Сучасне сільськогосподарське виробництво — це багатотехнологічна галузь господарювання, проблеми розвитку якої мають комплексний характер, пов’язаний із природою, великими людськими і матеріально-технічними ресурсами та значним за обсягами оборотом коштів. Так, в галузі сільського господарства України донедавна було зайнято 12% основних виробничих фондів, що давало можливість щороку виробляти майже 15% валового національного продукту.
Технічною і технологічною основою агропромислового комплексу, стержнем товарного виробництва високоякісних продуктів харчування і переробної промисловості є машинні технології, фактично механізація сільського господарства, автоматизація його виробничих процесів, сучасні системи і комплекси машин.
Без фундаментальних наукових досліджень справа з місця не зрушить
Сільськогосподарські машини належать до складних мобільних машин, розвиток яких здійснюється у напрямі подальшої інтенсифікації технологічних процесів, постійного підвищення швидкісного режиму робіт, що виконуються, збільшення потужності двигунів, які їх агрегатують. Крім цього, вони повинні мати достатньо високий ресурс надійності, довговічності, міцності та якісно виконувати технологічний процес, незважаючи на постійні зміни зовнішніх умов, в яких здійснюється їх функціонування (змінних навантажень з боку зовнішнього середовища, а також неоднорідних властивостей матеріалів, з якими контактують їх робочі органи). Тому як одна з головних складових галузей сільського господарства сільськогосподарське машинобудування повинно мати рівень, що відповідає рівню загальнодержавних пріоритетів.
Проаналізуємо сучасний стан проектування, конструювання та виробництва сільськогосподарських машин у світі. Так, створення сільськогосподарської техніки сучасного технічного рівня — це складний процес, що пов’язує послідовне виконання проектування, конструювання та виготовлення і який вимагає на кожному етапі цілеспрямованих, взаємопов’язаних, всебічно обґрунтованих дій. При цьому перший етап проектування — це дослідження і пошук науково обґрунтованих, технічно здійсненних та економічно доцільних інженерних рішень в тому чи іншому технологічному процесі механізації сільського господарства. Результатом проектування фактично є загальний, науково обґрунтований проект об’єкта. Тобто, проектування сільськогосподарської техніки — це вибір деякого способу дії на предмет праці (матеріали і середовище), це розробка і створення системи як логічної основи дій, спроможних вирішити за відповідних умов та обмежень кінцеве завдання, що ставиться до тієї чи іншої сільськогосподарської машини, того чи іншого робочого органу.
Таким чином, на першому етапі виникає необхідність фундаментального наукового дослідження технологічного (робочого) процесу, ретельної наукової проробки (опрацювання) і якомога точнішого встановлення фізичної природи протікання цього процесу в часі, технічних умов його здійснення, якості послідовного виконання операцій процесу, відповідних умов і обмежень (пов’язаних з агрономічними і біологічними особливостями галузі сільського господарства) тощо. Тому перший етап створення сільськогосподарської техніки сучасного технічного рівня може бути успішно виконаний тільки високодосвідченими науковцями та інженерами-дослідниками, що мають глибокі відповідні теоретичні знання, володіють сучасними методами теоретичних та експериментальних досліджень і обробки їх результатів, здатних критично аналізувати отримані результати і вміти достатньо точно і тонко їх застосовувати.
А конструювання сільськогосподарської техніки — це створення конкретної, реальної, працездатної конструкції, що відповідатиме умовам попереднього проектування. Створення необхідної конструкції — це конкретна будова машини (робочого органу, приводу робочого органу), яка концентрує взаємне розміщення робочих органів, елементів приводу, деталей тієї чи іншої машини, знаряддя, приладу.
Конструювання сільськогосподарської техніки в кінцевому результаті повинно уточнити наукові та інженерні рішення, що були отримані при проектуванні, зробити ретельні прорахунки міцності, стійкості і надійності конструкцій, а також проробити всі питання технології виготовлення машин і їх робочих органів, умов її подальшої експлуатації і навіть подальшого технічного сервісу, тощо. Таким чином, до конструювання техніки ставляться ще більш високі вимоги, оскільки втілити в конкретну будову (в «метал») наукове опрацювання попередніх досліджень і проектування розробленого нового технологічного процесу не завжди легко (а в деяких випадках буває навіть і просто неможливо). Крім цього, проведення при конструюванні всебічних, точних розрахунків міцності, надійності та довговічності робочих органів і елементів сільськогосподарських машин також вимагає дуже високого рівня знань, досвіду і відповідальності конструкторів, оскільки результати їх роботи в доволі високій мірі будуть визначати продуктивність, енергоємність і металоємність машини, а в кінцевому результаті її вартість, ефективність використання і конкурентоспроможність на ринку. Фактично цей етап створення сільськогосподарської техніки завершується появою «вдалої» чи «не дуже вдалої» працездатної її конструкції.
Виконання проектування і конструювання сільськогосподарської техніки здійснюється відповідно до стандартизованих стадій і етапів, а також методів, які детально розроблені й використовуються багаторічною світовою практикою галузі.
Проведення в подальшому всебічних об’єктивних випробувань (загальних, а також спеціальних ресурсних) зразків сільськогосподарських машин, уточнення конструкторської документації та підготовка їх до серійного виробництва також потребують цілеспрямованої відповідальної роботи висококваліфікованої частини науковців, випробувачів, технологів, відповідальних працівників фірм, що випускають сільськогосподарську техніку, та заводів сільськогосподарського машинобудування.
Передусім — надійність та енергоефективність
Послідовно проаналізуємо, в якому стані перебуває зараз в Україні проектування і конструювання сільськогосподарської техніки, її відповідність міжнародним вимогам якості, стандартизації і сертифікації. Якщо розглядати сільськогосподарські машини і знаряддя, що зараз виготовляються в Україні, як кінцевий результат проектування і конструювання, то їх якість у більшості випадків ще є дуже низькою. Як і в недалекому минулому, так і зараз, у більшості випадків, надійність і довговічність сучасних сільськогосподарських машин значно поступається світовим аналогам. Продуктивність та енергетичні витрати, якими характеризуються вітчизняні трактори, комбайни та інші сільськогосподарські машини, також майже на порядок гірші, ніж у кращих світових аналогів.
Таким чином, для створення власного широко розвиненого сільськогосподарського машинобудування необхідний подальший, ще більш міцний союз вчених, конструкторів, інженерів і виробників. А він, такий союз, раніше ж був, оскільки державою і підприємствами для вирішення актуальних наукових питань проектування сільськогосподарської техніки виділялися значні кошти і запрошувались іноді дуже великі наукові сили, включаючи деякі інститути Академії наук СРСР і Академії наук УРСР.
Безсумнівно, раніше були й успіхи в цьому напрямі. Так, ще в далекому 1938 році трактор вітчизняного виробництва ХТЗ-НАТІ-ІТА на міжнародній виставці сільськогосподарської техніки в Парижі отримав гран-прі. У 1958 році трактор виробництва Харківського тракторного заводу ДТ-20 уже на Всесвітній виставці в Брюсселі отримав золоту медаль і диплом 1-го ступеня. Цей трактор експортувався у понад 30 країн. У 1957 і 1961 роках на Всесвітній виставці сільськогосподарської техніки в Брюсселі бурякозбиральні комбайни КС-3 та СКЕМ-3 виробництва Дніпропетровського комбайнового заводу отримали найвищі нагороди. Зернозбиральний комбайн СК-3 теж мав міжнародне визнання і міжнародні нагороди. Особливо було приємно, що переважна більшість складної сільськогосподарської техніки в минулому виготовлялася саме в Україні, й деякі зі зразків мали міжнародне визнання і навіть численні міжнародні нагороди.
Тож куди зараз поділося завойоване на світовому рівні визнання невтомної праці вітчизняних вчених, конструкторів, виробників? Необхідно зазначити, що цей успіх створення сільськогосподарської техніки, на жаль, не мав суттєвого продовження стосовно налагодження масового її виробництва як для внутрішнього, так і для зовнішнього ринків, оскільки пріоритетами для держави були інші види техніки, переважно військової. А тому суттєвої державної фінансової підтримки вітчизняне сільгоспмашинобудування не отримувало, внаслідок чого й широке впровадження новітніх розробок вітчизняних вчених та конструкторів, і якість та надійність зразків сільськогосподарської техніки, що масово вироблялися і призначалися винятково для внутрішнього ринку, поступово знижувалися.
Раніше для численних науково-дослідних установ сільськогосподарського напрямку, відділів, машиновипробувальних станцій, конструкторських бюро, факультетів механізації сільського господарства аграрних вишів була лише потреба в переході на єдину систему організації і здійснення наукових досліджень. Зараз фундаментальні та прикладні наукові дослідження в агроінженерній галузі проводяться в небагатьох наукових установах Національної академії аграрних наук України, які ще залишились і, на жаль, за багатьма позиціями поки що не мають значних результатів світового рівня. Пояснюється це, насамперед, відсутністю належного державного фінансування досліджень, якого зараз ледве вистачає на оплату праці наукових співробітників, чисельність котрих повинна щороку скорочуватись. Так, загалом у системі Національної академії аграрних наук України кількість науковців, які працюють у галузі аграрної інженерії, скоротилася, за останні роки, більш як уп’ятеро, а фінансування досліджень з цієї проблеми, в межах коштів, які щорічно виділяються для академії, ледве сягає 4%. Тож як у цих умовах здійснювати сучасні експериментальні дослідження без використання сучасного потужного лабораторного обладнання, без застосування світового рівня вимірювальних приладів та випробувальних стендів?
А наукові дослідження в аграрних університетах країни переважно більше спрямовані вбік створення теоретичних основ механізації сільського господарства (в основному через наявність у них переважної більшості докторів технічних наук, яких приваблює тут вища заробітна плата, а також комфортні та спокійні умови педагогічної роботи), однак їхні наукові розробки не мають зазвичай не тільки ґрунтовної експериментальної перевірки, але вузівські вчені взагалі не мають ніякої змоги «кудись збути» власні розробки, і ті фактично залишаються багато років ніким не затребуваними, існуючи лише на папері. На жаль, ефективно працювати, як справжні наукові дослідники, вузівські вчені поки що не можуть, оскільки офіційно встановлене педагогічне навантаження на рік є занадто великим, крім того, необхідно обов’язково виконувати виховні функції — на що витрачається час, та головне: зараз відсутнє пряме фінансування наукових досліджень, тобто вузівські вчені фактично позбавлені замовників на свою наукову діяльність. У більшості аграрних вузів країни, останнім часом, складається навіть парадоксальна ситуація, коли чимало вчених, навіть докторів наук та професорів, у науковій роботі полишені «на самих себе», тобто «що хочу й можу, то й роблю — за власний кошт». Майже повна відсутність бюджетного та госпдоговірного фінансування у вишах робить цей факт більш ніж реальним. Про наукові здобутки вченого в університеті згадують лише під час його переобрання на новий термін роботи на викладацькій посаді, орієнтуючись, в основному, на кількість статей, які він надрукував, готуючись до цього переобрання. Інтенсивна підготовка наукових кадрів, яка зараз успішно здійснюється у багатьох аграрних університетах, показує, на жаль, що майже все, що зараз успішно захищається в агроінженерній науці, не тільки не має жодного попиту, а й просто і відверто «робиться на полицю». Тож про яке всебічне ретельне наукове відпрацювання нових зразків сільськогосподарської техніки зі світовим технічним рівнем, за таких умов, може зараз йти мова в нашій країні?
Краса і комфорт як запорука високої продуктивності
Необхідно окремо сказати, що робота дизайнерів під час конструювання сільськогосподарських машин і їх робочих органів, спеціалістів у галузі ергономіки, охорони праці, промислової санітарії і гігієни розглядається у світі як дуже важлива складова частина наукової та конструкторської роботи, і до неї нині ставляться також дуже високі вимоги. Красиві зовні сільськогосподарські машини, безпечні, з комфортними умовами для обслуговуючого персоналу, як правило, мають і високі техніко-експлуатаційні показники, і їх найчастіше купують. Однак, нас ці етапи створення сільськогосподарської техніки, здійснення яких, до речі, обертається, у кінцевому результаті, підвищенням продуктивності майже на 25—30%, виконуються майже в останню чергу, вкрай поверхнево, або загалом на дуже примітивному рівні. Є підстави стверджувати, що зараз в країні взагалі бракує фахівців саме в цьому напрямі.
Складається враження, що конструкторські бюро, які існували раніше в галузі сільгоспмашинобудування і налічували численний загін досвідчених і висококваліфікованих конструкторів, які успішно виконували свої функції, назавжди зникли разом із багатьма комбайновими заводами і заводами з випуску інших сільськогосподарських машин країни. Невеличкі групи конструкторів, які де-не-де зараз ще залишилися, займаються прямим копіюванням західних зразків сільськогосподарських машин. На жаль, слід констатувати, що в країні, мабуть, також назавжди зникло дослідно-експериментальне виробництво галузі сільгоспмашинобудування. Цілком очевидно, що в умовах, коли немає широкого серійного виробництва сучасної сільськогосподарської техніки, а є лише деякі підприємства, що випускають прості машини невеликими партіями (в основному, копіюючи західні її зразки), дослідно-експериментальне виробництво не потрібне. А раніше саме тут, в дослідно-експериментальних цехах і дослідницьких полігонах, опрацьовувалися і доводилися до вдосконаленості багато нових робочих органів і в цілому сільськогосподарських машин.
Відродження потребує суттєвої державної підтримки
Тож висновок можна зробити з цього вкрай важливого для нашої держави питання? У який спосіб нині проектувати й конструювати сільськогосподарську техніку в Україні, й узагалі, чи потрібна нам галузева (заводська), академічна та вузівська наука в галузі сільськогосподарського машинобудування? Відповідь очевидна. Так! Але сьогодні необхідно сконцентрувати зусилля провідних вчених, конструкторів, випробувачів агроінженерної галузі на вітчизняне технічне забезпечення поки що головних комплексних проектів, таких як — «Зерно України», «Цукрові буряки України», «Картопля України», «Садівництво України», «Олійні культури», «Овочі України», «Відроджене скотарство» тощо. Всім уже давно потрібно зрозуміти, що продовольча безпека країни — це не тільки вітчизняні сорти, гібриди рослин та породи тварин, а це ще й висококласна найпотужніша сільськогосподарська техніка, що виробляється і ефективно використовується саме в нас у країні. А тому дуже потрібний реальний конкурс наукових досліджень і розробок, що проводяться зараз в країні в галузі сільгоспмашинобудування, їх ретельний критичний аналіз, кропітке порівняння з кращим світовим рівнем і не менш кропіткий відбір. Відтак виникає необхідність мати в агроінженерній галузі координаторів розробок цих комплексних проектів. По переважній більшості сільськогосподарських машин, що розробляються зараз в Україні, це повинен бути Національний науковий центр «Інститут механізації та електрифікації сільського господарства» Національної академії аграрних наук (ННЦ «ІМЕСГ» НААН), який залишився єдиним науково-дослідним інститутом в галузі механізації та електрифікації сільського господарства в країні і який би мав можливість залучати до цієї роботи провідних фахівців з інших науково-дослідних установ і аграрних університетів. Тим більш, що в ННЦ «ІМЕСГ» НААН спільно з іншими провідними науковими установами Національної академії аграрних наук України ретельно розроблено сучасну систему техніко-технологічного забезпечення виробництва продукції рослинництва, яка враховує та відображає світовий досвід і узгоджена з Міністерством аграрної політики та продовольства України.
Крім того, основні загальні кроки з негайного відродження сільськогосподарського машинобудування країни, а також кадрового й наукового забезпечення галузі механізації сільського господарства в сучасних умовах потребують суттєвої державної підтримки. Тільки фінансова підтримка і міцний союз учених, конструкторів і виробників під час розробки комплексних проектів сільськогосподарських машин може, на нашу думку, подолати те відставання, що зараз відчувається при порівнянні світових зразків з вітчизняними розробками. Іншого виходу з кризового стану галузі сільськогосподарського машинобудування, на наш погляд, взагалі не існує. Підтвердження цієї тези є яскравий досвід наших сусідів — білорусів. Так, перед розпадом Союзу стосовно функціонування і розвитку власного сільськогосподарського машинобудівного комплексу в Білорусі не тільки не було перед Україною ніяких переваг, а навпаки вона мала безліч особливих проблем стосовно наявності потужностей для виробництва, тобто сучасних машинобудівних заводів, дослідницьких центрів, власних матеріалів для виготовлення тощо. Однак, завдяки суттєвій державній фінансовій підтримці, в достатньо короткій термін там було організовано розробку й налагоджено масове виробництво власних високоякісних тракторів, багатьох видів комбайнів, інших сільськогосподарських машин, завдяки чому зараз Білорусь зайняла провідні потужні позиції на світових ринках сільгосптехніки.
Чіткий план заповнить тракторний стан
Які ж конкретні кроки на найближчі роки нами пропонуються для суттєвого покращення як наукового опрацювання майбутніх сільськогосподарських машин, що матимуть світовий технічний рівень, так і для відродження розгалуженого, високоефективного сільськогосподарського машинобудування країни?
Потрібно негайно:
1. Завершити наукове опрацювання і створення широкозахватних потужних комплексів комбінованих ґрунтообробних агрегатів, які забезпечать високі агротехнічні кондиції ґрунту, за будь-якого його вихідного стану, в будь-яких природно-кліматичних зонах України з достатньо обґрунтованими економічними способами, за умов збереження родючості ґрунтів.
2. Науково опрацювати та створити принципово нові комплекси машин для внесення мінеральних та органічних добрив. Подальше застосування диференційованих способів внесення добрив, хіммеліорантів та хімікатів і розробка відповідних сучасних машин при широкому застосуванні супутникової навігації дозволить не тільки економити до 30% технологічних матеріалів і підвищити продуктивність полів, а й значно знизити техногенне навантаження на довкілля.
3. Створити та впровадити нові різноманітні високопродуктивні, широкозахватні посівні комплекси (навіть ґрунтообробно-посівні), які складаються з необхідних наборів ґрунтообробних знарядь для підготовки ґрунту до посіву, засобів внесення добрив або пестицидів і одночасного посіву пневматичним, механічним або електронним засобами. Вказані посівні комплекси також повинні враховувати зональні системи ведення сільського господарства країни (наприклад, системи прямого посіву, застосування у степовій зоні більш широкозахватних посівних комбінованих агрегатів тощо). Використання найсучасніших засобів супутникової навігації при посіві невдовзі стане нормою при розробці і використанні посівних машин сучасного світового рівня.
4. Вимагає також продовження ґрунтовних наукових досліджень та швидкого впровадження у виробництво комплексів різноманітних сільськогосподарських машин догляду за посівами. Це насамперед створення принципово нових загальних та спеціальних культиваторів тощо. Мова йде про широке застосування активних робочих органів культиваторів. І тут також потрібне інтегрування моніторингових систем і супутникової навігації та нових робочих органів.
5. Подальшого наукового опрацювання і впровадження у виробництво вимагають обприскувачі рослин, які також потребують суттєвого покращення ефективності використання стосовно оброблювальної поверхні, ширини захвату, продуктивності. Ретельної як наукової, так і конструкторської роботи вимагають високоточні агрегати, з яких складаються ці машини (насоси, дозатори, розпилювачі), так і в цілому конкретна їх будова: навісні, причіпні, самохідні варіанти. Як ніколи є потреба в подальших фундаментальних дослідженнях питання зниження норм витрат хімікатів і зменшення забруднення навколишнього середовища.
6. Суттєвої наукової та конструкторської ефективної, безперервної роботи потребують збиральні машини. Фундаментальними, загальними питаннями при дослідженні й конструюванні збиральних машин залишаються збільшення пропускної здатності та енергонасиченості збиральних машин. Це стосується зернозбиральних, кукурудзозбиральних, кормозбиральних і бурякозбиральних машин. Окремим питанням для України є розробка наукових основ проектування, конструювання та виготовлення картоплезбиральних машин, які б задовольнили потребу виробників картоплі різних організаційних форм господарювання, включаючи навіть невеликі приватні господарства. При цьому фундаментальної наукової розробки і конструкторського опрацювання вимагають весь комплекс і набір робочих органів збиральних комбайнів, що в цілому дозволить значно інтенсифікувати технологічні процеси, зробити їх більш енергонасиченими, маловтратними. На нашу думку, вже занадто довго й риторично в Україні проводиться багаторічна дискусія про необхідність створення і масового випуску власного зернозбирального комбайна, технічні й технологічні показники якого будуть на рівні (або перевищуватимуть рівень) світових аналогів. Чомусь у сусідній Білорусі подібних дискусій взагалі не проводили, а сучасний високопродуктивний зернозбиральний комбайн власної розробки вони мають, та ще й з успіхом продають нашій державі у великій кількості. Ці вимоги також стосуються наукового опрацювання і виготовлення в Україні кормозбиральних комбайнів і машин та кукурудзозбиральних комбайнів. Не є винятком також складні питання з розробки та впровадження вітчизняних комбайнів і машин для збирання технічних культур та овочів.
7. Суттєве наукове опрацювання та радикальне оновлення і налагодження випуску типажу вітчизняних сільськогосподарських тракторів та інших енергетичних засобів. Розробка конструкцій потужних колісних та гусеничних тракторів (потужністю високонадійних та високо економічних двигунів 250—400 к. с. з великим запасом крутного моменту), досконалих рушіїв із двома ведучими мостами, високонадійних коробок передач і гідромеханічного та електронного обладнання із сучасними комфортними умовами для трактористів — завдання для відповідних фахівців країни, на нашу думку, зараз головне та актуальне. Створення та освоєння широкого виробництва сучасного високонадійного й потужного сільськогосподарського двигуна — це першочергове стратегічне завдання вітчизняного сільськогосподарського машинобудування.
8. Відповідальні й складні завдання стоять зараз перед дослідниками, проектувальниками та конструкторами машин і обладнання для тваринництва. Світовий досвід цієї галузі показує, що невдовзі буде широке розповсюдження і використання різноманітних роботизованих систем у тваринництві.
9. Особливої уваги потребують машини для первинної переробки і зберігання сільськогосподарської продукції, включаючи цілком механізовані та автоматизовані комплекси для зберігання зерна (в тому числі, й плівкових), безпосередньо в сільгосппідприємствах.
10. Ґрунтовних наукових підходів, винахідницьких і конструкторських напрацювань зараз вимагає сільське господарство від впровадження електрифікованих технологій, які повинні ,безумовно, широко і з успіхом використовуватись.
11. Актуальними зараз у світі є питання широкого використання у сільському господарстві біотехнологій, а тому науковці й конструктори України повинні докладати потужних зусиль, щоб забезпечити успішне розроблення і впровадження в країні цього напряму. Тим більш, що отримання біопалива та біогазу, тобто нетрадиційних джерел енергії, є стратегічним енергетичним завданням.
Таким чином, виконання перерахованих головних кроків необхідно здійснювати під гаслом постійного намагання підвищити надійність сільськогосподарських машин і обладнання, які розробляються, суттєво збільшити їх продуктивність, знизити енергоємність механізованих технологічних процесів, які виконуються у сільському господарстві. А тому під час їх проектування та конструювання слід застосовувати сучасні комп’ютерні системи, необхідно на високому механіко-математичному рівні (із залученням сучасніших комп’ютерних програм) проводити дослідження динамічних показників машин і машинних агрегатів та проводити ретельні міцностні розрахунки. При виготовленні сільськогосподарських машин сучасного технічного рівня необхідно застосовувати найбільш якісні матеріали та високонадійні, апробовані світовою практикою, комплектуючі вироби. Необхідно також дотримуватися світових досконалих технологій виготовлення всіх деталей і вузлів та збирання на потокових лініях сільськогосподарських машин на машинобудівних підприємствах.
Для того, щоб у майбутньому сільськогосподарська техніка України вийшла на рівень, що цілком відповідатиме рівню світових зразків і міжнародним вимогам якості, стандартизації і сертифікації, необхідні перш за все міцна загальнодержавна підтримка і цілеспрямовані кроки з реального й конкретного об’єднання зусиль науковців, конструкторів, випробувачів і виробників, спрямованих на вирішення пріоритетних комплексних проектів сільськогосподарських машин. Тільки такі кроки, на нашу думку, сприятимуть забезпеченню високої якості й надійності сільськогосподарської техніки, яка успішно виготовлятиметься в Україні, що дасть змогу завоювати, насамперед, власний ринок і можливість поступово та успішно вийти, у недалекому майбутньому, на світовий.
Г. М. Калетнік, народний депутат України, голова Комітету Верховної Ради України з аграрної політики та земельних відносин, академік НААН;
В. В. Адамчук, директор Національного наукового центру «Інститут механізації та електрифікації сільського господарства» Національної академії аграрних наук України, академік НААН;
В. М. Булгаков, професор Національного університету біоресурсів і природокористування України, академік НААН.
Сучасні комбайни з комфортними умовами праці мають і високі техніко-експлуатаційні показники.