Принципиальные вопросы горизонтальной и вертикальной интеграции конструктивных и технико-технологических решений в условиях комплексной неочевидности реальности конечного интегрированного решения



Для обеспечения глубокой и всесторонней защиты инновационных технических идей от бесконтрольного заимствования и даже копирования, неочевидность идеи для среднего специалиста в технологическом поле возникшей идеи имеют сегодня в условиях всё более углубляющейся глобализации огромное значение.

Это значение ещё более усугубляется в связи с конкретным и комплексным развитием идеи и её постепенным пошаговым переходом от чисто идеи к конкретным взаимосвязанным техническим решениям и их интегративным проникновениям и технологической диффузии из одного технологического поля в другие смежные технологические поля, при этом базовым условием такого проникновения является смещение границы между технологическими полями и размывка признаков и свойств такой границы.

В качестве примера возникновения и синтезирования такого рода инновационной идеи, автор настоящей публикации приводит, развитый от идеи бесконтактного дистанционного контроля и онлайн-мониторинга параметров и концентраций технологического раствора принцип конструкции и алгоритм применения сенсора — капсулы до серийного производства такого рода сенсоров — капсул и их масштабного применения в условиях современного сложного высокотехнологического производства и для такого же применения в биотехнологиях, медицине и сельском хозяйстве.

Тут автору представляется необходимым некоторое отступление для анализа макро и микровариантов развития и применения этих технологий в специфике конкретного разномасштабного применения и разномасштабных условий такого применения.

Так как автор настоящей публикации является реставратором и в силу ряда объективных причин находится в условиях микро-масштабного технологического фактора, предложен метод квалификации и сравнительного анализа инновационной модификации процессов и материалов.

Предлагается рассмотреть и сравнить различные стартовые условия, формирующие исходные требования к поиску новых инноваций, как в области новых материалов, так и в области новых инновационных технологических приёмов, определяющих в конечном счёте экономическую эффективность и технологически-коммерческую эффективность и инновационную целесообразность нововведений.

Итак, для сравнения рассмотрим две крайности, — комплексный процесс реставрации, скажем картины средневекового художника, являющейся музейной ценностью и даже национальным достоянием и, скажем процесса гомогенизации молока в условиях современного производства и глобализации экономики.

И тот и другой процесс требуют онлайн-контроля, но оба процесса имеют абсолютно противоположные базовые параметры и условия для оценки необходимости применения инновационных технических решений по онлайн-контролю.

Что резко отличает оба сравниваемых процесса, — это уровень возвратных и безвозвратных потерь, в случае потери контроля за работой контрольных устройств.

В случае, если идёт речь об аварии в производстве молока, то безвозвратные потери имеют чётко рассчитываемый характер и лимит, но в случае потери контроля за качеством материалов и техникой их приготовления в реставрационном процессе, уровень безвозвратных материальных и моральных потерь может превысить самый высокий предел.

Значит, для того чтобы инновационный проект был востребован и принёс необходимый материальный, коммерческий и моральный эффект, необходимо, что бы вопросы вертикальной и горизонтальной интеграции инновационного решения от идеи до массового производства были настолько универсальными, чтобы уровень безвозвратных потерь не превосходил уровень возвратных потерь.

Возникновение идеи и её инновационный синтез, происходят от приёмов и методов активного контроля параметров жидкостей в технологических ёмкостях при помощи так называемых контрольных свидетелей.

Свидетели имеют ограниченный срок пользования и после его истечения должны быть заменены на новые.

Как правило такие элементы помещаются в технологических ёмкостях и ваннах в углах, в которых, как принято говорить, возникают, так называемые мёртвые зоны, в которых уровень турбулентности существенно ниже чем в центральных зонах ёмкостей или ванн.

Опять же, как правило в таком свидетеле помещается какой-нибудь химический реагент, который входит в реакцию с раствором в ёмкости — ванне и постепенно под воздействием раствора меняет свою массу.

Когда такой свидетель извлекают, то взвешиванием его контрольного элемента, определяют характер изменений в растворе.

Естественно ни о каком активном онлайн-контроле речь не идёт, в этом случае свидетель выполняет функции пассивного периодического контроля.

На модели показан модуль для активного бесконтактного мониторинга параметров контролируемого потока жидкости (это может быть смесь, эмульсия, сжимаемая по свойствам жидкая среда, смесь, аэрозоль и т. д.).

Рассмотрим схемы горизонтальной и вертикальной интеграции базовых технических решений, положенных в основу модуля для дистанционного бесконтактного мониторинга объекта, заполненного одним из перечисленных типов жидкости (но может быть и аэрозоль и химический раствор и т. п.).

Для начала всестороннего анализа отличительных признаков модуля, автор предлагает проанализировать конструктивные ограничения, которые присутствуют в системах модуля и базируются на требованиях и ограничениях действующих стандартов.

Как правило это взаимосвязанные параметры, размеры, материалы и комбинации материалов, а также основные принципы рабочего цикла модуля, обеспечивающего выполнение основных поставленных задач, — вести онлайн-мониторинг, например уровня кислотности желудочного сока у коровы.

Прежде всего, на основании предыдущего опыта использования такого рода модулей, известно, что основная проблема, — это проблема энергообеспечения.

Все опыты с химическими источниками питания для модулей как правило заканчивались с результатом, требующим остановки эксперимента, ввиду того, что ресурс химических батарей весьма ограничен, а возможности замены модуля ещё более ограничены.

То есть ключом к решению проблемы является практически только вопрос об непрерывном энергообеспечении всех измерительных и коммуникационных функций модуля.

Теперь обратимся к условиям в желудке коровы в котором находится модуль; Как правило желудочный сок коровы имеет кислотную реакцию, и если предположить, что этот желудочный сок будет параллельно с основными биологическими функциями выполнять функции электролита импровизированной батареи (батарей), то если на наружных поверхностях корпуса модуля разместить электроды, то корпус модуля с встроенными электродами в постоянном контакте с кислым желудочным соком, будет работать в дополнение к своим конструктивным функциям ещё и как планарная пространственная трёхмерная батарея.

Как видно из следующего рисунка (трёхмерной модели) в центре цилиндрической конструкции модуля имеется токопроводящий экран, экранирующий соленоид импеданс-резонансного сенсора и имеющий возможность выполнять функции одного из электродов импровизированной инновационной батареи.

Как только решается вопрос выработки электроэнергии при использовании бесконечно обновляемого ресурса — своеобразного электролита, который постоянно проходит измерения параметров кислотности и при этом в сочетании с элементами конструкции корпуса модуля входя в внутренний канал модуля этот же электролит — желудочный сок получает воздействие от импульсов соленоида — сенсора, и формирует определённый резонансный фон, на пике импульса которого и находится верхнее значение разности потенциалов — эквивалент уровня кислотности желудочного сока в момент измерения.

В то же время по наружной поверхности корпуса модуля этот же желудочный сок входит в реакцию с электродами, встроенными в корпус модуля в виде системы колец.

В то же самое время эти же электроды в сочетании с взаимодействующими с ними массами электролита — желудочного сока, формируют защитный комбинированный экран, который защищает и очищает зону измерений от электронного шума, что в режиме реального времени повышает точность измерений.

Таким образом налицо соединение функций, обеспечивающее горизонтальную и вертикальную интеграцию при постоянном совмещении функций элементов модуля и материалов из которых они изготовлены.

Это совмещение именно и носит чётко выраженную инновационную составляющую, когда одни и те же элементы модуля совмещают свои исполнительские функции.

Необходимо отметить тот факт, что в модуле все совмещённые функции реализуются в простейшей геометрии, в простейшем сочетании конструкционных материалов и с использованием многократно отработанных технологических приёмов для изготовления прототипов модуля и проверки параметров их функционирования.

Упрощённая геометрия конструктивных элементов модуля позволяет достаточно быстро изготовить прототип и испытать все его параметры и эффективность рабочего цикла.

На рисунке показана трёхмерная модель модуля в продольном сечении, которая даёт достаточно чёткое представление о возможности реализации вертикально и горизонтально интегрированных инновационных рабочих функций экспериментального модуля.

Такая глубина проработки всех конструктивных элементов модуля, позволяет изготовить рабочий макет модуля со всеми необходимыми для экспериментальных проверок и испытаний деталями и материалами.

На следующем фото показаны прототипы модуля, выполненные в натуральную величину и из стандартных материалов.

Размеры модуля выполнены в соответствии с требованиями действующих стандартов молочного животноводства, которые определяют такие габариты модуля, которые позволяют корове проглотить модуль без какого-либо вреда.

Как показали предварительные испытания модулей с полной имитацией параметров и условий, все материалы и их сочетания, методы соединения деталей модуля и их исполнительные размеры полностью обеспечивают необходимый уровень работоспособности модуля.

Очень важным в процессе моделирования модуля явилась системная параллель с имеющим место в настоящее время техническим и технологическим уровнем действующего технологического оборудования в молочном производстве.

На следующих фото представлено такое производство, которое требует аналогичного уровня и у всех элементов оборудования, инструментов и оснастки, применяемых для такого уровня производственного оборудования.

Анализируя технический уровень представленного на фото серийного молочного производственного оборудования, есть смысл остановиться на понятии — неочевидности, в сочетании с другими признаками инновационности, — мировой новизной, работоспособностью, эффективностью и полезностью.

Прежде всего необходимо отметить тот факт, что на снимках изображено обычное серийное технологическое оборудование молочного производства в одной из западных стран

Технико-технологический уровень этого оборудования, имеющего замкнутый технологический цикл и управляемого от централизованной системы управления и контроля, определяет и требуемый уровень всех сопутствующих технологий и систем контроля.

Учитывая тот факт, что даже на больших молочно-товарных фермах, неверный результат измерения кислотности желудочного сока у одной коровы может привести к тому, что от этой коровы в сборник попадёт некачественное молоко, что в свою очередь заставит исключить это молоко из производственно-технологического цикла и нанесёт хозяйству достаточно чувствительный ущерб.

Следовательно, основным требованием к модулю является его надёжность и практически идеальная точность измерений.

В случае, если разработчики модуля сумеют добиться соответствия таким жёстким требованиям, неочевидность технического решения приобретает совершенно другой вид.

Таким образом вывод для дизайнеров и конструкторов модуля однозначный, — только в случае демонстрации требуемого уровня надёжности и точности измерений уровень очевидности внедрения этого комплексного технического решения будет находиться в рамках реальности.

Кроме того, возможность надёжной патентной защиты всего комплекса технических решений так или иначе воплощённых в конструкции модуля, его базового аппарата, его программного обеспечения, системы идентификации и расшифровки сигналов и преобразования их в конкретное значение результатов измерения, однозначная работоспособность всех взаимосвязанных элементов системы, всё это определяет возможность использования системы в современном комплексе молочного производства.

Вместе с тем инновационный характер модуля и его эксплуатационной системы позволяет предположить возможность внедрения модуля и реализуемой с его помощью комплексной интегративной технологии во многих отраслях промышленности и сельского хозяйства, а также медицине и биологии.

Предложенную технологию характеризуют возможности гибкого изменения конструкции модуля и его основных компонентов.

На следующих моделях показаны различные модификации конструкции модуля, позволившие ввести в состав модуля (без изменения его габаритных размеров) многие новые элементы.

Эти нововведения касаются состава и формы элементов экранирования, которые также формируют свойства и качества батареи для энергообеспечения процесса измерений и передачи информации о результатах измерений на центральный компьютер системы.

Практически всё вышеизложенное, может рассматриваться как пример инновационной обработки одного из важнейших элементов технологии бесконтактных измерений и формирования комплекса отличительных признаков этой технологии и задействованных в её реализации устройств, программ, методов и систем.

Сочетание всех этих признаков и системных отличий с необходимым уровнем мировой новизны, с требуемой работоспособностью, полезностью, а также неочевидностью именно и позволят защитить эти решения от бесконтрольного заимствования.

Литература:

Приложение 1

United States Patent	9,316,605
Birk , et al.	April 19, 2016

---

Determination of attributes of liquid substances

Abstract

A monitoring unit (100) that determines parameters (p1, p2) of an attribute (P) of a liquid substance flowing (F) through a dielectric conduit (110) includes plural coil members (121, 122) encircling the dielectric conduit (110) that subjects a flow of the liquid substance to plural different electromagnetic fields (B(f)), and under influence thereof measuring circuitry registers corresponding impedance measures (z(f)) of the liquid substance. A processor (130) derives the parameters (p1, p2) of the attribute (P) based on the registered impedance measures (z(f)).

Приложение 2

United States Patent	8,694,091
Birk , et al.	April 8, 2014

---

In vivo determination of acidity levels

Abstract

A bolus for use in a ruminant animal's reticulum includes a cavity (100) configured to receive ruminal fluids present in the stomach. The cavity has walls (110) of a dielectric material and is encircled by a coil member (120), which is configured to subject the ruminal fluids to an electro-magnetic field. A Sensor element (310) measures the electromag-netic field's influence on the ruminal fluids and thus register an electromagnetic property representative of an acidity level of said fluids. A transmitter (410) transmits a wireless output signal (SD) reflecting the acidity measure.