Самарский университет им. Королёва до конца 2023 года планирует открыть роботизированное опытное производство малоразмерных газотурбинных двигателей. Оно создаётся в университете совместно с Объединённой двигателестроительной корпорацией (ОДК) Ростеха и её самарским предприятием «ОДК-Кузнецов» в рамках федерального проекта «Передовые инженерные школы».
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 создаётся на территории университетского кампуса в интересах наших индустриальных партнёров — 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.
Доцент кафедры производства двигателей летательных аппаратов Виктория Кокарева отметила, что ключевые цели создания киберфизической фабрики (КФФ) — это, во-первых, отработка процессов цифрового проектирования газотурбинных двигателей и технологий их интеллектуального производства в интересах Объединённой 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 матрёшки.
На первом уровне (цифровая фабрика) сейчас завершается конструкторская подготовка производства малоразмерного газотурбинного двигателя. С использованием отечественных цифровых платформ уже выполнены инженерные и оптимизационные расчёты, 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 учётом 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 заметила, 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 виртуальной фабрикой), то он представляет собой информационно-аналитическую систему, включающую оба нижестоящих уровня и управляющую всей КФФ в целом. На этом уровне будет формироваться цепочка поставок, вестись анализ производственно-экономических показателей, а на базе ситуационного центра будут вырабатываться управленческие решения.
По словам директора Института двигателей и энергетических установок Виталия Смелова, 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 создаётся 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 в выполнение 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-технических 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», — добавил директор ИДЭУ.
Доцент кафедры теории двигателей летательных аппаратов имени В. П. Лукачёва Евгений Филинов отметил, что сфера применения силовых установок, опытное производство которых будет развернуто в кампусе университета, — беспилотные и дистанционно управляемые летательные аппараты.
Федеральный проект «Передовые инженерные школы» реализуется в рамках государственной программы Российской Федерации «Научно-технологическое развитие Российской Федерации».