В Политехе официально начал работу Поволжский дизайн-центр микроэлектроники

По словам проректора по интеграционным проектам Антона Ерёмина, работа дизайн-центра строится по трём направлениям: наука, образование, технологии. Специалисты задействуют материальную и интеллектуальную базу университета – более 30 научных центров и лабораторий, ресурсы научных школ по информационным технологиям, материаловедению, химии.

Вячеслав Федорищев и Александр Хинштейн высоко оценили потенциал нового подразделения Политеха.

– Технологический суверенитет – важнейшая государственная задача, – подчеркнул Федорищев. – Обязательно будем поддерживать подобные проекты, как и в целом науку, научные школы, учёных и инженеров.

Хинштейн отметил, что открытие дизайн-центра микроэлектроники имеет большое значение для региона.

– Политех показывает отличный пример для подражания, потому что работает на стыке науки и жизни, объединяя подготовку студентов с вовлечением в практическую деятельность, – сказал он.

По сути дела

«Бином» уже стал средоточием лучших молодых инженерных кадров Политеха. Многие перспективные разработки учёных с нетерпением ждут на предприятиях, причём в самых разных направлениях – авторы как будто заглянули в будущее электроники лет на пять-десять вперёд.

– Любое новое устройство требует проектирования, а проектирование – это творческий процесс, – рассказывает о «Биноме» доцент кафедры «Радиотехнические устройства», кандидат технических наук Александр Нечаев. – Все сотрудники центра, по сути, дизайнеры новых изделий. Мы разрабатываем устройства и системы связи, исследуем новые способы передачи информации, создаём устройства генерации сигналов и обработки данных. Результаты нашей работы применимы в ТЭК и в АПК, в отрасли связи и в оборонной промышленности – радиотехника нужна везде, каждому человеку. Также мы готовим высококвалифицированных специалистов в области электронной и радиоэлектронной промышленности: разработчиков, конструкторов, технологов и испытателей электронных устройств различного назначения.

Оптимальные модели, идеальные решения

Одна из перспективных разработок молодых учёных нашего дизайн-центра – информационная система анализа и предсказания ситуации на рынке труда. Преподаватель кафедры «Радиотехнические устройства» Анжела Акопян и младший научный сотрудник лаборатории «Цифровые двойники материалов и технологических процессов их обработки» Виктория Киященко используют методы многокритериальной оптимизации, чтобы находить оптимальные решения при наличии большого числа разнородных факторов.

– Одна из задач – приведение этих факторов к общей системе их учёта, ранжирования, установления связи между ними, а затем, на основе созданной идеальной математической модели, – поиск одного или нескольких оптимальных решений в конкретной ситуации, – поясняет Акопян.

Исследование рынка труда ведётся в интересах одного из крупнейших работодателей региона. Предсказать, как будет развиваться этот важнейший сегмент экономики, можно, изучая и особенности протекания социальных процессов, и открытие сторонних производств, и конкуренцию среди носителей рабочих специальностей – токарей, операторов станков с ЧПУ и т.п. Как правило, на рынке труда среди этих профессий отмечается повышенная горизонтальная мобильность, то есть они легко переходят из компании в компанию, ориентируясь на выгодный социальный пакет или высокую зарплату.

– Работодателю надо понимать, как удержать и приумножить свои ресурсы и производственные мощности, – рассказывает Анжела Акопян. – Наши системы, анализируя открытые источники, на основе большого объёма полученных данных могут спрогнозировать дальнейшее развитие ситуации и рекомендовать план действий.

В поле компьютерного зрения

Ещё одно практическое приложение столь фундаментального и в то же время универсального подхода – определение составов веществ на базе снимков, полученных системой компьютерного зрения.

– Я занимаюсь анализом изображений двухкомпонентных покрытий, снятых электронным микроскопом, – объясняет Виктория Киященко. – Разрабатываю систему, которая исследует качество покрытий. На данный момент реализовано вычисление границы соприкосновения разных металлов, их удельной поверхности. Такие данные востребованы при производстве новых материалов для изделий как гражданского пользования, так и специального назначения.

Перспективами системы является автоматизация контроля качества готовых покрытий из композиционных материалов. Для того чтобы система смогла сама определить степень готовности изделия к эксплуатации, предстоит подготовить наборы данных для обучения. Учёные начали работу с двухкомпонентных покрытий, потому что на первых порах в них проще отличить один компонент от другого. В перспективе же можно будет также эффективно оценивать и многокомпонентные вещества, покрытия
и материалы.

Сила поражающего действия

Аспирантка Елена Журавлёва под руководством директора дизайн-центра, доктора технических наук Сергея Ганигина занимается оценкой работоспособности реакционных материалов.

– Речь идёт о композиционных материалах, состоящих из металла и неметалла, – говорит молодой учёный. – В обычных условиях они инертны, то есть низкочувствительны, но при высокоскоростном волновом нагружении, ударе или нагреве могут давать очень интенсивную химическую реакцию. Такие вещества представляют собой порошок, который наносится на составные элементы перфорационной системы для повышения результативности добычи нефти в скважинах. А если данный порошок нанести на поражающие элементы боеприпаса, то возможно добиться повышенного зажигательного действия, что приводит к увеличению эффективности боеприпаса.

Под руководством инженера кафедры «Радиотехнические устройства» Максима Тенякова в «Биноме» разрабатываются детонационные датчики для определения скорости быстропротекающих процессов. Уникальность этих устройств в том, что работают они быстро, а стоят недорого, учитывая одноразовость их применения. В датчиках используются только отечественные компоненты, в том числе изготовленные в нашем университете.

Стабилизируем и сигнализируем

Инженер кафедры «Радиотехнические устройства» Артём Бражников придумал промышленный образец стабилизатора напряжения. В дизайн-центре разработали модуль, напечатали корпус, смонтировали и протестировали это устройство. Всё работает! Кроме всего прочего, стабилизатор позволяет измерять как входное, так и выходное напряжение, а также учитывать дополнительные параметры, включая температуру основного узла. Оператору или пользователю остаётся следить за потребляемой мощностью, температурой, напряжением, ошибками, авариями. Если стабилизатор напряжения в процессе эксплуатации перестал функционировать или произошёл какой-либо сбой, связанный с влиянием внешних факторов, то можно посмотреть, по какой причине это произошло, сделать необходимые выводы и исправить недостаток.

Ещё одно рождённое в стенах дизайн-центра изобретение – пьезокерамический сигнализатор уровня камертонного типа для жёстких условий эксплуатации. Он служит индикатором жидкости в резервуарах, трубопроводах, может применяться и для контроля за технологическими процессами на промышленных установках. Специалисты разработали особую геометрию лепестков камертона, колебание которым придаётся при помощи пьезоэлектрического преобразователя. Используется пьезоэлемент особой конструкции, который выступает как источник колебаний, так и детектор. Пьезоэлемент работает в резонансе с лепестками камертона, представляя собой замкнутую систему, тем самым обладая высокой чувствительностью к изменением окружающей среды, что и является для датчика источником информации. Благодаря компьютерному моделированию удалось оптимизировать конструкцию для снижения потребляемой мощности устройства при работе в различных жидких средах с разной плотностью.

– Устройство может потреблять меньше мощности, а мы можем использовать его как взрывобезопасное оборудование для работы с горючими веществами или сыпучими средами, – поясняет Бражников. – Мы варьировали ширину, толщину, длину лепестков, то есть ключевые параметры, влияющие на резонансную частоту и на отклик колебательной системы в долю микрона. Экспериментируя с моделями, разработали свой вариант.

Работа по рецепту

Решения, найденные специалистами дизайн-центра, найдут применение и в сельском хозяйстве. В частности, учёные предлагают автоматизировать процесс приготовления удобрений, требующий определённой точности.

– Мы разработали систему автоматики, которая представляет собой промышленный контроллер с некоторым количеством дополнительных устройств, – рассказывает инженер кафедры «Радиотехнические устройства» Глеб Шмырин. – На основном экране в режиме реального времени отображаются показатели уровней жидкости и концентрата в ёмкостях, состояние насосов. Мы можем ввести время работы оборудования, запустить его или остановить. А самое главное – выбрать рецепт, по которому в автоматическом режиме будет приготовлено удобрение. Ручная работа с мерными ёмкостями не потребуется.

Такая система позволит агрономам избежать ошибок. Это очень важно, поскольку и переизбыток, и дефицит удобрений способны уничтожить урожай. Помимо системы смешивания, молодые учёные предлагают и систему хранения удобрений. Подбирая измерительные и исполнительные механизмы, они автоматизируют работу резервуарного парка, будь то агропромышленное предприятие или химический завод.