❗️В списке проектных организаций и институтов России сегодня числится около 300 предприятий, и мало кто из них может предложить услуги по проектированию новых промышленных технологий или хотя бы по модернизации технологических процессов, размещенных когда-то на тех объектах, где добывают или перерабатывают сырье. В этом нетрудно убедиться, посмотрев их уставные документы.

В основном современный инженер-проектировщик готов проектировать здания, инженерные коммуникации, дороги, мосты и даже автоматизировать отдельные операции в старых технологиях. Возникают очень большие сомнения в его способности создать совершенно новый, безопасный и безотходный технологический процесс, исключающий любую материальную и энергетическую зависимость от финансовых и сырьевых монополий.

🔵Практика показывает, что создавать нужные и полезные продукты с новыми свойствами и функциями с использованием промышленных технологий прошлого века без «непредвиденных» затрат и «случайных» аварий практически невозможно.

🔵Отсутствие в технологических процессах признака рациональности позволяет отнести их к классу недоделанных и недодуманных. Конечный продукт таких технологий изготавливается долго, затраты на его создание огромны, отходы получаются невозвратными и опасными, а производительность оборудования вообще не регулируется.

Продолжение процесса копирования или тиражирования таких технологий вместе с их внутренними источниками затрат и опасностей становится невыгодным занятием для проектировщиков. Надо понять причины такой «проектной немощи» и формировать новые проектные технологические сообщества.

Подробнее читайте в «Стимуле».

➡️ Подписаться на канал

#ТерминыИопределения

❗️О старых и новых технологиях

Все формулировки о промышленных технологиях основаны на эмоциях, вероятностях и мечтах об их технологическом совершенстве. Мы до сих пор путаемся в таких понятиях, как «новые» и «старые» технологии, только потому что оцениваем их не по характеру воздействия (усилия), а по экономическому результату.

Уверенно можно утверждать, что все существующие технологические методы и способы изготовления продукта по характеру действия одинаковы, так как в их основе всего два вектора усилия: либо к себе, либо от себя, либо смешиваем, либо разделяем. Эти действия очень схожи с математическими операциями сложения и вычитания. Причем если движения рук для приближения или отдаления чего-то человек совершает инстинктивно и без лишних усилий, то эти же действия с помощью машин и инструментов получаются не так естественно — либо с остатком, либо изначально требуют избытка ресурсов. Именно в этой области — наша самая большая недоработка, наше незнание и неумение.

В 19-м веке технология изготовления штыка к пехотному ружью образца 1808 года предусматривала более 50 инструментальных и около 20 контрольно-проверочных операций, которые выполняли десять мастеров с использованием сотен шаблонов и лекал. При массе штыка в 307 грамм в процессе его изготовления с помощью молотков терялось около 2 кг железа и стали, а в бою штык все равно ломался.

🔵Кто проектировал такие технологии, никому не известно, но принципы их недоделанности и недодуманности соблюдаются до сих пор. В конструкции современного штык-ножа вместо двух заготовок — более двадцати различных деталей, для изготовления которых привлекается не менее трех предприятий с литейными, металлорежущими и сборочными технологиями, и отходы измеряются уже не килограммами, а тоннами. Все химические технологии, используемые для изготовления деталей «нового» штыка, также нельзя считать новыми, так как потери сырья в любом реакторе при смешении сохраняются на уровне 30-40%, а все методы разделения позволяют извлечь из породы или шлама лишь 60% ценного продукта.

Подобные методы оценки эффективности технологий, основанные на подсчете результатов торговых и закупочных операций, не годятся для инженера-технолога. Они исключают количественную оценку уровня их материалоемкости, энергоемкости, опасности и управляемости, что искажает информацию о конкурентоспособности и функциональной устойчивости всей производственной системы. За пустыми цифрами и процентами скрывается информация о том, что стоимость сбора, хранения, транспортировки и утилизации отходов превышает стоимость готовой продукции. При такой фальшивости оценок технологии становятся действительно «старыми», так как функционируют неустойчиво по закону убывающей доходности.

🔵Таким образом, старыми технологиями можно называть все существующие методы добычи (синтеза) сырья, способы его переработки и формообразования, основанные на сложении или вычитании прилагаемых усилий.

Что касается термина «новые технологии», то пока будет правильным договориться о том, что их действительно ни у кого нет. Надо учиться их проектировать, используя образы непрерывных и мгновенных технологических действий, моделируя операциями из области высшей математики, так как дифференцирование, интегрирование или логарифмирование совершаются без остатков и избытков. Здесь нас всех ожидает успех.

➡️ Подписаться на канал

#ПолезноеЧтиво

📚О биологических и производственных системах

Любые создаваемые человеком системы управления объектами техносферы являются слабой пародией на то, что создает Природа. Это факт, в котором можно еще раз убедиться, прочитав размышления двух биологов, Роберта Сапольски и Александра Маркова, о результатах своих многолетних наблюдений.

Главное впечатление от книг, конечно же, связано с жесткой природной гармонией и строгим порядком взаимодействия информации, энергии и материи в каждом живом организме. Верить в то, что уникальная система управления этими потоками создана какой-то «эволюцией», не хочется.
Но важно другое. Оказывается, и биологи, и инженеры, рассуждая каждый о своем, оперируют одними и теми же функциональными свойствами объектов биосферы и техносферы: устойчивость и выживаемость, размножение и тиражирование, стресс и угрозы. И те и другие объекты демонстрируют похожий набор реакций на очень широкий спектр стрессоров (угроз), так как в их основе — электромагнитные колебания, не все частоты которых производственная система «человек–машина» может идентифицировать как сигнал тревоги.

❗️Для инженера в этом объемном массиве знаний слабо, но все же просвечивается образ той системы управления производственными процессами, к которой, видимо, и надо стремиться. Пока мы в этой теме, как раки, используем только два нейрона для принятия решений, типа «включить/выключить» или «да/нет». Но у нас же, как говорят биологи, миллиарды этих нейронов. Это означает возможность перехода от рефлексивного принципа управления в системах «человек–машина» к двухконтурной структуре, как это сделано Природой в живом организме, способном выживать при любых нагрузках со стороны окружающего пространства за счет балансирования частотой потоков стимулятора и ингибитора.

Очень впечатляют и будут полезны сведения о различиях «мужской» и «женской» природы поведения в стрессовых ситуациях. Если мужчина на стресс реагирует по принципу «нападай или убегай», то природный защитный механизм женщины требует «заботиться и поддерживать» другого в любых ситуациях.

Эти два совершенно разных стиля поведения в условиях ожидания опасности мы вообще не учитываем в системе управления производственным процессом, усредняя всех женщин и мужчин до уровня «персонала с непредсказуемым поведением». Возможно, что вечное так называемое техническое противоречие «опасность–производительность» не решается только потому, что у инженера нет той стратегии поведения по сохранению потомства и сбережению энергии, о которой говорят биологи.

Материал очень интересный, всё не пересказать, а навязывать свои интерпретации никому не стоит. Читаем, думаем, обсуждаем.

➡️ Подписаться на канал

🔬Ложные мотивы научных разработок

Если ученые постоянно разрабатывают все новые и новые методы очистки грунта и воды от нефтепродуктов, значит, сами технологии добычи углеводородов, их переработки и транспортировки нерациональны и ущербны.

Непонятно, почему химики НЭТИ и ПНИПУ видят только негативные следствия эксплуатации технологий и вообще не замечают истинных причин ущерба. Зачем вместо разработки методов, исключающих любые проливы нефти, надо «выявлять неизведанные ранее культуры бактерий» или создавать «защитный экран» для сбора того, что уже разлилось и распространилось?

Видимо, при выборе решаемых задач ученые руководствуются не идеей о создании идеальных промышленных технологий, а повышенным эмоциональным интересом к последствиям аварий и катастроф, демонстрируя видимость кипящего научного труда. Только в этом году ученым выдали более 25 новых патентов в этой сфере, и все они по разным причинам будут оставаться экономически невыгодными для тех, кто нефть добывает, перевозит и перерабатывает.

Более ста лет назад писатель Алексей Капитонович Гастев, он же основатель теории научной организации труда, на примере работы трамвайного депо убедительно доказал, что оценка последствий аварий и катастроф всегда ложна. Ученым вообще не следует этим заниматься. На самом деле все технические аварии — следствие недодуманных и недоделанных технологий, ответственность за разработку и совершенствование которых никто из ученых не несет. Ученому нужно думать не о том, как и чем ликвидировать ущерб, а о том, чтобы при эксплуатации технологии аварий не возникало вообще.

Если технологии старые, то, прежде чем заниматься их совершенствованием, нужен грамотный технологический аудит для выявления в их структуре источников затрат и опасностей. Очевидно, что установленный сотню лет назад технологический алгоритм обязательного перемещения массы нефти из-под земли в трубу, из трубы в реактор, из реактора в цистерну, а из цистерны в ржавый танкер, а потом все в обратном порядке, является единственным источником всех так называемых экологических проблем. Значит, для обеспечения безопасности технологий добычи, переработки и транспортировки нефтепродуктов необходимо исключить из их структуры операцию многократной перекачки из одной тары в другую. Если эту идею развивать, то можно вообще отказаться, например, от танкерного флота и проработать варианты простых и надежных плавающих цистерн, связанных одной цепью.

Пока же сохранение основного источника затрат и опасностей на этапах добычи, переработки и перевозки нефтепродуктов ради повышения «производительности труда» на одном рабочем месте является главным препятствием для обеспечения безопасности множества других рабочих мест.

Поэтому все ждут от ученых не ложных идей, а прямых и разумных действий, которые не навредят ни живущему, ни будущему поколениям.

#ОНаукеиТехнологиях

➡️ Подписаться на канал

📌Ранее мы рассказывали о встрече доктора технических наук, эксперта канала «Техносфера, подъем!» Александра Вениаминовича Куликова со студентами, аспирантами и преподавателями БГТУ «ВОЕНМЕХ» имени Д.Ф. Устинова. Теперь у вас есть возможность не только прочитать об основных тезисах, но и посмотреть саму лекцию!

Это уже не первая встреча на площадке ВОЕНМЕХа. В предыдущей лекции речь шла о производственных системах прошлого и будущего, анализе затрат и разработке безопасных технологий. Теперь к этим темам добавились вопросы управления процессами и рациональности проектных решений.

➡️ Подписаться на канал

Вечный двигатель Бориса Якоби

Электродвигатель — продукт 19-го века, потребность в котором сохраняется до сих пор в тех подъемных механизмах и транспортных средствах, управление которыми ограничивается простыми движениями типа «туда-сюда» и кнопкой «вкл.-выкл.». Желание использовать этот уникальный продукт прошлого времени для выполнения более сложных пространственных движений сегодня привело к разработке более десятка его разновидностей. Из-за перенасыщения станков и машин кинематическими и электронными структурами для регулирования движения по скорости, нагрузке и направлению, система их управления приобрела признак «аварийности».

Несмотря на это, все научные исследования долгое время продолжаются только в одном, безальтернативном направлении: все хотят создать такой электродвигатель, алгоритмы управления которым при любых дрейфах внешних нагрузок позволят сохранить устойчивость движения без сенсорного контроля.

Например, исследователи из Перми и Кемерово уже много лет занимаются созданием «бесконтактного» и «бездатчикового» алгоритма управления синхронными и асинхронными двигателями. Пока, судя по их англоязычным статьям и старым диссертациям, получается подтвердить только «способность модели надежно запускать двигатель». Видимо, ученых это вполне удовлетворяет, даже несмотря на сложность технического исполнения идеи и низкую точность оценки параметров движения.

⚡️По мнению экспертов портала «Техносфера, подъем!», длительный научно-исследовательский процесс топтания электротехников на одном месте вызван простым незнанием методологии, принципов и критериев проектирования технических устройств.

Очевидно, что недопустимо разрабатывать алгоритм управления электродвигателем, пользуясь только компьютером, не вникая во все особенности технологии его изготовления, не зная свойства используемых материалов и не понимая целевые функции технического устройства, в структуру которого планируется встроить «источник движения» с собственным алгоритмом управления.

Возможно, по этой причине «оригинальные» и «специальные» алгоритмы управления движением остаются как бы в стороне от реальных технических задач. Оказывается, производство электродвигателей для современных манипуляторов, движителей аппаратов, наземной и космической техники обеспечивается за счет открытий и изобретений прошлого века. В их основе прецизионные индукционные датчики угловых положений (индуктосины), удовлетворяющие всех по точности, динамике и стойкости к внешним воздействующим факторам.

Учитывая, что желания одних и потребности других не совпадают, ожидать от ученых чего-либо нового в системах управления движением пока не приходится. Получается, старый электродвигатель инженера Бориса Якоби уверенно поддерживает статус «вечного» и незаменимого технического устройства вот уже почти 200 лет.

#ОНаукеиТехнологиях

➡️ Подписаться на канал

Десять добрых дел

В первом квартале 2025 года студенты российских университетов участвовали в реализации уникальных научных идей и разработали десяток достаточно полезных и очень даже рациональных технических решений. Мы решили назвать их добрыми делами:

1️⃣ Метод циклической штамповки деталей на основе сплавов алюминия, хрома, железа и никеля.
2️⃣ Метод изготовления нетоксичных керамических форм для получения крупногабаритных отливок из жаропрочных никелевых сплавов.
3️⃣ Метод повышения прочности и защиты сталей от коррозии.
4️⃣ Технология изготовления полимерных мембран с добавлением меди для очистки воды от нитратов.
5️⃣ Метод разрушения органических загрязнителей с помощью феррита висмута под действием света и ультразвука.
6️⃣ Конструкция и технология изготовления вихревого сатуратора для очистки сточных вод.
7️⃣ Оперативная тест-система для выявления скрытых заболеваний организма человека, вызванных нарушением процессов метаболизма.
8️⃣ Единая информационная система автоматического контроля степени износа бандажей колесных пар локомотивов.
9️⃣ Лепестковая конструкция труб для регулирования площади теплообмена технологического оборудования.
1️⃣0️⃣ Технология изготовления композитного материала на основе гидрида магния и никеля для безопасного хранения и транспортировки водорода.

Все, что сделано студенческими научными сообществами, востребовано практически во всех отраслях промышленности и обязательно должно быть реализовано. Успехов всем в добрых делах.

➡️ Подписаться на канал

⚙️Процесс формирования нового технологического сообщества продолжается.

R&D Платформа становится центром притяжения для исследователей, инженеров, разработчиков и студентов со всей страны. Это — инфраструктура для обмена знаниями, доступа к технологиям, аналитике, оборудованию и совместным проектам.

Платформа уже работает — и регистрация открыта для всех заинтересованных!

➡️ Подписаться на канал

❗️Паровозик из Ромашково

Истории применения техники с электрической тягой на полях России уже около ста лет. Первый проект 1937 года был достаточно успешным не только из-за простоты и экономии, но и еще по двум причинам. Во-первых, электродвигатель использовался как на полях, так и в стационарных условиях. Во-вторых, площадь до километра в диаметре можно было обрабатывать не одним, а целой группой тракторов. Для общего управления электротехникой на полях страны даже создали мощную по тем временам ЭВМ. Нерешенной оставалась одна задача — создание рациональной системы организации электропитания двигателя трактора. В прошлом веке смогли оценить только три варианта подвода источника тока к движителю: аккумулятор, токосъемник и электрический кабель.

🔵Новое поколение инженеров-электротехников пытается еще и комбинировать эти варианты. Например, инженеры Донского технического университета вместе с Московским Политехом собрали свой первый прототип трактора-беспилотника с гибридной силовой установкой, батареей большой плотности энергии, приводом с высоким крутящим моментом и функцией рекуперации электрической энергии.

Получившийся «Донтех» действительно схож с мультяшным паровозиком и может быть очень даже полезен для различных хозяйственных нужд, в том числе сельскохозяйственных, противопожарных и даже коммунальных и мелиоративных работ.

🔵Очевидно также, что подобные робототехнические системы не должны быть одинаковыми по форме, свойствам и функциям. У каждого их потенциального потребителя всегда будут индивидуальные запросы с учетом особенностей эксплуатации и природно-климатического ландшафта. Для кого-то будут более выгодными подвижные роботы на основе компактных автономных электростанций с газопоршневыми двигателями. Другим проще использовать пневматическую систему управления. Где-то потребуется микро-ГЭС и энергия водных потоков. Иногда более полезным окажется, например, не усложнять конструкцию машины-робота, а применить иную траекторию ее движения за счет изменения форм обрабатываемых полей.

Несомненно, очередным препятствием на этом творческом пути встанет старая и очень консервативная система сертификации машин с новыми функциями и свойствами. Учитывая, что все технологии прошлого века для рационального производства таких универсальных машин-роботов не годятся, так как являются источниками производственных затрат и опасностей, то уже на этом этапе студентам надо думать о новых технологиях изготовления каждой детали, каждого модуля и блока. Надеяться на то, что кто-то потом выточит, отпилит, сварит и все соберет и отрегулирует, не стоит. Все придется делать самостоятельно.

⚡️По мнению наших экспертов, главное — не останавливаться на одном образце и не копировать чужие варианты беспилотников, а продолжать генерировать свои идеи и оригинальные технические решения. В этом случае все получится красиво, полезно и рационально.

#ОНаукеиТехнологиях

➡️ Подписаться на канал

#ПолезноеЧтиво

❓О чем говорят биологи

Апрельские тезисы докладов молодых ученых-биологов ННГУ имени Н. И. Лобачевского, как оказалось, касаются не только тех, кто исследует поведение биосистем. При более внимательном чтении становится очевидным, что выводы биологов могут служить рекомендательными и ограничительными требованиями технических заданий на проектирование промышленных технологий для различных отраслей промышленности.

🔵Для аграриев, например, будет полезным проверить вывод биологов о том, что переменное магнитное поле с частотой 14,3 Гц обеспечивает выживаемость зерновых в условиях засухи, а максимальная скорость роста растений наблюдается при воздействии электрического поля с напряженностью от 400 В/м до 2 000 В/м.

Полезны для материаловедов результаты экспериментов, демонстрирующие полную защиту полимерных конструкций от биоповреждений за счет дисперсных частиц диоксида меди, капсулированных в полилактиде. Результаты исследований функциональных возможностей природных биополимеров однозначно указывают на возможность полного отказа от применения химических реагентов в технологиях добычи нефти.

🔵При проектировании «чистых комнат» можно учесть, что самым простым, дешевым и доступным методом защиты помещений от бактерий и фунгицидов являются фотодинамические устройства, генерирующие ультрафиолетовое излучение или плазму искрового разряда с длительностью импульса в 1 секунду.

Биологи на примере конкретных территорий также доказали, что даже обычная древесно-кустарниковая растительность способна «переварить» вредные соединения в воздухе производственных зон. Для очистки сточных вод рекомендована корневая система эйхорнии, способная поглощать из воды инсектициды, фенолы, фосфаты и даже тяжелые металлы. Обнаружено также, что толщина и площадь березового листа — дешевый и корректный тест для определения загрязненных участков дорог, а автотранспорт оказывает вредное влияние на кровь водителей в возрасте от 30 до 49 лет.

🔵Читая тезисы ученых про антимикробные свойства шалфея, можжевельника, липы, брусники и клюквы, возникает желание отказаться от химических технологий прошлого века, которые до сих пор используются для изготовления синтетических антибиотиков, консервантов и пищевых добавок. Студенты даже в экстрактах яиц брюхоногих моллюсков обнаружили более сотни биологически активных веществ, имеющих потенциальное применение в фармацевтике.

Складывается впечатление, что биологи в своих методах анализа и синтеза ушли далеко вперед. В их лабораториях созданы биофильтры, биосенсоры, биокатализаторы, магниевые импланты и еще много полезного и рационального, в чем очень нуждаются кибернетики, материаловеды, конструкторы и технологи. Поэтому, надо полагать, участие биологов в каждом проектном технологическом сообществе инженеров является обязательным. Тогда задачи исследований станут еще более конкретными, а их результаты — всегда реализуемыми.

➡️ Подписаться на канал

❗️Причины потерь

Сегодня многие ученые и инженеры обосновывают полезность и рациональность своих исследований таким показателем, как снижение потерь. Единой методики выявления их источников и объективной количественной оценки у нас нет. Поэтому потерей считается не только то, что улетучивается в атмосферу (тепло, свет), но и время, вредные вещества и даже деньги.

🔵Например, пермские инженеры эмпирическими методами определили, что для сокращения потерь угарного газа на 24% требуется особым образом подогреть горючее вещество перед тем, как сжечь его в турбине, смешивая с кислородом. Было бы важно в таком случае оценить не локальные, а реальные потери от сжигания 15 тонн керосина и 600 тысяч тонн атмосферного воздуха за час работы этой самой турбины в составе транспортного средства с учетом тех ограничений (20 тысяч вдохов и выдохов за сутки), которые установлены природными механизмами.

🔵Саратовские ученые, наоборот, считают, что главное полезное свойство их технического устройства — возможность полного исключения финансовых потерь потребителя на «отопление помещений», а не уникальная конструкция «компактного кондиционера» с методикой расчета места его установки в вентиляционных каналах.

⚡️По мнению наших экспертов, путаница с понятием «потери» вызвана тем, что до сих пор для оценки полезности и рациональности создаваемых технических устройств используется теорема Карно, что нелогично. Размышления французского лейтенанта о потерях после поражения наполеоновской армии касались только той единственной «машины», которую ему показали. Энергоэффективность «движущей силы огня» в тепловых машинах выражается формулой Е=1-(Vп/Vо), где Vп и Vо — объем поставляемой и объем потребляемой энергии соответственно. Очевидно, что «потери» будут всегда только в тех технических устройствах, в структуре которых присутствует «горячий резервуар» для «выдавливания» энергии из вещества.

Эмпирические обобщения, которые, в отличие от таких одноразовых теорем, столетиями формировались в науке, убеждают нас, что, кроме всегда ущербных «тепловых машин», есть иные, более совершенные объекты, функционирующие без потерь. Подводимая к ним энергия используется не для производства работы, а для создания внутренней структуры, которая должна выполнять заданную функцию.

Понимая такую рациональность природных систем, убеждаешься в том, что любые потери в наших технических устройствах возникают из-за недодуманности конструкции, недоделанности ее состава и структуры. Вот над чем нам нужно работать, а не только совершенствовать старые технические устройства для простого сжигания вещества. Чтобы расширить возможности инженера и помочь его стремлениям создать что-то новое и полезное, университетские школы должны не зацикливаться на теоремах Карно, а стимулировать студентов создавать иные способы преодоления внешних нагрузок без тепловых потерь.

#ОНаукеиТехнологиях

➡️ Подписаться на канал