Инженеры станут творцами
Стране нужны проектировщики и конструкторы, которые будут создавать новую технику, а не обслуживать импортные машины. О том, как готовят такие кадры, что из российского хайтека вскоре выйдет на рынок и как трактовать «технологический суверенитет», рассказывает ректор МГТУ им. Н. Э. Баумана Михаил Гордин
Спрос на инженерные кадры растет во всех отраслях — от микроэлектроники до тяжелого машиностроения. По данным основных рекрутинговых агентств, по итогам 2022 года компании разместили примерно на 62% больше вакансий в этой области, чем годом ранее. По данным Министерства образования и науки РФ, в 2023 году 240 тыс. бюджетных мест в вузах будет отведено инженерным специальностям (40% от общего количества), это на 835 мест больше по сравнению с прошлым годом. На разных уровнях принимаются программы, призванные активизировать взаимосвязи технических факультетов с промышленностью. Заинтересованных в том, чтобы тихо переждать санкционный период и даже не пытаться изобретать «велосипед» (компьютеры, станки, машины, корабли), особо не слышно, а контекст новостей о перспективах возрождения промышленности на основе собственных разработок в основном оптимистичен.
Между тем у современной отечественной инженерии есть как сильные, так и слабые стороны, и сейчас она явно не на пике своих возможностей. Шансы на взлет российской инженерной мысли в беседе с «Экспертом» оценил Михаил Гордин, ректор МГТУ им. Н. Э. Баумана, в прошлом выпускник этого вуза и гендиректор Центрального института авиационного моторостроения им. П. И. Баранова. По научной специальности он авиаинженер, автор работ по электрификации авиадвигателей — одного из ключевых направлений нового сегмента высокотехнологичного рынка, где пока ни у кого нет больших преимуществ. А Бауманка, если кто не помнит, — один из ключевых технических вузов России с более чем столетней историей. В разных рейтингах оценки качества образования, в том числе международных, университет регулярно входит в число лидеров по востребованности выпускников. Согласно свежему исследованию SuperJob, средняя зарплата специалистов, окончивших МГТУ, — 230 тыс. рублей в месяц, это третье место по уровню зарплат среди выпускников российских вузов.
— Михаил Валерьевич, вы поступали в МГТУ имени Баумана под занавес советского периода и немного застали еще ту, старую систему подготовки инженеров, которую многие сейчас вспоминают с большой теплотой. Благодаря ей удалось значительно продвинуться в космосе, энергетике, машиностроении и в целом провести индустриализацию страны. В чем было ноу-хау той системы, почему она так эффективно работала?
— Я не уверен, что нам нужно все время сравнивать качество образования на временнóй шкале. Советское инженерное образование было для других задач, для другой системы. Сейчас изменилась жизнь, изменилась техника, все сильно ускорилось. Доступ к информации в таком объеме в СССР даже не снился. В советское время мы могли только книжку в библиотеке почитать, а сейчас через поисковую систему в интернете мы можем добыть очень большое количество информации. Навыки для того, чтобы быть успешным, стали совсем другие.
Возьмите глубоко советское время, пятидесятые-шестидесятые годы: многие задачи тогда решались аналитическими способами. Нужно было придумать систему уравнений, решить ее аналитически, все рассчитать и сделать какое-то устройство. Сейчас, при таком развитии вычислительной техники, уже не нужно тратить много времени на аналитическое решение, все можно рассчитать численными методами. Вычислительные мощности стали в тысячи раз выше, чем были сорок–пятьдесят лет назад. Поменялись люди, их учить по-другому надо. То же самое с инженерной графикой: раньше чертили двумерные чертежи, сейчас все рисуют в 3D, используют цифровые модели, в том числе для производства. Раньше нужно было из чертежа общего вида сделать деталировку, на ней прописать каждому рабочему, что он должен изготовить. Рабочий должен был это прочесть, изготовить деталь, а потом уже собрать все это в устройство. Сейчас с учетом развития IT поменялась сама структура работы. Мы учим ребят для другого способа работы.
Конечно, когда тебе дают очень серьезную фундаментальную теорию, это развивает мозги, аналитические способности. Но не факт, что, имея такую подготовку, ты сможешь быстро найти информацию и, быстро ее осознав, сделать какие-то выводы. Конечно, та сильная физико-математическая база, которая была заложена в СССР и отчасти даже в Российской империи, осталась, и она актуальна, но она постоянно дополняется, и без этих современных надстроек двигаться вперед невозможно. Нам же сейчас нужно не паровоз допотопный собирать, а создавать современные конкурентоспособные продукты, что невозможно сделать без информационных технологий.
— У России появилась стратегическая цель — достижение технологического суверенитета. Меняется ли в связи с этим подготовка инженеров?
— Да, с учетом сегодняшней ситуации стране требуется больше инженеров-разработчиков, проектировщиков, конструкторов, которые будут создавать новую технику. Не обслуживать и адаптировать зарубежную технику, а именно конструировать новую. Для этого нужна длительная подготовка. Сейчас у нас примерно 40 процентов студентов учатся по шестилетним программам специалитета и 60 процентов — по четырехлетним, то есть по бакалавриату. Я предполагаю, что у нас в университете пропорция будет меняться в сторону более длительных программ. Инженерам-разработчикам, на которых сейчас стремительно растет спрос, нужно изучить намного больше предметов, чтобы получить достаточно технических знаний. Система «бакалавриат — магистратура» для этого не всегда удобна.
Спрос на обратный инжиниринг
— Расширился ли круг задач вуза в связи с принятием программ по импортозамещению?
— Значительно возрос спрос на обратный инжиниринг, особенно связанный с машиностроительными технологиями. К сожалению, одним из эффектов нашей недавней открытости миру стало почти полное уничтожение в стране отрасли, связанной с созданием средств производства. Все было проще купить, чем сделать самим, потому что это было быстрее и дешевле. В это время другие продолжали развиваться, непрерывно реинвестировали в улучшение: повышали точность оборудования, работали с его размерами.
Сейчас наступило некоторое отрезвление, и предприятия начали понимать, что надо покупать отечественные станки и строить отечественные производства. А компетенции для этого нельзя сказать, что совсем утеряны, но их надо восстанавливать. И мы видим, что очень большое внимание именно к этой части нашей деятельности — машиностроительной технологии. Мы осознаем нашу слабость в этом. У нас есть все условия: база, возможности, ресурсы, — чтобы наращивать силы именно в этой области. Но, к сожалению, они могут наращиваться только со временем. Время — это тот ресурс, который невозможно забросать деньгами. Рано или поздно мы как страна вернем себе нужные компетенции и будем все делать сами, но сейчас приходится терпеть. То, что у нас получается, не всегда такое же хорошее, как западные образцы. Поэтому государство и запускает очень большой проект, станкостроение, — потому что очень сложно столкнуть этот воз. Сейчас система потихоньку перезапускается, в дальнейшем это будет самоподдерживающийся механизм.
— А что сложного в обратном инжиниринге? Это же, по сути, копирование того, что уже есть.
— Под обратным инжинирингом не надо понимать тупое копирование, часто это создание образца по заданным параметрам. Компетенций для этого нужно не меньше, чем для создания устройства, предназначенного для нового рынка. Недостаточно просто разобрать станок по деталям и собрать его обратно. Он может так же выглядеть, но не работать или работать, но неправильно или недолго. Для успеха нужно понять, под какие условия нужно спроектировать узел, чтобы каждый из десятков его параметров отвечал за решение определенной задачи, чтобы все это работало в заданных условиях. С другой стороны, вы правы, это действительно гораздо проще, чем идти в потемках, делать много различных вариантов и смотреть, какой из них лучше. Мы здесь находимся в более выгодной позиции. Очень ценно иметь знания о том, что у кого-то получился хорошо работающий и востребованный продукт. На этом знании можно сэкономить много времени и ресурсов.
— По каким позициям перезапускается станкостроение?
— Мы сейчас выделяем эти критические позиции, на которых будет сконцентрировано внимание, усилия, инвестиции. В их числе, например, пятикоординатные станки. Главное — чтобы создаваемую отечественную продукцию начали использовать и пошла обратная связь от потребителей, из которой стало бы ясно, что сделано не так, что пока недостаточно хорошо работает. Тогда начнутся улучшения, и в конце концов мы выйдем на нормальный уровень и будем развиваться.
Компьютеры и «электрички»
— Вы сейчас говорите о средствах производства, чтобы перезапустить промышленность. Но есть еще продукты для массового потребителя, дефицит которых вроде бы нам не грозит, но теоретически возможен. Например, современные персональные компьютеры.
— Это непростой вопрос. Электронную компонентную базу для современных компьютеров, такую же мощную, какую производят только две компании в мире, мы пока делать не можем, хотя и активно работаем над этим, на это сейчас направляется много финансовых ресурсов и энергия большого количества людей. Но чтобы закрыть этот пробел с ЭКБ, необходимо осваивать передовые техпроцессы, а до них по шагам дойти очень сложно. Если научился делать чипы с топологией 80 нанометров, можно освоить и 40, но 13,5 нанометра освоить уже гораздо сложнее, это должно быть поступательное движение. Очень рискованно ставить задачу перейти на единичные нанометры, минуя все промежуточные этапы. Невозможно одной стране на современном уровне научиться делать все и сразу, особенно если раньше в этой области не было хорошего задела. Мы были и остаемся в системе международного распределения труда, хотя и находимся в ситуации санкционного давления. Да, некоторые вещи у нас получаются хорошо, некоторые — хуже. Но в первую очередь мы должны научиться делать критические вещи, в частности ключевые узлы военной техники и машиностроительной продукции. В этом и есть смысл технологического суверенитета.
Если вернуться к ПК, в России можно достаточно быстро организовать отверточную сборку очень хороших компьютеров, по параметрам сопоставимых с лучшими зарубежными образцами, при условии налаженных поставок новейших процессоров по серым схемам. Другое дело, что эти компьютеры не будут дешевыми, так как российский рынок небольшой, не более пяти процентов от мирового, а цена продукта очень сильно зависит от серии.
— Что можете сказать об инженерии электромобилей? Не успели мы порадоваться новости о воскрешении завода «Москвич», как стало известно, что под легендарной для нашей страны маркой будут выпускаться китайские кроссоверы, а для разработки собственных конкурентоспособных машин у нас нет ни технических возможностей, ни кадров…
— Это неправда, все у нас есть, и в скором времени завод будет выпускать собственные автомобили и электромобили. Да, сейчас там идет крупноузловая сборка китайских кроссоверов, потом будет мелкоузловая сборка, а затем начнется производство своих машин. Просто пока свои разрабатываются, принято решение загрузить имеющиеся мощности, а не сидеть и смотреть на пустой завод.
В этой области у нас не так много потеряно, мы обладаем хорошими компетенциями и имеем все возможности для развития. Да, все наше автомобилестроение сильно тряхнули в девяностые годы, и теперь мы возрождаемся. Но здесь нет непреодолимого отставания. Не уверен, что есть смысл производить в России абсолютно все для электромобилей, до последнего тумблера, но основные узлы в наших машинах должны быть и будут отечественными. Ячейки для аккумуляторных батарей уже производятся в стране в нескольких местах, наверняка будет налажено и производство электродвигателей. Инженерные команды работают над этим, и мы с ними находимся в контакте.
Здесь все в развитии, государство вкладывается в это, и отдача, скорее всего, будет быстрой и ощутимой. Электромобили российской сборки уже производят АвтоВАЗ, КамАЗ, свои электрички разрабатывает «Алмаз-Антей», и «Москвич», конечно, тоже справится. Посмотрим, какая из российских машин первой будет запущена в серию и завоюет потребителя. От серийности, опять же, будет зависеть цена — очень важное конкурентное преимущество.
Рынки будущего
— Не видите ли вы риска в том, что из-за концентрации ресурсов на ключевых направлениях обратного инжиниринга могут лишиться должного внимания темы, с которыми связывают рынки будущего?
— Нет, потому что обратный инжиниринг — это попытка ускоренными темпами двигаться к рынку будущего. Безусловно, можно пропустить несколько шагов и сразу заняться созданием новых продуктов для перспективных сегментов. Но это не всегда оправдано. Недостаточность где-то опыта, где-то финансовых и людских ресурсов, незрелость и непредсказуемость новых рыночных ниш в нашем случае все же обусловливает выбор менее рискованного пути, хотя заниматься нужно и тем и другим.
— По одной из перспективных тем — авиационные гибридные установки на топливных элементах — вы защищали диссертацию. В этой области ни у кого нет технологий в высокой степени готовности. Какие наработки есть в мире и у нас?
— Да, это одна из основных тем развития авиационной техники. Сегодняшняя авиация улучшает ранее достигнутые успехи, и возможностей для улучшения остается все меньше или это становится слишком дорогим удовольствием. Развитие инженерии традиционных двигателей связано с постоянным снижением двух параметров: потребления энергии и веса агрегата, плюс параллельно идет борьба за большую надежность двигателя. Сначала были одноконтурные газотурбинные двигатели, они заменили поршневые двигатели внутреннего сгорания. Потом сделали более эффективные двухконтурные. Затем стала усложняться форма лопаток в компрессорах — они стали изогнутыми, сложной формы, благодаря чему удалось повысить степень давления и улучшить параметры цикла. Внедрили жаропрочные материалы в турбинах — повысили рабочую температуру и увеличили термодинамический КПД. Затем стали увеличивать степень двухконтурности.
Борьба идет постоянно за каждый процент КПД — в этом и состоит технический прогресс. Но сейчас на этом пути мы подошли к физическому пределу, поэтому многие вкладываются в абсолютно новое направление — электрификацию авиадвигателей. В мире создано немало стартапов, которые пытаются делать демонстраторы, летающие с применением электричества; в них реализуются как гибридные, так и чисто электрические схемы. Но до коммерческого применения еще далеко. Самое большое ограничение в эффективности аккумуляторных батарей — здесь пока непонятно, как поднять ее до того уровня, чтобы по соотношению «масса изделия — количество заряда, которое оно хранит» аккумуляторы хотя бы приблизились к керосину как хранилищу энергии. Пока керосин бьет любую аккумуляторную батарею как минимум в десять раз. Поэтому если будет прорыв в аккумуляторах, тогда, возможно, будут развиваться полностью электрические схемы. Пока в основном развиваются гибридные, которые все же оставляют топливо на борту (керосин или водород), а электричество в них является промежуточной схемой.
Самая критичная история с дальними полетами. Чем дальше лететь, тем больше нужно топлива, тем менее выгодно электродвижение, и наоборот. Хороший пример — игрушечный электрический вертолет. Он точно будет лучше и дешевле бензинового, но это очень ненадежный и маленький аппарат. С добавлением систем, повышающих надежность, с ростом его полезной нагрузки ситуация будет меняться: электродвигатель будет все менее и менее эффективным. Здесь сложная арифметика. Поэтому, когда мы говорим о более тяжелых летательных аппаратах, — все же это пока демонстраторы, которые созданы, чтобы оценить перспективную весовую и топливную эффективность. Сейчас это граница науки и коммерческих разработок. Рискну предположить, что те стартапы, которые сегодня заявляют, что делают коммерческие аппараты, будут куплены авиаконцернами не для запуска в серию этих аппаратов, а для дальнейшего развития наработанных знаний и технологий по данной теме.
— Что даст экономике и непосредственно потребителям переход на электрическую тягу в авиации?
— Топливную эффективность при передвижении из точки А в точку В. Переход на другую технологию сможет также обеспечить качественный скачок, так как большее количество электричества на борту позволяет вводить больше сервисов, которые невозможны для традиционной авиации. Это будет переход в другую реальность в авиации. Вряд ли это произойдет взрывным образом, все будет очень медленно, ползуче. Может, какие-то простые сегменты этот новый тип движителей отвоюет, а потом начнет распространяться в более сложные сегменты. В беспилотье, особенно когда полезная нагрузка небольшая, уже в основном используется электротяга, здесь переход уже произошел. Вопрос, когда это перейдет из сегодняшней массогабаритной ниши в другую — с пассажирами или серьезной полезной нагрузкой. Прогнозы здесь разные, посмотрим, что получится.
Сила в космосе
— В каких инженерных темах будущего у России сильные позиции?
— Все развитие в инженерии базируется на накопленных знаниях и предыдущих разработках, а также на опыте эксплуатации этих разработок, что стимулирует их постоянное улучшение. Если все это есть — есть и движение вперед. Конечно, мы сильны в космосе, где уже наработан серьезный багаж хороших инженерных решений. Мы точно круче всех в мире в ядерной энергетике. У нас сильные позиции в вычислениях и моделировании, что позволяет эффективно создавать довольно сложные наукоемкие изделия — те же авиационные двигатели или продукцию атомной отрасли. Все хорошо с тяжелыми транспортными платформами. Но меньше успехов в изготовлении массовых изделий. Везде, где нужны большие серии продуктов, дела обстоят не очень хорошо. При этом самый большой потенциал для роста, мне кажется, как ни парадоксально, в микроэлектронике. С учетом тех усилий и ресурсов, которые сейчас туда вкладываются, закономерно ожидать большого прорыва. Может, будут и тупиковые ветви поиска решений в этой области, но при такой поддержке количество должно перейти в качество.
— Подавая заявку на участие в проекте «Передовые инженерные школы», вы могли выбрать любое тематическое направление, так как в МГТУ представлены, наверное, все инженерные и технические специальности. Почему ваша школа связана именно с космической инженерией?
— Когда был объявлен проект «Передовые инженерные школы», мы особо не сомневались, что должны участвовать. Но долго выбирали, в какой отрасли нам лучше найти партнера и развивать эту ПИШ. Рассматривались разные варианты, в итоге было решено, что будем это делать в космической тематике. Направление сформулировали как «системная инженерия в космической деятельности». Это инженерная деятельность на стыке разных направлений — механики, электроники, системной аналитики. В нашей школе реализуются программы, которые берут своих слушателей с различных специальностей и факультетов. Мы даем им не только базовые вещи по космическому направлению, но и большее погружение в инженерию для космоса. «Роскосмос» — долгосрочный партнер. Тот факт, что это госкорпорация, накладывает определенные ограничения. Но сейчас мы уже наладили работу, разогнались и двигаемся вовсю. Расширился набор программ обучения, по всем направлениям начались работы по созданию нового вида высокотехнологичных продуктов, на которые сегодня существует спрос в отрасли. К ним относятся, например, космические аппараты различного назначения, многоразовые средства выведения этих аппаратов, криогенные системы, композитные конструкции, электроракетные двигатели, сервисы для Земли и космоса, цифровые двойники ракетно-космических изделий. Важно, что всю эту работу мы ведем совместно с нашими индустриальными партнерами — предприятиями ракетно-космической отрасли.
Хочешь стать одним из более 100 000 пользователей, кто регулярно использует kiozk для получения новых знаний?
Не упусти главного с нашим telegram-каналом: https://kiozk.ru/s/voyrl