Алгоритм управления системой молочного скотоводства

Тип работы:
Реферат
Предмет:
Сельскохозяйственные науки


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

Алгоритм управления системой молочного скотоводства
О. В. Ужик, к.т.н., Белгородская ГСХА
Технологический процесс содержания различных половозрастных групп крупного рогатого скота можно представить в виде обитающей во внешней среде системы человек — машина — животное [ЧМЖ], которая будет успешно функционировать при условии работоспособности всех её элементов, характеризуемых следующими показателями [1, 2]:
оператор 0о = {до. ()} - (1)
машина Ом = {дм. (?)} - (2)
животное 0ж = {дж. (0} - (3)
среда 0с = {дс. (0}, (4)
где а, 0 м, 0ж, О. — показатели, характеризующие
состояние элементов системы- а, а, а, а. — компоненты, характеризующие
20 Г 2мг 2жг 2С1 ¦'Г Г. >- '-
состояние в момент времени? соответственно оператора, машины, животного, среды- а, а, а, а. — компоненты, характеризующие
о м ж С
состояние в момент времени t соответственно оператора (квалификация, психологическое и физиологическое состояние и др.), машины (производительность, энергоёмкость и др.), животного (возраст, продуктивность и др.), среды (условия содержания, параметры микроклимата и др.) —
I — число компонентов каждого показателя.
В случае отказа одного из элементов система переходит в неработоспособное состояние.
Алгоритм управления системой функционирования молочного скотоводства представлен на рисунке. Его действие основано на сборе, анализе информации о животном, его физиологическом состоянии, продуктивности, среде его обитания и выработке оптимальных управлений, реализующих технологический процесс выращивания и продуктивного использования животных на различных этапах жизни.
На основании алгоритма управления системой функционирования молочного скотоводства нами разработаны организационно-технологические нормативы производства молока, включающие технологические карты [3].
В инженерной части технологических карт мы предусматривали возможность использования как существующих отечественных и зарубежных машин и оборудования, так и вновь создаваемых технических средств, в максимальной степени отвечающих агро- и зоотребованиям, так как повышение эффективности молочного животноводства базируется на росте продуктивности коров и качестве молока, зависящих от применяемых технологий и технических средств, реализующих эти технологии [3].
Как правило, эффективное агропромышленное предприятие характеризуется бесстрессовым содержанием животных, основывающимся на использовании комплекса современного инженерного оборудования и перенесении методов адаптивных автоматизированных производств на технологический процесс [1, 2, 4]. Влияние на продуктивные параметры животных соответствия технических средств их физиологии можно представить в виде:
^ а = / [Фмm (t), ФМ ФИет (^ Фно (^ (5)
Ф^, Фдос (0Ь (5)
где Ат — прирост массы-
О — удой-
Ф (О, Ф (О, Ф (О, Ф (О, Ф д (0, Ф (О, Фд (0 —
мт'- /? ст'- /? нет'- '- ' но'- /? род'- / ' рк'- / ' дос'- '-
функции, определяющие степень соответствия средств механизации физиологии молодняка в молочный период- в период выращивания до случного возраста- физиологии нетелей- процессу отёла коров и нетелей- родовспоможения коровам и первотёлкам- раздоя коров и первотёлок.
Для оценки эффективности использования технических средств при механизации производственных процессов на всех стадиях развития и функционирования животных можно воспользоваться математической моделью, предложенной доктором технических наук В. П. Ожиговым [5]:
е5(0= КжОтеЛ (6)
где О5 — эффективность животного-
От — базовая эффективность животного-
Кж — коэффициент физиологичности технических средств-
к — коэффициент последействия потока-
X — параметр потока отказов эргатической системы- t — время.
Коэффициент физиологичности технических средств подсистемы выращивания тёлочек характеризуется интенсивностью их роста, т. е. приростом биомассы. Причём рассматриваются два периода роста: период внутриутробного (пренатального) развития плода, от эмбрионального состояния до зрелости, и послеродовое (постнатальное) развитие живого организма. Внутриутробный период характеризуется эффективностью накопления энергии в матке в течение беременности у коров, её максимумом [6]:
1
'-
(7)
где кх — коэффициент физиологичности технических средств подсистемы выращивания тёлочек в пренатальный период-
ЗЬ/?У/У?7/& lt-С/3/<-17
Рис. — Алгоритм управления системой функционирования молочного скотоводства
Е (Л — фактически накопленная энергия в
телмх / т г-
матке коровы к моменту времени t, МДж-
Е (0 — энергия, накопленная в матке к мо-
зоом'- / с '
менту времени t по зоотехническим нормам,
МДж.
Послеродовое развитие характеризуется интенсивностью роста телёнка в молочный период. В таком случае коэффициент физиологичности технических средств подсистемы выращивания тёлочек в постнатальный период к2 характеризуется следующим выражением:
1
(8)
л-9 -------7 5
где ОтЛ]м (Р) — фактическая масса телёнка в период времени t, кг-
О (0 — масса телёнка по зоотехническим
зоом
нормам в период времени ^ кг- а в период до случного возраста:
1
(9)
'-
(10)
'-
'-
(12)
где Уфактм — фактический удой после раздоя за
1
: ий у
период времени і, кг/гол-
Уферм — средний удой по ферме на период оценки, кг/гол.
Коэффициент физиологичности технических средств подсистемы доения основного стада к7 оценивает его влияние на молочную продуктивность коров:
-
:
'-
:
'-
(13)
где У , — средний фактический надой за лак-
ст. фактм г т
тацию на голову, кг/гол-
Упредм — надой за предыдущую лактацию на голову, кг/гол.
А коэффициент к8 на уровень заболеваемости маститом:
'-
'-
(14)
'-
где От]Л (Р) — фактическая масса телёнка в период времени t, кг-
Озоо () — масса телёнка по зоотехническим нормам в период времени t, кг.
Коэффициент физиологичности технических средств подсистемы выращивания нетелей к4 характеризует интенсивность наращивания биомассы молочной железы в результате её массажа посредством технических средств:
где Ьфактм — процент заболевших коров маститом за период времени і, %-
болш — процент больных коров за этот период предыдущего года, %.
В целом в первом приближении физиологичность технических средств молочного скотоводства может быть оценена суммарным коэффициентом Кфиз, значение которого должно быть не менее числа слагаемых:
(15)
или
(16)
_ ------ГГ 9
где Мвымм (0 — фактическая масса вымени нетели в период времени t, кг-
М (0 — масса вымени нетели по зоотехни-
зоом
ческим нормам в период времени t, кг. Коэффициент физиологичности технических средств подсистемы растёла и раздоя коров оценивает эффективность устройства для родовспоможения и доильного оборудования. При этом коэффициентом к5 оценивается влияние устрой -ства на сохранность приплода:
к ()• & lt-п) где Кт]]м (1) — фактическое число телят за период времени t, гол-
К (0 — число телят по зоотехническим нормам
зоом
за период времени t, гол.- а коэффициент к6 — влияние технологического оборудования на молочную продуктивность коров:
где [к] - коэффициент физиологичности технических средств г-той подсистемы- п — число оцениваемых подсистем системы функционирования молочного скотоводства.
В противном случае требуется применение более эффективных технических средств в подсистеме, значение коэффициента эффективности которой меньше единицы.
Очевидно, что технические средства каждой подсистемы оказывают влияние на результат производства конечного продукта молочного производства, выражаемый в натуральном или денежном исчислении. Степень влияния можно выразить весовым коэффициентом Кфиш с учётом полученных нами коэффициентов оценки эффективности технических средств подсистем, описываемых уравнениями (см. (7)-(14)):
Кфизм = / (к,). (17)
г = 1, 2, 3… п.
1 е п.
где кг — коэффициент оценки эффективности технических средств г-той подсистемы на производство конечного продукта.
А так как система функционирования молочного скотоводства носит иерархический характер
:
и всякая последующая подсистема является в той или иной степени преемником предыдущей, мы можем представить весовой коэффициент Кфиш системы молочного скотоводства уравнением вида:
Кфизм = [(k1)x (k2)x (k3)Х ••• x (kn)^= П n=1)• (18)
Отсюда эффективность Q^Mex (t) использования технических средств для механизации производственных процессов на всех стадиях развития и функционирования животных с учётом уравнения (см. 1. 6) можно представить в виде:
(I9)
где Qm6a3 — базовая эффективность функционирования животного при отсутствии отказов.
Рассмотренные выше требования были положены нами в основу разработки средств механизации для обслуживания животных.
Как следует из вышеизложенного, выращивание и использование высокопродуктивных коров представляет собой сложную многоуровневую систему с весьма значимыми взаимосвязанными звеньями на каждом этапе. Поэтому важным является комплексное решение проблемы повышения эффективности молочного скотоводства путём технико-технологического сопровождения, обеспечивающего повышение сохранности поголовья, рост молочной продуктивности коров, производительности труда обслуживающего персонала.
Анализ функционирования и технического оснащения высокоэффективных производств показывает, что бесстрессовые технологии содержания животных, а также применение комплекса технических средств нового поколения с регулируемыми параметрами для инженерного оборудования возможны в случае перенесения методов адаптивных автоматизированных производств на технологический процесс. Для реализации указанного направления на основе синтеза имеющейся информации об известных технических решениях в этой области механизации сельского хозяйства нами разработаны пневмомеханическое колебательное массажное устройство для вымени нетелей [7], доильный апарат с почетвертным управляемым режимом доения в зависимости от интенсивности потока молока [8], адаптивный манипулятор для запуска коров [9] и устройство для родовспоможения для оказания помощи корове
при патологических отёлах [10]. Производственные испытания подтвердили работоспособность предлагаемых конструкций и высокую их эффективность. Математическое моделирование рабочих процессов указанных механизмов, экспериментальное подтверждение правильности теоретических положений, полученные их оптимальные конструктивнорежимные параметры могут быть положены в основу разработки аналогичных устройств. Технические средства каждой подсистемы оказывают влияние на результат производства конечного продукта молочного производства, выражаемый в натуральном или денежном исчислении. Степень влияния можно выразить весовым коэффициентом Кфизм с учётом полученных нами коэффициентов оценки эффективности технических средств подсистем. Внедрение разработанного комплекса машин в ГУП ОПХ «Белгородское», ООО «Грайворонская молочная компания», ОАО «Центральное», ОАО «Агро-Стрелецкое» и др. хозяйствах позволило получить дополнительную прибыль более 1,0 млн рублей.
Литература
1. Корнейко А. А., Ужик В. Ф., Скляров А. И. и др. Функционирование животного в гибком производственном процессе // Проблемы сельскохозяйственного производства на современном этапе и пути их решения: матер. VIII междунар. науч. -произв. конф. Белгород: Механизация, 2004. С. 116.
2. Ужик В. Ф., Ужик О. В., Ужик Я. В. Теория технологий и технических средств в животноводстве: монография. Белгород: Изд-во БелГСХА, 2009. 198 с.
3. Организационно-технологические нормативы производства молока, говядины, свинины и мяса птицы // Турьянский А. В., Яковчик Н. С., Ужик О. В. и др. Сборник отраслевых регламентов. Белгород, 2008. 246 с.
4. Рафикова Н., Садриева Р. Организационно-экономические факторы эффективности производства и реализации молока // АПК: Экономика, управление. 2005. № 10. С. 41−46.
5. Ожигов В. П. Совершенствование биотехнических систем в животноводстве: дисс. в виде науч. доклада докт. техн. наук. Новосибирск, 1997. 42 с.
6. Франс Дж., Торнли Дж. Х. М. Математические модели в сельском хозяйстве /Пер. с англ. А.С. Каменского- под. ред. Ф. И. Ерешко. Предисл. Ф. И. Ерешко, А. С. Каменского. М.: Агропромиздат, 1987. 400 с.
7. Патент № 2 368 133 Яи, С1 МПК, А 01 J 7/00 Устройство для массажа вымени нетелей /Ужик О.В. (Яи). № 2 008 140 357/12. Заявлено 10. 10. 2008. Опубл. 27. 09. 2009. Бюл. № 27.
8. Патент № 2 367 147 Яи, С1 МПК, А 01 J 5/04 Адаптивный доильный аппарат / Ужик О. В., Ужик Я. В. (Яи). № 2 008 128 329/12. Заявлено 11. 07. 2008. Опубл. 20. 09. 2009. Бюл. № 26.
9. Патент № 2 388 216 Яи, С1 МПК, А 01 J 5/04 Переносной манипулятор для подготовки коров к запуску в процессе доения / Ужик О. В., Ужик Я. В. (Яи). № 2 009 107 469/12. Заявлено 04. 03. 2009. Опубл. 10. 05. 2010. Бюл. № 13.
10. Патент № 23 702 400 Яи, С1 МПК, А 61 D 1/00 Устройство для родовспоможения коровам / Ужик О. В. (Яи). № 2 008 128 331/12. Заявлено 11. 07. 2008. Опубл. 20. 09. 2009. Бюл. № 29.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой