Разработка и использование моделей биотехнологических систем в прикладных научных исследованиях

Отметили сложности функционирования многопараметрических систем вследствие разной природы связей их звеньев. Рассмотрен частный случай биотехнологической системы «оператор-машина-животное», реализуемой в операциях машинного доения. Она включает в себя три подсистемы: две имеют биологическую природу и являются вероятностными, а доильная установка – звено неживой природы следует рассматривать как детерминированную техническую подсистему. (Цель исследования) Обосновать концептуальный подход к функционированию биотехнической системы «оператор-машина-животное» с учетом закономерностей взаимодействия подсистем. (Материалы и методы) Изучили условия функционирования биотехнических систем, которые носят случайный характер (в вероятностно-статистическом смысле). Установили, что факторов, влияющих на процесс функционирования таких систем, значительно больше, чем на «человеко-машинную» систему. Биотехническая система в целом остается стохастической, а алгоритмы ее управления носят вероятностный характер. Исследования проводили путем оценки результатов, полученных при статистической обработке экспериментальной информации, применения методов и методик математического моделирования технологических процессов, изучения основных направлений создания интеллектуальных цифровых технологий. (Результаты и обсуждение) Применение концепции адаптивного управления обеспечивает гарантированное достижение конечных целей с высокой вероятностью. Разработали модель функционирования системы «оператор-машина-животное». Обоснование эффективности взаимодействия подсистем «машина» и «животное» выполнено на примере аппарата линейного доения DeLaval™ DelPro MU480. Разработали структурную схему системы управления «оператор-машина». Провели оценку эффективности оператора машинного доения. Описали математическую модель ошибок, допускаемых оператором. Предложили критерии, характеризующие эксплуатационную надежность системы «оператор-машина». (Выводы) Границы эффективности многосвязной биотехнической системы определяются зоной адаптационного максимума. Представлена математическая модель, описывающая производительность оператора машинного доения. Профессиональная устойчивость оператора как адаптивного, стохастического звена зависит от индивидуальных особенностей и условий труда, которые целесообразно оценивать статистически. В качестве перспективного направления исследований указана адаптационная концепция. Инженерные решения в отношении процесса доения коров должны базироваться на практических знаниях этологии животных, формализованных в виде логико-лингвистических моделей.

1. Лачуга Ю.Ф., Измайлов А.Ю., Лобачевский Я.П., Шогенов Ю.Х. Развитие интенсивных машинных технологий, роботизированной техники, эффективного энергообеспечения и цифровых систем в агропромышленном комплексе // Техника и оборудование для села. 2019. N 6(264). С. 2-9. . DOI: 10.33267/2072-9642-2019-6-2-8. EDN: HEVLDT.

2. Керимов М.А., Валге А.М. Оптимизация и принятие решений в агроинженерии. М.: Колос-с. 2021. 460 с. EDN: GOIVYS.

3. Мельников С.В. Технологическое оборудование животноводческих ферм и комплексов. Л.: Агропромиздат. 1985. 640 с.

4. Кирсанов В.В., Цой Ю.А., Павкин Д.Ю. Разработка автоматизированного и роботизированного комплекса машин и оборудования с интеллектуальными цифровыми технологиями для развития молочного животноводства // Техника и технологии в животноводстве. 2022. N2(46). С. 24-31. DOI: 10.51794/27132064-2022-2-24. EDN: XJETVQ.

5. Петрова О.Г., Усевич В.М., Мильштейн И.М., Сибиряков М.М. Влияние цифровизации на развитие отечественного животноводства // Экономика сельского хозяйства России. 2020. N1. С. 48-54. DOI: 10.32651/201-48. EDN: BYOICG.

6. Морозов Н.М., Хусаинов И.И., Варфоломеев А.С. Эффективность применения робототехнических систем в животноводстве // Вестник Всероссийского научно-исследовательского института механизации животноводства. 2019. N1 (33). С. 57-62. EDN: ZAIRBJ.

7. Бакач Н.Г., Башко Ю.А., Ступчик И.А. Технико-технологические аспекты применения инновационных технологий на молочно-товарных фермах и комплексах Республики Беларусь // Вестник Всероссийского научно-исследовательского института механизации животноводства. 2017. N4 (28). С. 108-116. EDN: UZMCVT.

8. Германович А.Г., Шайкин В.В., Шевченко Т.В., Горбунов В.С. Проблемы цифровой трансформации производства молока // Московский экономический журнал. 2022. Т. 7. N12. С. 22-25. DOI: 10.55186/2413046X_2022_7_12_7 41. EDN: QORADL.

9. Кублин И.М., Найденков В.И., Ивер Н.Н. Проблемы и перспективы молочного животноводства: вектор инновационного развития // Актуальные проблемы экономики и менеджмента. 2022. N4 (36). С. 61-70. EDN: HRNOZJ.

10. Загидуллин Л.Р., Хисамов Р.Р., Шайдуллин Р.Р. Цифровизация молочного скотоводства на примере системы роботизированного доения // Техника и технологии в животноводстве. 2021. N4 (44). С. 17-22. DOI: 10.51794/27132064-2021-4-17. EDN: MWNKZG.