Наукове дослідження — це складний і багатогранний процес, у якому поєднуються організаційні, технічні, економічні, правові і психологічні аспекти.

Співвідношення означених аспектів у кожному науковому дослідженні має неповторну специфіку. Дослідження різняться за цільовим призначенням, джерелами фінансування і термінами проведення, вони потребують різного технічного, програмного, інформаційного і методичного забезпечення. Однак усім їм притаманні спільні методологічні підходи і універсальні послідовні процедури.

Увесь процес дослідження — від творчого задуму до оформлення наукового результату — умовно можна розбити на декілька послідовних етапів.

Основним для підготовки і планування науково-дослідної роботи є визначення і дотримання етапів наукового дослідження.

Етапи наукового дослідження — основні компоненти на шляху від виникнення ідеї до впровадження її у виробництво.

Етапи наукового дослідження

1. Постановка задачі:

На цьому етапі дослідник повинен чітко сформулювати для себе питання «що досліджувати?», тобто виявити предмет і визначити конкретну мету дослідження.

Предмет дослідження — об’єкт, описаний раніше або ще не відомий науці. Він може бути абстрактним або емпіричним, його виявлення є одним з головних компонентів наукового дослідження. Найбільший прогрес науки досягається лише у тому випадку, коли предмет дослідження формулюється на основі нових ідей.

Принципи, яким повинен задовольняти предмет дослідження:

Цілісності або зв’язаності. За цим принципом, сукупність характеристик, що розглядається як предмет досліджень, повинна являти собою дещо єдине, цілісне.

Стабільності або відтворюваності. Результати будь-якого дослідження повинні бути відтворюваними не тільки там, де вони були отримані, а і в інших лабораторіях, іншими вченими.

Предметом дослідження в хімічній та біологічній технології найчастіше є

• типові процеси хімічної технології (абсорбція, ректифікація, фільтрація, хімічна реакція);
• типові об’єкти хімічної технології, під якими розуміють типовий технологічний процес, який іде в апаратурі визначеного класу;
• хімічні системи, які включають у себе безпосередньо хімічний процес, апарат, у якому він проводиться, усі засоби для проведення контролю і керування процесом.

Після виявлення предмета дослідження треба чітко сформувати мету. На першому етапі на змістовно-теоретичному рівні:

• виявляється природа і сутність досліджуваного явища, його властивості та якісна своєрідність;
• уточнюється понятійний апарат, тобто терміни і поняття стосовно окремих властивостей явища;
• визначається мета, об’єкт та предмет дослідження;
• формулюється послідовна система гіпотез.

Мета дослідження — це очікуваний кінцевий результат. Мета визначає стратегію і тактику дослідження, загальну його спрямованість і логіку. Для досягнення мети формулюється послідовність відносно самостійних наукових задач, кожна з яких стосується конкретного аспекту наукової теми і підпорядкована меті. Зазвичай наукові задачі даються переліком: проаналізувати…, розробити…, узагальнити…, виявити…, обґрунтувати…, довести…, показати…, описати…, встановити…, вияснити…, визначити… і т.п. Варіанти досягнення мети (розв’язування наукових задач) кристалізуються у формі гіпотез. Логічно сформульовані гіпотези, кожна з яких стосується конкретного аспекту наукової теми, як і наукові задачі, підпорядковані досягненню мети. Якщо гіпотеза узгоджується з науковими фактами, то вона перетворюється в наукову теорію. Залежно від мети вибирається об’єкт і предмет дослідження. Формулювання мети повинно передбачати можливість одержання конкретного результату. Крім того, результати роботи повинні мати наукову і практичну цінність.

Виходячи з цього метою можуть бути такі класи задач:

1. Дослідження хімічних або фізико-хімічних основ, типових процесів біо- та хімічної технології (кінетика біохімічної або хімічної реакції, її механізми);
2. Визначення оптимальних режимів хіміко- технологічних процесів або можливості дослідження процесу у порівнянні з іншими уже відомими.
3. Аналіз наявної інформації

Включає такі види робіт:

1. Збір інформаційних матеріалів за темою;
2. Патентні дослідження;
3. Огляд стану питання за темою;
4. Техніко-економічне обґрунтування доцільності виконання дослідження.
5. Аналіз умов і методів рішення задач даного класу

На цьому етапі проводиться вивчення і аналіз існуючих теорій і процесів, складаються і затверджуються методи проведення дослідження, виконуються теоретичні дослідження і визначаються шляхи рішення поставленої задачі. Результат роботи на цьому етапі — вибір методу дослідження.

6. Формулювання і теоретичний аналіз вихідних гіпотез:

Однією з найважливіших задач наукового дослідження є висування гіпотез. Вони формулюються тоді, коли дослідник виявляє, що отримані ними нові факти не укладаються у рамки існуючих систем наукових знань. Гіпотеза повинна бути сформульована у вигляді таких тверджень, які створюють нові умови для міркувань про предмет або явище, не звертаючись до емпіричного матеріалу.

1. Проведення експериментального дослідження

В цей етап входять такі види робіт:

1. Розробка схеми лабораторної установки, теоретичне обґрунтування вибору варіанту дослідження і проведення розрахунків;
2. Конструювання лабораторної установки;
3. Виготовлення лабораторної установки;
4. Проведення експериментальних робіт з метою перевірки і уточнення прийнятих теоретичних рішень;
5. Математична обробка результатів експериментів, обговорення експериментальних даних.
6. Перевірка вихідних гіпотез:

Передбачає внесення необхідних змін у теоретичну частину роботи на основі отриманих фактів.

• Остаточне формулювання отриманих фактів

Передбачає узагальнення результатів роботи; написання звіту про науково-дослідну роботу; розгляд результатів роботи на семінарі, науково- технічній раді; оформлення заявки на винахід.

• Впровадження отриманих результатів:

Включає участь у проектуванні, а на стадії виробництва — авторський нагляд, участь у складанні регламенту технологічного процесу, участь у навчанні персоналу, а також пуск і освоєння розробленого процесу або об’єкту, проведення обстеження, узагальнення кінцевих результатів.

Обсяг прикладного дослідження у технології і його кінцева мета

У хімічній та біологічній промисловості для кожного її виду існують єдині обов’язкові для всіх дослідницьких колективів вимоги до складу й обсягу вихідних даних для проектування нових технологічних процесів і виробництв.

Вихідні дані для проектування нового промислового виробництва

1. Загальні відомості про технологію;
2. Характеристика виконаних науково- дослідних робіт, які покладені в основу вихідних даних для проектування;
3. Техніко-економічне обґрунтування методу виробництва, що рекомендується, перспективи виробництва і споживання;
4. Патентний формуляр;
5. Технічна характеристика вихідної сировини, допоміжних матеріалів та кінцевих продуктів.
6. Фізико-хімічні константи і властивості вихідних, проміжних і кінцевих продуктів.
7. Хімізм, фізико-хімічні та біологічні основи і принципова технологічна схема виробництва;
8. Матеріальний баланс виробництва;
9. Технічна характеристика відходів виробництва, галузь їхнього застосування і методи утилізації;
10. Математичний опис технологічних процесів;
11. Дані     для розрахунку, конструювання і вибору основного технологічного устаткування;
12. Рекомендації для проектування автоматизації виробництва;
13. Аналітичний контроль виробництва;
14. Методи і технологічні параметри очищення стічних вод, знешкодження газових викидів, утилізація шкідливих відходів;
15. Заходи щодо техніки безпеки промислової санітарії, протипожежної профілактики.

Контрольні питання

1. Охарактеризувати кожний з етапів наукового дослідження.
2. Що може бути предметом дослідження? Яким принципам повинен він задовольняти?
3. Як визначається мета наукового дослідження?
4. Які вимоги до складу й обсягу вихідних даних для проектування нових технологічних процесів і виробництв?