Москва всегда была одним из ключевых промышленных центров России, остается им и сейчас. В городе работает около 3000 предприятий, большинство из которых являются высокотехнологичными и продолжают идти по пути модернизации. Это значит, что на них используются новейшее оборудование, современные технологии и другие решения. Такие производства компакты и экологичны, а работать на них комфортно и прибыльно. Но многие их них сегодня испытывают нехватку квалифицированных кадров.

Четвертая промышленная революция диктует новые правила и по обучению кадров. На первый план выходит опережающая подготовка специалистов по специальностям, которые появятся только в будущем.

700 тыс. человек работают на предприятиях Москвы
74% предприятиям не хватает инженеров со знаниями в области современных технологий
20% предприятий не хватает сотрудников
>30 технических вузов существует в Москве

Источник:
Департамент инвестиционной и промышленной политики города Москвы

Сегодня учебным заведениям крайне важно работать в тесном взаимодействии с промышленностью. При этом даже в Москве, где множество производств и технических вузов, это не так просто реализовать без поддержки властей.

В 2020 году, во время проработки стратегии развития промышленности Москвы, столичными властями проводилось множество сессий, в которых участвовали как представители промышленности, так и вузов. На них стало понятно, что главная проблема – это отсутствие эффективного взаимодействия между учебными заведениями и предприятиями. Вузы разрабатывали программы исходя из собственного понимания спроса, а не ориентируясь на реальные потребности промышленности.

"В качестве решения, учитывающего сложившийся научный и образовательный потенциал Москвы, было предложено создать виртуальный образовательный кластер, который объединил бы передовые запросы промышленности и компетенции вузов на единой цифровой платформе. В качестве ячейки кластера выступают центры производственных и технологических компетенций, ориентированные на развитие той или иной технологии (направления). Так появилась “Московская техническая школа”"

Московская техническая школа позволила четко сформулировать общую потребность столичной промышленности в кадрах и разработать необходимые программы обучения. В свою очередь это приведет к серьезной экономии денег. Предполагается, что производительность сотрудников, прошедших обучение, повысится как минимум на 20%. Ежегодно в МТШ будут готовить более 150 инженеров. Предполагается, что производительность сотрудников, прошедших обучение, повысится как минимум на 20%.

Программы Московской технической школы отвечают на все основные вызовы четвертой промышленной революции. Эти сквозные технологии описаны также в программе Национальной технологической инициативы и могут применяться практически почти во всех отраслях.

В конце сентября 2021 года стартовала первая учебная программа МТШ. Она включает три направления, посвященные новейшим технологиям связи (5G), защите данных и цифровой трансформации.

Беспроводная связь, цифровая экономика и квантовые коммуникации – это те технологии, которые активно применяются во всех 12 основных отраслях московской промышленности на пути модернизации.

"Мы решили начать с направления "Технологии связи", потому что этот рынок находится на технологическом фронтире и уже сейчас мы можем наблюдать серьезные изменения. Технологии связи как локомотив "потянут" за собой другие разработки и отрасли. Спрос на специалистов этой области сегодня как никогда высок"

Алексей Корзун, руководитель проекта "Московская техническая школа" департамента инвестиционной политики города Москвы

Данная программа имеет три направления.

I. Системы беспроводной связи 5G

Главная цель программы — подготовить специалистов, которые смогут эксплуатировать и создавать сети 5G

5G (от анл. fifth generation) — пятое поколение мобильной связи. Эта технология будет обеспечивать значительно большую скорость (до 1-2 Гбит/c) в сравнении с 4G, что изменит мир. 5G позволит подключить к интернету десятки миллионов устройств — от беспилотников до "умных" домов и бытовых гаджетов. Человечество получит возможность дистанционно управлять техникой по всему миру, городскими системами, проводить удаленные операции в реальном времени и многое другое. К 2024 году к 5G подключатся 1,5 млрд человек, в данный момент ведется тестирование инфраструктуры и технологий.

В России дорожная карта развития 5G была одобрена правительственной комиссией в ноябре 2020 года. Основная часть мероприятий будет проходить в 2021-2024 годах. Создание сетей будет вестись только на отечественном оборудовании, внесенном в Единый реестр российской радиоэлектронной продукции.

"Внедрение стандарта 5G – это еще один шаг на пути к преодолению "проклятия масштаба", когда выпуск малой партии стоит гораздо дороже, чем выпуск большой. Чтобы все элементы данной технологии производились в России, нужно проделать очень большой объем работы: от создания новых производств до обучения сотрудников и обеспечения гарантированного спроса на продукцию и подготовленных специалистов. В МТШ студенты изучат основные технологии высокоскоростной беспроводной передачи данных, их достоинства и недостатки, получат навыки по разработке собственных проектов интернета вещей ― от простейших элементов “умного дома” до систем беспроводного сбора данных на основе технологий NB-IoT, 3G/4G/LTE и Wi-Fi"

Алексей Комаров, заведующий кафедрой радиотехнических приборов и антенных систем ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ" (образовательный партнер проекта)

Технологии SDN и NFV открывают новые возможности проектирования и создания сетей, являются основой для трансформации промышленности и создания цифровой экономики. Это основа новых промышленных сетей связи и систем хранения данных.

3. Квантовые коммуникации

Главная цель программы — подготовка специалистов, умеющих создавать и работать с квантово-защищенными сетями

Необходимость в квантовых коммуникациях назрела потому, что человечество стоит на пороге создания квантовых компьютеров. Эти компьютеры будут представлять серьезную угрозу для современной криптографии. Предполагается, что такие атаки станут возможными примерно через 10 лет, однако важнейшие устройства нужно начинать защищать уже сейчас.

В России на развитие квантовых сетей заложено 19,5 млрд рублей. 13 млрд будет выделено из федерального бюджета, а 6,5 млрд – внебюджетные средства. До 2022 года планируется создать квантовые сети протяженностью 2000 км. В проекте активное участие принимает холдинг "Российские железные дороги".

Программа "Квантовые коммуникации" Московской технической школы является единственной в России, которая проходит на реальной работающей квантово-защищенной сети.

Межвузовская квантовая сеть на момент запуска состояла из 5 узлов в зданиях университетов МТУСИ и МИСиС. Сеть имеет открытую архитектуру и масштабируется по мере появления новых желающих для размещения дополнительных узлов коммутации. К ней могут быть подключены различные участники рынка: учебные заведения, коммерческие и государственные организации. В планах развития стоит реализация архитектуры сети с топологией "кольцо".

Конфигурация квантово-защищенного канала связи соответствует принятой в индустриальных сетях. Распределение квантовых ключей между доверенными узлами осуществляется оборудованием квантового-распределения ключа (КРК) ООО "КуРэйт". Ключи формируются со скоростью до 30 кбит/с, чего достаточно для одновременного подключения более 10 высокоскоростных шифраторов.

"Системы квантового распределения ключа (КРК), а это основная технология в квантовых коммуникациях, способны заменить человека в качестве способа доставки ключа шифрования в синхронных системах, и, в случае атаки на систему связи, способны менять ключ оперативнее, чем это делал бы человек. А поэтому их разработка является вопросом национальной безопасности".

До недавнего времени робототехника имела "узкую специализацию" и использовалась для решения отдельных задач в некоторых областях. Сейчас поле деятельности для роботов стало намного шире. Это медицина, производство, сельское хозяйство, их можно увидеть на улицах городов и в квартирах миллионов людей. На развитие робототехники сильно влияет прогресс в области средств связи. В частности, как упоминалось выше, с развитием сетей 5G роботы смогут получать информацию удаленно. Развитие датчиков — отдельное направление, которое позволит роботам лучше взаимодействовать с окружающим миром и выполнять новые задачи. В 2020 году правительство России приняло концепцию развития и регулирования робототехники до 2024 года.

На предприятиях, которые выпускают изделия, состоящие из десятков тысяч деталей крайне важен вопрос автоматизации производства. Перед их руководством стоит задача по равномерной загрузке оборудования и сотрудников, разработке четкого плана по поставкам материалов. В масштабах огромного завода быстро решить такую задачу не сможет даже отдел, состоящий из сотен сотрудников. А вот искусственный интеллект способен на это. Цифровое производство позволяет не только снизить стоимость изделия, но еще до начала производства определять его стоимость.

Еще одно ценнейшее качество ИИ — его возможности по постоянному улучшению работы предприятия. Одна нейронная сеть способна постоянно заниматься производственными процессами, а другая — искать способы их улучшения.

"Мы участвуем в МТШ и надеемся, что на базе МГУ будет не только обучение студентов, но и уже работающих специалистов. Речь идет о решении задач, связанных с искусственным интеллектом и созданием продуктов, основанных на его базе. Мы заинтересованы в этом проекте, потому выпускаем "железо", в котором применяются системы ИИ, а потому нам нужны специалисты в этой области"

ВРЕЗ: цитата

"Если говорить о предприятиях общемашиностроительного профиля, то там, например, можно получить выигрыш от нейронных сетей, позволяющих уменьшить расход дорогих легирующих элементов в различных сплавах металлов при сохранении требуемых характеристик получаемых материалов. Если говорить о предприятиях космического профиля, которые сейчас отличаются малой серийностью и требуют гибкой реорганизации производства при переходе к новым изделиям, то там соединение нейронных сетей, машинного зрения и роботов-манипуляторов позволит получить это вместе со снижением себестоимости получаемых изделий".

Аддитивные технологии ( от англ. Additive – прибавляемый) – это применение компьютерных 3D-технологий и печати. Их суть заключается в сложении, а не в вычитании, как при "классическом" производстве. Если на "классическом" производстве деталь получается из заготовки путем отсечения лишнего, то при 3D-печати она создается из расходного материала.

Плюсы такой технологии очевидны. Она требует намного меньше усилий и времени: конструктор может за секунду отправить чертеж на печать в любую точку мира. Кроме того, применение аддитивных технологий позволяет сильно снизить число деталей в готовом изделии, которое печатают целиком, а не собирают воедино. При 3D-печати на одну деталь используется ровно столько материала, сколько нужно, а при обычных методах потери сырья могут составлять до 85%.

3D-печать применяется на производствах довольно давно, но до последнего времени речь шла о прототипах, а не о готовых изделиях. Позже принтеры "научились" печатать изделия из металлических сплавов, и эта технология в будущем может совершить техническую революцию. Но для ее повсеместного внедрения нужно решить некоторые технические проблемы.

"3D-печать обладает уникальными возможностями. Например – с ее помощью можно создавать изделия, которые традиционными методами выполнить невозможно. Кроме того, на 3D-принтерах печатают продукцию, которая нужна в единичных экземплярах. Это, например, опытные и мелкосерийные образцы, протезы, прототипы и многое другое. Аддитивные технологии уже используются в авиационной, космической и атомной промышленности, но их нельзя рассматривать в отрыве от традиционных средств производства. Поэтому мы будем давать студентам МТШ общую картину их применения в промышленности будущего"

"Одна из сложностей – необходимость получения соответствующих компетенций и опыта использования промышленных аддитивных технологий. Если говорить о беспилотниках, то некоторые из них можно напечатать уже сегодня, а вот для пилотируемых летательных аппаратов пока можно печатать только детали. Все еще предстоит решить вопросы с сертификацией, стабильностью характеристик и много других проблем. В этом году Правительством России утверждена стратегия развития аддитивных технологий. Интенсивная совместная работа по ее реализации поможет преодолеть сложности и открыть новые возможности при внедрении 3D-печати в производство"

Андрей Рипецкий, доцент кафедры 904 "Инженерная графика" МАИ

Цифровая копия объекта или физического процесса из реального мира позволяет серьезно повысить эффективность бизнеса и оптимизировать процессы на производстве, устранить мелкие недочеты, которые в будущем могут привести к большим потерям. Эта технология позволяет четко контролировать процесс, прогнозировать наступление аварийных ситуаций или оценивать ресурс системы и ее элементов.

Технология цифровых двойников существует достаточно давно, однако реальное применение она нашла только с появлением интернета вещей и доступных вычислительных возможностей.

ВРЕЗ: цитата

Этой технологии уделяется особое внимание на правительственном уровне. В частности, в российской нормативно-правовой системе в 2021 году был разработан Стандарт, устанавливающий определение, общие положения и требования по созданию и применению цифровых двойников изделий.

"Это передовая технология, способная внести наиболее весомый вклад в разработку конкурентоспособных изделий промышленности в кратчайшие сроки"

Уже сегодня существуют беспилотные автомобили, которые способны выйти на дороги общего пользования. Но существуют также вопросы нормативно-правовой базы, которые регламентируют этот процесс. В данный момент в России разрешено испытывать беспилотные автомобили с водителем за рулем, который может в любой момент взять управление на себя. Однако, существуют инициативы по расширению возможностей беспилотников.

Беспилотные автомобили не придут на смену обычным в один день: этот процесс займет как минимум 10-15 лет. Но в том, что в будущем они станут частью нашей жизни, никто не сомневается Беспилотные машины будут использовать как для перевозки пассажиров, так и грузов, в сельском хозяйстве. Это откроет для человечества огромные возможности.

Участвовать в проекте могут московские промышленные предприятия, научные организации и учебные заведения города.

ВРЕЗ: схема
Как работает МТШ?

- Предприятие подает заявку на подготовку, переподготовку или повышение квалификации кадров

- Заявка обрабатывается техническими специалистами, они подбирают подходящее учебное заведение

- Предприятие разрабатывает вместе с ним учебную программу

- Инженеры проходят обучение

История вопроса

Человечество стоит на пороге так называемой "четвертой промышленной революции", которая изменит мир, в котором мы живем.

Первая промышленная революция привела к увеличению ВВП на душу населения примерно в три раза к 1900 году. Вторая породила конвейер, благодаря которому в мире появился массовый рынок, а многие товары стали доступны широким слоям населения. Третья революция началась в 1960-х годах, когда был изобретен компьютер, а позже — промышленные роботы. Это также увеличило ВВП на душу населения примерно в два раза. Четвертая промышленная революция связана с применением киберфизических систем и идет сегодня.

Понятие четвертой промышленной революции (также используется выражение "Индустрия 4.0") впервые было озвучено в 2011 году на промышленной выставке в Ганновере рабочей группой из представителей промышленности и бизнеса, которая работала при поддержке немецкого правительства. Позже это понятие было более подробно описано в книге президента Всемирного экономического форума в Давосе Клауса Шваба.

ВРЕЗ: цитата

Понятие "Индустрия 4.0" включает множество направлений и технологий, которые меняют не только производство, но и порядок капитализации, бизнес-модели, рынок труда. Эти изменения можно увидеть уже сегодня, а в дальнейшем они будут становиться все глобальней.

ВРЕЗ: факт-сравнение

1990 год
Три крупнейшие компании Детройта
Капитализация — $36 млрд
Доходы — $250 млрд
Число сотрудников — 1,2 млн

2014 год
Три крупнейшие компании "Кремниевой долины"
Капитализация — $1,09 трлн
Доход — $247 млрд
Число сотрудников — 137 тыс.

Источник: Клаус Шваб, "Четвертая промышленная революция"

Стремительная автоматизация труда происходит уже сегодня. Речь идет в первую очередь о механическом монотонном труде: на смену тысячам рабочих приходят станки с числовым программным обеспечением, роботизированные сборочные линии и другие новшества. В будущем нейронные сети будут выполнять и другую работу, в том числе ту, которая считалась творческой. Например уже сегодня существуют конкурсы писателей-роботов, а картину, нарисованную искусственным интеллектом продали в 2018 году на аукционе за за 432 тысячи долларов.

ВРЕЗ: инфографика
Уровень автоматизации
Доля затраченных часов, %

Человек

Машина

2018

71

29

2022

58

42

2025

48

52

Источник: The World Economic Forum

Но это не означает, что в ближайшие годы на заводах вовсе не останется людей. На высокотехнологичных предприятиях трудится меньше сотрудников, но и зарплаты у них выше, чем у работников "классических" заводов. Это связано с тем, что они должны иметь специфические навыки, уметь обращаться с современной техникой, а самое главное — стремиться познавать новое.

Врез: инфографика
Навыки прошлого и будущего

*

Концепция о непрерывном образовании (Lifelong learning) появилось в 1968 году в материалах конференции Юнеско. Она подразумевает, что каждый человек должен иметь возможность учиться на протяжении всей своей жизни.

Сегодня это понятие превратилось из философского в требование времени: мир меняется настолько динамично, что любой, кто прекратит учиться, тут же окажется "за бортом".