автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Техническая оснащенность ресурсосберегающих технологий производства зерна в лесостепной зоне Западной Сибири

Введение . ^

ГЛАВА 1 Состояние вопроса и задачи исследования. д

1.1. Характеристика почвенно-климатических условий Западной Сибири. g

1.2. Технологии возделывания зерновых культур в лесостепной зоне Западной Сибири. ^

1.3. Методы обоснования технической оснащенности производства зерна.

1.4. Задачи исследования. ^

ГЛАВА 2. Теоретические предпосылки.

2.1. Приемы минимализации обработки почвы для лесостепной зоны Западной Сибири. ^

2.2. Критерии оптимальности при оптимизации процессов механизации. ^

2.3. Экономико-математическая модель задачи оптимизации структуры и состава МТП. ^

ГЛАВА 3. Методика проведения исследования. ^

3.1. Характеристика производственных условий хозяйства.

3.2. Метод сквозного просмотра вариантов годовых комплексов работ. ^

3.3. Методика оценки эксплуатационных затрат. ^

3.4. Энергетическая оценка технологий производства зерна. У

ГЛАВА 4. Результаты исследований. у^

4.1. Технико-экономическая оценка технологий производства зерна. у^

Актуальность темы. Сбережению ресурсов в сельском хозяйстве до настоящего времени не уделялось достаточного внимания. Отечественные технологии возделывания сельскохозяйственных культур хотя и позволяют получить высокую урожайность, однако по сравнению с зарубежными многооперационны, металлоёмки и требуют в пять раз больше энергии, в четыре раза металла и затрат труда. Кроме того, все более интенсивное использование машинно-тракторных агрегатов и их многократные проходы приводят к потере плодородия, переуплотнению почв и ухудшению их физических свойств. После перехода к экономической самостоятельности хозяйств, ликвидации государственной системы материально-технического обеспечения и поддержки сельского хозяйства товаропроизводители вынуждены искать возможности для производства самоокупаемой, дешевой и конкурентоспособной продукции.

В современном земледелии сейчас все больше внимания уделяется оптимизации механической обработки почвы. Одной из основных целей стало усиление ее ресурсосберегающей (сохранение и улучшение почвы как основного средства производства, защита ее от эрозии, экономия трудовых, энергетических и материально-технических ресурсов) и экологической роли (устранение нарушений в экологии агроландшафтов, вызванных интенсификацией земледелия и другими факторами). Данное направление оптимизации механической обработки почвы получило название "минимальная обработка". Интенсивность обработки почвы определяется рациональным компромиссом между уровнем урожая и стоимостью затрат.

Ресурсосберегающие технологии, основанные на минимальной обработке почвы, в мировой практике используются с 80-х годов. У нас в Сибири они до сих пор не получили широкого применения, из-за отсутствия экономически обоснованного подхода к оценке технологий в целом и отдельных операций, показателей эффективности и системы учета затрат в рыночных условиях.

В условиях кризисного падения сельскохозяйственного производства, диспаритета цен в пользу промышленности, острого дефицита производственных ресурсов выходом может служить применение ресурсосберегающих технологий на базе минимальной обработки почвы и применения комбинированных почвообрабатывающих и посевных агрегатов.

Расчет технического оснащения ресурсосберегающих технологий даст возможность сбалансировать структуру машинно-тракторного парка, найти оптимальный вариант набора имеющихся в наличии, покупаемых или арендуемых технических средств.

Низкая эффективность механизации растениеводства во многом обусловлена несовершенством методик и методов расчета и оценки технического оснащения технологий. Расчет машинно-тракторного парка хозяйств проводился на основе типовых технологических карт, рассчитанных для зон путем оптимизации состава машинно-тракторного парка модельных хозяйств с учетом организационно-хозяйственных и природно-климатических факторов. Это приводило к неверным результатам расчетов и тем более не могло снизить затраты на производство сельскохозяйственной продукции. Не применялась теория анализа сложных систем - системы машин, технологий и системы экономической и энергетической оценки.

Цель исследования. Повышение эффективности производства зерна за счет применения ресурсосберегающих технологий в лесостепной зоне Западной Сибири.

Рабочая гипотеза. Снижения материальных, энергетических и затрат труда можно достичь за счет применения ресурсосберегающих технологий.

Объект исследования. Процессы механизации технологических операций в производстве зерна в условиях Западной Сибири.

Предмет исследования. Закономерности протекания этих процессов.

Научная новизна. Усовершенствована модель технического оснащения производства зерна в лесостепной зоне Западной Сибири, наиболее полно отвечающая требованиям рынка, целевая функция которой в полной мере содержит основные экономические показатели, играющие важную роль в производственной деятельности предприятий. Разработан алгоритм и программное обеспечение для оптимизации структуры и состава МТП по методу сквозного просмотра вариантов годовых комплексов работ.

Проведена энергетическая оценка классических и ресурсосберегающих технологий производства зерна в условиях лесостепной зоны Западной Сибири.

Практическая значимость. Применение ресурсосберегающих технологий возделывания и уборки зерновых культур в лесостепной зоне Западной Сибири позволит повысить урожайность в 2-2,3 раза, уменьшить затраты труда в 1,3 раза, сократить расход топлива в 2 раза, снизить себестоимость продукции на 20-40%, получить прирост прибыли на 46-88%. Определен перспективный состав машинно-тракторного парка для технического обеспечения ресурсосберегающих технологий производства зерна.

Реализация. Результаты исследования включены в " Проект адаптивного земледелия для ОПХ "Кремлевское" Коченевского района Новосибирской области", который реализуется в хозяйстве.

Апробация. Основные положения диссертационной работы доложены, обсуждены на научной конференции молодых ученых СО РАСХН (1997, 2000гг.), Международном семинаре (НГАУД998), Всероссийской научно-практической конференции (Новосибирск, 1998), Международной научно-практической конференции (Новосибирск, 1999,2001), научно-практических конференциях (Новокузнецк, 2000,2001гг.).

Публикации. По результатам исследований опубликованы 9 работ.

Объём работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы и трех приложений. Она изложена на 139 страницах основного текста, содержит 28 таблиц, 25 рисунков.

ВЫВОДЫ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ

1. В лесостепной зоне Западной Сибири используются экстенсивные, малоинтенсивные и интенсивные технологии производства зерновых культур. Все эти технологии многооперационны, имеют один и тот же комплекс машин и различаются только объёмом внесения удобрений и применения средств борьбы с сорняками, вредителями и болезнями растений. Кроме того, эти технологии требуют в 5 раз больше энергии, в 4 раза больше металла и живого труда.

2. В условиях кризисного падения сельскохозяйственного производства, диспаритета цен в пользу промышленности, острого дефицита производственных ресурсов выходом может служить применение ресурсосберегающих технологий на базе минимальной и нулевой обработки почвы и использование комбинированных почвообрабатывающих и посевных агрегатов. Применение ресурсосберегающих технологий позволяет снизить материальные, энергетические и трудовые затраты, а также сгладить пиковые потребности в трудовых ресурсах и энергетических средствах.

3. Для оптимизации состава и структуры технических средств усовершенствована модель технического оснащения производства зерна в лесостепной зоне Западной Сибири, основанная на целочисленном методе линейного программирования. Наиболее полно отвечающая требованиям рынка целевая функция в полной мере содержит основные экономические показатели, играющие важную роль в производственной деятельности сельскохозяйственных предприятий.

4. При планировании стратегии технической оснащенности сельскохозяйственного производства в лесостепной зоне Западной Сибири необходимо учитывать, что почвенно-климатические характеристики зоны меняются не только в пространстве, но и во времени. Так, лесостепная зона по степени увлажнения в 55% лет — типичная лесостепь, в 30% лет превращается в степную зону, а в 15% - в подтаежную.

5. Анализ эксплуатационных затрат традиционных посевных и комбинированных посевных агрегатов показал, что последние имеют большие эксплуатационные затраты (К-701 - ППК-8 - 97,73 р/га; К-701 - ПК-8,5 "Кузбасс" -129,42 и К-701 - СП-16 - СЗП-З.6 - 74,46 р/га). Но в целом по технологии за счет сокращения количества операций они имеют преимущества по большинству признаков.

6. Разработаны алгоритм и программное обеспечение для оптимизации структуры и состава МТП по методу сквозного просмотра вариантов годовых комплексов работ.

7. Оптимизация структуры МТП ОПХ "Кремлевское" позволяет утверждать, что в перспективе целесообразно переходить от тракторов К-701 к гусеничным тракторам Т-250 Алтайского тракторного завода, поскольку коэффициент буксования у них в 3-4 раза меньше, производительность выше на 20-40%, а удельный расход топлива меньше на 18-20%.

8. Применение ресурсосберегающих технологий возделывания и уборки зерновых культур в лесостепной зоне Западной

1. Курцев И.В. Факторы устойчивости сельскохозяйственного производства: Метод, рекомендации. - Новосибирск, 1990. - 45 с.

2. Путеводитель почвенной экскурсии по Западной Сибири. -Новосибирск: Наука, 1967. 147 с.

3. Агрохимическая характеристика почв СССР. Районы Западной Сибири. М.: Наука, 1968.-383 с.

4. Западная Сибирь. Новосибирск: Наука, 1977. - 87 с.

5. Черникова М.И. и др. Агрогидрологические свойства почв южновосточной части Западной Сибири. Л.: Гидрометеоиздат, 1965. -265 с.

6. Почвенная климатология Сибири. Новосибирск: Наука, 1973. -290 с.

7. Технологии возделывания пшеницы в Новосибирской области, адаптированные к природным условиям агроландшафтов и производственным ресурсам: Рекомендации. Новосибирск, 1995.-87 с.

8. Панов И.М. Актуальные проблемы развития современного земледелия и земледельческих орудий // Тракторы и сельскохозяйственные машины. 1993. - №1. - С. 1-6.

9. Власенко А.Н. Основные принципы интенсификации возделывания яровой пшеницы в Сибири// Дни поля фирмы Байер. -М., 1994. -84 с.

10. Ю.Дворцин М.Д., Юсин В.Н. Технодинамика: основы теории формирования и развития технологических систем. М.: Международный фонд истории науки, "Дикси", 1993. - 320 с.

11. П.Докин Б.Д. и др. Ресурсосберегающая технология производства зерновых и пропашных кормовых культур // Внедрение ресурсосберегающих технологий в сельскохозяйственномпроизводстве: Материалы науч.-практ. конф. Новокузнецк, 2000. - С.45-47.

12. Madison M.F., Licht L.A. Agricultural Ecosystems The world is Watching // Agricultural Engineering. - 1990. - vol.71. - №1. - P.12-14.

13. Хадсон В.Д., Хач Д. Основные принципы адаптивного земледелия / По заказу министерства сельского хозяйства США. -1985.

14. Технологии энергоресурсосбережения в земледелии Западной Сибири: Сб. статей. Барнаул, 1999. - 126 с.

15. Еникеев В.Г. Критерии и методы оценки технической оснащенности растениеводства и качества работы агрегатов с учетом вероятностной природы условий их функционирования: Дис. на соиск. учен, степени д-ра техн. наук. Ленинград-Пушкино, 1983. - 420 с.

16. Ручнев М.С. Теория и практика эффективного использования сельскохозяйственной техники //Механизация и электрификация сельскохозяйственного производства: Науч. тр./ ВНИИПТИМЭСХ. Зерноград, 1979. - Вып.34. - С. 3-14.

17. Финн Э.А., Шкуба В.В. К задаче расчета оптимального машинно-тракторного парка сельскохозяйственного предприятия // Материалы научных семинаров по теоретическим и прикладным вопросам кибернетики. Киев, 1963. - Вып.7.

18. Хабатов Р.Ш. Модель и алгоритм определения состава машинно-тракторного парка и продолжительности технологических операций в растениеводстве. Вып.4. Киев, 1970.

19. Хабатов Р.Ш., Осадчий В.К. Оптимизация состава МТП по энергетическим и стоимостным критериям //Оптимизация МТП. М.,1990. - С.22-29.

20. Хабатов Р.Ш. и др. Методика оптимизации состава МТП // Оптимизация МТП. М.,1990. - С. 10-17.

21. Хабатов Р.Ш. , Дмитриенко А.Ф. Планирование оптимального состава машинно-тракторного парка для комплексной механизации сельскохозяйственного производства. Киев: Урожай, 1972. - 120 с.

22. Методика проектирования оптимального машинно-тракторного парка колхозов и совхозов: Метод, рекомендации. Новосибирск, 1970.-4.1,2.-122, 213 с.

23. Липкович Э.И., Бершицкий Ю.И. Методические основы проектирования и реализации региональных механизированных технологий и систем машин для производства продукции растениеводства. Зерноград, 1995. - 89 с.

24. Еникеев В.Г. Оценка качества технической оснащенности сельскохозяйственного производства как вероятностной системы// Труды ЛСХИ. 1983. - С. 17-21.

25. Хабатов Р.Ш., Еникеев В.Г. Методика прогнозирования параметров агрегатов и оптимального состава машинно-тракторного парка для комплексной механизации сельскохозяйственного производства. М., 1973. - 53 с.

26. Докин Б.Д. Зональная система машин для комплексной механизации растениеводства в рамках агропромышленногокомплекса (на примере Западной Сибири): Дис. на соиск. учен, степени д-ра техн. наук. Новосибирск, 1983. - 351 с.

27. Докин Б.Д., Климова Л.И. Определение уровня технической оснащенности полевых работ // Механизация и автоматизация сельскохозяйственного производства в условиях Сибири: Науч. тр. Новосибирск, 1980. - С.21-24.

28. Докин Б.Д. Методика исчисления дифференциальных затрат при оптимизации параметров МТА и состава МТП хозяйств с учетом особенностей Сибири // Науч. тр. 1986.

29. Булавский В.А. и др. Методика расчета оптимальной структуры машинно-тракторного парка с использованием математического программирования // Определение состава МТП с использованием математического программирования. М.: Колос, 1966. - 135 е.

30. Липкович Э.И. Аналитические основы системы машин. -Зерноград, 1983. 71 с.

31. Киртбая Ю.К. Основы теории использования машин в сельском хозяйстве. Киев, 1957. -293 с.

32. Киртбая Ю.К. Организация использования машинно-тракторного парка. М.: Колос, 1974. - 165 с.

33. Киртбая Ю.К. Резервы в использовании машинно-тракторного парка. М.: Колос, 1982. - 62 с.

34. Пилюгин Л.М. Обоснование систем сельскохозяйственной техники. М.: Агропромиздат, 1990. - 207 с.

35. Пушкарева П.В. и др. Применение вычислительных машин для расчета потребности колхозов и совхозов в технике // Механизация и электрификация социалистического сельского хозяйства. 1963. - №2. - С.29-30.

36. Канторович Л.В. Экономический расчет наилучшего использования ресурсов. М.: АН СССР, 1959. - 347 с.

37. Браславец М.Е., Кравченко Р.Г. Математическое моделирование экономических процессов в сельском хозяйстве.- М.:Колос,1972.

38. Лишний А.Г. Экономическая эффективность оптимальной структуры парка перспективных гусеничных тракторов //Определение состава машинно-тракторного парка с использованием математического программирования. М.: Колос, 1966. -с.103-115.

39. Лутин Я.А. Определение потребности хозяйств в уборочной технике с использованием методов стохастического программирования. Иркутск, 1987. - 30 с.

40. Пискарев В.А., Торопов В.Р. Обоснование комплексов машин для заготовки кормов с учетом изменения погодных условий //Обоснование параметров технологических процессов заготовки кормов. Новосибирск, 1986. - С.4-12.

41. Власенко А.Н., Сапрыкин B.C. Система основной обработки почвы на равнинах лесостепной черноземной зоны Новосибирской области: Метод, рекомендации. Новосибирск,

42. Адаптивно-ландшафтные системы земледелия Новосибирской области. Новосибирск, 1994. - 213 с.

43. Интенсивные технологии возделывания яровой пшеницы в Новосибирской области: Рекомендации. Новосибирск, 1986. -91 с.

44. Кирюшин В.И. Концепция адаптивно-ландшафтного земледелия.- Пущино, 1993. 63 с.

45. Кирюшин В.И. Взгляд оптимиста // Земледелие. 1999. - №3. -С.12-14.

46. Кирюшин В.И. Адаптивно-ландшафтные системы земледелия -основа современной агротехнологической политики России // Земледелие. 2000. - №3. - С.4-6.

47. Пивоваренный ячмень в Западной Сибири: Метод, рекомендации.- Новосибирск, 2000. 52 с.

48. Воронова H.JL, Рыбалкина H.H. Обработка выщелоченного чернозема.- Кемерово, 1983. 69 с.

49. Технологическая система возделывания зерновых и зернобобовых культур по минимальной обработке почвы с использованием посевного комплекса "Конкорд": Рекомендации. -Кемерово, 1998.-30 с.

50. Ресурсосберегающие технологии производства зерна. -Новосибирск, 1998. 10 с.

51. Борисевич И.В. и др. Экономико-математическая модель и алгоритмы расчета оптимального состава МТП //Оптимальное планирование машинно-тракторного парка. Киев, 1968. - С. 3135 .

52. Журавлев Г.Е., Лобань В.Г. Определение состава машинно-тракторного парка сельскохозяйственных предприятий //Определение состава машинно-тракторного парка с использованием математического программирования. М.: Колос, 1966. - С. 17-22.

53. Журавлев Г.Е. и др. Оптимальное планирование использования сельскохозяйственной техники //Вестник сельскохозяйственной науки. N 10. - 1964. - С.123-130.

54. Губенко И.Ф. и др. Опыт применения математических методов и ЭВМ в планировании состава машинно-тракторного парка и потребности в сельскохозяйственной технике // Оптимальное планирование машинно-тракторного парка. Киев, 1968.- С.15-18.

55. Рекомендации по определению потребности в технике и оптимального состава машинно-тракторного парка в сельскохозяйственных предприятиях. Ч. 1. М.,1971. - 202 с.

56. Любимцев А.Г. Совершенствование комплектования и разработка рекомендаций по использованию МТП на базе информационно-вычислительной системы: Дис. на соиск. учен, степени канд.техн.наук. Новосибирск, 1988. - 150 с.

57. Новожилов В.В. Проблема измерения затрат и результатов при оптимальном планировании. М.: Наука, 1972.

58. Финансовый менеджмент: теория и практика. М.: Перспектива, 1997.-574 с.

59. Разработка системы машин для механизации растениеводства и животноводства: Метод, рекомендации. Новосибирск, 1980. — С. 55 .

60. Методика определения экономической эффективности технологий и сельскохозяйственной техники. М.: Родник, 1998. -219с.

61. Методические рекомендации по топливно-энергетической оценке сельскохозяйственной техники, технологических процессов и технологий в растениеводстве. М.: ВИМ, 1989. - 59 с.

62. Основные принципы и методические подходы к энергетической оценке эффективности реализации материально-технических ресурсов и технологий в сельском хозяйстве: Метод, пособие. -М., 1995.-66 с.

63. Алимов К.Г. Высокопродуктивная технология возделывания зерновых культур в лесостепи Западной Сибири: Рекомендации. -Новосибирск, 1998. 76 с.