Антон Михайлович Захаров, кандидат технических наук; ведущий научный сотрудник
Санкт-Петербург
Anton M. Zakharov, Ph.D.(Eng.), leading researcher
Saint Petersburg
Анатолий Арсеньевич Устроев, кандидат технических наук; ведущий специалист
Санкт-Петербург
Anatoly A. Ustroev, Ph.D.(Eng.), researcher
Saint Petersburg
Евгений Александрович Мурзаев, научный сотрудник
Санкт-Петербург
Evgeniy A. Murzaev, researcher
Saint Petersburg
Алексей Дмитриевич Комоедов, младший научный сотрудник
Санкт-Петербург
Aleksey D. Komoedov, junior researcher
Saint Petersburg
К основным причинам усиления антропогенного воздействия на окружающую среду относится интенсификация сельскохозяйственного производства; в частности наращивание мощностей на предприятиях; производящих продукцию растениеводства. Одним из подходов митигации экологических рисков является частичный переход к органическим видам хозяйствования. Однако для устойчивого развития органического производства в РФ требуется создать наукоемкую среду для интеграции последних достижений в биологических; инженерных и цифровых науках с целью формирования методов для проектирования технологий органического производства продукции растениеводства. (Цель исследования) Теоретические исследования по разработке методов проектирования машинных технологий органического производства продукции растениеводства. (Материалы и методы) Проведен анализ разработанных ранее методов проектирования; их преимуществ и недостатков. Основываясь на этом анализе; на наш взгляд; рационально интерпретировать классический метод Waterfall - каскадный метод проектирования. (Результаты и обсуждение) На начальной стадии реализации каскадной модели разработана блок-схема генерального алгоритма проектирования машинных технологий производства органической продукции растениеводства. На первом этапе генерального алгоритма проводится анализ почвенно-климатических и хозяйственных условий и после их фиксации происходит переход к выбору средств производства (семенной материал; система удобрений и система защиты растений). Выбор осуществляется по критериям экологической безопасности; качеству получаемой продукции; потенциальной урожайности и затратам денежных средств. Следующим этапом алгоритма предусмотрен выбор рациональных вариантов технологических операций и машинно-тракторных агрегатов. Выбор осуществляется согласно разработанному интегральному эколого-экономическому критерию; который представлен в виде суммы совокупных затрат денежных средств на выполнение единицы наработки; экономического убытка от потери питательных элементов из пахотного горизонта и экономического убытка от переуплотнения почвы при выполнении технологических операций. Интегральный эколого-экономический критерий должен стремиться к минимуму для каждой технологической операции. (Выводы) Предложенные методы проектирования технологий органического производства продукции растениеводства позволят сформировать цифровую систему базовых технологий и машин и разрабатывать технологические карты по органическому возделыванию культур для конкретных почвенно-климатических и хозяйственных условий.
One of the primary factors contributing to the increasing anthropogenic impact on the environment is the intensification of agricultural production; particularly the expansion of enterprises engaged in crop production. One of the approaches to mitigating environmental risks is a partial transition to organic farming. However; the sustainable development of organic production in the Russian Federation requires the establishment of a knowledge-intensive environment that integrates the latest advancements in biological; engineering; and digital sciences to develop innovative methods for designing organic crop production technologies. (Research purpose) To conduct theoretical studies aimed at developing methods for designing machine technologies applicable to organic crop production. (Materials and methods) An analysis of previously developed design methods was conducted to evaluate their advantages and disadvantages. Based on this analysis; the classical Waterfall model - a sequential design approach - was identified as a rational choice for interpretation. (Results and discussion) At the initial stage of implementing the Waterfall model; a block diagram was developed to outline the general algorithm for designing machine technologies applicable in organic crop production. The first phase of this algorithm involves analyzing soil-climatic and economic conditions. Once these conditions are assessed; production resources; such as seed material; fertilizer system; and plant protection system; are selected based on key criteria; including environmental safety; product quality; potential yield; and financial costs. This algorithm then proceeds to the selection of the most efficient technological operations and machine-tractor units. This selection is guided by an integrated eco- economic criterion; formulated as the sum of three components: total financial costs per unit of work; economic losses due to nutrient depletion in the arable layer; and economic losses resulting from soil compaction during technological operations. The integrated eco-economic criterion must be optimized to minimize its value for each technological operation. (Conclusions) The developed methods of designing technologies for the organic production of crop make it possible to form a digital system of basic technologies and machines; to develop technological maps for organic cultivation under specific soil; climatic and economic conditions.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.