В начале декабря состоится вторая волна отбора в проект «Передовые инженерные школы». Технические вузы представят свои программы развития, а 30 университетов-участников проекта ПИШ представят результаты, достигнутые за текущий год.
Мы поговорили с руководителем ПИШ РХТУ им. Д.И. Менделеева Игорем Сиротиным о том, какие разработки сейчас ведутся на площадке Передовой инженерной школы, об инженерных решениях для опережающего развития средне- и малотоннажной химической промышленности, а также о роли ведущих инженеров и исследователей из высокотехнологичных компаний в образовательном процессе школы.
Можно ли сказать, что мы приближаемся к технологическому суверенитету в химической отрасли? Как, на ваш взгляд, выпускники ПИШ ХИМ смогут усилить отрасль химического машиностроения в России?
Безусловно, наши выпускники ПИШ ХИМ смогут усилить отрасль химического машиностроения.
Стратегический фокус, связанный с подготовкой инженерных кадров, обеспечен переходом образовательной модели с классической на модель инженерного погружения.
Наши студенты учатся на реальных проектах, работают на стыке нескольких предметных областей, в процессе работы учатся проектировать, работать с оборудованием, закупать, монтировать и эксплуатировать. Более того, в процессе обучения они осуществляют все процессы, связанные с созданием продукта, — от идеи до физического воплощения и его эксплуатации. Еще один важный момент — это самостоятельность, инициативность и готовность к действию в условиях неопределённости. Формируются такие компетенции не только и не столько в ходе освоения отдельных дисциплин, сколько в процессе специально организованной проектной деятельности.
Такие специалисты очень востребованы в промышленности.
Какое химическое оборудование разрабатывают студенты инженерной школы в интересах индустриальных партнёров? В чём его уникальность?
Для того чтобы получить углеродное волокно на основе ПАН (полиакрилонитрин, на сегодняшний день самое востребованное углеродное волокно), необходимо спроектировать и рассчитать три основные печи (печь термостабилизации, карбонизации, графитации). На данный момент мы плотно занялись разработкой печи термостабилизации для нашего партнёра — Композитного дивизиона ГК «Росатом». Мы оптимизировали внутреннее пространство печи, разработали конструкторскую документацию. Сейчас находимся на стадии закупок необходимых материалов и элементов печи. В следующем году приступим к монтажу и пусконаладке, испытаниям. Заключили контракт с композитным дивизионом ГК «Росатом» на оптимизацию внутреннего пространства печи термостабилизации.
Другими интересными продуктами химического машиностроения являются химические реакторы нового типа — проточные реакторы, которые мы создаём не просто как линейку оборудования, но как сервис создания реактора под конкретный химический процесс и продукт. Разработка происходит в цифровой среде. Проточная технология также используется нами как основа для создания многоассортиментного химического завода, который сможет, сохраняя экономическую эффективность, решить ряд задач по импортозамещению. Это хороший пример того, как работают технологии «Индустрии 4.0».
Фронтирная инженерная задача ПИШ ХИМ — создание завода производства авиационного углеродного волокна с полностью отечественным аппаратурным оформлением. Расскажите, каких результатов уже удалось достичь?
Задача создания завода технологии нашего партнёра ГК «Росатом» сводится в основном к созданию промышленных печей. Сейчас мы создаём комплексную технологию получения ряда волокон нового поколения — продукции с прочностью и термостойкостью, превосходящими существующие аналоги. Два ключевых целевых продукта для нас — это углеродное волокно, превосходящее TORAY T1200, прочностью свыше 8 ГПа, а также керамическое волокно, работающее на воздухе при температурах 2400–2500 градусов. Комплексная технология, в нашем понимании, включает не только материал/вещество в пробирке, но также промышленный процесс и оборудование, набор цифровых моделей, которые доказывают работоспособность промышленной технологии и позволяют осуществлять улучшенное управление технологическим процессом на стадии промышленного производства. При этом для валидации компьютерных моделей и апробации технологии мы создаём пилотные установки, которые становятся прототипами промышленного оборудования. Эти задачи действительно очень сложные, они не решаются эволюционным путём, не сводятся только лишь к одной инженерии. Поэтому мы запустили по этому направлению долгосрочную программу, включающую фундаментальные исследования, цифровое материаловедение, новые методологии и средства системного цифрового химического инжиниринга. Разработка этой программы привела нас к осознанию того, что необходима и программа аспирантуры, которую мы назвали «Быстрые исследования для цифровой промышленности», — так мы сможем подготовить инженеров-исследователей SCIENEER, способных быстро осуществлять исследования, необходимые для решения указанных фронтирных задач, а также руководить коллективом инженеров и исследователей.
Расскажите, какие ведутся разработки инновационных инженерных решений для опережающего развития средне- и малотоннажной химической промышленности?
Один из проектов ПИШ ХИМ направлен на разработку продуктовой линейки химических микрореакторов проточного и мембранного типа и организацию их производства. Проект поддержан в составе дорожной карты «Технология новых материалов и веществ» (оператор — Госкорпорация «Росатом»).
Реализация этого проекта позволит поставлять технологию химического процесса малотоннажной и среднетоннажной химии на конкурентном уровне заказчику под ключ вместе с оборудованием в составе комплексной лицензии на химический продукт заданной себестоимости.
Для создания нашего реактора проектная команда ПИШ ХИМ использует современный инженерный подход — системный цифровой химический инжиниринг, которой построен на первоначальном компьютерном моделировании и оптимизации конструкции оборудования на основе моделей процессов, веществ и материалов.
Для определения оптимальной геометрии были созданы несколько моделей реакторов, включающих CAD-модели, CFD-модели, и сопутствующая конструкторская документация. Далее для данной геометрии были проведены CAE- и CFD-расчёты в таких программах, как Comsol и в отечественных аналогах (FlowVision). Конкретные цифры, полученные в результате компьютерного моделирования, учитывались при корректировке геометрии. После этого цикл оптимизации повторялся.
Удаётся ли привлекать ведущих инженеров и исследователей из высокотехнологичных компаний в образовательный процесс?
У нас работают более 20 высококвалифицированных специалистов, действующих инженеров-практиков, совмещающих работу в высокотехнологичных компаниях-партнёрах и в ПИШ ХИМ. Они не только читают лекции, но еженедельно участвуют в проектах команд, в развитии методов и средств инжиниринга.
Некоторые приглашённые специалисты из индустрии руководят образовательными программами и модулями в ПИШ.
Какие действия стоит предпринять, на ваш взгляд, чтобы заинтересовать молодёжь инженерно-техническим образованием?
Необходимо ставить реальные задачи в интересах промышленности, давать студентам возможность моделировать и работать руками. Важно относиться к студентам как к взрослым специалистам и наделять их реальной ответственностью за результат, тогда им будет интересно учиться.