Автор: Бирюкова Екатерина Дмитриевна

Рубрика: 9. Педагогика высшей профессиональной школы

Опубликовано в

VIII международная научная конференция «Актуальные задачи педагогики» (Москва, ноябрь 2017)

Дата публикации: 13.10.2017

Статья просмотрена: 1 раз

Библиографическое описание:

Бирюкова Е. Д. Подготовка к системному аналитическому синтезу и развитию инновационных идей и решений на стыке классических технологических дисциплин по схеме «аппарат, программа, система и метод» [Текст] // Актуальные задачи педагогики: материалы VIII Междунар. науч. конф. (г. Москва, ноябрь 2017 г.). — М.: Буки-Веди, 2017.

Препринт статьи



.

.

Как правило синтез инновационных идей и их реализация не являются самоцелью пользователя.

В любой стандартной производственной ситуации необходимость поиска нового решения вызывается невозможностью решить задачи привычными методами и оборудованием.

В этом случае реальность инициирования инновационного решения определяется во многом уровнем подготовки производственного персонала и способностью пользователей понять и сформулировать задачи и найти в потоке информации именно ту информацию, которая поможет и позволит решить возникшую проблему.

Эта задача усложняется в случае, если идёт речь не о стандартном производственном процессе, а необходимо решить локальную задачу высокой сложности, но в силу ряда причин не обеспеченную возможностью затратить на решение задачи какие-либо значительные средства.

При подготовке специалистов этот вопрос сегодня почти не рассматривается в силу того, что многообразие задач не позволяет сконцентрироваться и создать специальную учебную систему или программу.

Ещё более сложно решать эту задачу в условиях и для обстоятельств восстановления и реставрации художественных объектов, когда инструментарий используется периодически и высокие затраты на него экономически не целесообразны, а зачастую и невозможны.

В настоящей публикации автор, преподаватель базовых технологических дисциплин для будущих реставраторов, предлагает применить в процессе обучения последовательный вариант поиска и синтеза инновационных решений, способных заменить и оптимизировать традиционные процессы и технологии, качество которых уже не может удовлетворить организации и лаборатории ведущие реставрационные работы.

Для анализа ситуации автор предлагает два различных по специфике процесса, — процесс подготовки поверхности под реставрацию и структуру подсветки при реставрационном процессе, а также систему для освещения объекта для применения фотошопа.

Начнём с вариантов технологий для подготовки поверхности объекта.

Как всегда в начале, учитывая огромное количество имеющихся наработок по выбранной тематике, предлагается провести патентный поиск.

Так как наиболее эффективным является метод обработки поверхностей реставрируемого объекта при помощи моющей пены, предлагается поиск именно по этому направлению.

Методика и информационные инструменты подготовки поиска и самого поиска являются общеизвестными, и автор не видит необходимости подробнее останавливаться на их рассмотрении и описании.

Из всего огромного количества патентов и патентных заявок, выбраны два патента США, которые наиболее близки к выбранной теме.

Выбранные патенты являются наиболее новыми (Приложение 1 и 2) и дают возможность решить поставленные вопросы с применением самых новых технических решений и при этом позволяют производить микропену (а она и есть в этом случае — инновационным ингредиентом) в широком диапазоне производительности.

На рисунке представлено фото инновационной моющей и дизинфектирующей пены, в которой диаметры пузырьков газа (чаще всего это азот или инертный газ) находятся в размерном диапазоне от 1 до 3 микрон. При контактировании с обрабатываемой поверхностью, пузырьки в такой пене взрываются и в обрабатываемой зоне образуются кавитационные разрывы, которые способствуют более интенсивному отрыву от обрабатываемой поверхности загрязняющих и жировых элементов.

Чем более однородной является пена, чем диаметр пузырьков газа меньше, тем более качественной и однородной является очистка и соответственно более качественной является подготовка поверхности.

Для того чтобы дать слушателям понимание уровня эффективности инновационной идеи и специфики её реализации, целесообразно дать в сравнении (по крайней мере — визуальном) основные характеристики пены, полученной по обычной традиционной технологии и пены, полученной по инновационной технологии.

При этом, конечно, необходимо отметить сущность образовавшейся сегодня проблемы и раскрыть все виды возможного эффекта от решения этой проблемы.

Как известно существующими методами можно получить пену с размером пузырьков газа в пределах миллиметра или более.

Предложенная в качестве примера инновационная технология позволяет при необходимости получить в пене пузырьки с диаметрами аналогичными диаметрам пузырьков в обычной пене и, в качестве основного варианта, позволяет получить пену с микропузырьками.

Причём необходимо отметить также инновационный характер предельной чистоты процесса, — пена образуется только за счёт аэродинамических процессов в зоне образования и, самое главное, получение качественной, однородной и стабильной пены не требует никаких химических реагентов.

На рисунке представлено фото последовательно образованной пены с различными диаметрами пузырьков газа, в нижней половине диаметры находятся в размерных пределах 1–2 миллиметров, а в верхней половине, диаметры пузырьков газа находятся в размерных пределах от 1 до 3 микрон.

Важнейшей базовой системой инновационной комплексной технологии, является аппарат- генератор пены.

Прежде всего отработан размерный фактор генератора пены, который позволяет готовить пену в промышленных масштабах и непосредственно в местах, где её необходимо использовать для подготовки поверхностей.

Как видно из фото такого генератора пены, это довольно простое устройство, не имеющее подвижных частей (что также является инновационным преимуществом, — чем меньше подвижных частей, тем надёжнее и долговечнее система).

Кроме того, отсутствие подвижных частей всегда в принципе позволяет существенно снизить издержки на обслуживание и ремонт системы.

На следующем фото представлен — один из базовых элементов инновационной технологии генерации микро-пены, — аппарат.

При всей своей простоте этот аппарат решает множество технологических задач и, кроме этого, на фото видно, как этот аппарат может служить также базовым элементом смежных технологий, например для смешивания нескольких жидкостей и газов или для разделения в растворе или технологической жидкости загрязняющих фракций, например органического и неорганического происхождения.

Как указывалось выше, инновация имеет вид — аппарат, программа, система и метод, причём в этом виде основа инновации — аппарат, а остальные элементы инновационной системы формируют рабочую инфраструктуру технологической ячейки для подготовки поверхности.

Теперь имеет смысл вернуться к масштабному фактору и оценить размерный диапазон применения инновационной технологии генерации пены.

Всё описанное выше можно отнести к генераторам пены, с условной производительностью (выходом готовой пены) в промышленных масштабах.

К примеру, для реставрации, где качество подготовки поверхности имеет огромное значение не только с точки зрения экономики, но и с точки зрения сохранения культурного наследия целых исторических эпох, необходимы по сравнению с промышленными системами, крошечные количества пены.

При этом необходимо, что бы в таком масштабном факторе ни в коем случае качество пены не было ниже чем в промышленном масштабе.

В то же время необходимо обеспечить максимальную простоту инновационных решений, для того, чтобы затраты на изготовление и эксплуатацию мини-генератора пены не были выше допустимого уровня.

Как доказательство универсальности и мобильности инновационной технологии может быть приведен пример применения тех же инновационных идей и решений для изготовления устройства, позволяющего реализовать технологию с инновационными параметрами, но в совершенно другом размерном и масштабном факторе, позволяющую эффективно как технически, так и экономически производить пену не в литрах, а в милилитрах.

На фото показана такая простейшая, но вместе с тем инновационная система для производства микропены в небольшом сосуде.

Поскольку компрессор есть в каждом производственном помещении, в котором производится реставрация, использование, изображённого на фото устройства не должно вызывать у реставраторов, даже не имеющих специальной технологической подготовки, никаких трудностей.

Вместе с тем, как показала практика, качество полученной пены и преимущества, которые при обработке реставрируемых объектов получаются, аппарат, программа его применения, система и метод использования обеспечивают достижение требуемого результата.

.

На фото показана вышеописанная система, рядом с которой помещена авторучка, для подтверждения простоты и небольших габаритов инновационного устройства (инструментария реставратора, позволяющего применить новейшие технологии в совершенно необычном масштабном факторе, при минимальных затратах, но при максимальном эффекте).

Таким образом, в случае, если в сложившейся ситуации, оптимальное инновационное решение находится в виде патентов на изобретения, порядок действий может быть аналогичным вышеуказанному, естественно с учётом особенностей и специфики процесса под который ищется инновационное решение.

Рассмотрим второй пример.

Второй пример относится к гораздо более сложной технологии, но и такая технология требует селекции правильного подхода к своей реализации в оптимальном формате.

Предположим, что выбрана, также инновационная лазерная система с высоким диапазоном регулирования выходных световых параметров и характеристик.

.

На модели показана трёхмерная модель такого лазерного модуля с сменными выходными элементами в виде волоконного оптического кабеля с оптической головкой.

То есть конструкция этого модуля в принципе и в частностях не обсуждается и лазерный модуль принимается в том виде, в котором он имеется на рынке.

В таком случае для настройки имеющегося прибора необходимо иметь некий, также инновационный, контрольно-регулирующий прибор, причём так как сегодня для удобства применения такого прибора принято пользоваться приложением к смартфону, автор предлагает рассмотреть именно такой вариант.

На рисунках показано именно такое приложение к смартфону, которое позволяет получить всю необходимую информацию для настройки и системной эксплуатации лазерного модуля и в дальнейшем позволяет вести полный контроль за излучением в режиме реального времени.

.

Как видно из следующего фото, это приложение даёт всю необходимую информацию о параметрах спектра излучения, что подчёркивает инновационный характер этого новшества.

.

Применение предложенного метода обучения методики использования приложения к смартфону для решения довольно сложных технологических задач, позволяет оптимизировать процесс ускорения изучения и правильного понимания слушателями как классических базовых свойств и особенностей технологии в сочетании с применением для этого средств и инструментов доступных на рынке, обеспечивающих необходимый инновационный и качественный уровень при минимальных затратах.

.

Литература:

Приложение 1

United States Patent

8,871,090

Livshits, et al.

October 28, 2014


Foaming of liquids

Abstract

Methods and systems for processing of liquids using compressed gases or compressed air are disclosed. In addition, methods and systems for mixing of liquids are disclosed.

Приложение 2

United States Patent

9,399,200

Livshits, et al.

July 26, 2016


Foaming of liquids

Abstract

A foaming mechanism configured to receive a plurality of streams of gas and generate a foamed liquid, having an aerodynamic component and an aerodynamic housing disposed around at least a portion of the aerodynamic component. The aerodynamic housing includes a plurality of first channels and a plurality of second channels connected to the plurality of first channels at regular intervals on a distributed plane. The distributed plane is about perpendicular to the plurality of first channels, wherein the plurality of first channels and the plurality of second channels are configured to transform an axial stream of the gaseous working agent into a plurality of radial high-speed streams of the gaseous working agent by channeling the gaseous working agent through the plurality of first channels and into the plurality of second channels on the distributed plane. A hydrodynamic conical reflector and a hydrodynamic housing form a ring channel in an area between the hydrodynamic conical reflector and the hydrodynamic housing. An accumulation mechanism is configured to disperse the plurality of radial high speed streams of the gaseous working agent into the ring channel and create turbulence to foam the liquid.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle
Задать вопрос