НИТУ МИСИС — одна из федеральных площадок программы «Передовая инженерная школа», где обучение строится вокруг реальных технологических задач стратегических отраслей. О подробностях проекта и о том, как совместить фундаментальную научную базу с прикладным инжинирингом, рассказал кандидат технических наук, директор передовой инженерной школы «Материаловедение, аддитивные и сквозные технологии» НИТУ МИСИС Александр Комиссаров.
Александр Александрович, институт «Материаловедение, аддитивные и сквозные технологии» создан как точка роста инженерного образования. Расскажите, как возникла идея создания новой школы для подготовки инженеров в России?
Наш проект стал прямым результатом федеральной программы создания передовых инженерных школ (ПИШ). Она была запущена Минобрнауки России в 2022 г. параллельно со стратегической инициативой «Приоритет 2030». Мы прошли конкурсный отбор с самого старта программы и вошли в первую волну пилотного набора. Тогда было создано 30 ПИШ, в 2023 г. во второй волне присоединились ещё 20 участников, и сегодня сеть ПИШ в России насчитывает 50 площадок.
Задачи инженерного образования сегодня чётко определены на государственном уровне. В феврале этого года, выступая на Форуме будущих технологий, Президент обозначил приоритетной национальной целью технологическое лидерство и подчеркнул, что именно инфраструктура передовых инженерных школ призвана обеспечить её достижение.
В нашем университете проект прошел институциональную трансформацию, и на его основе был создан Институт «Материаловедение, аддитивные и сквозные технологии». Сегодня ПИШ функционирует как ядро этого института.
Как выстраивается мост от науки до производства? Как обстоит дело сейчас? И как должно быть в идеале, к чему стремимся, как будет в будущем?
Изначально наша передовая инженерная школа, а сегодня уже полноценный институт, создавалась совместно с индустриальными партнёрами. Они выступают полноправными соавторами учебного процесса и продолжают активно влиять на его содержание.
При этом был принят наиболее практико-ориентированный формат сотрудничества. Компании предоставляют возможности для стажировки наших студентов, часто с последующим ранним трудоустройством, а мы сознательно адаптируем учебные планы и расписания, чтобы студентам было комфортно совмещать учёбу и работу на предприятии.
Кроме того, эксперты из индустрии сами читают курсы, что гарантирует актуальность знаний. Вся проектная деятельность и темы выпускных квалификационных работ задаются партнёрами. В итоге студенты решают реальные производственные задачи и отвечают на «фронтирные» технологические вызовы индустрии. Полученные результаты и кейсы сразу же интегрируются обратно в образовательные программы, создавая замкнутый цикл развития компетенций.
Со своей стороны институт предлагает выполнение исследований и тестов силами своих лабораторий. Но иногда бывает, что задача выходит за рамки наших возможностей, и мы готовы самостоятельно искать и привлекать внешних соисполнителей. Чаще всего это превращается в проект совместного НИОКР с финансированием от партнёра. Такие договоры формируют внебюджетный доход, который является одним из ключевых KPI успешности ПИШ и институтов для Минобрнауки.
Получается, что мы не просто готовим кадры, а создаем эффективную модель технологического партнёрства, где образование, наука и производство синхронизированы.
В достаточной ли мере оснащены оборудованием и расходниками кафедры аддитивных технологий, существующие на данный момент в технологических вузах?
Не могу сказать по каждому институту, расскажу про наш вуз. За три года грантовой поддержки мы существенно модернизировали лабораторную базу, приобрели промышленные установки для селективного лазерного сплавления металлов, собственные плавильные печи и лабораторная установка для газовой атомизации порошков. Это позволило сформировать полный технологический контур аддитивного производства в рамках одного научно-образовательного центра.
Один из элементов нашей образовательной программы — это блок аддитивного производства. Например, нашему партнёру нужен материал с заданными свойствами, мы осуществляем поиск подобного материала на рынке, изготавливаем из него деталь, проводим полный цикл испытаний и передаём готовое изделие.
Если аналогов нет, то задача переходит в исследовательскую плоскость: с помощью математического моделирования рассчитываем состав и технологию синтеза нового сплава, выплавляем, делаем порошок, печатаем из него образцы, проводим комплексную аттестацию и отдаём продукцию партнёрам.
В контуре нашего института предусмотрена одна из важнейших завершающих стадий — горячее изостатическое прессование (ГИП). Применение этой технологии позволяет под воздействием высоких температур и всестороннего давления устранять внутреннюю пористость, которая традиционно считается главным ограничением аддитивных технологий. В результате получается монолитное изделие, сопоставимое по плотности и механическим характеристикам с деталями, изготовленными классическими методами.
На мой взгляд, полный цикл — от разработки нового материала до выпуска и сертификации готового изделия в лабораторных условиях — это уникальная опция нашего института на текущий момент.
Отдельно стоит отметить, что мы работаем с малыми партиями порошка: для отработки технологии и получения первых исследовательских образцов нам достаточно
Помимо технологического, институт решает и вопрос нормативного сопровождения отрасли. Поэтому в рамках пилотного проекта по совершенствованию системы высшего образования (ВО) мы запустили двухлетнюю программу специализированного ВО «Сертификация изделий аддитивных технологий». Первый выпуск специалистов, которые будут профессионально сопровождать стандартизацию, контроль качества и обеспечивать разработку нормативной базы, запланирован на 2028 г.
Достаточно ли таких кафедр в стране? Способны ли они удовлетворить потребность нашей промышленности в специалистах по аддитивным технологиям?
Министерство промышленности и торговли регулярно проводит опросы по проблемам кадрового обеспечения отрасли, из которых видно, что на рынке есть некий разрыв: предприятия констатируют дефицит квалифицированных специалистов, а университеты отмечают, что будут готовы их готовить. На мой взгляд, этот разрыв существует скорее в плоскости коммуникации. В настоящий момент у нас набрано 24 студента по аддитивным технологиям. И далее ежегодно мы сможем выпускать 24 инженера-аддитивщика. Причем это не теоретики, а практики, которые в процессе обучения работают на промышленных установках и изготавливают детали, отвечающие требованиям реального производства. Выпускник, освоивший принципы работы с оборудованием, технологию подготовки файлов и параметры печати, крайне быстро сможет адаптироваться на новом месте. То есть молодой специалист станет полноценным сотрудником предприятия фактически сразу.
Вместе с тем, если индустриальный партнёр сформулирует запрос на подготовку не 24, а, скажем, 100 специалистов, то мы на него откликнемся. И отвечая на вопрос, достаточно ли сегодня кафедр, готовящих специалистов по аддитивным технологиям: да, база есть. Готовы ли они к расширению? Безусловно. Ждем лишь запроса от промышленности.
Российский рынок аддитивных технологий показывает рост, но, к сожалению, пока есть некоторый разрыв между прототипированием и массовым серийным производством. Какие ещё, помимо нормативного регулирования, есть барьеры для развития отрасли?
На мой взгляд, один из самых серьезных барьеров для развития — это подход к конструированию. Сегодня большинство конструкторских бюро, даже закладывая в проект новую деталь, по инерции ориентируются на ограничения классических методов производства — литья, фрезеровки, точения. Проектируя резьбу под доступный резец, конструкторы избегают сложных форм, потому что их невозможно получить традиционной механической обработкой.
Поэтому мы считаем своей основной задачей подготовку нового поколения конструкторов, которые будут мыслить уже категориями проектирования для аддитивного производства. Если инженер изначально понимает, что деталь будет напечатана, он может заложить в неё топологическую оптимизацию, ячеистые структуры, интегрированные каналы охлаждения, то есть решения, которые невозможны при классическом подходе.
Как только мы убедим конструкторов, что напечатанная деталь сложной геометрии не уступает, а зачастую и превосходит традиционную по прочности, пластичности и надежности, и начнём закладывать такие решения в проекты на ранних стадиях, аддитивные технологии получат качественный скачок. Проблема не в оборудовании или материалах — проблема в мышлении.
Какие перспективные задачи поставлены перед НИТУ МИСИС и Росатомом в сфере аддитивных технологий и какие планы на будущее в этой области?
Приоритеты определяются спецификой заказчика. С одной стороны, у Росатома стоит задача развития отечественного машиностроения, чтобы обеспечить себе стратегическую независимость и безопасность. С другой, компания работает в отрасли, где недопустимы даже минимальные отклонения от норм безопасности. Здесь принцип «достаточно хорошо» не работает, требуется абсолютное соответствие жёстким критериям. Одна дефектная деталь в редукторе может привести к системным последствиям, поэтому требования к качеству беспрецедентны.
Поэтому задачи на текущий момент стоят следующие. Это разработка новых материалов, способных работать в экстремальных условиях эксплуатации, характерных для атомной энергетики. Также это достижение предельного качества изделий — не просто соответствие ГОСТ, а создание запаса надежности, превышающего нормативные требования. И третье — это формирование новых рынков для технологий Росатома.
При этом мы развиваем не только металлические, но также полимерные биологические аддитивные технологии. Яркий пример — биофабрикатор, созданный в НИТУ МИСИС при участии Росатома и недавно представленный в эфире Первого канала. Устройство, предназначенное для работы на МКС, разработано и собрано нашими выпускниками и сотрудниками передовой инженерной школы. Для Росатома это стратегическое направление диверсификации, и развитие аддитивных технологий в биомедицине закреплено как один из приоритетов.
Вы реализуете модель «Практико-ориентированное образование, интегрирующее науку и технологии» (ПОИНТ). Как измеряется эффективность этой модели? Есть ли уже метрики, показывающие, что выпускники «новой формации» решают производственные задачи быстрее или качественнее традиционных специалистов?
Вопрос эффективности действительно сложный, и мы продолжаем работать над методологией. Однако уже сегодня мы используем несколько индикаторов успешности нашей модели.
Во-первых, это объем привлечённых внебюджетных средств. Если индустриальные партнёры видят, что мы способны качественно выполнить сложный НИОКР, то они наращивают количество запросов и инвестиций. Рост финансирования от реального сектора — самый правдивый индикатор востребованности наших компетенций.
Во-вторых, это трудоустройство наших выпускников, причем зачастую раннее трудоустройство. Многие наши студенты часто получают предложения от индустриальных партнёров ещё в процессе обучения, на втором году магистратуры. Фактически, компании «хантят» специалистов до получения диплома — это лучшая оценка практико-ориентированности программы.
Третий показатель — это генерация интеллектуальной собственности. Если работа выполняется по заказу, права на результаты НИР/ОКР передаются партнёру. Если же разработка ведется по инициативе университета, то мы регистрируем патенты и монетизируем их через лицензионные соглашения. Рост лицензионных доходов — отличный индикатор научной и технологической успешности.
Четвертый индикатор, который мы сейчас активно внедряем, — это технологическое предпринимательство. Мы поддерживаем студенческие стартапы, и успешность таких проектов, их выход на рынок и привлечение внешних инвестиций.
В условиях дефицита инженерных кадров как институт конкурирует за абитуриентов? Что является главным преимуществом, который вы предлагаете молодому поколению (будущие доходы, доступ к уникальным технологиям, что-то еще)?
Мы используем различные способы в комплексе. Определяющими, на мой взгляд, являются доступ к передовым технологиям, актуальные знания и гарантированные карьерные траектории.
К примеру,
Также у учащихся есть возможность совмещения обучения и работы. Наша двухлетняя магистратура построена так, чтобы студент мог параллельно работать на предприятии-партнёре. Более того, мы интегрируем модули дополнительного профессионального образования (ДПО), позволяя точечно «докручивать» компетенции под конкретные задачи работодателя.
И это тянет за собой следующий фактор: раннее трудоустройство. Наши выпускники уже имеют опыт работы, знакомы с производственными процессами, корпоративной культурой и технологическим стеком компании. Это создает эффект «бесшовного перехода»: после защиты диплома стажер просто переводится на постоянную позицию. Хотя, конечно, мы не ограничиваем выпускников и они всегда могут сменить место работы.
Есть ли возможность экспортировать продукцию, технологии и разработки российских производителей?
Как образовательное учреждение, мы в первую очередь экспортируем знания и образовательные технологии. НИТУ МИСИС стал первым в России ВУЗом, открывшим передовую инженерную школу за рубежом. На текущий момент у университета шесть филиалов: четыре в России и два — в Таджикистане и Узбекистане. Причём в Узбекистане ПИШ создана по распоряжению президента Шавката Мирзиёева и при поддержке министерств образования двух стран на базе нашего филиала.
Мы перенесли туда полную модель «образовательной фабрики» — от идеи до готового изделия. В первый набор было отобрано 12 человек (из
Если говорить о технологическом суверенитете России в материаловедении, какой показатель станет для вас показателем успеха через
Я думаю, что ключевым индикатором должно стать появление отечественного высокотехнологичного исследовательского оборудования, конкурентоспособного на мировом уровне.
В этой связи можно упомянуть просвечивающий электронный микроскоп (ПЭМ), который является критически важным инструментом для материаловедения, но в России он не производится. Если через
Материаловедение — это фундамент создания новых материалов, но, если нет оборудования для их синтеза и анализа, мы остаемся зависимыми.
Помимо ПЭМ есть и другие примеры. Рентгеновские томографы для неразрушающего контроля — ещё одна категория оборудования, которое сегодня массово закупается за рубежом. Росатом активно работает над созданием отечественного томографа, и это правильный вектор. Сегодня в нашей лаборатории стоит компактный исследовательский томограф: мы сканируем металлические образцы после 3D-печати, выявляем внутренние дефекты, анализируем структуру. Если через несколько лет появится линейка российских томографов — и для научных задач, и для медицинской диагностики, — это станет ещё одним объективным подтверждением: мы обретаем реальную технологическую независимость.
Насколько активно ИИ уже внедрены в процесс разработки новых сплавов или материалов в ваших лабораториях? И позволяет ли это сокращать цикл R&D?
ИИ и машинное обучение — это уже не опция, а необходимость. Сопротивляться этому процессу бессмысленно: инструменты становятся доступнее, а их эффективность — очевидной. Поэтому студенты и аспиранты активно используют открытые нейросетевые решения для первичного анализа гипотез, поиска паттернов и обработки данных. Но, конечно, есть серьезный риск, связанный с конфиденциальностью информации, и поэтому мы активно развиваем внутренние решения: несколько наших специалистов занимаются разработкой собственных нейросетей для закрытого контура работы. Это позволит сохранить контроль над данными и интеллектуальной собственностью.
В нашей образовательной программе по цифровому материаловедению уже есть модули по работе с ИИ. Студенты учатся формулировать запросы, интерпретировать результаты машинного обучения и встраивать их в экспериментальный цикл. Хотя, безусловно, мы строго контролируем академическую добросовестность: ИИ может использоваться как инструмент поддержки, но дипломные проекты и выпускные квалификационные работы должны быть выполнены студентами самостоятельно.
Что касается ускорения цикла НИОКР при использовании ИИ, то здесь эффект очень значимый. Сегодня объём научной информации растёт экспоненциально и «вручную» отфильтровать релевантные данные становится невозможно. Нейросети позволяют быстро оценить, в каком направлении движется мировое научное сообщество, выявить лидеров и избежать дублирования уже достигнутых результатов. Это экономит не только время, но и ресурсы.
Кроме того, ИИ используется для математического моделирования технологических процессов. Смысл не столько в ускорении самого эксперимента, сколько в снижении его стоимости. Смоделировав процесс через нейросеть, мы на раннем этапе отсекаем заведомо неработоспособные гипотезы. К примеру, если из десяти первоначальных гипотез две отбраковываются на этапе цифрового моделирования, мы сразу снижаем бюджет НИОКР на 20%.
Если кратко: искусственный интеллект и машинное обучение становятся не заменой исследователя, а помощником в принятии решений, обработке гипотез и анализе данных.
