DEVELOPMENT OF AGRO-INDUSTRIAL COMPLEX TECHNOLOGIES AND METHODOLOGY OF SCIENTIFIC SEARCH
Authors:
1.
Russian State Agrarian University – Moscow Timiryazev Agricultural Academy
Moskva, Moscow, Russian Federation
Moskva, Moscow, Russian Federation
Type:
Article
Pages:
from 159
to 162
Status:
Published
Received:
14.02.2019
Accepted:
07.01.2023
Published:
24.03.2017
Subject area:
UDK 338.436.33:001
UDK 66 Химическая технология. Химическая промышленность. Родственные отрасли
UDK 60 Прикладные науки. Общие вопросы
UDK 66 Химическая технология. Химическая промышленность. Родственные отрасли
UDK 60 Прикладные науки. Общие вопросы
Language:
Russian
Keywords:
Technological system, system of processes, Agro-Industrial Complex
Abstract (English):
According to spatially - temporary organization, structure and functioning, modern technologies of Agro-Industrial Complex respond to the mathematical method of a research based on the probabilistic, statistical principle. Due to the of complication of existing technologies and creating new complex ones belonging to the whole class, a new methodological approach arises in the modern science. In the article it is offered to consider seven main milestones which will become reference points in carrying out fundamental scientific researches during creation of an industrial basis of food production by consolidation into system complexes of agricultural raw materials technologies and technologies of their conversion with the high level of automation and computerization. Each milestone is an element of the strategy of scientific search in the development of the technologies’ total combination. According to the first milestone it is necessary to determine consistent patterns of technology functioning as systems of processes. The second milestone requires judgment about the need for the analysis and synthesis process application that in its turn leads to creation of the model of an object, either determined or stochastic. The third milestone considers the main requirements to which technologies (system of processes) as objects of research and optimization should respond. The fourth milestone implies the creation of the graphical model of a system complex technology thanks to the consistent use of the analysis and synthesis. The subsequent two milestones imply diagnostics of technological system from the point of view of its quality functioning and the subsequent process of adjustment for the purpose of increasing its efficiency. The last milestone implies search for the most effective methods of energy supply to the processes of production, storage and conversion of agricultural raw materials into food. Thanks to the formulated strategy of scientific research in the development of the combination of technologies it is possible to see its methodological differences from the strategy applied in the fulfillment of traditional tasks for separate processes enhancement.
According to spatially - temporary organization, structure and functioning, modern technologies of Agro-Industrial Complex respond to the mathematical method of a research based on the probabilistic, statistical principle. Due to the of complication of existing technologies and creating new complex ones belonging to the whole class, a new methodological approach arises in the modern science. In the article it is offered to consider seven main milestones which will become reference points in carrying out fundamental scientific researches during creation of an industrial basis of food production by consolidation into system complexes of agricultural raw materials technologies and technologies of their conversion with the high level of automation and computerization. Each milestone is an element of the strategy of scientific search in the development of the technologies’ total combination. According to the first milestone it is necessary to determine consistent patterns of technology functioning as systems of processes. The second milestone requires judgment about the need for the analysis and synthesis process application that in its turn leads to creation of the model of an object, either determined or stochastic. The third milestone considers the main requirements to which technologies (system of processes) as objects of research and optimization should respond. The fourth milestone implies the creation of the graphical model of a system complex technology thanks to the consistent use of the analysis and synthesis. The subsequent two milestones imply diagnostics of technological system from the point of view of its quality functioning and the subsequent process of adjustment for the purpose of increasing its efficiency. The last milestone implies search for the most effective methods of energy supply to the processes of production, storage and conversion of agricultural raw materials into food. Thanks to the formulated strategy of scientific research in the development of the combination of technologies it is possible to see its methodological differences from the strategy applied in the fulfillment of traditional tasks for separate processes enhancement.
Keywords:
Technological system, system of processes, Agro-Industrial Complex
Technological system, system of processes, Agro-Industrial Complex
Введение Научные изыскания по своей внутренней струк- туре делятся на два класса: детерминированные и стохастические. В соответствии с объектом иссле- дования и условиями его функционирования можно говорить и о математическом методе исследования, основанном или на принципе жесткой детермина- ции, или на вероятностном, статистическом. Этому последнему по пространственно-временной орга- низации, строению и функционированию отвечают современные технологии АПК как системы процес- сов. Но с дальнейшим усложнением этих техноло- гий, в том числе с разработкой и созданием си- стемных комплексов «Аграрно-пищевая техноло- гия» [1], в современной науке зарождается новый методологический подход, идущий на смену про- стому вероятностно-статиcтическому. Речь идет о технологических системах, которые вбирают в себя и биологические процессы производства растение- водческой и животноводческой продукции, и физи- ческие, химические и биохимические процессы производства продуктов питания. Это новый ис- ключительно сложный класс технологий, создавае- мый в АПК. Поэтому надо готовиться к переходу науки к познанию очень сложных вероятностных систем, управляющих систем, систем упорядочен- ной сложности и т.д. В связи с этим методы иссле- дования и оптимизации таких образований необхо- димо связывать с разработкой средств преодоления новых видов сложности. Современная наука вырабатывает формы и средства, все более ориентированные на раскрытие свойств и структуры сложных, высокоорганизован- ных технологических систем. При этом научный поиск идет не по столбовой дороге. Один из осно- вателей квантовой механики Макс Борн писал: «…мы находимся в джунглях и отыскиваем свой путь посредством проб и ошибок, строя свою доро- гу позади себя, по мере того, как мы продвинулись вперед». Надо сказать, что строительство такой дороги в джунглях - дорогое занятие. Какие же основные вехи можно и нужно поставить, чтобы упростить и удешевить строительство аналогичной дороги в АПК в связи с созданием сложных техно- логических комплексов? Цель статьи - сформировать вехи, которые ста- нут ориентирами в проведении фундаментальных научных изысканий при создании промышленной основы производства продовольствия путем объединения в системные комплексы технологий сель- скохозяйственного сырья и технологий его перера- ботки с высоким уровнем автоматизации и компь- ютеризации. Первая веха - это вероятностный стиль мышле- ния ученого и инженера. Старая физико- химическая картина отдельных технологических процессов заменяется новой стохастической картиной, поскольку все технологии как системы про- цессов функционируют по закономерностям теории вероятности, математической статистики и теории информации. Необходимо устанавливать эти зако- номерности и делать практические выводы. Друго- го пути адаптации к внешней среде и оптимизации функционирования сложных производственных систем (системных комплексов) нет. Вторая веха - это осмысление необходимости процессов анализа и синтеза. В настоящее время складывается впечатление, что в науке процессы дифференциации превалируют над процессами синтеза. Но это впечатление связано с классом ре- шаемых задач. Анализ и синтез - две стороны ме- тодологии познания. Если в Государственном Рус- ском музее (Санкт-Петербург) нас волнует компо- зиция картины И.Е. Репина «Запорожцы» («Запо- рожцы пишут письмо турецкому султану»), ее сю- жет, то мы отходим от полотна подальше, чтобы взглянуть на произведение искусства целиком. Если нас привлекают образы отдельных запо- рожцев, то мы подходим к картине поближе. Если же нас интересует физическое состояние картины, то мы вооружаемся увеличительным стеклом и рас- сматриваем микротрещины краски. Разные цели - разная степень детализации. При исследовании и оптимизации одного- единственного процесса внутри технологии, со- держащей десятки способов преобразования ресур- сов, исследователь выполняет процедуру анализа и, пренебрегая влиянием внешних факторов, строит детерминированную модель. Конечная технологи- ческая цель часто остается вне его внимания. Но процедура синтеза уже требует учета внешних воз- мущающих факторов и учета взаимовлияния веду- щих процессов в технологии. Это ведет к смене математического аппарата и построению стохасти- ческой модели объекта. Третья веха - это необходимость рассматри- вать технологии производства и переработки сель- скохозяйственной продукции как системы процес- сов [2]. Такие технологии как объекты исследова- ния и оптимизации должны удовлетворять следу- ющим требованиям: объект (целое) должен состоять из подсистем (частей); объединение подсистем в систему должно спо- собствовать формулированию цели исследования; должен существовать системообразующий фактор, определяющий взаимосвязь подсистем в системе и создающий синергетический эффект; должна быть установлена количественная ме- ра, определяющая уровень организации (целостно- сти) системы; система должна быть частью (подсистемой) охватывающей ее системы (надсистемы). Четвертая веха - это построение графической модели технологии как системы процессов. Процедура построения модели такого сложного объекта, как технология системного комплекса, состоит в последовательном использовании анализа и синте- за. В этой процедуре важнейший вопрос заключается в установлении элемента данной системы как минимального носителя качества технологии. Далее решается вопрос о связях между элемен- тами и формировании подсистем как достаточно автономных образований. При построении графи- ческой модели системы необходимо отразить два- три нижележащих подсистемных уровня. При выделении элементов системы основным руководящим принципом является принцип функ- циональности. Между элементами существуют функциональные связи, которые обусловливают их совместное поведение и состояние внутри подси- стемы. Таким образом, в результате анализа подси- стем формируется их графическая модель, воспро- изводящая несколько структурно-иерархических уровней организации системы. Далее из подсистем синтезируется полная графическая модель систем- ного комплекса. Выходы подсистем - точки кон- троля качества функционирования технологии это- го комплекса. Пятая веха - это диагностика технологической системы с точки зрения качества ее функционирова- ния. Диагностика - термин медицинский. Он подразумевает исследование организма человека (биологической системы) с целью повышения его жизнедея- тельности. Но разве инженеры АПК не заняты «лече- нием» своих достаточно сложных технологических образований с целью повышения эффективности их функционирования? Здесь важно количественно оце- нить вклад каждой подсистемы в конечный результат и принять объективное решение о методе и средствах «лечения» технологической системы. Более того, необходимо выполнить две диагностики: перед и по- сле соответствующего вмешательства в конкретную действующую технологию. Сравнение количествен- ных результатов этих двух диагностик и покажет глу- бину проработки НИОКР [2]. Шестая веха - это собственно процесс «лечения» технологической системы по результатам первой диа- гностики, что выливается, например, во взаимную адаптацию технологических свойств исходного сель- скохозяйственного сырья к процессам его преобразо- вания, с одной стороны, и механизмов процессов в машинах, аппаратах и биореакторах перерабатываю- щих производств к технологическим свойствам сы- рья, - с другой. Цель такой адаптации - получить «здоровый технологический организм», устойчиво и стабильно функционирующий, то есть легко подда- ющийся автоматизации на всем протяжении сложного технологического потока. Седьмая веха - это поиск наиболее эффектив- ных методов подвода энергии к процессам произ- водства, хранения и переработки сельскохозяй- ственного сырья в продукты питания. Речь идет, прежде всего, о волновых воздействиях на обраба- тываемые среды: переменном электромагнитном поле сверхвысоких и низких частот, магнитных полях, световых импульсах, пульсирующих элек- трических полях, инфракрасном и ультрафиолето- вом излучении, кавитации, ультразвуке, электро- химическом и лазерном воздействии. Широкие перспективы просматриваются в сочетании этих волновых процессов с традиционными методами подвода энергии к обрабатываемым средам. Си- стемные комплексы в АПК с их высокой эффек- тивностью открывают эру «волновых технологий» во всем спектре процессов производства продо- вольствия. Надо также иметь в виду, что XXI век характе- ризуется реализацией пятого и шестого технологи- ческих укладов в АПК [3]. Это время, когда будут создаваться и уже создаются крупномасштабные производства в сельском хозяйстве и в перерабаты- вающих отраслях, оснащенные автоматикой и электроникой. Заключение Таким образом, стратегия научного поиска при развитии совокупности технологий (системный комплекс) методологически отличается от страте- гии научного поиска при решении традиционных задач усовершенствования отдельных процессов в машинах, аппаратах и биореакторах в технологиях растениеводства, животноводства или переработки сельхозсырья. Эти отличия заключаются и в про- странственно-временном соотношении исследуе- мых объектов, и в методологическом обеспечении, и в применяемом математическом аппарате. Нет сомнений в том, что необходимо форсированное инновационное развитие технологий АПК, потому что мы стоим на пороге совершенно нового мира [4].
1. Panfilov, V.A. Sistemnyy kompleks «Agrarno-pischevaya tehnologiya» / V.A. Panfilov // Vestnik rossiyskoy sel'skohozyaystvennoy nauki. - 2015. - № 4. - S. 6-9.
2. Panfilov, V.A. Teoriya tehnologicheskogo potoka. 2-e izd. / V.A. Panfilov. - M.: Kolos, 2007. - 319 s.
3. Panfilov, V.A. Prodovol'stvennaya bezopasnost' Rossii i shestoy tehnologicheskiy uklad v APK / V.A. Panfilov // Vestnik Rossiyskoy sel'skohozyaystvennoy nauki. - 2016. - № 1. - S. 10-12.
4. Antipov, S.T. Innovacionnoe razvitie tehniki pischevyh tehnologiy / S.T. Antipov, A.V. Zhuravlev, D.A. Kazarcev, A.G. Mordasov [i dr.]; pod red. akad. RAN V.A. Panfilova. - M.: «Lan'», 2016. - 660 s.
