Малые предприятия и математическое моделирование. Как создать новую авиакосмическую отрасль на базе «Аэронета»

Четыре года назад, в декабре 2014 года, Владимир Путин, выступая перед Федеральным Собранием, предложил реализовать национальную технологическую инициативу, чтобы повысить качество жизни людей и развить отрасли нового технологического уклада. Сегодня уже можно оценить первые шаги НТИ: появились дорожные карты развития ее сегментов, созданы ответственные структуры, начали формироваться центры компетенций. Но есть и проблемы: некоторые условные рынки до сих пор существуют только в планах, где-то только разрабатываются или перестраиваются дорожные карты, на каких-то направлениях не отлажено финансирование, в ряде случаев участникам перспективных проектов недостает активности и скоординированности действий. В этой статье мы обсудим проблемы одного из рынков НТИ. Собеседник «Умпро» – участник рабочей группы по разработке и реализации дорожной карты «Аэронет», заведующий лабораторией механики и энергетических систем Университета ИТМО Павел Булат. 

– Недавно руководитель «Аэронета» Сергей Жуков отметил, что аэрокосмическое направление нуждается в обновлении уже существующей дорожной карты. Павел Викторович, а как вы оцениваете перспективы НТИ в целом и конкретно направления «Аэронет»? И что, на ваш взгляд, мешает более интенсивному развитию НТИ и ее рынков?
 
– Изменения сейчас вносятся в дорожную карту «Аэронет», можно сказать, в режиме реального времени. Сама НТИ задумана с целью создания общественного движения по развитию различных перспективных направлений, которые впоследствии будут способствовать формированию новых отраслей и рынков. Этому движению более трех лет, в НТИ уже вложены достаточно серьезные суммы со стороны Фонда содействия инновациям, Фонда НТИ РВК.
Одна из основных задач «Аэронета» – создать технологии и рынок беспилотных летательных аппаратов и малых низкоорбитальных спутников Земли. Сфера применения беспилотников – дистанционное зондирование земли, поиск людей при ЧС, перевозка малых грузов, а также пассажиров. Для малых беспилотных летательных аппаратов весом до 30 килограммов основные технические задачи, по сути, уже решены. Далее все упирается в правовое регулирование. Необходимо как можно быстрее устранить нормативные барьеры. Рынок малых беспилотников нельзя назвать емким, гораздо интереснее сейчас выглядит подраздел «Аэронета» – «Спейснет», посвященный дистанционному зондированию земли из космоса, развитию глобальной сотовой связи и интернета. Предполагается, что тяжелые геостационарные аппараты будет делать «Роскосмос», а производство малых низкоорбитальных спутников с жизненным циклом от нескольких месяцев до нескольких лет отдадут частному бизнесу.
  
– В чем заключаются преимущества низкоорбитальных спутников и кто будет спонсировать «Спейснет»? Деньги будут выделены из фондов РВК?

– Не будем пока затрагивать финансовую сторону, но в теории все это хозяйство должно выйти на самоокупаемость и развиваться в дальнейшем без государственных вложений. 
Основное преимущество низкоорбитальных спутников состоит в том, что им не нужно летать сквозь радиационные пояса, соответственно, их производство может вестись на основе гражданской ЭКБ. Исследования, проведенные АО «ИСС имени академика М.Ф. Решетнева», показывают, что себестоимость таких летательных аппаратов будет в десять раз ниже стоимости современных спутников. Задача «Аэронета» заключается в создании принципиально новой авиа- и ракетостроительной отрасли, опирающейся на сеть небольших частных компаний, без таких бюрократических надстроек, как у Ростеха, ОАК, ОДК и т.д. В этом случае накладные расходы снижаются примерно на 60%. Мы получаем развитые мобильные структуры: одна компания выросла, другая погибла, но на целостности всей системы это никак не отразится.

– Если говорить о самоокупаемости, то для малого бизнеса, наверное, все же ближе концепция B2С, нежели B2B. А как и где могут применяться гражданские беспилотники?

– Анализируя мировые тенденции, можно отметить, что в ближайшей перспективе наибольшую популярность получат транспортные аппараты с взлетной массой до трех тонн и скоростями полета порядка 400–500 км/ч. В первую очередь речь идет об аэротакси или аэрокурьере с возможностью перелетов между городами. Вертикальный взлет и посадка позволят доставить груз или пассажира до дверей. Беспилотники могут летать над дорогами, линиями электропередачи, акваториями водоемов. Именно поэтому на сегодняшний день во всем мире разрабатывается более 100 проектов в этом сегменте. Но чтобы вывести на рынок беспилотник, необходимо преодолеть целый ряд технологических и нормативных барьеров. Например, удельные показатели силовых установок нужно улучшить на 30–60%. Иными словами, не имея в реальном производстве двигателя даже пятого поколения, в течение 2–3 лет мы должны предоставить хотя бы опытные образцы силовой установки шестого поколения, что невозможно без решения целого ряда фундаментальных задач. Схожие проблемы и в части создания планера летательного аппарата с оптимальными аэродинамическими характеристиками. В сложившейся ситуации достойно ответить на новые вызовы возможно лишь с помощью новых методик концептуального персонифицированного или кастомизированного проектирования и новых производственных технологий. Предположим, что вы хотите приобрести аэромобиль и летать на нем на реку Вуоксу в Ленинградской области, тогда вам нужны функции гидросамолета. А вот, к примеру, для работы на Крайнем Севере требования к беспилотному аппарату будут иными. Суть в том, что проектирование и производство беспилотных летательных аппаратов невозможно без учета персональных условий заказчика. Перспективными выглядят аддитивные технологии. Но нынешние методы проектирования не годятся для изделий, изготовленных по принципу аддитивных технологий. Кроме того, стоимость компонента беспилотника в эксклюзивном штучном исполнении, полученного методом селективного лазерного спекания, должна быть сопоставимой, а желательно, и более низкой по сравнению со стоимостью штампованного или литого серийного аналога. Если коротко, то «Аэронет» – это история о принципиально новых методах проектирования и производства, а также об экономической эффективности.

– Развитие рынков НТИ невозможно без развития соответствующего инновационного инструментария, сквозных технологий, они отчасти прописаны в матрице НТИ в виде базовых технологических пакетов первой, второй, третьей волны…

– При Минобрнауки РФ и вузах создаются центры компетенций НТИ. Но практически ни один из вузов, задействованных в программе по направлениям больших данных, искусственного интеллекта, новых материалов, не помогает сегодня «Аэронету». На сегодняшний день лишь Институт проблем химической физики РАН достиг заметных результатов в области мобильных источников энергии. Специалисты центра планируют создать новые источники энергии для гаджетов, которые мы носим, и для робототехники, на которой передвигаемся, – автомобилей, мотоциклов, беспилотников. Впереди нас ждет еще одна совместная работа по проектированию самолета с водородным двигателем. «Аэронет» подписал протоколы сотрудничества со многими участниками программы, но реальная работа пока не началась. Пока наша структура практически в одиночку решает поставленную задачу. Мы создали прототип планера беспилотника, отпечатали колесо турбины реактивного двигателя на 3D-принтере. Написана программа по распознаванию подстилающих поверхностей. Посадить беспилотник гораздо труднее, нежели отправить в небо. Летательный аппарат должен оценить поверхность, на которую он сядет. Это может быть болото, снег, сухой грунт или лес. В данном контексте нам ближе всего задача программирования эвристических методов. С одним аспирантом без всяких там нейронных сетей была написана программа. Исходя из чистой физики, при приземлении аппарата модуль принятия решений подсказывает, в какой момент и в каком направлении следует переступать роботизированными ногами, чтобы сохранить равновесие и погасить инерцию посадки. 

– Спецпредставитель президента РФ по вопросам цифрового и технологического развития Дмитрий Песков выступил с инициативой формирования из направления «Молодые профессионалы» АСИ новой структуры, отвечающей за развитие НТИ. Насколько это, на ваш взгляд, целесообразно?
– Создание отдельного некоммерческого партнерства, курирующего НТИ, выглядит разумным шагом, возможно, на эту структуру должны пойти дополнительные денежные средства, потому что РВК не самый удачный инструмент. Дело в том, что НТИ при РВК – лишь общественное движение. Денег на НТИ не выделяется, при этом финансирование на те же центры компетенций идут из РВК непосредственно в вузы. Если ничего не предпринимать, то учебные заведения попросту съедят эти деньги, точно так же как в рамках проекта 5-100 (государственная программа поддержки крупнейших российских вузов. – Прим. ред.). Университеты воспринимают эти деньги как инвестиции в свое развитие. Повторюсь, что из всех заявок на звание центра компетенций НТИ только у Института проблем химической физики РАН и университета «Сколтех» есть конкретные результаты, интересные для «Аэронета». 

– Но не все же держится на РВК, есть и другие фонды, поддерживающие инновации.

– Пожалуй, на сегодня Фонд содействия инновациям – самый эффективно действующий элемент по поддержке НТИ. По трем конкурсам НТИ он провел «боевые» действия, руководство умеет найти компромисс с экспертами, поэтому работы, в том числе и по нашему авиационному направлению, продолжаются.

– Как вы оцениваете перспективы НИУ ИТМО в качестве нового центра компетенций НТИ?
 
– Владимир Васильев – гениальный ректор, он создал молодую команду – гениев пиара, не хуже чем в Санкт-Петербургском политехническом университете Петра Великого. Что касается научного потенциала, то он в части «Аэронета» совсем небольшой. НИУ ИТМО никогда не был лидером в аэрокосмической области среди питерских вузов. Тот же БГТУ «Военмех» имеет в этой сфере гораздо больший научно-исследовательский потенциал при существенно более скромном финансировании. Этот факт связан прежде всего с традициями, с инженерной школой. Из «Военмеха» вышло множество великих инженеров, героев СССР, министров. В Университете ИТМО идеальный менеджмент, самое современное оборудование, учебный процесс перестроен на схему мегафакультета: в университете нет кафедр, но есть научные направления. Активно внедряется электронная форма обучения, в самом учебном процессе применяются методики ИИ. 
Полагаю, в ближайшем будущем Университет ИТМО сможет дать стране не просто научных сотрудников, а хороших государственных менеджеров, разбирающихся в последних технологических трендах.

– Образцом системного подхода к массовому внедрению технологий нового уклада многие считают Индустрию 4.0.

– Концепция «Индустрия 4.0» не что иное, как попытка немцев переосмыслить ситуацию на рынке высокотехнологичной продукции и дать достойный ответ массовому китайскому ширпотребу и американским ИТ-компаниям. А цифровые двойники и виртуальное производство – лишь инструменты, позволяющие без лишних материальных затрат смоделировать на компьютере какие-то перспективные образцы сложной техники. Предполагается, что внедрение полных и глубоких математических моделей и алгоритмов позволит эксплуатировать технику сообразно ее состоянию. Перед НТИ поставлена аналогичная задача. Вот пример: для обслуживания частного самолета, кроме места на аэродроме, необходимо содержать закрепленную команду механиков. Согласитесь, это не совсем правильно, ведь после каждой поездки на автомобиле мы не обращаемся в автосервис? И самолет должен обслуживаться ремонтниками хотя бы один раз в месяц, а не после каждого полета. Как внедрить этот подход? Прежде всего, следует отталкиваться от принципиально нового проектирования, от полной математической модели реального прототипа. Тут можно использовать уже готовые программы: заряжай и производи самолет или автомобиль, ставь на свой продукт датчики, снимай с них показатели во время эксплуатации объекта и сравнивай тренды с первоначальной математической моделью. Тысячи газовых турбин Siemens через разнообразные датчики сбрасывают информацию о своем техническом состоянии в головную компанию. Когда Siemens собирается сделать новую турбину, например, для Ирана, все прорабатывается в виртуальном виде. Новые технологии позволяют немцам сэкономить деньги на материальных ресурсах и при этом сохранить высокие зарплаты для сотрудников. Поэтому Индустрия 4.0 нацелена прежде всего на повышение конкурентоспособности.

– Можно ли назвать НТИ российским аналогом Индустрии 4.0?
 
– Нет, нельзя. Индустрия 4.0 – взгляд немцев на развитие промышленности их страны. Например, в США об этой концепции практически ничего не известно, в Штатах есть свои программы технологического развития. К тому же Германия находится в окружении высокоразвитых и платежеспособных стран. Она может замахнуться на дорогостоящие программы и отбить инвестиции огромными объемами экспорта в соседние страны. А кто занимает второе место (после Китая) по объемам товарооборота с Россией? Белоруссия. Она существенно превосходит по этим показателям США и Евросоюз, вместе взятые.
 
– Вспоминается анекдот про белорусскую креветку, пойманную в картофельном поле…
– Дело не только в этом. До 98% реальной продукции Республики Беларусь рассчитано на российского потребителя.
 
– Есть мнение, что российской промышленности слишком рано мечтать об Индустрии 4.0 или ее национальном аналоге, в силу того что пока не пройден рубеж 3.0, то есть степень автоматизации промышленных предприятий в данный момент времени крайне низкая.

– Нужна ли автоматизация при производстве одной турбины? Зачем производить отечественные самолеты на конвейере? Sukhoi Superjet 100 ничуть не хуже самолетов конгломерата Embraer. Однако производство отечественных ближнемагистральных лайнеров полностью заточено под европейские и американские стандарты. Но в отличие от ОАК, Boeing и Airbus собирают на конвейере сотни самолетов в год. Как только мы замахиваемся на автоматизацию, мы тратим триллионы рублей! Концепция новой высокотехнологичной промышленности должна базироваться прежде всего на малых сетевых предприятиях. 

Версия для печати
Авторы: Павел Кириллов
Разместить ссылку на: 


Добавить комментарий

Автор: *
Тема: *
Код c
картинки: *

Коментарий: