– ПИ всегда славился высококлассными техническими специалистами. Казалось бы, зачем что-то менять? Как новые индустриальные тренды влияют на подготовку будущих инженеров?
– В мире каждое десятилетие меняется карта локомотивов, которые двигают вперед мировую экономику. Сейчас это IT-технологии, которые проникают во все индустриальные сферы и требуют полной их перестройки. Если участвуешь в этом процессе, ты на волне, а если живешь в параллельной реальности, где всё это не интересно, то строить глобальный бизнес и зарабатывать деньги будут другие. Поэтому перед мировой промышленностью встала новая глобальная задача – переход к четвёртой промышленной революции. Появился термин «Индустрия 4.0» и связанные с ним понятия: «интернет вещей», «большие данные», «виртуальная и дополненная реальности». Современное производство обязательно должно иметь своего «цифрового двойника», который позволяет прогнозировать и оценивать результаты, определять оптимальные сценарии развития. Для этого предприятия оснащают современнейшими датчиками, которые передают информацию в облако данных, а из него, после обработки этой информации, формируются рекомендации и определяются возможные сценарии действий. Автоматизированная обработка запросов интернета вещей, повышение масштабов уникальных заказов, сокращение сроков их выполнения – всё это требует коренного изменения технологий и технологических систем предприятий. В краткосрочной перспективе производство должно сильно измениться, а значит, и мы должны готовить новых инженеров – с целым комплексом новых знаний и умений. Конечно, мы учитываем текущие потребности предприятий, но и смотрим вперед, чтобы готовить инженеров будущего. Поэтому стратегию общего развития работ Политехнического института мы связали с цифровизацией промышленности и сформулировали эту стратегию как переход от «Инжиниринга 3.0» к «Индустрии 4.0».
– ПИ – один из самых крупных институтов ЮУрГУ. Расскажите подробнее про его структуру.
– Примерно к середине этого десятилетия Южно-Уральский государственный университет вырос до масштабов большой корпорации. Однако его организационная структура сохранилась с тех времен, когда в вузе существовало больше двух десятков факультетов. Было принято решение перейти к новой структуре вуза и для большей эффективности сконцентрировать родственные направления научно-технической деятельности, объединив их в институты и высшие школы. Так, всё, что было связано с базовыми отраслями промышленности – от металлургии до аэрокосмической отрасли – объединили в Политехническом институте. Это материаловедение и металлургия, машиностроение, энергетика, автотранспорт и аэрокосмическое направление. Все они были охвачены пятью факультетами: материаловедения и металлургических технологий, механико-технологическим, энергетическим, автотракторным и аэрокосмическим. Заочная форма обучения реализуется шестым факультетом – заочным. Как известно, часть наших факультетов существует с самого основания вуза, другие возникли позднее в связи с требованиями промышленности страны. Таким образом, мы имеем богатейшую и славную историю, огромный опыт и авторитет, при этом динамично развиваемся и оперативно реагируем на все изменения в мире.
– В каких направлениях развивается каждый из факультетов?
– Все помнят 2013 год, когда над Челябинском внезапно пролетел астероид, наделав немало бед. ЮУрГУ тогда серьезно пострадал от падения этого космического тела. Астероидная безопасность для нас – не пустой звук. Мы взяли это направление, которое является стратегическим для всего вуза, за основу развития аэрокосмического факультета.
– Что понимается под астероидной безопасностью?
– Масштабы современной урбанизации повышают вероятность того, что трагедия может повториться. Чтобы этого не допустить, нужно издалека распознать космический объект, который летит за многие миллионы километров от нас, и направить к нему аппарат; исследовать его поверхность, просчитать, куда он может упасть, и решить, что же с объектом делать: разрушить его или отклонить его траекторию. К работе в таких глобальных проектах привлекаем студентов всех курсов. Для этого создано Молодежное конструкторское бюро «Астероид», где студенты и молодые специалисты собираются несколько раз в неделю и под руководством наставников занимаются решением масштабных задач. Научные сотрудники и студенты аэрокосмического факультета работают в КБ над созданием перспективных космических аппаратов по доставке оборудования на космическое тело с малым гравитационным полем. Подразумевается, что такой транспортно-энергетический модуль подлетит к астероиду и с расстояния ста километров направит к нему зонд с оборудованием. В рамках этого проекта ведутся разработки ракетных двигателей малой тяги, «умных материалов» и «умных конструкций». Например, энергетические установки хотим разрабатывать с помощью аддитивных технологий, с кольцевыми камерами сгорания и соплами.
Кроме астероидной безопасности, существует проблема очистки околоземного пространства от космического мусора, который каждый день угрожает космическим кораблям. Скорость движения на орбите – восемь километров в секунду, так быстро не летит ни один снаряд на Земле. А если предмет попадает в корабль на встречном курсе, скорость удваивается! Даже небольшой элемент может пробить обшивку корабля насквозь. Обломки на орбите неуправляемы, и чтобы с ними бороться, нужно также распознать их, подлететь, собрать и направить на поверхность Земли для безопасного сгорания в атмосфере. На них могут отрабатываться технологии борьбы с небольшими объектами. Всё это мы попытались объединить в одну программу под названием Clean Space.
– Какие задачи «Индустрии 4.0» решаются на других факультетах Политехнического института?
– На автотракторном факультете основной вектор научно-технического развития – «умный транспорт для умного города». Он включает разработку беспилотных автомобилей и общественного транспорта, а также создание энергоэффективных двигателей.
Создание мощных моторов для тяжелых внедорожных машин тоже остается в поле работ факультета. Кроме того, студенческое конструкторское бюро занимается созданием болидов для «Формулы Студент».
Основное направление развития механико-технологического факультета – цифровые технологии и роботизированные системы в машиностроении. Это не только промышленная робототехника, но и любое металлорежущее оборудование с компьютерными системами управления. Работаем и с аддитивными технологиями, к которым относится, например, 3D-печать. Сейчас пытаемся их объединить с новыми принципами механической обработки деталей со сложными поверхностями. Это позволит изготавливать изделия экономичными способами, одновременно обеспечивая их высокое качество.
На факультете материаловедения и металлургических технологий ключевое направление – новые материалы и цифровые технологии металлургического производства, в частности трубо- и листопрокатного. Цифровизация всех технологических процессов: пирометаллургических, процессов сварки и обработки металлов давлением во взаимосвязи с формированием характеристик самих материалов – всё это предметная область данного факультета.
Энергетический факультет идет в направлении цифровой распределенной энергетики и интеллектуального электропривода. Здесь также прорабатываются возможности использования аддитивных технологий для получения роторов и частей статоров электрических машин. Обычно их мотают из проволоки, но уже есть объекты, изготовленные с помощью 3D-печати.
– А как сегодня строится система подготовки «специалистов будущего»?
–Время бросает нам вызов и требует нового подхода к подготовке инженеров – проектного обучения. Как уже было отмечено, наши факультеты связали свои научно-технические исследования с самыми передовыми и перспективными направлениями развития в мире. Они в основном идут от известных предприятий – наших стратегических партнеров. Соответственно, и наши студенты участвуют в реальных проектах таких компаний. Выполняя эту работу, они приобретают дополнительные знания, умения и реальный практический опыт. В результате мы получаем выпускников совершенно другого уровня, а предприятие – готовых специалистов и даже команды под свои задачи.
Еще одна важная составляющая – элитная подготовка для высокоодаренных ребят, которые хорошо учатся, участвуют в олимпиадах, получают высокие баллы на ЕГЭ и хотят успешно реализовать свой потенциал и далее. Начиная с первого курса у них идет углубленное изучение математики, английского языка и ряда других дисциплин, им предлагается участие в научно-исследовательских работах, такие студенты также задействованы в серьезных проектах. Мы стараемся подойти к ним индивидуально, охватить все аспекты их желаний и умений, чтобы, с одной стороны, они максимально раскрыли свой потенциал, с другой – научились работать в команде и далее уверенно двигались вперед в профессиональной сфере.
– Проектное обучение касается всех студентов?
– В проектном обучении Политехнического института участвуют студенты магистратуры с первого курса и специалитета с третьего курса, которые имеют желание, а главное, способности к проектной работе. Безусловно, традиционное образование в вузе тоже сохраняется. У всех студентов разные способности, и мы стараемся это учитывать и строим работу так, чтобы каждый смог получить предписанные стандартами компетенции и нашел оптимальное для него место в профессиональной деятельности.
– Над проектом работает команда, которая объединяет специалистов по разным дисциплинам?
–Задача ПИ – воспитать инженера, не только досконально знающего свое направление, но и знакомого с другими. И это тоже цель проектного обучения. Например, проект «Электроболид» объединил студентов автотракторного и энергетического факультетов. Перед ними поставили задачу самостоятельно спроектировать и изготовить динамичный, экономичный, бесшумный и экологически безопасный болид. Используя суперкомпьютер с необходимыми лицензионными программами и центры коллективного пользования для изготовления сложных узлов и деталей, ребятам удалось разработать модель уникального электродвигателя, который удовлетворяет всем указанным требованиям. Объединив усилия всех специалистов, студенты изготовили реальный опытный образец. Проект электроболида представят в конце нынешнего года на всероссийском научно-техническом соревновании в Москве, которое является подготовительным этапом Formula Student в Европе.
– А объединяются ли в работе над проектами специалисты Политехнического института и других институтов и высших школ вуза?
– Есть и такие научные коллаборации. Например, Политехнического и Архитектурно-строительного институтов. Команда приступила к разработке проекта Smart-city. Предполагается, что эта инновационная система управления найдет применение в Сатке, которая включена в реестр «умных городов» России. Проект действительно является мультидисциплинарным по своей сути, так как для каждого изделия необходимо рассчитать экономические характеристики, технические параметры, технологические барьеры, безопасность, управление…
Также сотрудничаем с Высшей школой электроники и компьютерных наук в выполнении проекта по астероидной безопасности и с Высшей школой экономики и управления в плане продвижения инновационных продуктов на рынок.
– Проектное обучение подразумевает много практики. Где студенты исследуют, творят, экспериментируют?
– Вся эта работа опирается на наш образовательный и научно-технический опыт как национального исследовательского университета. Чтобы обеспечить надлежащую подготовку инженера, нам нужна была серьезная материальная база, и ее удалось воссоздать за последние десять лет. Это такие уникальные и зачастую единственные среди вузовского сообщества научно-образовательные центры (НОЦы), как Учебный центр ракетно-космической техники имени академика В.П. Макеева, НОЦ Энерго- и ресурсоэффективных технологий в дизелестроении для бронетанковой техники и инженерных машин, Лаборатория композиционных материалов и конструкций, Лаборатория машиностроения, Лаборатория физического моделирования термомеханических процессов, Лаборатория экспериментальной механики, Ресурсный центр специальной металлургии, Центр компьютерного инжиниринга. Конечно, мы используем возможности и НОЦ Нанотехнологий, Лаборатории суперкомпьютерного моделирования и других лабораторий вуза.
Материальная база продолжает совершенствоваться. Например, в Политехническом институте разрабатываются и внедряются в образовательный процесс учебные лабораторные стенды с дополненной реальностью. Проект с таким стендом стал призером конкурса «IT-ПРОРЫВ» в 2017 году и победил в инженерном конкурсе, который проводился на базе Самарского национального исследовательского университета имени С.П. Королёва.
– Можете ли вы привести примеры крупных проектов последнего времени, над которыми работал Политехнический институт и в которых принимали участие студенты?
– Последние восемь лет мы выполняли крупные проекты для наших стратегических партнеров. Например, с СКБ «Турбина» разработали и испытали перспективный опытный образец газотурбинной установки, которая обеспечивает сто киловатт электроэнергии. Установка может размещаться на базе автомобиля «КамАЗ», перевозиться и устанавливаться там, где есть газ, но нет ЛЭП – в отдаленных районах страны, например в Арктике. Для завода «Прибор» разработали интеллектуальный автоматизированный комплекс управления энергосистемой зданий, а для «КАМАЗа» – энергоэффективные трансмиссии для грузовиков и автобусов.
В этих проектах участвовало от пятидесяти до ста преподавателей, сотрудников, инженеров, аспирантов и студентов. Мы получили бесценный опыт сотрудничества с предприятиями. А они увидели в нас тех, кто не только может учить, но и умеет профессионально разрабатывать конструкторскую, технологическую документацию, создавать и испытывать опытные образцы.
– Проектное обучение открывает новые перспективы для студентов, но это дополнительный труд. Как удаётся вовлечь ребят в этот процесс и «заразить» их наукой?
– Всё начинается еще со школы. Ученикам школ, лицеев, гимназий, готовым серьезно заниматься научно-исследовательской деятельностью, предлагаем небольшие проекты, которые входят в стратегические направления развития каждого факультета и ПИ в целом. Так мы вовлекаем ребят в эту сферу, и они пробуют себя как исследователи, изобретатели, инженеры. Если они уже в таком возрасте находят себя на этом пути – приходят к нам учиться. Планируем, чтобы команды школьников с докладами по своей проектной работе выступали на нашей ежегодной конференции преподавателей, сотрудников и студентов и слушали выступления других участников. То есть соединяем разные поколения и обеспечиваем творческое развитие каждой личности. Это непрерывный процесс вовлечения молодежи в важнейшее направление стратегического развития страны – создание цифровой индустрии.
Научно-техническая работа школьников организуется и челябинским «Кванториумом», который находится в ЮУрГУ и возглавляется нашим выпускником и преподавателем. Здесь школьники 7–11-х классов могут не только теоретически работать над проектами, но и воплощать свои идеи в реальных изделиях. У нас создана и работает Инженерная школа для учащихся. Мы продолжаем это развитие молодежи в ходе элитной подготовки и проектного обучения. И, конечно, сохраняем связи с нашими выпускниками: поддерживаем их квалификацию в Институте дополнительного образования, привлекаем их в качестве субподрядчиков в наши проекты, помогаем в профессиональной деятельности, поставляем в их компании новые команды выпускников. Такими образом, молодой человек, придя в науку, остается с нами на длительный период, и это дает людям дополнительные преимущества.
– А есть опыт совместных проектов со школьниками?
– Вместе с «Кванториумом» у нас возникла идея провести этим летом международную научную школу по аэрокосмическому направлению для студентов и школьников. Чтобы у ребят была возможность обсудить астероидную безопасность на территории, где люди реально столкнулись с падением метеорита. Хотим, чтобы учащиеся школ познакомились со студентами, поближе узнали о новейших технологиях в аэрокосмической области, послушали лекции ведущих ученых, выполнили небольшие проекты и посоревновались командами. В этих командах примут участие и иностранцы, что подтверждает высокий уровень и масштаб мероприятия. Перед ребятами будет стоять необычная задача – за 10–12 дней сконструировать и сделать макет летательного аппарата, который бы мог подлететь к астероиду и сесть на его поверхность без отскока и повреждений.
– Проектное обучение коснулось не только студентов? Преподаватели тоже шагнули на новый уровень?
– Выполняя проекты для предприятий, мы создали научные коллективы нового формата, которые могут заниматься такими передовыми работами и делиться со студентами своим опытом. В проектах было задействовано более сотни работников вуза. Но этого мало, ведь сто человек – далеко не весь преподавательский состав Политехнического. Поэтому мы разработали программу повышения квалификации по выполнению такого рода работ. Преподаватели, получившие подобный опыт, делятся им с коллегами. Эта программа сейчас довольно востребована. Как я уже сказал, у нас есть Молодежные конструкторские бюро, где работают не только опытные преподаватели, участвовавшие в разработке проектов, но и молодые специалисты. Они видят, что старшие коллеги могут многому научить, и работают рука об руку. Это дорогого стоит!
– Проектное обучение меняет отношения вуза с предприятиями-партнёрами?
– В Политехническом институте мы не только определили стратегические направления развития и расписали все наши задачи по факультетам, но и создали комплексную систему, которая будет обеспечивать непрерывность проектного обучения: начиная со школьников, через программы элитного обучения бакалавров и проектное обучение магистров и специалистов, через Молодежные конструкторские бюро и заканчивая аспирантурой и профпереподготовкой. Так мы становимся более интересными работодателям: можем предложить не только отдельных выпускников, но и подготовленные команды специалистов. Если учесть, что в основе такого процесса лежат работы над реальными перспективными задачами от стратегических партнеров, получаем совершенно новый эффект. Мы не только готовим кадры, но и являемся разработчиками новой техники и технологий. Эти разработки полезны предприятиям, становятся дополнительными драйверами их устойчивого развития и конкурентоспособности на рынке высокотехнологичной продукции.
Интересы наших ученых не ограничены научно-техническими проблемами отдельного производства. Мы часто бываем за границей, у нас широкий круг общения, включающий лидеров научно-технических направлений в мире, коллег из других отечественных и зарубежных университетов. У нас широкие и смелые взгляды по перспективным направлениям развития. Взаимодействуя с нами, предприятия зачастую открывают для себя новые горизонты возможностей. Таким образом, имеется постоянная обратная многосторонняя связь. Без такой тесной связи, основанной на реальных проектах предприятий-партнеров, настоящее проектное обучение становится просто невозможным.
– Хорошие специалисты всегда нарасхват. На каких предприятиях строят карьеру ваши выпускники?
– Безусловно, получение качественного базового образования закладывает мощный фундамент для карьеры. В дальнейшем выпускники ПИ получают необходимые навыки работы на ведущих предприятиях страны: это, в частности, Роскосмос, Росатом, РАО ЕЭС, Россети, «Метран», «КАМАЗ», «Мечел», «Конар», ЧТПЗ. Углубленное изучение иностранных языков дает возможность трудоустраиваться и в иностранные корпорации, такие как Emerson, SMS group.
Кроме того, уже в процессе обучения многие студенты всерьез задумываются о создании своего стартапа. И мы это приветствуем: идея создать что-то новое, будь то продукт или технология, нас только радует. Если раньше говорили, что студенты в свободное время играют в КВН, то сейчас они занимаются еще и разработкой стартапов.