Механизация и автоматизация производственных процессов. Тенденции и проблемы развития средств механизации сельскохозяйственного производства Механизация промышленного производства какой тип общества

В соответствии с ориентацией экономического развития России на инновационную основу, указаниями президента РФ о необходимости активизации работы по внедрению инноваций во все отрасли народного хозяйства, необходимо активизировать работу по внедрению в сельскохозяйственное производство нетрадиционных перспективных инновационных направлений развития.

Необходимость этого объясняется следующим. В развитии сельскохозяйственного производства, тракторного и сельскохозяйственного машиностроения Россия существенно отстала. Поэтому для восстановления сельскохозяйственного производства на основе технологического перевооружения нам необходимо воссоздавать машинно-тракторный парк на новой технической основе с использованием новейших разработок в области механизации производственных процессов.

Новые технологические и технические решения в этой области в основном направлены на достижения мирового уровня. Необходимо уяснить, что в рамках нынешнего направления технического развития и разделения труда, навязанного миру процессом глобализации, мы находимся в сложном положении, так как ограниченность ресурсов не позволяет вести исследовательские и опытно-конструкторские разработки на уровне ведущих мировых фирм, а многие наши заводы находятся в таком состоянии, что им трудно вести конкурентную борьбу с отлаженным и эффективно работающим производством развитых, в промышленном отношении, стран. Нам необходимо работать на опережение, работать над созданием принципиально новых технологий и средств механизации, к которым миру еще предстоит прийти.

Как известно, существует категория так называемых прорывных (закрывающих) технологий и средств их реализации, появление которых делает ненужными и устаревшими огромное количество традиционных технологий. Так, появившийся автомобиль сделал ненужными целые процветающие отрасли, связанные с перевозками на конной тяге.

Осознавая это, властители сегодняшнего мира препятствуют разработке таких технологий в других странах (и даже в собственной), так как эти более прогрессивные технологии способны разрушить привычную и подконтрольную им систему. К примеру, ряд проектов по термоядерной энергетике в США был свернут под давлением нефтяных компаний. Казалось бы, парадокс: США, импортирующие нефть из вечно неспокойного Персидского залива, должны быть заинтересованы в появлении новых источников более дешёвой энергии. Но с точки зрения ТНК переход с углеводородов (добычу и цены на которые они контролируют) на другие, более прогрессивные источники энергии, есть безусловное для них зло, так как ведёт к смене лидеров в мировой экономике. Подобное наблюдается и в нашей стране. Так, разработанный нашими учёными аквазин (смесь бензина с эмульгированной водой и стабилизирующими присадками) не внедряется в производство, хотя позволяет экономить до 10% и более бензина. Прекращены работы по использованию эффекта Коэндзе для создания подъёмной силы. Эти примеры можно продолжить.

Значительная часть таких технологий и технических средств их реализации была разработана в СССР, но не используется или уже перекуплена и используется развитыми странами. Прорывные технологии – только они способны перевести наше и общечеловеческое развитие на качественно иной уровень.

В настоящее время значительное число таких нетрадиционных перспективных технологий и средств их реализации (на различных уровнях разработки) имеется в НИИ, учебных заведениях, а также в активе изобретателей и исследователей энтузиастов. Причем, они находятся в законсервированном виде, так как вести работу по ним (по известным причинам) у исследователей нет возможности. Зачастую эти разработки попадают в руки иностранных фирм и отечественных спекулянтов технической документацией и идеями.

Эвристическими методами, мониторингом публикаций и методами прогнозирования нами выделены нижеизложенные направления такой работы по инновационному развитию механизации сельскохозяйственного производства для внедрения в него прорывных (закрывающих) технологий.

В области тракторного и сельскохозяйственного машиностроения.

Разработка гибридных двигателей для тракторов и автомобилей на основе комбинирования принципов действия двигателя внутреннего сгорания, двигателя Стирлинга и паровой машины. Чтобы совместить в одном двигателе работу на основе смешанного цикла (для дизеля) или изохорного (для бензиновых двигателей) с циклом паровой машины, необходимо впрыскивать в цилиндры ДВС воду, то есть использованием её как рабочего тела. Для этого могут использоваться отдельные цилиндры, расположенные между цилиндрами, работающими на углеводородном топливе, или в каждый цилиндр поочередно может подаваться топливо, а в конце следующего такта сжатия – вода. Для дизелей можно использовать двухкомпонентные форсунки или насос-форсунки, предназначенные для подачи в цилиндр второго топлива совместно с дизельным. Для реализации преимуществ этой схемы потребуется изменить работу системы газораспределения, так как для работы цилиндров в режиме паровой машины в них не желательно подавать воздух, хотя на первом этапе с целью меньшего объема переоборудования существующих ДВС этого можно и не делать.

Возможна и другая схема подачи воды в цилиндры – в каждый цилиндр в конце такта расширения, что приведет к увеличению давления, будет способствовать догоранию CO и более быстрому очищению цилиндра от отработанных газов.

Для использования теплоты отработавших газов следует иметь в виду разработку термоэлектрических источников получения энергии.

При использовании хотя бы 50% теплоты, теряемой в системе охлаждения и с отработанными газами, эффективный КПД двигателя увеличивается в два раза. Так что реализация этого направления даст значительный эффект (уменьшение в 2 раза потребления топлива; уменьшение вредного воздействия на окружающую среду) при незначительном изменении конструкции или переоборудовании двигателей. Представляет интерес разработка сфероидальных ДВС.

Существенно повысить КПД паровой машины можно, если совместить преимущества Стирлинга и ДВС (горячий цилиндр) и паровой машины (рабочее тело – вода). В такой паровой машине легко осуществляется цикл двойного действия, что дополнительно повысит её показатели.

Разработка методов использования в составе углеводородных топлив эмульгированных добавок, в частности воды, что по разным оценкам даёт экономию топлива до 10% и более.

Исследование и разработка рабочих органов, действующих на обрабатываемую среду деформациями, которым она сопротивляется слабее всего. Это обработка почвы с использованием растяжения по схеме (рис. 1) (исследованная нами машина МПР), увеличение сепарирующей способности молотильного аппарата (рис. 2 и 3), обмолот скрученного колоса прокатыванием срезанной массы между двумя поверхностями, скорости которых различны, в направлении, перпендикулярном продольной оси колоса. Для этого необходимо осуществить направленную подачу срезанного хлебостоя в зону обмолота. Такую подачу неполеглого и неспутанного хлебостоя могут осуществлять жатки с полотенными транспортёрами. При подаче в зону обмолота колосовой части стеблей, создаётся возможность отделения зерна от стебля, за счёт деформации кручения колоса, сепарации зерна из зоны разрушения, без воздействия обмолачивающих рабочих органов на солому.

Рисунок 1. Схема работы МПР: 1 – лемех; 2,4 – верхний и нижний роторы; 3,5 – пальцы роторов.

Рисунок 2. Схема молотильного аппарата зерноуборочных комбайнов с планками подбарабанья, расположенными по направлению касательных к окружности барабана: 1 – окружность барабана по концам бичей; 2 – касательные к окружности барабана; 3 – планки подбарабанья.

Рисунок 3. Схема молотильного аппарата со струнным подбарабаньем: 1 – окружность барабана по концам бичей; 2 – корпус подбарабанья; 3 – тонкие натяжные стержни, планки или струны.

Исследование нетрадиционных рабочих органов сельскохозяйственных машин: безвальных спирально-винтовых (рис. 4) и гибких (рис. 5), на основе которых, может быть создана новая система машин.

Рисунок 4. БСВ молотильно-сепарирующее устройство с аксиальной подачей: 1 – БСВ цилиндрический обмолачивающий сепарирующий и транспортирующий РО; 2 – дека-решето; 3 – наружный кожух; 4 – барабан; 5 – опорные ролики; 6 – кольцо; → – поступление зерносоломистой массы в МСУ; ○→ – движение зерна и сбоины; -→ – соломы.

Рисунок 5. Цилиндрическая гибкая сепарирующая поверхность с участком обратной кривизны: 1 – поверхность с постоянным радиусом; 2 – участок обратной кривизны; 3 – нажимной валик; 4 – жесткий цилиндр; 5 – поддерживающий ролик; М – подача массы; Мп – выделение проходовой фракции; Мс – выделение сходовой фракции.

Уменьшение вредного воздействия на почву ходовых систем применением тонкостенных шин высокого давления, которые должны иметь небольшие гистерезисные потери, а также шин на основе спирально-винтовых элементов.

В области растениеводства.

При районировании и адаптации к нашим климатическим условиям стевии, сахаристость которой на единицу массы в 1 миллион раз больше сахарной свеклы, необходимо разработать комплекс машин для её возделывания и уборки, а также для переработки её в сахаристую массу. При потере в результате адаптирования к нашим природным условиям её сахаристости даже в 1000 раз, стевия является перспективной, легко возделываемой культурой. К тому же она является диетическим продуктом и обладает лечебными свойствами. Таким образом, она может явиться заменой сахарной свекле, что даёт огромной эффект при её возделывании, переработке и потреблении.

При реализация давней идеи академика Н.В. Цицина по созданию пшенично-пырейного гибрида, вероятно, будет необходимо усовершенствовать в основном зерноуборочный комбайн для обмолота мелкосемянного зернового вороха с более прочными связями зерновок со стеблем в колосе.

Целесообразно развернуть работу по приспособлению культурных растений к средствам механизации, по поводу чего неоднократно высказывался А.А. Дубровский. Так, выведение сортов картофеля с прочными столонами даст возможность убирать его тереблением за ботву, что значительно упростит картофелеуборочные комбайны.

В области кормопроизводства.

Разработка промышленной технологии изготовления и применения биологически активного препарата (БАП) из отходов древесного сырья и мочевины. БАП стимулирует аппетит, повышает иммунитет животных и человека, способствует подавлению различных инфекций. Эта работа велась ранее различными энтузиастами, в том числе авторами данной статьи в ЗАО ПР «Васильевское». О её результатах имеются акты, свидетельствующие о высокой эффективности БАП. Результаты освещались в местной прессе. БАП может использоваться также как безопасный препарат для повышения урожайности сельскохозяйственных культур и иммунитета к болезням.

В области земледелия.

Разработка технологической документации и рекомендаций по широкому распространению беспахотного органического земледелия, сберегающего (и даже увеличивающего, в отличие от пахотных технологий) плодородие почв, сберегающего влагу (что особенно важно в условиях глобального изменения климата), сберегающего дизельное топливо, затраты труда и другие ресурсы при возделывании любых сельскохозяйственных культур.

В области животноводства.

Разработка технологической документации и рекомендаций по широкому распространению ресурсосберегающих технологий производства молока, выращивания ремонтного молодняка, откорма скота на мясо в условиях беспривязного содержания на свежем воздухе в физиологических группах, кормления полнорационными кормовыми смесями по индивидуальным рецептам для групп, добровольного доения или доения в доильном зале, автоматизированного учета хозяйственно-полезных свойств для целей производства и селекционно-племенной работы.

В области немеханических воздействий.

Разработка приборов и устройств, для изучения и использования электромагнитных информационных излучений растений и материалов для подавления сорняков, усиления роста, повышения урожайности и изменения свойств сельскохозяйственных материалов.

Перечисленные методы находятся на разной стадии разработки и требуют серьезного анализа и апробации. В связи с этим необходимо также усилить работу и по прогнозированию тенденций развития и эффективности различных инновационных методов. Целесообразно создать банк данных перспективных направлений инновационных исследований, с включением в него предлагаемых нами, другими организациями и исследователями, направлений и результатов работы. Такая работа может эффективно проводиться только при координации со стороны Министерства сельского хозяйства, РАСХН и ведущих научных организаций России. Было бы целесообразно собрать и обобщить имеющиеся разработки, составить из них банк данных с целью определения приоритетности разработки и необходимости привлечения к этой работе различных организаций (НИИ, ГСКБ, учебных заведений, фирм и т.д.).

Кузьмин М.В., д.т.н., профессор кафедры эксплуатации машинно-тракторного парка ФГОУ РГАЗУ;
Тараторкин В.М., профессор, заместитель директора ФГУ «Российский центр сельскохозяйственного консультирования».

Отмечая несомненный рост темпов развития отечественной экономики, невозможно обойти вниманием высокие технологии. Не потому, что успехи в этой области приводят к экономическому росту, скорее наоборот. И это настораживает с каждым годом сильнее, потому что успехи исключительно за счет сырьевого сектора ведут в долгосрочной перспективе к глобальным проблемам. Уже в ближайшие годы только развитие высоких технологий будет определять успех экономики и место в обновленном мире России.

Что ожидает мир в недалеком будущем

Сейчас, согласно теории Николая Кондратьева, происходит окончание пятой волны спада мировой экономики. Далее следует выраженная политическая нестабильность, которая наверняка затронет и технологии. Обратите внимание, что каким бы ни был кризис, на Западе и в передовых странах Востока развитие высоких технологий не прекращается. А страны, не успевающие осваивать новый технологический цикл, скатываются в отстающие на десятилетия.

Авангардные и самые передовые технологии активно осваиваются и внедряются в производства, возникает настоящая цепная реакция, когда спешно подтягиваются смежные отрасли и производства. В больших количествах задействуется наукоемкая информация, разрабатываются принципиально новые и усложненные материальные ресурсы. Большинство сфер современной мировой экономики уже не мыслятся без развития высоких технологий. Новые открытия и обновленные отрасли производства начинают активно изменять мир, используя робототехнику, телекоммуникации, нанотехнологии, электронику, генную инженерию и многое другое.

Конечно, Россия не желает становиться аутсайдером. Но для реального национального прорыва нужно выполнить ряд условий. И первое из них – опережающее развитие высокотехнологичных отраслей, главнейшая из которых – информационно-коммуникационная (ИКТ). Экономически развитые страны показывают в своем ВВП 8-12%, которые приходятся на этот сектор, ИКТ – лидер капитализации, его роль увеличивается с большой динамикой. Отечественный сектор ИКТ уже можно сравнивать по темпам развития с нефтедобычей, что является явным показателем развития высоких технологий.

Что ожидает отечественную экономику

Согласно официальной статистике, темпы развития информационно-коммуникационных технологий вчетверо превосходят средние темпы развития экономики . Подстегивает развитие этого перспективного направления государственные программы и проекты, в которых ИКТ является базовой составляющей. Правительство декларирует приоритетность развития высоких технологий во внутренней экономической политике. Предполагается, что в результате страна получит тройной прорыв: национальная инфраструктура на основе ИКТ, научно-техническую базу для инноваций и комплекс надежных (и, главное, доступных) услуг на той же базе ИКТ.

Но официальная статистика всегда была бодрой и оптимистичной. На деле о глобальном развитии высоких технологий, тем более в национальном масштабе, и речи не идет, за исключением некоторых нашумевших проектов. Конечно, проводятся международные конференции и организуются фонды, конечно, говорится о том, что надо поддерживать, развивать и способствовать, решается, что нужно сделать, а что нужно сделать безотлагательно. Но технологии как-то не очень развиваются.

Проект Сколково – очередная «потемкинская деревня»?

Очень и очень неоднозначный проект и программа, которая в очередной раз демонстрирует, что может быть, когда государство что-то активно возглавляет и лоббирует, возводя в ранг национальной идеи. Станислав Наумов, один из руководителей фонда «Сколково» откровенно возмущается, отвечая на вопрос журналистов, когда ожидать конкретных результатов развития высоких технологий.

Фонд, по словам Наумова, никаких реальных результатов давать не обязан, обеспечивая только условия для работы. На обеспечение этих условий государство выдало фонду 80 миллиардов, столько же планируют получить от инвесторов. Из них в текущем году планируется «осчастливить» авторов около ста проектов помощью на сумму 5 миллиардов. Очень напоминает такое развитие высоких технологий пресловутые «потемкинские деревни», с одним отличием – там обманывали императрицу, а здесь – от имени бывшего «нанопрезидента» Медведева пытаются навешать макаронные изделия народу.

И это вместо того чтобы дать возможность довести до конца модернизацию многих предприятий, поднять отечественную науку, внедрить уникальные российские разработки, некоторые из которых аналогов в мире не имеют, но застыли на уровне идей. Но россияне в Сколково почему-то не очень желанны, наилучшие условия здесь предоставляются иностранцам, что объяснить достаточно легко.

Как легко объяснить и многочисленные случаи хищения, нецелевого использования или мошенничества со сколковскими деньгами. Если есть возможности и такие гигантские суммы (речь идет о миллиардах), то тут уже не до развитие высоких технологий.

Тенденции и проблемы развития средств механизации сельскохозяйственного производства

Реализация задач по техническому перевооружению сельскохозяйственного производства позволила существенно поднять уровень «его механизации. В результате полностью механизированы технологические процессы основной обработки почвы, посева зерновых, хлопчатника и сахарной свеклы, уборки зерновых и силосных культур. Завершается комплексная механизация посадки картофеля, сенокошения, уборки кукурузы на зерно, внесения минеральных удобрений, посева овощей и междурядной обработки пропашных культур. Благодаря поставке в колхозы и совхозы новых высокопроизводительных машин, имеющих повышенные скоростные, энергетические и эксплуатационные параметры, существенно повысилась производительность труда. К примеру, средняя производительность кукурузоуборочных комбайнов, поставленных сельскому хозяйству в 1980 г., по сравнению с аналогичной техникой 1975 г. в 2,5 раза выше, свеклоуборочных комбайнов - более чем в 2,2 раза. На полях страны появились новые сельскохозяйственные машины, позволившие механизировать уборочные работы, ранее выполнявшиеся вручную (томатоуборочные жомбайны, капустоуборочные машины, машины для уборки ягод). Повысился уровень механизации ряда работ в земледелии, при выполнении которых еще в значительной мере используется ручной труд. Представление о современном уровне механизации в сельском хозяйстве дает табл. 1.15.

Оснащение сельского хозяйства новой техникой позволило колхозам и совхозам страны внедрить в земледелии прогрессивную технологию. Еще шире применяются послеуборочная поточная обработка зерна на зерноочистительных и зерноочистительно-сушильных линиях и пунктах, поточная и поточно-перевалочная уборка сахарной свеклы, поточная уборка картофеля с помощью картофелеуборочных комбайнов и механизированных сортировальных пунктов. Однако как в растениеводстве, так и в овощеводстве и животноводстве ряд операций полностью механизировать пока еще не удалось. Так, на

конец десятой пятилетки подача воды была механизирована на фермах и комплексах крупного рогатого скота на 85%, свиноводческих - на 93%, птицеводческих - на 94%; раздачу кормов удалось механизировать соответственно на 36, 61 и 78%; удаление навоза - на 65, 81 и 80%, доение коров - на 87% . Комплексная механизация на начало 1980 г. была осуществлена на 61% свиноводческих ферм, 69% птицеводческих и на 39% ферм и комплексов крупного рогатого скота.

В растениеводстве и животноводстве, а также при ремонте и обслуживании сельскохозяйственной техники еще много операций приходится выполнять вручную. По данным работы , число последних превышает 300. В итоге все еще велики затраты труда на производство единицы продукции.

Тенденции в области механизации сельскохозяйственного производства определяются необходимостью реализации Продовольственной программы. Для ее выполнения необходимо к 1991 г. в основном завершить комплексную механизацию сельскохозяйственного производства в соответствии с зональными условиями, обеспечив резкое сокращение затрат труда при выполнении технологических процессов и существенное уменьшение потерь продукции и улучшение ее качества независимо от погодных условий. Предстоит также завершить, переход от разработки, испытаний и производства разрозненных машин к реализации системы технологической подготовки сельскохозяйственного производства, к проектированию технологий и поточнотехнологических линий, созданию для них соответствующих комплексов машин основного и вспомогательного назначения, а также к комплексному, испытанию различных технологий. Необходимо определить и разработать научные основы и программу повышения технико-экономических показателей машин и оборудования для растениеводства и животноводства, определяющих их производительность, энергопотребление и надежность в соответствии со спецификой условий труда в сельском хозяйстве. Большое внимание уделяется обеспечению существенного улучшения использования выделяемых ресурсов, техники, дальнейшему росту эффективности сельскохозяйственного производства.

1.15. Уровень механизации выполнения некоторых работ в растениеводстве колхозов, совхозов и межхозяйственных сельскохозяйственных предприятий

Внд работы	Доля работ, выполняемых машинами от общего объема работ, %
Внд работы	1975 г.	1979 г.
Посадка овощей
Сбор хлопка-сырца Уборка комбайнами:
картофеля
сахарной свеклы
Погрузка:
сахарной свеклы
картофеля

Отсюда следует, что характерной особенностью современного этапа развития сельскохозяйственного производства является завершение комплексной механизации производства основных видов продукции на основе энерго- и ресурсосберегающих технологий. Особое внимание уделяется почвозащитным и индустриальным технологиям возделывания сельскохозяйственных культур для различных почвенно-климатических зон, производства высококачественных кормов и хранения продукции .

Получили развитие комплексные программы защиты почв от эрозии. Составлена и реализуется специальная программа, касающаяся воздействия ходовых систем мобильных машин на почву. Успешно ведутся работы по созданию агрегатов высокой проходимости для локального внесения удобрений, комбинированных агрегатов, рыхлителей. Однако нуждаются в ускорении работы по разработке новых приемов обработки почвы и созданию технических средств, обеспечивающих высокие устойчивые урожаи. Ведутся работы по подготовке условий для комплексной механизации. На основе составленных операционных технологий возделывания различных сельскохозяйственных культур подобраны комплексы технических средств, определена соответствующая нормативная база, применяются методы управления качеством продукции. Ведутся работы по проектированию типовых индустриальных технологий возделывания пропашных культур и комплексной механизации производства зерна. Реализуется 12-рядный комплекс машин для уборки сахарной свеклы, а также машин, способных повысить эффективность обработки междурядий и ухода за растениями. Разработана технология уборки картофеля с использованием комбайна с роторными рабочими органами, позволяющими уменьшить поступление в машину балластного технологического материала.

Все большее распространение получают широкозахватные агрегаты. Обоснованы типаж тракторов (в Международную систему машин включены тракторы 43 типоразмеров 8 тяговых классов - от 2 до 80 кН) и схемы бессцепочных агрегатов. Создана база для перехода к автоматизированным системам управления технологическими процессами на полях и фермах. При создании новой сельскохозяйственной техники особое внимание уделяется применению прогрессивных методов проектирования, включая метод агрегатной унификации. Это дало возможность разработать унифицированный ряд тракторов сельскохозяйственного назначения; ведется работа по распространению метода агрегатного проектирования на все виды сельскохозяйственной техники.

С целью повышения эффективности использования капиталовложений в качестве основного принципа оснащения хозяйств новой техникой широко практикуется поставка не отдельных машин, а единовременное техническое перевооружение целых производственных единиц, предполагающее сочетание тракторов определенных типов с полным

набором агрегатируемых машин. В связи с необходимостью обеспечить увеличение средней наработки на отказ, которая не должна быть меньше периода напряженных работ, ведется поиск принципиально новых конструктивных решений рабочих органов, передач, ходовой части, а также работы по совершенствованию технологии.

Развитие и внедрение комплексной механизации, организация поточного производства работ по технологическим циклам неразрывно связаны с механизацией погрузочно-разгрузочных и транспортных работ. Поэтому подготовлена и реализуется программа создания соответствующих средств как общего, так и технологического назначения.

В связи с тем, что две трети пахотных земель нашей страны нуждаются в защите от ветровой и водной эрозии, особое внимание уделяется механизации работ по защите почв от вредных последствий этого явления. Водной эрозии подвержено около 125 млн. га пашни, ветровая может проявляться на площади 92 млн. га, в районах совместного проявления водной и ветровой эрозии находится около половины эрозионноопасных земель. В комплексе мер по борьбе с эрозией важное место принадлежит почвозащитным технологиям и противоэрозионной технике для возделывания полевых культур в различных почвенно-климатических зонах. В районах действия ветровой эрозии широко распространены почвозащитные технологии, основанные на применении плоскорезной обработки с сохранением на поверхности поля стерни и других растительных остатков. Такая обработка надежно защищает почву от выдувания и способствует повышению урожайности.

В настоящее время создан комплекс противоэрозионных машин и орудий, в том числе плоскорезы-глубокорыхлители КПГ-250А и КПГ-2-150, культиваторы-плоскорезы КПП-2,2, тяжелые культиваторы КПЭ-3,8А, штанговый культиватор КШ-3,6А, игольчатые бороны БИГ-ЗА, зерновые стерневые сеялки СЗС-9 и СЗС-2,1. Эти машины работают при скоростях 7-9 км/ч и имеют улучшенные агротехнические и эксплуатационные показатели. Их металлоемкость весьма приемлема. Ведутся опытно-конструкторские работы по созданию более современных и высокопроизводительных машин (разрабатываются 30 наименований технических средств для работы в районах, подверженных ветровой эрозии; из них 17 должны быть освоены до 1990 г.). Работы по созданию и совершенствованию противоэрозионной техники ведутся в направлениях модернизации серийных противоэрозионных машин с целью улучшения их агротехнических и технико-экономических показателей, разработки машин новых типов для завершения комплексной механизации противоэрозионных работ при возделывании полевых культур в различных почвенноклиматических зонах и, наконец, в направлении создания нового поколения высокопроизводительной противоэрозионной техники к тракторам 30-80 кН.

Анализ показывает, что рост производительности труда в растениеводстве связан с дальнейшим повышением единичной мощности Тракторов и созданием комплекса машин на основе принципа совме-щения сельскохозяйственных операций. Тенденции развития мобильной энергетики неразрывно связаны с перспективами повышения уровня механизации земледелия. Эти тенденции в определенной мере взаимообусловлены. В механизации земледелия различают три основные концепции , в соответствии с которыми мобильная энергетика может развиваться по пути создания тракторов, самоходных шасси и самоходных машин. Резервы повышения производительности труда путем комплектования парка универсальными тракторами е набором сельскохозяйственных орудий считаются несущественными. Поэтому делается упор на дальнейшее повышение специализации тракторов, и особенно тракторов пахотных.

Выполненные по новым компоновочным схемам тракторы ФРГ имеют переднее расположение кабины и специальную грузонесущую площадку. Это позволяет использовать трактор для транспортировки семян, удобрений и других грузов, что дает возможность реализовать новые технологические схемы использования сельскохозяйственных орудий. В частности, создаются специальные навешиваемые на трактор орудия. Появившиеся в последнее время самоходные шасси повышенных мощностных классов с набором сельскохозяйственных орудий являются более универсальными по сравнению с существующими тракторами, так как могут быть переоборудованы в самоходную сельскохозяйственную установку. В связи с этим возрастает их конкурентоспособность по сравнению с тракторами. Однако, если учесть трудности переналадки таких установок и дефицит рабочей силы, возлагать особые надежды на успех их реализации пока преждевременно. Считается, что благодаря более высокой производительности шире будут применяться самоходные сельскохозяйственные агрегаты. Этому способствует специализация производства, создание межхозяйственных объединений и агропромышленных комплексов.

Разработка прогрессивных технологических процессов в земледелии связана с совершенствованием тракторов, и сельхозмашин, которое ориентировано в сторону повышения их энергонасыщенности . Например, подготовка почвы для выращивания

сельскохозяйственных культур, несмотря на достаточно высокий уровень механизации, является весьма трудоемкой. На ее выполнение расходуется до 40 % топлива, поступающего в сельское хозяйство; на подъеме зяби занято около 600 тыс. механизаторов . Ставится вопрос о замене каждого второго тракториста роботом-имита-тором, способным ориентироваться на трактор-лидер. Однако применение роботов рационально лишь в хорошо организованных производственных объединениях при достаточно высоком уровне автоматизации и механизации основных технологических процессов.

Следует отметить также, что тенденции развития процесса механизации земледелия связаны с проблемами уплотнения почвы, ведущего к снижению урожайности. Поиски оптимальных решений по этим направлениям - задача трудная и ждущая своего решения. Борьба с уплотнением связана с дополнительными затратами.

Кроме того, с ростом энергонасыщенности увеличиваются расходы на техническое обслуживание и ремонт, на обеспечение комфортных условий для водителей. В итоге повышаются совокупные затраты на производство сельскохозяйственной продукции, что побуждает к прекращению дальнейшего роста энергонасыщенности и массы тракторов. Важно учитывать также и уровень эксплуатации, сложившийся в той или иной зоне, ее рельеф и размеры обрабатываемых площадей. Полагают , что для условий степной зоны Северного Казахстана рациональным будет использование агрегатов на базе трактора класса 80 с мощностью двигателя около 370 кВт при энергонасыщенности 21,8 кВт/т (при реализации этого условия численность тракторов в зоне увеличится незначительно, потребность в механизаторах при гарантии выполнения работ в агротехнические сроки снизится, а число марок тракторов сократится вдвое). В Нечерноземной зоне РСФСР мощность тракторов того же типа будет достаточной уже на уровне 220 кВт при энергонасыщенности приблизительно 19,3 кВт/т. В случае применения технологий и соответствующих им сельскохозяйственных машин и орудий с активными рабочими органами (фрезерные культиваторы, безмоторные прицепные комбайны, почвофрезы, орудия и прицепы с активным приводом опорных,колес и др.), получающими энергию от трактора, последний из тяговой машины превращается по существу в энергоноситель. Как следствие, масса его может быть существенно уменьшена при одновременном увеличении энергонасыщенности. Долгосрочный прогноз значений энергонасыщенности применительно к тракторам общего назначения иллюстрируют данные табл. 1.16.

Приведенные данные показывают, что тракторы, предназначенные для обеспечения тяги, имеют высвобождаемую для привода сельскохозяйственных машин мощность, которая в случае активного привода сельскохозяйственных орудий лежит в диапазоне от 350 до 865 кВт, а при работе с безмоторными прицепными комбайнами - от 330 до 850 кВт. При этом наблюдается резкий рост энергонасыщенности (от 34 до 160 кВт/т), что выше соответствующих показателей в 3--4 раза в первом случае и на 50-100 % во втором. Оправдаются ли эти прогнозы и если да, то в какой степени, зависит от дальнейшего развития

каждого из названных направлений и зональной системы машин в соответствии с разработанными научными рекомендациями. Готовящиеся к производству тракторы с мощностью двигателя 243 кВт, сформированные агротехнические требования к колесному трактору класса тяги 80, а также совершенствование технологий как с точки зрения сохранения структуры почвы, так и с целью максимального сбережения энергии служат доказательством наличия тенденции к дальнейшему развитию мощных и сверхмощных тракторов и появлению на их базе энергомодулей или мобильных энергетических средств.

Наряду с- отечественными следует остановиться и на некоторых моделях зарубежных мощных и сверхмощных тракторов. Так, в США в связи с укрупнением ферм, стремлением к сокращению сроков выполнения сельскохозяйственных работ, к применению широкозахватной техники и снижению материальных затрат вследствие роста стоимости рабочей силы созданы тракторы мощностью до 560 кВт и завершается разработка трактора мощностью 736 кВт. Специалистами обоснована высокая эффективность использования сверхмощных тракторов в условиях крупных фермерских хозяйств США. Они исходили из того, что работа тракторов с двигателем мощностью 560 кВт на вспашке возможна с плугом шириной захвата 15 м (на тяжелых почвах 7,5-9 м).

В США ряд фирм специализируется на производстве мощных и сверхмощных тракторов нескольких базовых моделей. Их основные показатели даны в табл. 1.17 .

1.16. Динамика изменения основных параметров тракторов общего Назначения и пропашных тракторов ЛT3-145

Назначение тракторов и их основные параметры	1970 г.	1980 г.	1990 г.	2000 г.	2010 г.
Общего применения для тяговых технологических процессов: мощность, кВт
масса, т	12,5	12,5			22,5
энергонасыщенность, кВт/т	13,2	17,5	21,8	29,5	40,0
Для активного привода сельскохозяйственных орудий; мощность, высвобождаемая на привод, кВт
масса трактора, т
энергонасыщенность, кВт/т
Для работы с безмоторными ирицепнымн комбайнами: мощность, высвобождаемая на привод, кВт
масса трактора, т			10-11	10-11	10-11
энергонасыщенность, кВт/т
Пропашные J1T3-145: мощность, кВт
масса, т
мощность, высвобождаемая на привод, кВт
энергонасыщенность, кВт/т	16,5	27,6

1.17. Количество моделей и диапазоны мощностей серийно выпускаемых в США тракторов

Производство мощных тракторов за рубежом неуклонно увеличивается. Американские фирмы «Джон Дир», «Надсон», «Стейджер», «Интернейшнл Харвестер», «Кейс», «Нортерн Мэньюфекчуринг», «Ал-лис-Чалмерс», «Вудз энд Копиленд» выпускают тракторы с двигателями мощностью 129-560 кВт. Фирма «Стейджер» подготовила к производству трактор мощностью 552 кВт, а «Джон Дир» - мощностью 370 кВт. Фирма «Интернейшнл Харвестер» выпускает для сельского хозяйства тракторный погрузчик с двигателем мощностью 883 кВт (вместимость ковша 19,3 м3). Фирма «Версетайл» создала модель сельскохозяйственного трактора «Биг Рой 1080», имеющего двигатель мощностью 442 кВт (для работы с 18-корпусным плугом). Фирма «Стейджер» производит трактор GT-450 с двигателем мощностью 335 кВт. Фирма «Кейс» поставляет трактор с мощностью двигателя 221 кВт. Фирма «Надсон» создала тракторы с двигателями мощностью 222 и 270 кВт, а фирма «Стейджер» выпускает шесть моделей тракторов, в том числе с двигателями мощностью 22J, 235 и 335 кВт. Фирма «Нортерн» выпускает тракторы с двигателями мощностью 235,5; 265; 294; 338; 386,4 и 441,6 KBf; в 1978 г. была испытана модель трактора мощностью 560 кВт.
..

Представляет собой процедуру, в рамках которой функции контроля и управления, выполнявшиеся человеком, передаются приборам и устройствам. За счет этого существенно повышается результативность труда и качество продукции. Кроме этого, обеспечивается сокращение доли рабочих, привлеченных к разным промышленным сферам. Рассмотрим далее, что собой представляют автоматика и автоматизация производственных процессов.

Историческая справка

Самостоятельно функционирующие приборы - прообразы современных автоматических системы - стали появляться еще в древности. Однако до самого 18 столетия была широко распространена кустарная и полукустарная деятельность. В этой связи такие "самодействующие" устройства не получили практического применения. В конце 18-го - начале 19-го вв. произошел резкий скачок объемов и уровня производства. Промышленная революция создала предпосылки для усовершенствования приемов и орудий труда, приспособления оборудования для замены человека.

Механизация и автоматизация производственных процессов

Изменения, которые вызвала коснулись в первую очередь дерево- и металлообработки, прядильных, ткацких заводов и фабрик. Механизация и автоматизация активно изучались К. Марксом. Он видел в них принципиально новые направления прогресса. Он указывал на переход от использования отдельных станков к автоматизации их комплекса. Маркс говорил о том, что за человеком должны закрепляться сознательные функции контроля и управления. Работник становится рядом с производственным процессом и регулирует его. Главными достижениями того времени стали изобретения русского ученого Ползунова и английского новатора Уатта. Первый создал автоматический регулятор для питания парового котла, а второй - центробежный контроллер скорости паровой машины. Достаточно продолжительное время оставалась ручной. До внедрения автоматизации замена физического труда осуществлялась посредством механизации вспомогательных и основных процессов.

Ситуация сегодня

На современном этапе развития человечества системы автоматизации производственных процессов основываются на использовании компьютеров и различного программного обеспечения. Они способствуют сокращению степени участия людей в деятельности или полностью исключают его. В задачи автоматизации производственных процессов входит повышение качества выполнения операций, сокращение времени, которое на них требуется, снижение стоимости, увеличение точности и стабильности действий.

Основные принципы

Сегодня средства автоматизации производственных процессов внедрены во многие сферы промышленности. Независимо от сферы и объема деятельности компаний, практически в каждой из них используются программные устройства. Существуют различные уровни автоматизации производственных процессов. Однако для любого из них действуют единые принципы. Они обеспечивают условия для эффективного выполнения операций и формулируют общие правила управления ими. К принципам, в соответствии с которыми осуществляется автоматизация производственных процессов, относят:

Согласованность. Все действия в рамках операции должны сочетаться друг с другом, идти в определенной последовательности. В случае рассогласованности вероятно нарушение хода процесса.
Интеграция. Автоматизируемая операция должна вписываться в общую среду предприятия. На той или иной стадии интеграция осуществляется по-разному, однако суть этого принципа неизменна. Автоматизация производственных процессов на предприятиях должна обеспечивать взаимодействие операции с внешней средой.
Независимость исполнения. Автоматизируемая операция должна осуществляться самостоятельно. Участие человека в ней не предусматривается, или оно должно быть минимально (только контроль). Работник не должен вмешиваться в операцию, если она осуществляется согласно установленным требованиям.

Указанные принципы конкретизируются в соответствии с уровнем автоматизации того или иного процесса. Для операций устанавливаются дополнительные пропорциональности, специализации и так далее.

Уровни автоматизации

Их принято классифицировать в соответствии с характером управления компании. Оно, в свою очередь, может быть:

Стратегическим.
Тактическим.
Оперативным.

Соответственно, существует:

Нижний уровень автоматизации (исполнительский). Здесь управление касается регулярно совершаемых операций. Автоматизация производственных процессов ориентирована на исполнение оперативных функций, поддержание установленных параметров, сохранение заданных режимов работы.
Тактический уровень. Здесь обеспечивается распределение функций между операциями. В качестве примеров можно привести планирование производства или обслуживания, управление документами или ресурсами и так далее.
Стратегический уровень. На нем осуществляется управление всей компанией. Автоматизация производственных процессов стратегического назначения обеспечивает решение прогнозных и аналитических вопросов. Она необходима для поддержания деятельности высшего административного звена. Этот уровень автоматизации обеспечивает стратегическое и финансово-хозяйственное управление.

Классификация

Автоматизация обеспечивается за счет использования разнообразных систем (OLAP, CRM, ERP и пр.). Все они разделяются на три основных типа:

Неизменяемые. В этих системах последовательность действий устанавливается в соответствии с конфигурацией оборудования либо условиями процесса. Она не может изменяться в ходе операции.
Программируемые. В них возможно изменение последовательности в зависимости от конфигурации процесса и заданной программы. Выбор той или иной цепочки действий осуществляется посредством специального набора инструментов. Они читаются и интерпретируются системой.
Самонастраиваемые (гибкие). Такие системы могут осуществлять выбор нужных действий по ходу работы. Изменения конфигурации операции происходит в соответствии с информацией о течении операции.

Все эти типы могут использоваться на всех уровнях отдельно либо в комплексе.

Виды операций

В каждой экономической отрасли присутствуют организации, выпускающие продукцию или предоставляющие услуги. Их можно разделить на три категории в соответствии с "удаленностью" в цепи переработки ресурсов:

Добывающие или производящие - сельскохозяйственные, нефтегазодобывающие предприятия, например.
Перерабатывающие природное сырье организации. При изготовлении продукции они используют материалы добытые или созданные компаниями из первой категории. К ним, например, относятся предприятия электронной, автомобильной промышленности, электростанции и так далее.
Обслуживающие компании. Среди них - банки, медицинские, образовательные учреждения, предприятия общепита и пр.

Для каждой группы можно выделить операции, связанные с предоставлением услуг или выпуском продукции. К ним относят процессы:

Управления. Эти процессы обеспечивают взаимодействие внутри предприятия и способствуют формированию отношений компании с заинтересованными участниками оборота. К последним, в частности, относят надзорные органы, поставщиков, потребителей. В группу бизнес-процессов входят, например, маркетинг и продажи, взаимодействие с покупателями, финансовое, кадровое, материальное планирование и так далее.
Анализа и контроля. Эта категория связана со сбором и обобщением сведений о выполнении операций. В частности, к таким процессам относят операционное управление, контроль качества, оценку запасов и пр.
Проектирования и разработки. Эти операции связаны со сбором и подготовкой исходных сведений, реализацией проекта, контролем и анализом результатов.
Производства. Эта группа включает в себя операции, связанные с непосредственным выпуском продукции. К ним относят, в том числе, планирование потребности и мощности, логистику, обслуживание.

Большая часть этих процессов сегодня автоматизирована.

Стратегия

Необходимо отметить, что автоматизация производственных процессов отличается сложностью и трудоемкостью. Для достижения поставленных целей необходимо руководствоваться определенной стратегией. Она способствует улучшению качества выполняемых операций и получению от деятельности желаемые результаты. Особое значение сегодня имеет грамотная автоматизация производственных процессов в машиностроении. Стратегический план можно коротко представить следующим образом:

Преимущества

Механизация и автоматизация различных процессов позволяет значительно повысить качество товаров и управления производством. Среди прочих преимуществ следует назвать:

Увеличение скорости выполнения повторяющихся операций. За счет снижения степени участия человека одни и те же действия могут осуществляться быстрее. Автоматизированные системы обеспечивают большую точность и сохраняют работоспособность вне зависимости от продолжительности смены.
Повышение качества работы. При снижении степени участия людей уменьшается или исключается влияние человеческого фактора. Это существенно ограничивает вариации выполнения операций, что, в свою очередь, предотвращает множество ошибок и повышает качество и стабильность работы.
Увеличение точности управления. Использование информационных технологий позволяет сохранять и учитывать в дальнейшем больший объем сведений об операции, чем при ручном контроле.
Ускоренное принятие решений при типовых ситуациях. Это способствует улучшению характеристик операции и предотвращает несоответствия на следующих этапах.
Параллельность выполнения действий. дают возможность осуществлять несколько операций в одно время без ущерба для точности и качества работы. Это ускоряет деятельность и улучшает качество результатов.

Недостатки

Несмотря на очевидные преимущества, автоматизация может быть далеко не всегда целесообразной. Именно поэтому перед ее осуществлением необходим всесторонний анализ и оптимизация. После этого может сложиться так, что автоматизация не потребуется или будет невыгодна в экономическом смысле. Ручное управление и выполнение процессов может стать более предпочтительным в следующих случаях:

Заключение

Механизация и автоматизация, несомненно, имеют огромное значение для производственной сферы. В современном мире все меньше операций выполняется вручную. Однако и сегодня в ряде отраслей не обойтись без такого труда. Автоматизация особенно эффективна на крупных предприятиях, где выпускается продукция для массового потребителя. Так, например, на автомобильных заводах в операциях участвует минимальное количество людей. При этом они, как правило, осуществляют контроль за ходом процесса, не участвую в нем непосредственно. Модернизация промышленности в настоящее время идет очень активно. Автоматизация производственных процессов и производств считается сегодня наиболее эффективным способом повышения качества продукции и увеличения объема ее выпуска.