Organizace materiálového toku zrnin

Zrniny jsou komodita s významným podílem z celkového přepravovaného množství zemědělských materiálů (16,4 %). Jejich přeprava se podílí 19,1 % na počtu pracovních hodin a 21,1 % na přímých nákladech vynaložených na dopravu zemědělských materiálů. Při přepravě zrnin se spotřebuje 26,4 % motorové nafty z celkové spotřeby na dopravní operace v zemědělství.

Vnější přeprava zrnin má na těchto parametrech větší podíl než doprava vnitřní. Je to dáno aplikovanými technologiemi skladování, zpracováním a využitím zrnin. Intenzita výroby obilovin, celková produkce, rozsah domácí spotřeby celkem, podíl využití obilovin k potravinářským a krmivářským účelům, produkci osiv a v neposlední řadě k technickému využití v ČR v posledních pěti letech jsou uvedeny v tabulce (údaje za období 2009/2010 jsou kromě osevní plochy odhadem očekávané skutečnosti):
Podle osevních ploch v roce 2009 měla největší zastoupení mezi obilninami ozimá pšenice s podílem 51,9 %, následuje pak ječmen jarní s podílem 21 %. Kukuřice se v ČR pěstuje na 6 % ploch osetých obilninami.
Z uvedené bilance vyplývá, že osevní plochy obilnin mají mírně klesající tendenci, přesto zaujímají více než polovinu rozlohy orné půdy (obr. 1).
Nicméně rozdíl mezi domácí spotřebou a celkovou produkcí obilovin se udržuje v rozmezí 1,5 až 2,5 mil. tun zrnin, které se obtížně realizuje na export. Tento problém nevyřešilo ani technické využití obilovin, především k energetickým účelům, i když tento způsob využití zaznamenal v roce 2009 meziroční nárůst 350 % na 312 tis. tun.
Hektarové výnosy obilovin se v posledních letech ustálily nad hranicí 5 t/ha, v méně příznivých letech klesají na 4–5 t/ha. Celkovou produkci obilovin v rozsahu od 6 do 9 mil. tun je třeba sklidit, upravit, uskladnit a především přepravit mezi jednotlivými uzly technologického procesu při nakládání se zrninami (obr. 2).

Vlastnosti zrnin a technologie sklizně

Zrniny představují sypký materiál, který svou objemovou hmotností v rozsahu 400–800 kg/m3 spadá mezi středně objemné až středně těžké materiály. Konkrétně pšenice ve sklizňové vlhkosti (14–20 %) má objemovou hmotnost asi 785 kg/m3.
Větší objemová hmotnost zrnin oproti např. pícninám umožňuje vyšší využití užitečné hmotnosti dopravních prostředků. To se příznivě projevuje nižší energetickou i finanční náročností dopravy zrnin oproti průměrným hodnotám ve vnitřní dopravě. Fyzikálně-mechanické vlastnosti zrnin je předurčují k volně ložené přepravě pomocí sklápěcích dopravních prostředků, u kterých se požaduje naprostá těsnost ložného prostoru a zakrytí nákladu připevněnou plachtou pro zamezení ztrát při přepravě. Ložné operace se zpravidla provádějí pomocí šnekových dopravníků nebo sklápěním ložné plochy.
V současné době představuje rozhodující technologii při sklizni obilovin použití sklízecí mlátičky. Lze předpokládat, že přímá sklizeň sklízecí mlátičkou zůstane díky svým přednostem nejrozšířenějším způsobem sklizně obilovin i v následujících letech. Moderní sklízecí mlátičky s velkou šířkou pracovního záběru a vysokou pracovní rychlostí dosahují výkonnosti až 5 ha/h. To při jedné nasazené mlátičce a průměrném hektarovém výnosu 4 t/ha přestavuje materiálový tok až 20 t/h. Při nasazení více mlátiček současně na jenom pozemku může být materiálový tok několikanásobně vyšší. Velké množství zrna, které je nutno z pole odvézt, klade vysoké nároky na organizaci jeho dopravy, která musí zajistit mnoho často protichůdných požadavků.

Požadavky na organizaci materiálového toku při sklizni

Organizace odvozu sklizeného zrna by měla splnit především následující požadavky:
- dostatečná výkonnost dopravní linky, která by měla být vyšší, než je výkonnost nasazených sklízecích mlátiček,
- minimalizace prostojů především sklízecích mlátiček, které tvoří hlavní stroj sklizňové linky, ale i ostatních strojů,
- zajištění požadované kvality zrna a zamezení jeho poškozování a ztrát během přepravy a ložných operací,
- nízké jednotkové přímé náklady na dopravu,
- nízká energetická náročnost dopravy,
- minimalizace negativního vlivu na půdu a životní prostředí.

Možnosti organizace materiálového toku 

Konkrétní způsob odvozu zrna z pole vždy závisí na podmínkách, ve kterých probíhá sklizeň, především pak na výkonnosti sklizňových strojů, přepravní vzdálenosti a pochopitelně také na tom, jaké dopravní prostředky má daný podnik k dispozici.
Při sklizni zrnin se jako dopravní prostředky používají automobilové a traktorové dopravní soupravy. Dopravní prostředky by měly umožňovat sklopení ložné plochy nebo by měly obsahovat jiné vykládací zařízení (nejčastěji šnekový dopravník), aby byla usnadněna vykládka přepravovaného zrna. Sklizený materiál se přepravuje volně ložený. Organizaci odvozu zrnin z pole lze realizovat přímým způsobem nebo děleným (diferencovaným) způsobem. Při přímém způsobu dopravy je sklizené zrno přeloženo ze zásobníku sklízecí mlátičky do ložného prostoru dopravního prostředku, který provede jeho odvoz do skladu. Dělený způsob dopravy představuje přeložení zrna ze sklízecí mlátičky do překládacího vozu, který na okraji pole přeloží zrno do dalšího dopravního prostředku. Teprve tento dopravní prostředek provede odvoz zrna do skladu.
Při dopravě přímým způsobem jsou dopravní prostředky plněny na poli prostřednictvím vynášecích šnekových dopravníků sklízecích mlátiček. Plnění může probíhat při paralelní jízdě dopravního prostředku vedle sklízecí mlátičky, za klidu na poli nebo za klidu až na souvrati. Schéma materiálového toku zrnin uvádí obr. 3.
Při využití překládacích vozů (samojízdných nebo návěsných) v děleném způsobu dopravy by mělo k nakládce zrna docházet vždy při paralelní jízdě vozu vedle mlátičky. Překládka do dopravního prostředku se uskutečňuje na okraji pole za klidu.
Vzhledem k nutnosti dosáhnout maximálního využití sklízecí mlátičky by mělo být upřednostňováno vyprazdňování zásobníku mlátičky za jízdy oproti vyprazdňování za klidu. Současné požadavky na ochranu půdy před jejím nadměrným utužováním v podstatě vylučují pojíždění těžkých silničních dopravních prostředků po poli. Dělený způsob dopravy zajišťuje, že po poli pojíždějí pouze dopravní prostředky – překládací vozy nebo traktorové dopravní soupravy, které jsou k tomu uzpůsobeny (mají nízký měrný tlak na půdu). Dopravní soupravy přizpůsobené k pohybu po zpevněných komunikacích (automobilové soupravy a těžké traktorové soupravy) zajišťují odvoz zrna po polních cestách a silničních komunikacích. Další nezanedbatelnou výhodou děleného způsobu dopravy je vytvoření předpokladů pro maximální využití sklízecích mlátiček. Překládací vozy, fungující jako mezičlánek mezi sklízecími mlátičkami a silničními dopravními prostředky, umožňují vyrovnat nepředvídatelné výkyvy okamžité výkonnosti odvozních dopravních prostředků (způsobené např. poruchou nebo dopravní nehodou na odvozní trase apod.), a tím zajistit nepřetržitou práci sklízecích strojů.

Obchod s žacími mlátičkami 

Žací mlátičky společně s traktory mají rozhodující podíl na celkových strojních investicích do zemědělství ve finančním vyjádření. Prodej nových žacích mlátiček a traktorů velmi citlivě reaguje s malým časovým zpožděním na roční ekonomické výsledky celého resortu zemědělství, na výši dotačních podpor a jejich změny i na nabídky jednotlivých prodejců.
V současné době se obchod se žacími mlátičkami a traktory v ČR z hlediska dostupnosti, typů a výrobců neliší od jiných evropských zemí. Časový vývoj prodeje nových technologických prostředků je uveden na obrázcích (obr. 4, 5).
Obchod s žacími mlátičkami v západní Evropě po několik let přesahuje 6000 kusů za rok s tendencí stálého růstu. Například v Německu bylo v roce 2008 prodáno o 22 % žacích mlátiček více než v roce 2007 a v roce 2009 se očekával nárůst prodeje o dalších 15 %, což se pravděpodobně v důsledku globální ekonomické krize ukáže jako velmi optimistické očekávání obdobně jako v ČR, kde v roce 2009 došlo k meziročnímu snížení prodeje žacích mlátiček o 39 %.

Trendy ve vývoji nových typů žacích mlátiček

Výkonnost žacích mlátiček je dána záběrem žacího válu a pracovní rychlostí. Tyto parametry společně s výnosem obilovin určují hmotnostní tok zrna od jedné žací mlátičky, který tvoří výchozí parametr pro dimenzování přepravních prostředků. Marketingové analýzy ukazují na zvyšování podílu výkonnějších žacích mlátiček v obchodu s touto komoditou. Například firma Claas uvádí, že při stagnujícím počtu kusů prodaných žacích mlátiček na německém trhu rapidně roste jejich celková výkonnostní kapacita.
Vývojové trendy žacích mlátiček směřují především ke zvyšování kvality práce, pokud se týká čistoty výsledného produktu a minimalizace poškození a ztrát zrna na poli. Jako limitující prvek dalšího zvyšování technické úrovně žacích mlátiček se ukázaly schopnosti člověka, tj. řidiče. Přes všechna vylepšení týkající se kabiny jako pracovního prostředí obsluhy a jejího vybavení, které nelze srovnávat se stavem před 25–30 lety, další směřování vývoje žacích mlátiček postupuje k integrovaným, inovativním, inteligentním systémům, nahrazujícím smyslové jednání operatéra-řidiče, jež je za hranicí jeho možností. Současné žací mlátičky jsou vybavovány elektronickými prvky pro automatické řízení pohybu žací mlátičky po poli, IT systémy, on-line diagnostikou poruch, GPS a telekomunikačními prvky. Jejich praktické využití lze aplikovat u individuálního i skupinového nasazení žacích mlátiček. Experimentálně jsou ověřovány systémy sledování kvalitativních parametrů v reálném čase, na příklad vlhkosti, obsahu bílkovin, tuků a škrobu v zrninách.

Hodnocení dopravních systémů v materiálovém toku zrnin 

Spotřeba energie ve formě pohonných hmot je u každého stroje v reálném provozu závislá na mnoha faktorech. Nejinak je tomu u dopravní techniky používané při odvozu sklizených zrnin z pole. Při zanedbání vlivu technického stavu dopravních a manipulačních prostředků, kdy se zhoršený technický stav projevuje nárůstem spotřeby paliva, jsou při dopravě zrnin spotřeba energie a jednotkové náklady závislé především na volbě vhodných dopravních prostředků. Základním předpokladem dosažení nízkých jednotkových nákladů je vždy sestavení takové soupravy, u které výkon tažného prostředku odpovídá výkonovým požadavkům přípojného vozidla.
Obrázky 6, 7, 8 ukazují závislosti měrné spotřeby nafty, jednotkových přímých nákladů a dopravní výkonnosti na přepravní vzdálenosti pro různé dopravní systémy při odvozu zrnin při sklizni.
U všech souprav byl zvolen tažný prostředek odpovídající užitečné hmotnosti přípojného vozidla a předpokládá se jízda v rovinatém terénu. Z obrázků je patrná výhodnost použití dopravních prostředků o vyšší užitečné hmotnosti, která se projevuje především při větších přepravních vzdálenostech.
Při vzdálenostech asi do 9,5 km se za daných podmínek z hlediska spotřeby nafty ukazuje jako nejvýhodnější traktorová souprava s návěsem o užitečné hmotnosti 14 t nakládaná na poli při paralelní jízdě vedle sklízecí mlátičky (obr. 6). Při vyšších přepravních vzdálenostech vykazuje nejnižší spotřebu paliva automobilová souprava o celkové užitečné hmotnosti 20 t (nákladní automobil o užitečné hmotnosti 10 t s přívěsem o užitečné hmotnosti 10 t), která je nakládána na okraji pole traktorovou soupravou s překládacím návěsem o užitečné hmotnosti 14 t. Vyšší energetická náročnost automobilové soupravy při kratších vzdálenostech je způsobena jednak zvýšením spotřeby paliva při překládání materiálu a také horšími jízdními vlastnostmi automobilové soupravy na nezpevněných komunikacích.
Nákladní automobil o užitečné hmotnosti 8 t, který je nakládaný překládacím návěsem na okraji pole, vykazuje nejvyšší spotřebu paliva. Jeho použití je z energetického hlediska zcela nevýhodné. Traktorová souprava s návěsem o užitečné hmotnosti 7 t nakládaná při paralelní jízdě vedle sklízecí mlátičky vykazuje příznivé hodnoty spotřeby paliva do přepravní vzdálenosti asi 5 km a její použití je vhodné při nižším požadavku na celkovou výkonnost sklizňové linky. Traktorová souprava s návěsem o užitečné hmotnosti 14 t nakládaná na okraji pole překládacím návěsem vykazuje při nižších přepravních vzdálenostech vyšší spotřebu paliva, oproti stejné soupravě nakládané za jízdy na poli. Vyšší spotřeba je způsobena energetickými nároky vzniklými při překládání zrna z překládacího návěsu na okraji pole. Při požadavku na minimalizaci prostojů sklizňových strojů je často výhodná doprava děleným způsobem, kdy zvýšenou spotřebu energie při tomto způsobu dopravy vyváží úspory vzniklé minimalizací prostojů výkonných sklízecích mlátiček.
Z porovnání jednotkových přímých nákladů pro různé způsoby dopravy zrnin (obr. 7) je patrné, že nejnižších nákladů se dosahuje použitím dopravních souprav o vysoké celkové užitečné hmotnosti. Rozdíl mezi jednotlivými dopravními prostředky se zvyšuje s rostoucí přepravní vzdáleností. Při přepravní vzdálenosti 15 km představuje odvoz nákladním automobilem o užitečné hmotnosti 8 t náklady ve výši zhruba 91 Kč/t, zatímco odvoz automobilovou soupravou o celkové hmotnosti 20 t představuje náklady asi 57 Kč/t. Dělený způsob dopravy pomocí překládacího návěsu (14 t) a traktorové soupravy s 14t návěsem vykazuje vyšší náklady oproti přímé dopravě traktorovou soupravou s návěsem o stejné užitečné hmotnosti. Také v tomto případě lze říci, že zvýšené náklady na dopravu jsou opodstatněné, vzhledem ke sníženým prostojům sklízecích mlátiček. Nezanedbatelné je také přizpůsobení překládacího návěsu pro pohyb na poli, proto lze předpokládat nižší utužení půdy, což přinese mimo jiné nižší náklady na následné zpracování půdy.
Výkonnost dopravní soupravy roste s přepravní rychlostí a užitečnou hmotností dopravního prostředku. S rostoucí přepravní vzdáleností naopak výkonnost dopravní soupravy klesá (obr. 8). Při kratších přepravních vzdálenostech je výkonnost také značně ovlivněna výkonností ložných operací, jejichž vliv s rostoucí přepravní vzdáleností klesá. Z grafické závislosti výkonnosti při dopravě zrnin lze při známé výkonnosti sklízecích mlátiček a při známé přepravní vzdálenosti přibližně určit potřebný počet dopravních souprav pro zajištění požadované výkonnosti. Dopravní soupravy o velké užitečné hmotnosti lze proto efektivně uplatnit pouze při vysoké výkonnosti sklizně nebo velké přepravní vzdálenosti. V opačném případě vznikají náklady z prostojů dopravní soupravy. Při sklizni jednou sklízecí mlátičkou a dopravě na menší přepravní vzdálenosti je výhodnější využití dopravních prostředků o nižší užitečné hmotnosti, které budou mít při takovémto provozním nasazení menší prostoje.
Souprava s překládacím návěsem o užitečné hmotnosti 14 t dosahuje v závislosti na rozloze pozemku výkonnosti až 80 t/h. Jeden takovýto návěs je schopen obsloužit až tři výkonné sklízecí mlátičky a v kombinaci s odvozní soupravou o vysoké užitečné hmotnosti umožňuje zabezpečit odvoz zrnin při sklizni s nízkými náklady. Také umožňuje minimalizovat prostoje sklizňových strojů a zamezit nežádoucímu utužování půdy těžkými silničními dopravními prostředky (obr. 6, 7, 8).

Obrázky naleznete v tištěné verzi Zemědělce

Klíčové informace

- Přeprava a manipulace s materiálem jsou technicky, technologicky i ekonomicky náročné operace, které je třeba minimalizovat. To platí především o zrninách, jež se pěstují na více než 50 % plochy orné půdy a jsou považovány za základní pilíř rostlinné výroby. 
- Konkurenceschopnou výrobu obilovin je možno zajistit ve větším měřítku  pouze využitím techniky a technologických postupů na vysoké inovativní úrovni, schopnou integrace  s výrobky jiných výrobců. 
- Základním prvkem, od kterého se odvíjejí všechny logistické výpočty a úvahy při sestavení sklizňových strojních linek, je žací mlátička, jejíž technické parametry společně s výnosovými parametry sklízené plodiny určují hmotnostní tok materiálu až po jeho konečné využití.

Ing. Zdeněk Pastorek, CSc., prof. h. c.
Ing. Karel Kubín
Výzkumný ústav zemědělské techniky, v. v. i., Praha