Данная новость была прочитана 16364 раза

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.

Россия – одна из крупнейших мировых стран, способная вести передовые разработки в самых разных отраслях техники и производства. В последние годы появилось немало успешных проектов с использованием новейших российских технологий.

Компанией «Вокорд» придумана инновационная система по распознаванию лиц. Она подходит для смартфонов и прочих гаджетов. Их конкурентами являются крупные рыночные компании Самсунг и Эппл. Но у последних пока есть серьезные трудности и недоработки. Например, самсунговский смартфон можно легко разблокировать, поднеся к нему снимок владельца, скачанный из социальных сетей. Поэтому российская разработка вызывает к себе большой интерес. «Вокород» пророчит, что у их новинки есть большие перспективы.

Российской компанией был успешно разработан облачный сервис беспилотников. Он называется Le Talo Robotics. В нем есть вся статистика по работе дрона. Используя его, можно легко оценивать состояние устройства и выявлять появляющиеся неполадки. Также учеными уже придумана зарядная станция для беспилотников, вызвавшая любопытство у многих инвесторов.

Отечественный принтер печатает изделия при помощи электронно-лучевых технологий. Оборудование создала томская компания «ТЭТА», а разработки проекта велись в Томском политехническом университете и Институте физики прочности и материаловедения.

У принтера есть возможность брать в работу сплавы, меняющие свои свойства при контакте с воздухом. Что касается размеров, то они могут быть самыми разными.

Разработчики планируют активно использовать инновацию также в судостроении и машиностроении

Экзоскелет

С помощью новых технологий российские ученые придумали «носимого человеком робота», который носит название ExoAtlet. Его предназначение – реабилитация пациентов со следующими проблемами:

• неудачные операции;
• травмы;
• постинсультные состояния.

Такой робот помогает больному в самостоятельном передвижении, ускоряет процессы восстановления.

Это транспортное средство, работающее исключительно на солнечной энергии. Автомобиль получает ее за счет солнечных панелей, общая площадь которых составляет 4 кв. м. Корпус выполнен из композитного материала, используемого также в космическом производстве и ракетостроении.

Созданием солнцемобиля занимаются специалисты в Санкт-Петербургском политехническом университете Петра Великого. Проект активно поддерживается российским Министерством промышленности и торговли, а также «Лабораторией Касперского».

Московским техническим институтом представлено уникальное новое изобретение – шлем виртуальной реальности, оснащенный встроенным интеллектом. Он подходит для использования в самых разных отраслях. Среди них:

• развлекательная индустрия;
• образование;
• медицина;
• искусство;
• оборона.

Создатели утверждают, что шлем превзошел зарубежные аналоги по всем техническим характеристикам.

Крупнейшие корпорации из силиконовой долины заняты созданием транспортных средств, умеющих летать. Наша страна тоже не отстает и готовится выпустить похожие аппараты. Компания Hoversurf изобрела летающий мотоцикл «Скорпион-3», развивающий скорость 320 км/ч. Он обладает способностью сохранять подзарядку до 450 км. Новая российская технология будущего уже вызвала интерес со стороны зарубежья.

Научные сотрудники Томского политехнического университета разрабатывают уникальные технологии, обеспечивающие беспроводную передачу энергии посредством мобильной связи на внушительные расстояния. При этом планируется использовать связи пятого поколения. Согласно придуманному алгоритму, передача энергии будет происходить от одного устройства к другому вместе с радиосигналом. Сейчас эту инновацию проверяют на эффективность.

Среди новейших российских технологий и разработок ─конструктор BiTronics. Его предназначение – изучать человеческие биосигналы. К примеру, возможно создание человеко-машинных интерфейсов управления.

Дополнительные отрасли использования:

• изучение роботехники, физико-математических наук у школьников;
• улучшение спортивных сенсоров, пульсометров и других устройств.

В дальнейшем возможно выведение продукта на международный уровень.

В компании «Моторика» создаются высокоэффективные методики для протезирования конечностей с уникальным дизайном. Ими создана инновация, позволяющая человеку с травмой вернуть верхней конечности функцию хвата. Она называется активный тяговый протез. В него можно встраивать устройства, чтобы обеспечить беспроводной доступ в интернет. Выведение данных происходит на дисплей, который располагается на предплечье.

Цена такого изделия на порядок ниже, чем у иностранных разработок. В отдельных случаях государство предоставляет компенсацию, и получить протез можно абсолютно бесплатно.

Современные самолеты преодолевают большие расстояния, но на них затрачивается немало времени. Российский авиационный научный центр занялся работами по созданию сверхзвуковых авиалайнеров. Для этого активно привлекаются сторонние специалисты, так как спектр задач очень широк. По предварительным оценкам, новые самолеты будут издавать шумы, сравнимые с шумами обычных гражданских самолетов.

Перед учеными стоят следующие задачи:

• разработка предварительной конструктивно-силовой схемы планера;
• выбор основных конструкционных материалов;
• оценка характеристик двигателей;
• выстраивание необходимой тепловой защиты аппарата;
• выработка требований к измерительным средствам.

Сверхзвуковые самолеты будут способны совершать трансатлантические перелет всего за пару часов.

Робот-вездеход

Полезным отечественным стартапом стало устройство Anywalker.Оно представляет собой небольшого робота, способного самостоятельно передвигаться. Также Anywalker нажимает на кнопки и открывает двери, перемещается по лестницам.

Разработан план по масштабированию производства подобных устройств до одной тысячи экземпляров ежегодно.

Это устройство, которое обеспечивает прямой квантовый канал обмена информации между двумя абонентами. Данное изобретение разрабатывается учеными физического факультета в Московском государственном университете. Разговоры по такому устройству будут полностью защищенными от «подслушиваний». Для этого нужно, чтобы телефоны были соединены оптоволокном. Именно по нему идет передача квантовых состояний света.

«Умная» сельхозтехника

Данный проект активно развивается и поддерживается финансовыми вливаниями со стороны государства. Компания Cognitive Technologies разработала систему компьютерного зрения, которая позволяет сельскохозяйственной технике видеть на полях опасные объекты в виде столбов, камней и др. Эта информация используется для того, чтобы обеспечить безопасность механизмов при сборе урожая.

Первый трактор, оснащенный этой системой, уже успешно протестирован на российских полях. Повсеместное использование «умной» сельхозтехники позволит значительно экономить средства (до десятков миллионов рублей ежегодно в масштабах одного хозяйства).

В Томском государственном университете изобрели особый лазер, который предназначен для резки биологических тканей и костей. Установка разработана на парах стронция и может функционировать на разной длине волны. Она компактна и помещается на обычном столе. Под воздействием лазерного луча на тканях остается разрез и тонкая пленочка.

Ученые планируют тестировать изобретение и хотят использовать его в нейрохирургии, имплантологии и прочих медицинских сферах.

В основе всей современной техники лежат микросхемы. Чем меньше их размер, тем более компактным будет устройство. Московские ученые придумали тончайшую микросхему в мире, ее толщина – всего лишь одна молекула.

Когда новая российская технология будет внедрена в производство, появятся миниатюрные гаджеты, кардиостимуляторы и прочие приборы. Это изобретение, по мнению экспертов, способно «перевернуть мир». Оно уменьшит потребление энергии, вес и габариты гаджетов, а производительность поднимется на новый уровень.

Студенты из Перми задумали сделать робота, способного не только к самостоятельному передвижению, но и к общению с людьми. Они создали Promobot, который определяет возраст и половую принадлежность человека, распознает лица. Он владеет огромным словарным запасом, подключен к интернету и может дать ответы на многие вопросы. Такой робот подходит для выполнения функций продавца, официанта или администратора. Promobot используют некоторые пермские торгово-развлекательные центры и банки. Стоимость его составляет десять тысяч долларов, что намного дешевле корейских аналогов.

В ближайшем году в планах Томского политехнического университета заняться созданием нового рентгеновского томографа. Он будет отличаться тем, что сможет работать с фазой электромагнитной волны. В то время как обычные аппараты работают лишь с ее амплитудой. Это позволит устройству получить гораздо большее количество информации о структуре объектов исследования.

Помимо применения в медицинской сфере, изобретение подойдет для того, чтобы проводить диагностику композитных изделий.

Проект активно финансируется со стороны государства и промышленных партнеров.

Беспилотники разрабатывают не только в Америке, но и в нашей стране. На Урбанистическом форуме компанией «Волгабас» из города Волжский разработан и презентован первый беспилотный автобус. Он изготовлен полностью из запчастей отечественного производства. Такой автобус подходит для того, чтобы перевозить пассажиров по закрытым территориям. Планируется, что в 2018 году первые экземпляры уже появятся в столице.

Корпорацией Ростех представлена новейшая уникальная камера. Ее главная особенность в том, что она имеет коротковолновый ИК-диапазон. В нем достигаются высокие уровни природных контрастов и лучшая ночная освещенность.

«Всевидящие» камеры могут найти применение в разных областях. Среди них:

• мониторинг сельскохозяйственных угодий;
• навигация судов;
• проверка подлинности денежных купюр.

В России много талантливых людей, которые способные привнести еще много интересных идей и изобретений. В ближайшие годы появится еще немало новых технологий, которые кардинально изменят мир.

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.

Деревообработка

Огромное количество предприятий занимаются обработкой древесины грубо говоря, можно разделить на три основные группы производств:

• фабрики, занимающиеся изготовлением полуфабрикатных материалов, то есть бревен, досок и так далее из сырья);
• производства, изготавливающие изделия из этих полуфабрикатов (например, детали деревянных домов);
• компании, специализирующиеся на сложных изделиях из дерева.
• Шпон, фанера ДСП и так далее относятся к слоистой клееной древесине. В результате измельчения и прессования бревен получаются древесностружечные плиты.
• Комбинаты по глубокой переработке сырья.

Последний вид предприятий – лесопромышленные комплексы, на них древесина не только обрабатывается, но и может пройти полную переработку, дав на выходе другой материал, например, целлюлозу или канифоль. Именно на таких производствах используют не только ствол дерева, но и его ветви, кору, пни и другие элементы, максимально используя все ресурсы.

(цели которые преследует Заказчик):

— Повышение производительности труда и эффективности производства за счет повышения уровня автоматизации, рационализации оборудования и технологических процессов, внедрение новых форм организации и управления производством;
— Оптимизация технологических процессов для получения наибольшей эффективности;
— Внедрение гибкого автоматизированного производства на базе использования робототехнических устройств и вычислительной техники;
-Организация бесперебойного снабжения производственных мощностей, за счёт поиска надёжных поставщиков комплектующих.

Технологическое оборудование на производстве выделяется своими особенностями:
1. Преимущественное место здесь занимают станки общего назначения.
2. Процессы обработки мимолетные. Скорости подачи достигают 200 м / мин, а скорости резания — 200 м / с.
3. Тяжелые условия работы;
— Большой диапазон изменения сил резания;
— Большая запыленность, влажность, значительные перепады температур;
— Довольно низкий уровень технологического обслуживания.

Передовые Технологии готовы предложить высококачественные импортные компоненты для деревообрабатывающих предприятий:

• Силовая гидравлика различные версии распределителей, фильтрующей техники, любые разновидности насосов и приводных механизмов таких всемирноизвестных гигантов как Bosch RexRoth, Hydac и Kracht.
• Вакуумная техника и присоски Schmalz для захвата, перемещения и фиксации деталей.
• Трубопроводная арматура для контроля и перераспределения различных сред: регулирующие клапаны RTK, запорные вентили Spirax Sarco, седельные и отсечные клапаны Buschjost, конденсатоотводчики Spirax Sarco,
• Пневматическое оборудование IMI Norgren, IMI Herion, Metal Work.

Полезно знать:

Нефтехимия

Режимные производства с повышенными требованиями к работе оборудования, безопасности и охраны труда. Большинство технологических процессов нефте- и газопереработки направлены на разделение сырья, а после – на получение готовых или промежуточных продуктов. Промежуточные становятся сырьем для последующей перегонки и очистки. Сегодня наиболее распространенным является крекинг, а также комбинирование различных технологий переработки.

К числу факторов, выделяющих нефтепереработку и нефтехимию из сферы промышленного производства, следует отнести:

• широкое применение в технологических процессах повышенных и криогенных температур
• высоких давлений и вакуума
• коррозионных, огне- и взрывоопасных сред
• сильнодействующих ядовитых веществ
• сложные режимы нагружения технологического оборудования
• различные виды и сочетания силовых, тепловых и коррозионных нагрузок.

Для большинства видов оборудования эти факторы действуют одновременно, приводя к проявлению необходимости системного обслуживания производственных узлов и агрегатов, инженерных сетей, трубопроводов…

Совокупный производственный процесс нефтеперерабатывающего и нефтехимического предприятия представляет собой сложное сочетание частичных производственных процессов, каждый из которых является определенной стадией изменения предмета труда.

Основная продукция нефтеперерабатывающих заводов:

• светлые нефтепродукты,
• мазут,
• котельное топливо,
• масла,
• кокс,
• битум и парафин.

Наиболее востребованным остаётся процесс получения светлых нефтепродуктов.Он складывается из следующих частичных процессов подготовки нефти к переработке:

• переработки нефти физическими и физико-химическими методами,
• очистки и облагораживания дистиллятов,
• смешения компонентов в товарные продукты.

Цели которые преследует Заказчик:

• Осуществить техническое перевооружение.
• Произвести модернизацию действующих производств, с целью создания новых, более эффективных.
• Выпускать продукцию наивысшего качества.
• Развить новые ресурсно-сырьевые возможности для дальнейшего развития нефтехимических комплексов.
• Применение новых и более совершенных средств автоматики, механизации производственных процессов.
• Разработка, внедрение новых технологий переработки.

Передовые Технологии готовы предложить высококачественные импортные компоненты и запчасти для нефтехимических предприятий, а именно:

• измерители давления Endress+ Hauser
• аппаратура для измерения температурного режима различных жидкостей и газов Endress+Hauser.
• расходомеры Endress+Hauser
• конденсатоотводчики Spirax Sarco
• регулирующие и предохранительные клапаны на линию высокого давления GHR и Buschjost
• мембранные и циркуляционные насосы ARO и Hendor
• датчики для измерения и контроля уровня жидкости Wega и UWT
• предохранителная и запорно-регулирующая арматура RTK, Buschjost, Spirax Sarco.

Все узлы и комплектующие требуют повышенного внимания и контроля, как на стадии производства, так и во время эксплуатации.

Полезно знать:

Производство гофрокартона

Горфокартон — один из самых распространенных упаковочных материалов. Чаще всего он представляет собой трехслойный материал, состоящий из двух слоев картона и гофрированной бумаги между ними. Подобная структура придет ему жесткости и повышает сопротивление.Слоев может быть три, или, для придания большей прочности, пять или семь.

На разных этапах производства гофрокартона происходит:

• нагревание бумаги,
• придание ей волнистой структуры,
• обработка клеем
• соединение гофрированной части с картоном.
• Нанесение логотипа

Основные типы оборудования для производства:

• раскат для рулонов
• гофропресс
• аппарат вакуумной натяжки
• клеепромазочный аппарат
• сушильно-охлаждающий стол
• продольно-резательный станок
• электропогрузчик
• листоукладчик

Перед изготовлением рулоны картона и бумаги обязательно прогревают: в течение 24 часов держат в тёплом помещении. Рулоны закрепляют на разматывающих станках, где они увлажняются и нагреваются. Это поможет клею глубже проникнуть в структуру материала, то есть обеспечить необходимую прочность. Бумага обрабатывается на гофропрессе и отправляется на клеепромазочный аппарат. Клей наносится только на пиковые точки гофров. Затем бумага накладывается на листы картона, под давлением оборудования они скрепляются. Двухслойный гофрокартон готов. Если требуется наложение новых слоёв лайнеров и гофрированной бумаги, по транспортёрной ленте двухслойный материал направляют на накопительный мост и в клеильную машину, где все операции повторяются. Когда все слои совмещены, материал отправляют в сушильную машину, где гофрокартон доходит до окончательной готовности. В процессе сушки уходит вся лишняя влага, а клей затвердевает. Листы поступают на охлаждение и нарезку. Теперь из них можно производить тару.

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:

1. FDM (Fused deposition modeling) – изделие формируется послойно из расплавленной пластиковой нити.
2. CJP (ColorJet printing) – единственная в мире 3d полноцветная печать с принципом склеивания порошка, состоящего из гипса.
3. SLS (Selective Laser Sintering) – технология лазерного запекания, при которой образуются особо прочные объекты любых размеров.
4. MJM (MultiJet Modeling) многоструйное 3d моделирование с использованием фотополимеров и воска.
5. 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:

1. С помощью томографических снимков стала возможной в высокой точностью печать органа с патологией для изучения тонкостей и нюансов предстоящей операции.
2. 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.
3. 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.

← Вернуться