10 октября в Российском технологическом университете МИРЭА состоялось заседание Клуба молодых ученых.
На очередной встрече участников Клуба – лауреатов Премии Правительства Москвы молодым ученым и приглашенных экспертов обсуждались направления и перспективы российской промышленности.
Модератор дискуссии Вадим Ковалев, советник генерального директора управляющей компании «Уральская сталь», заместитель председателя Комиссии по экономике и трудовым отношениям Общественной Палаты РФ, приветствовал участников и передал слово проректору по молодежной политике МИРЭА Григорию Петушкову.
Проректор рассказал о богатой истории университета, который с начала 1950-х годов готовит специалистов для оборонной промышленности. Здесь была реализована модель образования, которую сейчас называют «дуальной».
Григорий Петушков пояснил: «Тогда это называлась «вуз – базовая кафедра». Молодые люди изучали общетехнические дисциплины в институте на 1-2 курсах, а затем получали специализированные знания и практические навыки на базовых кафедрах на предприятиях».
Сейчас в РТУ МИРЭА более 50 базовых кафедр на научно-производственных предприятиях и в коммерческих организациях. Среди направлений подготовки – специалисты в сфере IT, радиоэлектроники, химических технологий.
«Добро пожаловать в МИРЭА, мы всегда рады гостям, особенно тем, кто занимается наукой, и молодым исследователям. Это, наверное, наши самые главные приоритеты сегодня», – приветствовал участников встречи Клуба молодых ученых Григорий Петушков.
Основная программа открылась докладом «Трансформация промышленности: вчера, сегодня, завтра» проректора МАИ Сергея Куликова. По словам эксперта, в развитии технологий произошел такой скачок, что невозможно сравнивать ситуацию, которая была 50, 30, даже 10 лет назад и сейчас.
Например, производство беспилотных летательных аппаратов совсем недавно не рассматривалось всерьез, а сегодня это самостоятельная отрасль, которая бурно развивается. При этом БПЛА используются в разнообразных целях, например, в качестве такси.
«Беспилотные такси – это уже реальные проекты, у которых есть сроки! Мы обсуждаем дизайн беспилотника со Строгановкой, хотим, чтобы эти машины были не только беспилотными, но и красивыми», – отметил Сергей Куликов.
В целом, по мнению проректора МАИ, авиационно-космический кластер является наиболее эффективным и важным для стратегического развития страны. Промышленные производства выводятся за городскую черту, это общемировая тенденция, которая проявилась и в Москве. Однако город остается крупнейшим научно-образовательным и инженерным центром, где готовятся кадры и создаются новые разработки и устройства.
Тема следующего выступления – «Новые подходы к построению производственных систем предприятий космического приборостроения». О планах модернизации отрасли рассказал Арсений Брыкин, первый заместитель генерального директора НПО «Техномаш» имени С.А. Афанасьева.
«От стапелей к конвейеру» – так можно условно обозначить концепцию новой индустриальной модели космической отрасли, предполагающей переход от производства единичных аппаратов и устройств к их серийному производству.
Цель изменений – достижение производственной, технологической, экономической эффективности. Главной задачей является интеграция обособленных предприятий Роскосмоса в систему кооперации взаимосвязанных производств и центров компетенций. Предполагается создание единого оператора, который будет координировать модернизацию производства, мониторинг оборудования, анализ инвестиционных заявок, закупки оборудования.
Планируется усилить и поднять статус технологических подразделений, для этого создан Совет главных технологов, в котором будет работать 10 секций.
«Мы приглашаем к участию в работе секций базовые центры смежных компетенций: металлургов, энергетиков, материаловедов, физиков, химиков, всех, кто заинтересован и в ком заинтересована космическая отрасль», – заявил Арсений Брыкин.
При модернизации Роскосмоса будет использован опыт других отраслей, в частности, Росатома.
«Мы изучили опыт соседей, в том числе атомщиков, и выяснили, что сама новость о внедрении системы мониторинга оборудования на 5 процентов повышает эффективность станочного парка», – отметил первый заместитель генерального директора «Техномаша».
Вначале новая система будет внедрена на предприятиях, связанных с производством аппаратов для низкоорбитальной космической группировки.
Далее о перспективной разработке, созданной в стенах мехмата МГУ имени М.В. Ломоносова, рассказал доцент кафедры вычислительной механики Максим Яковлев. Система инженерного анализа «Фидесис» предназначена для расчета прочности изделий и конструкций, в том числе изготовленных с применением аддитивных технологий и композитных материалов, а также для решения задач геомеханики и медицины с использованием томографических снимков.
«Человеческая кость, по сути, тот же самый композиционный материал, созданный природой – она тоже может стать объектом прочностного анализа, для этого применяется метод двухмасштабного моделирования», – сообщил Максим Яковлев.
Фидесис – промышленный софт, предназначенный для коммерческого использования, но может применяться и для обучения студентов. Свойства материалов для прочностного расчета могут быть заданы при помощи табличных или функциональных зависимостей от координат, температуры или других переменных.
Первые системы прочностного анализа создавались 40 лет назад для моделирования изделий и материалов, созданных человеком. Но тренд последних лет – моделирование объектов, созданных природой, например, для решения задач гео- или биомеханики. При помощи Фидесиса можно моделировать и напряжение пород в горных выработках на больших глубинах.
«Здесь цена правильности решения – не только деньги или ресурсы, но человеческие жизни», – подчеркнул Максим Яковлев.
Уникальную промышленную разработку представил генеральный директор Калужского завода по производству альтернативного топлива Вадим Усенко в докладе «RDF–топливо: как бытовые отходы становятся ресурсом для производства». Он подчеркнул, что количество отходов постоянно увеличивается в каждом городе, в каждой стране, независимо от социально-экономического положения. Существуют различные способы утилизации отходов, один из них – это изготовление альтернативного топлива RDF (refuse derived fuel), то есть произведенного из остатков мусора. Для выработки такого топлива можно использовать разнообразные отходы: автомобильные шины, древесные отходы, нефтешламы, железнодорожные шпалы, отходы сельскохозяйственной продукции.
Процесс производства включает несколько этапов, на выходе получается материал в виде легких хлопьев, который легко горит. Его можно использовать в коммунальном хозяйстве, в цементной промышленности и металлургии.
«В нашем случае топливо оправляется на цементный завод, это мировой цементный гигант Лафарж. Горючий материал подается прямо в печь и сгорает, образуя тепло, необходимое для производства цемента и клинкерного кирпича», – объяснил Вадим Усенко.
Эту технологию нельзя сравнивать с мусоросжиганием, поскольку в качестве топлива используется не мусор, а продукт, имеющий качественные характеристики: фракционность, калорийность, влажность, зольность. В цементных печах он сгорает при температуре около 2 тысяч градусов, при этом не образуется выбросов в атмосферу, шлаков, золы и прочих вредных продуктов.
«В 2016 году мы построили это предприятие и считаем, что наш опыт является яркой иллюстрацией экономики замкнутого цикла, о которой так много говорят», – заявил генеральный директор Калужского завода по производству альтернативного топлива.
Далее научный сотрудник Российского квантового центра и лаборатории МИСИС Алена Мастюкова рассказала, как развиваются квантовые технологии в России.
Российский квантовый центр – некоммерческая научно-технологическая организация, резидент «Сколково». В составе центра 19 научных групп и направлений, 18 современных лабораторий, 10 коммерческих спиноффов (стартапов).
Некоторые стартапы уже выходят на рынок с промышленными устройствами, например, делают квантовый генератор случайных чисел, твердотельные умножители, спинтронные сенсоры, твердотельные датчики магнитного поля. «Совтехпром» (современные технологии промышленности) – стартап для производства собственными силами управляющей и считывающей электроники, лазерных систем вместо зарубежных закупок. Стартап QSpace относится к космическим технологиям: передача ключа по защищенным спутниковым каналам связи.
В целом исследования сейчас находятся на стадии фундаментальных задач, использование квантовых разработок для промышленности только начинается.
Например, с помощью квантового компьютера просчитали, как лучше поставить нефтяные вышки, где их расположить, но поняли, что классический компьютер тоже эффективно с этой задачей справляется. Но если таких объектов будет много, классический компьютер нам мало поможет», – рассказала Алена Мастюкова.
Российский квантовый центр участвует в Дорожной карте по квантовым вычислениям, которая была принята в нашей стране в 2020 году на 4 года и, вероятно, будет продлена до 2030 года.
«Цели дорожной карты – к 2024 году разработать прототип 50-100 кубитного квантового процессора, заложить технологическую инфраструктурную базу и достигнуть лидирующей позиции по квантовому программированию и алгоритму, – заявила Алена Мастюкова. – К 2030 году планируется создать рабочий квантовый компьютер, то есть такой, который можно будет продавать именно как продукт, если кто-то из представителей индустрии захочет его иметь физически у себя, а не только через облачный доступ. Стоит задача создать работающую промышленную установку, развернуть полный цикл производства российских комплектующих в сфере квантовых технологий».
Заключительное выступление было посвящено новой технологии выявления ферропримесей в различных производственных процессах. Такие примеси увеличивают брак и приносят немалые финансовые потери. В лаборатории магнитного контроля и разделения материалов МИРЭА нашли, как снизить вред от попадания мелких металлических частиц в сырье. Об этом рассказала заведующая лабораторией профессор Анна Сандуляк.
«Ферромагнитные частицы появляются при измельчении, дроблении, транспортировке – там, где используются стальные конструкции, ножи, оборудование и так далее. Попадая в переработку, эти примеси ломают станки и машины, а если такие частицы оказываются в готовом продукте, вся партия должна быть отбракована», – описала проблему профессор.
Чтобы минимизировать вред, необходимо контролировать содержание и свойства таких частиц на всех этапах производства. Новая методика контроля заключается в том, что проба пропускается через анализатор однократно, но подвергается многократному магнитному воздействию. Ферромагнитные частицы, уловленные на разных стадиях магнитного воздействия, не смешиваются – это принципиальное отличие. Каждая порция исследуется отдельно, к ней применяется аналитический метод построения с прогнозной экстраполяцией данной зависимости. Так можно рассчитать процент содержания ферромагнитных частиц в сырье даже за пределами фактического эксперимента.
«Методика включена в программу национальной стандартизации, на нее действует ГОСТ, создан цифровой прибор для проведения аналитических исследований. Среди его преимуществ – точность контроля, позволяющая с высокой степенью достоверности определить количество ферромагнитных частиц в той или иной пробе и принять корректное решение по магнитной сепарации. Снизилась трудоемкость, за пять минут можно провести контроль пробы и получить на мониторе результат», – отметила Анна Сандуляк.
Клуб молодых ученых создан под эгидой Департамента образования и науки города Москвы. Организатор встречи – Корпоративный университет московского образования.
Участниками Клуба могут стать лауреаты Премии Правительства Москвы молодым ученым.