Самарский университет им. Королёва создает в интересах ОДК киберфизическую фабрику малоразмерных газотурбинных двигателей

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.