К вопросу изучения и преподавания курса "метрологические основы пищевых производств"

УДК 556.5.01

К вопросу изучения и преподавания курса

«Метрологические основы пищевых производств»

Решение проблем улучшения качества, повышения количества и расширения ассортимента продукции отечественного производства, контроля качества импортируемого сырья и готовой продукции, экологического воздействия производств, а также участия российских производителей в системе ВТО и программе импор-тозамещения во многом зависит от состояния метрологического обеспечения разработки и производства продукции на предприятиях. В новых условиях хозяйствования метрологические службы как самостоятельные структурные подразделения на предприятиях и в отраслевых НИИ практически полностью ликвидированы или существенно сокращены. Следует признать, что это объективная реальность, которая, однако, привела к тому, что сложившаяся сегодня система контроля качества продукции и ее сертификации не имеет должного метрологического обоснования (например, оценку качества продукции часто проводят при отсутствии требуемых норм точности с применением методик измерений, погрешность которых неизвестна или оценена неверно). На многих предприятиях (в особой мере это относится к тем, где преобладает доля иностранного капитала) просто не имеют информации об отечественной законодательной базе метрологического обеспечения производства. Это значит, что необходимыми знаниями в области метрологического обеспечения должны обладать практически все специалисты предприятия, знать и уметь грамотно применять основные метрологические нормативные документы, положения, уметь их адаптировать к своим условиям деятельности.

Все это требует надлежащей подготовки кадров и повышения квалификации специалистов. Обучение во многих вузах по курсам «Метрология», «Метрологическое обеспечение» и «Метрология, стандартизация и сертификация» ведется по учебникам и учебным пособиям, ориентированным на классическую, высшую метрологию, недостаточно учитывающим потребности произ-

водства и экономическую эффективность метрологической деятельности. Особенно это относится к технологическим отраслям (пищевая, химико-фармацевтическая, целлюлозно-бумажная, нефтехимическая и др.) промышленности, которым присуще большое количество принципиально значимых метрологических особенностей. При этом упускают из виду тот факт, что на производстве надлежащее применение метрологии, правильная организация метрологического обеспечения производства должны служить важным источником экономической эффективности, снижения себестоимости продукции и в целом производственных затрат. У специалистов нередко доминирует ложное представление, что измерительный процесс тем лучше организован и выполнен, чем точнее полученный результат. При этом не учитывают тот факт, что измерение - весьма дорогостоящий процесс, совокупные затраты на который составляют в себестоимости продукции 20-30%, а иногда и более. Это значит, что основной вектор принятия решения при постановке измерительного эксперимента должен быть направлен в сторону минимизации затрат, а следовательно, максимально допустимой (исходя из решаемой измерительной задачи) погрешности результата.

Пищевая и перерабатывающая отрасли промышленности, как и все другие отрасли агропромышленного комплекса, имеют ряд существенных особенностей в плане проведения измерений, обработки и отображения измерительной информации, достаточно подробно исследованных [1]. Поэтому безусловное выполнение положений, установленных общеотраслевыми нормативно-методическими документами и недостаточно осмысленными сентенциями указанных учебных пособий, часто сопровождается излишними издержками. Их адаптация к условиям добывания, разработки и производства пищевой продукции необходима и возможна.

Отраслевая прикладная метрология выработала свои методические приемы, применение которых

А. А. Бегунов, д-р техн. наук, профессор Всероссийский научно-исследовательский институт жиров РАСХН В. Л. Иванов, канд. техн. наук, доцент Университет ИТМО, г. Санкт-Петербург

позволяет оптимизировать многие процессы разработки и производства продукции [2]. Это относится как к пользованию «метрологическим языком» - применению названий и обозначений физических величин и их единиц - так и к выбору средств измерений, установлению номенклатуры контролируемых технологических параметров и показателей качества сырья и готовой продукции, а также к установлению предельно допустимых (максимально приемлемых) норм погрешности их измерения, разработке и ведению технологических процессов и оборудованию, контролю, испытаниям и сертификации входного сырья и готовой продукции.

Роль метрологии в целом, в том числе измерений на предприятиях, имеет принципиальные особенности. Это связано с тем, что затраты на измерения в существенной степени (примерно, в квадратической) зависят от точности результата измерений, а метрологическая деятельность на предприятии наряду со всеми другими специальностями должна быть экономически эффективна или социально необходима - иначе она просто не нужна. Высшая метрология (средства измерений высшей точности) стремится к приоритету точности; вектор измерительного процесса в прикладной метрологии (экономическая оптимизация производства) приоритет имеет экономика.

В связи с этим в плане принятия принципиальных решений возникающих измерительных задач ее условно можно разделить на высшую и прикладную области, Целями первой являются создание эталонов - средств воспроизведения и хранения размеров единиц, а также средств и методов передачи их рабочим средствам измерения, выполнение специальных прецизионных измерений. Здесь основное направление вектора принятия решения - достижение максимальной точности, при этом экономические факторы имеют вторичное значение. В задачу второй области входит применение метрологических правил и норм на рабочем уровне, для решения рабочих

ЭКОНОМИКА И УПРАВЛЕНИЕ

измерительных задач на производстве и при научных исследованиях с минимальными экономическими и социальными издержками. Поэтому в прикладной метрологии указанный вектор должен быть направлен прямо в противоположную сторону -на решение задачи с минимальными экономическими затратами. Именно поэтому оптимальное метрологическое решение должно быть нацелено на максимально допустимую (исходя из решаемой измерительной задачи) погрешность результата измерения. В то же время на предприятиях проблемы с поступающим сырьем и энергоносителями (входной контроль), а также технологическими процессами (контроль и регулирование технологических параметров) зачастую пытаются решать с помощью средств измерений и регулирования. Однако в определенных ситуациях экономически может быть более выгодным отказ от первоначально заявленной точности или измерений вообще в пользу технологической стабилизации качества поступающего сырья и энергоносителей, наладки технологии и оборудования, а также организации производства. Это относится и к показателям безопасности, поскольку, как правило, допустимые нормативы на них устанавливают с существенным запасом, и здесь важнее не высокая точность, а метрологическая надежность получаемой измерительной информации.

На кафедре «Автоматизации биотехнологических и теплофизических процессов» Университета ИТМО разработаны: курс «Метрологические основы пищевых производств», рабочие программы и цикл учебников, получивших гриф «Учебники для вузов» [3, 4] и «Метрология. Методы, средства и методики аналитических измерений в пищевой и перерабатывающей промышленности».

Основные концептуальные отличия этого курса:

1) экономическая эффективность результатов измерений.

2) ориентация на промышленное производство и специалистов всех профилей с учетом метрологических особенностей пищевой промышленности;

3) акцент на аналитику - измерение состава сырья и готовой продукции, в том числе оценка органолептики. При этом основным указателем является Федеральный закон «Об обеспечении единства измерений».

Основная задача курса - дать будущим и уже состоявшимся специалистам отрасли (не только метрологам) знания, которые позволят выполнять установленные законодательной ме-

трологией положения в минимально достаточной степени с наименьшими экономическими и социальными затратами.

Большое значение имеет своевременно и правильно выполненная метрологическая экспертиза всех видов документации (дешевле ошибки исправить «на бумаге», чем в натуре). Важную роль в пищевой промышленности играют разработка и метрологическая аттестация методик измерений и испытаний, которые в отрасли являются основным средством получения измерительной информации о качестве сырья и готовой продукции. В связи с этим задача курса - научить специалистов отрасли (будущих производственников, научных работников, разработчиков и преподавателей) понимать суть метрологического подхода к производству и применять его при разработке продукции, технологических процессов и оборудования, при их испытаниях и эксплуатации. Подчеркивается, что указанная деятельность должна входить в обязанности работников не только метрологической, но и всех служб предприятия и организации. Они совместно должны увязывать, уточнять положения и нормы в зависимости от особенностей конкретного производства и оказывать разработчикам и изготовителям методическую и практическую помощь в их реализации с наименьшими экономическими затратами.

Приводятся рекомендации по организации метрологической службы предприятия, рассматриваемой как неотъемлемая часть единого организма предприятия.

Данный курс и цикл учебников рассматривают как основные положения общеотраслевых документов, так и влияние особенностей пищевых производств на организацию и выполнение измерений, обработку полученных данных и интерпретацию результатов измерений. Он направлен на умение оценивать уровень их достоверности и эффективность и иллюстрируется конкретными, взятыми из практики примерами и рассчитан на будущих метрологов предприятий, на специалистов, занимающихся разработкой, изготовлением и применением продукции, и преподавателей высших и средних специальных учебных заведений, а также слушателей учебных заведений дополнительного профессионального образования.

Цикл учебников ориентирован не только на пищевую отрасль (как представляется, наиболее характерную с точки зрения упомянутых метрологических особенностей),

но и на все добывающие отрасли агропромышленного комплекса.

Учебники предназначены для учащихся высших и средних учебных заведений (бакалавры, специалисты, магистры и аспиранты) пищевой и перерабатывающей отрасли всех специальностей, обучающихся по направлениям 220000 «Автоматика и управление», 240000 «Химическая и биотехнология», в том числе 240700 «Биотехнология», и 260000 «Технология продовольственных продуктов и потребительских товаров». Кроме того, он может быть использован в учебных заведениях и других, практически всех технологических отраслей промышленности (отраслей агропромышленного комплекса, химико-фармацевтической, нефтехимической, целлюлозно-бумажной и т. д.), отличающихся тем, что основу их производств составляют процессы разделения и смешивания компонентов, а главным показателем качества исходного сырья, полупродуктов и готовой продукции является состав. Для этих отраслей основной вид измерений - анализ состава, аналитические измерения. Учебник может представлять интерес для студентов и магистрантов других технических специальностей и направлений подготовки, изучающих метрологию в составе общепрофессиональных дисциплин, а также будет полезен сотрудникам государственной метрологической службы и работникам метрологических служб государственных органов управления Российской Федерации и юридических лиц, сотрудникам научных учреждений и специалистам на производстве и в научных организациях, занимающимся измерениями. Издание может быть использовано при повышении квалификации и переподготовке в учебных заведениях дополнительного профессионального образования.

Целью учебника для вузов «Метрология. Аналитические решения в пищевой и перерабатывающей промышленности» [3] является рассмотрение теоретических, методологических и технических основ единства измерений вообще, в том числе аналитических, с опорой на практику их применения. Он, вероятно, впервые, построен на основах современной теории измерений, а потому включает органолептические (экспертные) оценки как один из видов измерений. Он содержит три основных раздела: «Теоретические и методологические основы метрологии», «Метрологические основы аналитических измерений» и «Метрологические основы аналитических методов

и методик измерений». В виде приложения приведены примеры реализации изложенных в учебнике положений и рекомендаций при решении ряда конкретных, взятых из практики аналитических задач.

Учебник для вузов «Метрология. Производство продукции в пищевой и перерабатывающей промышленности» [4] служит второй частью цикла. Если в первой основное внимание сосредоточено на общих вопросах метрологии и она в определенном смысле больше касается научной стороны метрологической деятельности, то в данной книге внимание сосредоточено на прикладных вопросах, на проблемах производства продукции пищевой и перерабатывающей промышленности. Книга состоит из трех глав и приложения, в котором даны практические примеры применения метрологических правил и норм в производстве, заимствованные, как правило, из личного опыта автора.

В части «Метрология. Методы, средства и методики аналитических измерений в пищевой и перерабатывающей промышленности» содержатся аналитические методы измерений; акустические методы; методы органолептических оценок качества пищевой продукции; методики измерений; метрологические основы аналитики; величины и единицы,

характеризующие состав; основные метрологические характеристики методов; методику прецизионного измерения массовой доли воды в газообразных системах сорбционно-гравиметрическим методом; принципы и методологию построения систем воспроизведения и размеров единиц некоторых аналитических величин. Приложения включают метрологические исследования методик измерений, контрольные вопросы, а также темы магистерских и аспирантских квалификационных работ.

Исходя из изложенного, студентам и начинающим специалистам необходимо знать и уметь:

1) правильно использовать терминологию и единицы;

2) знать основные законодательные нормативы в области метрологии и уметь их адаптировать к реальным условиям производства;

3) формулировать «требуемую» и «гарантированную» нормы точности измерений, понимать и оценивать экономическую значимость метрологии;

4) разрабатывать и аттестовывать методики измерений и испытаний, включая экспертные оценки, оценивать уровень их достоверности;

5) разрабатывать системы отраслевых эталонов состава и свойств и стандартных образцов состава веществ как практическую базу обе-

спечения единства аналитических измерений;

6) метрологически обосновывать требования к средствам измерений;

7) применять статистические методы отбора проб и оценивать связанную с этим погрешность;

8) проводить метрологическую экспертизу всех видов документации;

9) проводить градуировки и оценивать погрешность, вводимую при этом в погрешность (неопределенность) результата измерения;

10) применять метрологические правила, нормы и методологию к разработке и ведению технологических процессов и оборудованию.

ЛИТЕРАТУРА

1. Бегунов, А. А. Метрология в пищевой и перерабатывающей промышленности в 2-х томах: Учебно-справочная книга/А. А. Бегунов. - М.: Типография Рос-сельхозакадемии, 2005. - 320+450 с.

2. Бегунов, А. А. Метрологические основы аналитики/ А. А. Бегунов. -СПб.: РИМ, 2004. - 413 с.

3. Бегунов, А. А. Метрология. Аналитические измерения в пищевой и перерабатывающей промышленности: Учебник для вузов/А. А. Бегунов. - СПб.: ГИОРД,

2014. - 440 с.

4. Бегунов, А. А. Метрология. Производство продукции в пищевой и перерабатывающей промышленности: Учеб. для вузов/А. А. Бегунов. - СПб.: ГИОРД,

2015. - 520 с.

К вопросу изучения и преподавания курса «Метрологические основы пищевых производств»

Ключевые слова

контроль и качество; метрология; метрологическая экспертиза; пищевые производства; учебник

Реферат

Разработанный курс «Метрологические основы пищевых производств» и написанный в его обеспечение цикл из трех учебников принципиально отличается от известной литературы на эту тему несколькими принципами: ориентацией на экономическую значимость метрологии в промышленном производстве, учет метрологических особенностей пищевой отрасли и влияние метрологии на многие стадии технологического процесса. Установленные общеотраслевыми нормативно-методическими документами положения, правила и нормы необходимо и возможно адаптировать к условиям добывания, разработки и производства пищевой продукции необходима и возможна. Основная задача курса - дать будущим и уже состоявшимся специалистам отрасли (не только метрологам) знания, которые позволят выполнять установленные законодательной метрологией положения в минимально - достаточной степени с наименьшими экономическими и социальными затратами, понимать суть метрологического подхода к производству и применять его при разработке продукции, технологических процессов и оборудования, при их испытаниях и эксплуатации. Целью первой книги является рассмотрение теоретических, методологических и технических основ единства измерений вообще и в том числе аналитических с опорой на практику их применения.

Авторы

Бегунов Александр Андреевич, д-р техн. наук, профессор, Всероссийский научно-исследовательский институт жиров РАСХН, 191119, г. Санкт-Петербург, ул. Черняховского, 10; begunov38@mail.ru

Иванов Владимир Леонидович, канд. техн. наук, доцент, Университет ИТМО, 191002, г. Санкт-Петербург, ул. Ломоносова, д. 9, vniig-audit@mail.ru

To the question of teaching of the subject in universities of food engineering «Metrological basics of food production»

Key words

control and quality; metrology; metrological expertise; food production; textbook

Abstracts

The developed course «Metrological Bases of Food Productions» and the cycle written to its providing from three textbooks essentially differs from known literature on this subject in several principles: orientation to the economic importance of metrology in industrial production, the accounting of metrological features of food branch and influence of metrology on many stages of technological process. The provisions established by all-industry standard and methodical documents, rules and norms it is necessary and it is possible to adapt for conditions of getting, development and productions of food products it is necessary and possible. The main objective of a course - to give to future and already taken place specialists of branch (not only to metrologists) knowledge which will allow to carry out the provisions established by legislative metrology in minimum - sufficient degree with the smallest economic and social expenses, to understand an essence of metrological approach to production and to apply it when developing production, technological processes and the equipment, at their tests and operation. The purpose of the first book is consideration of theoretical, methodological and technical bases of unity of measurements in general and including analytical with a support on practice of their application.

Authors

Begunov Alexandr Andreevich, Doctor of Technical Science, Doctor of Technical Science, Professor,

All-Russian Research Institute of Fats RAAS, 10, Chernyakhovskogo St., St. Petersburg, 191119, begunov38@mail.ru

Ivanov Vladimir Leonidovich, Candidate of Technical Science, Docent, Saint Petersburg State University of Information Technologies, Mechanics and Optics, 9, Lomonosova St., St. Petersburg, 191002, vniig-audit@mail.ru