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.