Самарский университет им. Королёва до конца 2023 года планирует открыть роботизированное опытное производство малоразмерных газотурбинных двигателей. Оно создается в университете совместно с Объединенной двигателестроительной корпорацией (ОДК) Ростеха и ее самарским предприятием «ОДК – Кузнецов» в рамках федерального проекта «Передовые инженерные школы».
Всего на территории университетского кампуса будут запущены две киберфизические фабрики по проектированию и выпуску продукции в интересах космической отрасли и двигателестроения, а также цифровая фабрика, где будут разрабатываться изделия для авиации.
«Киберфизическая роботизированная фабрика по разработке и производству малоразмерных газотурбинных двигателей создается на территории университетского кампуса в интересах наших индустриальных партнеров – ОДК и «ОДК – Кузнецов». Это уже второй проект, теоретической основой для которого стала концептуальная модель цифрового завода, разработанная сотрудниками Передовой инженерной аэрокосмической школы (ПИАШ) Самарского университета им. Королёва. Ранее мы уже сообщали о работе над созданием киберфизической фабрики по производству наноспутников в интересах «Роскосмоса». Оба проекта реализуются параллельно», – рассказал Иван Ткаченко, директор ПИАШ.
Как сообщила Виктория Кокарева, доцент кафедры производства двигателей летательных аппаратов, ключевые цели создания киберфизической фабрики (КФФ) – это, во-первых, отработка процессов цифрового проектирования газотурбинных двигателей и технологий их интеллектуального производства в интересах Объединенной двигателестроительной корпорации, а во-вторых, подготовка инженеров, умеющих создавать цифровые производства и управлять ими. Сейчас уже введены в строй новые образовательные пространства, в которых работают сотрудники и магистранты ПИАШ.
В фокусе нашего внимания те интеллектуальные производственные системы и технологии, которые сегодня только внедряются на наших предприятиях, и в которых эти предприятия очень нуждаются. Мы готовим инженерные кадры, владеющие такими технологиями и способные запустить их в условиях реального производства. А поскольку принцип нашего университета – «Образование через исследования», то в первую очередь мы разрабатываем и внедряем эти технологии у себя в университете», — пояснил Иван Ткаченко.
По словам Виктории Кокаревой, структура создаваемой киберфизической фабрики полностью соответствует концептуальной модели цифрового завода, в которой предусмотрены три иерархических уровня: цифровая фабрика — «умная фабрика» — виртуальная фабрика. Фабрики более высокого уровня включают в себя фабрики нижестоящих уровней по принципу матрешки.
На первом уровне (так называемая «цифровая фабрика») сейчас завершается конструкторская подготовка производства малоразмерного газотурбинного двигателя. С использованием отечественных цифровых платформ уже выполнены инженерные и оптимизационные расчеты, созданы цифровые двойники деталей, узлов, агрегатов, формирующие комплексную цифровую модель изделия. Также определены характеристики двигателя, выполнены его виртуальная сборка и виртуальные испытания.
На втором, более высоком уровне (это «умная фабрика», в структуру которой входит и первый уровень) будет осуществляться подготовка производства и непосредственный выпуск продукции. Сейчас здесь идет технологическая подготовка производства. Сотрудники ПИАШ моделируют технологические процессы изготовления деталей с учетом основных свойств материалов и условий производства.
В фокусе внимания разработчиков, отвечающих за этот уровень, современные технологии литья, аддитивные технологии, процессы механической обработки деталей на станках с ЧПУ, инструменты имитационного моделирования производственных систем, а также системы управления ресурсами и мониторинга производства. Виктория Кокарева отметила, что к настоящему времени на имеющемся в Самарском университете им. Королёва оборудовании уже изготовлен ряд деталей, узлов и агрегатов ГТД.
«Ключевой элемент «умной фабрики», который нам предстоит создать, «обкатать» в условиях создаваемого опытного производства и включить в образовательный процесс, – это интеллектуальная производственная ячейка. В дальнейшем, придя на предприятия ОДК, выпускники ПИАШ смогут самостоятельно создавать подобные ячейки и формировать из них производства любых масштабов с любой номенклатурой продукции», – пояснила Виктория Кокарева.
Что касается высшего, третьего уровня киберфизической фабрики (его называют «виртуальная фабрика»), то он представляет собой информационно-аналитическую систему, включающую в себя оба нижестоящих уровня и управляющую всей КФФ в целом. На этом уровне будет формироваться цепочка поставок в целом, вестись анализ производственно-экономических показателей и вырабатываться управленческие решения на базе ситуационного центра.
По словам Виталия Смелова, директора института двигателей и энергетических установок (ИДЭУ), опытное производство малоразмерных ГТД должно быть запущено в декабре 2023 года. Сейчас завершается закупка станочного и робототехнического оборудования, в ближайшее время будет начат его монтаж. Также создается полигон для натурных испытаний и валидации цифровых моделей.
«Одной из задач передовой инженерной аэрокосмической школы является ранняя профориентация школьников и погружение старшеклассников в проектную деятельность по направлениям киберфизической фабрики под руководством наставников из числа магистрантов ПИАШ. При этом постановка задач исходит от индустриальных партнёров, — рассказал Виталий Смелов. – Сегодня для нас важно вовлечь школьников для выполнения проектно-исследовательской работы с возможностью формирования кадрового резерва ПАО «ОДК-Кузнецов», развитие креативного мышления и опыта командной работы по решению реальных бизнес-задач внутризаводской логистики, в условиях цифровой трансформации. Университет разворачивает полигоны для выработки и отработки организационно-технический решений при создании новой продукции и технологий производства двигателей. До конца года для школьников будут проведены конструкторский марафон, хакатон по имитационному моделированию, технологическое соревнование и фестиваль робототехнических систем», – пояснил директор ИДЭУ.
Как сообщил Евгений Филинов, доцент кафедры теории двигателей летательных аппаратов имени В.П. Лукачёва, сфера применения силовых установок, опытное производство которых будет развернуто в кампусе университета, – беспилотные и дистанционно управляемые летательные аппараты.
Справочно:
Федеральный проект «Передовые инженерные школы» реализуется в рамках государственной программы «Научно-технологическое развитие Российской Федерации». Самарский национальный университет им. С.П. Королёва прошел конкурсный отбор и стал одним из 30-ти участников федерального проекта «Передовые инженерные школы» в июне 2022 года.
Деятельность Передовой инженерной аэрокосмической школы (ПИАШ) Самарского университета им. Королёва охватывает три взаимосвязанных направления: космическое машиностроение, авиационное двигателестроение и информационные технологии. Фронтирная инженерная задача, которую решает школа, – это разработка комплексных решений, ускоряющих процесс создания и модернизации изделий аэрокосмической техники, а также подготовка инженерных кадров.
Индустриальными партнерами университета по проекту «Передовые инженерные школы» стали РКЦ «Прогресс» (входит в госкорпорацию «Роскосмос»), Объединенная двигателестроительная корпорация «Ростеха» и ее самарское предприятие ПАО «ОДК – Кузнецов», а также АО «Авиакор – авиационный завод». Сейчас в рамках рабочих контактов идет работа по расширению круга официальных индустриальных партнеров ПИАШ.