Константин Аркадьевич Харахнин – кандидат технических наук, доцент кафедры автоматизации и управления Череповецкого государственного университета.

– Тематика научных работ направлена на разработку технических средств контроля, измерения и управления оборудованием, технологическими процессами металлургической и химической отраслей. Выполненные научные работы носят прикладной характер, так как автоматизация всегда вторична по отношению к технологии и оборудованию. Работы выполняются в основном в рамках магистерских и аспирантских диссертаций. Для оптимального управления технологическим процессом необходимо разработать математическое описание объекта управления. В силу сложности процессов и невозможности (очень часто) проведения реального эксперимента на оборудовании актуальным направлением является разработка имитационных моделей технологических процессов и систем с целью выявления оптимальных параметров управления. Разработанные алгоритмы, средства и системы решают задачи повышения производительности оборудования, улучшения качества выпускаемой продукции, снижения брака и затрат на производство.

Таким образом, можно выделить основные направления научной деятельности:
– разработка математических моделей технологических процессов и систем управления;
– разработка имитационных моделей систем управления;
– разработка средств измерения и контроля (датчиков) с повышенной точностью измерения параметров;
– разработка оптимальных алгоритмов управления различным технологическим оборудованием;
– разработка интеллектуальных датчиков киберфизических систем, интернет «вещей»;
– разработка систем с использованием машинного зрения.

Очень важной составляющей любой инновационной разработки является подтверждение научной и технической новизны (изобретательского уровня) в виде патента. При выполнении научных работ перед магистрами (профиль «Киберфизические системы») и аспирантами (специальность 05.13.06) ставились задачи найти новые решения (на уровне изобретений) в соответствующей области исследования.

Некоторые из последних работ:

– Патент РФ № 199648 «Устройство для измерения длины ферромагнитных движущихся материалов».

В процессе изготовления проволочной продукции необходимо очень точно измерять длину продукта. Существующие контактные системы имеют недостаточную точность, что приводит к потерям при сдаче продукции заказчику. В разработанном нами устройстве используется бесконтактный метод магнитных меток, что существенно снижает погрешность системы. В разработке заинтересовано ОАО «Северсталь-метиз», переговоры с которым ведутся в настоящее время. В изготовлении промышленного образца нам поможет ЗАО «Ультракрафт».

– Патенты РФ: №2619805 «Способ измерения амплитуды неплоскостности листового проката» и № 188304 «Измеритель неплоскостности листового проката».

В процессе изготовления листового проката может возникать его неплоскостность (отклонение от горизонтальной плоскости). При превышении амплитуды более 5 мм лист считается бракованным. Система основана на новом методе, использующем машинное зрение. В разработке заинтересовано предприятие ПАО «Северсталь».

– Патенты РФ: № 196573 «Волоконно-оптическая система мониторинга состояния объекта» и №199709 «Волоконно-оптический датчик усилий».

Разработанная система позволяет контролировать состояние сложных инфраструктурных объектов, ее преимущество – точное определение координат места воздействия нагрузки на объект или уже случившейся аварии. Система позволяет производить контроль, охрану и защиту больших территорий, определяет координаты передвижения объектов при несанкционированном проникновении. В разработке заинтересован научно-производственный центр «Наука-Сервис».

За время работы в Череповецком государственном университете с 2005 года было опубликовано 56 научных работ и получены 11 патентов РФ на инновационные разработки.

Под руководством были защищены 3 кандидатские диссертации в диссертационном совете Д.212.297.02 при Череповецком государственном университете:

– Смыслова А.Л. Разработка моделей и алгоритмов для усовершенствования системы автоматического сопровождения сварных соединений на станах бесконечной холодной прокатки. Диссертация на соискание ученой степени канд.тех.наук, Череповец, 2008 г.

– Маслов Е.А. Модели и алгоритмы автоматического регулирования межклетьевых натяжений полосы для устранения вибраций на станах холодной прокатки. Диссертация на соискание ученой степени канд.тех.наук, Череповец, 2011 г.

– Можаров В.В. Метод и алгоритмы определения плоскостности листового проката с использованием дифракционной картины. Диссертация на соискание ученой степени канд.тех.наук, Череповец, 2019 г.

Инженер (перевод: способный изобретать) учится всю жизнь. Техника очень быстро устаревает, появляются новые технические средства автоматизации и системы. На протяжении своей деятельности мне приходилось изучать устройства, построенные на электронных лампах, транзисторах, интегральных микросхемах. Наконец, появились микропроцессорные контроллеры, и возникла необходимость в изучении языков программирования. Сейчас перспективным направлением является искусственный интеллект (ИИ), который внедряется во все сферы нашей деятельности. Элементы ИИ сейчас внедряются в нашем городе в рамках проекта «Умный город».

На мой взгляд, нашему опорному университету следует выбрать это направление в качестве приоритетного и реализовать стратегический проект – стать центром подготовки кадров и развития этого научного и инновационного направления в Вологодском регионе.

Мы находимся на пороге очередной революции в вычислительной технике. Закон Мура (каждые два года количество транзисторов на квадратный дюйм интегральных схем увеличивается в два раза) перестает работать. Корпорации TSMC (Тайвань) и Samsung Electronics производят микропроцессоры с плотностью в 10 нм, 7 нм и 5 нм, и планируются узлы в 3нм (нм – нанометры). Сейчас ведутся работы по созданию транзистора, состоящего из одного атома. 

Вам, будущим инженерам, придется осваивать квантовые компьютеры.

Об изобретательстве. «Миллионы людей видели, как падают яблоки, но только Ньютон спросил «почему» (Бернард Барух).

В основе изобретательства всегда лежит любопытство. Ты задаешь себе вопросы: «почему это плохо работает, в чем причина, как сделать лучше, кому это надо?». Далее начинается мучительный мыслительный процесс – как устранить проблему, как это реализовать. Думаешь над этим днем и ночью, на работе и отдыхе. И вдруг приходит решение. Но теперь идею нужно проверить.

«Для изобретения нужно хорошее воображение и куча хлама» (Томас Эдисон).

Проверить можно только в лаборатории, нужны современные станки, 3D-принтеры, технические средства, измерительная техника, материалы, электронные компоненты, микроконтроллеры, программное обеспечение, расходные материалы. Нужно изготовить лабораторный образец и проверить работоспособность идеи. После этапа изготовления образца необходимо провести его исследование в различных режимах работы.

Уважаемые студенты, коллеги, хочу пожелать вам успехов в реализации ваших научных достижений, новых решений на уровне изобретений, креативности, не бояться всего нового и трудностей.

У Вас все получится! При выполнении научных и инновационных проектов происходит интеграция научной и образовательной деятельности, а это и есть залог успеха в получении вами профессиональных знаний, которые останутся с вами на всю жизнь.

Все выпуски рубрики «Наука в лицах» ЗДЕСЬ