Как производят водород, теперь можно увидеть своими глазами. В Уфимском государственном нефтяном техническом университете (УГНТУ) появился специальный учебно-методический комплекс — модель установки производства водорода. Его авторы — двое студентов Института химических технологий и инжиниринга (ИХТИ) УГНТУ в Стерлитамаке.
Главным идеологом, 3D-дизайнером и сборщиком макета стал Евгений Ларин, он же разработал ПО. Радиофизик Алексей Глухов занимался электронной начинкой. Руководитель проекта — доцент кафедры «Автоматизированные технологические и информационные системы» Екатерина Шулаева.
По словам студентов, они хотели сделать дипломный проект не просто галочкой для защиты, а чем-то запоминающимся.
«Когда я начал моделировать в системе „Компас-3D“ эту огромную промышленную установку в масштабе 1:87, она выглядела как точная, но безжизненная копия. Мне захотелось вдохнуть в нее жизнь — чтобы замигали аварийные сигналы, по трубам потекли технологические среды, а на факеле вспыхнул огонь. Я хотел, чтобы студенты и члены комиссии на защите не просто увидели макет, а прочувствовали масштаб и динамику реального производства. А потом пришла мысль: если уж мы можем имитировать работу, почему бы не имитировать и нештатные ситуации? Так из идеи красивого макета родилась концепция настоящего учебного тренажера», — рассказал Евгений Ларин.
Сложность была в том, чтобы заставить микромир вести себя как настоящий завод, говорят разработчики. Им предстояло соединить сотни распечатанных на 3D-принтере деталей: скрыть в «технологических зданиях» насосы, светодиоды, дым-машину для имитации возгорания, электронику и блоки питания, сделать безопасный факел с реальным пламенем. Главным вызовом было сохранить детализацию макета, вместить в него начинку, не разрушив эстетику.
«Уникальность нашего комплекса — в „трехслойности“, — отметил Евгений. — Первый „слой“ — точная физическая модель, произведение инженерного искусства (эстетика эстакад, металлоконструкций). Второй — динамическое шоу, наглядная демонстрация работы. И третий, главный — тренажерный режим: студент через компьютер может управлять процессом, создавать виртуальные аварии (например, ту самую дымящуюся насосную) и отрабатывать алгоритмы их устранения».
Еще одна сложность реализации проекта была связана с ограниченными финансовыми возможностями студентов, так как качественные микронасосы, системы контроля пламени, датчики и материалы для печати требовали ресурсов. Команда нашла решение — подала заявку на конкурс лидерских проектов УГНТУ, который проводится в вузе в рамках программы «Приоритет-2030», и выиграла.
«Грант мы рассматривали как инвестицию не в дипломный проект, а в будущее инженерного образования на нашей кафедре. Мы хотели не просто показать, что можем сделать, а создать законченный, надежный профессиональный инструмент, который останется в университете и будет служить многим поколениям студентов. Это был шанс превратить амбициозную идею в долгосрочный проект», — говорят разработчики.
Результатом работы стал готовый комплекс, или мини-завод — он находится на кафедре «Автоматизированные технологические и информационные системы» УГНТУ. При включении в деморежиме макет оживает и возникает эффектное зрелище — загораются «огни заводов», по трубам бегут световые потоки, зажигается факел.
Но самое интересное происходит в тренажерном режиме. Регулировать работу установки можно с компьютера с помощью панели управления. Студенты могут менять производительность насосов, задавать давление в колоннах, корректировать состав потока, а также отрабатывать аварии.
Так, при выборе сценария «Возгорание» программа выдает предупреждение, на макете в зоне насосной включается аварийная световая сигнализация и начинает идти безвредный дым от дым-машины. Задача студента — по инструкции в правильной последовательности отключить аварийный узел на экране и запустить систему пожаротушения на макете. По словам разработчиков, в этом и есть смысл тренажера, когда мышление + действие = результат.
Мини-завод будут использовать на лабораторных работах и для демонстраций уже с начала следующего учебного года.
«Крупные промышленные предприятия, безусловно, имеют действующие установки и даже свои тренажерные центры. Однако компактного, мобильного и многофункционального учебного комплекса, который объединяет в себе детализированный масштабный макет, визуальную динамику и программный тренажер, в Башкортостане, да и в России на данный момент нет. Мы создавали его с нуля, и в этом видим особую ценность проекта», — подчеркнули авторы разработки.
Проект реализуется в рамках программы Минобрнауки России «Приоритет-2030» (национальный проект «Молодежь и дети»).
