Властелины машин: точный расчет и дерзкие инженерные решения. Из цикла «Пассионарии Отечества»
- -
- 100%
- +
Инженер Владимир Семенович Сошников – «один из уралмашевских ветеранов, людей, работающих на заводе 35 лет и даже больше. Он пришел сюда в 1957 году, еще подростком. Шаг был отчасти вынужденным – из третьей подряд школы парня выгнали за поведение. А хочешь доучиваться на вечернем – ищи работу. Кто мог подумать, что из хулигана вырастет замечательный изобретатель, рационализатор и автор 35 патентов? Но тогда Сошникова взяли, конечно, не в конструкторское бюро, а сверловщиком в цех буровых установок. Правда, юноша оказался смышленым и вскоре отправился учиться в заводской техникум машиностроения, а в 1964 году получил первую конструкторскую работу в отделе тяжелых гидропрессов НИИ Тяжмаша Уралмашзавода. Потом окончил вечерний институт и уже к 30 годам был начальником группы» (Там же).
В. С. Сошников никогда не рвался ни в науку, ни в большие начальники, а свою позицию объяснял просто: «Когда я одно время руководил отделом горизонтальных прессов, то специально попросил, чтобы меня снова сделали инженером проекта, – вспоминает Владимир Семенович. – Все эти административные обязанности, работа с деньгами – это не для меня. Мое дело более, что ли, созидательное» (из статьи Никиты Аронова «Люди „Уралмаша“» // журнал «Огонек», №8, 2014 г.).
В. С. Сошников всегда был твердо верен инновационной составляющей своей работы на «Уралмаше»: «Я как конструктор обязательно постараюсь все улучшить. Внешне пресс, конечно, будет похож, но внутри – переделанный. Каждый пресс, который я делаю, немного отличается от других, – Владимир Семенович разворачивает два чертежа. – Вот смотрите, похожее устройство, только раньше заготовку просто толкали, а тут другой манипулятор, который ее берет и поднимает. На „Уралмаше“ такого рода оборудование всегда уникальное и, в основном, делается под конкретный заказ. Он потому иногда и зовется „заводом индивидуального машиностроения“» (Там же).
Как искушенный изобретатель, В. С. Сошников, за многие годы выработал умение интуитивно определять, какая из новых конструкторский идей может засверкать победительным алмазным блеском, и, как опытный наставник, неизменно старался передать свои знания и навыки молодым коллегам: «Меня постоянно наши патентовцы ругают, что в моих изобретениях всегда есть соавторы, – признается Владимир Семенович. – А я так думаю: почему бы не дать какому-нибудь молодому человеку несколько расчетов сделать? Я, конечно, напишу ему 10 процентов доли в изобретении. Но патент он получит такой же. И будет ему затравка, чтобы собственные изобретения делать» (Там же).
Изобретение – всегда продукт штучной выделки, и конструктор В. С. Сошников всегда верил, что на его смену придут молодые инженеры, для которых новации станут делом всей жизни.
И они пришли. Только чертежи читают теперь не на кульмане, а на мониторе, а в помощники берут новейшие цифровые технологии, в корне изменившие представление о труде инженера. Вот что говорит об этом главный конструктор «Уралмаша» Виталий Фурин: «В 2010-х годах мы начали работать с 3D-моделированием. На сегодняшний день мы создаём полноценную электронную копию изделия до болтов, с соответствующими габаритами и толщинами, выполняем все прочностные и усталостные расчёты. Сейчас активно внедряем ассоциативное проектирование, ассоциативные чертежи. То есть конструктор, разработав 3D-модель, передаёт данные в чертёж, сохранив взаимосвязи. Если изменения происходит в модели, они отражаются и в чертеже» (из статьи Анны Кучумовой «Сконструировать гиганта: интервью с главным конструктором „Уралмашзавода“», 31.05.2021).
«Ассоциативное проектирование» – тут, похоже, и до сонетов недалеко! Однако экскаваторы для горнодобывающих предприятий, дробильно-размольное оборудование, тяжёлые мостовые краны – все эти вещи сугубо прозаические, поэтому В. Фурин продолжает свой рассказ уже без искусствоведческих терминов: «Внедряем и функциональное моделирование. То есть в программной среде любой модуль изделия может быть собран из блоков. В каждом из них есть функционирующий узел, который описан математической моделью. Таким образом, мы составляем, например, схему гидравлической системы дробилки или механизма подъёма экскаватора. И собираем мы схему из блок-модулей, каждый из которых имеет под собой математику» (Там же).
В череде вопросов корреспондента о цифровой трансформации «Уралмаша» не смутил главного конструктора и такой: «А можно ли, например, заставить рудоразмольную мельницу поумнеть?». В. Фурин нашелся сразу: «Есть у нас в качестве ответа кейс. „Карельский окатыш“ в 2011 году вышел с инициативой – автоматизировать процесс дробления, сделать его интеллектуальным. Казалось бы, дробилка – машина, которая перемалывает руду, откуда тут интеллектуальное производство? Но мы стали эту тему раскручивать, совместно со специалистами заказчика прорабатывать. И внедрили гидравлику, которая регулирует размер щели без участия человека. То есть дробилка сама себя загружает, автоматически снижает или увеличивает нагрузку, сама себя защищает от перегруза, попадания недробимых кусков породы и так далее. Не сидит больше работник в шумном и запылённом помещении, а комбинат повысил качество своей продукции и оптимизировал затраты» (Там же).
1.4. Три закона В. П. Гапонцева. Как в НТО «ИРЭ-Полюс» осуществляют трансфер лазерных технологий
А теперь – третий портрет современного инженера. Только написан он будет, скорее акварельными, чем масляными красками. Потому как тема нашей небольшой зарисовки – «коммерциализация научных исследований и инженерных разработок» – для российского экономического ландшафта в теории вроде бы прозрачна, но на практике – ориентировочна и размыта до состояния эскиза.
И то: научные открытия и прорывные технические решения есть; нет стройной системы доведения инноваций до опытного образца и, тем более, до серийного производства. Обидный диссонанс: за последние двадцать лет финансирование науки в России выросло в десятки раз, однако эффективность их использования оставляет желать лучшего. При подведении итогов выполнения утвержденной в декабре 2011 года «Стратегии инновационного развития Российского Федерации на период до 2020 г.» выяснилось, что не выполнен один из ключевых показателей – «КРІ по доле экспорта высокотехнологичных товаров российских производителей в общемировом экспорте высокотехнологичных товаров. К 2020 г. планировали выйти на 2%, в результате не дотянули даже до 1%» (из статьи Татьяны Подсветовой «Инновации и проблемы коммерциализации научных разработок в России» // журнал «Россия: тенденции и перспективы развития», выпуск №16, 2021 г.).
В США вопросы коммерциализации научных разработок, трансфера новых технологий в реальный сектор экономики решаются на серьезном законодательном уровне, в том числе, к примеру, за счет реализации принятого в 1980 году «закона Стивенсона-Уайдлера „О технологической инновации“, который потребовал от каждой федеральной лаборатории создания офиса по выявлению коммерчески ценных технологий и их последующему трансферу частному сектору» (из статьи Олега Фиговского «Инновационные системы США: задачи и реализация» // журнал «RELGA», №1 (334), 2018 г.).
У нас же, за исключением, пожалуй, корпорации «Росатом», НПО «Энергомаш имени академика В. П. Глушко», АО «„Информационные спутниковые системы“ имени академика М. Ф. Решетнёва», холдинга «Вертолеты России», достижения в этой сфере осуществляются, в основном, за счет пассионарных усилий первопроходцев-одиночек.
Таких, скажем, как основатель Научно-технического объединения «ИРЭ-Полюс» (г. Фрязино) Валентин Павлович Гапонцев (1939 – 2021). Небольшая фирма, созданная в 1990 году на базе НПО «Полюс» – крупнейшего в СССР объединения, занимающегося газовыми, твердотельными и полупроводниковыми лазерами – к началу 2020-х годов превратилась в Группу IPG Photonics, контролирующую 80% мирового рынка волоконных лазеров большой мощности, которые используются, в основном, в телекоммуникациях, а также в промышленности для сварки, резки, гравировки и других видов обработки металлов. Финансовые показатели фирмы неуклонно росли из года в год. Например, выручка по итогам 2017 году достигла $1,4 млрд, в связи с чем в 2018-м компания была включена в индекс S&P 500.
Основа достижений В. П. Гапонцева как ученого и инженера – это «безупречно грамотный подход к ведению исследований. Помимо того, что он регулярно экспериментировал с новыми материалами для кристаллических лазеров, используя при их изготовлении разные редкоземельные ресурсы, изобретатель имел четкое понимание процесса научных изысканий на всех его этапах. К 1985 году в его лаборатории скопилось более 8000 протестированных образцов различных твердотельных материалов для лазеров, а сам ученый уже владел несколькими десятками патентов» (из статьи «Настоящий миллиардер», 20.10.2022, https://welcometoma.com/gapontsev/).
Когда наступили 1990-е, ученый понял, что надо двигаться дальше. Вот что вспоминал сам В. П. Гапонцев о первых шагах работы своей фирмы: «Вначале было создано НТО „ИРЭ-Полюс“. Я тогда заведовал лабораторией в Институте радиоэлектроники (ИРЭ) РАН. Время было такое, что все более или менее активные люди, ученые, инженеры, глотнув свободы, создавали свои фирмы, порой несколько сразу. Я всегда хотел пойти своим путем, видя невежество и безволие подавляющей части „красных“ директоров и руководителей научных организаций. Провел со своими студентами несколько разработок для отечественных заказчиков – получили дополнительный заработок, но перспективы видно не было. Быстро понял, что на нищем внутреннем рынке в области высоких технологий делать нечего. Не было и желания податься в услужение за рубеж, хотя связи и репутацию в США имел. На свой страх и риск я взял кредит в банке, потом нашел заказы за рубежом» (из статьи «Как фрязинская фирма Владимира Гапонцева „ИРЭ-Полюс“ стала основой создания группы IPG Photonics – мирового лидера в производстве волоконных лазеров», 16.10.2008, http://archive.fryazino.net/forum?action=post&fid=15&tid=151215&page=0).
Уже позже, в процессе становления компании ее лидер сформулировал для себя «три закона Гапонцева»: «Первый закон: если у вас есть, чем удивить мир, начинайте свое дело, хотя это и трудно. Второй закон: привлекайте инициативных людей, но будьте бдительны. Третий закон: всегда помните, что работа в электронике требует выход на рынки всего мира. Создавайте филиалы в странах, где правительства и законодательство поощряет высокие технологии и экспорт такой продукции. Именно там „дешевые кредиты“ и налоговые льготы» (Там же).
Думается, именно эти три выстраданных постулата определили стратегию развития фирмы и последовательность действий ее лидера. Вот краткая хроника становления компании:
«1-й этап: 1990 г. – завлабораторией ИРЭ В. П. Гапонцев – ученый в области оптоволоконных устройств, образует товарищество «НТО «ИРЭ-Полюс», объединяющее изобретателей Института радиотехники и электроники АН СССР и производителей лазеров НПО «Полюс» для производства приборов и устройств оптоволоконной связи. Через год фирма разделилась с инженерами «Полюса», арендовала помещения во Фрязино и в 1993 г. создала первые оригинальные усилители и генераторы для оптоволоконной связи, лучшие в мире.
2-й этап: первый международный контракт на $0,7 млн. с крупной фирмой на рынке коммуникаций ItalTel (оборот – $6 млрд.) на поставку приборов для оптоволоконной связи.
3-й этап: покупка в кредит небольшой фабрики-банкрота под Франкфуртом и организация немецкого предприятия IPG Laser (ИРЭ-Полюс-Групп Лазер), в котором вахтовым методом работали десятки сотрудников из Фрязино. Это позволило преодолеть таможенные барьеры на продажу продукции high-tech (высоких технологий) и получить европейский рынок.
4-й этап: в 1997 году Гапонцевым образована фирма IPG Fibertech S.r.l в Италии, в 1998 г. – для проникновения на рынок США – в Оксфорде (США, Массачусетс) фирма IPG Photonics Corporation. В 2001 году IPG поставила усилители для оборудования 5 млн. американских домов. А в 2002 году Гапонцев победил в конкурсе «Лучший предприниматель Новой Англии»» (Там же).
Далее – по нарастающей: «Для выхода к новым рынкам фирма впервые привлекла портфельных инвесторов на $100 млн., проводит модернизацию оборудования и Гапонцев начинает прорыв в секторе мощных волоконных лазеров. 2002 г. – IPG, неподдавшаяся на шантаж производителей лазерных диодов (США), начала собственное роботизированное производство суперярких диодов для накачки мощных лазеров. К 2005 г. фирма Гапонцева произвела их больше, чем все компании мира вместе взятые, при более низкой себестоимости. 2003 г. – запатентованные методы суммирования мощности диодов привели к существенному прорыву к высоким энергиям; международная группа IPG вошла в тройку лидеров среди производителей мощных волоконных лазеров» (Там же).
Сам В. П. Гапонцев к трем вышеперечисленным постулатам успеха присоединял еще и четвертый, связанный с синергетическим аспектом: «Мы нашли свою нишу на стыке трех направлений, создав новое поколение мощных и практически идеальных волоконных лазеров и оптических усилителей различного спектрального диапазона, которые по своим характеристикам на порядки величин превышают все известные лазеры других типов. Это поколение включает более 80 линий приборов различного назначения, большинство из которых конкуренты до сих пор не смогли воспроизвести. Они безотказно действуют в любой обстановке, в космосе и под водой, способны непрерывно работать десятки лет, компактны и не требуют сервисного обслуживания. Так что, волоконные лазеры имеют все шансы стать доминирующей технологией лазерного рынка» (Там же).
Инновационные разработки В. П. Гапонцева и его сотрудников получили высокую оценку в научном сообществе, к его мнению неизменно прислушивались специалисты отрасли: «В 1991 году академик-секретарь Отделения общей физики и астрономии РАН академик Леонид Келдыш пригласил Гапонцева сделать научный доклад на Бюро Отделения. СКБ ИРЭ, где тогда работал Валентин Павлович, как и все научные институты, был беден в оснащении научными инструментами, а у Гапонцева были какие-то идеи в направлении развития „ИРЭ-Полюс“. Но главное – у него был реальный уникальный научный результат высокого класса по созданию новой технологической платформы для волоконных лазеров большой мощности. По науке – доклад был безупречным. Вопрос задал академик А. С. Боровик-Романов: „А от нас Вы чего хотите?“ (В ОФН РАН обычно люди приходили с просьбами.) Ответ: „Да от вас я ничего не хочу. Я вам предлагаю рассмотреть вариант жизни и развития“. Валентин Павлович Гапонцев пришел с предложением о возможном варианте выхода из нищеты» (из статьи «Свет маяка в мире промышленной революции – ОФН РАН вспоминает Валентина Гапонцева», 25.10.2021, http://www.ras.ru/news/shownews. aspx? id=8ca2d833—2b73-4eba-99a9—860ed1a5e97).
Такое поведение лидера «ИРЭ-Полюс» было для него вполне характерно: не ждать от кого-то финансовых средств или необходимого оборудования, а поставить всё на коммерческую основу, внедрять инновации, расширять круг заказчиков.
И еще один аспект. Раз тема нашей зарисовки «коммерциализация», коснемся такого еще недавно непривычного вопроса, как «Сколько стоит современный ученый в России?». На него как-то попробовал ответить известный журналист, постоянный автор журнала «Наука и жизнь» В. С. Губарев: «Я обращался с этим вопросом к разным ученым, но все они лишь пожимали плечами, мол, нельзя спрашивать о том, на что нет ответа. И лишь один человек сказал неожиданно просто и необычно: „Я стою порядка 12 миллиардов долларов. А Алферов – около 15 миллиардов. Он подороже, и потому Нобелевский лауреат“. Шутка? Возможно. А если это кажущийся юмор, и цена крупного ученого намного дороже современного авианосца?!» (из книги Владимира Губарева «Секретные академики» // Москва, «Алгоритм», 2008 г.).
Ну, авианосец не авианосец, а на строительство 4-х самых современных российских атомных подводных лодок «Борей» (стоимость одной $713 млн) состояния ученого В. П. Гапонцева точно хватило бы (см. статью Леонида Нерсисяна «Субмарины за миллиарды: топ-5 стратегических атомных подлодок», 09.02.2017).
Вот что сообщало в октябре 2021 года агентство «ТАСС» о смерти 82-летнего ученого и предпринимателя: «Международное общество инженеров биофотоники (Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers, SPIE, США) в 2010 году включило Гапонцева в список 28-ми выдающихся мировых ученых в области лазерной физики, техники и технологии. В этом же году ученый получил Государственную премию России „за комплекс инновационных разработок и создание высокотехнологичного производства волоконных лазеров и систем волоконно-оптической магистральной и локальной связи“. Гапонцев занимал 54-ю строчку списка богатейших российских бизнесменов по версии Forbes. Его состояние оценивалось в $2,8 млрд» (из статьи «Умер физик и миллиардер Валентин Гапонцев», 23.10.2021, https://tass.ru/ekonomika/12746215).
Глава 2. Педантичный расчет и дерзость мысли – имманентный парадокс и суть инженерной профессии
2.1. «Стыковка полёта мысли и земных ограничений»
Если задуматься о сути инженерного дела, выявляется одна, думается, ключевая особенность этой профессии. Казалось бы, очевидная для тех, кто ею занимается, но вполне неожиданная для тех, кто знает о ней понаслышке. И притом превращающее инженерные занятия в захватывающее действо.
Вот мнение на этом счет доктора технических наук, бывшего ректора Тюменского государственного нефтегазового университета Николая Николаевича Карнаухова: «Инженерное творчество – занятие в высшей степени интересное, поскольку именно здесь происходит синтез теории и практики, „дедукции“ и „продукции“. Инженер должен, с одной стороны, находить самые смелые и неожиданные для текущей практики решения, поскольку, следуй он в общей колее, работа такая не принесёт выгоды никому. С другой стороны, инженеру, в какой бы полёт фантазии он бы ни устремился, надо сверять свои координаты с жёсткими условиями технико-экономической реальности. Эта стыковка полёта мысли и земных ограничений делает инженерное дело одним из увлекательнейших занятий на свете» (из вступительной статьи Николая Карнаухова к книге Нурали Латыпова, Сергея Ёлкина, Дмитрия Гаврилова «Инженерная эвристика» // Москва, «Астрель», 2012 г.).
Вот только загвоздка в том, как совместить в одном индивиде (конструкторе, проектировщике или технологе) педантичность при проведении необходимых расчетов для учета технико-экономических реалий и дерзость инженерных решений, без которой, думается, ничего принципиально нового и не создать. И, пожалуй, именно этот удивительный сплав скрупулёзности в расчетах и богатого воображения творца и является имманентным парадоксом и уникальной сутью инженерной профессии.
Впрочем, инжерное дело, хотя основано на точных вычислениях – всё-таки не математика. «Царица наук» (а именно так ее называл немецкий ученый XVIII века Карл Гаусс) требует безупречной тщательности в расчетах и исключительного терпения. Тот же Григорий Перельман (известный как загадочный бородач-отшельник из Петербурга, отказавшийся от премии в 1 миллион долларов) семь лет – с 1995 по 2002 годы – работал над доказательством гипотезы Пуанкаре. И всё-таки добился своего, за что был удостоен «математической нобелевки» – премии Филдса (впрочем, от которой он тоже отказался).
Гипотеза Жюля Анри Пуанкаре от 1904 года (которую для непосвященных в математические изыски можно изложить так: «если трёхмерная поверхность в чём-то похожа на сферу, то её можно расправить в сферу») остается на сегодняшний день единственной решённой математической проблемой из семи задач тысячелетия. Из-за этой краткой формулировки гипотезу французского математика некоторые специалисты пафосно называют «Формулой Вселенной». Похоже, в этом-то и кроется причина отказа Перельмана от всех премий. Он просто как-то иронично заметил: «Я знаю, как управлять Вселенной. Скажите, в таком случае, зачем мне бежать за миллионом?».
Настоящего инженера тоже во многих случаях спасает чувство юмора. Ну, а от слишком дотошных, до занудности, расчетов – выработанная с годами профессиональная интуиция: «Легендарный ученый, один из корифеев отечественного кораблестроения Алексей Николаевич Крылов вспоминал, как будучи еще инженером-практикантом, подружился с главным инженером Адмиралтейского завода (тогда, в последнее десятилетие XIX века он назывался Франко-Русский судостроительный) Петром Титовым, гениальным корабелом-самоучкой. Образованный Крылов помогал ему осваивать точные науки. Как-то для примера они решили рассчитать сечение кованой стойки шлюпбалки. Один сделал расчет по правилам сопромата, другой – по наитию. И главное не в том, что результаты почти совпали. Крылова поразило, что приземленные, проверенные на практике методы инженера, у которого профессия „на кончиках пальцев“, в определенные моменты оказываются более точными и подходящими, чем математические модели. Мало уметь считать – надо понимать свое дело досконально, глубинно. Этот принцип работает всегда» (из статьи Владимира Александрова «Человек с рундуком», 19.11.2017).
2.2. Как корабль инопланетян встречали в Курской области с приветственными речами и оркестром. Фантастика на службе технического прогресса
Продолжим тему парадоксальной сути инженерной профессии. Ну, положим, технические знания, накопленные человеческой цивилизацией, основные понятия об инженерных расчетах и цифровом моделировании, сведения о законах, формулах – эпюрах в сопромате в конце концов – можно получить в техническом вузе. Но как быть со второй составляющей инженерного дела – выдвижением новых идей, которые рождаются, похоже, никак иначе, как при помощи богатого воображения?
Но как развивать фантазию, выдумку, артистизм мышления? Каждая страна ищет свой ответ на этот сложный вопрос. Страна, которая показала миру, как за менее чем шесть десятилетий диковинную сказку (1903 г., статья К. Э. Циолковского «Исследование мировых пространств реактивными приборами») превратить в блистательную быль (1961 г., полет Ю. А. Гагарина), сделала ставку на любознательных мечтателей.
Тиражи советских научно-популярных и научно-технических журналов с конца 1950-х показывали экспоненциальный рост и значительно превосходили тиражи литературных журналов: «Тираж „Нового мира“ в 1958 году был 140 000 экз., в 1975-м – 172 000. „Техника – молодежи“ в 1960 году выходила тиражом 600 000 экз., в 1970-м – 1 700 000. Более сложный и слегка фрондерский по духу журнал „Знание – сила“ в 1965 году имел тираж 400 000 экз., в 1967-м – 700 000 (максимальный за всю историю этого издания), в 1970-м – 500 000. Еще более фрондерская и в то же время более узкая по тематике, чем другие научно-популярные журналы, „Химия и жизнь“ выходила в 1977 году тиражом 300 000 экз. а в 1980-м – 325 000. По словам основателя журнала „Моделист – конструктор“ Юрия Столярова, тираж этого издания в лучшие времена составлял 2 млн. экз.» (из статьи Ильи Кукулина «Периодика для ИТР: советские научно-популярные журналы и моделирование интересов позднесоветской научно-технической интеллигенции» // журнал «НЛО» №3, 2017 г.).
Причем, похоже, дело не только в том, что Россия всегда выделялась своей литературоцентричностью, но и в том, что отечественные ученые умы видели в научно-популярных изданиях немалый потенциал использования в виде архимедова рычага так почитаемой марксизмом гегелевской диалектики: «Известный советский физик Яков Дорфман (1898—1974), автор выдержавшей много изданий „Всемирной истории физики“, писал в 1932 году: „На мой взгляд, литература обладает двумя возможностями для техпропаганды. С одной стороны, это историческая техническая хроника, с другой – научная фантастика. Одно – взгляд назад, движение к техническому „сегодня“ от прошлого, второе – взгляд вперед, движение в будущее. Любой вопрос техники становится увлекательным, интересным, если он дан не в виде статических описаний и объяснений, а в своем диалектическом развитии“» (Там же).
Заметим, что в расширении ареала потенциальных читателей проблем не возникало: «В 1945—1968 годах подготовка инженерно-технических специалистов росла экспоненциально. В 1945—1950 годах вузы и техникумы закончили около 525 700 студентов, что составляло 27,3% всех, кто в это время в СССР закончил какие-либо учебные заведения, а в 1966—1968 годах (уже за три года, а не за пять) – 1 628 000, что составляло 44% всех выпускников. Все больше молодых инженеров шли по распределению не на заводы, а в институты и конструкторские бюро, где складывалась новая социальная среда» (Там же).