Сельхозтехника на полях: Роботы для полей: обзор интеллектуальной сельхозтехники

Содержание

Роботы для полей: обзор интеллектуальной сельхозтехники

3 апреля 2019


Текст: В. Я. Гольтяпин, канд. техн. наук, вед. науч. сотр., ФГБНУ «Росинформагротех»



Сельскохозяйственная отрасль является перспективным рынком для внедрения разработок в области робототехники, поскольку использование подобных машин позволяет создавать высокоинтеллектуальное производство. В связи с этим в последние годы в агросекторе активизировалась работа по конструированию робототехнических устройств.



В основном такая техника предназначена для выполнения повторяющихся операций при возделывании различных сельскохозяйственных растений. При этом главная цель ее применения в аграрной отрасли состоит в замене человеческого труда, минимизации вредного воздействия химических средств на людей и окружающую среду, а также в повышении производительности предприятий и урожайности возделываемых культур.



УНИЧТОЖИТЕЛЬ СОРНЯКОВ



Сегодня основным методом борьбы с сорными растениями и паразитами является обработка полей специальными химическими веществами. Однако они оказывают воздействие не только на вредные элементы, но и на обычные культуры, попадают в почву, а вместе с сельхозпродукцией — в пищу человека. Поэтому естественным и экологически чистым способом их уничтожения является традиционная прополка, подразумевающая вырывание сорняков из земли с корнем. При этом существует возможность удалить их другим методом — предварительно порезав и забив в почву. Для облегчения данного процесса компании Amazone и Bosch совместно с двумя университетами разработали автономную робот-платформу BoniRob, оснащаемую, в том числе, модулем для механического уничтожения сорняков. Основной целью машины при функционировании являются молодые побеги сорных растений, которые она при помощи камеры с высоким разрешением определяет по форме листа. Однако робот может справиться и со взрослыми экземплярами. В автоматическом режиме он обнаруживает сорняки и с помощью ударного инструмента диаметром один сантиметр загоняет их в землю на глубину в три сантиметра, тратя на одно растение около десятой доли секунды. Кроме того, аппарат предназначен для измерения состояния почвы и опрыскивания растений. В зависимости от вида работ на платформе может быть размещен один из модулей. Устройство имеет собственную систему навигации, способно определять GPS-координаты сельскохозяйственных видов, создавать карты проведенных работ и подготавливать необходимую документацию. Робот BoniRob уже был испытан на поле с морковью, где расстояние между корнеплодами достигало двух сантиметров, а плотность сорняков — около 20 раст./кв. м. В таких сложных условиях машина не испытывала никаких затруднений. Максимальная скорость работы составила 1,75 раст./с при движении со скоростью 3,7 см/с.




Помимо этого, универсальная платформа способна перемещать полезный груз до 150 кг, а ее генератор — обеспечивать энергией непрерывную работу в течение 24 ч при одной заправке топливом. Основная идея создания такого устройства заключается в том, что фермер может купить только одну платформу и несколько необходимых ему модулей, а другие дополнения он сможет брать в аренду у специализирующейся на этом организации. Сегодня фирмой-изготовителем проводятся испытания робота в реальных условиях, а также осуществляется разработка варианта универсальной платформы меньшего размера и набора сменных модулей к ней. Такие маленькие аппараты могут действовать в составе групп, почти не уступая в производительности более крупным экземплярам.



ОБОЙТИ ПРЕПЯТСТВИЕ



Фирма Dutch Power Company создала робота Greenbot, предназначенного для выполнения повторяющихся операций на поле, в садах или муниципальном секторе. Он представляет собой четырехколесную самоходную машину, имеющую переднюю и заднюю навесные системы для обрабатывающих орудий. Изменение направления движения осуществляется поворотом передних, задних либо всех четырех колес, а также способом «краб». В начале работы оператор с помощью пульта записывает в память машины алгоритм перемещения и выполнения всего цикла операций. После этого робот по команде самостоятельно выполняет установленную программу, реагируя при этом на возникающие барьеры и другие помехи по сигналам, поступающим от системы датчиков. При обнаружении неизвестного препятствия устройство останавливается и посылает текстовое сообщение пользователю. Сейчас предлагаются две модели подобной техники, отличающиеся друг от друга габаритной шириной и массой. Оба варианта оснащаются четырехцилиндровыми двигателями, отвечающими по токсичности выхлопных газов требованиям норм Tier 4/Stage 3B. Модели оснащены гидравлической трансмиссией с блокировкой дифференциалов, при этом передний вал отбора мощности (ВОМ) также является гидравлическим, а задний — механическим. Для коррекции движения в реальном времени используется сигнал GPS. Цена на такое устройство начинается от 120 тыс. евро.





В скором времени фирма Kubota также планирует начать продажи в Японии автономного трактора AgriRobo, выполняющего обычные процессы без оператора и с использованием GPS. Для его управления в сотрудничестве с фирмой Topcon и Канзасским государственным университетом было разработано программное обеспечение, с помощью которого перед началом операций создается рабочий план. Сочетание сонара и сканера обеспечивает безопасное обнаружение неподвижных и мобильных препятствий. Системы контроля и безопасности гарантируют, что машина не будет выполнять опасные маневры. Фирмой ведутся также работы по созданию зерноуборочных комбайнов и автономных аппаратов для возделывания риса.



ПРИНЦИП ЭКОЛОГИЧНОСТИ



Компания Fendt постепенно развивает проект создания автономных аграрных устройств под названием MARS, то есть Mobile Agricultural Robot Swarms — система мобильных сельскохозяйственных роботов. Программа была профинансирована Европейским союзом при содействии университета г. Ульме, который занимался разработкой аппаратов на спутниковой системе навигации для посадки кукурузы. Основная идея данного проекта заключается в производстве малогабаритного многофункционального робота, который будет работать автономно на электроприводе и управляться дистанционно за счет облачных технологий. Основополагающими в программе являются, в том числе, экологические факторы — снижение повреждения почвы, уменьшение выбросов углекислого газа в атмосферу и максимально бесшумные операции. Согласно планам компании, роботы будут переправляться на поле с помощью специального транспортного модуля, использующегося в качестве зарядного устройства и семенного бункера. Каждое устройство применяет специальное программное обеспечение, интерфейс которого позволяет задавать параметры поля, норму заделки семенного материала, густоту посадок, месторасположение культур и количество работающих машин. Параметры и данные сохраняются в облачном сервисе. Как заявляют представители Fendt, подобное решение дает возможность выполнять последующую почвообработку более точно и с меньшими финансовыми вложениями.



ПРОГРАММА АВТОНОМНОСТИ



Уже достаточно известным в широких кругах стал концепт автономного трактора, разработанного компаниями Case IH и CNH Industrial’s Innovation Group. Они продолжают совершенствовать данную технологию и углублять разработку понятий автоматизации и автономности в области сельского хозяйства. Так, был инициирован двусторонний диалог с аграриями по всему миру, чтобы выяснить, каким образом практическое внедрение этой инновации могло бы помочь в повышении эффективности и прибыльности их бизнеса. Помимо этого, для изучения потенциала концепта и испытания в реальных условиях компания начала реализацию программы автономности и автоматизации. В рамках углубленного исследования «Разработка продуктов с участием клиентов» представителями Case IH было обнаружено, что текущие и будущие потребности в технологиях можно разделить на пять категорий по степени автоматизации при выполнении сельскохозяйственных полевых операций. В эти пять видов деятельности входят вождение, координация и оптимизация, автоматизация с участием оператора, контролируемая и полная автономность.



В 2018 году компания начала сотрудничество с хозяйством «Болтхаус» в рамках пилотной программы автономного трактора. Цель совместной деятельности заключается в том, чтобы понять, каким образом новую систему можно использовать в реальных условиях. Кроме того, необходимо определить степень ее соответствия существующим требованиям фермерских хозяйств. Пилотный проект будет сосредоточен в основном на первичной обработке и глубокой культивации почвы — обе эти операции имеют высокую степень повторяемости. Также в рамках программы будет испытан небольшой парк автономных тракторов Steiger Quadtrac, которые должны выполнять тяговые манипуляции с дисковыми боронами True-Tandem или глубокорыхлителями Ecolo-Tiger. Данные меры помогут оценить эффективность управления автономной техникой на разнообразных работах и типах почв в неодинаковых погодных условиях. Одна из ключевых задач также состоит в получении агрономических данных и отзывов операторов по практическому применению подобной технологии на действующих сельхозпредприятиях. Такие меры дадут компании возможность продолжать разработку и совершенствовать системы управления и оптимизации функционирования техники.



КОМПЛЕКСНОЕ РЕШЕНИЕ



Аналогичные по назначению тракторы New Holland NHDrive были созданы фирмами CNH и Autonomous Solutions Inc. на базе серийных машин T8 и Т7. Внешне они не отличаются от обычной техники и могут использоваться как в автономном режиме, так и в традиционном — под управлением оператора. Сейчас компания совместно с фирмой E. & J. Gallo Winery проводит пилотное испытание автономной технологии NHDrive, реализованной в тракторах T4.110F для садоводства. Основная цель такой работы заключается в получении отзывов от агрономов и операторов о потенциале использования инновации в деятельности винодельческих хозяйств. Данный проект стал последним этапом «Программы автономных машин» бренда New Holland, в рамках которой изучаются наиболее перспективные области применения комплексных современных решений в сельском хозяйстве. Новая пилотная программа демонстрирует, что предлагаемая разработка может быть реализована во всей линейке машин компании — от больших универсально-пропашных тракторов до специализированной техники малой мощности. Следует отметить, что в рамках предварительной научно-исследовательской деятельности уже были получены значимые результаты в области интеграции различных компонентов, в частности сенсорных элементов и приемников сигналов. Пилотный проект ориентирован на полный комплекс задач по растениеводству и обслуживанию виноградников. Результаты испытаний будут использованы в дальнейшем в качестве практической информации для всего спектра потенциальных областей применения автоматизированных решений. Исследования в рамках «Программы автономных машин» также помогают совершенствовать технологии, доступные клиентам уже сейчас в составе системы точного земледелия. Например, полностью автоматизированная операция разворота в конце рядков, которая запускается при одном нажатии кнопки механизатором, значительно повышает эффективность сельскохозяйственных работ, гарантируя еще большую продуктивность фермы.



НАВЕСНЫЕ КОНСТРУКЦИИ



Компания Agrirobo совместно с Технологическим институтом и Университетом наук о жизни и окружающей среде в польском городе Вроцлаве также подготовила роботизированную систему обработки сельхозугодий Agribot. Машина представляет собой агрегат с двигателем мощностью 55 кВт и четырьмя независимыми движителями. Конструкция обеспечивает высокую проходимость по почве и малый радиус разворота, что позволяет механизму действовать в стесненных условиях. Спереди и сзади находятся стандартные узлы для навески разных орудий. Например, сзади может крепиться емкость для средств защиты растений, спереди — оборудование, выполняющее распыление рабочей жидкости. Управление роботом дистанционное, благодаря чему отсутствует риск вредного воздействия агрохимических препаратов на организм оператора. Для определения координат используется система GPS, а оценка производится с точностью до одного сантиметра. Ориентироваться на поле позволяют дополнительные датчики, а многие манипуляции осуществляются в автономном режиме. Робот способен реализовывать большинство основных операций — внесение средств защиты и удобрений, обрезку деревьев, кошение и другие.



Автономный бескабинный трактор AT400 Spirit, разработанный компанией Autonomous Tractor, также может использоваться с разными прицепными орудиями. Он оснащен программой автономизации, базирующейся на GPS-позиционировании с применением двух дополнительных наземных механизмов уточнения местоположения. Основой AutoDrive являются лидарно-радарная навигационная система, беспроводное подключение к локальной сети, бортовое управление с искусственным интеллектом, которое позволяет «обучать» трактор выполнению повторяющихся операций без необходимости программирования. Данная система обнаруживает любые препятствия в зоне около 10 м от трактора, в результате чего машина немедленно останавливается и посылает СМС-сообщение. Оператор может ознакомиться с ситуацией с помощью вращающейся и наклоняемой цифровой видеокамеры, закрепленной на корпусе. Другая особенность трактора — привод eDrive. Электропитание данной комбинации электромоторов обеспечивает бортовой генератор на базе двигателя внутреннего сгорания. Мощность привода может составлять 74, 147 и 294 кВт. Обе обозначенные системы могут устанавливаться и на другие шасси.




ТОЧНОСТЬ И КОНТРОЛЬ



Созданный инженерами из австралийского университета робот Ladybird, то есть «божья коровка», работает на солнечных батареях. Название было продиктовано внешним сходством этих зарядных устройств с крыльями летающего насекомого. Механизм оснащен системой лазерного наведения и интегрированным автоматизированным манипулятором, с помощью которого можно собирать урожай. В задачи машины входят контроль над процессом выращивания овощей на всех стадиях, обнаружение вредителей, а также удаление сорных культур при необходимости. Сорняки робот уничтожает при помощи не только гербицидов, но и традиционных ножей, микроволнового излучения и лазерных лучей. Оборудованный датчиками и камерами аппарат может с точностью до квадратных сантиметров производить опрыскивание химикатами, пересчитывать растения по одному и добираться до труднодоступных мест.




В агропромышленном центре технологических инноваций Advesva компании Agrobot был разработан роботизированный комбайн для выращивания и сбора урожая клубники Agrobot SW6010. Его конструкция включает 14 или 60 манипуляторов с мелкими металлическими корзинами, мощный компьютер и цветовые датчики, которые распознают спелую клубнику среди зеленых листьев и игнорируют незрелые ягоды. Агрегат имеет два рабочих модуля для контроля и упаковки, а также четыре управляемых колеса для обеспечения маневренности. Размеры и большой угол поворота колес отлично подходят для работы как внутри теплиц, так и снаружи. Система сбора контролирует набор манипуляторов, способных найти клубнику и распределить ее в зависимости от размера и степени зрелости. Анализируется каждая ягода, причем процесс среза осуществляется с необходимыми точностью, плавностью и чувствительностью. Специальная система сразу упаковывает урожай. В приводе робота используется двухцилиндровый дизельный двигатель мощностью 21 кВт. Испытания показали, что применение данного устройства обеспечивает 50% снижения цены свежей клубники и до 90% — промышленной для производства пюре и йогуртов.



ШИРОКИЙ ОБЗОР



Британский производитель сельхозтехники Garford Farm Machinery создал специальный модуль контроля для трактора Robo-pilot, в котором интегрированы две системы — Robocrop и автоматического управления с помощью информации о локальном местонахождении. Назначение первой программы — вождение машины без участия оператора при междурядной обработке пропашных культур. Устройство включает видеокамеру, бортовой компьютер, навеску с механизмом гидравлического бокового смещения и датчик скорости. Обрабатываемая культура перед агрегатом фиксируется с помощью видеокамеры. Изображение анализируется компьютером в целях обнаружения высокой концентрации зеленого пигмента, указывающего на наличие объекта. За счет широкого обзора камеры и обработки нескольких рядов одновременно достигается оптимальная центральная фиксация. Полученный результат сравнивается с сеткой делений, соответствующей расстоянию междурядья. Данная информация используется для точного размещения рабочих органов и их дальнейшего перемещения с помощью гидравлики. Поскольку система Robocrop работает с несколькими рядами, обеспечивается высокая степень точности даже при сильном зарастании сорняками. Более того, устройство может самостоятельно осуществлять управление высокоскоростным культиватором задней навески, отвечая за движение трактора и оборудования полностью без участия человека. Скорость движения обычно составляет до 12 км/ч, но данное значение может быть увеличено. Консоль быстрого доступа соединена с системой Robo-pilot, имеет сенсорный дисплей с понятными символами и удобными функциями, что упрощает использование агрегата.




УНИВЕРСАЛЬНЫЙ МЕХАНИЗМ



Разработчиками многофункционального робототехнического беспилотного средства сельскохозяйственного назначения «Робтрак ВИМ 0,6 (0,9)–36» являются агроинженерный центр ФГБНУ «ФНАЦ ВИМ» и компания «КБ Аврора». При его создании главной задачей стало удовлетворение потребностей сельхозпроизводителей в комплексной автоматизации и роботизации выполнения основных и специфических технологических операций с исключением участия человека. Также в расчет принимались требования всесезонности и экологической безопасности машины, то есть возможность ее работы в любых почвенно-климатических условиях. Еще одна задача заключалась в обеспечении универсальности — реализации технологических операций не только в сельском, но и в коммунальном хозяйстве, а также на дорожно-транспортных работах, что предполагает возможность агрегатирования с широким спектром машин и орудий. Помимо этого, создателями был подготовлен универсальный технологический адаптер для магнитно-импульсной обработки растений, предназначенный для стимуляции жизненных и ростовых процессов посадочного материала, овощных культур и садовых растений, в том числе в закрытом грунте.



Управление робототехническим средством осуществляется при помощи радиосигнала с пульта дистанционного управления или автономно по заданной карте местности и отметкам навигационных систем ГЛОНАСС/GPS. Отследить текущее местоположение на карте можно по информации, передаваемой на планшетный компьютер посредством Wi-Fi-сигнала. Режим ручного дистанционного управления не является основным и может потребоваться в исключительных случаях, например при преодолении тяжелых препятствий и тому подобного. При прерывании или полной потере сигнала от спутника устройство способно выполнять работы на заранее построенном на карте участке и возвращаться проложенным маршрутом на базу. Помимо этого, ФГБНУ «ФНАЦ ВИМ» разработало электроприводное шасси полевого робота «Элеком 2. 0», предназначенное для применения на нем роботизированных технологий в селекции, садоводстве и тепличном овощеводстве. 




ПРОСТОТА УПРАВЛЕНИЯ



Недавно компанией «КБ Аврора» на одном из агрокомплексов в Рязанской области были проведены испытания многофункциональной роботизированной машины AgroBot. Для первой опытной серии в качестве платформы был выбран трактор с двухцилиндровым дизельным двигателем мощностью 18,4 кВт и механической реверсивной коробкой передач. Робот снабжен задней навесной системой и валом отбора мощности, благодаря чему на него можно устанавливать практически любое навесное оборудование, предназначенное для агрегатов данного класса. Конструкция позволяет изменять агротехнический просвет и ширину колеи для установки различных колес, а корпус, разработанный по современным дизайнерским и технологическим меркам, имеет удобные люки для обслуживания всех узлов и является универсальным для большинства тракторов в своем тяговом классе. Система управления, лежащая в основе AgroBot, может быть установлена практически на любую спецтехнику, при этом на все элементы монтируются специальные приводы, которые контролирует центральный компьютер. Также процесс регулирования может взять на себя оператор, находящийся поблизости от трактора или в диспетчерском центре. Один сотрудник может отвечать за действия одновременно нескольких машин.



В течение ближайшего года компания предполагает провести серию тестовых внедрений AgroBot и отработку основных операций в беспилотном режиме за счет использования сценариев автономных действий. На следующих этапах испытаний создатели планируют протестировать системы в разных погодных условиях, оценить возможности диспетчеризации и кооперативной работы с несколькими аналогичными машинами на одной территории. Кроме того, запланированы оптимизация процесса управления и упрощение интерфейса.



ЗРЕНИЕ ТРАКТОРА



Отечественная компания Cognitive Technologies провела в Республике Татарстан испытания беспилотных тракторов с системой компьютерного зрения собственной разработки. По оценкам специалистов, стоимость подобного программно-аппаратного комплекса составляет не более 15% от общей цены машины. Технику пока не планируют оснащать лидаром, потому что это существенно увеличит ее стоимость. На ней предполагается устанавливать устройства компьютерного зрения, включающие в себя стереопару — систему из двух камер, снимающих видео с разрешением Full HD. Кроме этого, в комплектацию входят навигационный и инерционный датчики ГЛОНАСС и GPS, а также вычислительный блок.



Система беспилотного зрения позволяет с высокой точностью детектировать опасные объекты, определять их размеры и координаты для составления высокоточных карт, благодаря чему становится возможным удалить их еще до уборочной кампании, когда они могут представлять реальную угрозу. Составление цифровой карты поля и нанесение на нее окружающих объектов, например столбов, камней и другого, производятся во время выполнения предпосевных операций — внесения удобрений и боронования. По этим схемам трактор будет ориентироваться во время сбора урожая — объезжать объекты, которые не удалось убрать с поля весной. Разработчики заявляют, что система может распознавать препятствия размером от 10–15 см на расстоянии до 15–20 м. В будущем программно-аппаратный комплекс компьютерного зрения планируется устанавливать не только на тракторы, но и на другие сельскохозяйственные машины — комбайны, сеялки и прочие. Беспилотную технику в России будет продвигать новый агрохолдинг, который создает Cognitive Technologies совместно с компаниями Ростсельмаш и «Союз-Агро».




СЕМЕЙСТВО ТЕХНИКИ



Исследованиями и разработками в области роботостроения также занимаются в Институте информатики и проблем регионального управления — филиале ФГБНУ «ФНЦ “Кабардино-Балкарский научный центр РАН”», где был создан прототип мобильного робота AgroMultiBot.Garnet для сбора плодоовощной продукции в открытом грунте в автономном режиме. Аппарат является первым в составе набора устройств для роботизированного сельскохозяйственного производства. Разработчики планируют создать семейство техники, в которое будут входить пропашной робот Pearl, транспортный — Topaz, сервисный — Sapphire, а также агрегаты-сборщики для открытого и закрытого грунта — Garnet и Hyacinth. Основная функциональность таких машин будет реализована в навесном роботизированном модуле, представляющим собой раму с двумя манипуляторами, ленточным транспортером, ворошителем и системой датчиков для распознавания плодов. Кроме того, в системе предусмотрены зарядная станция, культиватор-фитосанитар, ороситель и другие. Для наладки ключевых алгоритмов была разработана тестовая платформа, состоящая из навесного роботизированного модуля и транспортной платформы на шинах низкого давления.



Семейство техники реализует концепцию автоматизированного сельскохозяйственного производства на основе последовательной разработки и внедрения серии мобильных автономных роботов. Каждый из них будет выполнять отличный от других набор агротехнических операций. Совместное применение всех механизмов обеспечит полный функционально замкнутый цикл, причем аграрий сможет приобретать и внедрять каждого робота отдельно либо все семейство сразу. Аппараты могут использоваться одновременно с имеющимися в хозяйстве машинами и средствами автоматизации. Преимуществом AgroMultiBot в процессе сельскохозяйственного производства станет замещение до 25 человек на поле. При этом будет обеспечиваться дополнительный сбор 30–50% урожая, остающегося на поле при традиционной уборке. Таким образом, уже сегодня разработаны и вполне успешно тестируются различные роботизированные машины для сельского хозяйства как зарубежного, так и отечественного производства. Дальнейшее развитие данного направления будет способствовать более широкому внедрению таких устройств в аграрную отрасль, в том числе и в нашей стране.

Тэги:
роботехника, Amazone, Bosch, BoniRob, Dutch Power Company, Greenbot, AgriRobo, Kubota, Fendt, MARS, автономного трактора, разработанного компаниями Case IH, CNH Industrial, New Holland, Agribot, AT400 Spirit, Autonomous Tractor, Ladybird, Robo-pilot, Робт

Техника для сельского хозяйства: виды сельхозтехники

Механизация человеческого труда способствовала снижению количества людей, занятых в сельскохозяйственном секторе. В результате, у Homo Sapiens появилось больше свободного времени на занятие наукой и изобретение новых машин для обработки почвы и уборки урожая. Этот замкнутый круг постоянно развивается по спирали, у которой каждый виток ознаменовался значительным техническим прорывом. Благодаря прогрессу, новая техника в сельском хозяйстве в настоящее время представляет собой практически совершенные с инженерной точки зрения конструкции, но через пару-тройку веков люди также будут смотреть образцы таких механизмов, как на нечто совершенно непригодное для использования.

Использование техники в сельском хозяйстве

Изобретение двигателя внутреннего сгорания позволило заменить лошадиную тягу при вспашке земли. Кроме того, мощные трактора способны «без устали» ежедневно обрабатывать десятки гектаров земли. Сельскохозяйственные машины могут использоваться практически при любых погодных условиях и состоянии почвы, что позволяет свести к минимуму негативное влияние погодных условий на график проведения сельскохозяйственных работ.

Виды техники в сельском хозяйстве могут являться как универсальными, так и специального назначения. К трактору можно легко подсоединить вместо плуга сеялку или устройство для кошения травы, но навесное оборудование, которое было бы способно скосить пшеницу, и осуществить обмолачивание колосьев было бы слишком громоздким. Чтобы разрешить подобную задачу конструируются сложные механизмы, применяемые для уборки урожая.

В сельском хозяйстве также может успешно использоваться авиационная техника. Самолеты и вертолеты задействуются только с целью обработки полей от вредителей, но учитывая высокую производительность таких устройств и отсутствие механического воздействия на растения, они являются практически незаменимыми.

Виды техники в сельском хозяйстве

Техника, используемая в сельском хозяйстве, может применяться для обработки почвы, посева растений и сбора урожая. Большая часть машин оснащается дизельными двигателями. Силовые установки этого типа имеют высокие показатели экономичности и выносливости, а дизельное топливо является менее взрывоопасным по сравнению с бензином. При уборке пшеницы и других колосовых культур, пожарная безопасность агрегатов и механизмов имеет особое значение.

Применяется специализированная сельскохозяйственная техника при орошении полей, а также для внесения минеральных и органических удобрений. Пестициды и другие виды химикатов, предназначенных для защиты растений, также могут применяться с использованием наземных видов машин.

Во время уборки урожая применяются не только специализированные устройства и механизмы, но и обычные грузовые автомобили и трактора, которые используются для перевозки сельхозпродукции с полей на перерабатывающие предприятия.

Для почвообработки

Для обработки почвы используются тракторы с различным навесным оборудованием. Такие машины могут существенно отличаться по мощности и типу шасси. Чем мощнее трактор, тем с большей производительностью можно обрабатывать земли сельскохозяйственного назначения. Также с увеличением количества лошадиных сил двигателя такой машины появляется возможность обработки почвы на большую глубину.

Обработка почвы может быть основной, когда верхний слой земли переворачивается, а на поверхность извлекается нижний слой грунта. Такая обработка осуществляется с применением лемешно-отвальных плугов. Кроме навесного оборудования и техники этого типа, для вспашки почвы могут применяться:

  • Дисковые плуги – используются для вспашки тяжелых почв.

  • Комбинированные плуги – используются для вспашки тяжелых почв. Применение этого вида навесного оборудования позволяет качественно разрыхлить землю.

  • Чизельные плуги – используются для глубокого рыхление без оборота пласта.

Плуги могут быть как навесной конструкции, так и полунавесной. Массивные устройства могут представлять собой прицепные установки.

Поверхностная почвообработка осуществляется непосредственно перед проведением посевных работ и представляет собой процесс культивации. Для этой цели применяются различные бороны, фрезы и аналогичные механические устройства, которые могут быть легко присоединены к трактору.

Для поверхностной почвообработки применяются следующие виды механизмов:

  • Бороны. Такие устройства для рыхления почвы могут быть навесными и прицепными. Бороны также бывают дисковыми, зубовыми и ротационными.

  • Культиваторы. Могут применяться для сплошной обработки почвы, а также для удаления сорняков в междурядье.

В зависимости от глубины обработки, механизмы для рыхления почвы могут использоваться со следующей целью:

  • Мульчирование – до 5 см.

  • Лущение – до 10 см.

  • Культивация – до 16 см.

Возможна также обработка почвы с разуплотнением на глубину до 25 см.

В зависти от размеров, массы и других параметров, для использования культиваторов применяется подходящей мощности тяговая техника.

Для посева и посадки

Большая часть сельскохозяйственных механизмов для посадки семян растений представляет собой автоматические устройства. Как правило, сеялки являются прицепными устройствами, но также есть модели, которые крепятся к трактору навесным способом.

Преимущество использования сеялок заключается в отсутствии необходимости привлечения работников с целью распределения семян. Вся работа осуществляется посредством точного дозирующего устройства.

Навесное или прицепное оборудование для посадки растений может быть универсальным, специальным и комбинированным. Сеялки также разделяются по принципу посева на следующие устройства:

  • Рядовые – применяются для рядного высевания культур.

  • Квадратно-гнездовые – используются для высадки семян в вершинах квадратов или внутри гнезд (прямоугольников).

  • Однозерновые – используются для размещения семян в ряду на определенном расстоянии.

  • Разбросные – применяются для равномерного распределения семян по всей площади поля.

  • Подпочвенно-разбросные – используются для равномерного распределения семян с заделкой на небольшую глубину.

Практически все виды сеялок предназначены для использования в тандеме с тяговой машиной. Исключением из этого правила являются только ручные механизмы, применяемые в условиях защищенного грунта.

Для ухода за посевами

Уничтожение сорняков в междурядьях растений может осуществляться посредством навесного оборудования. Специальные приспособления позволяют эффективно прополоть грядки, тем самым избавляя основную культуру от «пищевой» конкуренции, а также в значительной степени взрыхляя почву, улучшая таким образом ее воздухообмен. Некоторые виды сельхозтехники могут применяться для внесения удобрений, которое осуществляется одновременно с разбиванием верхней корки земли. После такой обработки значительно улучшается усвояемость растениями питательных веществ из почвы.

После высадки некоторых видов культур требуется уменьшать густоту растений. С этой целью используются автоматические прореживатели. Этот вид навесного оборудования также может агрегироваться с различными моделями тракторов.

Для полива

Использование техники в сельском хозяйстве может осуществляться и с целью орошения. Такой агротехнический прием позволяет успешно выращивать влаголюбивые растения при любых погодных условиях. Даже в засушливом климате использование дождевальных машин позволяет полностью обеспечить растения необходимым количеством питательной влаги. Дождевальные машины могут быть следующих типов:

  • Навесные.

  • Полуприцепные.

  • Прицепные.

  • Самоходные.

Отличаются машины для полива и по способу забора воды. Применяются установки с забором воды из канала, а также с подключением шланга к гидрантам. Большая часть моделей дождевальных машин для передвижения по полю подсоединяются к гусеничным тракторам.

Для внесения удобрения

Внесение удобрений в почву позволяет существенно увеличить урожайность культурных растений. Для этих целей могут использоваться органические и минеральные вещества. Наибольшей питательной эффективностью обладает навоз. Для перевозки и разбрасывания этого органического удобрения применяются специальные прицепы, в которые подстилочный материал животных загружается с использованием специальных погрузчиков. Непосредственно на поле происходит автоматическое разбрасывание удобрения при движении трактора. Также органика может вывозиться на поле и выгружаться небольшими порциями непосредственно перед вспашкой земли.

На поля вывозится и навозная жижа. Для этой цели применяется большая цистерна, оснащенная механизмом разбрасывания жидких удобрений.

Для внесения минеральных удобрений успешно применяются навесные и прицепные механизмы, состоящие из резервуара большой емкости и разбрасывающего механизма. Благодаря точно отрегулированной системе выгрузки питательных веществ, которая напрямую зависит от скорости движения машины, удается обеспечить внесение оптимального количества минеральных удобрений в почву. В качестве тяговой установки для механизма внесения удобрений применяются автомобили или трактора. Для использования жидких минеральных удобрений также применяются специальные механизмы, состоящие из цистерны и разбрызгивающего устройства.

Для уборки урожая

Для уборки урожая применяется специализированная техника и технологии сельского хозяйства. Различные комбайны с высокой эффективностью осуществляют уборку зерновых и бобовых культур. Применяются машины этого типа и при сборе некоторых видов овощей.

Высокая скорость и производительность являются одними из преимуществ использования комбайнов. Кроме того, в процессе уборки урожая пшеница или любая другая культура практически не повреждается и может быть собрана в специальный резервуар, из которого затем перегружается в автомобиль или тракторный прицеп для последующей перевозки.

Для извлечения овощей из земли могут применяться специальные комбайны, в который одновременно осуществляется снятие пласта земли с последующим ее просеиванием и отбором клубней. При уборке картофеля используются различные виды навесного и прицепного оборудования. Например, при выкапывании картофеля применяются специальные картофелекопатели. При использовании такого типа сельхозтехники основной сбор клубней осуществляется вручную.

При уборке кормов также применяются специальные комбайны, а также прицепные косилки. В таких устройствах отгрузка скашиваемой травы осуществляется в прицеп с высокими бортами, который может располагаться сбоку и приводиться в движение трактором либо присоединяться сзади комбайна или колесной косилки.

Для послеуборочной обработки

Различные сельскохозяйственные механизированные устройства могут быть задействованы не только в поле. После уборки зерна и доставки его к месту временного хранения, его необходимо правильно обработать. Для этой цели применяются:

  • Воздушно-решетчатые машины – осуществляют очистку и сортировку зерна.

  • Специальные машины – используются для отделения примесей, которые невозможно убрать при использовании воздушно-решетчатых механизмов.

  • Зерносушилки – применяются для удаления лишней влаги.

В послеуборочной обработке нуждаются не только зерновые культуры. Многие овощи, например лук, необходимо отделить от ботвы. С этой целью также применяют автоматические установки, которые позволяют получить на выходе продукцию товарного вида.

Спецтехника для возделывания определенных культур

Для возделывания некоторых видов культур в сельском хозяйстве используют технику специального назначения. К такому типу машин и механизмов относятся:

  • Свекловичная сеялка – применяется для высева калиброванных семян с определенной плотностью и одновременным внесением минеральных удобрений.

  • Ботвоуборочная машина – техника нужна для скашивания ботвы сахарной свеклы. Может оснащаться прицепом для сбора зеленной массы.

  • Свеклоуборочный комбайн – самоходная установка, используемая для уборки сахарной свеклы. Устройство самостоятельно подкапывает корни, извлекает их и очищает от земли.

  • Свеклопогрузчик – оборудование, предназначенное для погрузки сахарной свеклы из валков в технику для перевозки.

  • Льняная жатка – специальная машина для уборки льна.

  • Подборщик тресты – машина, предназначенная для подбора льняной соломы с последующим вязанием из нее снопов.

  • Льномолотилка – специальная машина для очистки льняного семени.

  • Виноградный трактор – специальный трактор, ширина которого составляет не более 1,3 метра.

  • Виноградный плуг – навесное оборудование, применяемое для междурядий виноградников.

  • Чаесборочная машина – сельскохозяйственная машина, предназначенная для автоматического сбора верхушек чайного куста.

  • Рисоуборочный комбайн – специальная машина на гусеничном ходу, применяемая для уборки риса.

Современная техника в сельском хозяйстве используется и в хлопководческой сфере. Для выращивания этой культуры применяются специальные трактора, культиваторы и уборочные машины. Основной особенностью такой техники является большой дорожный просвет, который может достигать полутора метров.

Возможности новой техники и современных технологий в сельском хозяйстве

Новые технологии смогут полностью изменить облик сельского хозяйства в течение ближайших 10 – 20 лет. Беспилотные трактора и комбайны будут разъезжать по полям без необходимости постоянной заправки горючим. Существенно снизится и необходимость в простом физическом труде при проведении работ по уборке овощной продукции.

Автоматизация процессов будет все больше использоваться не только в сфере растениеводства, но и при выращивании товарных пород животных. На мясных и молочных фермах посредством внедрения новой техники и современных технологий можно будет полностью автоматизировать многие производственные процессы.

В настоящее время уже широко применяются автоматические системы при организации условий для выращивания растений в условиях закрытого грунта. Поддержание заданного уровня температуры, полива, освещения, подкормки и вентиляции может полностью осуществляться без участия человека.

Летающие беспилотные машины также успешно применяются в сельском хозяйстве. Для этой цели могут использоваться мощные установки, которые могут нести на себе значительный запас химических веществ и оборудования для проведения работ по обработке полей от болезней и вредителей. Также могут применяться беспилотные летательные аппараты для охраны сельскохозяйственных земель. Установленные на дроны камеры позволят оценить состояние растений без выезда специалиста на поле.

Различные датчики могут не только приводить в движение системы и механизмы, но выполнять работу по контролю над животными. С помощью точных сенсоров можно легко установить наличие повышенной активности у коров или овец. Подключение датчиков к искусственному интеллекту позволит своевременно реагировать на изменения в их поведении и автоматически изменять условия содержания. Применение цифровизации существенно уменьшает финансовые издержки, как в животноводстве, так и в других областях сельского хозяйства. На полностью роботизированной ферме кормление, доение и уход за животными также может осуществляться без участия человека.

Цифровые технологии внедряются и в местах хранения сельскохозяйственной продукции. Поддержание заданного уровня влажности и температуры может осуществляться в полностью автоматизированном режиме.

Сокращение числа технологических процессов, в которые требуется участие людей, позволит уменьшить негативное воздействие от так называемого человеческого фактора. Различные ошибки в правильно настроенных и защищенных системах практически исключены, в то время как при участии людей могут возникать пожары, выход из строя дорогостоящего оборудования и другие чрезвычайные ситуации.

Достижения в сфере генной инженерии позволяет существенно ускорить процесс выведения новых сортов растений. Благодаря возможности воздействовать на ДНК, им можно придать свойства других видов флоры и фауны. В результате подобной модификации новые объекты приобретают совершенно «экзотические» свойства, наличие которых позволяет повысить урожайность и уменьшить количество применяемых пестицидов и удобрений.

Органическое производство сельскохозяйственной продукции становится популярным практически во всех странах мира. Отказ от химических препаратов позволяет получить более безопасную для здоровья растительную пищу, а также снизить финансовые затраты.

Применение биопестицидов также является перспективным направлением в сельском хозяйстве. Суть метода борьбы с вредителями и болезнями заключается в использовании неопасных для растения и экологии микроорганизмов, которые уничтожают насекомых, бактерий или грибов, оказывающих негативное воздействие на сельскохозяйственные культуры.

Производство искусственного мяса позволит существенно сократить финансовые затраты и уменьшить выброс в окружающую среду парниковых газов. Получить высококачественный продукт можно на молекулярном уровне с использованием мышечных волокон животных. Также можно успешно применяются высококачественные заменители натурального белка на основе сои, риса или подсолнечника.

Современные сельскохозяйственные машины представляют собой безопасные и высокопроизводительные устройства. Такие механизмы не только позволяют высококачественно выполнять определенные виды работ, но и бережно воздействуют на почву и обрабатываемые растения. Купить такие механизмы достаточно просто в эпоху бесконтактных платежей и интернет-магазинов, поэтому модернизация парка машин, применяемых при выращивании растений, должна являться приоритетной задачей в каждом хозяйстве. Многие заводы изготовители предоставляют очень привлекательные условия сотрудничества, в том числе есть возможность приобретения сельскохозяйственной техники в лизинг, что позволяет при минимальных финансовых издержках разрешить проблему устаревших машин и механизмов.

 

Сельскохозяйственные машины и технологии и их использование в сельском хозяйстве

В настоящее время в различных сельскохозяйственных операциях используются различные виды современной сельскохозяйственной техники и технологий. Различные уровни растениеводства включают: первичную и вторичную обработку почвы, посев и посадку, культивацию, внесение и распределение удобрений, борьбу с вредителями, сбор урожая, орошение, дренаж, транспортировку, хранение, обработку остатков более ранних культур и т. д.

С давних времен животные были основным источником энергии, когда речь шла о тяжелой работе в сельском хозяйстве. Позже паровая энергия начала заменять ее. Затем на смену пришли бензиновые тракторы, а затем и дизельные двигатели. В развитых странах это привело к сокращению числа сельскохозяйственных рабочих, однако сельскохозяйственное производство постоянно увеличивалось за счет использования сельскохозяйственной техники.

Технологии в сельском хозяйстве изменили и увеличили производство и качество продукции. В наше время фермеры, выполняющие тяжелую работу на фермах с использованием традиционных и старых сельскохозяйственных орудий, тратят впустую свое здоровье и время. Трактор, который раньше был известен как технологический гений в области сельского хозяйства, теперь устарел. Современная сельскохозяйственная техника модернизировала сельскохозяйственную отрасль в лучшую сторону. Некоторыми из основных и наиболее часто используемых машин являются комбайн или зерноуборочный комбайн, ротаватор или роторный культиватор, плуг или плуг, тракторный прицеп, силовая борона, выравниватель, водозаправщик, рыхлитель и дисковая борона. Ниже мы упомянули некоторые из новейших сельскохозяйственных машин и их использование в сельском хозяйстве.

Плуг

Плуг, оборудование для основной обработки почвы, работает как тракторное орудие, прикрепленное к трактору, и помогает эффективно обрабатывать землю. Эта замечательная сельскохозяйственная техника используется для подготовки земли к посевной. Либо речь идет о превращении всей новой земли в ферму, либо просто о подготовке существующей фермы к посеву семян, различные типы плугов (плуг с отвалом, оборотный плуг, дисковый плуг) позволяют фермерам превратить почву в богатое питательными веществами семенное ложе для лучшего посева. рост.

Зерноуборочный комбайн

Увеличенный размер Комбайн работает как гребнерез для срезания зрелых культур с одновременным обмолотом. Комбайн — одна из самых модернизированных машин, которая помогает фермерам экономить долгие часы рабочего дня, затрачиваемые на уборку урожая.

Универсальный зерноуборочный комбайн сконструирован таким образом, что он подходит для уборки различных зерновых культур, таких как пшеница, кукуруза, ячмень, зерновое сорго, соя, овес, подсолнечник, рис. Современный многоуборочный комбайн ускоряет сбор урожая, так что поля могут быть открыты для следующей культуры за минимальный период времени, а вероятность производства увеличивается в этот период.

Вращатель или роторный культиватор

Вращатель или роторный культиватор — это универсальное почвообрабатывающее оборудование, в котором используется ряд ножей для вскапывания почвы. Ротационные культиваторы довольно популярны среди фермеров, чтобы облегчить подготовку семенного ложа на фермах. Оборудование в основном используется для рыхления почвы на газонах, фермах, садах и т. д. Использование роторных культиваторов значительно увеличилось в сельскохозяйственных работах из-за их простой конструкции и высокой эффективности в качестве орудия для обработки почвы.

Дисковая борона

Дисковая борона является одним из основных орудий для обработки почвы, в которое фермеры могут инвестировать, чтобы увеличить свою производительность. Это почвообрабатывающее оборудование также используется в процессе вторичной обработки почвы, поскольку оно помогает легко, эффективно и быстрее разбивать комки почвы, чтобы придать ей богатую отделку, когда дело доходит до подготовки окончательного посевного ложа. Это также позволяет фермерам бороться с сорняками вокруг растений после посадки и выращивания урожая.

Выравниватель

Эти орудия трактора делают почву более ровной, гладкой и гладкой, что позволяет создать влажную среду для сельскохозяйственных культур и снизить расход удобрений, семян, химикатов и топлива.

Заключение

С использованием вышеупомянутых современных сельскохозяйственных машин и технологий в настоящее время сельское хозяйство стало больше похоже на науку, чем на искусство. Единственная цель использования технологий и техники в сельском хозяйстве — повысить производительность, эффективность и сделать сельское хозяйство более устойчивым.

Выбор сельскохозяйственной техники | Ag Decision Maker

Культуры > Машины > Управление машинами

Собрать идеальную систему машин непросто. Оборудование, которое работает лучше всего в один год, может не работать в следующем из-за изменений в погодных условиях или методах выращивания сельскохозяйственных культур. Усовершенствования в конструкции могут сделать старое оборудование устаревшим. И количество обрабатываемых акров или количество доступной рабочей силы может измениться.

Поскольку многие из этих переменных непредсказуемы, цель хорошего управляющего машинами должна состоять в том, чтобы иметь систему, достаточно гибкую, чтобы адаптироваться к различным погодным условиям и условиям урожая, сводя при этом к минимуму долгосрочные затраты и производственные риски. Для достижения этих целей необходимо ответить на несколько фундаментальных вопросов.

Производительность машины

Во-первых, каждая единица техники должна надежно работать в различных полевых условиях, в противном случае это плохая инвестиция, независимо от ее стоимости.

Почвообрабатывающие орудия должны подготовить удовлетворительное семенное ложе, сохраняя при этом влагу, уничтожая ранний рост сорняков и сводя к минимуму возможность эрозии. Плантаторы и сеялки должны обеспечивать постоянную укладку семян и плотность посевов, а также правильно применять пестициды и удобрения. Уборочная техника должна убирать чистое, неповрежденное зерно при минимальных полевых потерях.

Производительность машины часто зависит от навыков оператора или от погодных и почвенных условий. Тем не менее, различия между машинами можно оценить с помощью полевых испытаний, отчетов об исследованиях и личного опыта.

Затраты на технику
После того, как был выбран конкретный тип машины для обработки почвы, посева, борьбы с сорняками или сбора урожая, необходимо ответить на вопрос, как минимизировать затраты на технику. Машины, которые слишком велики для конкретной сельскохозяйственной ситуации, приведут к тому, что затраты на владение машинами будут неоправданно высокими в долгосрочной перспективе; Слишком маленькая техника может привести к снижению урожайности или снижению качества.

Затраты на владение

Затраты на владение оборудованием включают амортизационные отчисления, проценты на инвестиции, налоги на имущество, страхование и размещение оборудования. Эти затраты увеличиваются прямо пропорционально инвестициям в оборудование и размеру.

Эксплуатационные расходы

Эксплуатационные расходы включают топливо, смазочные материалы и ремонт. Эксплуатационные затраты на акр очень мало меняются при увеличении или уменьшении размера машины. При использовании более крупной техники расходуется больше горюче-смазочных материалов в час, но это существенно компенсируется тем, что за час обрабатывается больше акров. То же самое относится и к затратам на ремонт. Таким образом, эксплуатационные расходы имеют второстепенное значение при принятии решения о том, какой размер техники лучше всего подходит для определенной сельскохозяйственной операции.

Подробную процедуру оценки владения техникой и эксплуатационных расходов можно найти в Информационном файле AgDM A3-29 Оценка затрат на сельскохозяйственную технику (PM 710).

Затраты на оплату труда

По мере увеличения производительности машин количество часов, необходимых для выполнения полевых операций на заданной площади, естественным образом снижается. Оценки времени, необходимого для выполнения операций с техникой, можно найти в информационном файле AgDM A3-24 «Оценка полевой производительности сельскохозяйственных машин» (PM 69).6).

Если наемный работник, работающий на условиях почасовой или неполной занятости, работает с машинами, в качестве стоимости рабочей силы целесообразно использовать ставку заработной платы плюс стоимость любых других льгот, которые могут быть предоставлены. Если фермер-владелец или наемный рабочий, которому выплачивается фиксированная заработная плата, управляет машинами, то правильно оценивать труд по его альтернативным издержкам или расчетной прибыли, которую он мог бы получить, если бы он использовался где-либо еще в сельскохозяйственном бизнесе, например, в животноводческие предприятия.

Своевременность Затраты

Во многих случаях на урожайность и качество влияют сроки посева и сбора урожая. Это представляет собой «скрытую» стоимость, связанную с сельскохозяйственной техникой, но, тем не менее, важную. Величину этих потерь урожая обычно называют «затратами на своевременность».

Общие затраты на оборудование

На рис. 1 показано влияние изменения размера оборудования на каждый тип затрат в типичной ситуации. Для очень небольшой техники (относительно посевных площадей) небольшое увеличение размера машины может значительно снизить своевременность и затраты на рабочую силу, достаточно, чтобы более чем компенсировать более высокие фиксированные затраты. Однако по мере того, как размер оборудования продолжает увеличиваться, экономия затрат на своевременность уменьшается, и в конечном итоге общие затраты начинают расти. Таким образом, одной из целей выбора оборудования является выбор оборудования в диапазоне размеров, в котором общие затраты на оборудование являются самыми низкими.

Факторы, влияющие на размер необходимой техники

Рекомендации по технике должны основываться на характеристиках каждой отдельной фермы. Следующие факторы влияют на выбор оборудования и обсуждаются в порядке важности.

Количество акров посевных площадей
По мере того, как возделывается все больше акров посевных площадей, требуется более крупное оборудование для обеспечения своевременного завершения посадки и сбора урожая. Альтернативой является приобретение второй единицы некоторых машин при наличии дополнительного трактора и оператора.

Предложение рабочей силы
Количество акров, которые можно обрабатывать каждый день, является наиболее важной мерой производительности машины, больше, чем ширина машины или число акров, обрабатываемых за час. Увеличение предложения рабочей силы за счет найма дополнительных операторов или увеличения продолжительности рабочего дня в критические периоды может быть относительно недорогим способом увеличения производительности машин. Кроме того, стоимость дополнительной рабочей силы необходимо понести только в те годы, когда она фактически используется, в то время как стоимость инвестиций в более крупное оборудование становится «заблокированной», как только инвестиции сделаны. С другой стороны, дополнительная рабочая сила не всегда может быть доступна, когда это необходимо, а многочасовая работа в течение нескольких дней может представлять угрозу безопасности.

Методы обработки почвы
Количество полевых дней, необходимых для завершения посева, частично зависит от количества отдельных операций, выполняемых на каждом акре. Сокращение количества выполняемых обработок почвы или выполнение более одной обработки за одну поездку эффективно снижает мощность техники, необходимую для своевременного выполнения полевых операций. Конечно, экономия затрат на технику за счет уменьшения обработки почвы должна быть сопоставлена ​​с возможным увеличением затрат на химикаты и их влияние на урожайность.

Смешанные культуры
Диверсификация культур имеет тенденцию увеличивать периоды, когда своевременное завершение полевых операций имеет решающее значение. Например, у сои снижение урожайности из-за позднего посева начинается позже, чем у кукурузы. Сбор урожая также может быть завершен в течение более длительного периода времени. Таким образом, выращивание более одной или двух культур снижает мощность машин, необходимую для обработки определенного количества акров сельскохозяйственных культур. Однако это также может потребовать приобретения дополнительных видов техники, особенно для уборки урожая.

Погода
Погодные условия определяют количество дней, подходящих для полевых работ в данный период времени каждый год. Хотя фактические погодные условия нельзя предсказать достаточно заранее, чтобы их можно было использовать в качестве помощи при выборе техники, в качестве ориентира можно использовать прошлые записи о погоде. В информационном файле AgDM A3-25 «Дни полевых работ в Айове» (PM 1874) указано количество подходящих полевых дней, ожидаемых в разные периоды года в каждом из девяти районов штата Айова, где ведется отчетность по урожаю. Как правило, погода подходит для полевых работ примерно в 60% случаев весной и примерно в 75% случаев осенью. При этом не учитываются выходные, праздничные дни, воскресенья или другие случаи. Выбор техники должен основываться на долгосрочных погодных условиях, даже если это приводит к избыточной мощности машин в некоторые годы и недостаточной мощности в другие годы.

Управление рисками
Колебания количества и наличия подходящих полевых дней из года в год приводят к тому, что затраты на своевременность меняются, даже если набор машин, количество посевных площадей и предложение рабочей силы не меняются. Инвестиции в более крупную технику могут снизить изменчивость чистых затрат на технику, обеспечив своевременную посадку и сбор урожая даже в те годы, когда хороших рабочих дней мало. Постоянные затраты на оборудование будут выше при использовании более крупных машин, но они не будут колебаться до тех пор, пока набор машин не изменится. Фермеры с высокими потребностями в фиксированных денежных потоках, например, платежи по ипотеке за землю, могут быть готовы платить больше (в виде более высоких фиксированных затрат на технику), чем другие операторы, за «страховку» от значительных потерь урожая из-за позднего посева и сбора урожая в определенные годы. .

Даты посева и сбора урожая

Долгосрочные исследования показывают, что урожайность кукурузы обычно начинает значительно снижаться, когда посев происходит после 10–14 мая, как показано на рис. 2. Точные даты будут варьироваться от года к году. К этому времени обычно засеивается около 50 процентов кукурузы в Айове. Одна из причин снижения урожайности поздней кукурузы заключается в том, что в течение вегетационного периода доступно меньше «тепловых единиц», и это влияет на скорость развития культуры.

Выбор того, насколько рано начинать посадку, требует серьезного подхода. Идеальными условиями были бы температура почвы 50°F (10°C) или выше на глубине посадки и благоприятный пятидневный прогноз погоды. На большей части штата Айова, если почвенные условия и температура благоприятны, начинать посадку в последние десять дней апреля должно быть выгодно. В мае основное внимание следует уделить состоянию семенного ложа.

Ранняя посадка связана с определенным риском. Иногда может потребоваться повторная посадка, но долгосрочные выгоды намного перевешивают эти затраты. Дополнительным преимуществом раннего посева кукурузы является более низкий уровень влажности зерна при сборе урожая и снижение затрат на сушку.

Почти то же самое можно сказать и о посадке сортов сои. Идеальное время для посева адаптированных сортов сои — с 1 по 15 мая. Можно ожидать снижения урожайности в большинстве лет, если посев происходит после 20 мая, как показано на рисунке 3.

Потери своевременности при сборе урожая связаны, прежде всего, с более опавшими колосьями, осыпанием полей и растрескиванием бобов. Эти потери должны быть уравновешены затратами на искусственную сушку зерна, собранного при более высокой влажности, чем требуется для безопасного хранения. Некоторые потери при уборке возникают из-за слишком высокой скорости комбайнирования или плохой настройки машины.

Насколько большим должно быть оборудование?

Одним из способов измерения производительности комплекта техники является количество рабочих дней, необходимых для выполнения полевых операций. Это зависит от количества посевных площадей, выполняемых машинных операций, размера используемой техники и наличия рабочей силы.

В исследовании, проведенном недавно в ISU, общие затраты на технику для зерновых ферм Айовы, включая величину потерь из-за своевременности, были оценены для ряда различных комбинаций техники. Было сопоставлено влияние изменений количества посевных площадей и предложения рабочей силы.

При каждом наборе обстоятельств был определен комплект машин, для которого общие затраты были самыми низкими, включая потери урожая из-за несвоевременности. В некоторых случаях несколько комплектов машин давали почти одинаковые минимальные затраты. Приблизительно в 80 процентах испытанных случаев комплекты техники с наименьшими затратами смогли выполнить все операций по обработке почвы и посадок примерно за от 20 до 25 полевых дней . Хорошее эмпирическое правило для фермеров, которые хотят иметь достаточную мощность техники для снижения риска, а также поддерживать общие затраты на низком уровне, состоит в том, чтобы иметь возможность завершить обработку почвы и посев примерно за 20 полевых дней.

В тех случаях, когда имеется менее одного человека, работающего полный рабочий день для управления техникой, цель в 25-30 дней для завершения посева и обработки почвы чаще всего минимизирует затраты. С другой стороны, фермы с 2 или 3 механизаторами, работающими полный рабочий день, могут стремиться выполнить эту работу менее чем за 20 дней.

Комплекты техники, минимизировавшие общие затраты на технику, чаще всего могли выполнить уборку кукурузы и сои за 25–30 полевых дней . Как и в случае с весенними работами, операторы, для которых важно снижение риска, должны использовать в качестве цели нижний предел этого диапазона, хотя потери урожая от позднего сбора урожая, как правило, не такие серьезные, как от позднего посева.

Различные комбинации техники позволяют выполнять полевые работы за одно и то же количество дней. При составлении комплекта техники также важно правильно подобрать размеры техники и мощность трактора. Использование тракторов с мощностью, превышающей требуемую для буксируемого орудия, приводит к чрезмерной амортизации и процентным расходам, а использование слишком малой мощности может привести к более быстрому износу двигателя.

Некоторые фермы могут не располагать достаточным количеством посевных площадей, чтобы оправдать владение полной линейкой техники, особенно для уборки урожая. Индивидуальный наем или лизинг определенных операций с оборудованием может снизить общие затраты, а также обеспечить большую гибкость в отношении мощности оборудования. Подробное обсуждение индивидуального найма, лизинга и аренды сельскохозяйственной техники см. в информационных файлах AgDM A3-33 Самоходная уборка урожая и опрыскивание: владение техникой в ​​сравнении с арендой на заказ (PM 786) и A3-21 Приобретение услуг сельскохозяйственной техники (PM 787).

Вместимость поля

Чтобы спрогнозировать необходимое количество дней в поле, необходимо знать вместимость поля для каждого агрегата. Производительность поля обычно измеряется в акрах, обрабатываемых в час, и зависит от трех переменных: ширины, скорости и эффективности поля.

Ширина относится к фактической рабочей ширине орудия, исключая перекрытие, и измеряется в футах. Скорость, измеряемая в милях в час, относится к безопасной рабочей скорости при нормальных условиях работы. При этом не учитывается замедление перед поворотом в конце поля.

Эффективность поля — это фактическая вместимость поля, которая может быть достигнута в процентах от максимальной теоретической вместимости без перекрытия, замедления для поворота или остановки для регулировки оборудования, заполнения контейнеров, опорожнения бункеров и выполнения мелкого ремонта.

Формула для оценки производительности поля (в акрах в час):

1 Коэффициент 8,25 является переводным коэффициентом, рассчитанным как 43 560 кв. футов на акр / 5 280 футов на милю.

Например, предположим, что 24-футовый тандемный диск можно тянуть со скоростью 6 миль в час с эффективностью поля 80 процентов. Предполагаемая полевая производительность:

Предлагаемые значения для оценки полевой производительности можно найти в таблице 1 и в информационном файле AgDM A3-24, Оценка полевой производительности сельскохозяйственных машин (PM 696) .

Чтобы оценить пропускную способность поля, необходимую для выполнения определенной полевой операции за определенное количество полевых дней, используйте следующую формулу:

Например, для уборки 900 акров кукурузы за 10 полевых дней, уборки по 12 часов в день, потребуется полевая производительность: :

Например, если комбайн работает со скоростью 5 миль в час с эффективностью поля 82 процента, минимальная ширина составляет: голова.

Инструмент принятия решений AgDM A3-24 «Оценка полевой производительности сельскохозяйственных машин» может использоваться для оценки производительности сельскохозяйственных машин в акрах.

Соответствие мощности трактора и размера орудия

Размер используемой машины для обработки почвы и посева часто ограничивается размером имеющегося трактора. Мощность, необходимая для тяги определенного орудия, зависит от ширины орудия, скорости движения, требований к тяге и состояния почвы. Общая формула для оценки требуемой мощности, измеренной на коробке отбора мощности (ВОМ):

Почвенные факторы следующие:

В таблице 1 приведены расчетные требования к тяге для различных орудий. Например, 24-футовому тандемному диску, тянущемуся со скоростью 6,0 миль/ч полноприводным вспомогательным трактором по твердой почве с требуемой осадкой 200 фунтов на фут ширины, потребуется следующая мощность ВОМ:

Для у некоторых орудий ширина и требования к осадке измеряются по количеству зубьев, хвостовиков или рядов, а не по ножкам.

Инструмент принятия решений AgDM A3-28, Соответствие мощности трактора и размера навесного оборудования, можно использовать для согласования размера трактора с размером навесного оборудования.

Оценка необходимого количества полевых дней

Следующий рабочий лист можно использовать для оценки количества полевых дней, необходимых для обработки почвы, посева и сбора урожая для конкретной сельскохозяйственной операции.

Столбец 1. Перечислите все полевые операции, которые необходимо выполнить перед посевом. Включают осеннюю и весеннюю обработку почвы, внесение химикатов и посев мелкозерновых или кормовых культур. Не включайте заказные наемные операции.

Столбец 2. Перечислите общее количество акров, которые должны быть обработаны каждой операцией. Помните, что если на некоторых акрах одна и та же операция выполняется более одного раза, умножьте количество акров на большее количество раз.

Столбец 3. Перечислите размеры машин, используемых для всех операций.

Столбец 4. Укажите производительность каждой машины в акрах в час. Предложения можно найти в таблице 1 или в информационном файле AgDM A3-24 «Оценка полевой производительности сельскохозяйственных машин» (PM 69).6) или с помощью следующей формулы:

Возможно, будет удобнее сразу перейти к столбцу 6 и ввести количество акров, обрабатываемых за день, если оно известно.

Колонка 5. Введите количество рабочих часов в день, доступных в поле для выполнения каждой обработки почвы и предпосевной обработки. Не учитывайте время, затрачиваемое на ремонт, транспортировку техники, животноводство и т. д. Для посева и сбора урожая укажите количество часов в день, в течение которых сеялка или комбайн могут использоваться.

Столбец 6. Умножьте столбец 4 на столбец 5, чтобы оценить количество акров, обрабатываемых в день для каждой операции. Решите, является ли это разумной цифрой, основанной на опыте.

Столбец 7. Оцените количество полевых дней, необходимых для каждой операции, разделив столбец 2 на столбец 6. Затем найдите общее количество для каждой группы полевых операций.

Используйте дополнительные строки, чтобы оценить, как можно скорректировать необходимое количество полевых дней. Корректировки могут быть сделаны путем изменения размера техники, количества полевых операций, количества обрабатываемых акров, доли акров каждой культуры, часов, доступных для полевых работ, или путем индивидуального найма некоторых операций.

Этот рабочий лист можно также использовать для оценки количества полевых дней, необходимых для сбора фуража. Это можно сравнить с ожидаемым количеством полевых дней, доступных в соответствующий период, как показано в информационном файле AgDM A3-25 «Дни полевых работ в Айове» (PM 1874).