Люди цифры. Шесть взглядов на новую энергетику

Когда мы делали первые пробы изложения архитектуры Интернета энергии на публике, то опасались, прежде всего, непринятия ее и даже отпора со стороны инженеров и отраслевых специалистов. Но в аудитории оказался «добрый зритель в девятом ряду», который с восторгом принял основные наши идеи и дал несколько очень ценных технологических советов по воплощению новой архитектуры. Эта моральная и содержательная поддержка от опытного инженера-конструктора, творческого и одновременно прагматичного человека была бесценной. С него мы и начнем проект «Люди цифры».

Игорь Озерных

Об энергетике как киберфизической системе

Игорь Леонидович, для Вас за словами «цифровая энергетика» что-то стоит? Это просто модное словосочетание или понятие, обладающее самостоятельным смыслом?

Ну, я скажу так, не только стоит… Я могу сказать, что всю свою жизнь, с момента, когда я закончил вуз, – это был 1971 год, – я это понятие в себе формировал и развивал. Я учился в Новосибирском электротехническом институте (сейчас НГТУ) на факультете электроэнергетики, и мне повезло, что моим научным руководителем еще в студенческие годы стал один молодой аспирант, которого интересовала возможность аппарата теории вероятности и математической статистики в задачах электроэнергетики, это было очень свежим направлением в то время. Моя дипломная работа была первой в истории кафедры, и в отличие от других дипломных проектов, в ней не было чертежей, в ней было то, что сегодня мы называем презентацией: графики, таблицы, блок-схемы. Все расчеты выполнялись на современной для того времени ЭВМ ODRA 1204, а программа была написана на Алголе. Данные в ЭВМ заводились на перфоленте и для ускорения отладки надо было уметь читать код на перфоленте и исправлять его вручную с помощью специального дырокола.

Я закончил обучение, остался на кафедре, защитился… Для патриархов кафедры это все было не очень понятно. Они относились к этому с большим скепсисом и критикой, как-то не видели перспективы. Получилось фактически так, что тема, которой я тогда занимался, сейчас, к моему удивлению, стала основным предметом моей деятельности. Тогда это тематическое направление называлось «Применение ЭВМ в электроэнергетике», а сейчас – «Искусственный интеллект в энергетике». Хотя уже в то время мне было понятно, что, занимаясь энергетикой, я более склонен к проблемам управления, а умные машины эти проблемы могут решить на качественно новом уровне.

Сейчас я понимаю, что интуитивный выбор малопонятного тогда для отрасли, но очень интересного для меня направления оказался удачным.

Мое понимание на сегодняшний момент такое: к энергетике надо подходить как к киберфизической системе.

Прекрасно! Оставшись работать в вузе, Вы стали, как говорил академик Лев Арцимович, «удовлетворять личное любопытство за государственный счет». А как этот интерес превратился в профессионализм?

Идеи киберфизики, впитанные еще за время учебы и работы в вузе, я имел возможность опробовать только в космической отрасли. Там в 80-е годы появились уже контролеры и цифровые технологии. Советский Союз пытался тогда не отставать, хотя отставал, конечно… Но все же была доступна необходимая элементная база, можно было экспериментировать. Мне повезло, что я попал в конструкторское бюро (КБ) НПО им. Лавочкина, и я сразу понял, что здесь можно по-настоящему творить, в том числе с применением цифровых технологий.

23 марта 1983 года Рональд Рейган заявил о работе США над программой «Стратегическая оборонная инициатива» (СОИ)

Это был резкий для меня переход в новую область деятельности, погружение в совершенно другое организационное и культурное окружение, переезд в новое место, а мне уже было 42 года… Тема, которой мы занимались, была секретная. Принципиально можно сказать так: тогда велась большая работа над так называемым «анти-СОИ», под задачи «анти-СОИ» требовалась огромная инфраструктура, ею я и занимался. Вообще, в космических аппаратах сама космическая машина по затратам составляет процентов 20—30, все остальное – инфраструктура. И поэтому инфраструктурные задачи были очень значимы…

Надо отметить, что был уже конец 80-х. Полным ходом шла перестройка, стал формироваться рынок. Нужно было адаптироваться к новым условиям. А мы такие великие – 1500 человек в КБ, опытный завод, мы на Марс летаем, на Луну летаем, мы все можем… И мы попытались решать коммерческие задачи с разной степенью успешности. Наработки по цифровым решениям тогда очень пригодились. Наш генеральный конструктор понимал, что надо делать что-то сильно коммерческое…

Кстати, Линдон Ларуш, считающийся «крестным отцом» программы Стратегической оборонной инициативы США (СОИ), рассматривал данную программу в качестве катализатора научно-технического прогресса. Обычно прорывные научные знания и инженерные решения появляются во время войн. А здесь было желание спровоцировать развитие в относительно мирных условиях. Вы начали рассказывать про генерального конструктора НПО им. Лавочкина…

Да, это был фактически мой последний Учитель по жизни, Ковтуненко Вячеслав Михайлович, доктор наук, Герой Соцтруда и так далее. Настоящий такой генеральный конструктор. Он был по образованию математик, закончил отделение прикладной математики в Ленинградском университете. Выдающийся генеральный конструктор. Не многие его знают, но он очень известный в определенных кругах.

Мы с ним как-то сблизились. А я был тогда главным конструктором по направлению, у него много было главных конструкторов. Он мне помог с одной темой. В районе Обнинска была специальная научная база, он дал мне возможность получить государственный заказ, и под этим флагом я стал «раскручиваться». Он сказал мне: «Давай делать инфраструктуру. Надо космическими экспериментами в летающих на околоземной орбите спутниках управлять на земле». Речь шла о решении задачи выращивания кристаллов в космосе. В результате для меня фактически здесь произошло освоение современных цифровых технологий. Особой цифровой философии тогда не было, была только идея организации научного эксперимента и было ясно, что без цифры управлять быстрыми процессами в печках для выращивания кристаллов не возможно. Здесь я хватанул практики цифровых технологий. Мы уже тогда начинали говорить о том, что должна быть киберфизика, какие-то умные машины, самостоятельно управляющие физическими процессами.

Ковтуненко Вячеслав Михайлович – генеральный конструктор НПО имени С.А.Лавочкина

Вы сказали, что когда попали в КБ, то поняли, что здесь можно по-настоящему творить. От этой фразы немного повеяло духом НИИЧАВО из прекрасной повести братьев Стругацких «Понедельник начинается в субботу». Можно здесь чуть подробнее остановиться?

Точно. Когда я оказался в КБ, я понял, что по сравнению с вузом попал в совершенно другое пространство, и когда погрузился в проблематику, то осознал, что только здесь можно достичь результата. КБ состояло из двух типов специалистов – это проектанты и конструкторы. Из полутора тысяч человек проектантов – максимум пятьдесят, может быть, тридцать, все остальные – конструкторы. А рядом еще было развернуто опытное производство.

НПО им. Лавочкина отличалось тем, что решало в системе Министерства общего машиностроения задачи научного, дальнего космоса, большинство КБ были направлены на решение прикладных задач. Соответственно, все было более открытое, была возможность наблюдать интересные процессы, обсуждения: «Так, ребята, сейчас мы обсуждаем тему полета на Марс с пенетратором», и так далее. Со стороны довольно дико выглядело. Заходишь в комнату проектантов, никого за рабочими местами нет, люди скучковались, обсуждают полет на Марс, как бросить пенетратор, сделать забор грунта и произвести его анализ.

Но они-то все были люди реальные, они понимали, что на это нужны средства. А на самом деле тогда война за заказы была не менее сложной, чем сейчас. И чтобы их получить, надо было иметь большой административный ресурс. И действительно, генеральные конструктора – это люди, которым партия доверяла в том, что они не могут подвести, но сделают что-то значимое, и фактически деньги выделяли под них.

О главных конструкторах

Джонатан Тененбаум, много занимавшийся международной научной аналитикой, мне говорил: «Генеральный конструктор – это что-то особенное, это русское или советское явление». Мне представляется, что в генеральных конструкторах сочеталось обладание новым научным знанием, «окаянство» в проектировании новых систем, ну и суперответственность за решение сверхсложных задач. Это так?

Да, суперответственность, вплоть до ухода из отрасли и даже угрозы жизни. Вы знаете, как Лавочкин умер? Нет? Лавочкин развивал направление крылатых ракет, он один из первых понял их перспективность для систем вооружения. И мы сегодня знаем, что это так. Под руководством Лавочкина была сделана ракета «Буря». К сожалению, ни одно испытание не прошло удачно, их было три или четыре, они, как говорилось, все были «за забор». Его вызвали на Совет генеральных конструкторов, который возглавлял Королев, и так его прочистили, что у него случился инфаркт. Были такие разборки.

Лавочкин Семён Алексеевич (1900—1960) – советский авиационный конструктор (третий слева)

Рядом с генеральными конструкторами стояли выдающиеся ведущие конструкторы. Вы их имен, конечно, не знаете… Генеральный конструктор – это идея, это гарант, под которого выделяли финансирование, но все пробивал ведущий конструктор по направлению, он за все отвечал. Обычно у генерального или главного конструктора была отдельная служба, в которой работали несколько ведущих конструкторов по крупным темам. Они пробивали все деньги, они занимались тем, что мы сегодня называем управление проектом.

Все же, какими компетенциями обладали настоящие, не книжные генеральные конструкторы?

Как мне говорил Ковтуненко, «никакой я не конструктор». Хотя он был генеральный конструктор, он повторял: «Я никакой не конструктор, я математик». Потому что главный конструктор, он, как главный врач, – лечить не умеет, но зато может хорошо организовать. Здесь то же самое.

У главного конструктора должна быть, конечно, какая-то природная предрасположенность, но иногда бывает, что сам он не может зарисовать никакую деталь и вообще даже починить ничего не может…

Это были и не ученые в классическом их понимании. Тот же Ковтуненко был членкором Академии наук, но его выбирали по совокупности практических работ. К таким, как он, ученые от фундаментальной науки в Академии относились с некоторым презрением: «Вы прикладники, у вас науки нет». Ковтуненко мне рассказывал, что, когда его избирали в членкоры, он выступал с докладом, потом ему стали задавать вопросы. Когда вопросы стали нагревать атмосферу, тогдашний Президент Академии Александров сказал: «Вы тут вопросы задаете, а у него уже летит». Речь шла о том, что был недавно запущен в дальний космос космический аппарат, разработанный НПО им С. А. Лавочкина.

И когда я с этим столкнулся после вузовской деятельности, то был удивлен: генеральный конструктор, но без стремления к публикации теоретических работ. Да, он читал лекции в МАИ, но под его редакцией вышел только один сборник работ НПО им. Лавочкина. У него была мощная проектная интуиция, основанная на глубоком понимании своего дела, и организационный талант.

Об управлении проектом

Давайте вернемся к КБ и рассмотрим его как институт, организационный механизм воспроизводства некоторой практики. У каждой организованности есть свой жизненный цикл: они зарождаются, растут, старятся и должны когда-то умереть. Наблюдая за некоторыми академическими НИИ, я понимаю, что их время уже закончилось, в них иссякла интеллектуальная энергия, выполнено предназначение. Может, и время КБ закончилось?

Не согласен. Собственно говоря, то, что вы говорите про научные институты, научные школы, все очевидно, и тогда было очевидно. Эти структуры не могут длительно существовать. Такой институт исчерпывает сам себя по мере ухода его основателя или по мере решения фундаментальной задачи, ради которой он был создан. Поэтому научные институты со временем все исчезнут, растворятся в университетах нового поколения, куда происходит постоянное втягивание молодых мозгов. Все должно быть университетское. Никаких НИИ не должно быть. А вот КБ (центры R&D) должны остаться, ведь КБ – это структура для коммерциализации.

Трудно себе представить, чтобы могли существовать в современных российских условиях КБ гражданского назначения на полторы тысячи человек…

А столько и не надо. Ковтуненко после посещения одного R&D-центра в Америке говорил: “ Вот это КБ! 300 человек, живописное место, чистота! Вот такое должно быть КБ!». Он считал, что 300 человек хватит за глаза, любая задача решается. И еще не надо самостоятельно содержать опытные производства, потому что рынок позволял привлечь производства под задачу. И в наших задачах можно справиться гораздо меньшими силами, если правильно действовать.

А правильно – это так, как он меня учил: «Надо держать проект за две точки, как рыбу, за голову и за хвост. Держи ТЗ и схему деления проекта, с одной стороны, и испытания, с другой. Все остальное можешь отдать смежнику, который лучше тебя выполнит работу».

Я придерживаюсь этой технологии всегда.

Хорошо сказано! Давайте на вопросы организации КБ в современных условиях зайдем с практической стороны. Сейчас Вы в Институте арктических технологий МФТИ решаете достаточно комплексную, инновационную задачу – создание автономных гибридных систем энергоснабжения (АГСЭ). Немного расскажите про задачу и как вы применяете «технологии КБ» на ее примере.

Когда мы первый раз два года назад с моими партнерами выходили с идеей этого проекта на НТИ, он формулировался, как я позже понял, с достаточно примитивных, слишком технологических позиций, и нас фактически никто не понял. Многим показалось, что обсуждается вопрос реализации конкретного проекта АГСЭ, «бери и делай», будет заказчик, собери оборудование и приделай к нему систему управления. Сейчас мое понимание и позиционирование проекта серьезно трансформировалось, в том числе в результате знакомства и обсуждения ваших разработок по архитектуре Интернета энергии.

Архитектура IDEA послужила фундаментом для разработки АГСЭ

Во-первых, надо говорить о платформенных решениях, это однозначно. Во-вторых, да, действительно, мы должны обеспечивать интеграцию киберфизических систем. Местных патриархов из МФТИ этот термин немного покоробил, но они придумали тоже неплохой термин – физико-технический инжиниринг. Сегодня в МФТИ главное, на чем мы можем прорваться на рынок высоких технологий в энергетике, – это физико-технический инжиниринг. Мы не сможем прорваться на отдельном оборудовании – ветроустановки, накопители…

В нынешних реалиях надо концентрироваться на чем-то одном. Но важно и другое, так как вопрос коммерциализации стоит на первом месте, то клиентам нужны комплексные решения под задачу, а не отдельные компоненты. А для этого нужно делать не лабораторию или научный институт, а надо делать КБ (центр R&D). Это моя главная задача на данный момент времени. Нужны люди, которые могут генерировать проекты, нужно какое-то количество конструкторов, прежде всего, по разработке цифровых двойников, и главное – стенд для проведения испытаний и экспериментальной работы. Поэтому мы создаем КБ по киберфизике микроэнергетических систем, на языке государственных заказчиков – по многофункциональным энерготехнологическим комплексам, а если говорить на нашем с вами языке, это КБ по микрогридам.

Главное, сформировать ядро КБ – несколько проектантов, несколько конструкторов и главный инженер стендовой базы. А дальше, дальше кооперация. Отработанная, выстраданная, реальная кооперация тех, кто будет с тобой работать на этих стендах, кто будет решать «задачи середины». Технический проект делается в КБ, а для решения специальных инженерных задач подтягиваются профильные команды, чьи разработки проходят испытания на стенде. Ведь в чем особенность работы КБ? Не надо много теории, а надо пытаться делать прототипы и первые образцы. Тут нужна определенная интуиция. Мне говорили, что у меня есть интуиция.

Об инженерной интуиции

А на чем базируется интуиция? Это же не просто инсайт свыше. Что-то же нужно в дополнение к интуиции, что позволит интеллектуальные озарения превращать в проектные идеи?

На заседании Архитектурно-технологического комитета EnergyNet

Интуиция – необходимое условие, но далеко, далеко не достаточное. Во-первых, конечно, знание. Мне сильно помогла работа в вузе. В тот момент времени стали переходить от традиционных энергетических задач, совершенно примитивных, убогих, рутинных, к задачам, требующим применения информационных и цифровых технологий. Тогда пришлось читать много лекций студентам по новым дисциплинам, и это сильно подняло мой уровень знаний. Пришлось читать много книжек, потом еще их и рассказывать. Когда уже на этом багаже я попал в НПО, то тут получил навыки организации процесса создания цифровых систем.

Наверное, ответ на Ваш вопрос будет такой. Должна быть обязательно небольшая группа проектантов. Конечно, за задачу надо браться такую, которую ты более или менее понимаешь. За все не возьмешься. Собираешь группу проектантов из пяти человек, например, и рассказываешь им свою идею. Они тебе верят. Они не обсуждают эту идею с точки зрения ее назначения и целесообразности. У них мышление тоже проектное, хорошее образование, понимание, где достать недостающее знание. И они начинают собирать этот проект.

Таким образом возникает эскизный проект. Они много обсуждают, работают над отдельными задачами, все время собирают отдельные решения в одну систему, обсуждают с главным конструктором. Проходит примерно полгода и в результате уже принимается решение о продвижении проекта и запросе финансирования. Поэтому очень хорошая должна быть проектная группа. Но при этом важно попасть в удачную идею.

Но ведь идея появилась откуда-то! Т.е. интуитивное озарение, поддержанное синтезом знаний, позволило создать идею проекта до выхода на проектантов. На каких дрожжах появляется замысел в голове у главного конструктора? Или функционал генеральных конструкторов может быть технологизирован и замещен коллективной работой, основанной на практиках системной инженерии, таких как определение границ целевой системы, выявление требований и ограничений стейкхолдеров, цифровое моделирование, архитектурное проектирование?

То, что Вы сейчас сказали, это нормальная схема, но это конкретное воплощение системы на основе уже решенной задачи. Есть опытно-промышленное производство и есть серийные заводы. Когда изделие перешло в серийное производство, то главный конструктор уже не нужен.

Получается, на опытной стадии все же больше влияет интуиция?

Нельзя сказать, что интуиция – главное. В какой-то степени только…

Вот базовое в решении нашей сегодняшней задачи с точки зрения киберфизики – это построить виртуальную синхронную машину. Надо ее поднять и отправить в серийное производство, из этих машин уже можно будет потом собирать какие-то комплексные решения. И это у меня была какая-то интуитивная идея, рабочая гипотеза.

Ключевой энергетический проект Института арктических технологий МФТИ – это микроэнергетические системы с высокой степенью автономизации для объектов и поселений в Арктике

Сейчас АГСЭ мы пока делаем как пилотный проект, по сути это экспериментальная разработка, есть много развилок, и как следствие – много рисков. Главная развилка: либо идти по классике и делать сборку АГСЭ по шине постоянного тока, либо все же собирать эту шину на виртуальных машинах. Первое кажется технически более простым, второе – правильным с позиции рабочей гипотезы. Сначала, когда я оценивал ситуацию, считал, что в коммерческих проектах рисковать опасно, особенно пока мы не попробовали некоторые решения на стенде. Из двух вариантов стали ориентироваться на шину постоянного тока. На реализацию второго варианта, как я оценил, понадобится еще два года. Потом выяснилось, что шина постоянного тока – это очень дорого. А в это время идея виртуальных синхронных машин начала овладевать массами, заинтересовавшиеся смежники уже поднимают руки: «У меня есть виртуальная машина». Я говорю: «Давайте пробовать». С одним из смежников собрали установку на стенде, заработало. На очередном совещании по проекту я говорю: «Я ошибся, оказалось все быстрее, давайте делать коммерческий проект на виртуальных синхронных машинах». Для этого и нужен главный конструктор, чтобы проверить разные гипотезы и сделать выбор технического решения. А в серии, когда все решения приняты, главный конструктор не нужен.

Сейчас АГСЭ мы пока делаем как пилотный проект, по сути это экспериментальная разработка, есть много развилок, и как следствие – много рисков. Главная развилка: либо идти по классике и делать сборку АГСЭ по шине постоянного тока, либо все же собирать эту шину на виртуальных машинах. Первое кажется технически более простым, второе – правильным с позиции рабочей гипотезы. Сначала, когда я оценивал ситуацию, считал, что в коммерческих проектах рисковать опасно, особенно пока мы не попробовали некоторые решения на стенде. Из двух вариантов стали ориентироваться на шину постоянного тока. На реализацию второго варианта, как я оценил, понадобится еще два года. Потом выяснилось, что шина постоянного тока – это очень дорого. А в это время идея виртуальных синхронных машин начала овладевать массами, заинтересовавшиеся смежники уже поднимают руки: «У меня есть виртуальная машина». Я говорю: «Давайте пробовать». С одним из смежников собрали установку на стенде, заработало. На очередном совещании по проекту я говорю: «Я ошибся, оказалось все быстрее, давайте делать коммерческий проект на виртуальных синхронных машинах». Для этого и нужен главный конструктор, чтобы проверить разные гипотезы и сделать выбор технического решения. А в серии, когда все решения приняты, главный конструктор не нужен.