В ТЕСНОМ СОЮЗЕ
С ПРОМЫШЛЕННОСТЬЮ
В этом году Конструкторско-технологический институт научного приборостроения СО РАН отмечает двойной юбилей.
Ю.В. Чугуй, директор КТИ НП СО РАН, д.т.н., проф.,
Заслуженный деятель науки РФ
Пятьдесят лет назад, в 1962 году, Президиумом Сибирского отделения АН СССР по инициативе его председателя академика М. А. Лаврентьева было организовано Специальное конструкторское бюро научного приборостроения на правах структурного подразделения в составе Института химической кинетики и горения СО АН СССР. Первым его научным руководителем стал зам. директора ИХКиГ чл.-корр. АН СССР В. В. Воеводский. Примечательно, что это решение было принято на заре развития Сибирского отделения, что свидетельствует о понимании его руководством важности приборного обеспечения научных исследований. В кратчайшие сроки силами СКБ НП были разработаны и созданы уникальные приборы для институтов СО АН СССР.
В 1968 году после безвременной кончины В. В. Воеводского СКБ НП было переведено в Институт автоматики и электрометрии СО АН СССР, где по инициативе нового научного руководителя чл.-корр. АН СССР Ю. Е. Нестерихина, директора института, оно было преобразовано в СКБ по автоматизации научных исследований и специализированному приборостроению (СКБ АНИСП). Подразделение получило второе дыхание: вектор его деятельности был ориентирован на разработку и создание средств автоматизации научных исследований на базе стандарта КАМАК.
Вторая юбилейная дата связана с созданием 40 лет назад, в 1972 году, на базе подразделения СКБ АНИСП самостоятельного Специального конструкторского бюро научного приборостроения СО АН СССР с правом юридического лица — хозрасчётной организации. В эти же годы коллектив СКБ НП СО АН въехал в новое прекрасное здание (10 тыс. кв. м) в Правых Чёмах, в состав которого вошли инженерно-лабораторный корпус, опытное производство и административный блок.
В истории нашей организации есть ещё крайне значимая для нас дата. В 1991 году для предотвращения угрозы приватизации СКБ НП было преобразовано в Конструкторско-технологический институт научного приборостроения СО РАН. Начался новый отсчёт нашей деятельности. Институт как научная организация получил небольшой бюджет. При этом остальные средства для существования нужно было зарабатывать «с колёс» — в рамках хоздоговоров и контрактов с отечественными и зарубежными заказчиками.
Смена тематического курса
Стабильный период деятельности организации пришелся, в основном, на советское время — с 1962 по 1985 годы. Заказчики (прежде всего, от академических организаций) стояли в очередь, работы было хоть отбавляй — не только по КАМАКу, но и по системам синтеза визуальной обстановки и системам обработки изображений для спецприменений были востребованы в стране. В эти же годы в СКБ НП стали появляться зачатки лазерной тематики. Речь шла о переводе на «ОКР-рельсы» научных разработок ИАиЭ — доведения их до уровня опытно-конструкторских разработок.
Однако в конце 1986 — начале 1988 гг. ситуация резко изменилась: часть разработчиков ушла из стен СКБ НП. Это, конечно, не могло не ослабить его потенциал. А ведь задания (в т.ч. по линии директивных органов), возложенные на коллектив, никто не отменял. Более того, уже в это время СКБЮ НП как никто другой ощутило нарастающий кризис в стране — падение объёмов работ со стороны заказчиков до их практически полного прекращения в период обвала советской промышленности. А ведь такие заказы — основной источник существования организации. И мне как начальнику СКБ НП (с 1987 г.) даже в таких, казалось бы, безнадёжных условиях надо было найти пути не только существования, но и дальнейшего развития организации.
Выход из положения нам и ИАиЭ виделся в радикальном обновлении тематики и кадрового состава СКБ НП. Значительное внимание было уделено развитию оптических измерительных и лазерных технологий как наиболее перспективных в деятельности СКБ НП.
Прошло 25 лет с момента постановки в организации новой тематики. Какой же «сухой остаток» деятельности КТИ НП за эти годы?
Четверть века
на службе атомной энергетики
В рамках намеченных преобразований в 1991 году в КТИ НП из ИАиЭ была переведена отраслевая научно-исследовательская лаборатория технического зрения (зав. лаб. к.т.н. Ю. В. Чугуй), решение об организации которой было принято совместным постановлением Президиума СО АН СССР и Минсредмаша в 1987 г. Основная цель лаборатории — разработка, создание и внедрение в атомной отрасли принципиально новых средств измерений бесконтактного типа на основе оптической (в т.ч. лазерной) техники. Лаборатория на начальном этапе существования КТИ НП стала своеобразным локомотивом, который благодаря заказам (НИР) со стороны концерна «ТВЭЛ» Минатома РФ
и его предприятий в буквальном смысле спас институт. Крайне важно, что к решению атомных проблем была подключена не только ОНИЛ ТЗ, но и другие лаборатории КТИ НП.
За прошедшие двадцать пять лет институтом разработан не один десяток оригинальных измерительных систем и технологий, большая часть которых находится в промышленной эксплуатации на предприятиях — производителях ядерного топлива. Многие системы работают на Новосибирском заводе химконцентратов, который все эти годы является своеобразным полигоном для испытания и внедрения нашей техники.
Будучи академической организацией, институт фактически стал головной организацией в компании «ТВЭЛ» по разработке и созданию бесконтактных средств контроля геометрических параметров элементов тепловыделяющих сборок. И это не случайно! Атомная отрасль для обеспечения всё большей безопасности остро нуждалась в переходе на перспективные бесконтактные оптические измерительные средства для реализации 100-процентного автоматического размерного контроля ответственных изделий с микронным разрешением. Отрасль, будучи одной из самых прогрессивных в стране, смело пошла на такой шаг — на своего рода «метрологическую революцию» при производстве ядерного топлива. Свидетельством тому — многочисленные положительные отзывы производственников.
Вот мнение Генерального директора ОАО «НЗХК» К. Ю. Вергазова: «На сегодняшний день на нашем предприятии самое развитое направление производственной деятельности — это производство сборок для реакторов ВВЭР-1000. Нет другого такого института как КТИ НП, который бы себя так ярко проявил именно в этом производстве. У нас очень тесное сотрудничество, много лет мы работаем вместе. С большим удовлетворением могу сказать, что такие установки как „Решётка-Н“, „Размер“, „Дефект“ мы реально используем в течение трёх лет при серийном производстве, при выпуске многих тысяч ТВЭЛ. В этой связи деятельность КТИ НП расцениваю в высшей степени положительно».
Вполне естественно, что по мере развития атомной энергетики возрастает сложность измерительных задач. При этом большое внимание уделяется основному компоненту ядерного топлива — таблетке. Предъявляются всё более жесткие требования к её различным параметрам, в т. ч. к качеству поверхности: она должна быть практически бездефектной (без существенных трещин, сколов, раковин и т.п.). Более того, контроль внешнего вида таких таблеток должен быть весьма высокопроизводительным — до шести, а в перспективе до десяти таблеток в секунду. А это требует разработки и создания высокоскоростных систем технического зрения. Работы в этом направлении нами ведутся уже несколько лет и находятся в завершающей стадии — идут испытания созданных систем в производственных условиях.
Набирает обороты тематика, связанная с созданием средств контроля оболочек ТВЭЛ и топлива для реакторов на быстрых нейтронах типа БН. Её реализация требует перехода на новый уровень разработки измерительной техники: она должна работать в условиях повышенной радиации, фактически исключающих её ремонт. А это означает, что создаваемая аппаратура должна быть исключительно надёжной. Всё это не может не накладывать огромную ответственность на разработчиков.
Новейшие оптические системы
для страны
В рамках научного направления «лазерные технологии» в КТИ НП вот уже 20 лет по инициативе ИАиЭ ведутся работы по созданию коммерческих образцов лазерных генераторов изображений (лазерных фотопостроителей). С помощью таких генераторов, основанных на записи сфокусированным лучом лазера информации на вращающемся носителе, можно получать высокоточные шкалы, лимбы, кодовые диски. Особенно перспективно их применение для синтеза уникальных дифракционных оптических элементов для формирования волновых фронтов заданной конфигурации, что уже используется при решении, например, задач трёхмерного контроля (зондирования каналов отверстий), прецизионного контроля зеркал телескопов и т.д. Первая модель генератора CLWS-300 на основе аргонового лазера (рабочее поле до 300 мм) верой и правдой служит уже многие годы в России (ПО «УОМЗ») и за рубежом (Италия, Германия, КНР).
Но технический прогресс в элементной базе оптики шагает семимильными шагами. Так, появление полупроводниковых лазеров со стабильными характеристиками явилось великолепным подспорьем — «подарком» для разработчиков. Воспользовались этой возможностью и мы — объединили усилия с ИАиЭ для создания новой модели лазерного генератора изображений на основе полупроводникового лазера. Надо прямо сказать — нам это удалось. Генератор получился не только компактным, но и имеет заметно улучшенные метрологические и эксплуатационные характеристики в сравнении с предыдущей моделью. Подтверждением тому служат его успешные испытания в Харбинском институте технологий (КНР).
Отрадно, что как только были получены акты испытаний от китайских коллег, мы сразу же получили заказы
и от ОАО «ПО „УОМЗ“», и от Самарского аэрокосмического университета (Институт систем обработки изображений, директор чл.-корр. РАН В. А. Сойфер). Фактически эти две организации задают своего рода тон в оптической промышленности страны. А это означает, что появляется серьёзный шанс для модернизации её элементной базы.
На очереди новый проект, связанный с прямой записью непрерывного профиля произвольной топологии на трёхмерной поверхности методом абляции (удаления материала) пикосекундными импульсами ультрафиолетового лазера.
Ещё один успешный проект по созданию современных (и уникальных) оптических систем относится к одной из перспективных областей оптики — низкокогерентной микро-нанопрофилометрии. В КТИ НП предложен и исследован высокоскоростной бесконтактный метод измерения микро- и нанопрофиля поверхности, основанный на частичном сканировании коррелограмм. На его основе впервые в России разработан и создан бесконтактный быстродействующий оптический нанопрофилометр. С использованием в опорном плече интерферометра белого света совершенной (атомно-гладкой) поверхности и оригинального программно-алгоритмического обеспечения достигнут результат мирового уровня по прецизионному измерению высоты нанорельефа с рекордным разрешением по глубине менее 50 пикометров и реконструирован 3D-рельеф ступеней высотой в один атом. Эти результаты являются базой для решения метрологических задач в нанометровом диапазоне, создания эффективной контрольно-измерительной аппаратуры наноэлектроники.
 |
| Микронанопрофилометр МНП-1. На экране монитора — результат измерения атомных ступеней.
|
Космическая тематика
набирает обороты
В своём активе институт имеет шестилетний опыт успешного сотрудничества с ведущей космической (спутникостроительной) фирмой России — ОАО «Информационные спутниковые системы
им. ак. М. Ф. Решетнёва». Уже стала историей наша первая разработка для «решетнёвской фирмы» — распределённая измерительная система для контроля геометрии антенны (при её настройке в цеховых условиях) на основе малогабаритных дешёвых оптоэлектронных датчиков.
 |
| Коллектив лаборатории лазерных промышленных технологий — основной исполнитель проектов в интересах ОАО
«ИСС им. ак. М.Ф. Решетнёва», разработчик лазерного генератора изображений нового поколения. |
Мы выдержали тест на испытание, и фирма заказала нам сразу несколько серьёзных работ. Одна из них связана с созданием лазерной технологии для микропрофилирования чашек космических антенн с целью получения для них заданной диаграммы направленности.
Другой проект связан с созданием системы технического зрения для контроля процесса раскрытия крупногабаритной космической антенны зонтичного типа. Дело в том, что современные крупногабаритные антенны являются трансформируемыми, т.е. перед загрузкой в ракету должны складываться таким образом, чтобы вместиться в её обтекатель. Чтобы не было осечки, нужно всё тщательно отрепетировать на земле, тем более что антенна имеет достаточно сложную механическую конструкцию — в виде сочетания опорных спиц, многочисленных вантов, нитей. При раскрытии антенны возможны нештатные ситуации, которые и необходимо контролировать системой технического зрения. Задача абсолютно нестандартная: контролируемое изображение составляет 1010 пикселей, причём диагностика состояния раскрытия должна осуществляться в реальном времени, а это требует обработки больших массивов информации. Нам удалось решить эту задачу благодаря применению современной мощной процессорной техники.
К 2012 году нами впервые в стране разработана, создана, испытана и передана ОАО «ИСС им. ак. М. Ф. Решетнёва» автоматизированная система управления тепло-вакуумными испытаниями космических аппаратов, в том числе с имитацией космических условий. Система осуществляет автоматическое управление ходом испытаний в крупноразмерной горизонтальной вакуумной камере ГВУ-600 (объём более 600 м3), обеспечивает анализ нештатных ситуаций и автоматическое управление алгоритмом прекращения испытаний, контролирует более 1000 различных точек изделия в диапазоне от минус 150 до плюс 150 градусов Цельсия. Благодаря оригинальному алгоритму, основанному на физических свойствах испытуемого объекта и стенда, производится расчет управляющих сигналов и формируется их последовательность, обеспечивающая проведение термобалансных испытаний по сотням точек одновременно в режиме реального времени. Данное оборудование изготовлено в рамках коренной модернизации экспериментальной базы ОАО «ИСС имени ак. М. Ф. Решетнёва» для полноценного проведения испытаний космических аппаратов с учетом нового стандарта срока их эксплуатации (до 15 лет).
 |
| Крупноразмерная горизонтальная вакуумная камера ГВУ-600 и оборудование АСУ для неё. |
Подводя итог работы в 2012 г. секции по крупногабаритным трансформируемым конструкциям в рамках XVI Международной научной конференции «Решетнёвские чтения», зам. генерального директора ОАО «ИСС» проф. В. И. Халиманович сказал: «КТИ НП хорошо зарекомендовал себя в решении научно-технических проблем, стоящих перед нашей фирмой. Институт имеет удивительную особенность — решать нестандартные задачи с хорошим качеством и в срок. Теперь, я думаю, мы можем ставить перед ними и „бортовые“ задачи. Речь идёт о подключении КТИ НП к реализации ряда крупных космических проектов».
Керамика в мире измерений
Существует устоявшееся мнение, что разного рода встречи, «посиделки» зачастую пустая трата времени. Возможно, это и так. Но к эффективности деятельности Клуба директоров «СЭР» («Содействие, эффективность, развитие») это не относится. Благодаря практически ежемесячным выездным заседаниям Клуба на предприятиях нашего города (руководитель И. В. Попелюх) его члены имеют возможность активно общаться с руководителями предприятий и получать «из первых рук» информацию об их техническом переоснащении и возникающих при этом проблемах. Вот так в результате выездных заседаний в КТИ НП и ХК ОАО «НЭВЗ-Союз» (генеральный директор В. С. Медведко) родилось сотрудничество между нашими организациями.
Для обеспечения качества изделий из технической вакуумной керамики предприятие заказало КТИ НП оптико-электронную систему для бесконтактного контроля с высокой точностью геометрических параметров керамических кольцевых изделий. Эти изделия во всё возрастающей степени востребованы радиоэлектронной, атомной и особенно электротехнической промышленностью.
Задача оказалось не из простых. Необходимо было обеспечить автоматический контроль не только всех геометрических параметров широкой гаммы колец (наружный и внутренний диаметры, плоскостность и параллельность граней) и обнаруживать дефекты на торцах изделий. Это потребовало комплексирования различных оптических методов контроля — теневого, телевизионного, а также метода на основе структурного освещения с использованием специально синтезированных дифракционных оптических элементов. И такая задача нами была решена. В созданной установке каждая деталь в процессе измерения перемещается манипулятором на измерительную позицию, где производится полный её обмер (с погрешностью 5–10 мкм). По результатам измерения через 8 секунд производится разбраковка деталей («годен», «брак», «исправимый брак»).
Разработанная за короткий срок система успешно прошла производственные испытания и с апреля 2011 г. находится в промышленной эксплуатации в ХК ОАО «НЭВЗ-Союз».
 |
| Разработчики системы контроля керамических изделий перед сдачей установки заказчику (лаборатория технического зрения).
|
В настоящее время предприятием заказываются ещё три измерительных комплекса для обеспечения размерного контроля других выпускаемых керамических изделий (ролики, пластины, изоляторы).
Тяжела ты, шапка... инноватора!
Имея неплохие перспективы для роста института, его руководство, казалось, не должно испытывать особого беспокойства, кроме обычного в наше неспокойное время. Однако всё не так просто. Будучи академической организацией, институт, с одной стороны, должен выдавать «на гора» добротную научную продукцию в виде публикаций в рейтинговых журналах, соответствовать всем требованиям, предъявляемым
Минобрнауки РФ
к институтам РАН. А с другой — в силу малого бюджетного финансирования КТИ НП должен восполнять недостающие средства за счёт внебюджетной деятельности. Это ставит в исключительно ответственное положение не только дирекцию КТИ НП, но и весь коллектив.
Низкий академический рейтинг института и отсутствие должного финансирования — смерти подобно! Образно говоря: «Куда ни кинь — всюду клин!». Воодушевляет нас поддержка деятельности КТИ НП со стороны руководства СО РАН, и в особенности, его председателя академика А. Л. Асеева.
По большому счёту, без статуса бюджетной организации и бюджетных денег, позволяющих вести НИРы как заделы будущих ОКР с заказчиками, выжить крайне сложно. Ибо, что бы ни говорили, High-tech — деятельность в нашей стране, к великому сожалению, убыточная и никак не стимулируется. Именно благодаря нашему сегодняшнему статусу мы имеем возможность по-настоящему заниматься так называемой инновационной деятельностью.
Подводя итоги
Юбилей, будучи хлопотным мероприятием, заставляет, тем не менее, проанализировать пройденный путь, извлечь уроки, наметить курс дальнейшего развития и, главное, реально оценить «сухой остаток» деятельности организации. Если говорить о последнем, то за последние 10 лет только на предприятиях Росатома (ОАО «НЗХК», ОАО «МСЗ», ОАО «ЧМЗ», «УЭХК») введены в промышленную и опытную эксплуатацию полтора десятка разработанных институтом систем бесконтактного контроля геометрических параметров изделий. Более 70 автоматических систем «Комплекс» контроля геометрии колесных пар на ходу поезда успешно эксплуатируются на 15 железных дорогах страны. Уникальными лазерными генераторами изображений оснащены предприятия оптико-механической и космической отраслей России (ОАО «ПО „УОМЗ“ им. Э. С. Яламова», ОАО «НПП „Геофизика-Космос“»). Цифровые рентгеновские сепараторы алмазов уже несколько лет работают на горно-обогатительных комбинатах АК «АЛРОСА» в Якутии, там же трудятся наши системы индикаторного контроля РЛ-сепараторов, узлы и блоки сепараторов РМДС, система контроля рассеивающих пластин и автоматы-сортировщики алмазов по цвету являются штатным оборудованием ЕСО АК «АЛРОСА». И это далеко не полный перечень наших достижений.
По результатам комплексной проверки в 2011 г. институт признан лидером в стране и за рубежом в области оптико-информационного приборостроения.
В порядке подведения итогов вполне естественно возникла идея издания сборника избранных статей сотрудников КТИ НП. И нам удалось реализовать эту идею. В преддверии юбилея в издательстве «ГЕО» вышел сборник «Оптико-информационные измерительные и лазерные технологии и системы». В нём собраны оригинальные статьи сотрудников института по основным тематическим направлениям: оптика 3D объектов, 3D микро-нанопрофилометрия в частично-когерентном свете, 3D оптико-информационные технологии в размерном контроле, измерительные экстрим-технологии, лазерные технологии и системы для научных и промышленных применений, новые измерительные технологии, рентгеновские технологии для диагностики и обнаружения дефектов, системы технического зрения и когнитивные технологии, приборное обеспечение научных исследований. Сборник знакомит с историей становления некоторых разработок и новейшими прикладными научными результатами института как в интересах различных отраслей промышленности, так и в области научного приборостроения. Примечательно, что многие статьи написаны в соавторстве с сотрудниками предприятий, на которых была внедрена наша техника, что придаёт им особую ценность.
50 и 40 лет — отрезок времени достаточно большой. Отрадно, что в институте до сих пор работают с хорошей отдачей «аксакалы», те, кто первыми в 1972 г. переступил порог СКБ НП СО АН СССР: Ю. В. Обидин, Э. Л. Емельянов, Н. Е. Иванов, И. Д. Игнатова, К. П. Кащеев, А. П. Кратов, Г. В. Митрофанова, А. К. Поташников, Н. Ф. Трубицын, И. П. Шарыпов, И. А. Фомичева.
Проблема разрыва поколений в стране затронула и нас. Тем не менее, за прошедшие 10–15 лет выросло поколение молодых разработчиков, которое смело, с огоньком тянет ношу, которая требует полной самоотдачи, терпения в диалоге с заказчиком, мобильности, умения быстро найти решение в непредвиденных ситуациях. Среди них — к.т.н. П. С. Завьялов, м.н.с. И. А. Выхристюк, м.н.с. Р. В. Куликов, м.н.с. М. А. Завьялова, ведущий программист С. В. Каличкин, ведущий программист А. В. Шевляков, программист В. Э. Каликин и др. Этим ребятам нравится решать сложнейшие задачи (есть поле для самореализации!). Мы стараемся, чтобы они получали соответствующее вознаграждение за свой труд адекватно вкладу, учитывая цены на рынке рабочей силы.
С ними рука об руку трудятся опытные исследователи, разработчики и конструктора, в т.ч. зам. директора по прикладным исследованиям, зав. лаб. к.т.н.
А. К. Поташников, зам. директора по НИОКР, зав. лаб. А. Г. Верхогляд, с.н.с. к.т.н. Л. В. Финогенов, с.н.с. к.т.н. Е. В. Сысоев, с.н.с. С. Н. Макаров, ведущий программист А. В. Белобородов, главный конструктор Л. Б. Касторский, главный конструктор Э. Л. Емельянов, начальник конструкторского отдела В. И. Ладыгин, главный специалист С. А. Кокарев, зав. отделом, руководитель ЦКП по стандартизации СО РАН В. Н. Сероштан, ведущий инженер С. В. Майоров, ведущий электроник С. Г. Савков и др.
Хочу сказать, что сила КТИ НП ещё и в том, что мы стараемся двигаться вперед и решать поставленные задачи в единой связке — научно-технические подразделения + службы + опытное производство.
Пользуясь предоставленной мне возможностью, сердечно поздравляю весь коллектив КТИ НП с двойным юбилеем — и тех, кто в стенах института трудится сейчас, и тех, кто много-много лет отдал КТИ НП, но работает сейчас в другом месте, и, конечно, наших родных ветеранов, которые находятся на заслуженном отдыхе!
Успехов всем вам, сибирского здоровья, неиссякаемого оптимизма и удачи. Огромное спасибо нашим коллегам, благодаря сотрудничеству с которыми нам вместе удалось внести наш посильный вклад в укрепление могущества страны.
Считаю уместным в заключение привести строки гимна КТИ НП:
Мы прошли сквозь такие метели
За High-Tech трудный бой мы вели.
И наш низкий поклон всем, кто верил
В силу, мощь и успех КТИ.
Никому никогда не добиться,
Чтоб склонилась твоя голова —
КТИ — не сдавай позиций
И делами крепи слова!
стр. 8-9
|
