одним из показателей оценки различных вариантов механизации отдельных производственных процессов в коровнике и на ферме в целом являются затраты времени на выполнение технологических операций, входящих в эти процессы. Они дают возможность выявлять непроизводственные трудозатраты и получать данные для эксплуатационно-технологической оценки применяемого оборудования.

Для определения этих затрат времени в настоящей работе предусмотрено проведение хронометражных измерений по операциям основных технологических процессов. Цель хронометража заключалась в выявлении и учёте всех составляющих элементов времени, затрачиваемого на такие технологические процессы, как поение животных, доение коров, раздача кормов, уборка и переработка навоза.

Так в машинном доении коров основное внимание уделено хронометражу работы доярки с использованием различных доильных установок и вариантов организации её труда: на установках для доения коров в стойле и вне стойла, в доильном зале с доильными станками проходного типа, типа «ёлочки», «тандем», с привлечением подгонщика коров на доильную установку и без него.

При этом наряду с традиционными схемами организации доения коров на станочных доильных установках исследованиям подлежали и экспериментальные схемы, рассчитанные на работу в траншее доильной установки двух операторов машинного доения:

- первыйвариант предусматривает, что каждый оператор обслуживает 8 доильных аппаратов на установке УДА-16 на одной стороне траншеи;

- второй вариант – последовательную обработку обеими операторами всех 16 коров на этой установке сначала на одной её стороне, а затем на другой (первый оператор выполняет только подготовительные операции доения, а второй с запаздыванием на 50 с – операции по закреплению доильных аппаратов на вымя коров);

- третий вариант – комбинированную схему работы, по которой оба оператора одновременно проводят подготовку вымени двух рядом расположенных коров, затем следующих двух в том же ряду, возвращаются и надевают доильные аппараты на них, а далее сохраняют эту последовательность работы на коровах первого ряда, а потом второго на другой стороне траншеи.

Этот эксперимент предусматривает оценку нагрузки доярок по затратам времени на технологические операции. Аналогичные опыты предусмотрены и для установок со станками типа «тандем». В последнем случае исследованию подлежали два варианта организации доения:

- вариант первый – пооперационное разделение труда операторов: один выполняет подготовительные операции, а второй заключительные по снятию доильных стаканов;

- вариант второй – также пооперационная работа операторов, но не двух, а трех в одной и той же траншее: один выполняет подготовительные операции и закрепляет доильный аппарат на соски вымени, второй производит машинноедодаивание коров, отключение и снятие доильного аппарата, а третий следит за состоянием вымени после доения, осуществляет впуск и выпуск коров в доильные станки и выдачу им концкормов.

В условиях привязного и боксового содержания коров особый интерес представляет исследование вариантов подгонки группы коров к доильному залу,накопления их перед доением, выпуска и перегонки в стойла или боксы коровника. Опыты планируется провести на базе действующего коровника по типовому проекту 801-1-51.85 с использованием для прогона коров как центрального прохода, так и боковых проходов у стен коровника по рисунку 3.3. На схеме условно изображена и система калиток и разделительных перегородок в центральном проходе для обеспечения необходимого направления движения животных к доильному залу и из него.

В технологии поения животных регистрировались промежутки времени на операции подхода их к поилкам, ожидания очереди поения, процессы потребления воды и покидания зоны расположения поилки.

В линии раздачи кормов – затраты времени на открытие и закрытие ворот и проезд кормораздатчика в процессе выгрузки кормов в кормушки.

В линии уборки навоза – длительность операций включения-выключения транспортёров и работы их до окончания очистки помещения от навоза, а также длительность наполнения им сменных контейнеров.

Продолжительность операций технологических процессов на ферме определялась по показателям двухстрелочных секундомеров марки 51 СД, имеющих цену деления 0,1 с, что обеспечивало погрешность опытов не более +0,2 сна интервале времени 15 минут.

–  –  –

К продукции фермы, как уже отмечалось, относится молоко, скот в живом весе и органические удобрения. Свойства молока достаточно полно исследованы и изложены в целом ряде литературных источников. Хорошо известны приборы и методики их определения[5,15,45].

Навоз, получаемый на ферме, идет для приготовления суперудобрений в рассыпном и гранулированном видах. Физико-механические свойства его подлежат исследованиям в настоящей работе.

Влажность исходного материала и суперудобрений определялась с использованием электронного влагомера марки WILE-55 или более точно подсушкой навесок в лабораторной печи SNOL24/200.

Для определения влажности сыпучих материалов, получаемых на ферме и используемых на ней, согласно ГОСТ 10852-64 применялось следующее оборудование и материалы:

- низкотемпературная электропечь лабораторная марки SNOL24/200;

- эксикатор по ГОСТ 25336-82;

- бюксы металлические;

- фарфоровые чашки;

- стеклянные банки с притёртыми крышками;

- совочки;

- весы лабораторные;

- щипцы тигельные;

- кислота серная плотностью 1,835 г/см3 (ГОСТ 4204-77).

Из среднего образца суперудобрений (рассыпанных или в гранулах) выделяли навеску 30 г удобрений и помещали их в чашку Петри. Из них отбирали две навески по 10 г удобрений и помещали в высушенные и взвешенные бюксы (точность взвешивания составляла до 0,01 г). Десять таких бюксов устанавливали в лабораторную печь SNOL24/200 (рис. 3.4), предварительно нагретую до

–  –  –

где и – массы навески до и после высушивания, г.

Рисунок 3.4 – Низкотемпературная лабораторная печьSNOL24/200, используемая для определения влажности При необходимости ускоренного определения влажности удобрений в опытах использовался электронный влагомер модели WILE-55 финской фирмы Farmcomp, который представляет собой микропроцессорное электронное устройство на базе диэлькометрического метода измерения сыпучих материалов (рис.

3.5).

Погрешность измерений им составляет не более 1%. В нем предусмотрена автоматическая компенсация температуры сыпучего материала и возможность усреднения кратных результатов измерений. Этот прибор сертифицирован и допущен к применению в России (сертификат СU №9204-00 Госстандарта РФ).

Рисунок 3.5 – Электронный влагомер марки WILE-55 фирмы Farmcomp(Финляндия) Пло нос ь добрений определялась с использованием литровой пурки по общепринятой методике [16,111].

оэффициен ы рения их по поверхности из различных материалов исследовали на лабораторной установке «Трибометр», представленной на рисунке 3.6, которая имела подставку 1, раму 2, опору 3, угломер 4, секундомер 5 и датчики 6 его включения и выключения.

В исследованиях поверхность наклонной плоскости была сменной и изготавливалась из листовой стали, пластмассы, дерева и других материалов. Испытываемые образцы удобрений догружались оттарированными грузами, что позволяло исследовать зависимость коэффициентов трения от величины силы нормального давления на них.

Рисунок 3.6 – Общий вид лабораторной установки «Трибометр»:

1 – подставка; 2 – рама; 3 – опора; 4 – угломер;

5 – секундомер; 6 – датчики секундомера Для определения коэффициентов трения покоя подготовленный образец ввиде деревянного бруска с наклеенным снизу слоем удобрений (или гранул) устанавливали на наклонную плоскость в верхней её части и постепенно увеличивали угол её наклона до начала скольжения образца. Этот угол фиксировался по показаниям угломера в момент начала движения образцом. Понему определяли коэффициент трения f:

=tg. (3.2) При определении коэффициентов трения скольжения наклонную плоскость устанавливали в положение большем угла трения покоя, что обеспечивало уже скольжение испытываемого образца. Этот образец помещался выше верхнего датчика, после чего он отпускался и включался секундомер. Далее он скользил по плоскости на пути S=1,2…1,6 м за измеряемое время t в секундах, что служило основой для расчёта коэффициента трения скольжения по формуле:

(3.3) где – угол наклона плоскости в опыте;

– ускорение силы тяжести, м/с.

Коэффициенты внутреннего трения определяли на этой же установке.

Для этого одна из обойм с наклеенным слоем удобрений изготавливалась большей длины и закреплялась на наклонной плоскости удобрениями вверх.

Вторая ставилась на неё удобрениями к удобрениям нижней обоймы. Затем постепенно увеличивали угол наклона плоскости до начала движения верхней обоймы по слою удобрений нижней обоймы. Этот угол соответствовал углу внутреннего трения и определялся по показаниями угломера.

У ол ес ес венно о о коса добрений определялся на лабораторной установке по рисунку 3.7, которая имела стойку 1, закрепленную на столе 3 и бункер 2, установленный с возможностью вертикального перемещения по стойке 1.

–  –  –

При производстве опытов в бункер 2 лабораторной установки засыпали исследуемые удобрения (рис.3.7а), после чего бункер поднимали вверх по стойке: удобрения ссыпались на стол 3, образуя конус с углом естественного откоса (рис. 3.8 б). Измериввысоту конуса Н и радиус его основания R, получали данные для расчета угла естественного откоса по формуле:

.

Опыты проводили с трёхкратной повторностью.

Исследуемые удобрения, занимая объем тары, образуют между собой своеобразные поры между контактами частиц или гранул. Отношение объема этих пор к объёму исходного материала представляет собой коэффициен порис ос и слоя удобрений.

Для его определения использован известный приборФГБОУ ВПО АЧГАА [111], схематично представленный на рисунке 3.8.

Рисунок 3.8 – Схема прибора для определения коэффициентов пористости сыпучих материалов:



Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 5 |
 








 
2016 www.konf.x-pdf.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Авторефераты, диссертации, конференции»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.