КТИ ВТ: Выбор направления

Специализированные конструкторские бюро (СКБ) создавались в Сибирском отделении как очередное звено «пояса внедрения». Основной их задачей было доведение научных разработок до использования в народном хозяйстве страны, обеспечение фундаментальных исследований новыми техническими средствами, проведение опытно-конструкторских работ и создание принципиально новых приборов, систем и технологий.

В 1990 году по инициативе Валентина Афанасьевича Коптюга на их базе были организованы конструкторско-технологические институты. Своевременно предпринятые преобразования позволили в те нелёгкие годы сохраниться коллективам СКБ. 26 октября 2010 года Конструкторско-технологический институт вычислительной техники (КТИ ВТ) вступил в тридцатый год своей истории. И сегодня время вновь ставит перед ним новые вызовы и новые задачи.

Три точки опоры

Доктор физико-математических наук Сергей Кузьмич Голушко возглавил КТИ ВТ минувшим летом. И хотя новый директор ещё достаточно молод, за его плечами уже весьма солидный опыт управленческой деятельности. С 1989 по 1995 годы работал учёным секретарем Вычислительного центра СО РАН в г.Красноярске, затем, после возвращения в новосибирский Академгородок — учёным секретарем Института вычислительных технологий и одновременно — учёным секретарем Объединённого института информатики СО РАН, в состав которого входил и КТИ ВТ. В 1998 году по инициативе академика Ю. И. Шокина Сергей Кузьмич перешел на работу в первый в стране государственный научно-технологический парк «Новосибирск», в котором успешно проработал в должности заместителя директора вплоть до назначения в 2002 году заместителем генерального директора ФГУП «ЦНИИАТОМИНФОРМ» — отраслевого института Росатома России. В 2008 году вернулся в систему Российской академии наук и был назначен заместителем директора по научной работе ИВТ СО РАН. В 2000–2001 гг. без отрыва от производства окончил Академию народного хозяйства при Правительстве РФ в рамках Президентской программы подготовки управленческих кадров и получил право ведения профессиональной деятельности в области технологического менеджмента и управления инновациями. В 2001 году был удостоен звания «Лучший менеджер Российской академии наук».

Итак, как новый директор оценивает современное состояние и перспективы института?

— На мой взгляд, в той социально-экономической системе, в которой мы оказались, конструкторско-технологический институт — достаточно интересная организационная форма. Конечно же, КТИ ВТ — это не Институт математики, но, тем не менее, это институт Российской академии наук. Статус института РАН дает право КТИ ВТ заниматься фундаментальными исследованиями, причем шансов преуспеть у института будет значительно больше, если он станет заниматься ориентированными фундаментальными исследованиями. Представляется важным и то, что конструкторско-технологические институты оказались достаточно хорошо подготовленными к ответу на вызов государства по строительству инновационной экономики. За последние годы институт добился серьезных успехов в коммерциализации своих прикладных разработок. Очень важно продолжить работу в этом направлении, сохранив свою специфику и своё лицо. Ещё одной точкой опоры для института может стать открывшаяся возможность в связи с принятием в 2009 году Федерального Закона № 217 (ФЗ-217), позволяющего институтам РАН создавать малые инновационные предприятия. Наряду с привлечением дополнительных средств на НИОКР, такие предприятия могут снять остроту вопросов по закреплению молодых перспективных кадров при институте.

Есть чем гордиться

Кандидат технических наук Геннадий Михайлович Собстель работает в КТИ ВТ с момента образования СКБ — с 1981 года. Много лет возглавлял институт, сегодня — ведущий научный сотрудник.

— С самого начала наш институт был сориентирован на выполнение задач, связанных как с институтами Сибирского отделения, так и с промышленностью, — вспоминает он. — В советское время это было естественным процессом — есть наука, есть «пояс внедрения» и производство. Грянула перестройка, все связи нарушились, заказы исчезли. Институт стал, как говорится, «одиночным волком» на рынке и начал искать себе работу. И мы, исходя из того, что Украина от нас отделилась, а советское приборостроение ушло вместе с ней, попытались найти себя на этом поприще. Работа была тяжёлая, незнакомая. Именно тогда мы сделали упор на разработку автоматизированных систем управления.

Одна из успешно реализованных систем — система диспетчерского управления технологическим оборудованием транспорта нефти в Урайском управлении магистральных нефтепроводов (УМН). Она обслуживает пять магистралей, имеющих протяженность 500 км с востока на запад и столько же с севера на юг. В системе обслуживается около 18 тыс. сигналов, определяющих состояние технологических процессов и оборудования. К настоящему моменту она полностью введена в промышленную эксплуатацию.

Другая работа, выполненная по заказу Урайского УМН — создание цифровых регуляторов возбуждения синхронных двигателей (ЦРВД) мощностью до 12,5 МВт. Эти устройства обеспечивают оптимальный режим работы мощных синхронных электродвигателей, широко используемых на нефтеперекачивающих станциях, электростанциях, в метро, на других промышленных объектах. Включение такого регулятора в сеть АСУ ТП позволяет получать оперативную информацию о работе каждого конкретного двигателя и управлять им дистанционно. Кроме того, регулятор создает новые возможности в управлении напряжением и реактивной мощностью электрической схемы промышленного объекта. На сегодняшний день более ста цифровых регуляторов производства КТИ ВТ находятся в промышленной эксплуатации на различных объектах ОАО «АК Транснефть», новосибирского МУП «Горводоканал», госкорпорации «Росатом» и т.д. Благодаря внедрению регуляторов возбуждения в системе магистральных нефтепроводов количество отказов электродвигателей снизилось в два с половиной раза.

Тоннель

Пожалуй, самая громкая трудовая победа КТИ ВТ — автоматизированная система управления технологическими процессами Северо-Муйского тоннеля. Протяженность этого грандиозного сооружения — 15 километров 383 метра (входит в первую десятку самых длинных тоннелей мира), общая длина подземных выработок превышает 35 км. Северо-Муйский тоннель оказался самым трудным участком Байкало-Амурской магистрали.

Уникальный технический объект расположен в сейсмически опасной (более 9 баллов) зоне с резко выраженным континентальным климатом, грунтовые массивы буквально пропитаны водой.

Тоннель оснащен большим количеством технических средств, обеспечивающих безопасность движения поездов, сохранность конструкций, безопасные условия труда обслуживающего персонала. Масштаб этого оснащения можно оценить по энергопотреблению, мощность которого составляет 7 мегаватт, что соответствует городу с населением примерно в 35 тысяч человек. Понятно, что эксплуатация самого тоннеля и принятие решений по управлению техническими средствами требуют поступления и обработки огромного количества оперативной информации одновременно из разных точек.

Текущее состояние тоннельного комплекса характеризуется более чем 1600 взаимосвязанными параметрами. Можно себе представить уровень и объём задач, выполненных разработчиками автоматизированной системы управления технологическими процессами в тоннеле. Основные параметры системы контролируются сетью датчиков (более 2500 сигналов). Отслеживается температура стен и отводимой воды, температура, влажность, атмосферное давление и направление движения воздуха, содержание в нём возможных вредных примесей. Предусмотрена система сейсмометрического мониторинга для своевременного оповещения о силе землетрясения. Контролируется положение поезда в тоннеле, показания проходных и входных светофоров, установленное направление движения, положение портальных ворот, состояние заградительных светофоров, исправность тоннельной сигнализации, наличие напряжения на восьми тоннельных подстанциях. Другими словами, АСУ ТП позволяет решать в режиме реального времени большое количество задач с высокой оперативностью и надёжностью, исключая ошибки и человеческий фактор.

Энергосбережение — веление времени

Проблема энергосбережения в России поставлена на государственном уровне. Затраты на энергоресурсы — одна из основных расходных статей в бюджете любой корпорации. Сибирское отделение — не исключение. В СО РАН осуществляется программа энергосбережения, действует Совет по энергосбережению, возглавляемый чл.-корр. РАН С. В. Алексеенко. Первоочередной задачей является получение полной картины расхода всех видов энергии, возможность анализа этой информации, а в будущем — прогнозирование и управление энергоресурсами на всех этапах. Автоматизированная система контроля и учета энергоресурсов (АСКУЭ), созданная в КТИ ВТ, позволяет контролировать потребление энергоресурсов всеми институтами Новосибирского научного центра. В перспективе возможно её развитие в коммерческую систему, обеспечивающую расчеты между потребителями и энергоснабжающей организацией.

— Работа выполнялась на протяжении трёх лет, — рассказывает Г. М. Собстель. — Были разработаны автоматизированные рабочие места энергетика и главного инженера, позволяющие отслеживать всё, что поступает в институт: электроэнергию, газ, тепло... Данные автоматически передаются нашему главному поставщику энергии ГУП УЭВ, и уже оттуда идут начисления по оплате. Система была сдана «под ключ» в каждый институт ННЦ.

Значимый практический результат для Новосибирского научного центра — создание АСУ ТП турбокомпрессорной станции ИТПМ СО РАН. Её внедрение позволяет снизить ремонтно-эксплуатационные расходы и экономить энергоресурсы. Автор этих строк был свидетелем, как на завершившейся конференции ICMAR-2010 академик В. М. Фомин с гордостью рассказывал о том, что благодаря разработке КТИ ВТ стоимость экспериментов в аэродинамических трубах ИТПМ в два раза ниже стоимости аналогичных экспериментов в аэродинамических трубах ЦАГИ.

Тема энергосбережения практически неисчерпаема.

— Я могу рассказать о работе, которую мы выполнили в 2010 году, — вступает в разговор заместитель директора по научной работе к.т.н. Евгений Павлович Золотухин. — Это система мониторинга нефтегазодобывающего предприятия, позволяющая значительно, в несколько раз, экономить электроэнергию при добыче нефти и газа. Известен факт, что в нашей стране энергопотребление во время нефтегазодобычи в 3–4 раза выше, чем в развитых странах. И дело не в климатических условиях России. Пока цена нефти держится на высокой отметке, нефтедобывающие предприятия особо и не заинтересованы экономить — все потери компенсируются высокой ценой. Как только цена на нефть упадёт до уровня затрат на добычу и транспортировку, применение энергосберегающих технологий станет жизненно необходимым.

На чём мы предлагаем экономить электроэнергию? Прежде всего, на устранении практики неэффективного использования оборудования. Для предотвращения поломки оборудования на предприятиях применяются планово-предупредительные ремонты. При планировании ремонтов считается, что всё однотипное оборудование имеет одинаковый технический ресурс. Однако в действительности существует много случайных факторов, которые по-разному влияют на износ оборудования и его техническое состояние.

Для более точной оценки технического состояния оборудования и недопущения его поломки требуется использование различных данных не только в текущий момент, но и за значительный прошлый промежуток времени, на основании чего можно сделать достоверный прогноз. Предлагаемая нами система мониторинга технологической инфраструктуры нефтегазодобывающего предприятия именно на это и ориентирована.

Используя данные, регламентирующие планово-предупредительные ремонты оборудования (трансформаторы кустов скважин, нагнетательные насосы, автотранспорт, трубопроводы), и данные, полученные о реальном состоянии оборудования предприятия в течение некоторого интервала времени, в том числе и координаты траектории движения автотранспорта, система мониторинга оценивает ситуацию и рассчитывает сценарий действий для лица, принимающего решение. Этот сценарий действий позволяет получить заданные параметры производительности нефтедобычи при наименьших затратах в конкретных условиях состояния инфраструктуры предприятия. Система предлагает сценарий, а лицо, принимающее решение, может с ним не согласиться. Система продолжает мониторинг инфраструктуры и при изменении ситуации опять предлагает новый сценарий, а ответственное лицо принимает или не принимает его.

В принципе, эту систему мы можем реализовать на любом нефтедобывающем предприятии. Её внедрение, по нашим расчётам, должно принести многомиллионные доходы. Это как раз и есть повышение энергоэффективности — снижение энергоёмкости в продукте. В настоящее время выполнена НИР, подана заявка на получение патента на изобретение.

Направление главного удара

В разные годы у КТИ ВТ были разные крупные заказчики: нефтяники, газовики, железнодорожники. Но последние несколько лет самым крупным заказчиком является Кузбасс. Пожалуй, сегодня шахтная тематика — «направление главного удара». Всё, что связано с шахтной автоматикой, с системами контроля и управления технологическими объектами, новый директор института поручил курировать своему заместителю по научной работе к.ф.-м.н. Станиславу Рудольфовичу Шакирову.

— Существующие в настоящее время системы автоматизации угледобычи морально и технически устарели, и для обеспечения безопасности труда, повышения производительности необходима их полная замена, — рассказывает С. Р. Шакиров. — Это довольно сложная задача, т.к. наряду с прочими проблемами существуют специфические требования обеспечения взрывобезопасности. Нами создана система управления и контроля для различных шахтных технологических объектов — угольных конвейеров, систем раннего обнаружения пожаров, водоотлива, вентиляции и т.д. Также в КТИ ВТ разработана и внедрена система наблюдения, поиска и оповещения персонала шахты, которая позволяет в любой момент времени определять местоположение каждого работника, находящегося под землей, и в случае нештатной ситуации осуществлять аварийное оповещение персонала шахты, что помогает избежать многих трагических последствий.

Преимущество нашей системы — её унификация. Созданный нами аппаратно-программный комплекс — это некий «конструктор», скажем так, «кубики», на основе которых собирается множество различных систем. За разработку автоматизированной системы контроля и управления технологическими объектами мы получили диплом первой степени на выставке «Экспо-Уголь 2010», которая проходила в г. Кемерово в сентябре этого года. Разработанной нами системой наблюдения и поиска персонала в шахтах сильно заинтересовались и в Китае.

— Важное событие в этом ряду — установление партнерских отношений летом этого года с новым руководством «Сибсельмаша», — добавляет С. К. Голушко. — Основная идея наметившейся кооперации — разработка «умного», «интеллектуального» шахтного конвейера. Благодаря разработкам КТИ ВТ, шахтные конвейеры «Сибсельмаша» могут стать существенно более конкурентоспособными, а институт, в свою очередь, приобретает промышленного партнера, освобождающего его от непрофильной производственной деятельности, которую очень непросто вести организациям академии наук в рамках существующего законодательства (в частности, ФЗ-94).

С заботой о ветеранах

В 2006 году по государственному контракту с Пенсионным фондом РФ специалисты КТИ ВТ закончили создание общегосударственной базы данных «Ветераны». Персонифицированная информационная база данных на 7,2 млн ветеранов Великой Отечественной войны и локальных конфликтов — это информационное обеспечение государственной политики в отношении многих категорий ветеранов и тружеников тыла. В оперативном режиме федеральным и региональным органам власти РФ предоставляется исчерпывающая индивидуальная, статистическая и аналитическая информация.

Продолжением и развитием этих работ могут стать социальные паспорта населения регионов. Впервые разработка такой системы была выполнена по государственному контракту с Главным управлением социальной защиты населения Иркутской области. Цель информационной системы «Социальный регистр населения Иркутской области» — информационное обеспечение мероприятий и управленческих решений, направленных на улучшение социально-бытовых условий и повышение жизненного уровня граждан, нуждающихся в социальной помощи. Аналогичная система внедрена и в Новосибирске. Интерес к созданию подобных социальных регистров проявили Якутия, Кузбасс, Алтай, ряд других регионов.

В будущее — с оптимизмом

Своеобразным смотром творческого потенциала института стала прошедшая с 14 по 29 октября 2010 года научно-техническая сессия КТИ ВТ с участием внешних экспертов из различных институтов СО РАН — ИАиЭ, ИВТ, ИМ, ИЦиГ, КТИ НП, а также из НГУ и НГТУ, из малых инновационных предприятий Новосибирска, Академгородка и Кольцово. Итоги обнадёживают — практически в каждой лаборатории есть результаты, которые в ближайшее время могут быть представлены к защитам на соискание не только кандидатских, но и докторских диссертаций. В ноябре началась «проверка боем» этих результатов на Объединенном межинститутском семинаре, организованном совместно Институтом вычислительных технологий, НГУ и КТИ ВТ.

Зав. лабораторией биомедицинской информатики д.б.н. А. С. Ратушняк.

— В КТИ ВТ сформировался сбалансированный коллектив исследователей, инженеров-электронщиков и программистов, — подводит итоги разговора С. К. Голушко. — Накоплен значительный опыт внедрения наукоемких разработок. Упоминавшаяся выше модель взаимодействия с «Сибсельмашем» нашла свое продолжение в установлении партнерских взаимоотношений с другим крупным промышленным предприятием — ФГУП ПО «Север» Росатома России. В рамках подписанного соглашения о сотрудничестве и партнерстве КТИ ВТ заключил лицензионное соглашение и начал передачу конструкторской документации и опытного образца цифрового регулятора возбуждения двигателей большой мощности на ПО «Север» с перспективой организации производства уже не штучных, а массовых партий этих изделий.

Ставка на ориентированные фундаментальные исследования, на развитие кооперации с крупными промышленными предприятиями, на коммерциализацию наукоемких разработок через создаваемые при институте малые инновационные предприятия представляется весьма перспективной.

Ю. Плотников.

Фото В. Новикова: Главный специалист А. С. Мишнев и ведущий научный сотрудник к.т.н. Г. М. Собстель за сборкой автоматизированной системы.