Южно-Уральский государственный университет является участником программы «Приоритет 2030», реализуемой в рамках нацпроектов «Наука и университеты». Целью стратегического проекта «Интеллектуальное производство» является обеспечение цифровой трансформации и повышение конкурентоспособности металлургических и машиностроительных предприятий России за счет внедрения систем управления состоянием технологических процессов, новых изделий и оборудования.
Проект реализуется по следующим направлениям: беспроводные промышленные сети и самодиагностирующиеся сенсоры; методы обработки, передачи, хранения и защиты информации на основе искусственного интеллекта и квантовых вычислений; многомасштабное мультифизическое моделирование технологических процессов; цифровой инжиниринг и реинжиниринг в области машиностроения, энергетики и станкостроения. Над проектом работают научные сотрудники, аспиранты и студенты ЮУрГУ.
Новые сенсоры для предприятий
Разработана технология создания интерферометра, основанная на источнике квазичастиц, позволяющая измерять малые смещения, что повышает точность измерений в 2 раза. Разработанная технология – основа самодиагностирующейся сенсорики для промышленности.
Разработана технология промышленного интернета вещей, реализованная в системе мониторинга промышленных объектов. Пилотное внедрение системы выполнено в доменном цехе, цехе водоснабжения и сортовом цехе ПАО «ММК».
Разработана теория решения обратных задач с саморегуляцией при неполных данных и теория оптимальных динамических измерений, которая позволит разработать методы метрологического самоконтроля и коррекции результатов измерений.
Открыта лаборатория «Системы промышленной автоматизации и интернета вещей».
.png)
Квантовые технологии и искусственный интеллект
Проведены теоретические и экспериментальные исследования генерации максимально запутанных состояний фотонов для задач квантовой метрологии и сенсорики. Открыта лаборатория «Квантовая инженерия света».
Для технологии цифрового двойника металлопрокатного стана ученые создали и обучили нейросетевую модель, отслеживающую режим его работы. Модель эффективно реагирует на появление сбоев в работе и качество входного подката, позволяет предсказывать аварийные и предаварийные ситуации, связанные с остановкой стана из-за трещин в плитах.
С целью совершенствования системы управления мобильными роботами научные сотрудники ЮУрГУ разработали прототип аппаратно-программного контроллера для автономной системы машинного зрения на основе искусственных фасеточных глаз. Для его работы используется программируемая логическая интегральная схема. Устройство проводит первичную обработку двух видеопотоков в реальном времени, что значительно снижает поток информации для обработки в нейросети в сравнении с аналогами.
Новые нейросетевые модели и алгоритмы позволяют с белее высокой, чем у аналогов, эффективностью решать задачи поиска аномалий и восстановления пропусков временных рядов, выделять полезный сигнал из зашумленного звукового потока, распознавать и фильтровать шумы растровых изображений. В рамках этого направления работы в ЮУрГУ была открыта лаборатория «Большие данные и машинное обучение».
Многомасштабное мультифизическое моделирование
Совместно с ГРЦ им. Макеева инженеры и научные сотрудники ЮУрГУ разрабатывают демонстратор двигательной установки, в котором в качестве топлива используется пара водород-кислород, а также интеллектуальную систему управления ракетоносителем и многослойный композитный корпус.
Работая над технологией цифрового двойника кристаллизатора машины непрерывного литья заготовок, ученые создали модель гидравлического расчета медной стенки. Она позволяет без дорогостоящих экспериментов проектировать систему охлаждения, прогнозировать возможность аварийных и предаварийных ситуаций, связанных с охлаждением кристаллизатора.
Для технологии асинхронного двигателя с системой самоконтроля разработан параметрический метод оценки сигнала, обеспечивающий повышение точности определения и уменьшения на 30% дисперсии в нахождении составляющих сигналов тока асинхронного двигателя, отвечающих за возникновение дефектов.
Инженеры создали модель электромеханической системы стан-полоса и программный продукт для расчета энергосиловых параметров процесса для технологии цифрового двойника стана горячей прокатки полос. Созданы модели элементов оборудования для ПАО «ЧМК».
Импортозамещение в области машиностроения
Университет решает задачу обеспечения технологического суверенитета в области машиностроения. Реализуются проекты по постановлению Правительства № 218 «Арктический автобус» и «Аэродромная подметательная машина». Это импортозамещающие разработки, призванные обеспечить замену зарубежных аналогов, оптимизировать производство этих машин и сделать его эффективнее.
.png)
Совместно с ООО «НТЦ «Приводная техника» разрабатывается многоуровневый преобразователь частоты, использование которого позволит повысить энергоэффективность системы на 12-15 %.
В процессе работы над всеми направлениями проекта создаются консорциумы из ведущих образовательных организаций – ИТМО и МГУ, ВНИИМ, ИМАШ РАН, ОИЯИ. В лаборатории квантовой инженерии света работают профессора из Москвы и Санкт-Петербурга. Реализация проектов программы «Приоритет 2030» осуществляется совместно с МАДИ, МГТУ им. Н. Э. Баумана. С ИММ УРО РАН и ИПС РАН ведутся работы по глубокому машинному обучению.
Научные результаты используются для совершенствования образовательного процесса, запущены новые образовательные программы в области искусственного интеллекта, квантовых технологий и квантовой обработки информации. По исследованиям в рамках проекта опубликовано 65 статей Q1-Q2 Scopus, получено 78 патентов и гранты РФФИ и РНФ.
Южно-Уральский государственный университет – это университет трансформаций, где ведутся инновационные исследования по большинству приоритетных направлений развития науки и техники. В соответствии со стратегией научно-технологического развития РФ университет сфокусирован на развитии крупных научных междисциплинарных проектов в области цифровой индустрии, материаловедения и экологии. В 2021 году ЮУрГУ победил в конкурсе по программе «Приоритет 2030». Вуз выполняет функции регионального проектного офиса Уральского межрегионального научно-образовательного центра мирового уровня (УМНОЦ), который призван решить задачи национального проекта «Наука и университеты».
Читайте нас: