CC BY
39
ПРОДОВОЛЬСТВЕННОЕ МАШИНОСТРОЕНИЕ
УДК 005: 65.012.2: 664. 045
Методология создания нового поколения систем технологий и систем машин для производства продовольствия
Methodology of creation of new generation of systems of technologies and systems of cars for production of the food
Профессор В.А. Панфилов, (Российский государственный аграрный университет - МСХА им. К.А. Тимирязева) кафедра процессов и аппаратов перерабатывающих производств, тел. (499) 977-10-33 E-mail: [email protected]
вед. науч. сотрудник С.П. Андреев (ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт холодильной промышленности») межотраслевая лаборатория систем технологий и систем машин для перерабатывающих и пищевых отраслей АПК, тел. (495) 610-77-40 E-mail: [email protected]
Professor V.A. Panfilov, (The Russian state agricultural university - MSHA of K.A. Timiiyazev) chair of processes and offices of processing industries, tel. (499) 977-10-33 E-mail: [email protected]
Leading Researcher S.P. Andreyev (FGBNU «The All-Russian research institute of the refrigerating industry») interindustry laboratory of systems of technologies and systems of cars for processing and food branches of agrarian and industrial complex, tel. (495) 610-77-40 E-mail: [email protected]
Реферат. До последнего времени многие технологические проблемы пищевого производства, как правило, решались за счёт «адаптации» сельскохозяйственной продукции к требованиям этого производства путём отбора из общего количества части сырья, подходящего по кондициям. Системный комплекс «аграрно-пищевая технология» представляет собой совокупность технологических систем сельскохозяйственного производства, хранения сельхозпродукции, разборки сельскохозяйственного сырья на компоненты, хранения пищевого сырья и сборки пищевых продуктов. Цель исследований - формализовать этапы и содержание работ по созданию нового поколения технологического и технического оснащения производства продовольствия в стране. Перерабатывающая часть системного комплекса «аграрно-пищевая технология» в своей готовности к формированию такого комплекса опережает его сельскохозяйственную часть. Технологические потоки производства значительного количества видов пищевой продукции уже сейчас достаточно строго организованы и функционируют на многих предприятиях при минимально возможном (в сегодняшних условиях) количестве внешних возмущающих факторов и достаточно высоком уровне механизации и автоматизации производства. Поэтому работы по созданию системного комплекса «аграрно-пищевая технология» должны начинаться с оценки готовности именно этой его части к объединению в единый комплекс, а аграрная составляющая должна подстраиваться к нему как ведущему звену. Необходимо форсированно приступать к созданию нового поколения систем технологий и систем машин для сельскохозяйственного производства и перерабатывающих и пищевых отраслей России, если мы хотим кардинально увеличить производство продовольствия в стране, гарантировать его безопасность, качество и конкурентоспособность.
(С) Панфилов В.А., Андреев С.П., 2016
Summary. Until recently many technological problems of food productions were, as a rule, solved due to «adaptation» of agricultural production to requirements of these productions by selection from total of part of the raw materials suitable on standards. The system complex agrarian and food technology" represents set of technological systems of agricultural production, storage of agricultural products, dismantling of agricultural raw materials on components, storages of food raw materials and assembly of foodstuff. The purpose of researches - to formalize stages and content of works on creation of new generation technological and hardware of production of the food in the country. The overworking part of the system complex «agrarian and food technology» advances his agricultural part in the readiness for formation of such complex. Technological streams of production of a significant amount of types of food products are rather strictly organized already now and function at many enterprises at minimum possible (in today's conditions) quantity of the external revolting factors and rather high level of mechanization and automation of production. Therefore works on creation of the system complex «agrarian and food technology» have to begin with an assessment of readiness of this his part for association in a uniform complex, and the agrarian component has to adapt to him as to the leading link. It is necessary to start forcedly creation of new generation of systems of technologies and systems of cars for agricultural production and the overworking and food branches of Russia if we want to increase cardinally production of the food in the country, to guarantee its safety, quality and competitiveness.
Ключевые слова: система технологий, система машин, системный подход, аграрно-пищевая технология, продовольственная независимость, качество и конкурентоспособность продукции, эффективность производства.
Keywords: system of technologies, system of cars, system approach, agrarian and food technology, food independence, quality and competitiveness of production, production efficiency.
До последнего времени многие технологические проблемы пищевого производства, как правило, решались за счёт «адаптации» сельскохозяйственной продукции к требованиям этого производства путём отбора из общего количества части сырья, подходящего по кондициям.
Путь, по которому пошли мировые лидеры производства продовольствия, - создание системных комплексов, объединяющих технологические системы сельскохозяйственного и пищевого производства, то есть переход к единым аграрно-пищевым технологиям производства продуктов питания.
Системный комплекс «аграрно-пищевая технология» представляет собой совокупность технологических систем сельскохозяйственного производства, хранения сельхозпродукции, разборки сельскохозяйственного сырья на компоненты, хранения пищевого сырья и сборки пищевых продуктов [1].
Изучение процессов функционирования и создания таких системных комплексов требует разработки методологии формирования нового поколения систем технологий и систем машин на базе сквозных аграрно-пищевых технологий.
Цель исследований - формализовать этапы и содержание работ по созданию нового поколения технологического и технического оснащения производства продовольствия в стране.
Настало время под «адаптацией» сельскохозяйственного производства к пищевым технологиям понимать не отбор части произведённой сельскохозяйственной продукции, а её производство с заранее оговоренными параметрами и допусками на них. Более узкие допуски на входы и выходы технологических процессов пищевого производства при высокой технологической дисциплине обеспечат не только высокое качество продукции, но и стабильность как отдельных процессов, так и технологического потока в целом, а следовательно, эффективность (прибыльность) как пищевого, так и сельскохозяйственного производства. При этом отпадают вопросы создания сложнейших технических средств контроля и управления технологическими процессами. Подавая на вход в технологии сырьё с заведомо стабильными параметрами, мы упрощаем весь процесс производства пищевой продукции с заданными потребительскими свойствами.
омышленности
На рисунке представлена структурная схема системного комплекса «аграрно-пищевая технология».
фильтр
—►
т.е.
хранения с.-х продукции
т.е.
хранения пищевой среды
фильтр
^ т.е.
^ разборки с.-N X продукции на компо-
ненты
т.е.
сборки пищевого продукта
Т.С. сборки пищевого продукта
п
►
1 I
п
3
Рисунок. Вариант системного комплекса «аграрно-пищевая технология» продуктов питания Пг, Пг, Пз, имеющих единый основной компонент
Для обеспечения высокой эффективности функционирования системного комплекса в целом ведущее звено комплекса (технологическая система разборки сельскохозяйственной продукции на компоненты) должно выдвигать своей предшественнице - аграрной части (аграрной технологии) определённые требования к характеристикам её выходной части - пищевому сельскохозяйственному сырью, в частности:
- стабильность свойств - геометрических размеров, формы, массы, химического состава и др.;
- оптимальное соотношение содержания ценных и балластных веществ;
- простота разделения ценной и сопутствующих частей.
Выполнение этих требований не только упрощает технологию переработки, но и позволяет создавать более простые конструкции машин. Поэтому и селекционная работа, и генная инженерия, и технологии выращивания, уборки и хранения должны быть ориентированы на простую технологию переработки сельскохозяйственной продукции, т.е. малооперационную и сжатую во времени. Необходимо работать над созданием сортов растений и пород животных, предназначенных для промышленной переработки.
При создании системного комплекса «аграрно-пищевая технология» следует соблюдать принципы системного подхода и выполнять ряд обязательных условий:
- правильно выбрать и определить границы всех составных частей, технологий, входящих в комплекс;
- обеспечить хорошую взаимосвязь, преемственность между этими частями;
- обеспечить управляемость всеми составными частями и комплексом в целом, ориентированную на требуемую эффективность комплекса;
- доля ручного труда в технологиях должна быть минимальной;
- комплекс должен иметь высокую технологическую надёжность.
При формировании системного комплекса должно быть обеспечено:
- выполнение комплексом всех стоящих перед ним задач;
- тщательное сопряжение всех входящих в него технологий в единый хорошо функционирующий технологический поток;
- всесторонняя автономная проверка технологической надёжности каждого элемента комплекса;
- количественная оценка уровня стабильности каждой подсистемы технологий, составляющих комплекс, и оценка уровня целостности (уровня организации) этих технологий;
- количественная оценка уровня целостности системного комплекса в целом и оценка эффективности его функционирования при решении поставленных задач.
Перерабатывающая часть системного комплекса «аграрно-пищевая технология» в своей готовности к формированию такого комплекса значительно опережает его сельскохозяйственную часть. Технологические потоки производства значительного количества видов пищевой продукции уже сейчас достаточно строго организованы и функционируют на многих предприятиях при минимально возможном (в сегодняшних условиях) количестве внешних возмущающих факторов и достаточно высоком уровне механизации и автоматизации производств. Поэтому работы по созданию системного комплекса «аграрно-пищевая технология» должны начинаться с оценки готовности именно этой его части к объединению в единый комплекс, а аграрная составляющая должна подстраиваться к нему как ведущему звену.
Работы по созданию аграрно-пищевых технологий условно можно разделить на четыре этапа. Первый этап. На этом этапе из всего многообразия технологий пищевых продуктов, производимых на перерабатывающих или пищевых предприятиях, отбираются технологии продукции достаточно высокого качества, востребованной на потребительском рынке, конкурентоспособной и по качеству, и по цене. Объективно оценить степень совершенства этих технологий позволяет их диагностика на действующих предприятиях [2].
Второй этап. Из всего числа прошедших диагностику технологий отбираются технологии с уровнем целостности технологического потока больше нуля. Для сырья, используемого в отобранных технологиях, должны быть подготовлены технологические требования пищевого производства. С этими требованиями должны быть ознакомлены партнёры по созданию сквозных аграрно-пищевых технологий. Требования должны быть понятны партнёрам и реализуемы на практике. Технологические требования пищевого производства оформляются в виде сборников (брошюр) требований на сырьё для каждой из перерабатывающих отраслей АПК России. Информация о наличии таких сборников должна быть доведена до пищевых и перерабатывающих предприятий, сельхозпроизводителей и министерства сельского хозяйства РФ.
Третий этап. С этого этапа начинается работа по соединению аграрных и пищевых технологий, то есть создание сквозных технологий производства продуктов питания с заданными потребительскими свойствами. К работе должны подключаться сельскохозяйственные институты Федерального агентства научных организаций (ФАНО). Возможно участие в работах научных организаций различных ведомств, министерств, союзов и объединений, связанных с агробизнесом и производством пищевой продукции. Говоря о качестве сырья, следует разделять показатели, формирующие качество конечной продукции, то есть продуктов питания, и показатели технологичности сырья в его последующей переработке. Эти последние показатели очень важны именно в промышленной переработке, так как в значительной мере определяют условия проведения каждой конкретной операции, стабильность технологического процесса, а следовательно, эффективность, прибыльность производства и на них следует обратить особое внимание для обеспечения конкурентоспособности продукции. На этом этапе под ранее сформулиро-
ванные технологические требования к сырью подбираются технологии сельскохозяйственного производства, обеспечивающие выполнение этих требований. Таким образом, для некоторой номенклатуры пищевой продукции уже могут быть сформированы аграрно-пищевые технологии.
Четвёртый этап. В большинстве случаев подобрать и напрямую стыковать аграрные и пищевые технологии не представляется возможным. Стыковка может обеспечиваться следующим путём:
- доработкой (корректировкой) технологии сельскохозяйственного производства с целью обеспечения соответствия показателей производимой продукции требованиям технологического процесса перерабатывающего производства;
- уточнением (корректировкой) технологии переработки под производимое сельским хозяйством сырьё с целью обеспечения необходимых характеристик качества конечной продукции;
- изменением одновременно технологий сельскохозяйственного производства исходного сырья и технологий его переработки, с тем чтобы создать оптимальный вариант единой аграрно-пищевой технологии производства конечной пищевой продукции с минимально возможными затратами и конкурентоспособной по качественным показателям с продукцией других производителей, поступающей на потребительский рынок в стране и мире.
Этот этап самый трудоёмкий и требует серьёзной научной проработки: исследования, разработки и реализации новых технологических процессов, использования новых технических решений, применения машин, аппаратов и биореакторов нового поколения - более эффективных, гарантирующих качество и экономичность выполнения технологических операций.
ФГБНУ «ВНИХИ» разработан комплект организационно-методических документов: организационно-методические рекомендации «Порядок работ по созданию сквозных аграрно-пищевых технологий»; методические рекомендации «Выбор направлений и состава работ по корректировке технологий производства и переработки сельскохозяйственной продукции для повышения эффективности сквозной аграрно-пищевой технологии»; методика прогнозирования технического оснащения аграрно-пищевых технологий; методика оценки качества и экономической эффективности сквозного технологического потока производства пищевой продукции. Они позволяют приступить к разработке аграрно-пищевых технологий по всем видам пищевой продукции и вывести российский агропромышленный комплекс на новый уровень развития.
Приведем пример работ по созданию аграрно-пищевой технологии. Во ВНИИ крахмалопродуктов в 80-х годах XX века была создана принципиально новая безотходная технология переработки картофеля на крахмал со снижением в 10 раз расхода воды, с применением измельчающих машин ударного действия и извлечения крахмала в многоконтурных гидроциклонных установках. Создан близкий к «идеальному» технологический поток производства картофельного крахмала, характеризуемый наименьшим количеством технологических операций и меньшим числом машин и аппаратов.
В 1989 г. в агросистеме «Брянский крахмал» были подготовлены мероприятия, направленные на повышение эффективности её функционирования, и включавшие в себя:
- кооперацию с селекционерами крахмалосодержащего сырья по увеличению его качества и крахмалистости до 20 %, снижение себестоимости выращивания;
- совершенствование технологии переработки картофеля и производства крахмала по новой технологической схеме и на новом более эффективном оборудовании;
- обновление и расширение ассортимента крахмалопродуктов, в первую очередь, модифицированного крахмала с заданными потребительскими свойствами, пользующегося повышенным спросом;
- интеграцию экономических интересов производителей сельскохозяйственного сырья и перерабатывающих предприятий по совместно выпускаемой крахмало-паточной продукции.
Реализация этих мероприятий позволила соединить технологии сельскохозяйственного и пищевого производства - создать реально действующую сквозную аг-рарно-пищевую технологию с новым системным качеством и высокой экономической эффективностью.
Известно, что решить проблему обеспечения продовольственной безопасности страны можно только значительно увеличив производство пищевой сельскохозяйственной продукции, обеспечивая эффективность её использования и уменьшая потери. Россия по своему потенциалу может и должна быть мировым экспортёром продовольствия. Это возможно только на пути коренного технологического и технического перевооружения агропромышленного комплекса страны, которое позволит обеспечить интенсификацию всего производства в АПК за счёт применения принципиально новых технологий и машин, гарантирующих эффективность работы предприятий, высокое качество и конкурентоспособность продукции.
Основой государственной научно-технической политики, направленной на такое перевооружение, должны стать федеральные системы технологий и машин, создаваемые на новой научно-методической базе, опирающейся на положения систе-мологии и системный подход к созданию технологического и технического оснащения производства продовольствия в стране на основе сквозных аграрно-пищевых технологий [3].
Создание аграрно-пищевых технологий очень трудоёмкая работа, для которой необходимо большое число специалистов: учёных-технологов, инженеров, конструкторов в каждой из отраслей сельскохозяйственного производства, пищевой и перерабатывающей промышленности. Тем не менее, начинать эту работу необходимо - мы и так значительно отстаём от развитых стран мира. При этом ждать годы пока будут созданы аграрно-пищевые технологии для всех видов пищевой продукции, которые обеспечат качественный скачок в технологическом и техническом оснащении производства продовольствия в стране, не следует.
Уже сейчас, и как можно быстрее, следует передавать в производство новые технологии и машины, обеспечивающие повышение конкурентоспособности отечественной продукции и эффективность производства российских предприятий. Это позволят системы технологий и машин, которые должны вобрать в себя все современные инновационные технологии и машины, предназначенные для использования на отечественных предприятиях.
Необходимость создания систем технологий и систем машин определена Федеральным законом РФ «Об инженерно-технической системе агропромышленного комплекса» от 24.05.1999 г. № 100-ФЗ. В статье 12 п. 2 закона среди основных направлений государственного регулирования деятельности в инженерно-технической системе АПК указывается: «разработка и ведение федеральной системы технологий и машин для производства, хранения и переработки сельскохозяйственной продукции».
Распоряжением правительства РФ от 19 марта 2014 г. № 398-Р утверждён «комплекс мер, направленных на отказ от использования устаревших и неэффективных технологий, переход на принципы наилучших доступных технологий и внедрение современных технологий», предусматривающий разработку и введение в действие информационно-технических справочников и реестров наилучших технологий - по сути тех же систем машин и систем технологий.
Необходимо форсированно приступать к созданию нового поколения систем технологий и систем машин для сельскохозяйственного производства и перерабатывающих и пищевых отраслей России, если мы хотим кардинально увеличить производство продовольствия в стране, гарантировать его безопасность, качество и конкурентоспособность.
ЛИТЕРАТУРА
1. Панфилов, В.А. Системный комплекс «Аграрно-пищевая технология» [Текст] / В.А. Панфилов / / Вестник Российской сельскохозяйственной науки. - 2005.
- № 4. - С. 6 - 9.
2. Панфилов, В.А. Теория технологического потока [Текст] / В.А. Панфилов.
- 2-е изд. - М.: Колос С, 2007. - 319 с.
3. Андреев, С.П. «Научные основы создания систем технологий и систем машин для АПК. Системный подход к созданию инновационных технологий и оборудования для производства продовольствия [Текст] / С.П. Андреев, В.А. Панфилов.
- Германия, Lambert Academic Publishing, 2015. - 64 с.
REFERENCES
1. Panfilov V.A. Sistemnyy kompleks «Agrarno-pishchevaya tekhnologiya» [System complex «Agrarian and Food Technology»], Messenger of the Russian agricultural science, 2005, No 4, pp. 6-9 (Russian).
2. Panfilov V.A. Teoriya tekhnologicheskogo potoka [Theory of a technological stream], Moscow, 2007, 319 pp (Russian).
3. Andreyev S.P., Panfilov V.A. «Nauchnye osnovy sozdaniya sistem tekhnologiy i sistem mashin dlya APK. Sistemnyy podkhod k sozdaniyu innovatsionnykh tekhnologiy i oborudovaniya dlya proizvodstva prodovol'stviya [«Scientific bases of creation of systems of technologies and systems of cars for agrarian and industrial complex. System approach to creation of innovative technologies and equipment for production of the food], Germany, 2015, 64 pp (Germany).
