Глазунов Алексей Игоревич

Наука и практика

В отрасль я при­шел в 1998 году сразу после окон­ча­ния физико-меха­ни­че­ского факуль­тета Санкт-Петер­бург­ского поли­тех­ни­че­ского уни­вер­си­тета Петра Вели­кого (кафедра ядер­ной физики). Мне было инте­ресно заниматься при­клад­ной нау­кой. Защи­тив диплом, пошел рабо­тать в тогда еще ЦКБМ, под­раз­де­ле­ние кото­рого, занимающе­еся газоцен­три­фуж­ной тема­ти­кой, вскоре стало фили­а­лом Элек­тро­хи­ми­че­ского завода (ЭХЗ). В пере­стро­еч­ные годы на про­тяже­нии долгого времени на предпри­я­тии не было при­тока моло­дежи. В конце 1990‑х, когда раз­ра­ботка цен­три­фуг новых поко­ле­ний полу­чила финан­си­ро­ва­ние, стало понятно, что нужно наби­рать и обу­чать моло­дых спе­ци­а­ли­стов. Дирек­тор КБ Алек­сей Кирил­ло­вич Кали­те­ев­ский за год при­нял на работу около 30 моло­дых спе­ци­а­ли­стов, я был в их числе.

Выпуск­ни­ков вузов благо­даря Алек­сею Кирил­ло­вичу не про­сто взяли на работу и «бро­сили» в про­из­вод­ствен­ный процесс, предо­ста­вив самим себе, а цен­тра­ли­зо­ванно обу­чали. Кроме лекций сотруд­ни­ков предпри­я­тия, была орга­ни­зо­вана учеба в заоч­ной аспи­ран­туре, за это допла­чи­вали 10% к окладу. Темы дис­сер­таций были выбраны на основе акту­аль­ных для предпри­я­тия задач. Одной из таких задач была экс­пе­римен­таль­ная отра­ботка кон­струкции газо­вой цен­три­фуги нового поко­ле­ния для раз­де­ле­ния ста­биль­ных изо­топов в широ­ком диапа­зоне моле­ку­ляр­ных масс рабо­чих газов. Цен­три­фу­гой можно раз­де­лять раз­лич­ные элементы и изо­топы, важно пра­вильно подо­брать параметры кон­струкции. В результате этой работы была изго­тов­лена большая пар­тия агрега­тов для про­из­вод­ства ста­биль­ных изо­топов в ЭХЗ, они там рабо­тают и сей­час.

После защиты дис­сер­тации я вклю­чился уже в ура­но­вую тема­тику: основ­ной зада­чей моего под­раз­де­ле­ния было обес­пе­че­ние задан­ной про­из­во­ди­тель­но­сти изде­лий. В 2011 году я стал дирек­то­ром КБ, а в 2015‑м возгла­вил процесс реструк­ту­ри­за­ции научно-кон­струк­тор­ского блока (в составе НПО «Цен­тро­тех»). С окон­ча­нием реструк­ту­ри­за­ции вер­нулся в область раз­ра­ботки новой тех­ники. В конце 1990-х кон­сультан­том в КБ еще рабо­тал Вик­тор Ива­но­вич Сергеев — знаме­ни­тый кон­струк­тор и один из отцов-осно­ва­те­лей газоцен­три­фуж­ной тема­тики. Он в то время уже прак­ти­че­ски не при­нимал реше­ний на пер­спек­тиву, но к нему посто­янно обраща­лись с вопро­сами по экс­плу­а­тации обо­ру­до­ва­ния. И он все­гда подробно и спо­койно все объяс­нял, рас­ска­зы­вал, когда и почему было при­нято такое реше­ние. Память у него была отлич­ная.

Работы по созда­нию модифи­каций газо­вых цен­три­фуг для раз­де­ле­ния ста­биль­ных изо­топов нача­лись в КБ прак­ти­че­ски сразу, по мере ввода в промыш­лен­ную экс­плу­а­тацию цен­три­фуг для урана, еще в 70-е годы прошлого века. В пере­стро­еч­ные годы нашему предпри­я­тию это очень помогло — в период отсут­ствия финан­си­ро­ва­ния раз­ра­бо­ток ура­но­вой машины спе­ци­а­ли­сты предпри­я­тия постро­или несколько кас­ка­дов цен­три­фуг, где нара­ба­ты­ва­лись небольшие пар­тии ста­биль­ных элемен­тов с уни­кально высо­кой концен­трацией изо­топов. Это поз­во­лило КБ зара­ба­ты­вать деньги и сохра­нить костяк раз­ра­бот­чи­ков. Когда вер­ну­лось устой­чи­вое финан­си­ро­ва­ние, эту тема­тику закрыли, чтобы не отвле­каться от основ­ной задачи.

Мне как экс­пе­римен­та­тору все­гда каза­лось стран­ным, что у нас, в такой нау­ко­ем­кой обла­сти, рас­четы, про­во­димые перед испыта­ни­ями, редко совпа­дают с результа­тами этих испыта­ний. Одно дело, если бы это была неопре­де­лен­ность, свя­зан­ная с какими-то хими­че­скими свойствами веществ, но когда не полу­ча­ется спрогно­зи­ро­вать, как пове­дет себя инже­нер­ная кон­струкция, — это странно. В совет­ский период раз­ра­ботки пер­вых поко­ле­ний цен­три­фуг у Вик­тора Ива­но­вича Серге­ева, пер­вого глав­ного кон­струк­тора цен­три­фуги, было пра­вило — нельзя вно­сить в кон­струкцию больше одного изме­не­ния без про­верки вли­я­ния этого изме­не­ния на все изде­лие. То есть после каж­дого вне­се­ния изме­не­ний нужно испыты­вать агрегат. Сей­час для эко­номии ресур­сов изме­не­ния сна­чала опро­буются на отдель­ных узлах и отдель­ных цен­три­фугах, и потом сразу несколько изме­не­ний вно­сятся в агрегат на испыта­ния.

В 2018 году я позна­комился с кол­лек­ти­вом Алек­сея Ива­но­вича Боров­кова, кото­рый занимался вычис­ли­тель­ной меха­ни­кой и компью­тер­ным моде­ли­ро­ва­нием. Меня его работа тогда очень впе­чат­лила. Мы, конечно, тоже занима­лись рас­че­тами, но это, ско­рее, был набор мето­дик, кото­рые между собой были слабо свя­заны, детали в рас­че­тах были в соот­вет­ствии с КД, не учи­ты­ва­лись осо­бен­но­сти тех­но­логии изго­тов­ле­ния дета­лей и узлов изде­лия. А неко­то­рые параметры изде­лия дово­дятся только экс­пе­римен­тально. Алек­сей Ива­но­вич позна­комил нас с современ­ным уров­нем компью­тер­ного моде­ли­ро­ва­ния, инже­нер­ного программ­ного обес­пе­че­ния, с помощью кото­рого спе­ци­а­ли­сты моде­ли­руют мультифи­зи­че­ские процессы, про­те­кающие в изде­лии. Нам на нашем пилот­ном про­екте про­де­мон­стри­ро­вали, как за счет вза­имо­свя­зан­ных рас­чет­ных мето­дик и учета мат­рицы вза­имо­свя­зей и огра­ни­че­ний уда­ется добиться высо­кого уровня схо­димо­сти результа­тов рас­чета и пове­де­ния реаль­ного изде­лия. Это современ­ный инструмент раз­ра­бот­чика, сво­его рода про­долже­ние ряда: лога­рифми­че­ская линейка с вычис­ле­нием одного действия — каль­ку­ля­тор и после­до­ва­тель­ность действий — компью­тер с запрограмми­ро­ван­ной мето­ди­кой рас­чета — программно-аппа­рат­ный комплекс и вза­имо­свя­зан­ные мето­дики.

При­меры удач­ной реа­ли­за­ции компью­тер­ных тех­но­логий на про­из­вод­стве были еще в совет­ские времена. Пока не было компью­те­ров, конфигу­рация дис­ко­вых дета­лей ротора выби­ра­лась на основе экс­пе­римен­тов — это был большой цех, напич­кан­ный волч­ко­выми стен­дами. Потом появился компью­тер, раз­ра­бо­тали мето­дику рас­чета напряженно-деформи­ро­ван­ного состо­я­ния элемен­тов и узлов кон­струкции, про­ве­рили адек­ват­ность мето­дики — и волч­ко­вые стенды с тех пор нужны только для конеч­ной штуч­ной про­верки, в двух КБ оста­лась лишь пара таких стен­дов. Но это рабо­тало для отдельно взя­той детали или узла.

Циф­ро­вой двой­ник — это учет в одной системе циф­ро­вой модели с дву­сто­рон­ними информаци­он­ными свя­зями с изде­лием и его состав­ными частями. У себя на предпри­я­тии эту тех­но­логию мы начали внед­рять с 2019 года. Без­условно, созда­ние циф­ро­вого двой­ника — процесс слож­ный и затрат­ный. Тре­буются большие вычис­ли­тель­ные мощ­но­сти, спе­ци­аль­ное программ­ное обес­пе­че­ние, спе­ци­а­ли­сты по компью­тер­ному моде­ли­ро­ва­нию и экс­перты, раз­би­рающи­еся в задаче. Были про­де­мон­стри­ро­ваны все пре­имуще­ства тех­но­логии: результаты рас­че­тов совпали с экс­пе­римен­том с пер­вого раза. Под­держку высо­кого руко­вод­ства мы полу­чили сразу, и благо­даря этой под­держке сей­час про­должа­ется раз­ви­тие направ­ле­ния. Потому что, с точки зре­ния людей на местах, исполь­зо­ва­ние этого инструмента тре­бует опре­де­лен­ной подго­товки, и у сотруд­ни­ков воз­ни­кают вполне зако­номер­ные вопросы: «Что я буду делать, если за меня все посчи­тает программа? Зачем мне это надо?». Циф­ро­вой двой­ник не отме­няет экс­пе­римен­тов и испыта­ний. Испыта­ния — необ­хо­димый элемент для пере­хода на после­дующий этап раз­ра­ботки. Но неудач­ных испыта­ний можно сде­лать меньше. Кроме того, чем раньше выяв­лена ошибка кон­струкции, тем проще и дешевле ее устра­нить. Если на этапе промыш­лен­ной экс­плу­а­тации выяс­ня­ется, что кон­струкция не обес­пе­чи­вает без­опас­ность и надеж­ность, то тре­бу­ется воз­врат на началь­ный этап раз­ра­ботки. Это при­во­дит к уве­ли­че­нию денеж­ных и времен­ных затрат. Задача циф­ро­вого двой­ника — про­ве­сти как можно больше вир­ту­аль­ных испыта­ний на ран­них ста­диях раз­ра­ботки, мини­ми­зи­ро­вав тем самым при экс­плу­а­тации послед­ствия недо­че­тов кон­струк­то­ров. Для внед­ре­ния метода нужен не только спе­ци­а­лист в обла­сти моде­ли­ро­ва­ния, но и экс­перт, кото­рый знает и понимает процесс не только по его кон­струк­тор­ско-тех­но­логи­че­ской докумен­тации, а чув­ствует все «на кон­чи­ках пальцев», знает процесс "от и до" и готов этими зна­ни­ями поде­литься.

Пона­чалу у сотруд­ни­ков отрасли было недо­ве­рие к циф­ро­вому моде­ли­ро­ва­нию. Тогда мы решили делать про­екты для внеш­него рынка, чтобы на базе таких успешно выпол­нен­ных про­ек­тов появи­лось дове­рие у внут­рен­них заказ­чи­ков. Сей­час это некий сим­биоз. В части внеш­них зака­зов уси­лился инте­рес к импор­то­за­меще­нию. В части внут­рен­него заказа мы раз­ра­ба­ты­ваем циф­ро­вой двой­ник газо­вой цен­три­фуги. Для неко­то­рых процес­сов рас­чет­ные мето­дики уже есть. В обла­сти раз­ра­ботки новых мето­дик и объеди­не­ния их в еди­ную систему мы рас­счи­ты­ваем на помощь СПбПУ и МИФИ. В нашем слу­чае потре­бу­ется при­мерно 50 мето­дик, сей­час у нас раз­ра­бо­тано 10.

Я убеж­ден, что внед­ре­ние компью­тер­ного моде­ли­ро­ва­ния на современ­ном уровне во все этапы жиз­нен­ного цикла суще­ственно уско­рит весь процесс раз­ра­ботки - от утвер­жде­ния тех­ни­че­ского зада­ния до ввода в промыш­лен­ную экс­плу­а­тацию, повы­сит каче­ство сер­вис­ного обслужи­ва­ния и вывода из экс­плу­а­тации. Но сам по себе циф­ро­вой двой­ник никому не нужен, важен результат исполь­зо­ва­ния этого циф­ро­вого двой­ника — выбор оптималь­ной кон­струкции, выбор тех­но­логии изго­тов­ле­ния, учет вли­я­ния реаль­ных усло­вий экс­плу­а­тации на эффек­тив­ность работы изде­лия и т. п. 

У нас на предпри­я­тии раз­ви­тие циф­ро­вого моде­ли­ро­ва­ния идет в двух направ­ле­ниях: созда­ние необ­хо­димой инфра­струк­туры и подго­товка спе­ци­а­ли­стов. С точки зре­ния кад­ро­вого раз­ви­тия мы идем в первую оче­редь по пути выращи­ва­ния спе­ци­а­ли­стов, во вто­рую — при­вле­че­ния их с рынка. Совместно с Санкт-Петер­бург­ским поли­тех­ни­че­ским уни­вер­си­те­том Петра Вели­кого мы создали допол­ни­тель­ную группу маги­стра­туры по спе­ци­аль­но­сти «компью­тер­ный инжи­ни­ринг и циф­ро­вое про­из­вод­ство». Осо­бен­ность этой программы в том, что в период обу­че­ния сту­денты решают прак­ти­че­ски все задачи на основе наших кон­крет­ных кей­сов. Кроме того, тему диплома под­би­раем так, чтобы она была одно­временно и сту­денту инте­ресна, и нашу тема­тику затраги­вала. Таким обра­зом за те два года, что сту­дент учится в маги­стра­туре, у нас есть возмож­ность к нему при­смот­реться: что ему инте­ресно, что полу­ча­ется, а что не очень. А у сту­дента есть возмож­ность позна­комиться с темой изнутри, понять, что ему ближе, сде­лать выбор. На время обу­че­ния мы при­нимаем сту­ден­тов на пол­ставки млад­шего инже­нера.

Что каса­ется вычис­ли­тель­ной инфра­струк­туры, то мы в 2021 году закупили сер­веры и спе­ци­аль­ное программ­ное обес­пе­че­ние, сей­час ведем опыт­ную экс­плу­а­тацию. Это, конечно, не супер­компью­тер, но поз­во­лит нам решать большой спектр задач. Есть планы созда­ния в Топ­лив­ной компа­нии цен­тра­ли­зо­ван­ного вычис­ли­тель­ного комплекса. Там можно будет разме­стить супер­компью­тер, кото­рым смогут поль­зо­ваться раз­ные предпри­я­тия. Даже нынеш­ний уро­вень раз­ви­тия тех­ники не поз­во­ляет обсчи­ты­вать все процессы одно­временно. Осо­бенно такие ресур­со­ем­кие, как гидро- и газо­ди­намика. Поэтому один из пер­вых этапов раз­ра­ботки любой мето­дики — опре­де­лить коли­че­ство ите­раций, необ­хо­димых для обес­пе­че­ния схо­димо­сти и досто­вер­но­сти результата. Важно при этом искать баланс между коли­че­ством ите­раций и затра­чи­ва­емыми ресур­сами.

Никому не нужны мето­дики, кото­рые дают ответ через год. Поэтому каж­дый раз при­хо­дится под­би­рать наи­бо­лее сба­лан­си­ро­ван­ное реше­ние. Циф­ро­вой двой­ник как инструмент для совершен­ство­ва­ния нужен в том слу­чае, когда есть серьез­ная кон­ку­ренция. С помощью этой тех­но­логии уда­ется не только опти­ми­зи­ро­вать суще­ствующие процессы, но и созда­вать научно-тех­ни­че­ский задел, раз­ра­ба­ты­вать набор тех­ни­че­ских реше­ний на будущее.

Атом­ная отрасль суще­ствует благо­даря промыш­лен­ному внед­ре­нию тех­но­логии раз­де­ле­ния изо­топов. В начале 1950-х годов про­блему раз­де­ле­ния решили на основе диффу­зи­он­ной тех­но­логии. Несмотря на общую успо­ко­ен­ность, Вик­тор Ива­но­вич Сергеев и его сорат­ники искали пути повыше­ния эффек­тив­но­сти тех­но­логии раз­де­ле­ния — за счет цен­три­фуг сни­зить на поря­док удель­ное энергопо­треб­ле­ние. Уси­ли­ями кол­лек­тива под руко­вод­ством Вик­тора Ива­но­вича уже в 1953 году была создана пер­вая опыт­ная оте­че­ствен­ная цен­три­фуга, а посто­ян­ное совершен­ство­ва­ние этой тех­но­логии до сих пор создает нам задел на многие годы впе­ред.