Версия для печати
Вернуться к списку

СОВРЕМЕННЫЕ НАУЧНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ЗЕМЛЕДЕЛЬЧЕСКОЙ МЕХАНИКИ

Вполне возможно, что для ученых РАН не совсем привычно звучит такое понятие как «земледельческая механика», которое нам оставил в наследство ее основоположник – академик Василий Прохорович Горячкин. Более ста лет назад у него была возможность назвать эту науку по другому, но он назвал ее именно так, имея ввиду, что с помощью механических средств человек должен делать плодородную землю и производить на ней сельскохозяйственную продукцию.

Правда, уже в наше время многие ученые пытались заменить это понятие другим, казалось бы, более понятным. Вернее подменить. Как варианты предлагались такие: теория сельхозмашин, агроинженерная наука, агроинжениринг и др. Но как-то все они не прижились, хотя довольно часто встречаются в литературе, скромно умалчивая при этом творение В.П. Горячкина из семи томов.

Ни одно из новых названий не могло охватить глубину знаний, определяемых понятием «земледельческая механика», пусть немного звучащим вычурно и приземлено. Но сам В.П. Горячкин назвал ее «посредницей между механикой и естествознанием, то есть механикой мертвого и живого тела».

Безусловно, за прошедшие сто с лишним лет эта научная дисциплина претерпела глубокие изменения. Значительно расширилась тематика, появились новые разделы, исчезли многие прежние объекты исследования, изменилась терминология, критерии оценки, аппаратура и т.д. Но все же основные принципы, подходы, постулаты остались классическими. Это дает определенную мотивацию для сохранения прежнего названия, хотя бы ради преемственности и сохранения историчности своего развития.

На современном этапе развития земледельческой механики – это фундаментальная теоретическо-прикладная дисциплина, излагающая основы разработки, создания, испытания и использования сельскохозяйственных машин и средств их агрегатирования с целью получения с.-х. продукции. Она является самостоятельной, длительно развивающейся, интегрирующей совокупностью знаний о целенаправленных технологических способах и технических средствах воздействия на с.-х. среду для получения сельхозпродукции. С науковедческих позиций она может быть самостоятельным объектом информационного исследования.

В соответствии с системологическими положениями земледельческая механика – широко разветвленная системная структура, состоящая из конкретного количества понятий, подсистем, иерархически связанных между собой конкретными общими признаками. Количество ее отдельных подсистем зависит от совокупности знаний, достигнутых на момент их информационного исследования. Общая системная структура земледельческой механики, как единого объекта науковедческого исследования, и ее составляющие подсистемы непрерывно расширяются по принципу «цепной реакции». Механизм развития подсистем действует постоянно, так как совокупность знаний систематически пополняется, и формируются новые понятия, категории, силлогизмы и т.п. В связи с этим необходимо периодически пересматривать ранее принятые структуры данной дисциплины, вносить новые понятийные категории, уточнять классификацию подсистем и межсистемных связей, опираясь на уже достигнутое. Это, как известно, самый правильный, системный и естественный путь развития любой науки. В частности, в работе мы попытались изложить только начальные положения аксиоматизации знаний по земледельческой механике. Работу следует продолжить профессионалам математикам и др. исследователям.

За долгие годы земледельческая механика накопила большой опыт применения математических методов исследования и на этой основе решения многих конкретных задач. Фактически все созданные за прошедшие сто лет сельхозмашины так или иначе связаны были с расчетными методами земледельческой механики.

Современные теоретические методы обоснования параметров сельхозмашин чрезвычайно разнообразны. Практически применяются все классические разделы высшей математики, теоретической механики (статика, динамика), сопротивления материалов, математической статистики, статистической динамики, теории вероятностей, теории массового обслуживания и т.п.

Но, как говорится, жизнь не стоит на месте.

Возникает потребность в решении проблем, которые уже не могут быть решены классическими методами классической земледельческой механики. Нужны новые подходы, принципы, математические теории. Без этого эти проблемы не могут быть решены. Значит, не будут созданы более разумные (интеллектуальные) машины 21 века. Отсюда настоятельная потребность в объединении усилий ученых разных специальностей, памятуя высказывание классика о посреднице между мертвым телом (механизмами) и живого тела (почва, растения, зерно и т.п.).

К сожалению, упуская здесь мотивацию каждой проблемы, их историческую обусловленность и большое прикладное значение, назову десять современных научных проблем земледельческой механики, которые требуют срочного решения объединенными силами ученых точных и прикладных наук в системе РАН.

1. Аксиоматизация земледельческой механики как совокупности организованных знаний о сельскохозяйственной среде, технологиях, машинах и методах их эффективного использования.

2. Математическая модель общей экосистемы в составе: социальный заказ-агросреда-человек-техноло-гия-машина-энергообеспе-чение-индикаторы развития - эффективность по альтернативным вариантам предлагаемых решений.

3. Прогнозная модель формирования урожайности сельхозкультур при случайном взаимодействии агроландшафтных, почвенно-климатических, агрономических, технологических, технических и антропогенных факторов.

4. Методологические и технические принципы реализации оптимальности системы в составе: параметры агросреды – производительность машины – потери продукции.

5. Разработка математической модели физических процессов, в которых при возрастании определяющего аргумента фаза случайного взаимодействия главных факторов, при которой критерий эффективности приобретает дисперсионный характер, переходит в фазу с критерием эффективности, близким к детермированному состоянию.

6. Математическая модель формирования потока растительного материала, поступающего в полевую технологическую машину, с количественной и качественной оценкой его состояния в любой момент времени.

7. Автоматическое поддержание оптимальных режимов работы рабочих органов сельхозмашин при случайных вариациях параметров определяющих ее факторов.

8. Методология автоматического управления рабочей скоростью перемещения полевой технологической машины для достижения постоянства заданной производительности при вариации параметров агросреды.

9. Методология количественного и качественного распознания образов различных сельскохозяйственных сред, материалов и их смесей для оптимального управления воздействием на них в различных технологических процессах.

10 .Повышение эксплуатационной надежности сельхозмашин при оптимальном сочетании критериев: предельный уровень самоокупаемости, гарантированный ресурс, оптимальные сроки обновляемости техники, минимальная себестоимость получаемой продукции.

Перечисленные проблемы земледельческой механики - это не современные проблемы нашего агропромышленного комплекса. Это новый научный инструментарий, который надо разработать, чтобы решить насущные проблемы развития АПК страны. Решение этих проблем развития земледельческой механики усилит роль системно-аналитических методов исследования с возможностью оценки альтернативных вариантов решения разных задач и возможных последствий от их реализации.