| Тэги: Производственный план, Торговый план, План логистики, План проекта, Организационный план, Ресурсы, Методы планирования, Принципы планирования, Тепличный бизнес | Комментарии (0)

1. Программирование урожая и моделирование выращивания

С середины XIX века наука задалась вопросом о том, что необходимо сделать человеку для хорошего урожая на полях. К середине XX века стремление ответить на этот вопрос выросло в целое направление науки – программирование урожаев.

1.1. Программирование урожаев

Учёные ставили перед собой цели выявить факторы, влияющие на урожайность культур, увязать эти факторы с урожайность законами, формулами, найти необходимые коэффициенты для того, чтобы понимать: что, в каких количествах надо дать растению, чтобы оно дало тот или иной хозяйственно-полезный урожай.

Для растений было выявлено следующие основные факторы, без учёта которых невозможно управлять развитием и плодоношением растений: солнечная радиация, углекислый газ, температура, влагообеспечение вместе с питательными веществами.

Безусловно, не была найдена единая формула, соединяющая все эти факторы для всех растений. И до сих пор все существующие формулы имеют чисто эмпирические коэффициенты, никак не связанные с агрохимией и агрофизикой процессов. За этими коэффициентами прячутся индивидуальные свойства сортов (и гибридов) растений, качество использования агротехники и агротехнологии, перекрёстное влияние разных факторов друг на друга.

Тем не менее, эти наработки, полученные более чем за полтора столетия, дают возможность формировать модели выращивания растений. Причём моделей разной степени сложности и разного назначения. Естественно, чем сложнее модель, тем сложнее её настроить, подобрать все необходимые для её работы параметры и граничные условия. Чем проще модель, тем больше вероятность пропустить тот или иной эффект, который в конечном итоге приведёт к значительному изменению результата моделирования.

Использование законов программирования урожая в открытом грунте, кажется, не всегда оправдано и несёт достаточную точность в расчётах. Это происходит из-за того, что при выращивании в открытом грунте человек практически не может влиять на такие ключевые факторы развития растений, как падающая солнечная радиация, окружающее растение тепло, обеспечение водой, углекислым газом и минеральными веществами. Всё, на что способен агротехнолог открытого грунта, так это помочь доставить растению минеральные вещества в виде удобрений, да уменьшить влияние сорняков и паразитов. Искусство агронома подчас граничит с искусство оракулов: надо понять, когда сеять, чтобы не прихватило заморозками, когда вносить удобрения, чтобы не смыло дождём, нужны ли в этом году гербициды и какие лучше подойдут для этого сезона, когда лучше снимать урожай, чтобы он оказался больше, но не сгнил и не замёрз, не оказался под снегом.

Возможности агротехнолога защищённого грунта значительно выше. Интенсивные технологии, применяемые в современные тепличном хозяйстве, позволяют поддерживать требуемый тепловой режим, обеспечивать растения необходимым количеством питательных веществ, влаги и нужной концентрацией углекислого газа. Развитие светотехники практически заменяет солнечную радиацию и обеспечивает любой необходимый её уровень вне зависимости от времени года или широты выращивания растений.

При таких возможностях не использовать принципы программирования урожаев можно считать технологическим недостатком. Моделирование выращивания тепличных растений ставит перед собой не только цели формирования производственной программы, определения объёма необходимых ресурсов для её достижения, оценки экономического эффекта от её реализации. Моделирование даёт возможность безболезненно для текущих производственных процессов формировать различные сценарии выполнения производственной программы, как с точки зрения её реализуемости, так и с точки зрения её финансовых результатов. Текущий мониторинг выполнения созданной модели производственной программы позволяет своевременно реагировать на текущие изменения с целью предотвращения негативных последствий. Математическая модель производственной программы таким образом становится вполне удобным видом «дорожной карты» развития бизнеса как на этапе формирования инвестиционных программ, так и при текущей операционной деятельности, показывая границы, внутри которых возможно успешное развитие.

1.2. Инструментарий для моделирования

При моделировании одним из ключевых факторов является инструментарий моделирования и его возможности. В качестве общедоступного инструментария для формирования математической модели выращивания тепличных овощей и зелени выбран Microsoft Excel 2013.

За последние десятилетия Excel стал общедоступным средством, с помощью которого производят расчёты, хранят цифровую информацию, формируют отчётность. Excel выступает как самый гибкий из имеющихся программных средств, для пользования которым не надо получать специальное образование в области программирования.

Другие программные средства математического моделирования либо носят более специальный характер, настроенный на определённую предметную область, либо не имеют столь широкого распространения.

1.3. Основные ограничения Microsoft Excel

Файл Excel имеет страничную структуру, каждая из страниц представляет собой двумерную таблицу или матрицу ячеек. Любая из ячеек может содержать как значения, так и формулы, которые опираются на значения других ячеек данного листа, другого листа этого файла или ячейку определённого листа другого файла Excel.

В связи с этим построение трёхмерных математических моделей на Excel становится довольно-таки сложным занятием.

Общим параметром как для производственного, так и для финансово-экономического планирования является время. Поэтому модель выстраивается по этому основному динамическому параметру времени.

Для листов Microsoft Excel есть ограничение по максимальному количеству ячеек на одном листе. На листе Excel может разместиться в длину не более 16 384 ячеек, а в высоту – не более1 048 576. Если размещать вектор временив горизонтальном направлении, то на листе поместиться порядка 44 лет плана, разбитого по календарным дням.

Существует несколько форматов (типов) файлов Excel. Для целей математического моделирования наиболее подходит двоичная книга Excel или бинарный формат файла с расширением .xlsb. Этот формат файла имеет практически важные преимущества перед обычным файлом Excel с расширением .xlsx.

Если взять бинарный (двоичный) файл Excel размером 113 683 кБ и сохранить его в обычном формате .xlsx, то его объём увеличится почти на 24%. Такой бинарный файл открывается в течении 5 минут, а его полная копия формата .xlsx – уже 9 с половиной минуты. Закрытие бинарного файла происходит тоже почти в два раза быстрее – за 25 сек, по сравнению с форматом .xlsx.

 

Безусловно, на разных по вычислительной мощности компьютерах получаются разные результаты. Большие, сложные, насыщенные расчётами файлы требуют высокую скорость процессоров, большой объём оперативной памяти. Установка твердотельных накопителей (SSD) вместо жёстких дисков (HDD) увеличивает скорость работы со сложными файлами моделей.

Для работы с такими файлами существенным является:

• Время открытия файла,
• Время сохранения файла,
• Время принудительного расчёта файла,
• Время изменения структуры файла (добавления или удаления строк, листов).

Excel позволяет пользоваться двумя режимами расчётов: автоматическим и ручным. При автоматическом расчёте любые изменения как в ячейках, так и в структуре файла приводит ка запуску пересчёта значений ячеек, содержащих формулы. Большой файл со сложными расчётами и ссылками в автоматическом режиме расчётов требует значительного времени на расчёты. Иногда это время исчисляется десятками секунд или даже минутами. Поэтому автоматический режим расчёта для таких файлов использовать крайне неудобно. В этих случаях расчёты переводят в ручной режим, который позволяет быстро изменять содержимое ячеек или структуру листа, файла Excel, а затем производить расчёты.

Расчётные ячейки листа Excel могут содержать довольно-таки сложные формулы с десятками параметров. Для работы с такими файлами математическая модель должна содержать в себе элементы проверки как результатов вычислений, так и правильности формирования формул.

Корректность формул для любого временного периода достигается тем, что формулы, содержащиеся в ячейках, относящихся к одному временному периоду, копируются, охватывая другие временные периоды.

Высокая гибкость построения модели при использовании Excel имеет обратную сторону медали. При заполнении формулами большого массива ячеек на листе Excel практически невозможно контролировать заполнение ячеек нужными, правильными формулами. Для того, чтобы удостовериться в их правильности необходимо оказаться внутри каждой из проверяемых ячеек. Excel имеет ещё одну не очень приятную функцию. Он не хранит историю. То есть после сохранения файла нельзя откатиться назад на некоторое количество изменений.

Практически это приводит к тому, что внутри однотипных - по сути моделируемых процессов – ячеек могут оказаться различные формулы. И, кромке формул, параметры модели. Внешне определить в какой ячейке листа Excel находится параметр, влияющий на расчёты, невозможно.

Поэтому технологии работы с большими и сложными файлами Excel требуют от разработчиков принудительное выделение исходных показателей на специально выделенных листах.

При этом книга Excel разделяется на листы, которые содержат только исходные данные – параметры создаваемой модели, и расчётные листы, которые содержат только формулы и ссылки на исходные параметры модели.

Исходные параметры модели могут иметь вид как массивов, так и единичных значений (скалярный вид). Так, например, дата начала работы описываемого моделью процесса – величина скалярная – вполне конкретная единичная дата. А архив суточных температур – вектор или массив, в котором могут содержатся данные по уличным температурам в определённом месте. Причём такие данные как по максимальным, так и по средним и минимальным дневным температурам. Часто эти данные можно получить с точностью до одного дня или даже до нескольких часов или минут. Другое дело, что для моделирования с шагом в один календарный день минутная или часовая точность совсем не нужна. Но для разных территорий источник информации – разный, и он может иметь такую высокую точность, которую надо обрабатывать, приводя её к дневному шагу.

Excel имеет табличную структуру, из которой формируются листы, входящие в книгу (файл) Excel. Каждая ячейка имеет конкретный адрес: лист, номер (буква) колонки и номер строки расположения ячейки. Все связи и ссылки идут на место расположения ячеек. Это приводит к жёсткому структурированию нахождения данных в Excel. Любая ошибка, при неправильном обращении к адресу ячейки, приводит к ошибке в расчётах.

Изменение структуры листа Excel меняют адреса ячеек. Мало того, что сложносочинённый лист требует значительного времени на добавление, удаление и перенос колонок или строк, ряд формул, работающих с ссылками, не отслеживают такие изменения в адресах ячеек.

Новые версии Microsoft Excel как правило исправляют ошибки предыдущих версий, работают быстрее, но, как правило, требуют за это бОльших ресурсов. И, если новые версии Excel могут работать с файлами, созданными на старых версиях этой программы, то новые версии файлов старые программы Excel даже не открывают. Можно, конечно же конвертировать новые версии в старые для дальнейшей работы на старых программах, но в случае со сложными и большими файлами Excel нет гарантии, что такая конвертация пройдёт успешно.

Такая жёсткая структура листов Excel предполагает знание пользователем данного сложного файла его структуры. К сожалению, книги (файлы) Excel не предполагают тщательного документирования, т.е. описания их структуры и мест расположения информации или расчётов того или иного назначения. Часто это приводит к значительным трудностям при пользовании сложным файлом сторонним пользователем. Некоторые свойства и инструменты Excel позволяют наглядно структурировать таблицы. К таким инструментам относятся, например, многоуровневое группирование колонок и столбцов.

Нельзя так же не сказать об определённых требованиях к компьютерной грамотности пользователей сложных книг Excel. Первое из этих требований – аккуратное отношение к первоисточнику – исходному файлу Excel. Если есть желание внести изменения в математическую модель, сформированную на инструментарии Excel, то в первую очередь надо скопировать исходный файл и делать все изменения с полученной копией, а не с оригиналом. Выше уже подчёркивалось, что сам Excel не поддерживает последовательность изменений файла. После сохранения файла уже нельзя «откатиться» назад к предыдущей версии файла. Поэтому корректному пользователю всегда необходимо фиксировать новые версии модели в новом файле Excel с новым именем (или новым месторасположением).

Второе квалификационное требование связано с возможным желанием менять формулы в ячейках. Естественно, не зная формул, невозможно не только получить требуемый результат, но и даже разобраться в уже сформированных в первоисточнике формулах. Кроме того, надо всегда проверять: есть ли ссылки на значения, полученные после расчётов в данной ячейке, при расчётах в других ячейках данного листа или данной книги Excel.

1.4. Особенности моделирования на Excel

Ограничения Excel, как любого инструментария, заставляют пользователя применять те или иные технологии при формировании математических моделей на Excel. Особенности использования Excel следуют из ограничений этого продукта.

Следующие рекомендации помогут работать со сложными файлами Excel.

1. В книге Excel необходимо выделить отдельные листы, на которых будут находиться только исходные данные. В расчётных листах не должно быть иных констант, кроме как параметров из листов с исходными данными. Среди листов с исходными данными удобнее выбелить лист со скалярными – одиночными – параметрами модели и лист (листы) с массивами однотипных исходных (векторных) данных.
2. Все расчётные листы модели развёрнуты по одному и тому же основному параметру. Часто для планов (и отчётов) этим параметром является время. Как правило, по горизонтали листа Excel разворачивается время, а по вертикали – остальные расчётные показатели модели.
3. Для цели уменьшения количества ошибок в соседних (по времени) колонках, формулы в ячейках формируются так, чтобы можно было получить содержимое формул для соседних (по времени) ячеек строки простым копированием ячеек.
4. Внутренний алгоритм расчёта значений ячеек листа Excel производит расчёты слева направо и сверху вниз. Это значит, что первой будет рассчитываться верхняя левая ячейка. Кроме того, внутренний алгоритм расчёта Excel отслеживает зависимости в результатах расчёта между ячейками. Так, первыми будут рассчитываться те ячейки, которые зависят только от констант – ячеек, в которых нет формул. Затем те ячейки, которые используют константы и уже рассчитанные ячейки и так далее.
5. В этом плане опасны так называемые рекурсивные или циклические ссылки. Циклические ссылки появляются при «замыкании» последовательности расчётов, когда цепочка расчётов начинается не с константы(констант), а с ячейки, которая сама находится в цепочке расчётов и не содержит константу. Неприятности от циклических ссылок две.
   Первая - Excel даёт первую (по его мнению) ячейку, которая входит в кольцо расчётов. Но, как известно, в кольце «нет начала, нет конца», поэтому для того чтобы найти ошибку и разорвать кольцо расчётов, надо пройти по всей расчётной цепочке.
   Вторая неприятность заключается в том, что результаты вычислений при наличии в книге Excel циклических ссылок может быть буквально любыми. Excel, наткнувшись на такую ссылку останавливает делать расчёты по всей книге, и какую часть книги он уже пересчитал, а какую нет – непонятно. Поэтому результатам расчётов в книге Excel, содержащей циклические ссылки доверять ни в коем случае нельзя. К сожалению, случайная ошибка при программировании или пользовании Excel может привести к появлению циклических ссылок.
6. Не смотря на высокую гибкость Excel и его широкие возможности, всё-таки существуют программные ограничения на вложенность ряда функций Excel. Кроме того, сложные формулы, содержащие десятки ссылок на другие ячейки и функции сложны как для контроля за правильностью вычислений, так и для отражения физического, экономического или финансового смыслов. В таком случае, лучше сделать несколько промежуточных результатов вычислений, которые имеют определённый для формируемой модели смысл, чем пытаться всё свести к «одной формуле» в одной ячейке.
7. Разбиение на длинных формул на короткие с результатами, имеющими определённый смысл для модели, имеет обратную сторону – лист покрывается б?льшим количеством строк с ячейками, заполненными формулами. При больших и сложных книгах Excel требует от пользователя время в том случае, когда требуется удалить или вставить ячейки, колонки, строки. В это время он пытается корректно поменять ссылки в тех ячейках, которые ссылаются на строки или колонки с изменяемым адресом. С одной стороны, корректировка структуры листа требует существенного времени (до нескольких минут), с другой стороны – при этом возможны ошибки, так как некоторые функции требуют дополнительных усилий при программировании, более сложных формул для того, чтобы относительно спокойно и безошибочно пережить изменение структуры листа книги Excel.

2. Ресурсы для планирования выращивания тепличных овощей

Промышленное растениеводство делится на растениеводство открытого грунта и закрытого грунта.

В открытом грунте невозможно регулировать температуру выращивания, сложно защищаться от избытка влаги. Да и необходимый для растений полив не всегда можно обеспечить. Размер солнечной радиации определяется в основном широтою местности и облачностью. Перенести поле южнее – невозможно, а если и разгонять облака, то себестоимость продукции с полей станет дороже золота.

В отличии от открытого грунта выращивание растений в теплицах позволяет регулировать и температуру, и влажность и поливом, и фотосинтетическую радиацию, необходимую для развития растений. Правда, всё это можно сделать на ограниченных площадях. А создание современного тепличного комплекса требует немалого объёма инвестиций.

Поэтому выращивание в закрытом грунте идёт по интенсивному пути, пытаясь получить больший урожай с меньших площадей. В отличии от открытого грунта, где до настоящего времени есть возможность двигаться по пути экстенсивного развития – распахивая целинные степи.

Интенсивные технологии защищённого грунта решают две основные задачи.

Первая – защита выращиваемых культур от неблагоприятного влияния климатических и погодных факторов: ветра, мороза, снега, града, избыточных дождя и солнца.

Второй задачей является предоставление тем же культурам наиболее благоприятных для их развития и плодоношения температурных, влажностных показателей, уровня освещения и питания.

И основным ресурсом, позволяющим выращивание растений по этим интенсивным технологиям, в случае растениеводства защищённого грунта будет площадь этого защищённого грунта. Ограниченность этого ресурса – тоже налицо: увеличение площади защищённого грунта связно со значительными инвестиционными вложениями.

Другими ресурсами выращивания культур в защищённом грунте являются поддержание температурного режима, режима освещения, питания растений.

3. Площади выращивания

Тепличные комплексы в настоящее время являются носителями современных технологий защищённого грунта. Первым показателем, характеризующим каждый тепличный, является площадь защищённого грунта. Именно он в первую очередь попадает в статистику и сообщения СМИ.

Вторым показателем - культура выращивания: цветы, ягоды, овощи, рассада. Третий показатель, который ещё советское время был определяющим для характера выращиваний и применяемых технологий, сезонность выращивания.

По величине площадь закрытого грунта для одной и той же теплицы имеет два значения: общая площадь закрытого грунта и полезная площадь закрытого грунта. Общая площадь включает в себя как полезную площадь, где высаживаются и растут культуры и вспомогательную (служебную) площадь, предназначенную для размещения оборудования, проезда транспорта, перевозящего рассаду и готовую продукцию.

Общая площадь ограничивается так называемым «холодным домиком» строением из специальных металлоконструкций, которое покрывается светопропускаемым материалом. К числу широко используемых таких материалов относятся стекло, плёнка. Реже используется сотовый поликарбонат. В промышленных теплицах используются специальные сорта прочной, плёнки, устойчивой к морозу и ультрафиолетовому излучению солнца. Иногда плёнку надо менять через 3-4 сезона, но это бывает редко.

Стекло в этом плане функционирует дольше 5-7 и более лет. В последнее время всё чаще начинают использовать специальное тепличное стекло, которое с одной стороны задерживает инфракрасные лучи от нагревшейся земли, а с другой рассеивает солнечный свет, создавая тем самым более благоприятные условия для воздействия солнечной радиации на растения.

Сотовый поликарбонат, не смотря на свои преимущества по удобству монтажа и весу пока не стал широко распространённым материалом для покрытия теплиц. Одной из причин является его быстрое загрязнение, которое впоследствии очень сложно удалять.

Металлоконструкции «холодного домика» для каждого вида покрытия свои: стекло тяжелее сотового поликарбоната, а сотовый поликарбонат тяжелее плёнки. Плёнка фиксируется «чулком» таким образом, чтобы образовалась воздушная прослойка между слоями плёнки. Поэтому физическая нагрузка на металлоконструкции при разном покрытии разная. Металлоконструкции стеклянной теплицы несут большие нагрузки, чем аналогичные плёночные. Кроме того, металлоконструкции «домика» рассчитываются на ветровые и снеговые нагрузки, на интенсивность дождей и холодов в том или ином регионе строительства теплиц.

Культура, которая планируется к выращиванию в теплице, тоже влияет на физические нагрузки, прилагаемые к «холодному домику». Рассада, цветы, салаты, ягоды и зеленные выращиваются на стеллажах, а побеги овощи крепят металлоконструкциям – подвешивают в теплице, поэтому нагрузка на «холодный домик» теплицы, в которой выращиваются овощи, намного больше нагрузок на конструкции теплицы при выращивании других культур.

В последнее время из-за развития интенсивных технологий характер выращивания как характеристика теплицы становится всё менее востребованным. В советское время теплицы делились на осенне-зимние и весенние. Основной разницей между ними была способность обогревать растения в осенне-зимний период. Весенние теплицы не обладали способностью выдерживать зимние морозы. Современные промышленные теплицы можно однозначно отнести к категории осенне-зимних, а вернее – круглогодичных, обеспечивающих температурный режим как в зимние морозы, так и летней жарой.

3.1. Расчёт общей площади

Для иллюстрации производственного и финансового планирования возьмём для определённости процесс создания и функционирования Тепличного комплекса площадью 10 га для выращивания томатов (3 га), огурцов (6 га, две зоны выращивания по 3 га) и салатных культур (1 га) в ??????-ском районе N-ской области.

Для выращивания овощей (огурцов, томатов) и салатной продукции на площади 10 га в N-ской области будем рассматривать конструкцию тепличного комплекса, сформированного единым блоком, со стеклянным покрытием.

Если для плёночных теплиц эталоном для подражания стали конструкции французской компании Richel, то для стеклянных теплиц конструкции голландской компании Venlo стали стандартом де-факто.

Теплицы Venlo имеют следующие конструктивные особенности блочных теплиц:

• Длина пролёта. Теплицы данного вида имеют стандарты длины пролёта в 6,4 м, 8,0 м, 9,6 м и 12,0 м,
• Высота колонн данного вида теплиц может быть 4,5 м, 5,0 м и 6 м. В последнее время появляются теплицы и с большей высотой,
• Шаг колонн - расстояние между пролётами теплицы вдоль её конька – может быть 4,0 м или 4,5 м.

Для дальнейших расчётов возьмём теплицу со следующими конструктивными показателями: длина пролёта – 9,6 м, высота колонн – 6 м и шаг колонн – 4 м.

Теплицы с такими характеристиками современны и за счёт своей высоты позволяют использовать большинство прогрессивных технологий выращивания в закрытом грунте.

Изначально заданы следующие параметры площадей выращивания в Тепличном комплексе:

• Площадь для выращивания огурца (первая зона) – 3 га,
• Площадь для выращивания зеленных культур – 1 га,
• Площадь для выращивания томата – 3 га,
• Площадь для выращивания огурца (вторая зона) – 3 га.

Потери тепла, уходящего за стенки Тепличного комплекса будут минимальны при минимальной поверхности, ограничивающий блок теплиц. Известно, что квадрата минимальный периметр среди четырёхугольников одинаковой площади.

Для начала расчётов возьмём соотношение длинны Комплекса к его ширине как 3:2.

В этом случае, при общей площади в 10 000 кв. м (10 га) и соотношении длины к ширине 3:2, расчётная длина Блока теплиц будет 387,30 м, а его ширина –258,20 м.

Из-за конструктивных особенностей длина теплицы должна быть кратной шагу колонн в 4,0 м., а её ширина – кратна пролёту – 9,6 м.

Ближайшее кратное количество пролётов для данной топологии Блока теплиц – 27 (258,2 м / 9,6 м = 26,9).

Ближайшее кратное количество шагов колонн для данной топологии Блока теплиц – 97 (387,3 м / 4,0 м = 96,8).

Общая конструктивная площадь Блока теплиц, исходя из полученных данных, будет равны 100 570 кв. м (или 10,057 га), при длине тепличного блока в 388 м (97 шагов по 4,0 м) и ширине – 259,2 м (27 пролётов по 9,6 м).

При ориентации Тепличного комплекса по конькам с востока на запад распределение по зонам выращивания в направлении на юг может быть следующим.

Вторая зона выращивания огурца и зона томата (по 3 га каждая) расположены рядом на севере Блока теплиц. Южнее, вдоль всей длины Блока теплиц располагается 3 га первой зоны выращивания огурца. С самой южной стороны блока расположены зона выращивания салатных культур и рассадное отделение.

Такая конфигурация зон выращивания имеют следующую полезную площадь:

• Зона выращивания салатных культур и рассады имеет длину в 97 шагов колонн – 388 м и ширину в 3 пролёта – 28,8 м. Полезная площадь зоны - 11 174,40 кв. м (или 1,174 га),
• Первая зона выращивания огурца имеет длину в 97 шагов колонн – 388 м и ширину в 9 пролётов – 86,4 м. Полезная площадь зоны - 33 523,20 кв. м (или 3,352 га),
• Зона выращивания томата имеет длину в 49 шагов колонн – 196 м и ширину в 15 пролётов – 144,0 м. Полезная площадь зоны - 28 224,00 кв. м (или 2,822 га),
• Вторая зона выращивания огурца имеет длину в 48 шагов колонн – 192 м и ширину в 15 пролётов – 144,0 м. Полезная площадь зоны - 27 648,00 кв. м (или 2,765 га).

Для целей разделения зон выращивания разных культур и возможности доступа к зонам выращивания добавим свободные от растений пролёты (шаги колонн) по периметру Блока теплиц, а также центральные дорожки по длине и ширине для каждой зоны выращивания.

Длина зон выращивания томатов и огурцов составляет 196 и 192 м соответственно. В длину каждой зоны располагаются лотки, на которых укладываются маты с субстратом для выращивания овощей. Для обеспечения оптимальных параметров дренажа не рекомендуется проектировать длину лотков более 100 м. Оптимальной считается длина лотков от 50 до 80 м.

Поэтому необходимо разбить по длине каждую из зон выращивания томата и огурца на три части, при этом длина лотков для второй зоны огурцов получится равной 64 м (три сектора по 64 м), а для зоны помидоров два сектора по 64 м и один сектор будет иметь длину в 68 м.

В результате количество шагов тепличных конструкций увеличилось на 12 шагов или 48 м. Общая конструкционная длина Блока теплиц составляет 109 шагов или 436 м.

Количество пролётов увеличилось на 13 пролётов или 124,8 м. Общая конструкционная ширина Блока теплиц составила 40 пролётов или 384 м.

Общая конструкционная площадь Блока теплиц с учётом произведённых корректировок теперь составляет величину 167 424 кв. м (или 16,7 га).

Доля полезной площади (100 570 кв. м или 10,06 га) в общей конструкционной площади Блока теплиц оказывается равной 60%.

Причины столь низкого коэффициента использования общей площади теплицы следующие.

В едином Блоке теплиц выращивается практически пять видов растений (томат, первая и вторая зоны огуреца, зеленные (салатные) культуры, рассада), каждый из которых требует свои режимы выращивания (режимы поддержки температур, влажности и питания).

Возделывание такого разнообразия требует отдельных зон выращивания, разделённых от других.

Количественные показатели, описывающие геометрию Блока теплиц приведены в Таблице.

3.2. Резервы площади

Если убрать все внутренние дорожки между зонами выращивания, то общая площадь теплицы сократится до 155 980,80 кв. м. Доля полезной площади в общей конструкционной площади Блока теплиц в данном случае увеличивается до 64,5%.

При этом, для того чтобы добраться до какой-либо из зон выращивания, необходимо организовать движение по периметру Блока теплиц, который составляет 1 640 м. Для доставки материалов в противоположную часть Блока теплиц необходимо проделать путь порядка полупериметра Блока или 820 м.

При наличии центральных и разделительных дорожек минимальный путь для того, чтобы добраться до противоположного края Блока теплиц составляет 192 м.

Экономия в расстоянии остро проявляется в периоды сбора урожая, массовой посадки рассады в теплицы.

Второй причиной для наличия центральных и межзонных дорожек является потребность в размещении ряда технологического оборудования, которое должно работать при температуре теплицы. К такому оборудованию относится оборудование питания растений, а также оборудование управления технологическими процессами.

Возможно рассмотреть и вариант сокращения неиспользуемой под выращивание территории теплицы за счёт удаления дорожек по периметру Блока теплиц. В этом случае общая площадь сократится ещё на 11 443,20 кв. м, а коэффициент использования полезной площади теплицы вырастет до 69,6% (общая площадь сократится до 144 537,60 кв. м).

В этом случае не понадобятся расходы на обогрев «дополнительных» 11 443,20 кв. м тепличной площади, зато необходимо будет строить тамбуры и приёмные отделения для входящих сотрудников, а также для подвоза сырья и материалов. Такие тамбуры и приёмные отделения должны нивелировать разницу наружной и внутренней температур теплицы.

Кроме того, необходимо строить дорожную сеть для подъезда к каждой зоне выращивания.

Есть и ещё резерв для увеличения коэффициента использования площади теплиц.

Согласно нормативам проектирования теплиц, «ширину технологической дороги в многопролётной теплице при одностороннем движении следует предусматривать равную 2,8 м», а (там же) «в теплицах круглогодового использования следует предусматривать возможность разворота применяемых машин и механизмов» (Нормы технологического проектирования теплиц и тепличных комбинатов для выращивания овощей и рассады НТП 10-95, раздел 8 «Технологические требования к объёмно-панировочным и конструктивным решениям теплиц, отдельным зданиям и помещениям» пункт 8.1.2).

И, если для дорожек, организованных использованием расстояния между шагами колонн (4,0 м), сокращать до 3 м резона не так уж и много, то для дорожек, расположенных под пролётами шириной в 9,6 м, есть смысл увеличить размер полезной площади. При сокращении ширины дорожек под пролётами вдвое, можно получить эффект увеличения полезной площади теплицы на 17 452,80 кв. м до 118 022,40 кв. м (увеличение на 17,4%). При этом с учётом предыдущих изменений коэффициент полезного использования (полезной площади) теплицы составит величину 81,7%.

Если проводить увеличение полезной площади до 118 022,40 кв. м и не затрагивать сокращение дорожек по периметру Блока теплиц и между зонами выращивания, то коэффициент полезного использования составит 70,5%.

В дальнейших расчётах будем пользоваться общими размерами Блока теплиц 167 424 кв. м, а полезной площадью - 100 570 кв. м, зная, что имеется резерв увеличения полезной площади теплиц.

4. Обороты выращивания

По отношению к термину «урожай» чаще можно услышать оценку «много-мало», но почти никогда «часто-редко».

Обычно говорят, что с полей (открытого грунта) собрали столько-то центнеров урожая с гектара, или что с квадратного метра теплиц собрали столько-то килограмм овощей. Но о том, что собрали три или четыре урожая совсем не говорят, разве что далеко на юге, где солнца, тепла и влаги достаточно, чтобы растения вызревали несколько раз в году.

В тех странах и зимы, в нашем представлении, нет. Нет морозов, снега, длинных зимних ночей. Рост и созревание плодов у растений происходит круглый год. И урожаев там может быть на одной и той же земле – несколько. Но, конечно же, не бесконечно много. От чего зависит количество урожаев, которые может давать тёплая, солнечная и обильная водою земля? Сколько времени надо растению при самых благоприятных условиях, чтобы вырасти и начать приносить плоды? Скорость роста ограничена. Возможно это ограничение заложено где-то на уровне генетики растений.

Растения биологически настроены к произрастанию в своём естественном ареале.

Так, огурец происходит из тропических и субтропических регионов Индии и подножия Гималаев, но в последние пару тысяч лет благодаря человеку распространился на соседние регионы, достигнув Египта.

В свою очередь томат происходит из пояса от Мексики до Эквадора и северного Перу – тоже регионов с тёплым, если даже не жарким климатом. Томату нужно около трёх месяцев от посева до начала плодоношения и плодоносить он может аж до 7 месяцев, то есть цикл выращивания у томата становится равным почти году. Затем урожайность значительно падает. Да и не удивительно: цикл развития практически у всех растений кратен году.

Если томат – это золотое яблоко (итал. pomo d'oro, ацтек. — томатль, франц. - tomate), которое практически полностью созревает перед его съёмом с растения, то огурец изначально употребляется в пищу зеленцом – незрелым плодом (ср.-греч. ??????? (огурец), которое восходит к ????? (незрелый)). Огурец через полмесяца – месяц после посадки начинает приносить первые плоды, сбор урожая ведётся месяца три кряду. Затем, так же, как и с томатом, урожайность начинает значительно снижаться.

Поэтому при благоприятных внешних условиях на одной и той же площади можно выращивать три, а при определённых условиях и четыре урожаев в год. Иногда в литературе можно прочесть и про пять урожаев огурцов с одной и той же площади выращивания. А вот для помидоров два оборота (два урожая в год с одной площади) – явление редкое, скорое экспериментальное. Это и понятно, всё-таки около трёх месяцев надо ждать пока томат начнёт приносить плоды, а потом через ещё три месяца плодоношения запускать оборот заново? Получится, что шесть месяцев в году можно снимать урожай и шесть месяцев ждать пока растение начнёт плодоносить.

С огурцом в данном случае получается намного эффективнее (с точки зрения временных ресурсов). Если ему требуется около месяца для подготовки плодоношения, то три оборота в год – это три месяца подготовки и девять плодоношения (75% времени года идёт плодоношение). А для четырёх оборотов в год доля периода плодоношения сокращается до 67% при четырёх месяцах подращивания и восьми урожайных месяцах.

Вопрос о количестве оборотов становится более актуальным в связи с регулярностью поставки овощной продукции защищённого грунта в торговлю. Чем дольше срок выращивания, тем больше неравномерность ежедневного (или недельного) урожая. С томатом сложно сделать абсолютную непрерывность в выпуске готовой продукции с одной и той же площади. У томата используют приём, называемый «продлённый оборот», когда стараются как можно дольше поддерживать плодоношение томата, продлевая его до 7 – 8 месяцев. При этом, перерыв в выращивании совмещают либо с низким уровнем солнечной радиации, либо с низкими ценами на томаты.

В первом случае, перерыв делают зимой, в декабре – январе, когда наступает минимум в приходящей величине солнечной радиации, а, заодно, и максимум с морозами и расходами на отопление растений.

Во втором случае, разрыв в цикле выращивания приходится на те месяцы, когда на рынке массово появляются грунтовые помидоры и цены на данную продукцию резко падают вниз. Это – период конца лета – август-сентябрь. Для такого выращивания томатов необходимо иметь всё для успешного выращивания томатов зимой, т.е. соответствующие мощности по отоплению и досвечиванию растений.

Для огурцов используется технология под названием интерплантинг, суть которой сводится к подсаживанию в теплицу рядом с ещё растущими, но уже заканчивающими плодоношение растениями, рассады на доращивание с тем расчётом, что время доращивания рассады в теплице будет совпадать с остатком времени плодоношения предыдущего посева. Как только новый посев начнёт плодоносить, старый убирается. Таким образом, технологический разрыв между оборотами нивелируется и выпуск продукции не имеет значительных по времени провалов.

5. Этапы выращивания

У разных видов растений, выращиваемых в защищённом грунте, различаются как сам перечень временных этапов выращивания, так и их длительность. Огурцы выращивают до полусозревания плодов –зеленцов, томаты – практически до полного созревания. Цветы под срез достигают только стадии цветения, а салаты и зелень и до этой стадии не доводят. Поэтому для каждого вида, выращиваемого в условиях защищённого грунта растения, можно сформировать свой перечень этапов развития растения в теплице.

Практически все выращиваемые в закрытом грунте растения изначально росли в тёплых, влажных и солнечных странах, подчиняясь годовому циклу. Все растения плодоносят в летний период, когда солнечной радиации достаточно для роста плодов, а начинают своё развитие, если и не в сезон дождей, то в достаточно высокой влажности и более низкой температуре. Поэтому произрастание семян хорошо происходит в одном температурном и влажностном режиме. Для выращивания рассады нужен другой режим, а для усиленного роста (так называемой вегетативной фазы) – другой режим, для плодоношения – третий.

По сути интенсивные технологии с одной стороны подстраиваются под климатические изменения «родины» растения, а, с другой стороны, пытаются изменить сроки каждого этапа развития растения таким образом, чтобы стадия (этап) плодоношения (для овощей) был как можно дольше и как можно равномернее с точки зрения урожайности, а все «подготовительные» плодоношению этапы – кроче.

В зависимости от применяемых агротехнологий этапы развития одной и той же культуры могут быть разными.

Для огурцов и томатов такими этапами будут следующие:

• Посев,
• Проращивание семян,
• Пикировка рассады,
• Выращивание рассады,
• Перемещение рассады в теплицу,
• Доращивание в теплице,
• Плодоношение.

Такое разделение на этапы отражает определённую технологию, которая используется при выращивании овощей в закрытом грунте. При другой технологии разделение на этапы может быть иным. Данное разбиение на этапы производится для базовой гидропонной технологии выращивания овощей на химически нейтральном грунте в виде минеральной ваты. В качестве минераловатных субстратов для выращивания (в данной технологии) используется продукция голландской компании Grodan (www.grodan.com), которая предлагает несколько видов соей продукции для каждого этапа выращивания овощей.

5.1. Посев семян

Посев сухих подготовленных семян производится в минераловатные пробки Гродан (Grodan Plug) размерами 23 мм (диаметр) на 32 мм (длина).

Компания Grodan - дочернее предприятие фирмы Rockwool.

Основным направлением деятельности компании Rockwool является изготовление негорючей и экологически чистой теплоизоляции из каменной ваты. Подразделение компании Grodan выпускает субстрат для выращивания растений. Grodan реализует свою продукцию в 60 странах мира.

Субстраты Grodan производят на тех же заводах что и теплоизоляцию Rockwool. В качестве сырья выступают вулканические горные породы, в основном базальт, а сам процесс изготовления во многом напоминает производство сахарной ваты. Измельчённый базальт плавят при температуре порядка 1 500?C. Затем, под воздействием мощных потоков воздуха, вытягивают тонкие волокна. В них добавляют связующие элементы, прессуют, нарезают, пакуют и получают готовый к употреблению конечный продукт. В отличие от строительной теплоизоляционной ваты, в которую добавляют водоотталкивающие, гидрофобные компоненты, вещества, вносимые в субстрат, обеспечивают ему водопоглощающие, гидрофильные свойства.

 

Минераловатные пробки заливаются питательным раствором, присыпаются вермикулитом.

Вермикулит (от лат. Vermiculus — червячок), минерал из группы гидрослюд, имеющих слоистую структуру. Продукт вторичного изменения (гидролиза и последующего выветривания) тёмных слюдбиотита и флогопита.

Вермикулит биологически стоек — не подвержен разложению и гниению под действием микроорганизмов, не является благоприятной средой для насекомых и грызунов, а также химически инертен — нейтрален к действию щелочей и кислот.

Наибольшую популярность вермикулит приобрёл в растениеводстве, где он используется как субстрат, для мульчирования и аэрации почвы, насыщает растения полезными минералами.

Широко применяют и в гидропонике.

Вермикулит обладает высоким коэффициентом водопоглощения 400% - 530% (100 г вермикулита поглощают 400—530 мл воды). Он легко впитывает влагу и так же легко отдаёт её, создавая оптимально влажную среду для питания корней растений. В сельском хозяйстве вермикулит используют для улучшения структуры почв; его даже называют «агрономической» горной породой.

5.2. Проращивание семян

После посева производится проращивание семян. Здесь могут использоваться разные технологии.

По одной технологии пробки в кассетах накрывают плёнкой и оставляют на столах рассадного отделения для прорастания. При этом для огурца семена можно засевать сразу кубик Grodan, минуя стадию пробок.

При другой технологии используются камеры проращивания, куда помещаются кассеты с пробками. Камеры поддерживают определённый тепловой, влажностный и световой режимы проращивания семян. Количество и качество пророщенных семян в камере проращивания выше, а сроки проращивания – короче.

Пробку Grodan как при одной, так и в другой технологии насыщают питательным раствором.

Количество засеваемых пробок зависит от количества растений, которые затем будут выращиваться и плодоносить в теплице.

Количество растений, которое возможно рассадить в теплице зависит от выращиваемого гибрида овощей, нормативов посадки, конфигурации теплицы, её полезной площади.

5.3. Пикировка рассады

При пикировке рассады происходит перенос пробки Grodan в кубик Grodan, в котором будет в дальнейшем выращиваться растение. 

Выделение этапа пикировки связано с тем, что эта операция производится вручную. Для пикировки 6-7 десятков тысяч растений требуется время. Кроме того, для дальнейшего роста необходимо пропитать кубик питательным заранее приготовленным раствором.

5.4. Выращивание рассады

Подращивание рассады на рассадных столах производится по технологии прилив – отлив.

Ширина рассадных столов – 1,825 м и при длине рассадного стола равного длине лотков (в зонах выращивания овощей), равной 64 м получается площадь одного рассадного стола 116,80 кв. м.

Нормативная плотность расстановки кубиков Grogan на рассадном столе 16 штук на 1 кв. м, которая позволяет разместить на одном рассадном столе до 1 868 штук кубиков с рассадой. При 4 рассадных столах под одним пролётом рассадного отделения, под одним пролётом на столах длиной в 64 м можно уместить 7 472 кубиков с рассадой.

Для подращивания всей рассады первой зоны выращивания огурца понадобится 40 рассадных столов данного размера, общей площадью 4 672 кв. м. В левом отделении зоны выращивания салатных культур целесообразно разместить рассадное отделение. Полезная площадь левого отделения – только 4 595 кв. м., которая умещает только 36 рассадных столов такого размера.

Дополнительные 4 рассадных стола необходимо разместить под пролётами над проходами вдоль стен рассадной зоны, либо вдоль центральной дорожки. Уменьшение ширины дорожки (проходов) будет незначительным (9.6 м – 1,825 м = 7,775 м). Расчёты общей необходимой площади рассадного отделения для первой зоны выращивания огурца приведены в Таблице.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5.5. Перемещение в теплицу

Требуется время на перемещение подрощенной рассады из Рассадного отделения в Зоны выращивания. Кроме того, перед перемещением рассады на основное место выращивания и плодоношения необходимо обеспечить полное увлажнение матов Grodan Master перед установкой на них кубиков Grodan. Поэтому перемещение рассады на основное место выращивания выделяется в виде отдельного этапа.

 

5.6. Доращивание и плодоношение в теплице (вегетативная и генеративная фазы)

Несмотря на то, что после выращивания рассады растения переносятся на своё основное место – в зону выращивания и потом никуда больше не перемещаются, различают два этапа для находящихся в зоне теплицы растений.

Первый этап или вегетативная стадия позволяет растению набрать листовую массу, необходимую для дальнейшего развития растения и его плодоношения. Второй этап – этап плодоношения - основный продуктивный этап развития растений. Оба этапа могут различаться по рецептуре питания, объёму полива, освещения и обогащения растений углекислым газом.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6. Количество выращиваемых растений

Количество засеваемых пробок зависит от количества растений, которые затем будут выращиваться и плодоносить в теплице.

Количество растений же, которое возможно рассадить в теплице зависит от выращиваемого гибрида овощей, нормативов посадки, конфигурации теплицы, её полезной площади.

6.1. Расчёт количества растений в зоне выращивания

Количественный расчёт ведётся с последнего этапа выращивания тепличных культур – с этапа доращивания и плодоношения в основной зоне теплицы и базируется на топологических характеристиках полезной площади зоны выращивания. 

Минимальная полезная площадь теплицы ограничивается по углам опорными столбами, на которых держатся пролёты теплицы, поэтому минимальная площадь имеет форму прямоугольника с размерами 9,6 м на 4,0 м (длина пролёта и шага колонн). На этой площади 38,4 кв. м вдоль конька крыши теплицы (перпендикулярно пролёту) можно разместить пять лотков с минеральными матами Grodan. При этом расстояние между лотками будет равным 1,92 м (9,6 м / 5 лотков).

На лотках, вдоль них укладываются маты Grodan из минеральной ваты. Длина стандартного мата Grodan – 1 м. На каждом мате располагают кубики Grodan равномерно, таким образом, чтобы с каждого края мата оставалось не менее 10 см. На оставшейся длине одного мата можно разместить 4 квадратного в основании кубика со стороной в 10 см.

В шаге между колоннами (4,0 м) вдоль по конькам крыши теплицы на одном лотке можно разместить 4 мата из минеральной ваты и 16 кубиков Grodan с растениями также поместятся. Если учесть, что на минимальной площади теплицы, ограниченной столбами, и равной 38,4 кв. м (9,6 м * 4,0 м) располагается 5 лотков, то на них можно всего разместить 80 шт. растений. При этом плотность рассадки огурцов составляет 2,08 шт./кв. м.

Согласно рекомендациям, плотность (норматив) посадки пчёлоопыляемых гибридов огурцов составляет 2,3-2,6 растений на 1 кв. м, а для партенокарпических – норматив посадки составляет 1,8-2,2 растений, в зависимости от сроков высадки, световой зоны, технологии выращивания.

Для использования партенокарпических гибридов огурцов (в том числе и гибридов светокультуры) такая рассадка является вполне подходящей.

Партенокарпия – образование плодов без опыления. Для защищённого грунта лучше подходят партенокарпические формы, так как формирование урожая у них не зависит от насекомых-опылителей.

На полезной площади, отведённой под первую зону выращивания огурца, размером 33 523,20 кв. м размещается 873 блоков с минимальной полезной площадью в 38,4 кв. м, таким образом, на первой зоне выращивания огурца можно одновременно выращивать 69 840 растений.

 

 

 

 

6.2. Расчёт количества расcады и показателей рассадного отделения

С учётом коэффициента полноты выращивания рассады, который определяет выход растений, готовых к пересадке в теплицу зоны выращивания из рассадного отделения, (95%) в рассадное отделение надо поместить 73 516 пробок Grodan с пророщенными растениями для первой зоны огурца. Для томата потребуется 61 895 пробок Grodan, а для первой зоны огурца – 60 632 штук. 

Технология выращивания рассады тепличных овощей отличается от технологии выращивания самих растений. Рассаду выращивают на специальных рассадных столах по технологии «прилив – отлив»

Ширина рассадных столов – 1,825 м и при длине рассадного стола равного длине лотков (в зонах выращивания овощей), равной 64 м получается, что площадь одного рассадного стола равна 116,80 кв. м.  

Нормативная плотность расстановки кубиков Grogan на рассадном столе 16 штук на 1 кв. м, которая позволяет разместить на одном рассадном столе до 1 868 штук кубиков с рассадой. При 4 рассадных столах под одним пролётом рассадного отделения, под одним пролётом на столах длиной в 64 м можно уместить 7 472 кубиков с рассадой.

Для подращивания всей рассады первой (самой большой) зоны выращивания огурца понадобится 40 рассадных столов данного размера, общей площадью 4 672 кв. м. В левом отделении зоны выращивания салатных культур целесообразно разместить рассадное отделение. Полезная площадь левого отделения – только 4 595 кв. м., которая умещает только 36 рассадных столов такого размера.

Дополнительные 4 рассадных стола необходимо разместить под пролётами над проходами вдоль стен рассадной зоны, либо вдоль центральной дорожки. Уменьшение ширины дорожки (проходов) будет незначительным (9.6 м – 1,825 м = 7,775 м). Расчёты общей необходимой площади рассадного отделения для выращивания рассады для самой большой зоны выращивания огурцов приведены ниже в Таблице 5.

При использовании технологии проращивания семян в специальной камере для проращивания необходимо определить мощность камеры, т.е. количество рассады, которое можно одновременно в ней проращивать.

В камеру закатываются специальные тележки с расположенными на них кассетами с пробками, содержащими семена для проращивания. При 14 кассетах в одной тележке и 240 пробках в одной кассете в одной тележке можно разместить не более 3 360 пробок с семенами. Для первой зоны огурца (самой большой в расчётах) необходимо 73 516 пробок или 22 тележки. При общей площади камеры для проращивания 8,09 кв. м (3,160 м * 2,560 м) и площади одной тележки порядка 0,25 кв. м, в Камеру проращивания можно поместить не более 30 тележек одновременно. Максимальное количество семян для проращивания для первой зоны огурцов помещается в 22 тележках, которые можно одновременно расположить в камере проращивания заданных размеров.

Температура и влажность воздуха в камере проращивания семян регулируется автоматически. Оптимальная температура воздуха 22-240С, относительная влажность воздуха–93-95%. Горшки в камере выдерживаются до проращивания семян. Салат находится в камере 1-1,5 суток. После этого кассеты с горшочками выставляются плотно друг к другу на столы в рассадном отделении и маркируются.

При перемещении рассады в теплицу используются транспортные тележки площадью 2,4 кв. м. В такой тележке при плотности размещения рассады 16 шт. на один квадратный метр можно одновременно перевезти 38 шт. растений. Для перевозки рассады для первой зоны огурца потребуется 1 914 ходок одной тележки. Если взять 10 минут за средний цикл доставки рассады в зону выращивания, то при восьмичасовом рабочем дне можно сделать 48 ходок. Если используется только одна тележка, то её потребуется 40 дней для перевозки рассады для первой зоны огурца. Обычно, для массовой перевозки рассады используются сцепки нескольких тележек, да и рабочее время в этот период удлиняется.

Есть ещё ограничивающий по времени фактор. Рабочее время при установке рассады на маты (и, соответственно, на тележки при перемещении в зону выращивания) можно оценить следующим образом. При среднем времени установки кубика с рассадой на мат в зоне выращивания равном 0,2 минуты потребуется 8 минут для размещения рассады с одной тележки. За рабочий день (8 часов) один человек может в таком темпе установить 2 400 штук рассады. Для размещения рассады для первой зоны выращивания (73 516 шт.) потребуется 31 человеко-дня или работа бригады из 15 человек в течении 2 дней.

Если оценить норму времени для пикировки рассады (перемещения пробки из кассеты в кубик) как 0,1 минута на одну пробку с растением, то норма выработки одного человека за рабочий день составит 4 800 растений, а для пикировки всех растений, предназначенных для первой зоны выращивания – 16 человеко-дней.

 

6.3. Расчёт количественных показателей салатного отделения

Технология выращивания салатов и зеленных культур существенно отличается от технологии выращивания томатов и огурцов.

Если для выращивания овощей применяется малообъёмная технология капельной гидропоники на минераловатных субстратах, то выращивание салатов производится по гидропонной технологии питательного слоя на стеллажах.

К числу преимуществ использования стеллажей относится довольно большой типоразмер (длина) данных установок, позволяющий оптимально разместить максимальное количество технологического оборудования в теплицах разной геометрии.

Техника питательного слоя (Nutrient Film Technique, NFT) была разработана Аленом Купером в институте Glasshouse Crops Research Institute в Литлхэмптоне, Англия.

По данной технологии выращивания, растения находятся поверх U-образного канала, закрытого со всех сторон в тоннеле, по дну которого циркулирует тонкий слой питательного раствора. Насос и резервуар, расположенные ниже уровня каналов, собирают и подают питательный раствор обратно в систему. Корни растут вниз вдоль канала, получая кислород прямо изнутри желоба, а питательные вещества из тонкой плёнки раствора перетекают по дну желоба вниз под действием гравитации (угол наклона от 1° до 5°). Закрытые каналы позволяют поддерживать 100% влажность для защиты корней от пересыхания. Эффективность метода высокая, так как закрытая система практически исключает испарения питательного раствора. NFT технология популярна при выращивании листового салата и других зеленных — низкорослых культур с быстрым оборотом.

Подача раствора может быть цикличной или непрерывной. Цикличная подача (FDS) обеспечивает лучшую аэрацию корней, но она сложнее в реализации.

Непрерывная подача раствора предлагается к использованию на основных каналах специализированного оборудования, которое применяется при данной технологии, - установки (гидропонной стеллажной) УГС-1 для доращивания салатов до готовности. Цикличная подача раствора предлагается к использованию на стеллажах УГС-3 для выращивания рассады из пророщенных семян.

Основные преимущества технологии в её низкой стоимости и относительной лёгкости обслуживания. Основные риски возникают из-за возможного отказа помпы, подающей питательный раствор, что может погубить растения за несколько часов

Из-за короткого вегетационного цикла салатные культуры выращиваются круглогодично и практически без перерывов. Цикл выращивания этих растений в зависимости от времени года составляет период от 36 до 52 дней.

Объем производства салатного отделения определяется длительностью каждого этапа выращивания салата, сезоном года и полезной площадью отделения. Каждый из этапов выращивания салатных культур, в зависимости от времени года, занимает различное количество времени:

• проращивание семян – от 3 дней летом до 7 дней зимой,
• подращивание рассады – от 15 дней летом до 21 дней зимой,
• выращивание салата – от 18 дней летом до 23 дней зимой.

Расчёт длительности каждого этапа в конкретной теплице зависит от длительности светового дня в зоне расположения теплицы. Длительность светового дня, в свою очередь, зависит от географической широты расположения теплиц.

Привязав длительность каждого этапа к длительности светового дня в месте расположения теплиц, получаем график изменения длительности данного этапа в году.

Из-за изменения в течении года длительности выращивания салата, объём выпускаемой в течении года продукции с одной и той же производственной площади будет также различаться. Зимой ежедневный урожай будет меньше, чем летом.

Возможен также и такой вариант производственной программы выпуска салата, когда и летом, и зимой выпуск будет одинаков. Но при этом эффективность использования площадей для выращивания салата летом будет уменьшаться – ряд стеллажей будет пустовать.

Если установить стеллаж для доращивания салата УГС-1 вдоль пролёта колонн теплиц, то при стандартной ширине в 1,825 м между колоннами уместиться два стеллажных стола длинной, равной длине пролёта – 9,6 м и ещё останется 35 см для обслуживания стеллажей.

Шаг отверстий для размещения горшочков с салатами составляет 0,18 м.

При длине стеллажа в 9,6 м каждый из пластиковых каналов имеет 52 отверстия для размещения горшочков с салатами. На одном столе длиной 9,6 м, с 11 пластиковыми каналами и шахматном расположении отверстий в них одновременно можно вырастить 567 растений салата.

Полезная площадь салатного отделения расположена под тремя пролётами отделения, с учётом того, что между колоннами соседних пролётов можно разместить только два стеллажных стола, на всей полезной площади салатного отделения можно разместить до 294 столов.

Максимальное время доращивания салатной продукции – 23 суток. Деля нацело максимальное возможное количество столов (284 стола) на 23 суток, получаем, что максимально ежедневно можно снимать урожай салата с 12-ти стеллажных столов.

И, если на одном столе выращивается 567 растений, то с 12 столов можно будет собирать до 6 804 салатных горшочка. Для этого необходимо (12 стола/сутки * 23 суток) 276 стеллажных стола УГС-1.

Для того чтобы вырастить столько салата, сначала необходимо посадить и подрастить соответствующее количество рассады.

Подращивание рассады производится на стеллажных установках УГС-3, габариты которых такие же, как и у стеллажных установок УГС-1 (длина равна длине пролёта 9,6 м, а ширина – 1,825 м).

Салатная рассада выращивается в специальных кассетах с размерами 0,41 м * 0,60 м. На одном столе УГС-3 можно разместить до 64 таких кассет. В одной кассете помещается 54 растения. Таким образом на одном стеллаже УГС-3 можно одновременно выращивать до 3 456 штук рассады.

Для того, чтобы ежедневный выпуск готово продукции был не менее 6 804 салатных горшочка, надо также ежедневно пересаживать такое же количество рассады из кассет в установки УГС-1. Общее количество кассет при этом составляет величину 126 кассет в день.

Максимальное (зимнее) время выращивание рассады салата – 21 день. Исходя из этого, одновременно на установках УГС-3 должно находиться (126 кассет/день * 21 день) 2 646 кассет.

Такое количество кассет может обслужить 42 рассадных стеллажных стола УГС-3.

Суммарное количество стеллажных столов для выращивания как рассады, так и самого салата составляет величину 318 штук, что на 8% превышает возможное максимальное количество стеллажей УГС (294 стола), которое можно разместить в зоне выращивания салата.

Слегка скорректируем количество столов, чтобы можно было разместить их в имеющейся зоне выращивания салата.

Пусть ежедневный сбор урожая салата будет производится не с 12 стеллажных столов УГС-1, а – только с 11 столов. При этом скорректированное максимальное количество салата, которое можно получить зимой станет равным 6 237 горшочков.

Для этого понадобится 253 стеллажных установки УГС-1 и 39 рассадных стола УГС-3. Всего необходимое количество столов для выращивания рассады и салата составит величину 292 стола, что на 2 стола меньше максимально допустимого (294 стола).

Общая схема размещения зон выращивания культур в проектируемом Блоке теплиц с учётом размещения стеллажей зоны выращивания салата приведена на Диаграмме выше.

Расчёт количественных показателей зоны выращивания салатов отражён в Таблице. 

 

7. План-график производства

Выращивание овощей и салатной продукции процесс циклический, который начинается с посева семян и заканчивается съёмом готовой продукции.

План производства готовой продукции основывается на временных показателях – сроках каждого этапа выращивания. С другой стороны, существует явная зависимость сроков и периодов выращивания от финансовых и материальных возможностей тепличного бизнеса. Если технические возможности теплиц не позволяют выращивать овощи зимой, при недостатке освещения и невозможности поддерживать температурные режимы внутри телиц, то планировать выращивание в зимние периоды нет смысла. С другой стороны, отсутствие финансов останавливает зимнее выращивание из-за риска высоких затрат на отопление и досвечивание теплиц.

План-график математической модели выращивания тепличных культур представляет собой временной план-график, в соответствии с которым растения переходят с одной стадии выращивания на другую.

Производственный план содержит изменение в развитии растений по следующим стадиям:

• Посев,
• Проращивание семян,
• Пикировка рассады,
• Выращивание рассады,
• Перемещение в теплицу,
• Доращивание в теплице,
• Плодоношение.

Перечисленные выше семь стадий развития растений используются при производственном планировании возделывания огурцов и томатов. Циклическую последовательность этих стадий принято называть оборотом. Длительность цикла выращивания огурца (оборота) такова, что в год на одной и той же площади можно выращивать 3-4, а для некоторых сортов до 5 оборотов.

Существует способ увеличения числа оборотов за счёт подсаживания к уже растущим огурцам молодых растений. Пока молодые растения выходят на начало плодоношения, старые растения заканчивают свой цикл. Такая технология носит название интерплантинг и позволяет экономить на времени вегетационной фазы доращивания огурца в теплице.

Данная технология интерплантинга имеет и ряд существенных минусов, основные из которых следующие:

• Маты с корнями старых растений являются очагом для развития патогенных микроорганизмов, которые могут заражать и молодые растения, своя на нет урожай,
• Процесс удаления старых растений при растущих рядом молодых – очень трудоёмкий и может приводить к нарушению роста подсаженных растений.

Технология интерплантинга в данном примере не используется.

Технология выращивания салатной продукции такова, что она позволяет ежедневно получать выход готовой продукции, что требует запараллеливать все стадии выращивания данного вида продукции. Одновременно (ежедневно) производится как посев, так и проращивание, так и пикировка, выращивание рассады и подращивание салатов до товарного вида. Поэтому разделение Производственного плана для выращивания салата производится только по стадиям посева, выращивания рассады и доращивания до товарного вида.

Производственный план описывает движение с точностью до каждого календарного дня.

Внешний вид фрагмента Производственного плана может быть представлен на уровне стадий выращивания.

 

 

 

 

 

Тот же временной период может быть развёрнут по видам овощей. Вернее, по зонам выращивания овощей: первой и второй зоне огурца, зоне томата.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Производственный план того же временного периода можно развернуть и по оборотам выращиваемый овощей. Каждый из выращиваемых овощей разделён на обороты, условно соответствующие времени года, в котором он плодоносит. Безусловно, такое разделение чисто условное, которое отражает наличие в модели возможности вести производственное планирование по четырём или менее оборотам в год, как для огурца, так и для томата. Томаты, кстати, из-за довольно-таки продолжительного периода вегетации и плодоношения и используют только один оборот в данном Производственном плане модели.

Видно, что в выбранный период времени происходит начало плодоношения томатов, начало доращивания в теплице зимнего огурца. Перед этим у зимнего огурца происходила стадия перемещения рассады в теплицу.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Видно начало стадии выращивания рассады для зимнего огурца на светокультуре. Производственный план показывает, что в тот же период происходит сначала посев первой зоны зимнего огурца, затем его проращивание, после чего пикировка его же рассады.

Такое структурирование Производственного плана позволяет не только иллюстрировать производственные стадии выращивания овощей, но и решать другие важные производственные задачи.

Одной из таких задач является задача оптимизация загруженности Тепличного комплекса. Простой зон выращивания приводит к уменьшению выпуска готовой продукции. С другой стороны, существуют периоды года, когда производство овощей если и не убыточно, то низкорентабельно.

Кроме того, все овощи при своём выращивании проходят стадию рассады. Эта стадия проходит в Рассадном отделении Тепличного комплекса. Производственное планирование позволяет однозначно избежать одновременного нахождения в Рассадном отделении рассады, предназначенной для разных зон выращивания.

Поэтому первой задачей Производственного планирования является такое распределение оборотов овощей в течении года, при котором стадии нахождения рассады в Рассадном отделении для различных оборотов выращиваемых овощей не будут совпадать или пересекаться по времени.

Второй задачей, которую выполняет производственное планирование, - формирование такого Производственного плана, при котором прибыль от реализации готовой продукции была бы максимальной.

Существуют два вида исходных показателей для изменения Производственного плана. Первый вид – дата начала оборота, второй вид – длительность каждого из этапов оборота в днях. Эти показатели разделяются по каждому из зон выращивания и по каждому из четырёх возможных оборотов. Так как процессы выращивания тепличных овощей цикличны с годовым периодом, то модель не учитывает значение года в дате начала оборота, а только месяц и день месяца.

Модель отслеживает случаи, когда при планировании оказываются в одно и то же время разными культурами занято Рассадное отделение. Кроме того, существуют индикаторы, которые показывают, что в данной зоне в одно и тоже время проходят этапы разных оборотов.

8. Производственная программа

План-график производства позволяет сформировать Производственный план выпуска готовой продукции, отражающий динамику получения готовой продукции (огурцов и томатов) в килограммах с точностью до одного дня.

Для этого в виде базового (исходного) показателя Производственного плана используется показатель урожайности овощной культуры с 1 кв. м полезной площади. Но эта урожайность собирается с 1 кв. м за весь срок плодоношения культуры. Для того, чтобы определить ежедневный объём сбора урожая, вводится натуральное распределение урожайности по всему сроку плодоношения с пиком в середине срока. Модель позволяет настроить «колокол» натурального распределения более плоским, или изменить форму динамики распределения урожая в период плодоношения выращиваемой культуры.

Годовая динамика урожая огурцов, выращиваемых четырёх оборотов в первой зоне огурца имеет волнообразный характер.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Годовой Производственный план для соседней с первой зоны выращивания огурца (второй зоны выращивания огурца) имеет аналогичный вид, смещённый по времени.

 

 

 

 

 

 

Производственный план по выращиванию огурца с двух зон выращивания представляет собой суммарный график.

 

 

«Каникулы» в выпуске огурцов согласно такому Плану-графику выращивания приходится на вторую половину апреля.

 

 

 

 

 

 

 

 Годовой Производственный план выращивания томата проектируемого Блока теплиц имееь более широкий "колокол" нормального распределения урожайности по времени. В принципе, математическая модель позволяет сделать "колокол" почти плоским.

 

 

Отсутствие сбора урожая томата в летние месяцы связано с тем, что в летние месяцы цена на свежие томаты из-за наличия томатов открытого грунта низка, что приводит к низкой рентабельности выращивания томата. А в зимнее время, когда цена на томаты – самая высока в году – урожай томатов – максимальный.

 

Годовой Производственный план выращивания салата в Салатном отделении Блока теплиц имеет иной характер.

 

 

 

При выращивании салатной продукции планируется непрерывная технология выращивания, которая предполагает ежедневные процедуры сбора, посева, проращивания семян и выращивания рассады и товарной продукции.

 

 

 

В качестве исходных показателей модели, урожайность одного оборота огурца в начале работы Тепличного комплекса равна 20 кг с одного квадратного метра полезной площади, а для (одного и единственного оборота) томата – 43 кг/кв. м.

По мере работы Комплекса и повышения уровня квалификации персонала урожайность растёт. Модель учитывает это и начинает увеличивать показатель урожайности овощных культур с третьего года эксплуатации. Рост данного показателя модели происходит в течении трёх лет, после чего влияние данного фактора на урожайность овощных культур прекращается.

  

Из-за роста квалификации персонала объём производства овощной и салатной продукции согласно Производственного плана по годам увеличивается, достигая постоянного значения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Урожайность огурца при 4-х оборотах, томата – при одном в начале выращивания составляет 80 кг и 43 кг с одного квадратного метра полезной площади в год. А с учётом роста урожайности (из-за роста квалификации персонала), начиная 5 года работы Тепличного комплекса урожайность одного оборота огурца возрастает до 26 кг/кв. м, а томата – до 56 кг/кв. м.