Современный этап развития экономики России характеризуется становлением рыночных отношений, всё возрастающей зависимостью товаропроизводителей от потребителей, возникновением конкурентной среды, возросшей потребностью в повышении эффективности производства.
Однако радикальная либерализация экономики России, демонтаж, а не конструктивная трансформация управленческой, финансовой, кредитной, ценовой, налоговой и других систем государственного значения привела не только к появлению новых проблем, но и обострению старых. В ходе радикальной реформы в России произошёл двукратный спад производства и резкое сокращение реальных доходов населения. Образовался пятикратный диспаритет цен на сельскохозяйственную продукцию и продукцию промышленности для села, новые аспекты приобрела проблема продовольственной безопасности страны и регионов.
Восстановление сельского хозяйства РФ при ограниченности ресурсных возможностей государства должно осуществляться в соответствии с государственной Концепцией основных направлений агропродовольственной политики до 2010 года. В основе Концепции лежит требование максимального использования внутренних резервов повышения эффективности производства и мер совершенствования экономических отношений внутри АПК, направленных на создание горизонтальных и вертикальных интегрированных структур [35]. При этом ставятся задачи поэтапного перевода АПК на инновационный путь развития и модернизации имеющихся производств в интересах освоения ресурсосберегающих технологий [48], основанных на принципе ресурсосбережения. Цель ресурсосбережения — производство конкурентоспособной продукции с оптимальными затратами производственных и природных ресурсов на единицу продукции при поддержании заданного уровня экологических ограничений.
В птицеводстве в основе ресурсосбережения лежит перманентный поиск резервов повышения эффективности имеющихся технологий производства яиц и мяса птицы. Базой поиска являются приоритетные направления развития энергосберегающих производственных технологий и технологий организованных живых систем, сохраняющих свою стабильность за счёт обмена с окружающей средой веществами и энергией [63, 56].
Указанные приоритетные направления развития технологий и перманентный поиск резервов могут быть объединены посредством биоэнергетического подхода к рассмотрению вопроса эффективности производства птицеводческой продукции [69, 22, 70]. Суть биоэнергетического подхода заключается в том, что производство яиц и мяса птицы представляется как система, у которой на входе и выходе будут соизмеримые величины в энергетических единицах измерения, лишённые влияния ценового фактора, и являющейся эффективной в том случае, если поступающая энергия будет меньше выходной. С экономической точки зрения вся входная энергия используется для повышения эффективности технологии с целью повышения объёма выходной энергии. Отношение валового выхода энергии к совокупным затратам энергии на входе в систему показывает уровень эффективности технологии.
Эффективность технологических процессов производства яиц и мяса птицы с точки зрения их энергетики, энергетической цены пищевой калории практически не привлекала внимания специалистов, занятых в сфере производства птицеводческой продукции, в том числе и экономистов. А это означает, что не проводился целенаправленный поиск оптимальных технологических решений, позволяющих получать ту же продукцию с меньшими энергозатратами.
Всякое управление связано с необходимостью предсказания, предвидения результатов тех или иных возможных воздействий на технологический процесс. В случае таких сложных технологий, какими являются технологии производства яиц и мяса птицы, задача предвидения является узловой, сосредотачивающей в себе наиболее важные проблемы, лимитирующие развитие систем управления.
Основная проблема заключается в том, что для организации перманентного поиска резервов повышения биоэнергетической эффективности технологий производства яиц и мяса птицы необходимо иметь соответствующие теоретические основы. Базой этих основ должны быть биологически оправданные, эмпирико-функциональные, динамические детерминированные энергетические математические модели, количественно описывающие влияние биохимических процессов жизнедеятельности организма птицы на биоэнергетическую эффективность технологий производства птицеводческой продукции. При этом модели должны а) исключить влияние инфляции и диспаритета цен на промышленную и птицеводческую продукции и б) учитывать влияние факторов антропогенной энергии на биохимические процессы жизнедеятельности организма птицы. Последнее условие требует совместного анализа биоэнергетических продукционных процессов в организме птицы и условий её эксплуатации. Такой анализ позволяет выявить резервы увеличения производства яиц и мяса птицы при одновременном снижении роста энергоёмкости применяемых технологий.
Решение проблемы биологического обеспечения, учитывающего влияние факторов антропогенной энергии на живой организм птицы и биоэнергетическую эффективность технологий, даёт возможность перейти к качественно новому этапу в выявлении резервов. Это будет являться также качественно новым этапом в разработке новых программ и энергосберегающих технологий производства птицеводческой продукции, требований и рекомендаций к технологическому оборудованию.
Вопросам определения биоэнергетической эффективности технологий производства сельскохозяйственной продукции посвящены работы многих учёных России и других стран. Сегодня эта проблема является актуальной, поскольку стало ясно, что биологическая эволюция есть эволюция органической материи, силой которой является энергия. В связи с этим всё внимание биологов концентрируется на революционных работах математиков и физиков по исследованию динамики нелинейных систем [85]. В настоящее время в этом направлении наблюдается качественный скачок как результат накопленных в различных отраслях науки знаний о природе, функциях и назначении живого на Земле. Интегрируются знания, накопленные в биологии, генетике, физиологии, экологии и многих других, иногда весьма далёких друг от друга областях знаний на фоне возрастающего использования математики и других точных наук. Однако проблема перманентного поиска резервов повышения биоэнергетической эффективности технологий, осуществляемого на основе совместного анализа биоэнергетических продукционных процессов в организме птицы и условий её эксплуатации, до настоящего времени в литературе не рассматривалась. Автору неизвестны теория и модели энергетического математического описания одновременного воздействия факторов антропогенной энергии на продукционный процесс живого организма птицы и биоэнергетическую эффективность технологий.
Теоретическая и практическая значимость вышеназванной проблемы, отсутствие её разработанности предопределили актуальность темы, её выбор, цель и логику исследования. Актуальность исследования теоретических основ резервов повышения биоэнергетической эффективности технологий производства яиц и мяса птицы обусловлена также рядом выявленных противоречий. В частности, несоответствием технического и технологического уровня производства на большинстве отечественных птицефабрик современным требованиям к ассортименту и качеству птицеводческой продукции. Необходимостью повышения конкурентоспособности птицефабрик и отсутствием у них достаточных финансовых ресурсов для модернизации производства. Накоплением определённого теоретического и практического опыта в области планирования и управления деятельностью предприятий и недостаточным вниманием к этим методам в практике птицеводческих предприятий.
Целью настоящего исследования является разработка теоретических основ резервов повышения биоэнергетической эффективности технологий производства яиц и мяса птицы.
Основными компонентами теоретических основ должны быть: а) модели энергетического математического описания одновременного воздействия факторов антропогенной энергии на продукционный процесс живого организма птицы и биоэнергетическую эффективность технологийб) математические модели расчёта норм энергетического питания сельскохозяйственной птицы всех направлений продуктивности и возрастовв) методы оценки показателей биоэнергетической эффективности и основных путей её повышения на примере ОАО «Птицеводческое объединение «Омское"" — г) гармонии рассматриваемых объектов через отношения противоположностей внутри каждого объекта, являющиеся оптимальными в любой момент развития птицы, птицефабрики и их объединений как живых системд) алгоритм биоэнергетического мониторинга технологий производства яиц и мяса птицы.
В соответствии с поставленной целью были определены следующие укрупнённые задачи: 1) изучить критерии составляющих экономической эффективности производства птицеводческой продукции и теоретические аспекты проблемы повышения технологической и энергетической эффективности производства яиц и мяса птицы, а также приёмы математического динамического детерминированного моделированиявыявить известные формализованные модели, описывающие производство яиц и прирост живой массы птицы и позволяющие определять технологическую и биоэнергетическую эффективности производства птицеводческой продукции- 2) определить материал и методику исследованийпроизвести анализ энергетических затрат производства птицеводческой продукции объединения «Омское» за период с 1970 по 1999 годыопределить структуру энергопотребления в объединении «Омское" — 3) на базе известных формализованных моделей разработать многофакторные энергетические динамические математические модели, описывающие производство яиц и мяса птицыустановить механизм определения биоэнергетической эффективности производства птицеводческой продукции и этапной коммерческой эффективности внедрения выявленных резервов как инновацийпроизвести анализ сходимости опытных и теоретических результатовопределить закономерности и гармонию в отношениях значений различных видов энергий, участвующих в производстве птицеводческой продукцииопределить степень дополнения значений различных видов энергий друг другом и эффективность результата названного дополненияисследовать энергетический баланс птицеводческого объединения «Омское» как части живой природы и общественного производства, при этом рассматривая совокупную энергию в пересечении двух энергетических потоков — от Солнца («по вертикали») и от промышленных отраслей («по горизонтали»), то есть в целостной системе, где на входе функционирует в сочетании природная и антропогенная энергии, а на выходе образуется биоэнергия, воспроизводимая птицейопределить зависимость организационной структуры птицеводческого объединения «Омское» от биоэнергетической эффективности используемых в объединении технологийпроизвести классификацию хозяйственных резервов птицеводства, определить расчётные зависимости определения резерва и потенциала снижения энергозатрат.
Объектом исследования в настоящей работе являются птицеводческое объединение «Омское» и его специализированные птицеводческие предприятия.
Предметом исследования являются теоретические основы резервов повышения биоэнергетической эффективности технологий производства яиц и мяса птицы.
Методологической основой исследования является диалектический метод познания. Теоретической основой исследований послужили труды отечественных и зарубежных учёных по проблемам выявления резервов и повышения экономической и энергетической эффективности сельскохозяйственного производства, моделирования производственных процессов, программные и прогнозные разработки ведущих отечественных ученых, научно-исследовательских организаций, государственных органов власти и управления АПК РФ, Указы Президента и постановления правительства РФ, законодательные, директивные и нормативные акты.
В зависимости от решаемых задач использовались абстрактно-логический, статистико-экономический, монографический, сравнительный, аналитический, расчётно-конструктивный и экономико-математический методы исследований. При этом с целью изучения объекта путём отображения его содержания и структуры в знаковой форме посредством языка математики использовался метод формализации, позволивший, в конечном итоге, сформировать ряд знаковых динамических детерминистических энергетических моделей предмета исследования.
Информационную базу исследований составили статистические материалы Госкомстата РФ и Омской области, годовые отчёты и данные первичного учёта птицефабрик и сельскохозяйственных организаций (производителей зерна), результаты исследований научных учреждений, нормативно-справочная литература.
Научная новизна работы заключается как в поставленных автором новой научной проблеме и задачах исследования, так и в полученных результатах. В частности, впервые осуществлено комплексное применение биоэнергетического подхода к оценке эффективности технологий производства яиц и мяса птицы. Разработан новый методологический подход организации технологического аудита на базе нового процесса перманентного поиска резервов повышения биоэнергетической эффективности технологий производства птицеводческой продукции и коммерческой эффективности конкретного выявленного резерва. Впервые исследованы варианты структурных организационных изменений в птицеводстве на примере птицеводческого объединения «Омское» в зависимости от биоэнергетической эффективности используемых технологий. Научно обоснована необходимость повышения биоэнергетической эффективности применяемых в птицеводстве технологий и определены энергосберегающие направления, обеспечивающие повышение эффективности производства птицеводческой продукции. Впервые разработаны многофакторные энергетические математические модели, описывающие производство яиц и мяса птицы, биоэнергетическую и коммерческую эффективности технологий и их резервов. Новым является выявленная закономерность яйценоскости птицы, в результате чего введено новое научное понятие «циклоида яйценоскости». Раскрыта новая закономерность отношений значений различных видов энергий, используемых и полученных в процессе производства яиц и мяса птицы (отношения равны коэффициентам Фибоначчи). Новым являются аллометрические энергетические уравнения, впервые произведённые комбинации которых привели к новому понятию в биологии «особые энергетические точки в развитии живого организма птицы». На базе особых энергетических точек впервые рассмотрены вопросы структурной гармонии и оптимальности в птицеводстве, тесно связанные как между собой, так и с отношениями противоположностей внутри объекта. Впервые показано, что гармония в птицеводстве — это энергетически оптимальное сопряжение «противоположностей» в этом объекте, обусловленное золотым сечением. Впервые разработан алгоритм биоэнергетического мониторинга технологий производства яиц и мяса птицы. Новизна заключается также в семи ресурсосберегающих устройствах и способах, признанных Госпатентом СССР изобретениями.
Обоснованность и достоверность научных результатов и выводов, приведённых в диссертации, подтверждается их последовательным математическим обоснованием и сопоставлением с экспериментальными данными.
Теоретическая и практическая значимость диссертации обуславливается самим предметом исследования.
Теоретическая значимость результатов, представленных в работе, расширяет возможности применения математического аппарата в биологии (зоотехнии) и являются шагом в совершенствовании расчётов прогнозирующего характера. Разработанные многофакторные энергетические математические модели, описывающие производство яиц и мяса птицы, имеют высокую эффективность свёртки информации, универсальность и прогностические возможности, позволяют оценивать влияние различных факторов на продуктивность птицы и биоэнергетическую эффективность применяемых в птицеводстве технологий. Эти модели устойчивы по отношению к случайной информации, позволяют делать априорные оценки при полном отсутствии экспериментальных данных. Циклоида яйценоскости (её арки) даёт графическое представление влияния временного фактора на интенсивность яйценоскости, позволяет наглядно увидеть резервы в факторе времени эксплуатации птицы, поставить задачу математического описания процесса линьки и второго этапа яйценоскости курицы-несушки. Тяготение значений отношений используемых и полученных в птицеводстве различных видов энергий к уровням фибо (числам Фибоначчи) даёт полное представление о гармонии и резервах птицеводства, позволяет оперативно формулировать и ставить задачи теоретического характера по оптимизации энергоёмкости производства. При этом гармоничность системы птицеводства связывается с отношениями противоположностей, представителями которых являются обобщённые золотые сечения различных видов энергий, используемых и полученных в технологическом процессе производства яиц и мяса птицы. Очень важным фактором с теоретической точки зрения становятся в биологии особые энергетические точки (моменты) развития живого организма, последовательно связанными с теми или иными обобщёнными золотыми сечениями. В этих точках живой организм птицы как самоорганизующаяся система обретает, по всей видимости, меру структурного оптимума, достигает адекватного её предназначению уровня разнообразия в строении и, соответственно, функциональной эффективности и продуктивности. В этом случае энергетические точки представляют собой как бы «опорные стационарные пункты», между которыми лежит путь развития организма птицы, описываемый многофакторными энергетическими математическими моделями. Аллометрические уравнения, позволяющие определять характерные энергетические точки (моменты) развития живого организма птицы, в свою очередь дают возможность упростить теоретический расчёт рекуперативных теплообменников и биогазовых установок (БГУ).
Практическая значимость работы состоит в том, что содержащиеся в ней теоретические, методические и практические разработки, выводы и рекомендации позволяют организовать перманентный поиск резервов повышения биоэнергетической эффективности технологий производства яиц и мяса птицы, перевести птицеводство на инновационный путь развития. Резервы технологий производства птицеводческой продукции — это неиспользованные ресурсы и возможности предприятия. В случае их реализации возможно повышение экономической эффективности используемых технологий, объёмов производства продукции, её качества без привлечения значительных дополнительных средств из внешних источников. При этом резервы технологий рассматриваются в настоящей диссертации с точки зрения следующих этапов механизации производственных процессов в птицеводстве: ручной труд — механизация — комплексная механизацияавтоматизация — кибернетика [31]. Внедрённые на птицефабрике «Сибирская» омского птицеводческого объединения разработанные автором на уровне изобретений семь ресурсосберегающих устройств и способов основаны на вышеназванных этапах механизации и направлены на повышение биоэнергетической эффективности технологий производства яиц и мяса птицы. Прогнозирующий характер многофакторных энергетических математических моделей, описывающих как биоэнергетическую эффективность технологий производства яиц и мяса птицы, так и продукционные процессы живого организма птицы, позволяет оптимизировать технологические параметры процесса производства птицеводческой продукции, организовать биоэнергетический мониторинг вышеназванных технологий. При этом внедрение общей методики (алгоритма) биоэнергетического мониторинга технологий производства яиц и мяса птицы на птицефабриках не связано со сколько-нибудь значительными затратами на обучение и подготовку персонала вследствие простоты и наглядности предложенного алгоритма. Определяемые посредством алгоритма золотые энергетические пропорции «при покое производства» и оптимальные преобразования золотых отношений при «возмущениях окружающей среды» являются своего рода гарантами нормального функционирования технологий производства яиц и мяса птицы. Другими словами, золотые числа (числа Фибоначчи) составляют основу «здоровья» птицефабрик и их объединений.
Основные положения диссертации отражены в 5 опубликованных научных работах, получено 7 патентов на изобретения. Результаты исследования прошли апробацию на трёх конференциях: 1) использования нетрадиционных источников энергии, 2) по проблемам функционирования АПК, 3) по проблемам энергосбережения в АПК. Конференции были организованы соответственно координационным Советом по промышленной политике и конверсии межрегиональной ассоциации «Сибирское соглашение» (1994 г., Омск), Министерством сельского хозяйства РФ (1999 г., Киров), для профессорско-преподавательского состава и аспирантов ОмГАУ — девятая научная конференция, 2003 г., Омск.
Работа состоит из трёх глав и заключения. В первой главе показана роль динамических детерминированных математических моделей в исследовании и управлении производством. Проведён обзор и анализ состояния проблемы разработки теоретических основ и известных математических моделей, описывающих прирост живой массы птицы и производство яиц, при этом особо выделяется аллометрия. Заостряется внимание на проблеме затрат энергии при производстве сельскохозяйственной продукции и показывается необходимость системного подхода к определению затрат энергии с учётом биоэнергетических связей в природе. Доказывается необходимость приведения всей массы вовлекаемых в производство ресурсов к одному совокупному измерителю — энергетическому, тем самым отдаётся приоритет фундаментальному закону сохранения и превращения энергии. Приводятся простые и наглядные математические энергетические модели расчёта энергетической эффективности производства яиц и мяса птицы и тем самым предлагается системный, агрозооэнергетический метод исследования эффективности производства птицеводческой продукции, рассматриваемый в тоже время как дополнение к стоимостному. Критически освещаются недостатки в существующих в настоящее время подходах к проблеме биоэнергетической эффективности и называются те вопросы, которые остались нерешёнными и на базе которых ставятся и формулируются задачи диссертационного исследования.
Вторая глава диссертации посвящена изложению теоретической платформы исследования. Приводится схема исследования и его методы. Устанавливаются энергетические эквиваленты и определяются уравнения, отражающие физику анализируемого процесса движения и обмена различных энергий, используемых в производстве яиц и мяса птицы. Даётся биоэнергетическая оценка производства птицеводческой продукции объединения «Омское».
Третья глава посвящена собственным теоретическим исследованиям. На основе имеющихся научных сведений осуществлён процесс практической разработки динамических детерминированных многофакторных энергетических математических моделей, описывающих прирост живой массы птицы, производство яиц (яйценоскость), биоэнергетическую эффективность технологий и коммерческую эффективность резервов. Дана оценка сходимости теоретических положений с экспериментальными данными для каждой конкретной математической модели. Выявлена закономерность и показан сам процесс выявления этой закономерности в отношениях значений различных энергий, присутствующих в биологическом процессе при эксплуатации птицы. Теоретически обосновывается определение норм энергетического питания сельскохозяйственной птицы всех направлений г продуктивности и возрастов. На основе энергетической оценки производства птицеводческой продукции объединения «Омское» и многофакторных энергетических математических моделей определены биоэнергетическая эффективность используемых в объединении технологий и резервы, повышающие эту эффективность. Указывается последовательность применения математических моделей при поиске резервовприводятся классификация хозяйственных резервов птицеводства и расчётные зависимости определения резерва и потенциала снижения энергозатратразработана общая методика (алгоритм) биоэнергетического мониторинга технологий производства яиц и мяса птицы.
В заключении диссертации подведены итоги работы: сформулированы основные выводы по результатам исследований, приведены сведения об апробации, о полноте опубликования в научной печати основного содержания диссертации, её результатов, выводовприведены сведения о защищённости технических решений патентами.
На защиту выносятся следующие новые основные научные результаты и положения диссертации:
1. Многофакторные энергетические математические модели, описывающие производство яиц и мяса птицы. Аллометрические модели для определения выхода количеств различных видов энергии из организма птицы в зависимости от живой массы. Математические модели определения биоэнергетической эффективности птицеводческого объединения и коммерческой эффективности выявленного резерва.
2. Общая методика (алгоритм) биоэнергетического мониторинга технологий производства яиц и мяса птицы при определении резервов повышения биоэнергетической эффективности технологий.
3. Математический способ и результаты теоретических исследований по определению особых энергетических точек развития живого организма (посредством использования коэффициентов Фибоначчи).
4. Созданные и защищенные семью патентами новые устройства и способы в производстве птицеводческой продукции, позволяющие повысить эффективность используемых в настоящее время технологий.
Неоценимую заслугу в качестве научного руководителя внёс в настоящую работу Владимир Иванович Фисинин — доктор сельскохозяйственных наук, профессор, заслуженный деятель науки Российской Федерации, действительный член Российской академии сельскохозяйственных наук, лауреат Государственной премии Российской Федерации в области науки и техники, крупный учёный-зоотехник по проблемам промышленного птицеводства и организатор сельскохозяйственной науки.
1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.
Появление конкуренции и потребности в повышении эффективности производства яиц и мяса птицы вызвало острую практическую необходимость в прогнозировании и проектировании технологических изменений. Решения по технологическим изменениям, принимаемые птицеводами сегодня, должны опираться на оценки развития технологий в будущемв свою очередь сегодняшние решения в большей или меньшей степени воздействуют на это будущее. Предвидение технологических изменений даёт возможность не только заблаговременно приготовиться к ним, учесть их положительные и отрицательные последствия, но и вмешаться в ход развития технологий, контролировать его, и что более важнопостоянно работать над внедрением выявляемых резервов применяемых технологий, то есть перейти на инновационный путь развития. Наиболее подходящим и единственно возможным инструментом, позволяющим описывать энергозатраты производства птицеводческой продукции в сравнении с выявленными технологическими энергетическими резервами, является математика.
Выводы.
1. Увеличение производства яиц и мяса птицы, сопровождающегося уменьшением роста энергоёмкости технологий, возможно посредством реализации резервов, выявленных на основе совместного анализа биоэнергетических продукционных процессов в организме птицы и условий её эксплуатации.
2. Предложена процедурная модель разработки теоретических основ резервов повышения биоэнергетической эффективности производства яиц и мяса птицы. Использование биоэнергетического подхода к проблеме эффективности позволило представить производство яиц и мяса птицы как систему, у которой на входе и выходе находятся соизмеримые величины в энергетических единицах измерения.
3. Многофакгорные динамические, энергетические, математические модели описывают влияние различных факторов антропогенной энергии на развитие птицы и рост её продуктивности, а также на биоэнергетическую эффективность технологий производства яиц и мяса птицы. Аллометрические энергетические уравнения описывают количественный выход различных видов энергии из организмов бройлера и курицы в зависимости от их живой массы и позволили при их различных комбинациях определить особые энергетические точки развития живого организма птицы. При этом развитие показано как один из способов самодвижения круговорота энергии в определённых условиях, что является гармоническим подходом к описанию живого.
4. Установлено, что гармония, оптимальность и «золотое сечение» — понятия, тесно связанные между собой. За каждым из них скрывается максимально возможная экономия энергии и ресурсов. Гармония в производстве птицеводческой продукцииэто оптимальное сопряжение использованных и полученных в процессе производства яиц и мяса птицы различных видов энергий, конструктивно обусловленное «золотым сечением». Мерой гармонии в технологии производства яиц и мяса птицы является «золотое сечение» в его «классической» форме, что является вершиной оптимизации.
5. Выведено основное уравнение развития птицефабрики (объединения), состоящее из трёх частей и представляющее собой уравнение статистической симметрии, удовлетворяющее свойствам чисел Фибоначчи, где каждый равен сумме двух предыдущих. Правило «золотой пропорции» для трёх частей основного уравнения задаётся в процентном выражении 50% + 30,9% + 19,1% = 100%, на основании чего эталонный биоэнергетический коэффициент эффективности технологий производства яиц и мяса птицы равен 0,236.
6. Показано, что биоэнергетическая оценка как инструмент научного и практического решения проблем энергосбережения способствует интеграции птицеводства и кормопроизводства в единую кормоптицеводческую систему, открывает новые аспекты совершенствования хозяйственного механизма.
7. На базе классификации хозяйственных резервов птицеводства и расчётных зависимостей определения резерва и потенциала снижения энергозатрат разработана общая методика (алгоритм) биоэнергетического мониторинга технологий при определении резервов технологий производства яиц и мяса птицы. Перманентный процесс реализации алгоритма является переходом птицефабрики (объединения) на инновационный путь развития.
8. Отношения величин различных видов используемых и полученных в процессе производства яиц и мяса птицы энергий тяготеют к уровням фибо. Это даёт полное представление о гармонии и резервах птицеводства, позволяет оптимизировать энергоёмкость технологий. Уровни фибо «при покое производства» и оптимальные преобразования «золотых отношений» при «возмущениях» окружающей среды являются гарантами устойчивого функционирования технологий производства яиц и мяса птицы.
Предложения производству.
1. В целях перевода птицеводческой отрасли на инновационный путь развития, связанного с принципами ресурсосбережения, прогнозирования и проектирования технологических изменений, следует использовать алгоритм биоэнергетического мониторинга технологий.
2. Для компьютеризации технологических процессов производства яиц и мяса птицы рекомендуется применить многофакторные энергетические математические модели, описывающие рост и развитие птицы, биоэнергетическую эффективность технологий и их алгоритм.
Апробация и публикации по теме диссертации.
Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на научно-практической конференции Совета по промышленной политике и конверсии межрегиональной ассоциации «Сибирское соглашение» (Омск, 1994 г.) — Всероссийском семинаре-совещании Министерства сельского хозяйства РФ «О создании универсальных (интегрированных) рынков продукции производственно-технического назначения и продовольствия в целях укрепления материально-технического обеспечения сельхозтоваропроизводителей» (Киров, 1999 г.) — девятой научной конференции профессорско-преподавательского состава и аспирантов ОмГАУ «Проблема энергосбережения в АПК» (Омск, 2003 г.). По теме диссертации опубликованы следующие работы:
1. Метелёв, А. Е. Энергетический метод исследования эффективности птицеводства / А. Е. Метелёв // Птица и её переработка. — 2002. — № 1. — С. 45−49.
2. Метелёв, А. Е. Альтернативные источники энергии для решения продовольственной проблемы / А. Е. Метелёв // Сб. научн. трудов ВНИТИП. Т. 78 / Всеросс. научн.-исслед. и технолог, ин-т. птицеводства. — Сергиев Посад, 2002. -С.124−132.
3. Метелёв, А. Е. Программа «Биогаз» / А. Е. Метелёв // О создании биогазовой отрасли в промышленности Сибири: Тез. докл. научн.-практ. конф. межрег. ассоц. «Сибирское соглашение» 11 ноября 1994 г. / Материалы кординац. совета по промышл. полит, и конверсии межрег. ассоц. «Сибирское соглашение». — Омск, 1994. — С.21−26.
4. Метелёв, А. Е. Стабилизация экономического положения предприятий АПК / А. Е. Метелёв // Материалы Всеросс. семин.-совещ. по укрепл. МТО сел. хоз-ва 25 — 26 ноября 1999 г., г. Киров. — М., 1999. — С. 59−68.
5. Метелёв, А. Е. Разделение труда при механизации в животноводстве / А. Е. Метелёв // Земля сибирская, дальневосточная. — 1982. — № 2. — С.37−38.
6. Патент 1 769 727 СССР, МКИ В 08 В 3/08, 1/02- А 61 L 2/18. Способ мойки тары для мясных продуктов и устройство для его осуществления / А. Е. Метелёв, А. Н. Кошёлкин, В. В. Ведищевптицефабрика «Сибирская». — № 4 730 734/12- Заявлено 16.08.1989; Опубл. 15.10.1992, Бюл. № 38. — 4 е.: рис. 1.
7. Патент 1 488 221 СССР, МКИ В 65 G 17/32. Подвеска подвесного конвейера / А. Е. Метелёв, В. В. Ведищевптицефабрика «Сибирская». — № 4 335 290/27−03- Заявлено 27.10.1987; Опубл. 23.06.1989, Бюл. № 23. — 2 е.: рис.1−2.
8. Патент 1 393 368 СССР, МКИ, А 01 К 5/00. Устройство для дозированной раздачи сыпучего материала /А.Е. Метелёв, А. Н. Кошёлкинптицефабрика «Сибирская». — № 3 903 646/30−15- Заявлено 31.05.1985; Опубл. 07.05.1988, Бюл. № 17. -3 е.: рис.1−3.
9. Патент 1 653 672 СССР, МКИ, А 01 К 5/00, 39/00. Устройство для дозированной раздачи сыпучего материала /А.Е. Метелёвптицефабрика «Сибирская». -№ 4 690 122 / 15- Заявлено 11.04.1989; Опубл. 07.06.1991, Бюл. № 21. — 3 е.: рис.1−6.
10. Патент 1 676 546 СССР, МКИ, А 01 К 5/00. Устройство для дозированной раздачи сыпучих кормов / А. Е. Метелёвптицефабрика «Сибирская».- № 4 732 390/15- Заявлено 03.07.1989; Опубл. 15.09.1991, Бюл. № 34. — 3 е.: рис.1−3.
11. Патент 1 837 756 СССР, МКИ, А 01 К 5/00. Устройство для дозированной раздачи сыпучего материала / А. Е. Метелёвптицефабрика «Сибирская».-№ 4 937 890/15- Заявлено 03.04.1991; Опубл. 30.08.1993, Бюл. № 32. — 5 е.: рис. 1- 6.
12. Патент 1 488 680 СССР, МКИ 4 F 24 F 5/00. Система кондиционирования воздуха в животноводческом помещении /А.Е. Метелёв, А. Н. Кошёлкин, В. Г. Шмытовптицефабрика «Сибирская».- № 4 294 816/25−29- Заявлено 04.08.1987; Опубл. 23.06.1989, Бюл. № 23. — 4 е.: рис. 1−2.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
.
Итоговые результаты исследования:
Выполнен анализ имеющихся в отечественной и зарубежной литературе данных по теме исследования, выделены основные вопросы и произведено их структурирование (разделение) по параграфам. В процессе анализа материала параграфов были изложены и сопоставлены взгляды и данные различных авторов по конкретным вопросам темы, охарактеризовано общее состояние изученности темы и её отдельных вопросов. В частности, сделан анализ критериев составляющих экономического эффекта производства птицеводческой продукции. В результате установлено, что каждой составляющей соответствует свой критерий эффективности.
Поскольку проблема роста объёмов производства яиц и мяса птицы в основе своей проблема энергетическая (на каждую калорию «яйца плюс мясо птицы» приходится затрачивать в омском птицеводстве 3,40 калории ископаемого топлива), то в проблеме оптимизации энергопотребления существенное значение приобретает такая экономическая категория, как «энергетическая эффективность», повышение которой характеризует максимизацию конечных результатов производства при фиксированных затратах энергоресурсов. Критерий энергетической эффективности — это та мера, с которой птицеводческое объединение или птицефабрика подходит к определению степени результативности затрат энергии для производства продукции.
Актуальность проведения исследований в области теоретических основ резервов, повышающих биоэнергетическую эффективность технологий производства яиц и мяса птицы, обусловлена тем, что птицеводство представляет собой часть живой природы, направленно управляемой человеком с целью получения наиболее ценной части свободной (полезной) энергии, содержащейся в продовольствии и органическом сырье. До сих пор это управление осуществляется без учёта общей биоэнергетической направленности структур и функций живых систем, стремящихся в своём развитии наиболее полно использовать свободную (доступную) энергию. В связи с этим возникает необходимость выделить подсистему энергообмена производства птицеводческой продукции и придать ей первостепенное значение при решении научных и производственных задач, хотя процессы энергообмена неотделимы от двух других подсистем — обмена веществ и информационных (управляющих) процессов живых систем.
Каждый дальнейший шаг в повышении продуктивности птицеводства требует всё больших усилий, более высоких затрат энергии горючих ископаемых, увеличивает загрязняющее воздействие на природу. Повышение продуктивности птицы традиционными способами сопровождается исключительно быстрым ростом энергоёмкости птицеводческой продукции. Выявить новые пути увеличения выхода продукции с единицы площади помещений для содержания птицы при одновременном снижении роста её энергоёмкости возможно только на основе совместного анализа биоэнергетических продукционных процессов в организме птицы и условий её эксплуатации. Пользуясь результатом такого анализа, можно проводить целенаправленный поиск резервов (способов и средств) улучшения условий энергообмена птицей, повышения коэффициента усвояемости ею энергии корма в прирост живой массы.
Основная проблема заключается в том, что для организации перманентного поиска резервов повышения биоэнергетической эффективности технологий производства яиц и мяса птицы необходимо иметь инструмент в виде теории как технического средства для получения предсказаний, в основе которой лежат биологически оправданные эмпирико-функциональные динамические детерминированные энергетические математические модели, количественно описывающие влияние на биоэнергетическую эффективность технологий производства птицеводческой продукции биохимических процессов жизнедеятельности организма птицы, находящегося под воздействием факторов антропогенной энергии, и исключающих учёт инфляции и диспаритета цен на промышленную и птицеводческую продукции. Другими словами, выявить новые пути увеличения выхода яиц и мяса птицы при одновременном снижении роста их энергоёмкости в виде антропогенной энергии возможно только на теоретической основе, сформулированной на совокупности обобщённых, главных положений совместного анализа биоэнергетических продукционных процессов в организме птицы и условий её эксплуатации.
Теоретическая и практическая значимость вышеназванной проблемы, отсутствие её разработанности определяют актуальность научной задачи.
Для исследования и последующего решения поставленной актуальной научной задачи были задействованы:
• следующие методы и методики исследований: теоретический анализ философской, методологической, математической, экономической, технической и зоотехнической (биологической) научной литературы по анализируемой проблеме, статистический анализ;
• процедурная модель биоэнергетической оценки используемых технологий производства яиц и мяса птицы, позволившая определить общие затраты совокупной энергии на производство птицеводческой продукции, энергосодержание общей птицеводческой продукции (яиц, мяса, пуха, пера, помёта, подстилки, живой массы выбракованной птицы, суточных цыплят, прироста живой массы выращиваемой птицы), коэффициенты биоэнергетической эффективности используемых технологий как по всей, так и по основной частям продукции;
• следующая схема разработки теоретических основ резервов повышения биоэнергетической эффективности технологий: систематизация знаний по анализируемой проблеме — выработка интуиции — формализация технологического процесса производства яиц и мяса птицы — построение алгоритма биоэнергетического мониторинга технологий.
Живой организм птицы является нижней, «простейшей» системой-звеном в технологической цепочки производства птицеводческой продукции. Путь, который проходит живой организм птицы как система в своём развитии, осуществляется по геодезическим линиям между стационарными точками, отвечающими принципу оптимального вхождения в более сложную технологическую систему. Путь развития и рост продуктивности птицы описан многофаюгорными динамическими энергетическими математическими моделями посредством метода аксиоматизации, в основе которого при построении научной теории лежат закон непрерывного (органического) роста, метод Фибоначчи и правило «золотой пропорции». Стационарные точки (получили в настоящей диссертации название «особые энергетические точки развития живого организма птицы») определены посредством различных комбинаций аллометрических энергетических уравнений.
Вышеизложенный подход позволил провести необходимые исследования, что дало возможность разработать многофакторные, динамические, энергетические математические модели, описывающие влияние различных факторов антропогенной энергии на путь развития и рост продуктивности птицы, а также на биоэнергетическую эффективность технологий производства яиц и мяса птицы.
В процессе разработки математических моделей, описывающих яйценоскость кур, выявлена определённая закономерность яйценоскости, которая при графическом изображении оказалась перевёрнутой циклоидой (одна из замечательных кривых в математике), поэтому получила в работе название «циклоида яйценоскости». Арки циклоиды яйценоскости наглядно иллюстрируют периоды продуктивности, линьки и возможные генетические резервы птицы.
Разработанные математические модели расчёта биоэнергетической эффективности технологий производства яиц и мяса птицы птицефабрики, птицеводческого объединения или кормоптицеводческой системы являются обоснованием предполагаемой биоэнергетической оптимальности живой системы по отношению к её функции. Эти модели позволяют «математически» связать в единое целое функцию, структуру и организацию птицеводческих систем. Такой синтез показывает возможность энергофункционального представления производственной задачи и её математического описания. Проведённые расчёты показали как существенную зависимость биоэнергетической эффективности технологий производства яиц и мяса птицы от организационной структуры птицеводческого объединения «Омское», так и значительные резервы в этой области.
Разработанные аллометрические энергетические уравнения, описывающие количественный выход различных видов энергии из организмов бройлера и курицы в зависимости от их живой массы, позволили при их различных комбинациях определить особые энергетические точки развития живого организма птицы. Эти особые энергетические точки непосредственно связаны со структурной гармонией энергообмена живых организмов бройлера и курицы. Как представляется на основе данного исследования, природа в этом случае действует по чётко очерченной схеме. Она реализует поиск оптимума структурных энергий в процессе энергетического обмена, являющегося показателем общего состояния и физиологической активности организма, не «вслепую», методом проб и ошибок, а более сложно — по «стратегии Фибоначчи». В настоящей работе установлены отношения между структурными энергиями, являющимися оптимальными в особых энергетических точках, то есть в строго определённые моменты развития организма птицы. Эти моменты развития организмов бройлера и курицы связаны с основным набором коэффициентов Фибоначчи (обобщёнными золотыми сечениями). В этом случае можно сказать, что обобщённые золотые сечения отображают своего рода «лестницу золотых гармоний» от зиготы до зрелого организма. В момент наступления особых энергетических точек организм птицы как самоорганизующаяся система обретает меру структурного оптимума, достигает адекватного её предназначению уровня разнообразия в строении и соответственно функциональной эффективности и продуктивности. Природа, как мы могли убедиться на анализе отношений различных форм применяемых в производстве птицеводческой продукции энергий, а также «использованной-неиспользованной» энергии корма в продукцию в характерные моменты развития живого организма птицы, неизменно «избирает» конструкцию (отношения), наиболее эффективную с точки зрения энергетики. Так, в 7-суточном возрасте у цыплёнка-бройлера использование валовой энергии скармливаемого корма в композиции «использование-неиспользование» энергии в продукцию имеет классическое золотое сечение (0,618 + 0,382), что является вершиной оптимизации и позволяет цыплёнку осуществлять в этом возрасте предназначенную ему функцию при минимальных затратах энергии и вещества. На рис. 1 и 2 настоящей работы графически показаны энергетические периоды кормления бройлера и курицы-несушки. Приведённые на рисунках данные дают возможность вести речь о таких рационах питания птицы, которые позволяют говорить о резервах экономии дефицитного кормового протеина, о совершенствовании энергетических норм питания и режимов кормления сельскохозяйственной птицы всех направлений продуктивности и возрастов. Зависимости таблицы 7 дают возможность реализовать на практике данные рис. 2.
Созданные и защищённые семью патентами новые устройства и способы, используемые в производстве птицеводческой продукции, позволяют повысить эффективность сегодняшних технологий. В устройствах, защищённых патентами, можно увидеть диалектику развития технологических машин.
На базе классификации хозяйственных резервов птицеводства и расчётных зависимостей определения резерва и потенциала снижения энергозатрат разработана общая методика (алгоритм) биоэнергетического мониторинга технологий при определении резервов технологий производства яиц и мяса птицы.
Алгоритм биоэнергетического мониторинга технологий позволяет вести поиск резервов на научной основе, положениях материалистической диалектики, достижениях науки и передового опыта. Приведённая в методике классификация резервов позволяет понять экономическую сущность и природу хозяйственных резервов и совместно с алгоритмом определить источники и основные направления поиска резервов, произвести их подсчёт и обобщение.
Перманентная реализация алгоритма биоэнергетического мониторинга технологий есть ничто иное, как переход птицефабрики (объединения птицефабрик или кормоптицеводческой системы) на инновационный путь развития, что предусмотрено в программных документах по развитию науки, одобренных на совместном заседании Совета безопасности, президиума Госсовета и Совета по науке и высоким технологиям при Президенте Российской Федерации и подписанных Президентом Российской Федерации 30 марта 2002 года.
Инновации — это ключевой фактор для обеспечения конкурентоспособности птицеводства. Чтобы дать возможность птицеводам максимальным образом воздействовать на экономический рост и занятость и помочь им достигнуть конкретных, экономически выгодных и социально необходимых результатов в своей отрасли, необходимо разработать и установить в птицеводстве механизмы содействия инновациям, то есть процессу постоянного выявления и внедрения резервов.
В организации инновационного развития большое значение приобретает совершенствование методологии предложенного алгоритма, которое необходимо осуществлять на базе дальнейшего усиления таких принципов комплексного целевого подхода, которые обеспечивают целенаправленное развитие научных исследований и разработок. В соответствии с этим главной задачей совершенствования алгоритма следует считать переход к программно-целевому комплексному управлению. При программно-целевом управлении использование ограниченных ресурсов строго подчиняется целевому принципу и комплексу перспективных и текущих расчётов, выполняемых при подготовке планов реализации выявленных резервов на уровне АПК, отрасли, региона, отдельных птицеводческих (кормоптицеводческих) объединений, организаций и предприятий. При этом обеспечивается сокращение продолжительности процесса создания и освоения новой техники и технологии. В основе такого управления должна лежать коммерческая эффективность, расчёт которой осуществляется по зависимостям (3.97) и (3.98) с использованием материала таблицы 10.
Как представляется на основе данного исследования, в птицеводстве как во всякой живой системе должен существовать механизм поиска (на базе предложенного алгоритма) наиболее экономичной, оптимальной организационной структуры птицефабрики, различных птицеводческих и кормоптицеводческих объединений.
Решение задач диссертации стало возможным благодаря известным исследованиям доктора биологических наук Имангулова Шавката Ахметовича по структуре использования валовой энергии корма птицей. Обоснованность и достоверность научных результатов и выводов, приведённых в диссертации, определяется теоретической обоснованностью исходных позиций, многоаспектным рассмотрением проблемы, использованием технологии системного описания изучаемого явления, применением комплекса методов теоретического и методик эмпирического исследования, последовательным математическим обоснованием и подтверждением результатов посредством сопоставления с экспериментальными данными.
Полученные решения позволяют расширить возможности применения математического аппарата в биологии (зоотехнии) и являются шагом в совершенствовании расчётов прогнозирующего характера. Разработанные многофакторные энергетические математические модели производства яиц и мяса птицы позволяют оценивать влияние различных факторов на продуктивность птицы и биоэнергетическую эффективность применяемых в птицеводстве технологий.
