AgriTech Materials

Глава 2. Анализ текущего состояния развития Сельскохозяйственного Машиностроения. 2 Часть.

Для отдельных сельскохозяйственных машин и техники на сегодняшний день характерны следующие тенденции в их развитии:

Техника для основной и предпосевной обработки почвы. Модернизация конструкции сельскохозяйственной техники для механической обработки почвы - производство плугов, борон и другой техники для основной и предпосевной обработки с высокими показателями качества выполняемых операций, производительности и эффективности, направленных на минимизацию повреждения структуры почвы и увеличение ее плодородия. Интеграция сенсоров и аналитики - использование сенсоров и аналитики данных для оценки состояния почвы и ее состава, позволяющее точнее настраивать процессы обработки. Применение технологий сохранения влаги - разработка техники предусматривающей сохранение влаги в почве, которая включает в себя мульчирование и улучшенные системы полива. Устойчивые методы обработки почвы - включают методы нулевой обработки, которая минимизирует воздействие на экосистему. Эти тенденции призваны улучшить эффективность обработки почвы, уменьшить негативное воздействие на окружающую среду и повысить урожайность через производительные способы обработки почвы.

Посевная и посадочная техника. Качественная подготовка семенного ложа и равномерная глубина заделки семян - для лучшего прорастания и развития семена должны размещаться на уплотненном слое почвы и укрываться слоем мелкокомковатой почвы; семена равномерно распределяются по площади поля на заданную (оптимальную) глубину. Система точного высева с локальным внесением удобрений - это метод при котором семена высеваются с использованием технологий GPS, и одновременно вносятся удобрения только на те участки почвы, где есть потребность. Автоматическая регулировка давления сошников – сошники оборудуются автоматической регулировкой давления. Данная технология позволяет поддерживать определенное давление в системе без необходимости регулировки вручную. Одновременный высев нескольких культур - известен как смешанный посев или мультикультурное земледелие, подразумевает выращивание различных видов растений на одном участке земли. Это может быть полезным для улучшения урожайности, защиты почвы от эрозии, увеличения разнообразия и снижения риска от пагубных воздействий, таких как болезни или вредители, благодаря взаимодействию различных видов растений.

Техника для ухода за посевами. Одним из приоритетов в технологии защиты растений является оптимизация эффективности, например, за счет передних резервуарных систем, увеличенного объема баков и самоходной техники. Чтобы сократить объемы внесения средств защиты растений, опрыскиватели могут работать еще, точнее, за счет управления камерой, мобильных рам и технологии точечного нанесения рабочего раствора. Во всех опрыскивающих системах четко прослеживается тенденция к повышению производительности оборудования. И решающим фактором в этом являются электронные средства. Разрабатываются многочисленные решения для автономных систем. В рамках совершенствования технологии распыления теперь доступны системы, которые работают надежно и могут использоваться для реализации различных опций для форсунок с широтно-импульсной модуляцией.

Техника для полива и орошения. Умные системы полива - использование автоматизированных систем управления поливом, основанных на данных с сенсоров и прогнозах погоды, чтобы оптимизировать расход воды в соответствии с потребностями растений. Технологии капельного орошения - обеспечивает более эффективное использование воды и минимизирует испарение. Использование альтернативных источников воды - развитие технологий для использования альтернативных источников воды, таких как повторное использование сточных вод или осадков для орошения. Интеграция IoT - применение технологий Интернета вещей (IoT) для мониторинга и управления системами полива удаленно через смартфоны или компьютеры. Развитие устойчивых методов орошения - интерес к методам, учитывающим устойчивость окружающей среды, таким как системы сбора дождевой воды, использование пересыхающих растений для уменьшения потребности в поливе. Эти тенденции в технике для полива и орошения направлены на более эффективное использование воды, снижение затрат и воздействия на окружающую среду.

Техника для внесения удобрений. Дифференцированное внесение удобрений - на разные участки поля вносят разное количество удобрений. Распределение удобрений на поле зависит от планируемой урожайности, плодородия почвы и факторов, которые на него влияют.Технология точного внесения жидких удобрений в почву – жидкие удобрения вносятся в почву точечно в виде инъекций на нужную глубину при мульчировании и прямом посеве с помощью мультиинжектора, который снабжается двумя консолями с инъекционными колесами.

Уборочная техника. Построение карт влажности и урожайности – установка на комбайн датчиков для определения влажности и измерения урожайности.Ленточные режущие системы – использование данных систем на жатках для адаптирования их к различным условиям.Увеличение удельной мощности зерноуборочных комбайнов и их автоматизация – применение более эффективных двигателей, оптимизацию систем жатки, использование сенсоров и искусственного интеллекта для автоматизации процесса уборки и увеличения производительности. Автоматизированные системы управления в зерноуборочных комбайнах включают в себя использование датчиков, GPS, искусственного интеллекта и программного обеспечения для оптимизации работы комбайна. Они позволяют автоматически контролировать процессы, такие как навигация, уборка, распределение нагрузки на машины и другие аспекты, увеличивая эффективность и точность работы комбайна.

Техника и оборудование для послеуборочной обработки. Мировые тенденции в технике и оборудовании для послеуборочной обработки урожая включают в себя ряд инноваций: - автоматизация и роботизация: рост спроса на автоматизированные системы для обработки, сортировки и упаковки урожая. Роботизированные решения улучшают эффективность и снижают затраты на рабочую силу; - использование ИИ и машинного обучения: технологии ИИ применяются для сортировки продуктов по качеству, размеру и состоянию, что помогает оптимизировать процессы обработки; - интеграция цифровых платформ и IoT: системы управления для отслеживания, контроля качества и улучшения производственных процессов через сети Интернета вещей (IoT).

Специальная техника для возделывания определенных культур. Машины и оборудование для картофеля. Оптико-электронные системы сортировки – сортировка картофеля по ширине клубня, его длине и форме. Раздельная регулировка - в случае комбинированных агрегатов, состоящих из оборудования для подготовки почвы, посадки и окучивания, раздельная регулировка облегчает адаптацию к изменяющимся условиям эксплуатации. Термическое сжигание и электрическое подсушивание ботвы - представляют собой методы обработки остатков растительного материала после уборки урожая. Термическое сжигание включает в себя процесс сжигания ботвы для уменьшения объема остатков и воздействия на биомассу. Электрическое подсушивание использует тепло от электричества для удаления излишней влаги из ботвы, что может ускорить процесс её разложения или использоваться в качестве источника топлива или в кормовой промышленности. Уборка сахарной свеклы. Самоходный свеклоуборочный комбайн с бункером - обычно 6- и 9-рядный, часто 12-рядный - является стандартом для уборки свеклы. Все производители работают над детальными усовершенствованиями, уделяя особое внимание снижению веса транспортных средств, увеличению срока службы изнашиваемых деталей и снижению затрат. Поддержка телеметрии и интегрированные системы взвешивания оптимизируют технологическую цепочку, служат для обеспечения мониторинга и оказания помощи в техническом обслуживании и сервисе.

Кормозаготовительная техника. Фронтальная система управления косилкой - способ управления косилкой, когда оператор управляет машиной непосредственно с передней части (фронтальной) сидя в кабине или находясь рядом с управляющими механизмами, обеспечивая лучший обзор и управление при работе.

Формирование тюков с одинаковым содержанием сухого вещества - контроль плотности уплотнения материала внутри тюка, однородность и одинаковую влажность сырья, а также использование точного оборудования для сжатия и формирования тюков.

Техника для переработки кормов. Эффективные и точные методы дробления и измельчения кормовых продуктов - дробление и измельчение кормовых продуктов для обеспечения оптимального питания животных. Технологии смешивания - разработка более точных систем смешивания, позволяющих создавать балансированные рационы и улучшать качество кормовых смесей. Использование автоматизации и цифровизации - внедрение автоматизированных систем контроля и управления процессами переработки, что повышает эффективность и точность.

Техника для ухода за животными. Технологии мониторинга здоровья - развитие средств для мониторинга здоровья животных с помощью носимых устройств, сенсоров и систем искусственного интеллекта, что помогает оперативно выявлять заболевания и повышать качество ухода; Рост экологической устойчивости - развитие техники, учитывающей экологические аспекты в процессах ухода за животными, включая использование экологически чистых материалов и технологий; Автоматизация процессов ухода - внедрение автоматизированных систем для ухода за животными, включая системы кормления, поения, очистки и контроля условий содержания.

Тракторы. Ввиду проблемы выбросов CO2 акцент в сегменте тракторов сместился на двигатели внутреннего сгорания, работающие на альтернативных видах топлива. Что касается газовых двигателей, концепции двигателей, работающих на сжиженном природном газу (СПГ), теперь также могут стать подходящим вариантом привода в сельском хозяйстве благодаря новым резервуарам для СПГ. Постоянно совершенствуется технология аккумуляторов. Транспортные средства, оснащенные этим оборудованием, в первую очередь подходят для эксплуатации в легких и средних условиях. Приводы на топливных элементах все еще находятся в зачаточном состоянии, тогда как гибридные модели могут стать решением для средних и больших тракторов. Коробки передач проходят дальнейшее эволюционное развитие, как и повышение комфорта работы операторов.

Зерноуборочные комбайны. В зерноуборочных комбайнах представлены важные инновации в области обмолота и сепарирования, а также обеспечения стабильности производительности и качества работы. Все больше увеличивается мощность при ограниченном пространстве для установки и автоматизации. Продолжается тенденция к использованию уборочных жаток, таких как ленточные режущие системы, которые можно адаптировать к различным условиям. Кроме того, отмечена тенденция к увеличению удельной мощности и автоматизации зерноуборочных комбайнов. Стабильность и качество работы на склонах повышаются за счет технологий управления и полуавтоматической калибровки. Машины и оборудование для картофеля. При подготовке к продаже продовольственного картофеля все чаще применяются оптико-электронные системы сортировки. В случае комбинированных агрегатов, состоящих из оборудования для подготовки почвы, посадки и окучивания, раздельная регулировка облегчает адаптацию к изменяющимся условиям эксплуатации. Развитие технологий механизации возделывания картофеля еще не достигло таких темпов, как в случае с другими культурами, например сахарной свеклой. В дополнение к машинам для традиционного удаления ботвы, теперь доступны устройства для термического сжигания и электрического подсушивания ботвы в рамках отказа от химической десикации.

Уборка сахарной свеклы. Самоходный свеклоуборочный комбайн с бункером - обычно 6- и 9-рядный, часто 12-рядный - является стандартом для уборки свеклы. Все производители работают над детальными усовершенствованиями, уделяя особое внимание снижению веса транспортных средств, увеличению срока службы изнашиваемых деталей и снижению затрат. Поддержка телеметрии и интегрированные системы взвешивания оптимизируют технологическую цепочку, служат для обеспечения мониторинга и оказания помощи в техническом обслуживании и сервисе. На рынок выводятся первые разработки в области сенсорной автоматизации подъемных инструментов для облегчения работы водителя. Технология заготовки кормов. От скашивания до уборки кормовых культур - все разработки направлены на бережное обращение с собранным урожаем по назначению и на все большее облегчение работы водителей. Это включает в себя фронтальную систему управления косилкой, которая регулируется в зависимости от наклона и кривой, а также автоматическую регулировку косилки-плющилки. Режущие элементы самозагружающихся прицепов совершенствуются в сторону уменьшения процента излишней длины. Целью рулонных пресс-подборщиков с регулируемой прессовальной камерой является формирование тюков с одинаковым содержанием сухого вещества, а для кормоуборочных комбайнов - постоянная режущая способность и очень высокая производительность. Стабильные по размеру, воздухонепроницаемые круглые тюки остаются основной целью при производстве сеток и упаковочных пленок.

Цифровые системы и ИТ. В сельском хозяйстве остаются четко выраженными тенденции к более широкому использованию цифровых систем и информационных технологий. Инновации касаются планирования и обеспечения технологической колеи и автоматизации машин, а также приложений для управления систем орошения, защиты растений и внесения удобрений. Традиционно основное внимание уделяется оптимизации всей производственной системы при одновременном повышении производительности и качества работы. Четко заметна тенденция к сотрудничеству производителей разных технологий для создания единых систем.

Разработчикам по-прежнему удается добиваться еще большей производительности и качества работы своих машин и орудий. Интеллектуальные концепции машин обеспечивают более высокую производительность труда в пределах разрешенного пространства, ограниченного правилами эксплуатации транспортных средств. Электроприводы улучшают динамику машин и снижают выбросы CO2. Более широкое использование камер, других датчиков и вспомогательных систем в сочетании с интеллектуальной оценкой и автоматизацией упрощает эксплуатацию машин и навесного оборудования и обеспечивает неизменно высокое качество работы.

В настоящее время основные инвестиции мировых производителей сельскохозяйственной техники в НИОКР распределяются между семью ключевыми направлениями, которые наиболее ярко отражают глобальные тенденции в сельскохозяйственном машиностроении.

Первое направление – исследования, связанные с использованием искусственного интеллекта. С внедрением новых датчиков и сенсоров спектр сбора, систематизирования и анализа данных о работе систем и агрегатов, объёме и качестве урожая, состоянии почвы продолжат расширяться. Поэтому всё более актуальными становятся глубина и качество анализа, способность машин самообучаться и не просто систематизировать данные, а давать рекомендации всем заинтересованным сторонам: фермерам, сервисным службам, заводу-производителю.

Второе направление – машины, способные работать не автономно, без человека, но вместе с человеком, реагируя на его действия и изменения в окружающей среде. Это связано со спецификой сельскохозяйственного производства, основная часть процессов в котором происходит на природе или с участием человека, где принцип «не навреди» всегда будет оставаться первостепенным.

Третье направление – 3D-печать, это когда деталь будет «распечатываться» непосредственно в региональном центре обслуживания. CLAAS ведёт исследования и разработки по внедрению этой технологии в производство деталей и комплектующих.

Четвертое направлением – альтернативное топливо: электричество, газ, водород и пр. Использование такого топлива - неизбежный шаг для человечества, связанный с необходимостью перехода на возобновляемые источники энергии и снижения вредных выбросов в атмосферу.

Пятое направление – навигационные технологии. К ним относятся автоматическое рулевое управление и кинематика реального времени, когда машина точно и оперативно позиционируется за счёт сигнала со спутника.

Шестое направление – технологии переменных норм. Они используются, в основном, на посевных агрегатах и опрыскивателях для дифференцированного внесения семян и удобрений.

Седьмое направление – новые модификации сельхозтехники с повышенной эффективностью её использования, увеличенным уровнем надёжности, повышенной эргономичностью, удобством для механизаторов, механиков, улучшенным экстерьером машины. Здесь большое внимание уделяется как развитию модельных линеек (в том числе, разработке новых машин, созданию и оптимизации работы узлов и агрегатов, оптимизации техпроцессов, внедрению новых принципов работы сельхозмашин), так и внедрению систем автоматизации агротехники и инновационных технологий, в которые входит большой блок цифровых решений. Результатом применения цифровых решений становится увеличение точности проведения сельскохозяйственных работ, снижение нагрузки на механизатора, повышение безопасности проведения операций, уменьшение затрат на ГСМ и расходные материалы. Кроме того, внедрение подобных решений увеличивает производительность аграрных процессов, повышает рентабельность работы сельхозпредприятий.
AgriTech. СХ машиностроение