Инженерное осмысление

2025-09-28T05:00:00Z — Преподаватель и конструктор Алексей Карфидов — о стремительной цифровизации машиностроения

Сегодня, в последнее воскресенье сентября, мы отмечаем День машиностроителя — профессиональный праздник, посвященный инженерам, технологам, специалистам по разработке, производству, обслуживанию машин и механизмов.

Машиностроение — это не просто станки и автомобили, а целая комплексная деятельность, включающая проектирование, производство, тестирование и внедрение технологий, которые меняют наш мир. С каждым годом это направление становится всё более высокотехнологичным. Требования повышаются и к самим инженерам: теперь они должны обладать разносторонними знаниями, выходящими за пределы представлений о том, чем занимаются машиностроители.

Ключевое стратегическое направление развития современной промышленности — это цифровая трансформация производства и переход к индустрии 4.0. И эти изменения затрагивают бизнес на всех уровнях: от управления технологическим процессом до обеспечения документооборота.

Интеграции цифровых технологий и масштабная автоматизация требуют глубоких знаний в области IT, электроники, физики объектов. Только тогда машиностроители могут трансформировать традиционные устройства в их цифровые аналоги, собирать данные и разрабатывать алгоритмы для контроля и оптимизации.

Роль инженеров в «умных» заводах будет расширяться, они возьмут на себя новые, разнообразные задачи. Для успешного внедрения решений в рамках индустрии 4.0 машиностроителям необходимо адаптировать реальные физические системы для цифрового мира.

Возьмем типовую фрезерную станцию: ее комплектуют различными датчиками — например, температуры и вибрации, — и подключают к программируемому логическому контроллеру. Далее все данные передаются в систему управления производством и используются для построения цифрового двойника, который моделирует нагрузку и износ инструмента в реальном времени. Уже на базе этих данных формируют алгоритмы обслуживания и оптимизации режимов работы. Это позволяет планировать замену инструмента до возникновения брака, снижать простои и повышать точность обработки.

Поэтому современному машиностроителю нужны навыки интеграции датчиков и контроллеров, обработки сигналов, построения конвейеров данных и базовое понимание методов машинного обучения. Это позволяет профессионалу корректно интерпретировать прогнозы и внедрять их в производственный цикл.

С недавнего времени в производстве высококачественных деталей стали использоваться аддитивные технологии — метод создания трехмерных объектов, деталей или вещей путем послойного добавления материала с помощью 3D-принтеров. Еще недавно технология считалась лишь основной для прототипирования. Сейчас же 3D-печать позволяет создавать конструкции, которые раньше было невозможно или экономически нецелесообразно производить.

Представьте, что вы изготавливаете устройства для частных предприятий. Заказ уже почти готов к отправке, но производственный процесс встал, из-за того что нет нескольких маленьких, но критически важных деталей — либо задержали поставки, либо их создание ресурсозатратное и на выходе высок шанс брака. Неприятно, однако такое случается повсеместно. И в подобных случаях на помощь как раз приходят 3D-принтеры. И сейчас многие компании уже поставили на поток печать собственных расходных материалов.

Кроме того, в машиностроении стали активно применяться цифровые двойники. Например, инженеры могут заранее протестировать конструкцию шасси по десяткам сценариев нагрузки или отследить, как будет вести себя двигатель в реальных условиях эксплуатации. Кроме того, цифровой двойник помогает в обслуживании: датчики фиксируют температуру, вибрации, износ, и система в реальном времени сравнивает показатели с виртуальной моделью. Это позволяет предсказывать поломки и проводить обслуживание до того, как возникнет серьезная неисправность, снижая расходы и риски простоя.

Изменились и материалы производства. В современной машиностроительной практике активно применяются те, что способны выдерживать высокие температуры, имеют высокие механические и химические воздействия — это обеспечивает надежность и длительный срок службы изделий.

Кроме того, сегодня мы наблюдаем глобальный тренд на роботизацию. Однако важно помнить: за созданием роботов всегда стоят люди. Их проектируют инженеры, производят специалисты, обслуживают и эксплуатируют квалифицированные сотрудники. То есть роботизация сама по себе создает новые рабочие места в смежных областях. Главное же ее преимущество в том, что рутинные и простые сборочные операции можно передать машинам. Это освобождает время и интеллектуальный ресурс высококвалифицированных работников, позволяя им сосредоточиться на создании принципиально новых и более сложных разработок.

Не менее важный аспект в современном машиностроении — искусственный интеллект и нейросети. Уже сейчас эти технологии позволяют создавать трехмерные модели по текстовым описаниям, а системы машинного обучения предсказывают потенциальные неисправности и помогают в обслуживании оборудования.

Кроме того, нейросети помогают оптимизировать производственные процессы и контроль качества. Они способны автоматически выявлять дефекты продукции с помощью анализа изображений и других данных, что снижает количество брака.

Таким образом, хочется отметить, что спрос на инженеров, которые могут работать с высокотехнологичными системами, растет с каждым годом. Компании уже ищут специалистов, способных разрабатывать роботов и автоматизированные системы, проектировать новые материалы и управлять сложными производственными процессами.

Автор — заведующий кафедрой инжиниринга технологического оборудования НИТУ МИСИС, сооснователь конструкторского бюро полного цикла «Карфидов Лаб»

Позиция редакции может не совпадать с мнением автора

Читайте также: