Содержание к диссертации
Введение 7
Раздел 1 Формулирование проблемы; цель, метод, предмет, объекты и
задачи исследования ц
Проблемы агроэкосистемы 11
Экологические проблемы кормопроизводства 15
Технические проблемы сельскохозяйственного производства 18
Формулирование научной проблемы, цель исследований 20
Предмет, метод, объекты и задачи исследования 25
Заключение по разделу. 28
Раздел 2 Совершенствование примитивных орудий труда: поисковые
исследования предварительного характера 29
2.1 Историко-археологические данные о совершенствовании орудий
труда первобытного общества людей 29
Обобщение, анализ, выводы и гипотеза 35
Обоснование периодов историко-технического анализа 38
Раздел 3 Становление и совершенствование сельскохозяйственной
материально-технической базы: предварительные исследования 41
Аграрные средства труда и примитивная технология эпохи парцеллярного хозяйства 41
Концепция становления агротехнической базы эпохи парцеллярного хозяйства 49
3.3 Развитие агротехнического уклада феодально-крепостнического
строя 50
Крестьянский двор - главная производительная сила России 59
Материально-техническая база сельскохозяйственного
производства России 18...19 веков 63
3.6 Концепция материально-технической базы
феодально-крепостнического 67
Раздел 4 Материально-техническая база сельскохозяйственного
производства капиталистической России: ретроспективный анализ 68
Агротехнический переворот в эпоху зарождающегося капитализма 68
Землевладение и землепользование в Российской Империи
на рубеже 20-го столетия 77
4.3 Заключение по разделу. 81
Раздел 5 Совершенствование материально-технической базы 82
социалистического сельскохозяйственного производства СССР.
5.1 Развитие материально-технической базы агропроизводства
в период с 1917-го по 1941-й годы 20-го века 82
5.2 Концепция развития материально-технической базы
агропроизводства в период с 1917-го по 1941-й годы 20-го века 91
5.3 Катастрофа в сельскохозяйственном производстве в результате
войны 1941...1945 годов и преодоление ее последствий 92
Сопоставление восстановительных периодов сельскохозяйственного производства России первой половины 20-го века 99
Концепция несостоявшейся системы сельскохозяйственных машин 102
Развитие колхозного строя и реорганизация МТС 103
Задача освоения целинных и залежных земель 115
Динамика развития материально-технической базы сельскохозяйственного производства во второй половине 20-го века 116
Раздел 6 Материально-техническая база АПК России переходного
периода 125
6.1 Структурные изменения в техническом оснащении сельского
хозяйства 125
6.2 Цикличность и законы совершенствования отечественной
сельскохозяйственной материально-технической базы 130
Заключение по разделу. 132
Раздел 7 Особенности совершенствования АПК: США, Японии,
СССР и РФ 133
Модель инновационных процессов 133
Совершенствование сельскохозяйственного производства
ведущими странами мира 134
Раздел 8 Некоторые принципы совершенствования системы
сельскохозяйственных машин в СССР...... 144
Раздел 9 История, периоды и принципы совершенствования орудий
труда и механизмов для обработки почвы 157
Почвообрабатывающая техника первобытного человека 157
Процесс совершенствования сохи и плуга 159
Совершенствование пахотных орудий за рубежом 174
Развитие отечественного плугостроения в 19-м веке 176
Пахотные орудия труда механической тяги 183
Совершенствование системы пахотных орудий труда 192
Современный цикл совершенствования плугов 197
Концепция совершенствования традиционных орудий труда
для обработки почвы 204
9.9 Основные закономерности 213
Раздел 10 История механизации труда при посевных работах 215
Совершенствование посевных машин 215
Основные закономерности 222
Раздел 11 Совершенствование средств механизации труда для уборки
корнеклубнеплодов 223
Заключение по разделу. 232
Раздел 12 Особенности совершенствования зерноуборочной техники 233
Примитивная механизация жатвы и обмолота зерновых культур 233
Комбайны 244
Советское комбайностроение 251
Краткая характеристика и концепция совершенствования современных зерноуборочных комбайнов 264
Выводы по разделу и основные закономерности 272
Раздел 13 История, периоды и принципы совершенствования машин
для переработки корнеклубнеплодов на корм животным 273
13.1 От простейшего оборудования - к системе машин
в животноводческой отрасли АПК России 273
Специальные машины для подготовки и переработки корнеклубнеплодов на корм животным 280
Заключение по разделу. 296
Раздел 14 Тенденции совершенствования сельскохозяйственной
техники в России на современном этапе 297
Структура и современное состояние отраслей АПК РФ 297
Краткая характеристика системы технологий и машин 304
Особенности новых технологий и средств их реализации 309
Элементно-агрегатная база и блочно-модульные принципы
создания сельскохозяйственной техники 311
Раздел 15 Моделирование процесса эволюции сельскохозяйственной
техники 319
Структурный критерий технического совершенства 319
Закон материализации агротехнических объектов и систем 321
Исследование закона материализации агротехнических
объектов и систем 326
15.4 Основные принципы совершенствования системы технологий
и машин 333
Исследование закономерности бифуркационного множества агротехнических объектов 338
Негативная закономерность развития сельскохозяйственного производства в СССР и РФ 344
Раздел 16 Экспертная система информационного проектирования
новшеств 354
Основные принципы совершенствования АТО 355
Классификация и анализ бифуркационного множества АТО 362
Критерий уровня совершенства АТО 368
Взаимосвязь между агротехническими проблемами, потребностями
и комплексом критериев АТО 371
16.5 Уровень совершенства АТО 376
Заключение 383
Общие выводы и рекомендации 404
Литература 408
Приложения 430
Введение к работе
Одной из проблем сельскохозяйственного машиноведения является ограниченность концепции1 процесса совершенствования2 средств механизации сельскохозяйственного труда. Разрешение проблемы совершенствования техники особенно актуально на этапе перестройки системы производства. Концепция машины "...определяется ... как ряд требований к машине для выполнения ее назначения, основанный на количественных соотношениях между основными параметрами, такими как форма, размер, вес, мощность. Требования к самой конструкции машины и узлам ее при этом не рассматриваются" (выделено мной - AT.) [3, с. 256, 257].
Усовершенствованная техника создается на базе существующего технологического принципа действия; новая техника создается на основе приобретения новых знаний, открытия законов и закономерностей3 материализации, строения, совершенствования (эволюции) и утилизации технических средств механизации производственных процессов. Закон техники имеет отношение к любому техническому объекту (ТО) или ко многим классам ТО, имеющим отличающиеся функциональные назначения. Закономерность техники имеет отношение к ТО с одинаковой или близкими функциями4 [4, с. 40].
Известно множество работ, посвященных конкретным закономерностям развития отдельных видов техники. Наибольшую известность получили труды сотрудников Института истории естествознания и техники им. СИ. Вавилова РАН и труды отечественных ученых: Г.Н. Алексеева, А.А. Артюшина, Е.П. Балашова, В.И. Белозерцева, ПН. Бурченко, В.П. Быкова, И.Ф. Василенко, В.П. Горячкина, Б.В. Гусева, ГГ. Григоряна, В.Л. Гвоздецкого, СМ. Доценко, В.Ф. Дубинина, В.А. Желиговского, Э.В. Жалнина, В.П. Зуева, В.Г Еникеева, Ю.Б. Емелина, М.Н. Еро-хина, Б.И. Иванова, А.В. Ильичева, С.А. Иофинова, А.Ф. Каменева, Л.П. Карта-шова, В.Г. Кобы, Б.В. Кононова, Л.Н. Кошкина, Л.П. Крамаренко, Н.В. Красноще-кова, Б.И. Кудрина, А.А. Кузина, А.Г. Левшина, Э.И. Липковича, Я.П. Лобачевского, Ю.С Мелещенко, Н.М. Морозова, Ю.Ф. Новикова, А.В. Пилипенко, А.И. Поло-винкина, Н.А. Пономарева, В.А. Сакуна, ГФ. Серого, А.И. Селиванова, В.Ф. Скробача, В.М. Старикова, С.С. Товмасяна, КВ. Фролова, А.В. Чернецова, В.В. Чешева, Т.И. Шеменева, B.C. Шкрабака, М.Л. Шубаса, СВ. Шухардина, Ю.А. Цоя, Ю.В. Яковца и других, где закономерности техники рассматриваются с инженерной точки зрения, с позиции философии и экономики. В сельском хозяйстве, в основном, ограничивались историческим исследованием, констатацией конкретных фактов.
Отечественными учеными написаны работы о закономерностях техники, которые требует дальнейшего развития, обобщения и практического примене-
Концепция (лат. conceptio - восприятие) - система взглядов, общий замысел [1, с. 276].
Совершенство - полнота всех достоинств; совершенствовать (усовершенствовать)- делать лучше, (улучшать) - [2, с, 739].
Закон - связь и взаимосвязь каких-либо явлений действительности. Закономерный - относящийся к закону [2, с. 210, 211].
4 Функция (лат. functio - отправление, деятельность) - работа, назначение [1, с. 755]. Примечание: в данной работе термин "функция" - синоним действия, роли или фактическая зависимость.
ния. Однако общая теория совершенствования технических систем отсутствует, что в полной мере относится и к технике отраслевого назначения, в частности, сельскохозяйственной. Необходима дальнейшая работа по исследованию эволюции сельскохозяйственной техники для разработки концепции совершенствования современных машин и их элементов.
Концепция - это замысел способа действия технического средства; это проект, представляющий схему решения задачи создания или совершенствования конструкции; конструкция - это абстракция, которая противопоставляется конкретности - изделию, это комплекс структур и состояний изделия; конструкция определяет класс некоторого множества изделий и тем самым устанавливает возможность существования изделий с одинаковыми свойствами [5, с. 23].
Система сельскохозяйственных машин есть множество агротехнических объектов и устройств. Агротехническая система (АТС) характеризуется структурой (содержанием) и методами взаимодействия (формой) составляющих ее частей - агротехнических объектов и элементов. Агротехнический объект (АТО) характеризуется структурной схемой компоновки его составляющих элементов, принципами действия на продукт переработки (обработки) или формой взаимодействия с объектом труда, другими АТО, человеком и окружающей средой.
Элементы АТО характеризуются: параметрами и формой; свойствами материалов, из которых они изготовлены; состоянием, которое проявляется при выполнении этими элементами конкретных функций.
Рассуждая о проблемах сельскохозяйственного машиностроения, основоположник земледельческой механики В.П. Горячкин, в частности, писал, что при разработке техники используют приемы, "которыми располагают кустари - люди, может быть часто талантливые, но далекие от науки" [6]. В начале 1960-х годов А.А. Дубровский предполагал появление новой технической дисциплины, "позволяющей на основе научного анализа предшествующих конструкций предсказывать, какими должны быть их следующие варианты или принципиально новые решения. ... конструкция, как и всякое явление природы, как и деятельность человека, имеет свои закономерности в развитии. Эти закономерности вполне поддаются научному анализу" [7, с. 37].
Для обеспечения продовольственной безопасности страны научно-техническая политика государства должна быть направлена на значительное усиление роли аграрной науки. Научно-технический потенциал - основа инновационного5 процесса. И.С. Санду [8, с. 15...17] приводит данные о количестве научных организаций сельскохозяйственного профиля в РФ (1994 г - 541 учреждение со штатом 9448 докторов и кандидатов наук; соответственно: 1995 г -529/9282; 1997 г - 470/8752). Основной состав: доктора наук имеют возраст 50. .70 лет и старше, в том числе 10% старше 70 лет; кандидаты наук в пределах 40...60 лет, а 12% старше 60 лет.
Затраты на сельскохозяйственную науку значительно сократились (1990 г -307,6 млн руб; 1994 г - 202 млн руб; 1995 г - 170,6 млн руб; 1996 г - 115,8 млн руб; 1997 г-107,9 млн руб в переводе на цены 1983 г).
Появление новых знаний, современной системы взглядов на процесс совершенствования средств механизации труда и теории, соответствующих требованиям времени, в современных условиях могут стать инструментом, ускоряющим процесс создания и применения сельскохозяйственной техники нового по-
5 Здесь: инновация - обновление.
коления для удовлетворении потребностей сообщества людей в продуктах питания.
Г. Селье писал о психологии научной деятельности: "Все, что может сделать любой ученый, - это продвинуть проблему на несколько шагов дальше своих предшественников, а затем он должен по собственному желанию уйти со сцены, уступив место другим, т.е. тем, кто уже располагает - или через несколько лет, десятилетий или даже веков будет располагать - средствами, необходимыми для достижения значительного прогресса в ее развитии." [9, с. 136].
Знание принципов и закономерностей совершенствования сельскохозяйственных орудий труда необходимо для разработчиков и потребителей новых машин: проще формируются требования к технике, быстрее определяются рациональные технические решения. Совершенствование различных видов средств механизации сельскохозяйственного производства осуществляется в соответствии с генеральной закономерностью - через идеализацию6 объекта совершенствования и периодически сопровождается бифуркационными7 проявлениями, интеграцией8 и дифференциацией9 их составляющих, что объясняет имеющееся разнообразие АТО и АТС.
Сущность предлагаемой работы заключается в следующем.
Научно-технический прогресс в сельском хозяйстве прежде всего основывается на внедрении в производство различных новшеств - изобретений, рационализаторских предложений, технологий, стандартов и т.п. В настоящее время отсутствует теория создания новшеств для сельскохозяйственного производства. Общепринятая точка зрения заключается в том, что новшества являются результатом некого "озарения", приходящего к автору в результате кропотливой работы по избранной теме, совокупности ряда факторов или стечения обстоятельств10. Создание новшества - это задача, связанная с неопределенностью, неизвестностью. Способ формирования рациональных решений таких задач, осуществляемый специалистами, как правило, остается недоступным даже их коллегам.
Новшество - это точка зрения конкретного автора на конкретную проблему, и на вопрос о том, как этот автор поставил эту точку, в настоящий момент ответа не существует. В действительности, новшество, как точка зрения - это лишь видимая часть поля зрения его автора, которое складывается из нескольких локальных совокупностей точек зрения, формируемых знаниями, опытом, служебным положением и множеством других субъективных и объективных факторов. Автор новшества создает свое поле зрения без поля видения, не владея общими теоретическими основами (выделенные курсивом термины общеизвестны по работам Д. Гильберта, Я. Дитриха). Создание своеобразной теории - поля видения,
6 Идеализировать - представлять лучше, чем есть в действительности [2, с. 239].
7 Бифуркация - раздвоение, разделение, разветвление чего-либо: качественные
всевозможные перестройки или метаморфозы различных объектов при изменении па
раметров, от которых они зависят [10, с. 8]. В данной работе под термином
"бифуркация" подразумевается и общность происхождения различных технических
средств и технологий единого функционального назначения.
8 Интеграция - объединение в целое каких-либо частей [1, с. 276].
3 Дифференцироваться - разделяться на разновидности по мере развития [1, с. 239].
10 Общеизвестна шутка об И. Ньютоне, которому для открытия его закона якобы было достаточно падения яблока на голову.
необходимого для процесса появления новшеств при совершенствовании средств механизации сельскохозяйственного производства одна из задач, выполненных в диссертации. Изложенное поясняется схемой (рисунок 1).
Точка зрения автора новшества
Время и процесс
создания новшества без
поля видения
Поле зрения автора новшества
Созданное поле видения
Время и процесс
создания новшества с
полем видения
Точка зрения автора новшества
Рисунок 1
Основные результаты работы: открытие законов и раскрытие закономерно
стей материализации и совершенствования сельскохозяйственной техники; фор
мулирование и уточнение
концепций совершенство
вания отдельных видов
техники, системы машин,
системы технологий и ма
шин; создание экспертной
системы информационно
го проектирования нов
шеств; практические при
ложения. Знание общих
принципов, объективно
влияющих на совершенст
вование сельскохозяйст
венной техники, позволит
специалистам быстрее
осознать процесс созда
ния новшеств и значи
тельно сократить время,
необходимое для их про
ектирования. В этом за
ключается полезность
предлагаемой работы. В
работе решена научная
проблема, имеющая важное народно-хозяйственное значение.
Положения, выносимые на защиту:
-периодизация развития материально-технической базы сельхозпроиз-водства с 3-го тысячелетия до н.э. и по наше время, периодизация и структурная классификация пахотных, зерноуборочных машин и измельчителей корнеплодов;
-законы, закономерности и принципы материализации и совершенствования средств механизации труда в сельскохозяйственном производстве России, отличающиеся тем, что имеют свойства основополагающей реальности в процессе создания новшеств;
-закономерность бифуркационного множества агротехнических объектов и систем, как результат материализации изобретений, отличающихся в определенной мере по причине их возникновения в разных условиях творчества и в связи с индивидуальными особенностями мышления изобретателей;
-генеральная закономерность развития сельскохозяйственной техники, как явление циклического изменения конструкции по принципу: от простого к сложному изделию, затем от сложного к относительно простому изделию - на более высоком уровне исполнения;
-концептуальные принципы, алгоритмы модельных построений и экспертная система информационного проектирования новшеств для оценки предлагаемых проектов новой сельскохозяйственной техники.
