Разработка и применение цифровых производственных технологий в производстве высокотемпературных сверхпроводников

Исполнитель: ООО «С-Инновации»

Резюме проекта

Проект «Разработка и применение цифровых производственных технологий в производстве высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП)» направлен на создание при помощи цифровых решений производства кастомизированной ВТСП-продукции нового типа. Конкурентоспособность продукции будет обеспечена за счет высокого качества и короткого срока производства новых типов ВТСП-провода для новых заказчиков, а также за счет более низкой, по сравнению с конкурентами, себестоимости производства.

Созданные в рамках проекта комплексная IT-система управления производством, САПР новых продуктов и промышленный интернет вещей будут внедрены в компании «С-Инновации». В перспективе эти технологии могут быть адаптированы под любые производственные процессы дискретно-непрерывного типа.

Проект ориентирован на создание «Умных» Цифровых фабрик (Smart Factory) и соответствует требованиям дорожной карты «Технет» НТИ.

Проект финансируется из Фонда НТИ.

Актуальность проекта

Важной особенностью ВТСП-рынка является то, что для каждого конкретного направления необходим ВТСП-провод особого типа, так называемый кастомизированный продукт. Провод, оптимизированный для создания токоограничивающих устройств, невозможно использовать для ВТСП-двигателей или ускорителей, и наоборот. Для изготовления каждого типа провода необходимо использовать особый набор технологических параметров и свою цепочку технологических операций. При этом производство ВТСП-провода является сложным многостадийным процессом, где общее количество параметров, влияющих на качество продукта, превышает 100. Дополнительные технологические барьеры создает высокая чувствительность технологии к дефектам: ВТСП-провод изготавливается отрезками длиной до 1000 метров, при этом к нарушению ключевых сверхпроводящих свойств способен привести дефект шириной всего в 1 микрометр, то есть размером на девять порядков меньше длины образца.

Сегодня на рынке не существует готовых IT-решений для управления производствами такого типа, которые бы включали в себя одновременно применение систем сбора и анализа больших данных, создание цифровых моделей техпроцессов и автоматического проектирования конечного продукта с опцией непосредственного взаимодействия с АСУ ТП технологической линии.

Уникальность проекта

В рамках проекта для технологической цепочки будет создана система сбора и цифрового анализа данных. Анализ большого массива технологических параметров и корреляция его с важной для потребителя характеристикой ВТСП-провода (например, значением критического тока) позволит определить, при каком сочетании параметров реализуются наилучшие условия для получения качественного продукта. Это позволит автоматически юстировать значения технологических параметров, опираясь на результаты анализа постоянно обновляемой базы данных.

Производство ВТСП-провода осуществляется при непрерывной протяжке, так что для каждого его отрезка сохраненные технологические параметры могут быть сопоставлены с функциональными характеристиками.

В основу алгоритма поиска оптимальных условий для каждого типа кастомизированного ВТСП-провода будет положен анализ распределения функциональных характеристик внутри «облака» технических параметров, формируемого их естественным разбросом относительно заданного значения. Направленный поиск оптимального сочетания технических параметров будет выполняться за счет их варьирования в режиме самообучения системы.

Эффекты от внедрения технологии:

• обеспечение себестоимости производства кастомизированного продукта на уровне себестоимости стандартного продукта;
• снижение времени разработки нового продукта до двух недель;
• снижение уровня брака в 2,5 раза.

Компетенции и опыт команды

Ключевые участники проекта разрабатывали ВТСП-технологии как сотрудники МГУ им. Ломоносова и других ведущих научных центров мира, а с момента создания ООО «С-Инновации» – внутри компании. Сотрудниками компании опубликовано более 100 научных публикаций, зарегистрировано несколько патентов и ноу-хау. Первые поставки ВТСП-провода компания осуществила в 2014 году. Сегодня ООО «С-Инновации» поставляет ВТСП-провод своего производства примерно 100 заказчикам из 20 стран мира, занимая около 18% мирового рынка.

Проект реализуется на базе технологической линии ООО «С-Инновации» силами сотрудников компании с привлечением специалистов в области работы с большими данными и системами машинного обучения.

Дополнительные производственные мощности позволят в будущем нарастить объемы производства для формирующихся сегментов рынка, а цифровые технологии позволят сократить себестоимость производства.