Завтра в мире Передовые технологии XXI века

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 дальше что происходит? Вот просчитали всё в цифре, и… приходит пора браться за материалы?

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.