Современные тенденции развития механизации сельского хозяйства
Тенденция (от латинского tendo – направляю, стремлюсь) – возможность тех или иных событий развиваться в данном направлении Размер Время Функциональность ?
Механизация (от греч. m echane – орудие, машина) – замена ручного труда машинами и механизмами с применением для их действия различных видов энергии в процессах трудовой деятельности. В зависимости от степени оснащения производственных процессов техническими средствами и рода работ различают частичную и комплексну ю механизацию ?
Таким образом, механизация – это повышение производительности труда за счет применения машин и механизмов, которые созданы для выполнения работы сверх человеческих возможностей. НО потребность в физическом труде осталась: в виде управления машиной вручную с целью изменения положения рабочих органов. А где же автоматизация и роботизация???
Четыре промышленные революции
Паровой двигатель Началом эры механизации считается момент постройки первой паровой машины (в 1698 г французом Дени Папеном ) Первая промышленная революция
Ткацкий станок Важнейшим изобретением, которое дало толчок промышленному перевороту, было совершенствование ткацкого станка. Джон Кей, который работал ткачом, а впоследствии механиком, изобрел 1733 ткацких челнока. Это позволило изготавливать ткань широкого размера, вдвое выросла производительность труда, то есть работу двух ткачей выполнял теперь один. С ускорением производства тканей возникла проблема нехватки пряжи. Процесс прядения нуждался в усовершенствовании; технологический прорыв совершил ткач и плотник Джеймс Харгривс. Созданная им прялка "Дженни" представляла собой механизм, обеспечивающий одновременное вытягивание и скручивания нити. Производительность труда прядильщика возросла в 18-20 раз. В 1784 г Эдмунд Картрайт изобрел принципиально новый ткацкий станок, который повысил производительность в 40 раз. Первая промышленная революция
Трактор ( от латинского traho – волоку, тащу; а нгл. t ractor) – самоходная машина на колесном или гусеничном ходу, предназначенная для тяги или приведения в действие машин, орудий (сельскохозяйственных, дорожных, строительных) Как это отразилось на сельском хозяйстве?
В 1832 г Джон Гиткот получил патент, а в 1837 г построил машину с паровым двигателем для вспахивания и осушения английских болот. В 1850 г английский изобретатель Уильям Говард начал использовать локомобиль для пахоты сельскохозяйственных земель. В 1858 г американец W. P. Miller изобрел и построил гусеничный трактор, с которым в 1858 г участвовал в сельскохозяйственной выставке города Мэрисвилл (Калифорния, США) и получил премию за оригинальное изобретение (патент от 1859 г. US N23853 Warren P.Miller ). В 1892 г Джон Фролих из округа Клейтон (штата Айова, США) изобрел, запатентовал и построил первый трактор, работающий на нефтепродуктах. Но все эти изобретения большого дальнейшего развития не получили. Первой признанной практической гусеничной машиной, несмотря на свои габариты, стал Lombard Steam Log Hauler изобретателя Alvin Orlando Lombard в 1901 г. Первый трактор в мире
Жил в позапрошлом веке в Саратовской губернии простой крепостной крестьянин Федор Блинов (1827-1902). В сентябре 1879 г крестьянин-механик получил Привилегию (так тогда Патент назывался) «на особого устройства вагон с бесконечными рельсами для перевозки грузов по шоссейным и просёлочным дорогам». В 1894 г самоход Блинова выглядел так: на прямоугольной раме размещался паровой котел высотой 1,5 м, рассчитанный на давление 6 атм., рядом располагались две паровые машины мощностью 12 л. с. каждая. На раме находилась и будка водителя, а в ней рычаги управления паровыми машинами. Скорость самохода была как у быков, 3 версты в час, но зато тяговое усилие было большим, что позволяло тянуть несколько плугов или несколько груженых телег. А что в России?
Вторая промышленная революция Электрическая энергия История науки и техники ведет отсчет развития электроэнергетики с 1891 г., когда состоялось испытание трехфазной системы электропередачи переменного тока на международной электротехнической выставке в г. Франкфурте-на-Майне. Томас Эдисон Никола Тесла Создатели современной электротехнической индустрии – люди, сделавшие для практической физики больше, чем десятки их предшественников
Ford Model T — автомобиль, выпускавшийся Ford Motor Company с 1908 по 1927 годы. Был первым в мире автомобилем, выпускавшимся миллионными сериями. Генри Форд, по мнению многих, «посадил Америку на колёса», сделав новый легковой автомобиль сравнительно доступным для американца среднего класса. Это стало возможным благодаря таким нововведениям как применение конвейера вместо индивидуальной ручной сборки и разумного, не в ущерб качеству, упрощения конструкции автомобиля. Массовое производство Серийное производство сложных товаров поточным способом стало возможным благодаря изобретателю и американскому промышленнику Генри Форду, который в 1913 г. применил конвейер Вторая промышленная революция
Массовое применение различных средств механизации (тракторы и различные с/х орудия) Применение химических препаратов при возделывании с/х культур Развитие пищевой промышленности (главным образом мукомольной и сахарной) за счет электрификации производства Результат: повышение урожайности с/х культур, увеличение продуктивности скота и повышение производительности труда Как это отразилось на сельском хозяйстве?
Слово " телефон "( telephone ) пришло к нам из Европы и состоит оно из двух частей: г реческие корни слова : tele - что в переводе с греческого означает "расстояние" или "далеко". phone - что в переводе с греческого означает "звук". Получаем "звук на расстоянии", т. е. телефон умеет передавать голос, речь, какие-либо звуки через расстояние. Александр Белл подал заявку в Вашингтонское патентное бюро на свое изобретение 14 февраля 1876 года. В этот же день изобретатель Элиша Грей из Чикаго подал предварительную заявку на «Устройство для передачи и приема вокальных звуков телеграфным способом». Вскоре Грей отказался от своей предварительной заявки. По этому случаю были многочисленные споры о том, кто первый изобрёл телефон. Еще одно изобретение, знаменовавшее вторую промышленную революцию, – телефон. Изобретение его значительно ускорило передачу голосовой информации большого объема на большие расстояния
Первая автоматическая телефонная станция (АТС) была пущена в 1926 г в Швеции компанией Ericsson Для вызова абонента "барышня" втыкала штекер в соответствующее гнездо на панели перед ней. Хорошая телефонистка умудрялась соединять абонентов меньше чем за 8 секунд. Автоматизация телефона
Мобильный телефон Ясным днем 3 апреля 1973 г немолодой мужчина по имени Мартин Купер вышел из офиса компании Motorola в Нижнем Манхэттене (Нью-Йорк). В руке он держал странный предмет светло-бежевого цвета. Отойдя от здания, он нажал на нем какие-то кнопки. Практически сразу же в штаб-квартире конкурирующей компании Bell Laboratories раздался звонок: трезвонил аппарат в кабинете главы исследовательского отдела Джоэла Энгеля. Взяв трубку, тот услышал голос Купера: "Знаешь, откуда я тебе звоню? Я звоню тебе с Манхэттена, с первого в мире сотового телефона". В своих воспоминаниях исследователь не смог привести ответ Энгеля, но рассказал, что он отчетливо слышал, как тот скрипел зубами. Это была трубка весом около 0,8 кг и размерами 22,5х12,5х3,75 см. Аккумулятор позволял общаться целых 35 минут, но вот заряжать его приходилось чуть больше 10 часов. Интернет 29 октября 1969 года в 21:00 между двумя первыми узлами сети ARPANET, находящимися на расстоянии в 640 км (в Калифорнийском университете Лос-Анджелеса (UCLA) и в Стэнфордском исследовательском институте (SRI ) ) провели сеанс связи. Чарли Клайн ( Charley Kline ) пытался выполнить удалённое подключение из Лос-Анджелеса к компьютеру в Стэнфорде. Успешную передачу каждого введённого символа его коллега Билл Дювалль ( Bill Duvall ) из Стэнфорда подтверждал по телефону. Третья промышленная революция
Третья промышленная революция Микропроцессор Компания Intel выбросила на рынок свою разработку в ноябре 1971 г под названием MCS-4 ( Micro Computer Set ). Помимо калькуляторов набор MCS-4 нашел себе применение в качестве контроллеров для таких устройств как газовые насосы, автоматические анализаторы крови, устройства контроля уличного движения и т. п. Отдельные механизмы стали образовывать единую сеть и получать задание от единого центра управления.
Как это отразилось на сельском хозяйстве? Применение комбайнов, способных производить одновременно несколько технологических операций одновременно: удаляет ботву, выкапывает корнеплоды, очищает от земли и растительных примесей, накапливает. Программное обеспечение для управления производственными процессами: при дойке коров производится оценка качества и количества молока от каждой коровы, суммирование и оценка продуктивности.
Применение электроники для регулировки технологическими процессами и машинами Программное обеспечение для управления производственными процессами Улучшение условий труда рабочего
Увеличение мощности и производительности с/х техники
Автоматизация процесса производства позволила строить Мегафермы для содержания поголовья КРС в несколько тысяч голов
Автоматизация систем кормления и содержания сделала возможным строительство свинокомплексов для единовременного содержания несколько десятков тысяч свиней
Производительность труда в сельском хозяйстве, 1961-2011 гг Низкий уровень дохода Переходная экономика Мир США Китай Бразилия https:// www.farm-equipment.com/articles/11459-productivity-rises-in-global-agriculture
Продукция сельского хозяйства, % http:// m.rusvesna.su/economy/1429713144
Условия работы сейчас таковы, что ручной труд в большей степени заменен на электронное управление, улучшена эргономика рабочего места, в том числе регулирование микроклимата. При работе на производительных машинах рабочему требуется обрабатывать больше информации и контролировать большее число производимой продукции. Со снижением физической нагрузки происходит рост умственной. Для работы на современных дорогостоящих машинах необходим квалифицированный работник, стоимость работы которого становится выше.
И все бы хорошо, НО… В России и в мире не хватает квалифицированных кадров. Возникла потребность в создании автономных машин с искусственным интеллектом, которые общаются с другими машинами и способны самостоятельно не только управлять, но и контролировать производственный процесс, принимать решения в случае возникновения нестандартных ситуаций.
Четвертая промышленная революция Индустриализация 4.0 Интернет вещей ( Internet of Things) Промышленный IoT ( Industrial IoT, IIoT ) объединяет концепцию межмашинного общения, использование BigData и проверенные технологии автоматизации производства. Ключевая идея IIoT в превосходстве «умной» машины над человеком в точном, постоянном и безошибочном сборе информации. Интернет вещей повысит уровень контроля качества продукции, выстроит процесс бережливого и экологичного производства, обеспечит надежные поставки сырья и оптимизирует работу заводского конвейера. Знакомый всем пример — Яндекс.Навигатор. Водители по всей России и СНГ пользуются этим сервисом. Смартфоны и планшеты передают координаты, направление движения и скорость движения в службу Яндекс, а принятая от пользователей информация анализируется на сервере компании. Получив сведения о заторе, приложение автоматически предлагает водителю варианты объезда и отображает маршрут на экране телефона или планшета. Мобильные устройства, центры обработки данных и приложение Яндекса обмениваются данными без вмешательства человека, являя собой отличный пример Интернета вещей.
Иску́сственный интелле́кт ( ИИ ; англ. artificial intelligence, AI ): наука и технология создания интеллектуальных машин, то есть систем, обладающих возможностями, которые мы традиционно связываем с человеческим разумом, — понимание языка, обучение, способность рассуждать, решать проблемы и т. д. Почему искусственный интеллект побеждает человека? Прежде всего потому, что у него ниже вероятность ошибки: 1) ИИ не может забыть – у него абсолютная память; 2) Он не может нечаянно проигнорировать факторы и зависимости – у каждого действия ИИ есть чёткое обоснование; 3) ИИ не колеблется, а оценивает вероятности и склоняется в пользу большей. Поэтому может оправдать каждый свой шаг; 4) А ещё у ИИ нет эмоций. Значит, они не влияют на принятие решений; 5) ИИ не останавливается на оценке результатов текущего шага, а продумывает на несколько шагов вперёд; 6) У ИИ хватает ресурсов, чтобы рассматривать все возможные варианты развития событий. Четвертая промышленная революция Индустриализация 4.0
Похмелья Усталости И скусственный интеллект не имеет:
Биотехноло́гия — дисциплина, изучающая возможности использования живых организмов, их систем или продуктов их жизнедеятельности для решения технологических задач, а также возможности создания живых организмов с необходимыми свойствами методом генной инженерии. БИОТЕХНОЛОГИИ в БЛИЖАЙШИЕ 20 лет 1. Биопроизводство элементов энергии и других материалов биосинтез топлива, химикатов, биопластиков и других материалов с помощью живых организмов, таких как бактерии, грибы или растения 2. Использование ресурсов моря для производства топлива и химических веществ. 3. Безотходное производство биотехнологии помогут превратить потоки промышленных отходов в химикаты и топливо, таким образом замыкая производственный цикл 4. Регенеративная медицина для создания новых органов 5. Точная, быстрая и дешевая персонализированная диагностика биотехнологии помогут обеспечить быструю идентификацию биологических угроз 6. Биотехнологии для восстановления загрязненных грунтов и воды Четвертая промышленная революция Индустриализация 4.0
Как это отразится на сельском хозяйстве? Искусственный интеллект в животноводстве
Интернет вещей Основное направление сегодня – оборудование техники необходимыми датчиками для передачи измеряемых параметров на единый сервер для комплексного анализа ситуации
Самоходная сельскохозяйственная машина все время сообщает на общий сервер информацию о текущих параметрах. В случае обнаружения отклонений от заданных значений параметров система информирует владельца машины о нарушении режимов работы техники, а также предлагает рекомендации по их устранению
Биотехнология, направленная на создание новых видов животных и сортов растений, производство биоудобрений и биологическая защита растений
Тенденция развития механизации с/х: скорость, мобильность, удаление рабочего от зоны выполнения технологической операции и снижение степени его влияния на процесс 1712-1870гг. 1870-1969гг. 1969-2015гг. 2015-…….гг.
Пятая промышленная революция??? Как сделать так, чтобы механическое воздействие в поле было только там, где нужно??? - Чтобы нож срезал растение, а комбайн ни с чем больше не соприкасался? - При севе только сошник и прикатывающий ролик соприкасались с землей?
Читайте Смотрите вдаль Мечтайте Общайтесь друг с другом
… И думайте, … думайте, … думайте …
Панчихин Евгений Викторович Заместитель начальника отдела ТРИЗ ООО «Управляющая компания АгроХолдинг Кубань» PanchikhinE@ahkuban.ru
Домашнее задание Подготовить презентацию на 3 минуты не более 3 слайдов по теме « Идустриализация 4.0»: Тенденция применения современных и перспективных средств механизации в технологиях вашего проекта исходя из описания системы. Примеры из области вашего проекта.
