От теории к практике

Наука для высокотехнологичного бизнеса

R&D-центры (Research and Development) играют ключевую роль в современном бизнесе, являются важным элементом стратегического развития бизнеса, способствуя его инновационному потенциалу, конкурентоспособности.

Согласно оценкам международного объединения аудиторов BDO, в 2023 году корпорации по всему миру сосредоточены не столько на добыче, переработке и производстве, сколько на поиске инноваций.

Инновации, создаваемые в научных центрах, могут включать как улучшение существующих товаров, так и разработку совершенно новых решений. Кроме того, R&D-центры занимаются оптимизацией производственных процессов, внедрением новых технологий, автоматизацией и улучшением логистики.

Международная инжиниринговая компания ЗАО «Струнные технологии», которая производит транспортно-инфраструктурные комплексы uST в эстакадном исполнении, занимается научными разработками с первых дней основания. Но самостоятельное структурное подразделение, объединяющее в себе исследователей и R&D-специалистов, появилось пять лет назад. Отказ от привлечения сторонних научных организаций обусловлен инновационным характером технологии uST: многие инженерные решения носят конфиденциальный характер и защищены патентами.

Сегодня Центр научно-инновационной деятельности компании – ключевая площадка научных изысканий, возглавляющая передовые направления исследований не только в транспортной отрасли, но и в смежных сферах: от биотехнологий и материаловедения до разработки новых конструкций в проектно-строительной деятельности. Здесь выполняется около половины всех НИОКТР организации. Кроме того, сотрудники Центра консультируют коллег из других подразделений, публикуют результаты исследований в научных журналах и патентных ведомствах, формируя академический авторитет технологии и компании.

Успешная деятельность Центра научно-инновационной деятельности позволила «Струнным технологиям» пройти аккредитацию в Национальной академии наук Беларуси и получить статус научной организации.

Задачи R&D-центров

Каждая производственная отрасль часто определяет свое развитие через НИОКР, создание новых технологий и инновационных решений. Так как наука и технологии в бизнесе идут семимильными шагами, их задачи становятся связанными с общемировыми трендами, такими как:

• внедрение искусственного интеллекта, который скоро станет привычным инструментом для производственных компаний по всему миру. ИИ будет использоваться для анализа и интерпретации данных, полученных от «умных» датчиков и оборудования, а также для повышения безопасности и оптимизации рутинных процессов;
• разработка новых продуктов и материалов, которые обладают низкой стоимостью и высоким качеством. Сюда же можно отнести и развитие нанотехнологий;
• роботизация и цифровизация, то есть переход к Индустрии 4.0. Например, за последние 20 лет в мире произошел «бум» по количеству патентов в области безлюдных технологий и автоматизированных систем, способствующих устойчивости бизнес-экономики и повышению безопасности труда;
• ESG-факторы и эргономика, которые во многом становятся точками роста для компаний, занятых в сфере добычи полезных ископаемых, производстве инновационных технологий. Этот тренд нацелен на сохранение биосферы планеты, сокращение выбросов, усиление безопасности инфраструктуры.

Ряд компаний с мировым именем демонстрируют приверженность интеграции научной деятельности и бизнеса. Так, в 2023 году автоконцерн Volkswagen заявил о масштабных инвестициях размером 1,1 млрд евро в создание компании на территории Китая, которая будет специализироваться на НИОКР. Научно-исследовательская деятельность производителя авто сфокусирована на совершенствовании технологий, повышении эффективности силовых агрегатов и внедрении инновационных решений в транспортной отрасли.

Показательным примером успешной интеграции науки и производства служит история корпорации Corning, которая трансформировалась в мирового лидера телекоммуникационных технологий. Компания, изначально основанная как промышленно-научное объединение по работе со стеклом и керамикой, проявила дальновидность, создав в 1908 году одну из первых в мире производственных исследовательских лабораторий. Этот стратегический шаг принес революционные плоды в 1970 году, когда исследователи Corning изобрели оптическое волокно. Эта прорывная технология впоследствии радикально преобразила мировую телекоммуникационную индустрию и заложила фундамент для современной эры цифровых коммуникаций.

Примеры научных решений

Результаты работ, выполненных в ЦНИД, становятся основой для высокотехнологичных решений uST. Так, например, учитывая особенности коридора перемещения транспорта и скоростных режимов, сотрудники провели расчетные исследования столкновения юнимобилей с птицами.

Для расчетов специалисты выбрали двух типичных представителей птичьего мира: ласточку (весом 20-25 граммов) и голубя (250-300 граммов). Однако перед исследователями встал вопрос: как наиболее точно смоделировать птицу? Были рассмотрены три варианта: сфера, эллипсоид и полная анатомическая модель пернатого.

Сфера оказалась самым простым решением, но ее использование не учитывало анатомические особенности птиц, что снижало точность результатов. Эллипсоид, напротив, позволил получить более достоверные данные, так как учитывал характерные черты строения крылатых существ. Полная анатомическая модель, включающая скелет и ткани, дала максимально реалистичные результаты, однако ее создание и анализ потребовали значительных временных и технических ресурсов. В итоге инженеры остановились на эллипсоиде: погрешность по сравнению с полной моделью составила не более 5%, что стало оптимальным компромиссом между точностью и трудоемкостью.

В исследовании также были рассмотрены типы материала фюзеляжа, способного выдержать нагрузку. Согласно расчетам, высокоскоростной юнимобиль способен обеспечить безопасность пассажиров при использовании алюминия в качестве материала для фюзеляжа. Специалисты продолжают совершенствовать проект, придерживаясь высоких стандартов и требований обеспечения безопасности, что гарантирует надежность всех элементов и систем транспортно-инфраструктурного комплекса.

Еще одна уникальная технологическая разработка научной лаборатории, которая позволит совершенствовать технологию создания юнимобилей, представляет собой инновационную методику оценки адгезионной прочности, не имеющую мировых аналогов.

Группа инженеров-исследователей разработала принципиально новый клеевой состав с особой технологией подготовки. Процесс начинается с помещения смешанного клея в специальную вакуумную камеру, где при помощи насоса происходит полное удаление воздушных включений.

Данная технология позволяет существенно повысить плотность клеевого раствора, что напрямую влияет на качество и надежность последующего соединения материалов. Специалисты наносят подготовленный состав на металлические тестовые образцы, соединяют их и выдерживают не менее двух недель.

Далее образцы подвергаются испытаниям на разрывной машине, которая позволяет определить предельные нагрузки и характеристики клеевого соединения. Заключительный этап предполагает создание компьютерной математической модели, способной в цифровом формате смоделировать потенциал клеевого соединения в различных узлах транспортных комплексов.

Такой подход значительно оптимизирует исследовательские процессы, минимизирует временные и материальные затраты компании, а также ускоряет процесс разработки инновационных транспортно-инфраструктурных решений uST.

R&D-центры как источник технических достижений

Внимание сотрудников испытательной лаборатории, действующей в составе ЦНИД, сосредоточено не только на методиках испытаний, но и на создании уникального оборудования и конструкций для этих целей.

Например, одна из последних технических идей – установка для обеспечения надежного краевого соединения при производстве вакуумных стеклопакетов для остекления транспорта и пассажирских терминалов, входящих в комплекс uST.

Решить задачу, над которой десятилетиями трудились ученые в разных странах мира, помогло использование промежуточного элемента для соединения внутреннего и наружного стекла – фольгированного металлического элемента. Он выступает в качестве компенсатора при изменении температуры. Однако перед разработчиками встал вопрос создания надежной адгезии между стеклом и металлом.

Проблема казалась практически неразрешимой, учитывая разницу в коэффициентах теплового расширения материалов и сложность их соединения традиционными методами. Тогда команда создала собственную ультразвуковую паяльную станцию. Но для крупногабаритных изделий ручное лужение оказалось недостаточно эффективным, поэтому инженеры разработали и изготовили роботизированный комплекс, обеспечивающий филигранную точность пайки.

Оборудование не имеет прямых аналогов в мире, что подтверждается группой патентов на изобретение. Данная технология – это не просто решение конкретной производственной задачи, а открытие в области соединения разнородных материалов. Потенциал ее применения выходит далеко за рамки выпуска вакуумных стеклопакетов для транспорта и зданий. Автоматизированный комплекс может быть адаптирован для работы с различными компонентами, что открывает широкие возможности для развития новых направлений в инженерии материалов.

Кадры и таланты в R&D

Научная деятельность компании «Струнные технологии» за последние три года демонстрирует впечатляющие результаты: более 50 научных работ, свыше 150 публикаций в журналах и материалах международных конференций. Эти достижения подкрепляются 14 соглашениями о сотрудничестве с научно-образовательными учреждениями, включая партнерство с отделением физико-технических наук НАН Беларуси. 

В основе этих успехов лежит тщательный подход к подбору специалистов для Центра научно-исследовательской деятельности. К потенциальным сотрудникам предъявляются высокие требования: фундаментальные знания в естественно-научных направлениях и машиностроении, владение математическим моделированием, анализом данных и технологическими процессами, развитое системное мышление. Важны также навыки проектного управления и экономической оценки. Помимо профессиональных компетенций, ценятся коммуникабельность, креативные походы и знание английского языка для отслеживания глобальных трендов.

Узкоспециализированный характер деятельности ЦНИД создает существенные сложности при поиске готовых специалистов нужной квалификации на внешнем рынке труда. Поэтому компания сделала стратегический выбор в пользу формирования необходимых компетенций внутри организации, привлекая талантливую молодежь и создавая условия для их профессионального развития.

Для высокотехнологичных компаний критически важно не упускать из виду исследовательское направление, ведь каждая фундаментальная работа может стать основой для создания конкурентоспособного продукта. Успех сотрудничества науки и бизнеса основан на взаимодополняющих функциях: разработать технологию и коммерциализировать ее. При синхронной деятельности этих составляющих формируется уникальная предпринимательская среда, демонстрирующая, что такое взаимодействие не только возможно, но и необходимо.