Цифровая трансформация управления на предприятиях авиационной промышленности: вызовы и перспективы

Введение .

Отечественная авиапромышленность переживает непростые времена. Существует значительный технологический разрыв с лидерами отрасли, что снижает конкурентоспособность нашей продукции на мировом рынке. Огромные усилия и инвестиции требуются для преодоления этого отставания в научных исследованиях и разработках.

Серьезной проблемой является необходимость адаптации к стремительно меняющимся технологическим трендам, таким как цифровизация и роботизация. Это подразумевает не только создание новых видов авиатехники, но и модернизацию существующих систем для повышения эффективности. Данная задача требует масштабных НИОКР и внедрения инноваций на всех этапах производства.

Следует отметить влияние геополитического фактора и международных санкций, которые ограничивают доступ к зарубежным технологиям и комплектующим, а также возможности экспорта. Это вынуждает искать новые рынки сбыта и развивать собственную технологическую базу для независимости от импорта.

В ответ на эти вызовы отечественная авиапромышленность сосредотачивается на развитии собственных научных исследований и инновационных разработок. Особое внимание уделяется применению достижений фундаментальной науки и межотраслевой интеграции технологий, что позволяет создавать уникальные продукты, удовлетворяющие противоречивым требованиям и работающие в сложных условиях. Таким образом, несмотря на трудности, у российской авиапромышленности есть потенциал для технологического рывка и укрепления позиций на мировом рынке.

Обсуждение . Результаты .

Применение и продвижение новейших цифровых технологий в процессе разработки, производства и использования современной авиатехники является главным приоритетом Государственной программы по стратегии развития авиационной промышленности до 2030 года [0]. Создание Минпромторгом России стратегического плана по приоритетному развитию авиакосмического сегмента стало ответом на производственные и технические вызовы, учитывая стремительную цифровизацию на высокотехнологичных предприятиях, включая Объединенную авиастроительную корпорацию (ОАК).

Важную роль в повышении уровня безопасности, надежности и эффективности функционирования самолетов играют системы бортовой электроники и интегрированной авионики, чье значение усиливается с каждым годом.

Современные воздушные суда представляют собой сложные компьютерные системы, где автоматизированные процессы заменяют ряд функций, ранее выполняемых членами экипажа, обеспечивая их выполнение более быстро и надежно, тем самым снижая нагрузку на персонал [0].

Прогресс в отрасли также характеризуется активным внедрением инновационных материалов. Так, использование композитных материалов и аддитивных технологий расширяется с высокой скоростью.

Другим значительным направлением развития, которое уже можно считать глобальным трендом, является стремление авиационной отрасли к созданию беспилотных транспортных средств. Это касается не только разработки аэротакси, но и постепенного перехода в гражданской авиации к использованию одного пилота в кабине с передачей задач второго пилота на автоматизированные системы с искусственным интеллектом.

Кроме того, среди ключевых направлений развития выделяются электрификация инженерных систем, а также создание электрических и гибридных двигателей для легких самолетов и беспилотников. Прорыв в электроприводе и разработка новых источников энергии обещают кардинальные изменения в будущем, касающиеся использования беспилотного транспорта. Эти инновации будут ключевыми факторами, определяющими конкурентоспособность отрасли и открывающими новые возможности как на существующих, так и на развивающихся рынках авиационной техники. Разработки в области сверхзвуковых и гиперзвуковых летательных аппаратов, а также беспилотных систем, основываются на широком спектре новейших технологий [0].

Цифровая трансформация в авиастроении подразумевает масштабную автоматизацию производственных процессов за счет внедрения передовых технологий. Это включает полную компьютеризацию проектных и конструкторских работ, а также применение концепций «Больших данных» в отрасли. Процессы цифровизации, реализуемые в ОАК, предполагают внедрение новых экономико-организационных методов [0].

Крайне важно интегрировать в отраслевые стратегии развития программы по созданию и внедрению систем искусственного интеллекта, промышленного интернета вещей и других компонентов цифровой трансформации. Необходима координация отраслевых стратегий с другими ключевыми стратегическими документами РФ, такими как Национальный проект «Цифровая экономика» [0], «Национальная стратегия развития искусственного интеллекта до 2030 года» [0].

Преобразование авиационной сферы на основе цифровых технологий занимает ключевое место в стратегических планах развития как гражданского, так и военного сегментов авиастроения в России. Это находит отражение в соответствующей Государственной программе и является одним из основных направлений деятельности Госкорпорации «РОСТЕХ», которая объединяет ведущие авиационные предприятия и холдинги в своем кластере. Для успешной реализации этой масштабной инициативы необходимо обновить стратегические планы развития авиационной отрасли, обеспечить создание адекватной законодательной базы, адаптировать структуру управления в корпорации ОАК к задачам инновационного развития страны, а также сплотить усилия всех заинтересованных сторон в рамках государственно-частного партнерства.

В современных реалиях цифровой трансформации промышленности происходит активное внедрение передовых технологий на высокотехнологичных предприятиях авиастроительной отрасли России, в частности в Объединенной авиастроительной корпорации (ОАК). Применение инновационных цифровых инструментов на всех этапах жизненного цикла воздушных судов позволяет существенно оптимизировать процессы разработки, проектирования, производства и последующего сервисного обслуживания авиационной техники [0].

Одним из ключевых преимуществ цифровизации является значительное сокращение временных затрат на подготовительные стадии создания перспективных образцов авиатехники, в том числе самолетов пятого поколения. Современные многофункциональные истребители Су-30МК, Су-35, МиГ-29К, Су-57, составляющие основу ударной мощи Военно-воздушных сил России, были спроектированы исключительно с использованием электронных цифровых инструментов и комплексов автоматизированного проектирования [0].

В настоящее время ведется активная работа по доводке в электронно-цифровой среде нового однодвигательного легкого тактического самолета Су-75 («Checkmate»), который позиционируется как малозаметный многофункциональный истребитель пятого поколения. Использование цифровых двойников, виртуального моделирования и симуляций на этапе опытноконструкторских работ позволяет существенно ускорить процессы проектирования и испытаний перспективных образцов авиатехники.

Стоит отметить, что цифровая трансформация в авиастроении не ограничивается только конструкторско-проектировочными работами. Широкое применение находят аддитивные технологии, такие как 3D-печать деталей и узлов из композитных материалов, а также изогридные конструкции, обеспечивающие высокую прочность при снижении веса конструкции. Интеграция систем искусственного интеллекта позволяет ав

томатизировать множество процессов, начиная от оптимизации аэродинамических форм и заканчивая управлением жизненным циклом проекта.

Разработка первых отечественных гражданских самолетов, таких как ближнемагистральный Sukhoi Superjet 100 (SSJ100), его версия SSJ-New, предназначенная для замещения импортных компонентов, деловой самолет Aurus Business Jet, а также среднемагистральный лайнер МС-21 от компании «Иркут», осуществляется с применением цифровых технологий. Переход от физического прототипирования к созданию математических моделей позволил существенно ускорить процесс создания авиалайнера МС-21, экономя время на этапе разработки на несколько месяцев, а иногда и лет. Одним из ярких примеров такого подхода является создание уникального испытательного комплекса «Электронная птица» в Государственном научноисследовательском институте авиационных систем (ГосНИИАС).

Этот инновационный комплекс, именуемый «Электронная птица», представляет собой передовую виртуальную платформу, которая обеспечивает уникальную возможность детального моделирования и анализа характеристик и поведения будущих российских авиалайнеров МС-21 и SSJ New. Его ключевая особенность заключается в способности объединять в себе не только полностью виртуальные модели самолетов, но и интегрировать реальное бортовое оборудование или же его точные имитации, работающие в рамках специализированного программного обеспечения. Такой подход позволяет проводить всесторонние тесты цифровых воплощений авиационных двигателей ПД-14 и ПД-8, начиная от процесса запуска и заканчивая моментом прибытия в аэропорт назначения, имитируя при этом самые разнообразные условия эксплуатации.

Весь процесс электронного испытания оснащения обеспечивает непревзойденную точность и реализм в оценке работы систем, что является ключевым залогом более гладкой и эффективной интеграции новейшего оборудования в структуру воздушных судов последующего поколения. Применение таких передовых цифровых методик в тестировании не только значительно сокращает время на выявление и устранение возможных недочетов, но и способствует ускорению всего процесса подготовки к массовому выпуску авиалайнеров, тем самым поднимая эффективность производственного цикла на совершенно новый уровень.

Эпоха, когда разработчики из компаний, таких как «СУХОЙ» и РСК «МиГ», полагались исключительно на ручное ведение проектной документации при создании новых самолетов, окончательно завершилась. Прежний метод координации технических данных между дизайнерами и производителями, ограничивающий возможности понимания взаимодействия всех компонентов будущего летательного аппарата, уступил место. Внедрение цифрового, основанного на моделях подхода к проектированию самолетов значительно ускорило и оптимизировало все аспекты конструкции и изготовления. В процессе разработки летательных средств теперь используется обмен данными через математические модели и применение цифровых аналогов на каждом этапе.

Цифровое преобразование в авиастроении открывает новые горизонты для изучения различных конструктивных возможностей летательных аппаратов, обеспечивая более весомые аргументы за принимаемые проектные решения. Ведущие предприятия ОАК активно внедряют передовые цифровые методики проектирования, функционирующие в условиях географически распределенной среды. В настоящее время инженеры Объединенной авиастроительной корпорации активно занимаются разработкой и совершенствованием как новых, так и уже существующих моделей летательных аппаратов, используя цифровые технологии. Разработка и производство авиационной техники как гражданского, так и военного назначения в XXI веке являются одними из наиболее сложных и финансово затратных инженерных задач. Авиастроительные предприятия, входящие в состав Государственной корпорации «Ростех», выходят на передний план в освоении последних цифровых разработок, что позволяет сокращать затраты на материалы, повышать конкурентоспособность продукции и радикально изменять ландшафт авиационной отрасли в целом.

Заместитель генерального директора и главный конструктор ПАО «ОАК», С.С. Коротков подчеркивал важность различия между терминами «цифровизация в авиастроении» и «цифровая трансформация». Он отмечает, что корни цифровизации уходят в середину XX века, когда на предприятиях советской авиационной промышленности начали использоваться первые компьютеры. Это помогло авиаконструкторам в решении сложных задач по разработке реактивных самолетов благодаря автоматизации процессов. Примером ранней цифровизации может служить перевод проектной и конструкторской документации из бумажного формата в цифровой. Уже в 1990-х годах на предприятиях ОАК начали создавать трехмерные модели самолетов. В последние десять лет цифровые технологии не только упростили и ускорили работу авиастроителей в России, но и кардинально изменили процессы создания авиационной техники [0].

Электронная копия летательного аппарата, разработанная в соответствии со всеми конструкторскими нормами, представляет собой гораздо больше, чем просто электронную версию информации о самолете. Она трансформируется в ключевой элемент для взаимодействия и выживания на глобальном рынке. Виртуальный аналог самолета позволяет значительно уменьшить затраты на этапе дизайна и производства. Ис- пользование виртуальной модели в работе дает возможность сократить объем необходимых испытаний на земле и в воздухе, которые традиционно требуют значительных ресурсов. В рамках концепции «цифрового двойника», виртуальная реплика продолжает существовать и после создания реального изделия, активно используясь на всех этапах жизненного цикла - от тестирования и модернизации до эксплуатации и вывода из эксплуатации. Так, виртуальный прототип эволюционирует в «цифрового двойника». В процессе дизайна, эта цифровая версия облегчает обнаружение и корректировку ошибок в дизайне деталей, а во время использования, виртуальная среда эффективно помогает в идентификации потенциальных сбоев и аварий, а также в минимизации расходов на техническое обслуживание. Любые проблемы с системами самолета будут заранее отображены в цифровом двойнике.

Основополагающим аспектом в процессе цифрового создания авиационной техники является обеспечение его стандартизации и интегрированности. При разработке авиационных средств задействуются значительные финансовые вложения, передовые технологии и масштабные трудовые ресурсы, привлекаются многообразные организации и контрагенты, которые зачастую размещаются по различным регионам России. Критически важно, чтобы каждый из участников процесса использовал одинаковое программное решение, поскольку в противном случае могут возникнуть значительные сложности.

Заключение .

Таким образом, в условиях многочисленных внешних и внутренних вызовов, цифровая трансформация процесса создания авиационной техники является не просто модным течением, а продиктована реальной потребностью изменения фундаментальных подходов в машиностроении. Ни для кого не секрет, что в последнее время российская авиастроительная отрасль претерпевает комплексные изменения во всех взаимосвязанных решениях на каждом этапе жизненного цикла воздушного судна – от первоначальной идеи до окончательной разработки документации, испытаний, запуска серийного производства и сервисного обслуживания авиатехники в эксплуатации. В авиастроительной отрасли цифровая революция открывает новые возможности и перспективы, способные существенно улучшить как процесс разработки, так и эксплуатацию авиационной техники.

Резюмируя вышеизложенное, полагаем целесообразным сформулировать следующие выводы. В последнее время элементы, связанные с цифровой трансформацией, активно внедряются во многие бизнес-процессы в отечественной авиастроительной отрасли для повышения ее конкурентоспособности и технологического развития. Внедрение цифровых технологий, таких как искусственный интеллект, промышленный интернет вещей, большие данные и автоматизация, позволит преодолеть существующий технологический разрыв с ведущими странами и адаптироваться к быстро меняющимся рыночным трендам. Создание Объединенной цифровой платформы играет важную роль в продвижении авиационной продукции и консолидации усилий всех участников отрасли, включая ОАК, лизинговые компании и авиакомпании. Централизованное хранилище данных об авиационной технике и синтез усилий ключевых участников проекта