Необходимые функции и передовые технологии. Передовые производственные технологии (Advanced Manufacturing Technology) станут одним из приоритетных направлений развития науки, техники и технологий в России. Аддитивные технологии в строительстве
Передовые производственные технологии (Advanced Manufacturing Technology) станут одним из приоритетных направлений развития науки, техники и технологий в России
16 сентября 2014 года на заседании президиума Совета при Президенте Российской Федерации по модернизации экономики и инновационному развитию России под руководством Председателя Правительства Российской Федерации Д.А. Медведева были рассмотрены вопросы развития новых производственных технологий. В подготовке материалов заседания и в его работе приняли участие член президиума Совета, ректор СПбПУ Андрей Рудской и проректор по перспективным проектам СПбПУ, руководитель Инжинирингового центра Алексей Боровков, который выступил с докладом “Компьютерный инжиниринг и аддитивное производство - основа для создания в кратчайшие сроки глобально конкурентоспособной, востребованной и импортозамещающей продукции”.
Подчеркивая актуальность новых технологий, которые меняют традиционные представления о производстве, Председатель Правительства Российской Ф едерации Д.А. Медведев сказал, что важно не прос то догонять конкурентов, а пытаться создавать новую перспективную отрасль. В своем выступлении Дмитрий Медведев предложил, прежде всего, “сформировать новую модель внедрения перспективных производственных технологий. Как показывает мировая практика, наиболее эффективны здесь консорциумы организаций из разных секторов . Они, как правило, создаются под конкретные проекты. В их составе могут быть представлены как производители, так и потребители технологических решений, в том числе крупные компании с госучастием, инжиниринговые компании, малые и средние предприятия, ведущие вузы и научные организации. Сегодня во всём мире этому направлению уделяется повышенное внимание. Лидерами рынка являются Европейский союз, Соединённые Штаты Америки, Япония, Китай. Они активно реализуют программы по поддержке таких технологий, причём эти программы очень значимы по своим объёмам, по суммам, которые на эти цели направляются. Мы тоже этим направлением занимаемся, здесь есть и определённый научный задел, прежде всего, в математическом моделировании, в создании новых материалов. Но если обратиться собственно к производству, к реальному сектору, то картина далеко не такая радужная. Например, объём российского рынка промышленных роботов в 2012 году составил меньше процента от мирового”.
Дмитрий Медведев подчеркнул, что “требуется концентрация финансовых и организационных ресурсов как со стороны федеральных органов исполнительной власти, так и со стороны науки и бизнеса. В этом контексте предлагается включить новые производственные технологии в перечень приоритетных направлений развития науки, технологии и техники и перечень критических технологий”. “Ещё одна важная тема - это учёт новых производственных технологий в образовательных программах, поэтому я поручаю Министерству образования и науки вместе с Минпромторгом и Минкомсвязью сформулировать предложения по развитию системы сквозного обучения в области основ интеллектуальных технологий, информационных технологий и компьютерного моделирования, робототехники и аддитивных технологий - в общем, по всем этим направлениям”.
В своем выступлении на заседании президиума Совета Министр образования и науки Российской Федерации Дмитрий Ливанов отметил, что “передовые или новые производственные технологии находятся на стыке научно-технологической и промышленной политик. Они не совершенствуют, а принципиально меняют структуру производства, создают новые рынки и целые новые отрасли, способствуют качественному росту производительности труда и в целом повышению конкурентоспособности экономики. Более того, многие эксперты нередко связывают новые производственные технологии с зарождением нового технологического уклада. <…> Новые производственные технологии определяются иногда не через перечень критических технологий, а как сумма компетенций инженеров и разработчиков, и именно поэтому они регулируются не только мерами промышленной политики, но инновационной, научной и образовательной политики”.
Далее Дмитрий Ливанов отметил, что “с точки зрения образования и науки новые производственные технологии характеризуются, прежде всего, мультидисциплинарностью , то есть для их создания, освоения, эффективного применения требуются знания из многих научных дисциплин, и наукоёмкостью , то есть они требуют серьёзных инвестиций в НИОКР. Мы видим, что новые производственные технологии представляют собой сочетание трёх компонентов: это математическое и компьютерное моделирование и проектирование, второе - это разработка новых материалов, в первую очередь, расходных материалов, и третье - это средства производства, к примеру, установки аддитивного производства . Кстати говоря, по оценкам, например, McKinsey , только прямой экономический эффект от применения 3D-печати к 2025 году может достичь 500 млрд. долларов. Это огромный и быстрорастущий рынок. Россия, безусловно, обладает конкурентоспособностью в области математического моделирования, в области разработки новых материалов, и мы можем использовать эти компетенции для разработки новых оптимальных конструкций, изделий, лёгких, прочных, надёжных, многофункциональных, того, что называется «умные конструкции». <…> Мы можем стать лидером только при условии развития наукоёмких технологий, когда будут скоординированы усилия, сфокусированы ресурсы по направлениям «математическое моделирование», «новые материалы» и «средства производства» ”.
Министр образования и науки Д. Ливанов подчеркнул, что “естественно, потребуется и создание целевой опережающей подготовки инженеров нового поколения , наши ведущие университеты готовы заняться такой подготовкой, необходимую поддержку из федерального бюджета мы им обеспечим. Безусловно, для решения тех или иных научно-технических проблем государственного значения, подготовки инженеров нового поколения должны получить развитие и инжиниринговые центры на базе наших ведущих технических университетов, а также малых инновационных предприятий. В результате реализации предлагаемых мер должна быть создана отечественная глобальная конкурентоспособная система проектирования, моделирования, автоматизации производств нового поколения, созданы наукоёмкие производственные технологии и оборудование, главным образом для аддитивного производства, и созданы материалы нового поколения для производства конкурентоспособных, индивидуализированных изделий, в первую очередь с применением аддитивных технологий. Внедрение, развитие и применение новых производственных технологий направлено на ускоренное технологическое развитие отраслей экономики, импортозамещение зарубежной продукции и увеличение экспортного потенциала наших ведущих отраслей промышленности”.
Затем выступил первый заместитель министра промышленности и торговли Глеб Никитин , который в своем докладе отметил:
- “мы находимся на таком этапе развития современной промышленности, который всё чаще в мире оценивается как очередная индустриальная революция. <…> Суть этой революции - в применении новых производственных технологий, которые мы, собственно, сегодня и обсуждаем. К их числу относятся технологии, повышающие управляемость, скорость и эффективность производственных процессов и определяющие новые свойства продуктов, - это, как уже было сказано, аддитивные технологии, новые материалы, промышленная автоматизация и роботизация. Но на самом деле всё, что объединяет их, это в первую очередь цифровые технологии, системы автоматического проектирования, инжиниринга и производства, то есть промышленное инженерное программное обеспечение. Без наличия своего собственного программного обеспечения полного цикла, полного пакета, конечно, обеспечить развитие соответствующих технологий мы вряд ли сможем”;
- “в части новых производственных технологий сейчас мировая конкуренция в рамках процесса глобализации вышла уже на межстрановой уровень, то есть она не ограничивается конкуренцией между корпорациями. Согласно мировому индексу производственной конкурентоспособности, ведущие позиции на рынках таких технологий сейчас занимают Германия, США и, что интересно, Китай. Эти и целый ряд других индустриально развитых стран уже приступили к реализации масштабных программ, призванных содействовать разработке и внедрению передовых производственных технологий национальной промышленности”;
- “мировые продажи промышленных роботов, по оценке экспертов, будут расти не менее чем на 5% в год, рынок программного обеспечения для компьютерного инжиниринга увеличивается на 8,5% в год, а темпы роста аддитивного производства превышают 25%. Прогнозы экспертов на ближайшее десятилетие остаются оптимистичными. Это если говорить о глобальном масштабе. Если говорить об отечественном спросе на перспективные технологии, то рынок инженерного программного обеспечения в России показал за 2013 год динамику 18%, что гораздо выше мировой. Это говорит о том, что наша база позволяет рассчитывать на ещё большие темпы роста ”;
- “c начала 2000-х годов количество соответствующих новых производственных технологий, которые создаются в России, выросло почти в два раза и в прошлом году составило более 1400 разработок. <…> В то же время доля принципиально новых технологий, не имеющих мировых аналогов, практически не менялась и составляет всего 6,5%, что говорит о недостаточной конкурентоспособности на международном технологическом рынке. Для его развития необходимо в первую очередь развитие прикладных исследований, которые в отличие от фундаментальной науки в России традиционно не были так сильны. Именно поэтому мы совместно с Минобрнауки инициировали поддержку создания на базе ведущих технических вузов сети инжиниринговых центров, ориентированных на наиболее наукоёмкие сектора промышленности ”;
- “отдельной задачей государственной технологической политики мы сейчас видим создание проектных консорциумов - потребителей технологий, высших учебных заведений, исследовательских центров и, естественно, производителей, разработчиков. Одним из первых таких консорциумов может стать консорциум разработчиков и потребителей инженерного ПО. Считаем, что здесь есть самый большой задел, и мы можем здесь достаточно быстро рвануть вперёд. Кроме того, мы предлагаем разработать отдельную подпрограмму «Развитие средств производства» в рамках госпрограммы «Развитие промышленности и повышение её конкурентоспособности», предусмотрев в ней мероприятия по развитию аддитивных технологий, робототехники и других средств производства, функционирующих в рамках цифрового производства. Совместно с Минкомсвязи мы договорились разработать и утвердить - и считаем это чрезвычайно важным - подпрограмму «Разработка отечественного инженерного программного обеспечения». До сих пор такой подпрограммы и таких мероприятий не было. Данные подпрограммы должны стать основой для развития проектных консорциумов. Вышеназванные меры должны стать неотъемлемой частью национальной технологической инициативы «Новые производственные технологии», которую мы предполагаем запустить”.
На заседании президиума Совета с докладом “Компьютерный инжиниринг и аддитивное производство - основа для создания в кратчайшие сроки глобально конкурентоспособной, востребованной и импортозамещающей продукции” выступил проректор по перспективным проектам и руководитель Инжинирингового центра СПбПУ А. Боровков.
В своем выступлении А. Боровков изложил перспективные направления развития передовых производственных технологий, выделив два ключевых направления, а именно:
- аддитивные технологии и аддитивное производство - системы создания / выращивания оптимальных материальных объектов, в первую очередь, 3D принтинг (селективное лазерное спекание / сплавление и т.д.), инфузионные и PIM-технологии, методы обработки поверхности, развитие бионики и применение ячеистых и/или композитных структур с оптимальной микроструктурой и т.д., а также обеспечение аддитивного производства соответствующими “расходными материалами” (например, металлопорошковыми композициями);
- математическое моделирование и суперкомпьютерный инжиниринг сложных изделий, позволяющие оптимизировать различные их характеристики (прочность, вес, долговечность и т.д., а также оптимизировать процессы аддитивного производства) - создавать многофункциональные и “умные” изделия, обеспечивать глобальную конкурентоспособность отечественной продукции.
В частности, речь шла о качественном совершенствовании существующих или вновь создаваемых продуктов нового поколения. А это возможно только при условии тотальной автоматизации и роботизации, интеллектуализации и кастомизации производственных процессов. Более сложную и многофункциональную продукцию реально изготавливать лишь на основе передовых наукоёмких технологий. Только тогда можно достичь экономической эффективности, повышения производительности труда, и в конечном итоге обеспечить, прежде всего, глобальную конкурентоспособность отечественной продукции и уже затем - импортозамещение высокотехнологичной зарубежной продукции.
В качестве примера успешного международного консорциума в области передовых производственных технологий Алексей Боровков привел проект "Кортеж" / ЕМП-проект ("Единая Модульная Платформа") , в котором участвует Инжиниринговый центр «Центр компьютерного инжиниринга» СПбПУ совместно с НАМИ (головной исполнитель), госкорпорацией «Ростех», компаниями Porsche Engineering, EDAG, Ricardo, AVL и другими компаниями. В рамках проекта на основе передовых подходов и тотального компьютерного инжиниринга (Computer-Aided Engineering) выполняется проектирование Eдиной Модульной Платформы (ЕМП) для производства отечественной линейки автомобилей: лимузин, седан, внедорожник и микроавтобус.
В своем выступлении А. Боровков сформулировал конкретные предложения с учетом глобальных трендов развития передовых производственных технологий:
- включить направление «Передовые производственные технологии» в новую редакцию Перечня приоритетных направлений развития науки, техники и технологий, а соответствующие технологии - и Перечень критических технологий РФ;
- разработать и реализовать национальные межотраслевые проекты в этой области, сформировав проектные консорциумы, например,
- “Разработка конкурентоспособной отечественной CAD/ CAM/ CAE/ HPC/ PDM/ PLM-системы”,
- “Создание широкого спектра установок аддитивного производства и “расходных материалов”;
- “Цифровое производство оптимальных изделий из металлов, полимеров, композитов и керамики”;
- “Гибкие интеллектуальные робототехнические производства”. - разработать и внедрить систему целевой опережающей подготовки инженеров нового поколения в области передовых производственных технологий.
Дорогие друзья!
Экономическая мощь любой страны определяется сегодня уже не столько объемом производимых товаров и услуг, сколько созданием принципиально новых продуктов и технологий.
Основной тренд происходящих на наших глазах изменений заключается в том, что промышленное производство становится цифровым, «безбумажным», интеллектуальным и кастомизированным.
Заводы и предприятия будущего будут существенно отличаться от тех, к которым мы привыкли. И эти изменения, которые приходят вместе с укладом, мы уже можем наблюдать.
Я предлагаю сегодня поговорить о том, какие именно передовые производственные технологии меняют облик мировой промышленности, и как эта «новая индустриализация» проводится в России.
Передовые производственные технологии часто называют «прорывными», подчеркивая тот факт, что они не просто совершенствуют, а принципиальным образом меняют структуру производства. Главная цель их внедрения – производить продукцию качественнее, быстрее и при этом дешевле.
Под передовыми технологиями мы имеем в виду комплекс технологических процессов, включающих различные машины, приборы, оборудование, которые управляются в той или иной мере с помощью компьютера.
Практически все эти технологии объединяет то, что они «оцифровывают» традиционную промышленность, а их ядром является и .
Почему новым производственным технологиям уделяется сегодня такое большое внимание? Если традиционные рынки показывают ежегодный рост на 5-7%, то такие высокотехнологичные направления, как промышленный интернет или аддитивное производство, – от 30% и выше.
Приведу всего лишь несколько наглядных цифр, демонстрирующих бурный рост новых рынков, связанных с передовыми производственными технологиями.
По оценкам экспертов, мировой рынок промышленной автоматизации уже в 2019 году может составить почти 150 млрд долларов, а рынок «больших данных» может достичь через два года 187 млрд долларов.
Индустрия аддитивного производства должна вырасти с нынешних 6 млрд до 30 млрд долларов к 2022 году, а объем рынка всех «цифровых», «умных» и «виртуальных» фабрик превысит к 2035 году 1,5 трлн долларов. Это, конечно, прогнозные значения, но они отчетливо показывают то, как «завтра» будет выглядеть мировая промышленность.
Очень быстрыми темпами растет сегодня рынок новых материалов, в первую очередь благодаря спросу на них со стороны крупных отраслей промышленности. Без углепластиков уже сложно представить себе авиакосмическую сферу, или строительство крупных сооружений и мостов.
Фотополимеры, металлические сплавы, порошковые и волоконные материалы все чаще заменяют традиционные металл или дерево. Главное преимущество композитов – это снижение веса конструкции, что приводит к существенному сокращению издержек.
Например, уменьшение массы искусственного спутника на околоземной орбите всего на 1 килограмм приводит к экономии 1 тысячи долларов. Снижение веса самолета на тот же 1 килограмм – сокращает издержки уже до 30 тысяч долларов ежегодно в течение всего срока эксплуатации воздушного судна.
Практически ежегодно появляются новые «умные» материалы, обладающие памятью возврата к своей исходной форме, способностью самовосстанавливаться и даже самоочищаться. Их активное внедрение также серьезно меняет саму экономику промышленного производства.
Многие из вас наверняка слышали о том, что в этом году прошли первые летные испытания нового флагмана российской гражданской авиации – самолета МС-21. Это проект, в котором воплощены самые передовые на сегодня инженерные и научные решения.
Одной из главных особенностей МС-21 является крыло из полимерных композиционных материалов, впервые в мире созданное для узкофюзеляжных самолетов. Доля композитных материалов в конструкции лайнера доходит до 35%, что делает его уникальным в своем классе. За счет применения передовых технологий и материалов МС-21 обладает высокими аэродинамическими качествами, потребляет меньше топлива и требует меньших затрат в ходе эксплуатации по сравнению со своими сегодняшними главными конкурентами – 737 и Airbus A320.
Благодаря своей легкости и прочности композиционные материалы широко применяются в , судостроении и атомной промышленности. Способность композитов выдерживать значительные нагрузки делает эффективным их применение при изготовлении, например, лопастей ветрогенераторов.
Одним из самых перспективных направлений является промышленная 3D-печать, или аддитивные технологии, которые меняют традиционно сложившиеся подходы к обработке материала.
На протяжении многих столетий технология оставалась, по большому счету, неизменной: человек резал металл, фрезеровал, обтачивал его. Иначе говоря, удалял всё лишнее, чтобы получить нужную деталь. Аддитивное производство, наоборот, построено на добавлении материала – металлического порошка, расплава или проволоки, что подчеркивается и в самом названии этих технологий.
3D-принтинг можно назвать одним из главных открытий последних десятилетий. Данная технология позволяет создавать методом послойной печати изделия различной формы и сложности на базе цифрового макета. Это совершенно новая концепция проектирования, значительно сокращающая временной отрезок между появлением в голове инженера идеи и ее материализации в конечный продукт.
Аддитивные технологии позволяют внести еще на стадии проектирования необходимые правки и корректировки, поменять объем выпускаемой партии в зависимости от спроса, сделать каждое изделие уникальным, адаптированным под конкретного потребителя, то есть производить кастомизированную продукцию.
Более того, уже началась разработка технологий 4D-печати. Речь идет о создании дополнительного измерения, позволяющего объекту меняться во времени. Если эти идеи удастся воплотить в жизнь, то появится новое поколение самоизменяющихся продуктов, способных реагировать на изменения окружающей среды.
Справочно. Под 4D-печатью имеется в виду добавление к трем измерениям для создания реальных объектов (длине, широте и высоте) четвертого параметра – фактора времени. Материалы приобретают способность адаптироваться к изменениям окружающей среды, но при этом обладают «памятью формы», что позволяет им возвращаться в исходное состояние. Пример: одежда или обувь меняют свою форму и функционал в зависимости от погодных условий – жары, ветра.
Уже сегодня аддитивные технологии получают всё более широкое распространение в машиностроении, аэрокосмической промышленности, двигателестроении, металлургии, биомедицине.
Например, наша Объединенная двигателестроительная корпорация планирует применять аддитивные технологии при производстве газотурбинных двигателей. До 20% деталей в массе двигателей, как ожидается, будут изготавливаться с помощью 3D-печати. И уже были с успехом внедрены при изготовлении деталей двигателя ПД-14 для гражданской авиации, а также в конструкции нового газотурбинного двигателя морского применения.
Аддитивным способом планируют печатать отдельные компоненты и «Вертолеты России» – в первую очередь несиловые детали и элементы рулевого управления.
С помощью аддитивных технологий люди уже пробуют возводить жилые дома и офисы, создают первые прототипы «пластикового» огнестрельного оружия. Печатаются протезы для кистей рук и нижних конечностей, разрабатываются специальные биочернила для печати костных тканей и хрящей.
Разработкой 3D-принтеров в нашей стране занимается целый ряд исследовательских центров – Московский центр лазерных технологий МГТУ имени Баумана, Санкт-Петербургский «Политех», Томский политехнический университет и другие. На базе НПО «Сатурн» в Рыбинске центр аддитивных технологий создает «Ростех».
Очень сильные позиции в сфере трехмерной печати у предприятий «Росатома». Например, первый российский 3D-принтер металлической печати был сделан в «ЦНИИТмаше» (Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения, г. Москва). На выходе получаются сложнопрофильные изделия, которые на 10-15% прочнее тех, что изготавливаются традиционным литьём.
Аддитивные технологии – настоящий образец «новой» промышленности, переживающей цифровую трансформацию. Данные, необходимые для запуска производства и создания изделий, теперь могут храниться в цифровом виде, буквально на «флешке», что существенно экономит издержки предприятия.
Пожалуй, самым важным этапом производства промышленной продукции является процесс перехода от идеи ее создания к реальному воплощению в жизнь.
Как выглядит традиционная цепочка разработки нового продукта? Конструкторы проектируют, инженер-расчетчик делает расчетные проверки, затем проводится большое количество натурных испытаний. В итоге на всех этапах жизненного цикла вносится множество изменений, каждое из которых приводит к росту себестоимости и сроков.
Цифровизация промышленности меняет эту систему – проектирование ведется уже на базе проведенных сложных математических расчетов. Иными словами, конструктор начинает работать не с чистого белого листа, а с конкретной цифровой моделью.
Высокотехнологичные компании в аэрокосмической сфере, автомобилестроении или нефтегазовом машиностроении создают «цифровых двойников», то есть точную виртуальную копию объекта. Для чего это делается? Чтобы заранее выявить любые ошибки в конструкции, оптимальным образом задействовать все имеющиеся ресурсы, улучшить совместную работу конструкторов и технологов.
По такому принципу создается, к примеру, отечественный цифровой подводно-добычной комплекс для разработки шельфовых месторождений в Арктике.
Цифровое проектирование ускоряет подготовку производства, сокращает издержки и устраняет возможные риски на самых первых этапах разработки продукта. Эти принципы успешно применялись, например, в проекте «Кортеж» по созданию линейки отечественных автомобилей на единой модульной платформе. Всего лишь за два года были изготовлены прототипы машин в четырех вариантах кузовов. Столь коротких сроков удалось достичь за счет использования самых передовых технологий проектирования.
Но любой завод начинает кардинальным образом меняться, когда внедряется автоматизация. В среднем автоматика быстрее человека в 3-4 раза. Там, где раньше применялся рутинный ручной труд, работу выполняет робот-автомат, который не ошибается, не устает и действует по заранее установленной программе.
В этом и заключается главный положительный эффект от роботизации за счет повышения скорости и эффективности работы и снижения риска ошибок, вызванных человеческим фактором. Причем особую ценность промышленные роботы представляют на тех участках, которые связаны с тяжелыми или опасными для человека условиями работы.
Массовое внедрение роботизированных технологий является главным фактором перехода к безлюдной промышленности. И эти перемены ощущают на себе даже самые консервативные отрасли.
Например, новосибирская группа компаний «Обувь России» создает фабрику, где все основные операции – от раскроя до окончательной сборки обуви – выполняют промышленные роботы. Одна «умная» машина способна заменить десяток швей, а производительность труда «интеллектуального» станка в 6-8 раз выше обычной .
Более того, роботы уже обучают конструкторов, технологов и дизайнеров. Машина, получившая флешку с будущей моделью обуви, всего за несколько секунд успевает отсканировать информацию, перенести ее на фрезерный станок, который быстро вырезает из кожи заготовку, а затем сам сшивает детали.
«Умными», впрочем, могут быть не только компьютеры, роботы и материалы, но и целые предприятия. Когда к единой сети подключаются и начинают взаимодействовать между собой различные единицы , датчики, сенсоры и прочие небытовые устройства, значит мы говорим о промышленном, или индустриальном, «интернете вещей».
Самый важный эффект от внедрения таких сетей – это практически полное исключение человека из части производственных процессов и операций. Наряду с робототехникой, именно индустриальный интернет является главным драйвером перехода к безлюдной промышленности.
Вся поступающая информация с большого количества датчиков и оборудования объединяется в единую сеть. Человеку остается только осуществлять мониторинг этих данных, анализировать их и вносить при необходимости определенные коррективы.
«Интернет вещей» – это, пожалуй, самое яркое проявление симбиоза физических объектов и цифровых технологий. По разным оценкам, количество подключенных устройств увеличится с 6 млрд в 2015 году до 25-50 млрд к 2025 году. Так же, как «умный» холодильник может сообщить об истечении срока годности продуктов, так и промышленное оборудование само «расскажет» инженеру о состоянии своей работы и передаст все необходимые данные по сети.
Экономический эффект от объединения производственных систем в единую сеть ожидается колоссальный. К примеру, эксперты международной консалтинговой компании «Аксенчер» оценивают общий вклад промышленного интернета в мировую экономику к 2030 году
в 14,2 трлн долларов.
Эта сумма складывается из экономии на издержках за счет оптимизации производства, цифровизации всех технологических и бизнес-процессов, перехода на сервисную модель использования традиционной продукции, повышения производительности и безопасности труда.
Отдельное место в списке прорывных производственных технологий занимают
«большие данные». Они используются для достижения максимальной продуктивности и эффективности промышленности на основе анализа огромного массива собранной информации. Аналитика «big data» позволяет в отдельных случаях снижать издержки предприятий на 5-10%.
Компания General Electric применяет «большие данные» с целью минимизации времени простоев производства. Apple – для улучшения дизайна и удобства использования своих продуктов, а корпорация Intel снижает себестоимость за счет сокращения числа проверок и тестов перед выводом на рынок новых микропроцессоров.
В России технологии «big data» активно используются в банковской и телекоммуникационной сфере. Например, Сбербанк анализирует с помощью них данные, касающиеся 135 млн частных и более 1,5 млн корпоративных клиентов. Ростелеком благодаря новым аналитическим инструментам обрабатывает 20 млн документов в сутки, с минимальным участием человека в этом процессе. Сотовый оператор МТС использует «большие данные» при выборе формата и места размещения новых салонов связи, а также для оптимизации рабочего дня сотрудников.
Навыки обращения с огромными массивами данных необходимо прививать уже со школьной скамьи. Так, в московском лицее при ядерном университете «МИФИ» (№ 000) установлен суперкомпьютер производительностью 18 терафлопс, то есть 18 триллионов операций в секунду. Он объединен в единую сеть суперкомпьютеров России и подключен к сети обмена данных экспериментальных установок мира. Таких, как CERN («ЦЕРН», Европейская организация по ядерным исследованиям).
Технологии «больших данных» очень эффективны и в промышленности. В частности, в нефтегазовой отрасли они помогают выбрать наиболее оптимальные способы извлечения недр, позволяют отслеживать процессы бурения и анализировать качество сырья.
К примеру, компания «Газпром нефть» решила, благодаря «большим данным», проблему сбоя автоматического перезапуска насосов после аварийного отключения электропитания. Справиться с этой задачей традиционными аналитическими инструментами было бы невозможно.
В этом году «Газпром нефть» начала сотрудничать со специальным подразделением компании «Яндекс» – Yandex Data Factory. Применение технологий машинного обучения и искусственного интеллекта поможет нефтяникам оптимизировать процессы бурения и освоения скважин.
Успешный опыт совместной работы с Yandex Data Factory уже имеет Магнитогорский металлургический комбинат. После каждой плавки сохраняются статистические данные – о химических замерах, массе лома и чугуна, расходе ферросплавов.
Полученная информация накапливается, и, исходя из нее, можно сделать вывод о том, как эффективнее осуществлять данный процесс. Это позволяет при заданном качестве уменьшить затраты и максимально оптимизировать процесс плавки.
Таким образом, технологии «больших данных» – это набор решений, позволяющих оптимизировать производство. А опыт взаимодействия «Яндекса» и металлургов подчеркивает, насколько современная промышленность тесно связана с IT-индустрией.
Показательным примером стала прошедшая минувшим летом в Екатеринбурге международная промышленная выставка «Иннопром». В этом году было особенно заметно, насколько существенно выросла доля представителей IT-индустрии в общем составе участников выставки.
Если все эти передовые технологии собрать на одной производственной площадке, мы получим завод нового поколения. На такой «фабрике будущего» можно будет выпускать современную, кастомизированную продукцию в разы быстрее и дешевле, чем на традиционных производствах.
«Фабрики будущего» можно условно разделить на три основные этапа формирования. На первом этапе, при переводе всех основных производственных процессов в «цифру», появляется «цифровая фабрика». На следующем, более сложном этапе, появятся «умные фабрики», где технологический процесс будет проходить с минимальным вмешательством человека.
И, наконец, в результате объединения цифровых и умных предприятий в единую сеть создается «виртуальная фабрика». Учитывая высочайшую скорость передачи информации, строить такие «заводы будущего» можно будет в любой географической точке.
На первый взгляд, «фабрики будущего» могут показаться чем-то очень далеким, из области научной фантастики. Однако первую «умную фабрику» в России уже до конца этого года планирует запустить госкорпорация «Ростех» – на базе рыбинского «ОДК-Сатурн».
На предприятии будет создан испытательный полигон для отработки передовых производственных технологий на практике. Эти решения могут применяться в дальнейшем для изготовления, например, сложных деталей нового поколения для авиадвигателей.
На базе передовых производственных технологий в России уже реализуются проекты по созданию мощнейшего в мире атомного ледокола «Арктика», новой линейки автомобилей « Патриот».
«КамАЗ» в этом году впервые представил уникальный беспилотный автобус «Шатл»
это совместный проект в кооперации с НАМИ и «Яндексом». Сейчас проводятся испытания автобусов, а их тестовые образцы будут использоваться уже в следующем году во время чемпионата мира по футболу.
Каждая новая технологическая эпоха несет за собой не только производственные, но и социальные изменения.
Безлюдная промышленность, с одной стороны, высвобождает с предприятий большое количество сотрудников. С другой, возникает потребность в новых специалистах для цифрового производства. Обеспечить работоспособность новых систем сможет только высококвалифицированная рабочая сила.
Все эти изменения будут происходить плавно, эволюционным путем. Современное оборудование, станки – это еще и эволюция сознания работников. Новые технологии и компьютеризация производства привлекают в промышленность молодое поколение, что благотворно сказывается на процессе омоложения кадрового состава предприятий.
К примеру, еще в 2013 году средний возраст сотрудников концерна «Калашников» составлял 47 лет, а сегодня этот показатель – 35-36 лет. Причем спрос на рабочие профессии растет по всей стране в целом. В этом году к обучению по программам среднего профобразования приступят 976 тысяч учащихся, что на 66 тысяч больше,
чем по итогам 2016-го.
Любая передовая технология по отдельности не несет за собой «революцию», но все вместе, в комплексе, они меняют саму идеологию промышленного производства. Например, исчезает потребность строить крупные заводы конвейерного типа, производящие огромное количество деталей.
«Фабрика будущего» – это, скорее, инжиниринговый центр с компактным цифровым оборудованием, аддитивными машинами и большим количеством компьютеров, где оперативно создаются изделия нужной формы с требуемыми характеристиками. Меняются и подходы к логистике. «Умные фабрики» смогут обмениваться друг с другом информацией, независимо от своего местонахождения.
Еще совсем недавно искусственный интеллект, беспилотные автомобили, роботы и «умные фабрики» фигурировали только в фантастических фильмах и книгах. Сегодня – это наша реальность. По разным прогнозам, доля автоматизации процессов в производстве и логистике достигнет к 2035 году 90-95%, а по дорогам мира будут перемещаться более 20 млн беспилотных автомобилей.
Важную роль в популяризации рабочих профессий играет движение World Skills. Только в этом году свыше 15 тысяч российских выпускников сдали демонстрационный экзамен в соответствии со стандартами World Skills по 74 компетенциям – от мобильной робототехники до многоосевой обработки на станках с ЧПУ. По результатам экзаменов выдаются «Skills-паспорта» (паспорта компетенций), которые признаются такими работодателями, как госкорпорация Росатом, ОАК, группа «СТАН», ЧТПЗ и другими.
Эра цифровых технологий предоставляет больше возможностей для личностного и карьерного роста. Среди экспертов бытует даже мнение о том, что более половины представителей вашего поколения займут должности, которые сейчас еще просто не существуют.
Вполне вероятно, что востребованной профессией станет аналитик данных «интернета-вещей», проектировщик «умного дома» или, например, биофармаколог.
С появлением новых профессий неизбежно будут исчезать старые. В первую очередь те специальности, которые окажутся ненужными из-за развития искусственного интеллекта, беспилотного транспорта и робототехники. Но этот процесс может пройти без каких-либо социальных волнений. Например, в Сбербанке когда-то работало 33 тысячи бухгалтеров, а сегодня их 1,5 тысячи, и никакой глобальной катастрофы при этом не случилось.
Дальнейшее развитие технологий во многом зависит от вас самих. Ваше поколение выросло в «компьютерную» эпоху, поэтому вы уже хорошо адаптированы к цифровым технологиям и способны легко воспринимать и усваивать всё новое.
Новая промышленная революция открывает для вас новые, захватывающие возможности. Не упустите их, ребята!
Спасибо за внимание!
Прим.: хронометраж: ~30 минут (85 сл./мин., 2700 слов)
Технологический процесс не стоит на месте, с каждым днем происходит усовершенствование цифровых технологий, что позволяет использовать новшества в различных сферах жизни человека. Аддитивные технологии - одни из самых передовых и востребованных во всем мире.
Аддитивные технологии – что это такое?
Аддитивные технологии (Additive Manufacturing – от слова аддитивность – прибавляемый) – это послойное наращивание и синтез объекта с помощью компьютерных 3d технологий. Изобретение принадлежит Чарльзу Халлу, в 1986 г. сконструировавшему первый стереолитографический трехмерный принтер. Что значит аддитивный процесс послойного создания модели и как он происходит? В современной промышленности это несколько разных процессов, в результате которых моделируется 3d объект:
- UV-облучение;
- экструзия;
- струйное напыление;
- сплавление;
- ламинирование.
Материалы, используемые в аддитивных технологиях:
- воск;
- гипсовый порошок;
- жидкие фотополимеры;
- металлические порошки;
- разного рода полиамиды;
- полистирол.
Применение аддитивных технологий
Технологический прогресс способствует производству множества полезных вещей для быта, здоровья и безопасности человека, например аддитивные технологии в авиастроении помогают создавать более высокоэкономичный и легкий по весу авиатранспорт, при этом его аэродинамические свойства сохраняются в полном объеме. Это стало возможным в результате применения принципов строения костей птичьего крыла в проектировании крыльев самолета. Другие сферы применения аддитивных технологий:
- строительство;
- сельскохозяйственная промышленность;
- машиностроение;
- судостроение;
- космонавтика;
- медицина и фармакология.
Аддитивные 3d технологии
Динамически развивающиеся быстрыми темпами аддитивные технологии 3d печати используются в прогрессивных производствах. Существует несколько инновационных видов аддитивных технологий:
- FDM (Fused deposition modeling) – изделие формируется послойно из расплавленной пластиковой нити.
- CJP (ColorJet printing) – единственная в мире 3d полноцветная печать с принципом склеивания порошка, состоящего из гипса.
- SLS (Selective Laser Sintering) – технология лазерного запекания, при которой образуются особо прочные объекты любых размеров.
- MJM (MultiJet Modeling) многоструйное 3d моделирование с использованием фотополимеров и воска.
- SLA (Laser Stereolithography) – с помощью лазера происходит послойное отвердевание жидкого полимера.
Аддитивные технологии в машиностроении
Джим Корр, американский инженер использует аддитивное производство в машиностроении уже в течении 15 лет. Проект Urbee, компании Kor Ecologic – это создание первого прототипа 3d автомобиля со скоростью 112 км/ч, его кузов и некоторые детали напечатаны на 3d принтере. Другая компания Local Motors в ноябре 2015 г. представила «умный и безопасный» автомобиль LMSD Swim – 75% деталей которого, выполнены с помощью трехмерной печати используя АБС-пластик и углеволокно.
Аддитивные технологии в строительстве
Аддитивное производство зданий и различных сооружений существенно сокращает время застройки. Строительная 3D печать в тренде по всему миру. Эксперименты, производимые на лазерных 3d-принтерах для обывателей выглядят на грани фантастичных. Аддитивные 3D технологии – положительные аспекты в строительстве:
- экономия времени и финансовых затрат (скорость возведения в считанные дни снижение затрат на логистику, расходные материалы, наем большого количества персонала);
- воплощение в жизнь любых дизайнерских решений и сложных геометрических форм (средневековые замки, дома в форме астероидов и галактик);
- возможность строить дома с учетом сейсмоустойчивости в зонах, склонным к землетрясениям и ураганам.
Самые известные 3d строения:
Аддитивные технологии в медицине
В 2016 г. для медицины стал прорывом благодаря аддитивным 3d технологиям. Качество медицинских услуг возросло в разы. Аддитивный процесс затронул несколько сфер здравоохранения и это снизило смертность среди пациентов, нуждающихся в качественных и срочных медицинских услугах. Преимущества использования аддитивной 3d печати в медицине:
- С помощью томографических снимков стала возможной в высокой точностью печать органа с патологией для изучения тонкостей и нюансов предстоящей операции.
- Трансплантология шагнула далеко вперед. Аддитивные технологии здесь решают сразу несколько задач – морально-этическую и сокращение времени ожидания, известный факт, что люди по нескольку лет ждут донорские органы, но иногда счет идет не на года, а на дни и даже часы. В скором времени пересадка искусственно выращенных человеческих органов станет реальностью.
- Печать стерильного инструментария. В эпоху тяжелых и неизлечимых вирусных инфекций, одноразовые стерильные инструменты сводят на нет заражение во время медицинских манипуляций.
На сегодняшний день, в медицине успешно применяются следующие продукты аддитивных технологий:
- искусственно выращенная человеческая кожа (актуальна для пересадки людям с высокой площадью ожогов);
- биосовместимая костная и хрящевая ткань;
- печать органов с онкологическим процессом и изучения влияния лекарств на опухоли;
- стоматологические импланты, протезы, коронки;
- индивидуальные слуховые аппараты;
- ортопедические протезы.
Аддитивные технологии в фармакологии
При обилии современных медикаментов, для врача важно знать, что такое аддитивный эффект в лекарствах, от этого зависит успех лечения. Совокупное действие принятых препаратов во время лечения должно быть синергичным (взаимодополняющим и усиливающим), но не всегда это так. Все зависит от индивидуальной непереносимости, состояния организма. Аддитивные технологии приходят на помощь и здесь. Уже тестируются напечатанные 3d таблетки Spritam от эпилепсии, в которых заложена информация о пациенте: пол, вес, возраст, состояние печени, индивидуальная дозировка.
Аддитивные технологии в образовании
Аддитивные технологии в школе уже активно внедряются, если еще недавно школьники изучали 3d моделирование в специализированных компьютерных программах, то сейчас уже стала возможной печать смоделированного изображения в объеме. Учащиеся наглядно видят свои изобретения, допущенные ошибки и как механизм работает. К 2018 году Министерство образования планирует обучить аддитивным технологиям в учебных заведениях 3000 педагогов.
Новым направлением на стыке научно-технологической и промышленной политики становится развитие передовых производственных технологий. Лидерами в разработке новых мер и подходов выступают США, некоторые страны ЕС и Китай. В России обсуждение вопросов «новой индустриализации» только начинается. Проблемы есть во всех сопряженных сферах - науки, разработки технологий, а также государственного регулирования. Вместе с тем в научно-технологической сфере в стране накоплен опыт, который, после корректировки, может быть использован для встраивания России в новые технологические ниши.
Направления развития передовых производственных технологий, иногда их также называют «подрывными» или «прорывными», подчеркивая то, что они не совершенствуют, а принципиально меняют структуру производства стали активно обсуждаться в развитых и новых индустриальных странах. Внимание к ним неслучайно: передовые производственные технологии создают новые рынки и целые отрасли, способствуют росту производительности труда, повышению конкурентоспособности.
Более того, нередко их связывают с зарождением следующего экономического уклада: они ведут к сворачиванию массовых производств, индивидуализации товаров, снижению зависимости от дешевых трудовых ресурсов, а развивающиеся цифровые технологии обеспечивают связанность производственных процессов. С технической точки зрения новые производственные технологии ассоциируются в первую очередь с 3D-печатью, интернетом вещей, новыми материалами, робототехникой. Новые производственные технологии определяются скорее как сумма компетенций, нежели через перечень критических технологий. Именно поэтому они регулируются не только мерами промышленной, но и инновационной, научной и образовательной политики.
Тесно связанным с понятием передовых производственных технологий является локализация - то есть размещение новых производств рядом с центрами разработки и дизайна, приближение научных и проектных подразделений к производству. Это особенно характерно для США, где в последнее 10-летие страна потеряла треть промышленного производства из-за переноса его в другие страны. Это стало рассматриваться, в том числе, как угроза национальной безопасности, и потому была поставлена задача локализации. Одновременно акцент был сделан на создании новых институтов - региональных «хабов», занимающихся разработками и прототипированием, и увязывание их в сеть.
Для стран, правительства которых активно включились в процесс разработки мер поддержки новых производственных технологий, причины внимания к ним различны. Так, Германия считает себя глобальным лидером в области производства промышленного оборудования и потому стимул к развитию - растущая конкуренция с США, Индией и Китаем. Соответственно, фокус поддержки - не на создании новых структур, а совершенствование процессов - стандартизации, организации работы, проведения тренингов и нормативно-правового регулирования.
В то же время для Китая проблемой становится растущая стоимость трудовых ресурсов, поэтому развитие передовых производственных технологий рассматривается как одно из средств решения данной задачи. Соответственно, акцент в политике сделан на технологиях, снижающих зависимость от трудовых ресурсов. Несмотря на разность мотиваций, новые производственные технологии - это определенным образом очерченные области исследований и разработок, определенные с той или иной степенью детализации. Так, в США изначально экспертами были определены 11 ключевых областей, которые в дальнейшем были детализированы до 135 технологий, определенных на основе краудсорсинга, к участию в котором были приглашены только представители частного сектора.
В стратегических документах стран-лидеров по развитию передовых производственных технологий Россия рассматривается только как растущий рынок для новой продукции. Действительно, начиная с 2010 г. Россия расширяет закупки производственного оборудования, и планируется, что она останется одним из основных импортеров. Вместе с тем в России может быть найдена собственная ниша для развития. Основание для таких предположений - имеющиеся заделы в области математического моделирования, разработки новых материалов. Ряд экспертов называют потенциально выигрышными биомедицинское направление и сферу IT. Согласно оптимистичному прогнозу ЦМАКП, по основным направлениям развития передовых производственных технологий, кроме гибких производственных линий - отставание от мировых трендов на десятилетие и роботов-андроидов - Россия не представлена на технологической карте до 2030 г., горизонт развития в России совпадает с мировым.
Однако хотя бы примерного согласованного перечня приоритетов в этой сфере в России нет, не говоря уже о краудсорсинге промышленных компаний, хотя интерес правительства к этому направлению растет. Пока передовые производственные технологии рассматриваются в узких рамках промышленной политики либо точечных мер. Так, в настоящее время гипертрофированное внимание стало уделяться развитию инжиниринга, однако с акцентом на создание таких центров при вузах. Это, по крайней мере, недостаточно, поскольку в вузах нет необходимых компетенций для того, чтобы организовать у себя центры полного цикла производства, от инжиниринга до продвижения готовых продуктов. Вне обсуждаемого контекста находятся и инструменты, связанные со стимулированием связей науки и ее практических приложений.
Между тем за рубежом регулирование развития новых производственных технологий рассматривается в значительной мере в рамках научной и инновационной политики. Отсюда - и те меры поддержки, которые выбирают государства. В качестве основных направлений изменений можно отметить следующие:
Технологические приоритеты превращаются в ориентир, не предполагая жесткого финансирования именно по выделенным темам. Они определяются не только на основе специально организованной экспертизы или прогнозных исследований, но и краудсорсинга. Такие приоритеты предназначены скорее для последующего мониторинга развития, а не для структурирования по ним программ или центров.
Одной из наиболее распространенных форм поддержки развития новых производственных технологий становятся консорциумы. В их состав входят компании, университеты, региональные органы власти, сервисные и консалтинговые организации. Финансирование обеспечивается, в том числе, из федерального бюджета, однако лидирующая роль принадлежит промышленности. Именно компании предоставляют софинансирование, которое составляет, как правило, более половины суммарного бюджета консорциумов.
Следует также отметить такие особенности консорциумов, как: Фокус на прототипирование и расширение производства. Сетевой тип взаимодействия. Обязательное партнерство с научными и образовательными учреждениями. Бессрочный характер деятельности: предполагается, что после прекращения бюджетного финансирования консорциумы продолжат работу.
В качестве примеров можно привести создаваемые в США Институты в рамках Национальной сети производственных инноваций, «Заводы будущего», финансируемые ЕС на основе государственно-частного партнерства, а также «Центры катапультирования» в Великобритании. В ходе реализации инициатив проводится диагностический мониторинг или диагностический контроль. Его основная цель - выявление проблем и выработка решений для их корректировки, а не оценка достижения заранее сформулированных целей.
В России также накоплен определенный опыт реализации инициатив, которые могут способствовать формированию консорциумов в области передовых производственных технологий. Первый опыт - в 2002 г. была инициирована программа мегапроектов - важнейших инновационных проектов государственного значения. Это крупные проекты, выполнявшиеся коллективами, объединяющими представителей науки и промышленности. Проекты должны были решать ключевые проблемы конкурентоспособности, в том числе снижения издержек производства за счет ресурсосбережения. Мегапроекты отбирались в значительной мере на основе консенсуса представителей науки и бизнеса, их внебюджетное финансирование должно было составлять 60%. Системной оценки итогов их работы нет, однако по формальным показателям мегапроекты были признаны бюджетно эффективными. Данный опыт, в том числе в части мониторинга проектов, может быть пересмотрен с точки зрения возможности его использования для развития передовых производственных технологий.
Второй потенциальный инструмент - технологические платформы. Через них возможна мобилизация компаний для определения критических областей, необходимых для развития передовых производственных технологий. Кроме того, как показывает опыт Европейских технологических платформ, из них могут вырастать консорциумы при лидирующей роли крупных компаний.
В то же время пока проблемные аспекты доминируют, причем как в сфере науки, так и инноваций. Во-первых, согласно обзору компании Thomson Reuters, обнародованному в 2013 г., Россия не входит в группы лидеров ни по одному из ста наиболее перспективных научно-технологических направлений. Во-вторых, в мире происходит переход к трансдисциплинарным исследованиям, которые лежат в основе развития многих передовых технологий, а в России еще только обсуждают важность междисциплинарности.
Принципы бюджетной поддержки разработки технологий также требуют серьезной коррекции: пока практикуется финансирование выпуска новых образцов, а не системного обновления технологий. Кроме того, проводимая в настоящее время политика «принуждения к инновациям» в отсутствии на них экономического спроса также играет скорее отрицательную роль. Поэтому определяя стратегию и меры развития передовых производственных технологий, важно учитывать имеющиеся ограничения, включая кадровую ситуацию в российской науке.
Программу "Завтра в мире" ведёт Лариса Катышева.
Гость в студии - Александр Фертман, директор по науке, технологиям и образованию Фонда "Сколково".
С ним мы обсуждили, что такое "Индустрия 4.0", что такое новейшие технологии и как они реализуются в мире и в России, в частности.
Что такое передовые технологии? В массовом понимании, когда произносится фраза "технологии XXI века" - это IT-технологии. Да, они составляют значительную часть передовых технологий, но это далеко не всё. И есть европейская программа индустриализации "Industry 4.0" и есть американская "Advanced Manufacturing Programs" . Что внутри этих программ?
А. Фертман: Не могу не сказать о том, что, конечно, не зря в массовом сознании информационные технологии занимают существенное место. Точно так же и в рамках передовых производственных технологий без информационных технологий, без цифровизации программ, которые сейчас разрабатываются в стране, никуда не деться. И они занимают в них существенное место.
Однако, безусловно, кроме мира виртуального, мира цифр, мы с вами едим и потребляем самые разные физические продукты. И вот как производить их быстрее, качественнее, с более высокой точностью, с меньшим количеством отходов, с лучшей энергоэффективностью, вот об этом всём заботятся передовые производственные технологии, формируя новый промышленный уклад. Когда сегодня говорят о новой промышленной революции, во многом это речь о передовых производственных технологиях (это наш вольный или невольный перевод английского термина "advanced manufacturing").
Что находится внутри? В первую очередь, это цифровое проектирование и моделирование . Это технологии, позволяющие создавать цифровых двойников не только самого продукта или, как мы раньше просто переводили чертёж в цифру, пользуясь на компьютере теми программами, которые позволяли нам формировать образ объекта, нет, сегодня и процессы, которые происходят в этом объекте, и моделирование его жизненного цикла, и то, как он будет использоваться, - всё это переводится в цифру, и только тогда приносит по-настоящему большую выгоду.
А можно какой-нибудь пример, чтобы ощутить это?
А. Фертман: Самый известный на сегодня пример в Российской Федерации - проект "Кортеж" , когда создавался образ продукта - нового президентского автомобиля, на базе которого будут созданы и массовые автомобили. Сроки и требования к качеству, понятно, в этом случае были очень жёсткие. Большая часть российской индустрии сказала, что это нереально. Проектировать взялся Петербургский политехнический университет, Инжиниринговый центр его Института передовых производственных технологий под руководством Алексея Ивановича Боровкова . А основным исполнителем стал НАМИ .
И этот проект весь целиком был сначала сделан в цифре. То есть, все испытания, все краш-тесты были сначала промоделированы. Не было натурных испытаний. Первое натурное испытание прошло в начале лета 2016 года в Берлине. Ну, так как всегда хочется проверить созданное на международной арене, на известных полигонах, которые уже проверяли не один подобный автомобиль. И с первого раза этот автомобиль получил высшую оценку по шкале безопасности.
Понятно, что его надо было сделать максимально лёгким, чтобы можно было на него навесить как можно больше защиты. Возникли новые производственные процессы, которые тоже сначала были протестированы в цифре. В общем, даже наши зарубежные партнёры были удивлены тем, как нам удалось быстро и эффектно создать новый автомобиль.
А. Фертман: Безусловно. Материалы являются вторым ключевым элементом передовых производственных технологий. Создание новых материалов является для любой отрасли корневым делом. Без новых материалов переходить к производству новых продуктов сегодня очень тяжело. Мы в какой-то момент даже в Сколково предполагали создавать новый кластер материалов, потому что во всех наших пяти направлениях материалы играют ключевую роль.
Но сегодня материалы должны разрабатываться так же, как разрабатываются конструкции. То есть, во многом в цифровой форме должна существовать возможность развивать материалы и конструкцию одновременно. Такая возможность сегодня в американских нормативах уже заложена, когда 30 процентов времени проекта продукт развивается без фиксации материала. Не так, когда взял из справочника материал наш конструктор, зафиксировал его и из него уже делает конструкцию. Нет. Вы выставляете требования к материалу, и только после этого разрабатываете его вместе с конструкцией. У вас получается единый инженерный объект.
Не придумываете, а что же можно сделать из этой деревяшечки, которая дана, а сначала решаете задачу, а потом приспосабливаете, через какой материал вы можете её реализовать?
А. Фертман: Да. Это очень важная особенность. И, конечно, здесь придётся работать и с нормативной базой, изменять сам процесс сертификации, проводить цифровую сертификацию материалов, сначала проверяя их на кодах и сверяя с теми данными о материалах, которые у нас есть. Такой проект цифровой сертификации запускает сейчас Сколковский институт науки и технологий (Сколтех) в рамках Национальной технологической инициативы.
Но ведь это будет способствовать появлению всё новых и новых материалов?
А. Фертман: Да. Но это есть всё-таки и некая оптимизационная схема, когда вы улучшаете качество материала, делаете его всё подходящим под те функциональные задачи, которые перед вами стоят. Мы надеемся, что удастся разрабатывать материалы не со скоростью материал в 15-20 лет, а чуть побыстрее. Рынок требует сегодня этого.
Раньше действительно материалы разрабатывались с такой уважаемой скоростью, так солидно? К примеру, тот же самый пластик. Сколько над ним бились?
А. Фертман: Разные виды полимеров разрабатывались и по 15, и по 20 лет. Если говорить о металлах, о новых сплавах, то бывали и ещё более длительные циклы. Но сегодня рынок не терпит так долго. Материаловеды, физики, химики, нанотехнологи фактически достают задачи и решения этих задач из наработанного материала. Очень многое было наработано и не использовано за последние 50 лет. Они пытаются оптимизировать существующие материалы. И кое-что из этого удаётся сделать.
То есть, что-то достаётся буквально из столов?
А. Фертман: Я бы не сказал, что буквально достаётся из столов. Идеи достаются из столов. Ведь магистральный путь, как в Советском Союзе, так и в США, в то время сильно конкурировавших, не позволял отвлекаться на мелочи. А вокруг магистрального пути всегда существовало много интересных идей. И эти идеи откладывались в сторону, не всегда развивались. В Штатах больше развивались, в нашей стране меньше развивались. И сейчас на новом витке технологий, когда мы можем работать уже лучше с материалом в проектной форме, я думаю, нам удастся какие-то идеи реализовать из предыдущего поколения.
То есть, вы обращаетесь сейчас к учёным предыдущего поколения?
А. Фертман: Я обращаюсь к связи учёных предыдущего поколения с новым поколением. Невозможно опереться только на людей старшего поколения, но отметать их опыт, безусловно, неграмотно. Надеюсь на то, что они смогут в короткое время передать наработанные навыки, а главное: международную кооперацию, свои связи, своё понимание современного мира - молодым ребятам, потому что моё поколение, поколение 40-45-летних, из науки всё-таки по многим причинам вымыто.
Есть американская программа "Advanced Manufacturing" , есть европейская , разработанная немцами, но она всё-таки считается европейской, "Industrie 4.0" и есть российская Национально-технологическая инициатива. Наша к чему ближе: к европейской или к американской? А те как-то друг от друга отличаются? Или они взаимодействуют между собой? Что здесь происходит?
А. Фертман: Очень важный вопрос. Европейская и американская программы, безусловно, похожи. Они обе опираются на новый цифровой мир, на новый цифровой уклад.
Но есть между ними и очень существенная разница, которая заключается в том, что цели американской программы - это создание высокопроизводительных рабочих мест на территории США и глобальная конкурентоспособность экономики страны. Эти цели очень близки России. На сегодняшний день нам очень не хватает высокопроизводительных рабочих мест и конкурентоспособности во многих отраслях.
Европейская программа нацелена на лидерство Германии во внедрении и разработке киберфизических систем. Здесь на сегодняшний день, сфокусировавшись только на киберфизических системах, нам будет чрезвычайно сложно догонять.
Поэтому программа ("дорожная карта") рабочей группы "Технет" , которая была принята 14 февраля 2017 года на Совете по модернизации, является сплавом из европейской и американской программ . Где-то учитываем опыт и наших китайских коллег . Мы развиваем как цифровые технологии, так и технологии разработки и создания новых материалов, технологии обработки новых материалов, очень модные сегодня аддитивные технологии, технологии промышленного Интернета, технологии связи между компонентами промышленного производства.
Где сейчас в России есть такие точки, где происходит это кипение, где создаётся будущее?
А. Фертман: Никуда не денутся Москва и Санкт-Петербург . Мы работаем в направлении очень хорошей кооперации с Сибирью (Новосибирск, Томск, в последнее время ещё и Иркутск), с Уралом (Екатеринбург). Там очень сильный в промышленных технологиях кластер. И связано это не только с возможностями по разработке, но и индустрия, востребовавшая новые производственные технологии, в Свердловской области очень хорошо развита. Могу сказать, что именно Екатеринбург показал наиболее интересные проекты в области производственных технологий в рамках последнего стартап-тура.
Ну и про Сколково. Что в Сколково в этом направлении сейчас происходит?
А. Фертман: Две вещи, которые я бы хотел отметить. Первая. Понимая, что передовые индустрии, а это преимущественно два направления: ядерные и космические технологии , очень сильно востребуют advanced manufacturing , весь этот набор технологических решений, административно было принято решение об объединении кластеров ядерных и космических технологий. Сегодня он называется кластером передовых производственных, космических и ядерных технологий . И это не просто формальное объединение.
Конечно, никуда не денутся и те направления, которыми мы занимались последние шесть лет. Однако сборка и в какой-то степени инжиниринг всех компаний, которые разрабатывают передовые производственные технологии, технологии цифрового моделирования, технологии автоматизации и роботизации, технологии создания новых материалов, технологии контроля и промышленного Интернета, это их объединение и предложение российской индустрии является, наверное, ключевой вещью для нового кластера.
Есть примеры и в области цифрового проектирования и моделирования. Есть очень интересные решения и в области аддитивных технологий.
Что такое аддитивные технологии?
А. Фертман: Аддитивные технологии - это технологии, которые позволяют не отрезать от целого кусочки для того, чтобы сформировать деталь, а выращивать деталь фактически на пустом месте слой за слоем, добавляя один слой за другим. И для того чтобы процесс создания детали привести в порядок, то есть понять, как он происходит, а это не простая вещь - спекание слой за слоем, у нас компания "КинтехЛаб" разработала программный пакет, позволяющий не только прогнозировать, какие будут физические свойства изготавливаемой детали, но и в процессе изготовления подсказывать производителю, какие изменения требуется внести в производство. Это один из лучших программных пакетов в мире на сегодняшний день, и он продаётся как в РФ, так и за рубежом.
Очень интересна и всем будет понятна история о создании платформы 3D-приложений . Предположим, у вас есть очень сложный объект. Пусть это будет даже ваш дом. Его проект, его визуальное изображение, 3D-модель вашего дома обычно требует достаточно больших компьютерных мощностей. Если вы будете представлять это в виде 3D-приложения, то вы сможете посмотреть довольно детально все конструкции своего дома даже на смартфоне. И компания "ВГТ" ("WGT ") такую платформу для представления сложных объектов малыми компьютерными силами уже разработала и предоставляет её и Росатому, и Ростеху…
Аналоги этого в мире есть?
А. Фертман: Конечно, есть те, кто стараются делать то же самое, но, на наш взгляд, "ВГТ" продвинулась дальше остальных.
Безусловно, нельзя не упомянуть о каких-то материальных технологиях. Например, о технологиях контроля промышленного производства . Компания "Техноавтомат" , например, обратила свой взор на важную для России отрасль нефтедобычи и нефтетранспортировки. Их ультразвуковое устройство позволяет контролировать уровень жидкости в замкнутом нефтепроводе, то, чего раньше делать не удавалось. Совершенно не возмущающим образом определять, какова ситуация с заполненностью нефтепровода или любого другого закрытого объекта.
Важнейшим аспектом является промышленный Интернет . Собирая информацию с динамических систем: станков, турбин, вы можете оптимизировать их действия, уменьшить простои, улучшить эффективность использования. В этом случае вы изменяете свою бизнес-модель, увеличивая количество собираемой информации, используете новые алгоритмы предсказательной аналитики и повышаете выгоду от использования той или иной системы.
Это как раз про то, что развитие этого направления современных технологий оказывает влияние на экономику прямо уже сейчас?
А. Фертман: Да, уже сегодня. И те системы, которые разрабатывают сколковские компании "Signum Winnum", "Твинс технологии", "КРИТ" , используются на современных предприятиях. То есть, они контролируют работу станков, оптимизируют эту работу, уменьшают простои и таким образом реально повышают эффективность экономики предприятия. На 40-50 процентов можно улучшить экономические показатели предприятия при использовании таких систем.
Полностью беседу с гостем программы слушайте в аудиофайле.
