Композиты – технология XXI века. Об отрасли и кадрах

По словам вице-премьера Дмитрия Рогозина, к 2020 году отечественная оборонка разработает около 1300 новых технологий для нужд отечественной промышленности. Задачи, которые ставят конструкторы, не всегда можно решить с помощью доступных инструментов: нужны современные технологии, ноу-хау и, конечно, новые материалы. Именно поэтому в сфере ОПК недавно был сформирован институт генеральных технологов. Эти люди возглавят развитие технологических направлений в науке, создавая современный инструментарий, который будет использоваться в производстве.

Рогозин неоднократно подчёркивал, что наша сегодняшняя задача – не пытаться догонять развитые страны, а совершить прорыв в науке и технологиях, сделать что-то своё и сразу захватить лидерство в этой нише. Одной из подобных технологических сфер, безусловно, является создание и использование композиционных материалов, композитов.

Что такое композиты?

В истории были примеры, когда освоение тех или иных материалов приводило к серьёзным технологическим прорывам. Так было, например, когда люди научились обрабатывать металл или использовать бетон. Современная наука даёт возможность получать новые материалы из нескольких, объединяя и усиливая их свойства, а иногда и добиваясь совершенно новых свойств. В основную матрицу – полимерную, деревянную, керамическую или на основе металла – добавляются различные волокна или кристаллы. Так, если матрицу из эпоксидной смолы армировать нитями углеродного волокна, получится углепластик – материал, изделие из которого окажется чуть ли не в десять раз легче, чем такое же, но сделанное из стали, при этом оно будет точно таким же по прочности. Многие наверняка видели так называемые композитные доски – современный материал, используемый для отделки террас. Она получается из измельчённой древесины путём смешивания с полимерами и особой прессовки. Эта доска так же экологична и красива, как деревянная, и даже пахнет деревом. Но при этом она обладает и рядом других свойств – влагостойкостью, гибкостью, устойчивостью к износу.

За счёт различных комбинаций можно добиваться материалов различной жёсткости, прочности, упругости, устойчивых к очень высоким или очень низким температурам, к химически агрессивной среде, к динамическим нагрузкам или ударам, обладающих заданной теплопроводностью, радио- или электроизоляционными свойствами. При этом нужные свойства изделия можно сформулировать в самом начале, ещё на стадии проектирования, и это может быть целый набор характеристик. К примеру, деталь может быть упругой в одном направлении и жёсткой в другом – такие требования сейчас ставятся в здравоохранении в отношении различных протезов. Понятно, что без создания новых материалов тут не обойтись: сделать такую деталь из металла невозможно.

Развитие этих технологий способно поднять различные отрасли промышленности на принципиально новый технологический уровень. Речь идёт о необычайно широком спектре отраслей и производств. Композитные материалы можно использовать в строительстве и нефтегазовой промышленности, в авиа- и судостроении, при производстве спортивного инвентаря и медицинской техники, а также в космической промышленности. Актуальная задача, над которой работают отечественные специалисты, – создание материалов, выдерживающих микроволновое и рентгеновское излучение, способных выдержать удар молнии и так далее.

Ещё два года назад на салоне МАКС-2015 ОАО РКК «Энергия» показала довольно сложную конструкцию из трёх корпусов из углепластика, которые собираются в трёхслойный герметичный корпус по принципу матрёшки. Среднемагистральный самолёт МС-21, на который наша страна возлагает большие надежды, также делается с использованием композитных материалов. Крылья самолёта полностью изготовлены из композита с использованием углеводорода. Материал, из которого делают так называемое «чёрное крыло», прочнее любого металла, используемого в авиастроении, и при этом легче алюминия. Это означает, что при тех же характеристиках лайнер будет легче. Следовательно, он сможет либо брать на борт больше груза, либо расходовать значительно меньше топлива.

Примеры можно приводить бесконечно: композиты быстро и уверенно проникают в нашу повседневную жизнь. Отметим, что высокие технологии – это не только бесконечно далёкие от обычного человека сферы. Так, в прошлом году компания «Инжинити» наряду с разработкой композитных солнечных панелей для космических аппаратов сделала и стеклопластиковые кожухи, которые защищают электрооборудование московской новинки – электровелосипедов (осенью прошлого года в Москве открылось несколько пунктов проката этой чудо-техники – profiok.com).

Словом, развитие разработки и производства композитных изделий – важная составляющая обеспечения конкурентоспособности нашей страны. И как во всякой новой отрасли, в разработке и производстве деталей из композитных материалов остро стоит вечный российский вопрос: кадры.

Где взять специалистов?

Поскольку отрасль новая, у руководства страны, предприятий, образовательных учреждений были все шансы не повторять ошибок, которые были сделаны в отношении специалистов в других областях. Профессии, связанные с этой сферой, не вызывают никаких негативных ассоциаций – не падал их престиж, никогда не было толп безработных специалистов, нет устаревшего оборудования, на котором неприятно работать молодёжи. Профессия техника по композитным материалам вошла в знаменитый список «50 наиболее востребованных на рынке труда, новых и перспективных профессий», подготовленный Минтрудом в ноябре 2015 года.

Заметим, что специалист по производству композитов – необычная профессия. В традиционной прикладной науке и на производстве роли конструкторов и технологов довольно чётко разграничены: один придумывает, что нужно сделать, другой – как. Когда создаётся изделие из композитов, эти роли часто совмещает один человек, который и придумывает конструкцию под конкретную задачу, и подбирает её состав. До сих пор во всём мире каждое отдельное изделие – ручная работа. Но естественно полагать, что в будущем возникнет необходимость максимально автоматизировать процесс – это всегда снижает стоимость и риски, связанные с человеческим фактором. Но, как известно, чем выше интеллектуальный уровень, необходимый для выполнения операции, тем сложнее её автоматизировать. Специалисты по композитам, умеющие программировать, просчитывать свойства детали ещё до того, как она будет произведена, будут востребованы. По сути, здесь стирается грань между рабочим и инженером. Это интеллектуальный труд, требующий серьёзной квалификации.

Чем больше становится производств, использующих композитные материалы, тем острее будет потребность в специалистах – эксперты прогнозируют в ближайшие годы взрывной рост этой потребности. У молодёжи тоже вроде бы есть интерес – всё-таки профессия будущего, неплохо оплачивается, работу по специальности можно будет найти без проблем. Во многих вузах, разумеется, есть соответствующие кафедры, но хорошо бы подойти к вопросу системно и для начала сформулировать требования к специалистам, которые будут нужны через несколько лет. Эту задачу сейчас решают представители движения WorldSkills совместно с отраслевым Союзом производителей композитов, заводом «Авангард», инженерной компанией «Инжинити» и рядом вузов, обучающих этой специальности.

Новая компетенция: технологии композитов

«Всего три года назад на одной из традиционных встреч руководителей высокотехнологичных предприятий, которые проводит наш институт, директора компаний, связанных с изготовлением изделий из композитов, утверждали, что профстандарты – ненужная бюрократия, а соревнования WorldSkills их не касаются, поскольку у них нет соответствующих профессиональных компетенций, – рассказал порталу profiok.com директор Центра экономического развития и сертификации (ЦЭРС ИНЭС) Роланд Шарифов. – Но отрасль находится на конкурентном рынке, что заставляет компании постоянно быть в тонусе, своевременно модернизировать производство, осваивать новый управленческий инструментарий, думать о системе наставничества и подготовки специалистов. Так, наши партнёры – АО «Авангард» – не только приняли активное участие в создании высокотехнологичной компетенции «Технологии композитов», нашли время на экспертизу требований к этой компетенции, но и принимают участие в экспертной оценке участников профильных состязаний WorldSkills. Так, в состав экспертов по оценке этой компетенции вошли генеральный директор АО «Авангард» Константин Горелый и главный технолог компании Александр Иванов».

Компетенция «Технологии композитов» была впервые представлена в 2016 году на национальном чемпионате WorldSkills, а затем на WorldSkills Hi-Tech (это чемпионат так называемых «сквозных» рабочих профессий, существующих в высокотехнологичных отраслях промышленности – profiok.com). Ранее такой компетенции в классификаторе WorldSkills не существовало ни в России, ни в мире. Сейчас российскими экспертами подготовлен полный методический пакет по этой компетенции, он переведён на английский язык и передан международным экспертам. Задача российских энтузиастов – добиться присутствия этой компетенции на мировом чемпионате WorldSkills, который пройдёт в 2019 году в Казани. Проголосовать за её включение на генеральной ассамблее WorldSkills в Абу-Даби осенью 2017 года должны представители 85 стран. Впрочем, многие страны, получив пакет документов, уже выразили готовность провести совместные соревнования.

Компетенция «Технологии композитов» – это большой набор навыков и инструментов, производственных, технологичных, инженерных и даже организационных приёмов, которые используются командой специалистов в процессе проектирования, изготовления и испытания изделия из композиционных материалов. Выполняемые каждым членом команды задачи настолько сложны, что универсальных специалистов в этой сфере быть не может. Члены команды дополняют друг друга. Например, один рассчитывает с помощью специального программного обеспечения прочность изделия, проектирует в САП форму детали. Второй специалист будет отвечать за реализацию модели в конкретном материале. Смысл в том, что эти два специалиста должны быть в состоянии сделать высокотехнологичное композитное изделие за три дня. При этом они сами выстраивают последовательность задач, решают, как будут взаимодействовать, кто и что будет делать, сами выбирают оборудование и материалы, которые будут использовать.

Так, на WorldSkills Hi-Tech в 2016 году команда должна была сделать винт левого и правого вращения для беспилотника. Ребята делали 3D-модель, рассчитывали прочность, проектировали технологическую оснастку и сами делали её на станке с ЧПУ. Затем они вкладывали в неё выбранные материалы, полимеризовали изделие в особой печи, а затем обрабатывали, чтобы устранить несоответствия в геометрических параметрах. Эксперты оценивали визуальные характеристики изделия, прочность, результаты нагрузочных испытаний, а также время исполнения задания. Первое место заняла команда АО «Авангард» – фрезеровщик специзделий из ПКМ Константин Титов и ведущий конструктор ОГТ Евгений Мишутин.

Конечно, требования, которые предъявляются сейчас к компетенции «Технологии композитов», намного выше тех, что существуют на реальном производстве в российских компаниях. Но опыт и навыки никогда не бывают лишними. Специалисты всегда смогут реализовать их на своём предприятии, а главное – научить других, ведь смысл движения WorldSkills не сводится к профориентации молодёжи или просто профессиональным состязаниям. Смысл – выявить требования к профессии и развернуть систему подготовки специалистов мирового класса.

В фокусе внимания

11 апреля глава Минобрнауки Ольга Васильева посетила МГТУ им. Н.Э.Баумана. Министр открыла первый в России научно-производственный комплекс, который будет обеспечивать полный цикл от проектирования до выпуска изделий из композитов. Центр «Композиты России» – межотраслевой инжиниринговый центр «Новые материалы, композиты и нанотехнологии» (МИЦ «НМКН») МВТУ им. Н.Э.Баумана. Здесь решается множество инжиниринговых задач для целого ряда отраслей российской промышленности, а также действует центр молодежного инновационного творчества «Инжинириум». Такой комплекс – образец прямого взаимодействия бизнеса, образования и науки. Заметив, что «в науке работают те, кому это всё очень важно и интересно», Ольга Васильева продемонстрировала интерес к производству изделий из композитов, изготовив хоккейную клюшку. Как сообщает пресс-служба Минобрнауки, изделие будет вручено лучшему игроку хоккейной сборной Бауманки. Министр также лично провела «урок по композитам» для школьников. Такие же проекты для учащихся средних школ стартовали 11 апреля в технополисе «Москва» и одном из инженерных лицеев Казани. Планируется, что курсы по композитам для школьников скоро будут введены по всей стране. Символично, что начало обучения школьников азам новых технологий положено в стенах научно-производственного комплекса МИЦ «Композиты России». Науке и производству давно уже пора делать ставку не только на студентов, но и на школьников, привлекая в перспективное направление самых талантливых молодых людей.

«Производство изделий на основе композиционных материалов очень своевременно оказалось в центре внимания руководства. Интерес к этой сфере проявляет не только Ольга Васильева, – комментирует Роланд Шарифов. – На Форуме стратегических инициатив летом прошлого года конкурсную площадку компетенции «Технология композитов» представили Владимиру Путину – там, кстати, как раз были специалисты «Авангарда». Этим же летом в лаборатории МИЦ «Композиты России» приезжала делегация правительства Москвы. И даже Патриарх Московский и всея Руси Кирилл на православном студенческом форуме интересовался технологиями изготовления и применения композитов. Хочется надеяться, что романтика, всегда присущая технологиям будущего, внимание чиновников, грамотная и системная политика руководителей предприятий, участие профессионального сообщества позволят этой сфере развиваться быстро и качественно. Это одно из направлений, где наша страна может и должна быстро достичь уровня, превышающего мировой. И тогда отечественное высокотехнологичное производство снова окажется на лидирующих позициях, как это и должно быть.

P.S.: Может быть, вообще стоит выбрать несколько подобных «прорывных» направлений и не распыляться? Но для этого тоже голова нужна».

Фото: пресс-служба АО «Авангард», пресс-служба МИЦ «Композиты России».

История вопроса. Публикации profiok.com по этой теме:

• Владимир Путин: «Нужно выстроить систему управления научно-технологическим развитием»
• Дмитрий Медведев: «Промышленные компании должны предъявлять спрос на технологии»
• Владимир Путин: «Наличие собственных передовых технологий – ключевой фактор безопасности государства»
• Авиапром: новые стратегические ориентиры
• Российское авиастроение: как не выпасть из высшей лиги
• Worldskills: от количества к качеству?
• Роберт Уразов: «Нет ничего хуже, чем публично признаться, что ты не профессионал»
• ОПК: кадровый дефицит сменился квалификационным
• Встреча в «Давосе»: как готовить кадры, не дожидаясь решений «сверху»
• Российские оборонщики: нужно работать на перспективу!
• Встреча в «Давосе»: готовых специалистов взять неоткуда!