Подготовка кадров

В России идет реконструкция предприятий металлургической отрасли. На производстве практически не осталось мартеновских печей, на смену им пришли электропечи и конвертерные кислородные печи. Металлургические производства ставят перед университетом новые задачи.

Металлургия сегодня – это автоматизированное производство, управляемое компьютеризированными системами. Поэтому главная задача – подготовка специалистов высочайшего уровня. Металлургии нужны инженеры, готовые участвовать в трансформации систем производства и администрировании управления технологическими процессами. «Оцифровкой» металлургического производства на территории Уральского региона сегодня занимаются ММК, группа ЧТПЗ, SMS Group и Emerson. С этими компаниями ЮУрГУ активно сотрудничает.

Внедрение элементов Индустрии 4.0 в металлургическое производство требует расширения компетенций в digital-сфере. Всё чаще предприятия задумываются о цифровых двойниках производства, искусственном интеллекте для принятия оперативных и экстренных решений и для предсказания состояния оборудования.

Создание физико-математических моделей на всех этапах металлургического передела является одной из главных задач, которые ставят металлургические производства перед университетом. Открывается возможность прогнозирования срока службы металлургического оборудования, что приведет к снижению рисков аварий на производстве.

Внедрение искусственного интеллекта позволит машинам и роботам адаптироваться к изменениям. Повысятся требования к квалификации персонала. ЮУрГУ сегодня успешно сотрудничает с одним из флагманов российской промышленности – ПАО «ММК». В 2018 году сформулирована новая стратегическая инициатива: «ММК – Индустрия 4.0». Университет готовит для Магнитогорского металлургического комбината высококвалифицированные кадры нового времени – data scientists.

Важный аспект – экологическая безопасность производства. В нашей стране ежегодно производится около семи миллиардов тонн твердых промышленных отходов. К сожалению, в глобальном масштабе не ведется учет количества жидких и газообразных токсичных отходов, которые попадают в атмосферу и источники воды. Не исключение и Челябинская область. За последние десятилетия скопились сотни миллионов тонн отвальных промышленных отходов. Поэтому требуется подготовка кадров в области экологического мониторинга выбросов в атмосферу и переработки металлургических отходов.

В ближайшие десять лет студенты ЮУрГУ будут ориентированы на исследования, связанные с вопросами экологии, изучение цифровых, интеллектуальных производственных технологий, роботизированных систем, разработку новых материалов и способов конструирования, создание систем обработки больших объемов данных и использование искусственного интеллекта. Именно эти направления станут трендами развития металлургического производства в ближайшие годы, и выпускники ЮУрГУ должны быть к этому профессионально готовы.

Новые профессии

– На металлургическом производстве происходит изменение внутреннего содержания существующих специальностей. Это связано с тем, что базовая технология получения изделий из металлов и сплавов неизменна в течение сотен лет: добыча и обогащение рудных материалов, выплавка, литье, прокатка, ковка, штамповка, сварка и термическая обработка. Между тем развитие Индустрии 4.0 привело к формированию новых научных коллабораций. Сегодня металлурги работают совместно с программистами, автоматчиками и мехатронщиками, а также специалистами по искусственным нейронным сетям.

В качестве примера можно привести международный конкурс SMS Data Challenge – 2018, в котором участвовали студенты и аспиранты ЮУрГУ. Задача состояла в улучшении алгоритма оценки состояния кристаллизатора – одного из основных элементов линии непрерывной разливки стали. Центральной проблемой являлось прогнозирование образования налипания на внутренней поверхности кристаллизатора на основе анализа поля температуры на его стенках. Благодаря эффективному применению метода искусственных нейронных сетей команды университета заняли первое и второе места, обойдя соперников из Германии.

За счет автоматизации и роботизации идет сокращение рабочих профессий, особенно на опасном производстве. Появятся супервайзеры оборудования (для сопровождения сложной техники), экорециклеры (для утилизации отходов и восстановления окружающей среды), конструкторы новых металлов (для разработки сплавов с заданными или изменяющимися свойствами), проектировщики оборудования порошковой металлургии (для получения новых металлов на стыке наук) и экоаналитики ( для анализа угроз окружающей среде).

Задачи и тенденции

– Впереди у металлургических производств большие перемены. Ужесточаются требования к охране окружающей среды, внедряются элементы Индустрии 4.0, возникает необходимость преображения рабочей среды.

Так, например, введение в действие в 2018 году в КНР нового, более жесткого экологического законодательства всколыхнуло весь рынок металла в мире. Южно-Уральский государственный университет в области экологии металлургических производств занимается вопросами очистки воды от катионов тяжелых металлов при помощи специальных материалов. Речь идет о сорбентах, поглощающих тяжелые металлы и надежно связывающих их в своем объеме, что позволяет использовать такие материалы для очищения рек и озер Челябинской области.

Есть мировой спрос на сокращение длины технологической цепочки для решения экономических и экологических задач. При этом требуется сохранить или повысить качество выпускаемого металла.

Будут востребованы инженеры-металлурги не только со знанием теоретических основ технологического процесса, но и с четким пониманием систем Индустрии 4.0, а также инженеры-программисты – создатели искусственного интеллекта, который станет управлять технологическими процессами. Всё больше будут внедряться так называемые «безлюдные» технологии, а сотрудники начнут работать дистанционно в виртуальных командах и телеметрических системах.

От отечественной металлургии есть запросы на внедрение Big Data и искусственного интеллекта, использование цифровых двойников и машинного зрения, работу в режимах AR/VR. Эти инструменты позволяют собирать и анализировать большой массив данных о текущем состоянии производственного процесса и находить возможность его оптимизации и совершенствования, а также сокращать финансовые и временные издержки и повышать качество готового продукта.

Понятие «белая металлургия» меняет отношение производства к человеку и человека к производству. Новые предприятия будут ориентированы на комфорт. В последние годы в Челябинской области построены новые металлургические производства мирового уровня, такие как «Стан-5000» на ММК, цех «Высота 239» и электросталеплавильный комплекс «Железный озон 32» в группе ЧТПЗ, рельсобалочный стан на «Мечеле». Таким высокотехнологичным металлургическим производствам нужны инженеры нового поколения, способные не только осваивать производство, но и разрабатывать для него новые технологии.

Студенты выбирают производство

– ЮУрГУ активно привлекает студентов на профильные предприятия. В рамках реализации стратегии Программы повышения конкурентоспособности 5-100 в сентябре 2018 года в университете стартовало проектное обучение. С марта 2019 года запущено в работу «Цифровое облако проектов», в котором все проекты предложены индустриальными партнерами. Магистранты, принимающие участие в проектном обучении, освоят технологии комплексного подхода к решению задач производства. И здесь есть важный плюс: студенты, получая теоретические знания, учатся применять их на практике. Обеспечены глубокая интеграция и погружение в производство, поскольку перед ребятами стоит реальная производственная задача.

72 проекта, уже реализуемые в ЮУрГУ в рамках проектного обучения, соответствуют передовому уровню техники и задачам, которые решает бизнес. Они согласуются с предприятиями, лидирующими в России и на глобальном мировом рынке. Предприятие дает тему проекта, формируется набор учебных курсов, создается команда. Через два года в качестве результата проекта команда представляет устройство, систему или программный продукт. Для проектного обучения характерно междисциплинарное взаимодействие. Таким образом, на предприятие приходит не один студент, который решал производственную задачу, а целая команда, готовая к внедрению разработанных решений.

Во время обучения студенты принимают участие в международных инженерных кейс-чемпионатах – например, MetalCup, CASE-IN, где победители и призеры получают персональные приглашения на работу от ведущих предприятий России и мира. В рамках образовательной программы группы ЧТПЗ «Будущее белой металлургии» реализуется проект «Стажеры». Студенты старших курсов факультета материаловедения и металлургических технологий проходят оплачиваемые стажировки, после чего получают на производстве постоянную работу.

Остается добавить, что кроме технических знаний востребованы и другие компетенции, которые тоже необходимо развивать во время учебы: стратегическое мышление, ориентация на результат, умение управлять коллективом или быть его частью, клиентоориентированность, готовность к переменам в русле развития компании. Выпускники, имеющие эти качества, обладают большей привлекательностью для рынка труда.