Централізоване збирання ранніх зернових культур: МТФ чи самотужки?

Збирання врожаю зернових культур потребує значних матеріально-технічних, енергетичних і трудових ресурсів. У загальній структурі витрат на виробництво зерна понад 50% припадає на збирання врожаю.

В. Адамчук, д-р техн. наук, академік НААН, директор,
О. Сидорчук, д-р техн. наук, членкор НААН, заступник директора,
М. Грицишин, канд. техн. наук,
завідувач відділу,
ННЦ «Інститут механізації та електрифікації сільського господарства» НААН

Для забезпечення мінімальних втрат зерна і його високих споживчих властивостей урожай потрібно збирати в оптимальні агротехнічні строки, визначені агробіологічними властивостями зернових культур. Дослідженнями агробіологів установлено, що для різних сортів зернових культур тривалість збирання — чотири-шість днів. Завдяки правильному добору сортів її можна подовжити до 10 днів. Збирання врожаю після настання повної стиглості спричинює зниження якості зерна і втрати врожаю, які будуть збільшуватися із подовженням терміну жнивування.
Для збирання врожаю господарства можуть застосувати власні зернозбиральні комбайни або залучені. Питання такого вибору лежить у площині економіки. Адже комплектування власного парку зернозбиральних комбайнів потребує значних капіталовкладень і збільшує загальну технологічну потребу в комбайнах.
Аналіз економічного стану сільськогосподарських підприємств свідчить, що переважна їхня більшість не в змозі придбати сучасні зернозбиральні комбайни.
Для таких господарств доцільним є міжгосподарське використання комбайнів або замовлення послуг спеціалізованих машинно-технологічних формувань (МТФ). В Україні функціонує мережа приватних МТФ, які на договірних засадах надають послуги зі збирання врожаю. На сьогодні у їхньому володінні — понад 2 тис. високопродуктивних зернозбиральних комбайнів (таблиця).
Оскільки МТФ обслуговують певну кількість сільгосппідприємств, то збирання можна назвати централізованим, а обсяги намолоченого зерна та зібраних площ складають щодо кожного сільськогосподарського підприємства (СГП).
Аналізуючи економічну зацікавленість сільгосппідприємств і МТФ, можна зробити висновок, що вони частково збігаються. Зокрема, кожне агропідприємство зацікавлене в тому, щоб наявні в нього площі під ранніми зерновими культурами було зібрано в повному обсязі в оптимальні строки. Також економічно зацікавлені у збиранні якомога більшої площі ранніх зернових культур і МТФ, оскільки у цьому разі від обсягу зібраних площ залежить їхній дохід. Але сільгоспвиробники зацікавлені в тому, щоб вирощений ними врожай був зібраний у повному обсязі, тобто з мінімальними втратами, — як механічними (втрати зерна за комбайном), так і біологічними (через несвоєчасність збирання). На жаль, коло інтересів МТФ за чинних договірних умов не лежить у площині мінімізації втрат вирощеного врожаю. Тому нині питання першочергової ваги — економічне зацікавлення МТФ у збиранні врожаю зернових культур із мінімальними (технологічно допустимими) втратами, що є запорукою підвищення ефективності централізованого збирання.
Важливим аспектом економічно вигідної співпраці сільгосппідприємств і МТФ є взаємопорозуміння щодо мінімізації біологічних втрат вирощеного врожаю через несвоєчасність збирання. Затримки із термінами збирання зумовлюють висипання зернівок із колосків, а також «стікання» втрату набутих ними до стану повної стиглості споживчо-корисних елементів. Біологічні втрати врожаю були достатньо грунтовно досліджені. Зокрема, на основі їхніх результатів було визначено так звані агротехнічно оптимальні терміни збирання врожаю різних сортів зернових культур. Зазвичай для всіх видів ранніх зернових культур встановлено, що впродовж чотирьох-шести діб після настання повної стиглості врожаю його біологічні втрати практично відсутні. А тому саме цей термін рекомендовано вважати агротехнічно оптимальним.
Що стосується механічних втрат зерна за зернозбиральним комбайном, то вони не мають перевищувати 1,5% та залежать від:
   конструкційних особливостей молотильно-сепарувальної системи комбайнів;
   правильності їхніх регулювань;
   узгодженості швидкості руху комбайна полем із характеристиками стеблостою.
Цей показник характеризує якість збирання, а його допустиме значення здебільшого є обмеженням, яке слід класти в основу взаємодії між сільгосппідприємством і МТФ. Однак відсутність економічного інтересу МТФ до обсягів намолоченого зерна є основною причиною нехтування цими обмеженнями терміну збирання врожаю, а згаданий коефіцієнт втрат, як свідчить практичний досвід, інколи сягає 5% і навіть більше.

Неефективна взаємодія
Важливою об’єктивною перепоною забезпечення ефективності взаємодії між МТФ і більшістю агропідприємств є:
   календарна нерівномірність достигання врожаю ранніх зернових на окремих полях;
   нестабільність агрометеорологічних умов збирального сезону.
Ці фактори великою мірою зумовлюють ризики несвоєчасного виконання збиральних проектів і простоїв зернозбирально-транспортних комплексів, що спричинюють втрати вирощеного врожаю.
З метою оптимізації централізованого збирання врожаю і мотивації ефективної співпраці сільгосппідприємств і МТФ ми, виходячи з даних досліджень, розробили управлінсько-інформаційні системи, які дають змогу моделювати збирально-транспортні процеси, проекти і програми, прогнозувати показники їхньої якості та ефективності і на цій основі управляти відповідними взаємодіями.
Розглянемо коло основних управлінських завдань щодо окремого сільгосппідприємства, які можна вирішити з допомогою розробленої управлінсько-аналітичної системи:
   визначення ефективних параметрів збирально-транспортних ланок для виконання проектів збирання ранніх зернових, олійних і бобових культур стосовно окремих полів;
   обгрунтування щоденного розподілення збирально-транспортних ланок полями із достиглим урожаєм;
   обгрунтування поточної потреби сільгосппідприємства у залученні збирально-транспортних ланок МТФ для збирання врожаю;
   визначення часу залучення, параметрів та оптимальної тривалості перебування збирально-транспортних ланок МТФ у складі збирально-транспортного комплексу сільгосппідприємства.
Розглянемо науково-методичні особливості розв’язання кожного із зазначених завдань. Визначення ефективних параметрів збирально-транспортних ланок для збирання ранніх культур на окремих полях потрібно виконувати в два етапи. На першому — для заданого поля встановлюють оптимальні параметри роботи комбайнів у складі збирально-транспортної ланки, які дають змогу зібрати врожай з мінімальними втратами вирощеного зерна, не допускаючи його осипання та «стікання» від несвоєчасності збирання, та забезпечують ідеальне транспортне обслуговування комбайнів, що унеможливлює їхні простої через несвоєчасне подання транспорту.
На другому етапі визначають такі робочі параметри транспорту в складі збирально-транспортної ланки, які мінімізують простої комбайнів із наповненим бункером в очікуванні транспортних засобів (автомобілів). Для вирішення цього завдання моделюється система-проект: поле — комбайни — автомобілі — дорога — час (ПКАД).
ПКАД досліджують за допомогою моделювання, яке враховує такі основні фізичні впливи на темп виконання збиральних робіт на заданому полі:
   характеристики зерностеблостою: урожайність, соломистість, виляглість посіву;
   геометричні параметри поля: середня довжина гону та середній його ухил;
   агрометеорологічний фактор: тривалість погожих умов (інтервал часу, сприятливий для збирання), настання та тривалість росянистих проміжків часу кожної окремої погожої доби, часова закономірність зміни дефіциту вологості повітря;
   організаційні режими виконання збирального процесу: добовий плановий час початку і завершення збирання, тривалість зупинок комбайнів для перезміни комбайнерів та затрати часу на приймання їжі (обіди);
   часові характеристики роботи комбайнів на полі: рух у загінці із певною швидкістю, розвороти на краю поля, зупинки для вивантаження бункера, зупинки через технологічні відмови.
Модель роботи кожного автомобіля, що обслуговує комбайни, враховує затрати його часу на рух дорогою з вантажем, зважування, розвантаження, рух без вантажу та наповнення кузова зерном (вивантаження бункера комбайна).
Як комбайни, так і автомобілі можуть простоювати через несвоєчасне їхнє обслуговування. Комбайни із наповненим бункером простоюють через несвоєчасне подання автомобілів, останні, своєю чергою, — через відсутність комбайнів із наповненим бункером.
Необхідні для моделювання початкові статистичні дані отримують на основі моніторингу поточного стану зерностеблостою, полів та доріг. До них додають раніше отримані офіційні дані територіально найближчої до сільгосппідприємства агрометеорологічної станції, на підставі яких визначають час початку і тривалість росянистих проміжків. Аналогічним чином визначають часову закономірність зміни дефіциту вологості повітря, яка істотно впливає на роботу комбайнів, що також враховується під час моделювання збиральних робіт.
Зазначені статистичні закономірності дають змогу врахувати вплив мінливих (імовірнісних) характеристик агрометеорологічних умов (щодо випадання роси) на роботу збирально-транспортного комплексу та визначити теоретичний розподіл і статистичні характеристики основних функціональних показників його роботи: середнє значення та коефіцієнт варіації обсягу своєчасно та несвоєчасно зібраних площ, а також обсяг намолоченого зерна та втрат вирощеного врожаю за заданих параметрів збирально-транспортної ланки (числа та потужності комбайнової та транспортної її складових).
Критерієм визначення ефективних параметрів збирально-транспортної ланки є допустиме значення середніх втрат вирощеного на даному полі врожаю тієї чи іншої культури від її осипання та «стікання» через пізні терміни збирання.
   Розглянуті науково-методичні засади визначення ефективних параметрів збирально-транспортної ланки для своєчасного збирання ранньої зернової (олійної або бобової) культури на заданому полі лежать в основі методики обгрунтування щоденного розподілення збирально-транспортних ланок між декількома полями з достиглим урожаєм. У цьому разі критерієм ефективного розподілу наявних збирально-транспортних ланок між полями є добовий дохід сільгосппідприємства.
Прогнозування зібраної добової площі культури на полі здійснюється на основі моделювання роботи на ньому збирально-транспортної ланки заданих параметрів. У цьому сенсі важливо враховувати ймовірний чинник впливу на тривалість збирання: час зникнення роси у ранішній період доби та час появи її у вечірній. Окрім того, ймовірними складовими прогнозування є час роботи комбайнів та транспортних засобів.
   Управлінське завдання обгрунтування потреби сільгосппідприємства в залученні додаткових збирально-транспортних ланок МТФ, а також із визначення часу залучення, параметрів та тривалості перебування цих ланок у розпорядженні господарства вирішують на основі науково-методичних засад, які передбачають наявність інформації про час достигання врожаю ранніх зернових, олійних і бобових культур на кожному окремому полі конкретної виробничої програми, а також про статистичні закономірності чергування (розміщення) на календарній осі тривалості погожих і непогожих (дощових) часових інтервалів під час збирального процесу. Зазначимо, що час достигання врожаю ранніх культур на окремих полях прогнозують на основі даних щодо настання фази повної стиглості кожної з цих культур та часу попередніх фенологічних фаз їхнього росту й розвитку, зокрема часу початку цвітіння колосків зернових культур тощо.
Наявність та використання відповідної інформації дає змогу заздалегідь прогнозувати час достигання врожаю ранніх культур на кожному полі виробничої програми збирання і вирішувати розглянуті управлінські завдання на етапі тактичного планування проектів збирання (за два-три тижні до його початку). У цьому разі їх можна розв’язати за прогнозованими функціональними показниками роботи технологічної системи: поле — комбайн — автомобіль — дорога — час.
   Критерієм визначення оптимального часу залучення збирально-транспортних ланок МТФ є прогнозований календарний термін появи несвоєчасно зібраних площ із достиглим урожаєм ранніх культур. Критерієм визначення ефективних параметрів залучених збирально-транспортних ланок МТФ, а також оптимального терміну перебування їх у складі збирально-транспортного комплексу сільгосппідприємства є сумарна вартісна оцінка втрат вирощеного врожаю через несвоєчасність його збирання та непродуктивні простої залучених збирально-транспортних ланок.
Для вирішення кожного із зазначених чотирьох основних управлінських завдань розроблено відповідні алгоритми. Застосування цих алгоритмів для управління програмами збирання потребує відповідної підготовки фахівців, що є стримуючим чинником широкого їхнього впровадження в практику. З огляду на це, в Національному науковому центрі «Інститут механізації та електрифікації сільського господарства» створено консультаційний підрозділ, який виконуватиме в 2013 р. цю роботу на засадах дорадництва із використанням мережі Інтернет. Уже сьогодні цей підрозділ може визначити для зацікавлених сільгосптоваровиробників їхню потребу в зернозбиральних комбайнах та автомобілях для збирання врожаю ранніх зернових, олійних і бобових культур у нинішньому році. Для цього фахівцям консультаційного підрозділу потрібно надати достовірну поточну інформацію щодо параметрів наявного парку зернозбиральних комбайнів та транспортних засобів (автомобілів), а також дані щодо прогнозованих характеристик виробничої програми збирання ранніх культур у 2013 р.