Sledování strojní linky pro sklizeň píce v zemědělské praxi

Strojní linky v praxi

Samotná zemědělská technika ještě není předpokladem hospodárné a efektivní produkce. V současné době jsou zemědělské stroje schopny vysoké denní výkonnosti, kterou je však nutné optimálně koordinovat.

Při realizaci polních prací vyžadující zapojení více strojů dochází k vytváření tzv. strojních linek. Jedná se především o sklizeň pícnin, sklizeň obilovin, brambor a cukrovky. Stroje zařazené do strojní linky na sebe navazují svou funkcí a hlavně svojí výkonností. Nasazení jednotlivých strojů je na sobě časově závislé, zároveň není požadováno, aby jedna strojní linka zajišťovala celý požadovaný proces, nýbrž může být použito vícero strojních linek. Vhodné zařazení strojů do strojních linek je klíčová úloha řídícího pracovníka v zemědělském podniku. Největší variabilita při sestavovaní a návrhu strojní linky je v pracovních postupech sklizně pícnin. Výkonnost je dána klíčovým článkem sklizňového postupu (pícniny na siláž – sklízecí řezačka). K výkonnosti sklízecí řezačky je nutno určit výkonnosti dopravních souprav tj. počtu prvků jednotlivých článků strojní linky.

Traktor Zetor 140 HSX s návěsem Krampe Kipper Big Body 550

V zemědělské praxi se ovšem souběžně setkává mnoho faktorů, které více či méně ovlivňují proces výběru a zařazení mechanizačních prostředků. Promítají se zde klimatické faktory s půdními podmínkami na daném stanovišti, agrotechnické lhůty, výnos plodiny či požadavky na zpracování plodiny. Výkyvy počasí nezřídka způsobují časové prostoje u prací na poli, které se posléze překrývají s dalšími následnými nebo jinými úkony. Souběh více různých prací je náročný nejen na strojové vybavení podniku, ale též na množství dostupné a kvalifikované lidské práce a organizační schopnosti řídícího managementu. Kromě teoretického výpočtu je možné sledovat výkonnost strojní linky polním měřením nebo prostřednictvím provozních údajů zaznamenávaných palubním softwarem provozovaných strojů. Využití narůstající digitalizace a IT technologií v zemědělské technice je důležité pro průběžnou aktualizaci denní výkonnosti, zejména je pak důležitá sumarizace dat za sezónu (za rok). Uvedené výsledky je tak možné posoudit s teoretickým návrhem. Ze zkušenosti s provozem např. sklízecí řezačky lze pak stanovit nutný a dostatečný počet dopravních souprav v závislosti na měnících se parametrech denní výkonnosti jednotlivých článků strojní linky.

Polní měření a sledování strojních linek

Ve sledovaném podniku (okres Náchod) je výroba siláží (každý rok silážováno 1 000 ha zavadlé píce, 200 ha silážní kukuřice, 50 ha krmného hrachu) zajišťována strojní linkou uvedenou v tab. 1. Při sklizni bylo sestaveno pět dopravních souprav lišících se parametry energetického a dopravního prostředku.

Měření bylo provedeno při sklizni krmného hrachu na siláž. Porost byl pokosen 24 hodin před sběrem sklízecí řezačkou. Sečení proběhlo tzv. na široko, kvůli lepšímu zavadání pokosu. Po zavadnutí byl pokos shrnut pomocí pásového shrnovače píce do řádků odpovídajících následnému zpracování. Sběr, nařezání a naložení na odvozový dopravní prostředek bylo provedeno sklízecí řezačkou, která je osazena dávkovacím zařízením na přidávání silážních aditiv. Transport řezanky probíhal pomocí dopravních souprav (traktor + návěs – viz souprava 1 až 5) po veřejné komunikaci přiléhající k obhospodařovanému pozemku s průměrnou přepravní vzdáleností 8,1 km. Rovnoměrné vrstvení a dusání řezanky v silážním žlabu bylo prováděno traktorem s radlicí a traktorem agregovaným s dusačem siláže (železniční kola). Silážní žlab byl plněn po dobu 3 dnů a následně byl uzavřen pomocí silážních fólií, které jsou zatíženy vyřazenými automobilovými a traktorovými pneumatikami. V den polního měření bylo sklizeno celkem 27 ha krmného hrachu (453,2 t) o průměrné sušině 39 %.

Tab. 1: Sestavená strojní linka pro silážování zavadlé píce

Během polního měření byla zjištěna spotřeba nafty a počet motohodin (mth) u všech strojů. Spotřeba nafty každého stroje byla zjištěna pomocí tankovacího zařízení s počítadlem, na místě sečení, shrnovaní, sběru, rozhrnování a dusání, z rozdílu po doplnění do plného stavu palivové nádrže před a po skončení prací. Při zjišťování spotřeby nafty byly zapsány i mth. Dřívější záznamy o sklizni, spotřeba nafty a mth byly u sklízecí řezačky zjištěny z digitálního provozního deníku sklízecí řezačky. V rámci měření byly také zaznamenány časové údaje s přesností na 0,1 s. Data o ujeté vzdálenosti byla získána z tachometru traktoru a pomocí GPS. Hmotnost dopravovaného množství byla zjištěna vážením dopravních souprav pomocí mostní váhy. Všechny soupravy vykonaly stejný počet dopravních cyklů. Naměřené a zjištěné údaje jsou uvedeny v tab. 2.

Tab. 2: Provozní údaje – dopravní soupravy

Výsledky

Na obr. 1 jsou znázorněny průměrné spotřeby nafty na hektar při sklizni zavadlé píce a sklizni kukuřice na siláž u sklízecí řezačky za sledované období 2002 až 2016. Dlouhodobá průměrná spotřeba nafty (za 15 sezón provozu) je při sklizni zavadlé píce 8,4 l·ha⁻¹, při sklizni kukuřice je dosahováno průměrné spotřeby nafty 20,3 l·ha⁻¹. Každý rok je oseta přibližně stejná plocha kukuřice a i přes absenci údajů o sklizeném množství (tuny) za celé období je vidět výrazný vliv sucha na výnos kukuřice v roce 2015, kdy byl oproti ostatním záznamům výrazný pokles spotřeby nafty na hektar. Obdobně byl výnos ovlivněn nepříznivými klimatickými podmínkami v letech 2003, 2004 a 2008.

Obr. 1: Porovnání průměrné spotřeby nafty na hektar u sklízecí řezačky JD 6750

Na obr. 2 je zobrazeno srovnání spotřeby nafty u sklízecí řezačky na motohodinu v závislosti na sklizené plodině. Horní kvartil pro spotřebu nafty při sklizni zavadlé píce odpovídá dolnímu kvartilu u spotřeby nafty při sklizni kukuřice. U sklizně zavadlé píce je v 75 % případů spotřeba nafty na motohodinu 32,5 litru a nižší. Při sklizni kukuřice vypovídá 75 % hodnot o spotřebě nafty vyšší než 32 litrů na motohodinu. Průměrná spotřeba nafty na motohodinu je při sklizni kukuřice o 25 % vyšší než při sklizni zavadlé píce. Dále bylo zjištěno, že dlouhodobá spotřeba nafty na motohodinu provozu sklízecí řezačky za sledované období vykazuje slabý pokles. Toto zjištění bylo přisouzeno obsluze, která má výrazný vliv na nastavení a provoz stroje v optimálním režimu dle aktuálních polních podmínek.

Obr. 2: Porovnání spotřeby nafty na motohodinu v závislosti na sklizené plodině u sklízecí řezačky JD 6750

Na obr. 3 uvedené spotřeby nafty na km přepravní vzdálenosti udávají srovnatelnou spotřebu mezi soupravami 1 a 2, kdy spotřeba nafty na km přepravní vzdálenosti je 0,6 litru a na tunu přepraveného materiálu činí 1,6 litru. Při srovnání soupravy 3 a 4 vychází rozdílná spotřeba na km přepravní vzdálenosti o 0,5 l·km⁻¹, spotřeba na dopravní výkonnost je rozdílná o 0,6 l·t^-1. Největší výkonnosti dosahovala souprava 5, u které byla zjištěna spotřeba 1,5 l·km⁻¹ a 2,9 l·t^–1. Porovnání na obr. 3 doplňuje obr. 4, který zobrazuje statistické porovnání jednotlivých souprav prostřednictvím přepravní výkonnosti. Statisticky byl prokázán rozdíl v přepravní mezi soupravami 1 a 5; 2 a 4; 2 a 5; 3 a 5. Přepravní výkonnost dopravního prostředku představuje přepravní práci vykonanou za jednotku času udávanou v tunokilometrech. Rozdíl mezi jednotlivými soupravami vychází z přepravní rychlosti, doby trvání obratového cyklu a přepraveného množství. Souprava 5 v těchto parametrech převyšuje soupravy 1 až 3. Mezi soupravou 4 a 5 už podle dat významný rozdíl není. Celkové přepravené množství dosahuje obdobné úrovně.

Obr. 3: Spotřeba nafty – dopravní soupravy

Obr. 4: Porovnání přepravní výkonnosti

Porovnáme-li podíl jednotlivých strojů na spotřebě nafty během sklizně, který je znázorněn na obr. 5, tak nejvyšší podíl 20 % (332 l nafty, tj. 0,7 l·t⁻¹) byl zjištěn u sklízecí řezačky. S podíly 18 % a 15 % (302 l, tj. 2,9 l·t^–1 a 257 l, tj. 2,5 l·t^–1 nafty) následují dopravní soupravy 5 a 4. Ze získaných údajů dále vyplývá, že operace dusání a rozhrnování mají na celkové spotřebě nafty nejnižší podíl. Součet podílů spotřeb jednotlivých dopravních souprav je celkem 59 %. Tedy více jak polovina spotřebované nafty je využita v dopravě. To poukazuje na význam a správné dimenzovaní dopravních souprav. Při posouzení spotřeby je nezbytné přihlédnout k povrchu jízdní trasy, stavu a druhu vozovky (polní cesty, výmoly, mokré nebo suché podmínky apod.)

Obr. 5: Podíl jednotlivých strojů na spotřebě nafty v litrech na tunu

U soupravy 5 byla prokazatelně nejvyšší spotřeba nafty na tunu. Tato skutečnost nevypovídá o špatných vlastnostech traktoru, nýbrž o nevhodně zvolené agregaci. Jsou zde možnosti jak zlepšit výsledné provozní parametry pomocí jiného odvozového prostředku s vyšším ložným objemem a tím i vyšší přepravní výkonností. U použitého vozu Krone nedocházelo ani k optimálnímu plnění. Vůz je konstrukčně řešen pro sběr píce z řádku. V zadní části vozu nebyl ložný objem zcela využit, neboť pro obsluhu sklízecí řezačky bylo velmi obtížné tento prostor maximálně naplnit. Obdobně tomu bylo i vozu Kemper. Důležitějším faktorem při této sklizni, než jsou náklady na odvoz, byl požadavek na kvalitu sklizené píce a nutnost využít vhodné počasí ke sklizni. Hlavním požadavkem bylo zajistit plynulý tok materiálu z pole bez časových prostojů sklízecí řezačky a to bylo i vlivem vyšších přepravních nákladů spojených s vyšší spotřebou nafty na odvezenou tunu splněno. Sklizeň byla dokončena před deštěm a v odpovídající kvalitě píce. Je to učebnicový příklad, že se v praxi střetává mnoho faktorů, se kterými se musí řídící management vypořádat, tak aby byla zajištěna výroba kvalitních zemědělských produktů za udržitelné a konkurenceschopné náklady.

Traktor John Deere 7270R s žací kombinací PÖTTINGER

Závěr

Sklizeň zavadlé píce na siláž vyžaduje několik dílčích operací, na které jsou nezbytné různé mechanizační prostředky od žacího stroje až po dusací válce v silážním žlabu. Vhodným zařazením strojů, kterými daný podnik disponuje nebo které může prostřednictvím zemědělských služeb využít, lze ovlivnit výrazně průběh celé sklizně. Každý stroj ve strojní lince se podílí jiným dílem, především podlé své výkonnosti a každá operace je odlišně energeticky náročná. Efektivita provozu řezačky závisí i na dalších strojích zařazených ve sklizňové lince. Doprava řezanky zaujímala největší podíl (59 %) z celkového spotřebovaného množství nafty připadající na výrobu siláže sledovanou strojní linkou. Nejen sklízecí řezačce a kvalitě výsledné řezanky, ale také dopravě musí být z pohledu spotřeby nafty věnována velká pozornost, aby nedocházelo k nadměrnému navyšování nákladů zbytečnými přejezdy a nízkou přepravní výkonností jednotlivých souprav.

Při sklizni pícnin na siláž je klíčovým článkem celé strojní linky sklízecí řezačka. Sklízecí řezačka přímo sklízí nebo sbírá zavadlou hmotu z řádku, řeže ji na řezanku požadované délky a naloží ji na dopravní prostředek. Pro zajištění optimálního toku materiálu z pole k následnému uskladnění je nutná také dostatečná příjmová kapacita, která odpovídá dopravní výkonnosti odvozových prostředků a výkonnosti řezačky. V případě silážování do silážního žlabu je to dáno velikostí žlabu a počtem mechanizačních prostředků, které zde provádějí rozhrnování a dusání. Nikdy by neměla nastat situace, že bude upřednostněna rychlost sklizně před rovnoměrným vrstvením a dostatečným dusáním řezanky. Optimální sestavení a využití dopravních souprav umožňuje plynulé naskladnění materiálu, uzavření silážního žlabu a dosažení požadované kvality siláže. Vysoká kvalita nutričních hodnot sklizené hmoty a dlouhodobý tlak na snižování nákladů na sklizeň u celé strojní linky rozhoduje i o efektivnosti nejen v rostlinné ale i v živočišné výrobě. Digitalizace, rozvoj IT technologií a softwarové vybavení dnešní zemědělské techniky poskytuje nepřeberné množství dat o provozu stroje, vlastnostech porostu nebo pozemku. Zpracovávat, vyhodnocovat a interpretovat získaná data pro praktické využití v zemědělském provozu se stane klíčovým faktorem, který ovlivní provoz strojů v rámci jednotlivých podniků. Už dnes jsou různé systémy, které usnadňují obsluhu a také shromažďují data o obsluze a jednotlivých úkonech. Při následném rozboru může v návaznosti na záznam provozu proběhnout přeškolení řidičů k rozvoji jejich dovedností, které povedou k efektivnějšímu využívání strojů a tím snížení spotřeby nafty, nákladů na provoz a zátěže životního prostředí.

Sklízecí řezačka John Deere 6750 a Zetor 16145 s návěsem STS Opava NS 900 H

Literatura

[1] ČERVINKA J., Stroje pro sklizeň pícnin na seno. 2. vyd. Praha: Ústav zemědělských a potravinářských informací, 2002. 64 s. ISBN 80-7105-054-7

[2] DOLEŽAL, Petr. Konzervace krmiv a jejich využití ve výživě zvířat. Olomouc: Petr Baštan, 2012. ISBN 978-80-87091-33-3.

[3] KONUPČÍK, Jaroslav. Využití strojů v rostlinné výrobě. II. část. Brno: Vysoká škola zemědělská, 1981.

[4]LÁZNIČKA, Jan. Encyklopedie strojů a nářadí. Praha: Národní zemědělské muzeum, 2011. ISBN 978-80-86874-37-1.

[5] NAG, Ahindra. Biosystems engineering. New York: McGraw-Hill, c2010. ISBN 978-0-07-160628-8.