Синергия ума и капитала

МетрологияPRO: Расскажите о том, как вы пришли в науку и какие научные вопросы и задачи вызывали у вас особый интерес

Никита Шапошников: Я родом из небольшого города Трехгорный в Челябинской области. С одной стороны, в этом городе довольно творческая атмосфера, которая способствует эстетическому развитию. К примеру, я занимался музыкой – игрой на пианино, вокалом, а также боевым искусством дзюдо. С другой стороны, Челябинская область – это промышленный регион, где работа на заводе считается перспективной для карьеры. Поэтому, когда передо мной встал выбор университета и будущей профессии, диапазон вариантов был широк – от музыканта до «суровой» инженерной специальности. Так и был найден компромисс – Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого (СПбПУ), где я выбрал инженерную профессию, при этом находился в достаточно творческой и креативной атмосфере: здесь проводится большое количество исследований и разработок, способствующих креативному развитию, есть собственный зал филармонии, культурные и внеучебные мероприятия. Вообще во многих культурах наука и искусство – это синонимы, а многие ученые прекрасно играют на музыкальных инструментах. Именно это и определило мой дальнейший путь в карьере. Поиск креативных, нестандартных решений в научной и технологической областях для реальной промышленности стал моим девизом по жизни.

Моей специализацией в университете стало материаловедение. Материал – это фундамент и краеугольный камень в любой отрасли промышленности. Судьба распорядилась так, что я стал решать задачи материаловедения именно для нефтегазовой отрасли, так как она является фактически основой для нашей экономики. А развитие многих направлений в нефтегазе сегодня ключевым образом неразрывно связано с развитием материалов, которые должны одновременно работать при высоких давлениях и температурах, быть стойкими в агрессивных условиях, выдерживать перепады температур.

Ключевой особенностью нефтегазовой отрасли является то, что не существует двух абсолютно одинаковых месторождений. Поэтому вопрос выбора материалов для нее является отдельным разделом материаловедения, где есть большое число специализированных стандартов, методик, решений. Эта область постоянно развивается синхронно с освоением новых месторождений в Арктике, на шельфе и разработкой новых энергоносителей, таких как водород и другие.

Помимо сильного базового образования, в 2022 году я получил степень MBA по программе «Лидеры цифровой трансформации», закончил обучение в Школе управления Сколково и защитил кандидатскую диссертацию. Тема моей научной работы – оценка взаимосвязи между структурными факторами в сталях и низкотемпературными свойствами. Именно эти знания помогли сформулировать правильные требования к металлическим материалам для Арктики. Ведущей организацией стал «Газпром ВНИИГАЗ», а совместно с крупнейшими металлургическим компаниями, поставщиками труб для транспортировки углеводородов, мы смогли провести необходимые эксперименты и получить важные результаты.

МетрологияPRO: В чем, на ваш взгляд, состоит ключевая сложность в коммерциализации научных разработок?

Никита Шапошников: За годы работы мы сформировали уникальную для университетского сообщества команду из более чем 100 научных инженеров, которая в год реализует порядка 150-170 комплексных технологических проектов для более чем 50 заказчиков из нефтегазовой, металлургической и машиностроительной отраслей. Совокупный рост нашей команды составляет порядка 30-50% в год – и по людям, и по количеству выполняемых работ. Такая траектория развития была предусмотрена программой центра «Национальной технологической инициативы», которая в Санкт-Петербургском политехническом университете Петра Великого реализуется в рамках ЦК НТИ «Новые производственные технологии». Под руководством проректора по цифровой трансформации Алексея Ивановича Боровкова этот центр стал лидирующим в стране. Соответственно, находясь на передовой исследований и разработок, мы для себя определили ключевые критерии и параметры, которые делают технологическую разработку успешной. 

Самым главным критерием успешности взаимодействия науки и бизнеса является возможность бесшовной интеграции научной команды в технологическую часть бизнеса промышленной компании. Достичь этого можно посредством создания долгосрочных дорожных карт, совместных лабораторий и научных центров . Именно такая организация работы гарантирует максимальное погружение ученых в контекст всех событий, происходящих в отрасли.

Непосредственно находясь в контексте отраслевых вызовов, мы для себя определили три базовых уровня критериев, которые сделают нашу разработку успешной.

Во-первых, глубокое понимание текущих дефицитов. Важно осознать, почему бизнес не может использовать существующие решения, какой убыток это приносит либо какой экономический эффект может принести новое решение. С формирования финансово-экономической модели нового решения и конкретных измеримых физических параметров, которым решение должно соответствовать, начинается каждый технологический проект с любым индустриальным партнером. Главный критерий для промышленности – это экономическая эффективность процессов. Промышленность должна зарабатывать и для себя, и для страны. Если научная команда мыслит этими же категориями, то процесс синхронизации проходит довольно эффективно.

Во-вторых, важно сформировать правильную научно-технологическую команду. Задачи, которые мы решаем, – это сложные и нестандартные научные инженерные вызовы, которые промышленность по каким-то причинам сама решить не может. Соответственно, совокупность компетенций, с которыми мы подходим к выполнению проекта, должна быть такой, которую промышленность сама собрать не готова. К примеру, для безопасной эксплуатации трубопроводов в Арктике, где имеют место растепления грунтов , необходимо создавать инженерные инструменты, основанные на цифровых моделях, позволяющих описывать техническое состояние. Особенность этих трубопроводов заключается в том, что мы видим лишь 20% объекта, но должны все знать о 100% его технического состояния. Для создания такого инструмента в рамках одной команды необходимо объединить нефтяников, понимающих процесс эксплуатации трубопроводов, геотехников для интерпретации данных геотехнического мониторинга, геодезистов для определения пространственных координат инфраструктуры, математиков для выработки систем уравнений, описывающих объект, механиков, а также специалистов в области IT для упаковки всех решений в программное обеспечение и синхронизации его с существующими системами у заказчика. Все эти задачи мы решаем на уровне одной команды, параллельно еще и обеспечивая заказчику наиболее простые и понятные интерфейсы взаимодействия.

Очевидно, что все эти специалисты – люди абсолютно разной направленности, и каждый из них видит конечный продукт по-своему. Поэтому особенно важным здесь является не только внедрить принципы проектного управления, согласно которым разработка решения будет идти в контексте ожиданий заказчика, но и создать благоприятный психологический климат, в котором все участники будут чувствовать себя важными. Эту задачу в нашей команде решают руководители направлений, имеющие богатый отраслевой опыт и глубоко понимающие психологию работы в больших научно ориентированных командах с распределенными компетенциями.

И в-третьих, очень важным элементом в реализации коммерчески успешного решения является умение преодолеть сопротивление и инертность – как каждого скептика, так и нормативно-технической документации.

К примеру, в настоящий момент наша команда уже разработала ряд решений для нефтегазовой инфраструктуры на многолетнемерзлых грунтах, но их внедрение затруднено в связи с противоречиями существующей нормативной базы. Сейчас мы создаем экспертный совет в рамках одного из технологических комитетов, для того чтобы обосновывать корректировку нормативной базы для внедрения этих самых решений. Так что разработчики научно-технологических решений должны быть готовы решать и такие задачи в современных реалиях.

МетрологияPRO: Что включает в себя концепция по развитию инженерных компетенций вуза в интересах высокотехнологичных предприятий реального сектора экономики России?

Никита Шапошников: Современный университет – это не просто инструмент для подготовки кадров, университет должен быть ключевым элементом инновационной экономики страны. Цель инженерного университета – преодолевать научно-технологические дефициты и неопределенности, которые препятствуют развитию промышленности, и создавать решения, которые по каким-либо причинам промышленность сама разработать не может.

Университет должен быть открыт ключевым корпорациям, которые отвечают за развитие конкретных технологических направлений в стране. Университет должен стать центром научно-технической коммуникации, количество человеческих коммуникаций в вузе должно кратно превосходить количество коммуникаций в организациях любого другого типа.

На практике мы еще видим старые университетские модели, когда бюрократия и давление «старой школы» в инженерных вузах препятствуют свободному и естественному развитию новых научных и инженерных направлений, но государство эту проблему решает. В настоящее время уделяется особое внимание поддержанию созидательной атмосферы университета посредством программ развития, направленных на формирование новых знаний и их «упаковку» в реальные продукты и технологии для бизнеса.

Придя в университет, компании должны иметь возможность беспрепятственно общаться с ведущими учеными, получать экспертизу профессиональных сообществ, обмениваться опытом с коллегами и партнерами из других компаний или смежных отраслей в рамках отраслевых площадок и конференций, а также прорабатывать различные гипотезы касательно технологического развития. И если эта работа систематически реализуется в вузе, то он становится центром технологических преобразований в стране, а результаты этой работы трансформируются в программы развития и университетские стратегии. Благодаря всему этому компании получат ключевые отраслевые научные центры компетенций, где аккумулируется лучший опыт.

К примеру, совместно с промышленными партнерами в НТК «Новые технологии и материалы» Передовой инженерной школы СПбПУ мы создали первую в стране лабораторию по материалам для водородной энергетики. Это задача именно университета, поскольку для ее решения необходимо было погрузиться в область физики металлов для описания кинетики наводораживания и определения диффузии водорода в различные сплавы. Очевидно, что сама промышленная компания не должна решать подобную задачу. В дальнейшем были сформированы дорожные карты со всеми металлургическими производителями по оценке работоспособности сталей в водородных средах. Нашей командой были разработаны необходимые методики испытаний сталей и получены кривые наводораживания. Находясь в центре отраслевого вызова с ключевыми представителями промышленности страны по данному вопросу, мы сняли неопределенность с точки зрения как изготовления, так и применения сталей в водородных средах. В свою очередь, университет в нашем лице нарастил базу компетенций и стал технологическим лидером по этому направлению, а отрасль получила необходимые ответы для дальнейшего развития. Этот пример демонстрирует роль инженерного университета во взаимодействии с бизнесом и промышленностью.

Другой пример – это создание технологической цепочки по утилизации СО₂ (декарбонизации). Тогда мультидисциплинарной командой специалистов НТК «Новые технологии и материалы» впервые экспериментально и математически была описана технологическая цепочка улавливания, компримирования и закачки в пласт СО₂. Основные противоречия и технологические дефициты были сняты в тесном контакте с нефтегазовой командой, проектировщиками, производителями оборудования и материалов. Данные решения сейчас используются при создании хаба СО₂ в Оренбурге, а также при проектировании инфраструктуры утилизации СО₂ при производстве водорода на острове Сахалин.

Также в настоящее время Тюменский индустриальный университет сосредоточен на инжиниринге на многолетнемерзлых грунтах (ММГ), так как это одна из ключевых проблем, осложняющих эффективную добычу нефти и газа в Арктической зоне России. Такая комплексная задача касается и способов проектирования и применения специализированных материалов, и использования интеллектуальных методов мониторинга состояния инфраструктуры на ММГ. У многих добывающих компаний преобладает ресурсная база именно в этой зоне, так что необходимо создать экосистему из производственных, проектных, инженерных и научных компаний, которые бы позволяли решать широкий круг задач на этапе разведки, разработки, обустройства, эксплуатации, проектирования нефтегазовых месторождений.

Именно такая экосистема, включающая в себя множество партнеров из бизнеса и науки, сейчас создается в Тюменском индустриальном университете как приоритетная, позволяющая сформировать технологическое лидерство и профильные образовательные программы для подготовки специалистов, которые смогут решать эти и другие технологические задачи.

МетрологияPRO: Расскажите, пожалуйста, о роли экспертных и профессиональных сообществ в науке

Никита Шапошников: В целом любая отраслевая технология сегодня по итогам внедрения имеет большое количество авторов на разных этапах УГТ (TRL) – начиная с концепта идеи со стороны инженерно-научных специалистов, продолжая производственными предприятиями, локализовавшими производство этой идеи, до конечных потребителей, зачастую через проектные институты. Таким образом, важнейшей задачей является технологическая сборка на ранних этапах разработки продукта. На практике между всеми элементами, то есть людьми этой системы, возникают противоречия различного рода. Для снятия этих противоречий необходима роль независимого технологического авторитетного модератора, который сможет выступить в качестве идеолога такой сборки. Именно в этом контексте сейчас существует высокая потребность в формировании экспертных сообществ в России – специалистов, объединенных общей целью, но отличающихся друг от друга своей экспертизой и ролью. И задачей инженерного университета, в частности, является формирование таких экспертных сообществ и их продвижение.

Промышленность постоянно сталкивается с новыми задачами, с новыми вопросами, она не стоит на месте. Соответственно, появляется все больше задач в области высокой неопределенности, которые может взять на себя университет исходя из научного фокуса, академической экспертизы и кругозора.

Механизм работы следующий: отрасль сталкивается с новыми задачами по обустройству месторождений в Арктике или на шельфе, возникают новые неопределенности, которые поднимаются в рамках актуальных повесток экспертных сообществ на конференции в университете. Далее формируется программа НИОКР в вузах для снятия этих неопределенностей, после чего формируются стратегия университетов и ключевые центры компетенций по этим проблематикам. После этого новые знания интегрируются в образовательные программы. В результате всей цепочки отрасль получает новых специалистов, уже способных решать такие задачи. В этой методологии объем научных и технологических работ, реализуемых нашей командой, от года к году растет от 30% до 50%. Это обеспечивает стабильный рост вовлечения научных инженеров в отраслевые задачи и стабильный приток научно-технических результатов для развития отраслей промышленности.

МетрологияPRO: Расскажите о собственных достижениях, которыми вы гордитесь

Никита Шапошников: Полученный опыт в рамках решения задач для нефтегаза мы транслируем для различных важных проектов государства. К примеру, когда было принято решение о строительстве Крымского моста, встала задача построить и спроектировать его достаточно оперативно, но прежде опыта столь быстрого поиска и принятия проектных решений в мостостроении не было. В частности, в области материаловедения необходимо было найти и обосновать технологический выбор целого ряда решений, эксплуатирующихся в морской воде и морской атмосфере. Были изучены свойства новых перспективных материалов в условиях морской и атмосферной коррозии, спрогнозирована их долговечность с использованием новых экспериментальных методов лабораторного тестирования и натурных экспериментов на Крымском мосту. Расчетными методами определены численные параметры перспективных материалов и новых видов покрытий.

Подходы, предложенные нами, получили одобрение у проектных, строительных и производственных компаний, реализующих проект моста. В итоге мы провели пять комплексных работ, направленных как на разработку методик исследования испытаний и расчетов, так и на проведение работ по ним, а наша команда была отмечена памятными медалями и именными грамотами Президента России.

В свою очередь, когда появляется задача поставить разработку новых решений на поток, важно синхронизировать базовые процессы университета и промышленной компании в рамках какой-то общей стратегии долгосрочного взаимодействия. У нас был подобный опыт с одной из ведущих нефтегазовых компаний. В этой компании уже были описаны бизнес-процессы по созданию новых технологий и продуктов, поэтому для нас было важным бесшовно находиться внутри этих процессов ежедневно. Для этого нам пришлось изменить существующий подход к организации научных исследований и максимально приблизиться к их бизнес-модели. Эта стратегия была сформирована с участием более 20 ключевых менеджеров компании и утверждена заместителем председателя правления. По ее результатам удалось разработать порядка 50 продуктов и технологий, которые частично внедрены на объектах компании, частью проходят опытно-промышленные испытания, частью еще находятся в разработке. Это уникальный опыт синхронизации промышленной компании и университета, в которой я принял участие, и я считаю, что этот опыт обязательно должен быть масштабирован.

МетрологияPRO: Расскажите, чем занимаетесь в настоящее время, с какими экспертными сообществами планируете сотрудничать в дальнейшем

Никита Шапошников: Сейчас наша команда, как и прежде, ориентирована на ключевые вызовы нефтегазовой промышленности. Они касаются развития нефтегазовых объектов на шельфе, в том числе Арктическом, создания новых месторождений в труднодоступных регионах, в Восточной Сибири, Арктической зоне Российской Федерации.

Для решения этих глобальных задач мы устанавливаем контакты с новыми производственными и сервисными компаниями, расширяем контур научно-технического сотрудничества. К примеру, с Дальневосточным федеральным университетом (ДВФУ), который благодаря высокому уровню собственных компетенций по направлениям мирового океана, а также в области новых материалов и химии претендует на технологическое лидерство на шельфовых объектах России. Географическая близость к шельфовым объектам и странам АТР , с которыми у ДВФУ тесные связи в научном и технологическом плане, делают эту площадку уникальной для компаний, занимающихся добычей на шельфе.

Также планируем совместную деятельность со специалистами Тюменского индустриального университета, где научное сообщество сфокусировано на технологиях для многолетнемерзлых грунтов. Уникальность этого университета в том, что ключевые филиалы расположены в непосредственной близости к месторождениям на ММГ , а научная, производственная и интеллектуальная инфраструктура вуза позволяет разрабатывать решения и проводить их испытания как на стендах, так и на полигонах университета.