2 РЕТРОСПЕКТИВА АВТОМАТИЗАЦИИ ДОЕНИЯ
2.1 Ретроспектива автоматизации доения коров в России
Молочное скотоводство является самой сложной отраслью производства продукции животноводства, требующей устойчивой кормовой базы и особого внимания и заботы обслуживающего персонала. В западноевропейских странах и в США технологии и средства производства и переработки молока отрабатывались и передавались из поколения в поколение веками. Они прошли эволюционный путь развития от личных, фермерских, средних и крупных молочных хозяйств до современных крупных механизированных и автоматизированных молочных ферм и комплексов с современными информационными технологиями и отселекционированным поголовьем с продуктивностью до 8 – 10 тыс. кг на голову в год и более.
В России же наиболее благоприятные условия для развития молочного скотоводства складывались только после отмены крепостного права (1861 г.) и продолжались до 1913 года (всего 2 – 3 поколения крестьян). За этот исторически короткий период были созданы крестьянские молочные хозяйства, которые в 1913 году обеспечили России мировое лидерство по объемам производства молока [11].
В результате гражданской и двух мировых войн оно было утрачено и восстановлено только через 75 лет – к 1990 году (произведено 108,7 млн т молока) за счет общественного поголовья. Повторное восстановление отрасли производства молока потребует не только адекватных затрат и средств, но и времени.
В начале этого века (2003 г.) машинному доению коров исполнилось 100 лет. За это время сложнейшие доильные технологии и техника прошли славный путь своего развития – от ручного доения до современных автоматизированных доильных установок и роботов.
В странах Евросоюза ручное доение уже не применяют, но в России каждую третью корову доят вручную – в основном в личных подсобных хозяйствах, насчитывающих по 1–2 коровы для собственных нужд крестьянских семей. И объясняется это неустойчивостью рынка, отсутствием организации гарантированного сбыта молока, суровыми зимами, не позволяющими обеспечить в малых неотапливаемых коровниках положительную температуру, необходимую для работы средств механизации доения и автопоения.
Из-за низких продуктивности животных и покупательной способности сельхозтоваропроизводителей в механизации доения в России преобладает простейшее машинное доение коров в ведра, в то время как на Западе отдается предпочтение установкам с молокопроводом, оснащенным автоматами снятия доильных стаканов, доильным залам с автоматизированными доильными установками типов «тандем», «елочка», «карусель», «европараллель» и др., оснащенными манипуляторами [37].
В России, в отличие от стран ЕС и США, преобладают наиболее регрессивный, привязный способ содержания коров (92–95%) и отсталые технологии доения (ручное – 34% и машинное доение в ведра – 44%).
В связи с ростом цен на энергоносители в последнее время наблюдается рост уровня пастбищного содержания коров. Так, в России 100% коров содержат преимущественно на отгонных пастбищах (было 80%), в странах ЕС – 80% и в США – 70% (преимущественно на прифермских культурных пастбищах). При этом в западных странах продуктивность коров достигает 8–10 тыс. кг на голову в год. Это позволяет сделать вывод, что правильно организованное пастбищное содержание не снижает их продуктивности. Поэтому необходимо вести работы по совершенствованию технических средств машинного доения и для пастбищного содержания коров.
Первая автоматизированная установка типа «Ёлочка» с 10-ю проходными станками, расположенными под острым углом, УДА-10 «Комсомолка» (рисунок 2.1) в СССР была создана в 1964 году коллективом инженеров оборонного завода «Сатурн» под руководством инженера М.М. Гойхенберга. Установка включала манипуляторы 1 с электронными блоками 2 и датчиками-счетчиками молока, и перемещающееся по рельсам кресло оператора 3. Технический уровень автоматизации установки по тем временам был очень высоким. Однако технология автоматизированного доения и надежность работы электронных средств в то время в условиях ферм были неудовлетворительными [38, 39].
.
2
1
3
1 – манипулятор; 2 – блок управления; 3 – кресло оператора
Рисунок 2.1 – Автоматизированная доильная установка УДА-10 «Комсомолка»
В связи с предстоящей индустриализацией молочного скотоводства в середине 60-х годов прошлого столетия ГСКБ по комплексу машин для ферм крупного рогатого скота (г. Рига) получило правительственное задание и приступило к доработке автоматизированной доильной установки «Комсомолка». Усовершенствованная доильная установка в 1970 году на Прибалтийской МИС прошла государственные испытания, но к серийному производству не была рекомендована. Одной из основных причин была низкая эксплуатационная надежность. Наработка на отказ во время испытаний составила 49 минут [39].
Во второй половине 60-х годов прошлого века во ВНИПТИМЭСХ были начаты работы по автоматизации доения вакуумными пневматическими средствами [38]. При этом для пневматического блока управления доением, выполненного в виде вакуумного командо-контоллера, были разработаны оригинальные вакуумные элементы: пневматический мембранный элемент [40], пневматическое реле [41] и вакуумное запорное устройство [42] для отключения аппарата. Для выполнения заключительных операций предусматривался пневмоцилиндр, который должен был додаивать коров так, как это делает доярка в конце машинного доения: оттягивая доильные стаканы аппарата дополнительным усилием, направленным вперед (к голове коровы) и вниз. Тогда этот способ машинного додаивания считался единственно правильным. Из-за этого первые устройства для автоматизации доения коров получили название «манипуляторы» [43], сохранившееся за ними до настоящего времени.
Учитывая низкую надежность электронных средств управления доением и созданный задел, в 1971 году ГСКБ (г. Рига) с участием ВНИПТИМЭСХ провели совместные исследования по автоматизации доильных установок вакуумными пневматическими средствами [38], предусматривающие разработку запасного варианта автоматизированных пневматическими средствами доильных установок.
В результате совместных работ [40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49] была создана простая и надежная вакуумная система управления процессом доения, которая успешно прошла государственные испытания, и в 1980 году с долевым участием ВНИПТИМЭСХ заводом «Кургансельмаш» было начато серийное производство автоматизированных пневматическими средствами доильных установок УДА-8 типа «Тандем» и УДА-16 «Ёлочка» с манипуляторами МД-Ф-1 [50, 51].
Это были первые в мире серийные автоматизированные доильные установки. Серийное производство этих установок окончательно поставило точку в многолетнем споре сторонников электроники и вакуумной пневмоавтоматики в пользу последней: автоматизация собственно процесса доения коров может и должна осуществляться на основе средств вакуумной пневмоавтоматики. Исключение составляют не влияющие непосредственно на качество и надежность процесса молоковыведения электронные и электрон-
