CC BY
13
УДК 691:608.1
ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ КОНСТРУКЦИЙ ВОДООТВОДНЫХ ЛОТКОВ ИЗ КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА МЕТОДОМ КВАЛИМЕТРИЧЕСКОЙ ОЦЕНКИ ПАТЕНТНЫХ РЕШЕНИЙ
Е.С. Васюткин1, М.М. Галушко2, Ю.Г. Лазорев2
1ООО «Композитные Технологии и Оснастка», 143983, Российская Федерация, Московской обл., г. Балашиха, мкр. Керамик, ул. Керамическая, д.2а, комната 513 2Военный институт (инженерно-технический) Военной академии материально-технического снабжения им. Генерала армии А.В. Хрулева (ВИ(ИТ) ВА МТО), 191123, Российская Федерация, Санкт-Петербург, ул. Захарьевская, д.22 3Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, 195251, Российская Федерация, Санкт-Петербург, ул. Политехническая, д. 29
При выборе нового конкретного технического решения водоотводных систем автомобильных дорог и мостов проводится патентное исследование существующих разработок. Источники патентной информации в практике инженерного прогнозирования считаются наиболее удобными и достоверными для анализа. Особенностью патентной информации является ее преимущественно непараметрический характер. Применение словесной формулы патентуемого технического решения делает невозможным его сравнительную оценку с аналогами и прототипом предлагаемого автором нового технического решения. Эта проблема характерна и для патентных формул по водоотводным лоткам. Применение квалиметрических оценок источников патентной информации позволяет получить количественные значения эффективности нового решения по сравнению с прототипом и аналогами на этапе прогнозирования. Формирование оценочных таблиц для квалиметрической оценки патентного решения ведется по матрице критериев: уровень системы технического решения (1-5 уровень) - группа признаков (элемент, взаимное положение, соотношение, форма и материал).
Ключевые слова: водоотводный лоток, композиционный полимерный материал, патентные исследования, обработка патентных массивов, квалиметрические оценки эффективности новых технических решений.
FORECASTING OF EFFICIENCY OF DESIGNS OF DRAINAGE TRAYS FROM A COMPOSITE MATERIAL BY A METHOD OF A QUALIMETRIC ESTIMATION OF PATENT DECISIONS
E.S. Vasyutkin, M.M. Galushko, Yu. G. Lazarev
143983, Russian Federation, Moscow region, Balashikha, mkr. Keramik,
Keramicheskaya str., d. 2a, room 513;
Military Engineering Institute of the Military Logistics Academy 191123, Russian Federation, Saint-Petersburg, Zakcharevskay st., 22;
Peter the Great SPbPU, 195251, Russian Federation, Saint Petersburg, Politechnicheskaya str., 29
When choosing a new specific technical solution for drainage systems of roads and bridges, a patent study of existing developments is carried out. Sources of patent information in the practice of engineering forecasting are considered to be the most convenient and reliable for analysis. Feature of the patent information is mainly non-parametric in nature. The use of the verbal formula of the patented technical solution makes it impossible to compare it with the analogues and prototype of the new technical solution proposed by the author. This problem is also characteristic of patent claims for drainage trays. The use of qualimetric estimates of patent information sources allows to obtain quantitative values of the effectiveness of a new solution in comparison with the prototype and analogues at the forecasting stage. The formation of evaluation tables for the qualimetric evaluation of patent solutions is carried out according to a matrix of criteria: the level of the technical solution system (1-5 level) - a group of features (element, relative position, ratio, shape and material).
Keywords: drain tray, composite polymer material, patent research, patent processing arrays qualitative assessment of the effectiveness of new technical solutions.
1 Васюткин Евгений Сергеевич - Генеральный директор, e-mail: [email protected];
2Галушко Михаил Михайлович, начальник кафедры (фортификации и специальных сооружений) ВИ(ИТ) ВА МТО, e-mail: [email protected];
ъЛазарев Юрий Георгиевич, директор высшей строительства, ИСИ, e-mail: [email protected].
Введение
Применение на мостовых сооружениях водоотводных лотков из полимерных композиционных материалов (ПКМ) взамен стальных и железобетонных допускается нормативными отраслевыми и технологическими документами [1, 2, 3, 4], а выбор их рациональных конструкций повышенной эффективности является в настоящее время актуальной задачей. Водоотводные
школы Промышленно-гражданского и дорожного
системы дорог и мостов являются объектами изобретательского творчества с тех времен, когда вообще появились процедуры патентования технических (инженерных) решений. Однако в ретроспективном плане эти системы рассматривались изготавливаемыми из камня, дерева, металла и бетона (рис.1).
Рисунок 1 - Водоотводная система из камня и дерева по патенту США №1,344.656 (1920 г.)
Лишь в конце XIX века появились разработки водоотводных систем и их элементов из полимерных композитных материалов.
Прогнозирование конструкции элементов водоотводных систем является первым этапом проектирования для постановки на производство их элементов. Источники патентной информации в практике инженерного проектирования (конструирования) считаются наиболее объективными и информативными для прогнозирования эффективности их применения. Особенностью патентной информации является ее непараметрический характер: сущность технического решения дается словесно с использованием описательных признаков. В соответствии с существующим регламентом Российской Федерации [5, 6, 7] при составлении описаний изобретений и полезных моделей типа «УСТРОЙСТВО» используются, в частности, следующие признаки:
- наличие конструктивного элемента;
- взаимное расположение элементов;
- форма выполнения элемента;
- параметры или характеристики элемента;
- материал, из которого выполнен элемент.
Проблемы квалиметрической оценки патентных массивов
При большом количестве патентов прогнозирование их эффективности для практического использования в производстве становится затруднительным. Одним из путей решения этой проблемы является применение квалимет-рических оценок, которые позволяют получить количественные значения прогнозируемой эффективности выбираемого решения по сравнению с другими на этапе патентного поиска.
Однако никакими нормативными регламентами квалиметрическая оценка не предусмотрена: каждый исследователь применяет свои методы и подходы [8 - 10] в оценке эффективности технических решений располагаемого массива патентов.
В соответствии с Государственным Стандартом РФ ГОСТ Р 15 - 011.96 «Патентные исследования», который имеет рекомендательный характер, предлагается при постановке продукции на производство исследовать (п.7.2.2.) «...технический уровень и... тенденции развития объектов хозяйственной деятельности, их патентоспособности, патентной чистоты и конкурентоспособности».
Однако, данный ГОСТ Р 15 - 011.96 не содержит никаких рекомендаций по методике обработки (аналитической, квалиметрической или экономической оценке) отдельных патентов, а тем более - массивов патентов.
Эти рекомендации носят сугубо канцелярский набор указаний о структуре
представляемых результативных документов без указания методики оценки значимости патентов или порядка их ранжирования для сопоставления эффективности между собой или/и относительно «мирового уровня».
В то же время в мировой практике такая оценка предусматривается как на методологическом [11 - 12], так и на методическом (в том числе - нормативном) уровне [13 - 15]. До настоящего времени не существует нормативного документа, по количественной оценке, эффективности технических решений на патентном уровне, хотя многие известные попытки такого подхода приведены в работе [10].
Квалиметрический подход
эволюционной инженерии
В настоящей работе применены методы эволюционный инженерии, [6 - 7], основывающиеся на следующих основных допущениях:
Допущение 1. Применительно к любой технической системе можно предположить два типа изменений:
- макроструктурное, когда к известным элементам технического решения (к совокупности признаков прототипа Е А^ добавляется новый признак (новые признаки) с совокупностью Е Bj. Признаковая формула макроструктурного изменения имеет вид: Е Аi ► Е Аi + Е Bj ;
- микроструктурное, когда в известный элемент Аi технического решения вносятся изменения Е ДАЬ В этом случае признаковая формула имеет вид: Е Аi ► Е Аi +Е ДАЬ
При переводе понятий этого допущения на словесные формулы изобретений следует, что любое патентованное техническое решение содержит по сравнению с прототипом либо мак-роструктурные, либо микроструктурные либо
Таблица 1 - Ранг группы признаков и ее зна1
комбинированные изменения. Такие изменения отражаются добавлением новых признаков Е Bj и Е Д^
Допущение 2. Любое привнесение в прототип сочетаний Е Bj и Е ДАi должно сопровождаться положительным эффектом, т.е. достижением технического результата, поставленного в изобретательской задаче. Величина этого эффекта, в чем бы он не выражался, пропорциональна значимости новых признаков, т.е. имеет место пропорциональность между достигаемым (ожидаемым) положительным эффектом Е Эj = f(EBj) и Е Эi = Д(ЕДА^ совокупностью значимости новых признаков.
Следствие допущений 1 и 2. По сравнению с прототипом, содержащим признаки ЕА1, наличие новых признаков Е Bj или изменение признаков Е ДАi либо их сочетания Е Bj + Е ДАi придает техническому решению дополнительные функции, за счет чего и достигается цель изобретения: новое положительное качество.
Для оценки значимости признаков, характеризующих отличительную часть формул патентов, удобно принять таблицы квалиметри-ческих оценок q, представляющие собой матрицы: ранг признака (1) / уровень подсистемы (|), конкретные величины которых приняты по шкале прогнозирования q=i/2i-1., предложенной в работе [7], где 1-ранг группы признака, а j-уро-вень подсистемы, к которой относится этот признак.
При этом шкала значимости по группам признаков имеет вид (табл.1).
С учетом уровня подсистемы, в которой конкретные величины приняты также по шкале прогнозирования ц=]/2]-1., где /-уровень подсистемы, таблица значимостей примет вид (табл.2).
Ранг группы признаков Название группы признаков Значимость группы
Элемент Наличие конструктивного элемента, в том числе среда, выполняющая функцию элемента. Q=1.0
Взаимосвязь элементов Наличие связи между элементами и их взаимное расположение Q=1.0
Форма элементов Форма выполнения элемента или устройства в целом Q=0.75
Параметры элементов Параметры элемента , их соотношения и взаимосвязь Q=0.50
Материал элементов Материал, из которого выполнен элемент или устройство в целом Q=0.31
Таблица 2 - Интегральные оценки значимости признаков формулы изобретения
Ранг группы признаков (1) Уровень подсистемы ())
1 2 3 4 5
1 Элемент 1,0 1,0 0,75 0,50 0,31
2 Взаимосвязь элементов 1,0 1,0 0,75 0,50 0,31
3 Форма элементов 0,75 0,75 0,56 0,138 0,23
4 Параметры элементов 0,50 0,50 0,38 0,25 0,16
5 Материал элементов 0,31 0,31 0,23 0,16 0.10
Если количество признаков патентной формулы по группам и уровню подсистем определено, то процедура оценки значимости выполняется по формуле: Q =
Для оценки суммарной значимости конкретного технического решения необходимо выявить отношение каждого признака к рангу группы (¿) и уровню подсистемы (/) .
Суммарная оценка значимости новых признаков Qн к значимости признаков прототипа @пр и будет определять коэффициент эффективности данного технического решения (изобретения или полезной модели): Кэфф = №пр + Qн)/Qпр .
Основной раздел описания «Раскрытие изобретения» содержит указание [1] «на технический результат (цель), который представляет собой характеристику технического эффекта, явления, свойства и т. п., объективно проявляющихся при осуществлении.» изобретения (полезной модели)._
Именно этот технический результат раскрывает направления работы (вашего) конкурента и тенденции в развитии технического решения, которые отражаются в формуле изобретения (полезной модели). Именно в формуле раскрывается инновационная суть конкретного технического решения по сравнению с неким достигнутым уровнем техники. Эта и только эта «инновационная суть» раскрывает очередной шаг развития объекта исследования. Совокупность нескольких таких шагов отражается в виде массива патентов, которые характеризуются рядом важных информативных характеристик. Изучение этих характеристик может дать исследователю информацию, значительно превышающую по объему просто «инновационную суть» изобретения.
Квалиметрические оценки патентных решений водоотводных лотков из КПМ
Патент №136049
Система водоотводных лотков
Новое решение (136049)
Прототип (патент ^ 7425105)
Список документов, цитированных в отчете о поиске
ЯИ 2285766, 20.10.2006 ЯИ 2182942, 27.05.2002
Ш 7425105, 16.09.2008 (США)
Известные признаки:
Номер признака Формулировка единичного признака патента «Система водоотводных лотков» Ранг (0 Уровень^') Значимость Мц)
1 верхний элемент 1,0 1,0 1,0
2 нижний элемент 1,0 1,0 1,0
3 средний элемент 1,0 1,0 1,0
4 верхний и нижний элементы соединены между собой 1,0 1,0 1,0
5 (4) представляет собой наклонные лотки с наклоненными наружу бортами 0,75 1,0 0,75
6 средний элемент (3) системы представляет собой прямой наклонный лоток 0,75 1,0 0,75
7 (5) имеет наклоненные наружу плоские борта и плоское дно 0,50 1,0 0,50
8 все элементы выполнены из полимерного материала 0,31 1,0 0,31
Новые признаки:
9 верхний элемент в своей верхней части имеет плоские борта и дно, а в нижней части его борта и дно изогнуты вниз, 0,75 1,0 0,75
10 нижний элемент в своей нижней части имеет плоские борта и дно, а в верхней части его борта и дно изогнуты вверх 0,75 1,0 0,75
11 причем дно верхней части верхнего элемента сужается по направлению вниз 0,50 0,75 0,38
12 дно нижней части нижнего элемента сужается по направлению вверх 0,50 0,75 0,38
13 при этом дно и борта нижней части верхнего элемента, а также дно и борта верхней части нижнего элемента системы состоят из ряда плоских участков 0,75 0,75 0,56
14 Участки разграничены нанесенными на них поперечными рисками 0,31 0,75 0,23
15 борта всех трех элементов снаружи усилены полыми поперечными ребрами жесткости, 1,0 0,75 0,75
16 Ребра жесткости имеют в своем поперечном сечении форму трапеций 0,75 0,50 0,38
17 борта всех трех элементов усилены продольными ребрами жесткости в виде плоских пластин 1.0 0,50 0,50
18 в полых поперечных ребрах жесткости выполнены отверстия 1.0 0,50 0,50
19 в отверстия вставлены якоря в виде стержней 1.0 0,50 0,50
20 на плоском участке дна нижнего элемента системы закреплен рассекатель воды 1,0 0,50 0,50
21 Рассекатель выполнен в виде изогнутой под острым углом пластины 0,75 0,50 0,38
22 к входному торцу верхнего элемента системы с помощью металлических заклепок или клея на основе метилметак-рилата прикреплена накладка, предназначенная для присоединения к элементам дорожного покрытия 1,0 0,50 0,50
23 якоря, выполненные в виде стержней, имеют переменное поперечное сечение по длине. 0,75 0,50 0,38
24 якоря, выполненные в виде стержней, изготовлены из полимерного материала 0,31 0,50 0,16
25 якоря, выполненные в виде стержней, расположены горизонтально 0,50 0,50 0,25
26 верхний, средний и нижний ее элементы соединены посредством металлических заклепок 1,0 0,50 0,50
27 верхний, средний и нижний ее элементы соединены посредством клея на основе метилметакрилата 1,0 0,50 0,50
28 верхний, средний и нижний ее элементы соединены посредством металлических заклепок и клея на основе ме-тилметакрилата 1,0 0,50 0,50
29 каждый из плоских участков дна нижней части верхнего элемента наклонен вниз по отношению к предыдущему плоскому участку дна на угол а, 0,75 0,50 0,50
30 причем величина угла наклона а возрастает при переходе от плоского участка дна, расположенного выше, к плоскому участку дна, расположенному ниже по лотку 0,50 0,50 0,25
31
возрастания угла а при переходе от предыдущего плоского участка дна к последующему плоскому участку дна определяется зависимостью ап=а1+к(п-1), где п - порядковый номер плоского участка дна в ряду плоских участков дна нижней части верхнего элемента, а1 - угол наклона первого плоского участка дна нижней части верхнего элемента к плоскости дна верхней части верхнего элемента, а к - коэффициент, равный 1,5_
0,50
0,50
0,25
Суммарная оценка значимости: признаков прототипа @пр=6,31; новых признаков = 10,35; коэффициент эффективности Кэ
= №пр + Сн)/Спр=16,66/6,31=2,64
пр
Патент №186608
Лоток водоотводной
Новое решение (186608)
1 вертикальные плоскости
2 горизонтальный отгиб
3 желоб
4 усиливающий профиль
Прототип (158360)
1 вогнутое дно
2 плоские наклоненные наружу стенки
3 отгибами
4 прямоугольные профили
5 отверстия
Список документов, цитированных в отчете о поиске
ЯИ 157582 И1, 10.12.2015. ЯИ 2344220 С2, 20.01.2009. ЯИ 183515 И1, 25.09.2018.
ЕР 1870519 А2, 2007 (Европатент) WO 2006130942, 2006 (Канада)
Известные признаки:
Номер признака Формулировка единичного признака Ранг (0 Уровень^') Значимость Мц)
1 вогнутое дно 1,0 1,0 1,0
2 наклоненные наружу боковые стенки 1,0 1,0 1,0
3 переходящие наружными краями в вертикальные плоскости 0,75 1,0 0,75
4 вертикальные плоскости заканчиваются горизонтальным отгибом 0,75 1,0 0,75
Новые признаки:
5 угол между каждой из вертикальных плоскостей и ее горизонтальным отгибом закрыт желобом с образованием короба 0,75 0,75 0,56
6 внутри короба размещен усиливающий профиль 0,75 0,75 0,56
7 Элементы (1-6) выполнены заодно, как единое целое из полимерных композиционных материалов 0,75 1,0 0,75
8 элементы (1-6), образуют вместе с усиливающим профилем монолитную конструкцию 1,0 1,0 1,0
Суммарная оценка значимости: признаков прототипа @пр =3,5; новых признаков = 2,87; -коэффициент эффективности Кэфф
= №пр + £н)/Спр ==6,37/3,5=2,885
Патент №186755
Лоток водоотводной
Новое решение (186755) 1 вертикальная стенка о, имея 2 горизонтальный отгиб 3 наклонная внутрь стенка К-высота стенки 1
Прототип (158360)
1 вогнутое дно
2 плоские наклоненные наружу стенки
3 отгибами
4 прямоугольные профиля
5 отверстия
Список документов, цитированных в отчете о поиске
RU 173911 Ш, 19.09.2017. RU 2014102261 A, 10.08.2015.
WO 2006130942,2006 (Международная заявка, Канада) Ш 4129967 А1, 19.12.1978 (Патент США) Ш 20020057945 А1, 16.05.2002 (Заявка США) BY 13091 О^^убли^ Беларусь)_
Известные п
ризнаки:
Номер признака Формулировка единичного признака Ранг (0 Уровень Значимость ЮШ
1 вогнутое дно 1,0 1,0 1,0
2 первая и вторая боковая стенка 1,0 1,0 1,0
3 первая стенка (2) расположена вертикально 0,75 1,0 0,75
4 первая стенка (2) имеет горизонтальный отгиб 0,75 1,0 0,75
Новые признаки:
5 вторая стенка (2) имеет наклон внутрь 0,75 0,75 0,56
6 наклон (5) в поперечном сечении имеет эллипсоидную форму 0,50 0,50 0,25
7 поверхность наклона (5) заканчивается загибом внутрь лотка 0,75 0,75 0,56
8 высота второй стенки (2) составляет от 1,4 К до 1,6 К, где К - высота первой стенки. 0,50 1,0 0,50
Суммарная оценка значимости: признаков прототипа @пр=3,50 новых признаков = 1,87
коэффициент эффективности Кэфф = (@пр + @н)/@пр=5,37/3,5=1,53
Патенты на технические решения лю-Заключение бого образца новой техники, которые доступны
для изучения в виде описаний изобретений, полезных моделей и промышленных образцов, являются, по сути, единственными достоверными источниками инновационного состояния области исследования.
Действующие нормативные документы, регламентирующие проведение патентного поиска, не содержат рекомендаций и методик по обработке патентных массивов. В настоящей работе для систематизации обработки патентов приняты таблицы квалиметрических оценок, представляющие собой матрицы: уровень подсистемы (0 / ранг признака ()), конкретные величины которых приняты по шкале прогнозирования д = 1/21 — 1.
Сделано допущение, что любое привнесение в прототип сочетаний Е Bj и Е ДА1 должно сопровождаться положительным эффектом, т.е. достижением технического результата, поставленного в изобретательской задаче. Величина этого эффекта, в чем бы он не выражался, пропорциональна значимости новых признаков, т.е. имеет место пропорциональность между достигаемым (ожидаемым) положительным эффектом Е Эj = ДЕВ^ и Е Э1 = ДЕДА1) совокупностью значимости новых признаков.
Предложена и применена методика ква-лиметрических оценок источников патентной информации по классу водоотводных лотков из КПМ, сформированы оценочные таблицы в виде матрицы критериев: уровень системы технического решения (1-5 уровень) - группа признаков (элемент, взаимное положение, соотношение, форма и материал).
Выполнены конкретные квалиметриче-ские оценки прогнозируемой эффективности новых технических решений композиционных водоотводных лотков по патентам автора по соотношению значимостей совокупности признаков нового решения, включающего значимость признаков прототипа и новых признаков @пр + к прототипу @пр. Для технических решений по трем патентам эти величины составили от Кэфф=1,53 до Кэфф=2,89, что соответствует приросту прогнозируемой технической эффективности 53% и 189%.
Литература
1. ОДМ 218.2.057-2015 "Рекомендации по применению на мостовых сооружениях водоотводных лотков
из полимерных композиционных материалов", утверждены распоряжением от 4 апреля 2017 года N 587-р Федерального дорожного агентства Министерства транспорта Российской Федерации.
2. Лазарев Ю.Г. Показатели обеспечения безопасности транспортных систем в интересах реальной экономики, Технико-технологические проблемы сервиса. 2018. № 1 (43). С. 61-65.
3. СТО 06383491.001-2018. ООО «Композитные Технологии и Оснастка» Лотки водоотводные с дорожного полотна и мостовых сооружений из полимерных композиционных материалов (пкм), армированных стекловолокном. Технические условия, г. Балашиха, 2018.
4. Лазарев Ю.Г., Симонов Д.Л., Новик А.Н. Формирование потребительских и эксплуатационных свойств автомобильных дорог, Технико-технологические проблемы сервиса. 2016. № 1 (35). С. 43-47.
5. Административный регламент исполнения Федеральной службой по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам государственной функции по организации приема заявок на изобретение и их рассмотрения, экспертизы и выдачи в установленном порядке патентов Российской Федерации на изобретение (Утвержден приказом Минобнауки РФ от 29 октября 2008 г. № 327)
6. Лазарев Ю.Г. Анализ правовых и экономических аспектов применения опытно- экспериментальных полигонов на действующей сети автомобильных дорог, Технико-технологические проблемы сервиса. 2016. № 2 (36). С. 52-56.
7. Гмошинский В. Г., Флиорент Г.И. Теоретические основы инженерного прогнозирования: М. Наука, 1973. - 303 с.
8. Пушкарев С. А. Эволюционная инженерия при создании новой техники в промышленности строительных материалов. 26 центральный научно-исследовательский институт МО РФ.- М.: 2000. -311с.
9. Пушкарев С.А., Пересторонина Т.Н. Прогнозирование новой техники на основе теории эволюционной инженерии. Журнал «Патенты и лицензии», №2, 1997 г., стр.13-16.
10. Скорняков Э.П., Горбунова М.Э. Отбор наиболее эффективных изобретений из мирового патентного фонда для использования в НИОКР. -М.: ПАТЕНТ, 2008.-176 с.
11. Gerald G. Udell. Invention evaluation services: A review of the state of the art. J.Prod. Innov. Manag.-1989. -№6.-P.157-168.
12. Gordsen P/ Methodologies of determination the value of industrial property assets //IPAP.-1997.-№52.-3.33-41.
13. Pablic Law.-96-480
14. Pablic Law.-998-395
15. US №7,425,105 B2. Overside drain system for roadways and laike surface areas/ Failed: Mar.30,2005/ Date of Patent: Sep. 16,2008..
