Развитие технологий АПК и методология научного поиска

Технологии пищевой и перерабатывающей промышленности АПК-продукты здорового питания, № 5, 2016

УДК 005: 65.012.2

Развитие технологий АПК и методология научного поиска

Development of technologies of agrarian and industrial complex and methodology of scientific search

Профессор В.А. Панфилов (Российский государственный аграрный университет - МСХА им. К.А. Тимирязева) кафедра процессов и аппаратов перерабатывающих производств, тел. 8(499) 977-10-33 E-mail: techfac@timacad.ru

Professor V.A. Panfilov (The Russian state agricultural university - MSHA of K.A. Timiryazev) chair of processes and offices of processing industries, tel. 8(499) 977-10-33 E-mail: techfac@timacad.ru

Реферат. Представлены сформированные вехи, которые станут ориентирами в проведении фундаментальных научных изысканий при создании промышленной основы производства продовольствия путём объединения в системные комплексы технологий сельскохозяйственного сырья и технологий его переработки с высоким уровнем автоматизации и компьютеризации. Научные изыскания по своей внутренней структуре делятся на два класса: детерминированные и стохастические. В соответствии с объектом исследования и условиями его функционирования можно говорить и о математическом методе исследования, основанном или на принципе жесткой детерминации, или на вероятностном, статистическом. Этому последнему по пространственно-временной организации, строению и функционированию отвечают современные технологии АПК как системы процессов. Но с дальнейшим усложнением этих технологий, в том числе с разработкой и созданием системных комплексов «Аграрно-пищевая технология», в современной науке зарождается новый методологический подход, идущий на смену простому вероятностно-статистическому. Речь идёт о технологических системах, которые вбирают в себя и биологические процессы производства растениеводческой и животноводческой продукции, и физические, химические и биохимические процессы производства продуктов питания. Это новый исключительно сложный класс технологий, создаваемый в АПК. Поэтому надо готовиться к переходу науки к познанию очень сложных вероятностных систем, управляющих систем, систем упорядоченной сложности.

Summary. The created milestones which will become reference points in carrying out fundamental scientific researches during creation of an industrial basis of production of food by consolidation in system complexes of technologies of agricultural raw materials and technologies of its conversion with the high level of automation and a computerization are provided. Scientific researches on the internal structure are divided into two classes: determined and stochastic. According to an object of a research and conditions of its functioning it is possible to speak also about the mathematical method of a research based or on the principle of tough determination, or on probabilistic, statistical. This last on the existential organization, a structure and functioning is answered by modern technologies of agrarian and industrial complex as systems of processes. But with further complication of these technologies, including with development and creation of the system complexes «Agrarian and Food Technology», in modern science the new methodological approach going for change simple probabilistic statistical arises. It is about technological systems which incorporate also biological production processes of crop and livestock products, and physical, chemical and biochemical processes of production of food. It is the new exclusively difficult class of technologies created in agrarian and industrial complex. Therefore it is necessary to prepare for transition of science to knowledge of very difficult probabilistic systems, managing systems, systems of the ordered complexity.

Ключевые слова: современные технологии АПК, вероятностные, управляющие системы, системы упорядоченной сложности.

Keywords: modern technologies of agrarian and industrial complex, the probabilistic, operating systems, systems of the ordered complexity.

О Панфилов В.A., 2016

Технологии пищевой и перерабатывающей промышленности АПК-продукты здорового питания, N° 5, 2016

Современная наука вырабатывает формы и средства, все более ориентированные на раскрытие свойств и структуры сложных, высокоорганизованных технологических систем. При этом научный поиск идёт не по столбовой дороге. Один из основателей квантовой механики Макс Борн писал: «...мы находимся в джунглях и отыскиваем свой путь посредством проб и ошибок, строя свою дорогу позади себя, по мере того, как мы продвинулись вперёд». 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 технологических комплексов? [1].

Первая веха - это вероятностный стиль мышления ученого и инженера. Старая физико-химическая картина отдельных технологических процессов заменяется новой стохастической картиной, поскольку все технологии как системы процессов функционируют по закономерностям теории вероятности, математической статистики и теории информации. Необходимо устанавливать эти закономерности и делать практические выводы. Другого пути по 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 решаемых задач. Анализ и синтез - две стороны методологии познания. Если в Государственном Русском музее (Санкт-Петербург) нас волнует композиция картины И.Е. Репина «Запорожцы пишут письмо турецкому султану», её сюжет, то мы отходим от полотна подальше, чтобы взглянуть на произведение искусства целиком.

Если нас привлекают образы отдельных запорожцев, то мы подходим к картине поближе. Если же нас интересует физическое состояние картины, то мы вооружаемся увеличительным стеклом и рассматриваем микротрещины краски. Разные цели - разная степень детализации.

При исследовании и оптимизации одного - единственного процесса внутри технологии, содержащей десятки способов преобразования ресурсов, исследователь выполняет процедуру анализа и, пренебрегая влиянием внешних факторов, строит детерминированную модель. Конечная технологическая цель часто остаётся вне его внимания. Но процедура синтеза уже требует учёта внешних возмущающих факторов и учёта взаимовлияния ведущих процессов в технологии. Это ведёт к смене математического аппарата и построению стохастической модели объекта.

Третья веха - это необходимость рассматривать технологии производства и переработки сельскохозяйственной продукции как системы процессов [2]. Такие технологии как объекты исследования и оптимизации должны удовлетворять следующим требованиям:

- объект (целое) должен состоять из подсистем (частей);

- объединение подсистем в систему должно способствовать формулированию цели исследования;

- должен существовать системообразующий фактор, определяющий взаимосвязь подсистем в системе и создающий синергетический эффект;

- должна быть установлена количественная мера, определяющая уровень организации (целостности) системы;

- система должна быть частью (подсистемой), охватывающей её системы (над системы).

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 синтеза. В этой процедуре важнейший вопрос заключается в установлении элемента данной системы как минимального носителя качества технологии.

Технологии пищевой и перерабатывающей промыитенности АПК-продукты здорового питания, № 5, 2016

Далее решается вопрос о связях между элементами п формировании подсистем как достаточно автономных образований. При построении графической модели системы необходимо отразить два-три нижележащих подспстемных уровня.

При выделении элементов системы основным руководящим принципом является принцип функциональности. Между элементами существуют функциональные связи, которые обусловливают их совместное поведение п состояние внутри подсистемы. Таким образом, в результате анализа подсистем формируется их графическая модель, воспроизводящая несколько структурно-иерархических уровней организации системы. Далее из подсистем синтезируется полная графическая модель системного комплекса. Выходы подсистем - точки контроля качества функционирования технологии этого комплекса.

Пятая веха - это диагностика технологической системы с точки зрения качества её функционирования. Диагностика - термин медицинский. Он подразумевает исследование организма человека (биологической системы) с целью повышения его жизнедеятельности. Но разве инженеры АПК не заняты «лечением» своих достаточно сложных технологических образований с целью повышения эффективности пх функционирования. Здесь важно количественно оценить вклад каждой подсистемы в конечный результат и принять объективное решение о методе и средствах «лечения» технологической системы. Более того, необходимо выполнить две диагностики: перед п после соответствующего вмешательства в конкретную действующую технологию. Сравнение количественных результатов этих двух диагностик п покажет глубину проработки НИОКР [2].

Шестая веха - это собственно процесс «лечения» технологической системы по результатам первой диагностики, что выливается, например, во взаимную адаптацию технологических свойств исходного сельскохозяйственного сырья к процессам его преобразования, с одной стороны, и механизмов процессов в машинах, аппаратах п биореакторах перерабатывающих производств к технологическим свойствам сырья, с другой. Цель такой адаптации - получить «здоровый технологический организм» устойчиво и стабильно функционирующий, то есть легко поддающийся автоматизации на всём протяжении сложного технологического потока.

Седьмая веха - это поиск наиболее эффективных методов подвода энергии к процессам производства, хранения и переработки сельскохозяйственного сырья в продукты питания. Речь идёт, прежде всего, о волновых воздействиях на обрабатываемые среды: переменном электромагнитном поле сверхвысоких и низких частот, магнитных полях, световых импульсах, пульсирующих электрических полях, инфракрасном и ультрафиолетовом излучении, кавитации, ультразвуке, электрохимическом и лазерном воздействии. Широкие перспективы просматриваются в сочетании этих волновых процессов с традиционными методами подвода энергии к обрабатываемым средам. Системные комплексы в АПК с их высокой эффективностью открывают эру «волновых технологий» во всем спектре процессов производства продовольствия.

Надо также иметь в виду, что XXI век - это пятый п шестой технологические уклады в АПК [3]. Это время, когда будут создаваться и уже создаются крупномасштабные производства в сельском хозяйстве и в перерабатывающих отраслях, оснащенные автоматикой и электроникой.

Таким образом, стратегия научного поиска при развитии совокупности технологий (системный комплекс) методологически отличается от стратегии научного поиска при решении традиционных задач усовершенствования отдельных процессов в машинах, аппаратах п бпореакторах в технологиях растениеводства, животноводства или переработки сельхозсырья. Эти отличия заключаются и в пространственно-временном соотношении исследуемых объектов, и в методологическом обеспечении, п 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].

Технологии пищевой и перерабатывающей промышленности АПК-продукты здорового питания, N° 5, 2016

ЛИТЕРАТУРА

1. Панфилов, В. А. Системный комплекс «Аграрно-пищевая технология» [Текст] / В.А. Панфилов / / Вестник Российской сельскохозяйственной науки. -2015. - № 4. - С. 6 -9.

2. Панфилов, В.А. Теория технологического потока [Текст] / В.А. Панфилов.- 2 -е изд. - М.:КолосС, 2007. - 319 с.

3. Панфилов, В.А. Продовольственная безопасность России и шестой технологический уклад в АПК [Текст] / В.А. Панфилов / / Вестник Российской сельскохозяйственной науки. - 2016. - № 1 - С. 10 - 12.

4. Инновационное развитие техники пищевых технологий [Текст] / С.Т. Анти-пов, А.В. Журавлёв, Д.А. Казарцев, А.Г. Мордасов [и др.]; под ред. акад. РАН В.А. Панфилова. - СПб.: Лань, 2016. - 660 с.

REFERENCES

1. Panfilov V.A. Sistemnyj kompleks «Agrarno-pishhevaja tehnologija» [System complex «Agrarian and Food Technology»] Vestnik Rossijskoj sel'skohozjajstvennoj nauki, 2015, No 4, pp. 6-9 (Russian).

2. Panfilov VA. Teorija tehnologicheskogo potoka [Theory of a technological flow], Moscow, 2007, 319 pp. (Russian).

3. Panfilov V.A. Prodovol'stvennaja bezopasnost' Rossii i shestoj tehnologicheskij uklad v APK [Food security of Russia and the sixth technological way in agrarian and industrial complex] Vestnik Rossijskoj sel'skohozjajstvennoj nauki, 2016, No 1, pp. 10-12 (Russian).

4. Antipov S.T., Zhuravlyv A.V., Kazartsev D.A., Mordasov A.G. Innovacionnoe razvitie tehniki pishhevyh tehnologij [Innovative development of technology of food technologies] St. Petersburg, 2016, 660 pp. (Russian).