В НГУ создали новый экологичный строительный материал
Команда исследователей из НГУ создала новый экологичный строительный материал, который в перспективе может заменить традиционный цемент. Уже готовы первые опытные образцы, в планах — запустить промышленное производство нового материала. Проект под руководством аспиранта Геолого-геофизического факультета (ГГФ) НГУ Степана Денисова «Разработка однокомпонентного вяжущего материала на основе промышленного отхода золошлаков» стал победителем федерального конкурса «Студенческий стартап», объем предоставляемой поддержки на ближайший год составит 1 млн рублей.
Уникальность проекта состоит в том, что новый строительный материал полностью изготавливается из промышленных отходов, а именно золошлаков — это то, что образуется при сжигании твёрдого топлива (угля, торфа, сланцев) на тепловых электростанциях, котельных и других промышленных установках. Таким образом, отходы, которые годами копились на свалках и загрязняли окружающую среду, превращаются в полезный и качественный продукт для строительства.
— Идея проекта родилась на стыке двух больших проблем. Во-первых, это проблема отходов: в России только золошлаковых отходов накоплено около 2 миллиардов тонн, и каждый год их становится на 60 миллионов тонн больше. При этом перерабатывается лишь малая часть — около 15%. Эти отвалы занимают огромные территории. Во-вторых, это проблема экологии цементной промышленности: производство обычного цемента — это очень энергозатратный процесс, на который приходится около 8% всех мировых выбросов CO₂. Наш проект позволяет сразу решать две задачи: перерабатывать отходы и одновременно создавать «зеленую» альтернативу цементу, сокращая углеродный след, — рассказал Степан Денисов.
Работа над проектом началась более года назад и ведется на базе Климатического центра НГУ. Научным руководителем, который отвечает за общее направление разработки и который также вошел в команду стартапа, является Георгий Лазаренко, к.ф.-м.н., директор Климатического центра НГУ. Кроме того, в команде стартапа — магистрант ГГФ Матвей Трутнев, аспирант ГГФ Дмитрий Горяйнов и к.т.н. Яков Ермолов.
На текущий момент разработана лабораторная технология и получены первые опытные образцы материала. Суть технологии заключается в следующем: золошлаки, раздробленные в порошок, смешиваются со специальными активаторами. Далее при смешивании с водой между ними запускается химическая реакция — геополимеризация. В результате получается прочный камень, по свойствам аналогичный цементному, но имеющий свое преимущество.
Уже проведены предварительные испытания образцов, результаты которых показали, что по таким показателям, как прочность, водопоглощение, новый материал полностью соответствует заявленным требованиям.
— По прочности (50 МПа) он не уступает высокомарочным цементам М500, а по морозостойкости может достигать 300 циклов. Кроме того, продукт имеет низкое водопоглощение (менее 5%), в то время как у большинства конкурентов этот показатель колеблется от 5% до 18%. Наряду с этим, он предлагает гибкость в времени схватывания — от 5 минут до 7 часов, покрывая потребности как в быстром ремонте, так и в стандартном строительстве. При этом его себестоимость является одной из самых низких на рынке, конкурируя с обычными портландцементами М300-М400, но предлагая при этом качество и свойства, характерные для значительно более дорогих специализированных материалов, — добавил Степан Денисов.
Аналоги данного материала, представленные на рынке, — это так называемые геополимерные вяжущие материалы, которые производят как в России, так и за рубежом. Однако ключевыми преимуществом материала, разработанного в НГУ, является цена и экологичность, достигаемая за счет использования 100% золы в качестве сырья и полной утилизации отходов.
Разработка найдет применение в разных сферах строительства — везде, где используется цемент, — для стяжки полов, кладки кирпича, штукатурки, изготовления строительных блоков и т.д. Потенциальными потребителями являются как крупные промышленные предприятия, которые решают задачу утилизации отходов, так и строительные компании и частные лица, которые ищут более доступный по цене и экологичный материал.
Средства, которые получит команда в рамках конкурса «Студенческий стартап», будут направлены на проведение дальнейших, более углубленных испытаний образцов по всем строительным стандартам (морозостойкость, коррозионная стойкость и др.), закупку необходимых реактивов и материалов, патентование разработки и изготовление первой партии прототипов в товарной упаковке (мешках по 5, 10 и 25 кг). В перспективе рассматривается возможность запустить промышленное производство строительной смеси и перерабатывать до 100 000 тонн золошлаков в год.
Использование ИИ на производствах минеральной изоляции
ТЕХНОНИКОЛЬ планирует создать цифрового двойника технологической линии для проведения экспериментов в виртуальной реальности, а также внедрять системы машинного зрения и анализа данных с помощью ИИ. В прошлом году вложения в цифровые проекты достигли 50 млн руб.
Совместно с Российским технологическим университетом МИРЭА ТЕХНОНИКОЛЬ начнет проект по использованию искусственного интеллекта для анализа данных, накопленных в системе управления и мониторинга производством компании (MES). Также планируется создание цифрового двойника технологической линии по выпуску каменной ваты. Цифровая модель даст возможность проводить эксперименты с рецептурой продуктов и настройками оборудования в виртуальной реальности и отслеживать, как при этом меняется качество материалов и эффективность производственных процессов. И только после этого исходя из результатов принимать решения о практической реализации.
«Цифровизация позволяет повысить качество управления предприятием, уйти от рутины, решить проблему с кадрами и, конечно, снизить текущие расходы и производственные издержки. Например, применение ИИ для анализа данных может помочь найти те зависимости, которые мы сейчас не способны увидеть, а в дальнейшем – принимать более взвешенные, продуманные и правильные решения», – отметил Денис Гусев, технический директор направления «Минеральная изоляция» ТЕХНОНИКОЛЬ.
Ряд проектов по цифровизации производства ТЕХНОНИКОЛЬ направлен на импортозамещение. Так, на заводе каменной ваты в Белгороде удалось заменить систему управления оборудованием Infor EAM, прекратившую поддержку российских пользователей, на отечественный аналог. Уже началось масштабирование этого решения на предприятия в Заинске (Татарстан), Челябинске и Юрге. До конца года ею оснастят остальные заводы каменной ваты.
Для обходов и осмотров оборудования компания разработала собственное программное обеспечение «Мобильный обходчик». Это приложение к EAM-системе, которое использует VR-технологии для обслуживания производственных установок. Его тестирование завершается на заводе каменной ваты в Заинске. В промышленную эксплуатацию приложение запустят в конце мая. Инвестиции в создание ПО составили 5,5 млн рублей и окупятся всего за 4 месяца. Это решение позволит ежегодно экономить около 10-12 млн руб.
Часть средств ТЕХНОНИКОЛЬ потратит на внедрение цифровых технологий на новых заводах минеральной изоляции на основе стекловолокна в Московской (Серпухов) и Новгородской (Чудово) областях. Здесь установят системы машинного зрения на основе нейросетей, направленные на повышение безопасности труда. Они будут интегрированы с системой управления производством и смогут отключать оборудование при появлении человека в опасной зоне. Аналогичными системами уже оснащено 7 заводов каменной ваты на территории РФ. Завершить проект планируется в 2027.
Кроме того, на заводах в Серпухове и Чудове появится система управления производством MES. Она позволяет оперативно получать данные с технологических линий, использовать их для дальнейшей аналитики и вести отчетность на единой платформе. MES-системы уже действуют на 8 заводах каменной ваты ТЕХНОНИКОЛЬ в России. В Чудове проект будет завершен уже в июне 2025, затем к его реализации приступят в Серпухове.
В Уфе прошла практическая конференция, на которой обсудили вопросы внедрения российских ТИМ-систем в строительную отрасль
В столице Башкортостана прошла практическая конференция «Технологии информационного моделирования и инжиниринга». В ее рамках приглашенные эксперты и специалисты обсудили развитие отечественных ТИМ-систем, поделились опытом применения российского инженерного ПО в строительную и смежные отрасли. Мероприятие организовали АО «СиСофт Девелопмент» совместно с партнером-экспертом ООО «Курайсофт».
Переход как необходимость
В самом начале конференции БашТИМ ее участники обозначили важность интеграции отечественных технологий информационного моделирования в проектирование, строительство и эксплуатацию объектов. Они отметили, что переход на российское ПО способствует повышению безопасности данных и снижению зависимости от иностранных технологий, что особенно актуально в условиях текущих экономических вызовов. Кроме того, использование отечественных решений позволяет более эффективно учитывать специфические требования и стандарты, действующие в стране. Среди других явных преимуществ отечественного программного обеспечения — необходимые библиотеки элементов, типовые решения и готовые подсистемы для генерации чертежей и спецификаций, которые получает заказчик.
Докладчики поделились опытом внедрения в деятельность своих организаций отечественного программного решения. Системный администратор АО «НПИИЭК» Рамиль Халфутдинов рассказал о создании цифровой инфраструктуры с помощью программного комплекса TDMS (Technology Data Management System). Это ПО помогает управлять электронными архивами и проектами, обеспечивая интеграцию процессов документирования и поддержки жизненного цикла изделий.
По словам специалиста, ранее процессы управления документацией строились вокруг традиционных методов, основанных на структурированных папках и сети общего пользования. «Руководство нашей компании осознало необходимость их модернизации ввиду растущих требований клиентов и увеличивающегося объема данных. Важнейшими требованиями стали повышение прозрачности процессов и снижение административных издержек. Внедрение TDMS позволило значительно повысить производительность труда сотрудников, свести к минимуму временные затраты на выполнение задач и обеспечить общую прозрачность операций. Благодаря использованию цифровых инструментов удалось существенно сократить бюрократические барьеры и наладить оперативный обмен данными как внутри подразделений, так и с внешними. Следующим этапом стало использование возможностей TDMS для построения современных информационных моделей. Это позволило интегрировать проектирование и документацию в единую систему, обеспечивающую быстрый доступ ко всем необходимым данным», — подчеркнул Рамиль Халфутдинов.
Руководитель группы трехмерного моделирования ООО ЭПЦ «Трубопроводсервис» Евгений Федоров рассказал, как его компания внедряла отечественное ПО для комплексного трехмерного проектирования. Сотрудники положительно оценили преимущества автоматизации, перейдя на трехмерное моделирование и отказавшись от устаревших методов работы. Применение 3D-проектирования позволило организации соответствовать современным рыночным тенденциям и повысить свою конкурентоспособность, а цифровой программный комплекс дал возможность реализовывать проекты любой сложности.
«Нами было принято решение использовать программное обеспечение Model Studio CS. Применение данного ПО оптимизировало и ускорило рабочий процесс, сократив время на составление технической документации и сведя к минимуму возможные ошибки. Вместо длительного поиска и ручной компиляции данных специалисты получили удобную цифровую среду, которая упрощает общение между проектировщиками и инженерами», — сообщил специалист.
О внедрении в свою деятельность российских ИТ-продуктов на конференции БашТИМ также рассказали генеральный директор компании «Спектр Глобал» (BIM-Global) Вячеслав Гусельников, директор ООО «Петроинжиниринг» Олег Шаяхов, советник директора ООО «АР СОФТ» Антон Порхун и другие участники конференции.
Вырастить кадры
Одной из ключевых тем мероприятия стали вопросы подготовки кадров, обладающих навыками работы с цифровыми технологиями. По мнению экспертов, недостаток квалифицированных специалистов может стать серьезным препятствием для успешной реализации проектов, особенно в условиях быстро меняющегося технологического ландшафта. Поэтому важно не только внедрять современные инструменты, но и активно развивать образовательные программы, которые будут соответствовать требованиям отрасли. Кроме того, дальнейшее расширение сотрудничества школ, колледжей и университетов с бизнесом откроет новые горизонты перед инженерным сообществом.
По мнению доцента Уфимского государственного нефтяного технического университета Марселя Дусалимова, вопрос обучения персонала российских предприятий и в целом специалистов инженерной школы работе на отечественном ПО является одним из важнейших в ТИМ-повестке. Однако наблюдается ряд сложностей, с которыми сталкиваются вузы при внедрении ТИМ в свои учебные планы. Решение этих проблем требует комплексного подхода и сотрудничества между образовательными учреждениями и промышленностью.
«В УГНТУ мы постоянно развиваем ТИМ-компетенции. На базе вуза действует Центр ТИМ-компетенций. Обучение студентов идет на отечественной инженерной платформе и программных продуктах. Кроме того, регулярно происходят корректировки рабочих программ, разрабатывается учебный план, учитывающий междисциплинарное взаимодействие, ведется проектная деятельность с использованием ТИМ по выбранным направлениям подготовки студентов», — подчеркнул представитель вуза.
Обеспечить совместимость
Генеральный директор «Курайсофт» Александр Хомутов в своем выступлении отметил, что при реализации проектов важно правильно определить атрибутивные данные, которые описывают компоненты информационных моделей. Одной из главных трудностей является их правильный выбор для каждого элемента проекта. Еще одна задача — обеспечение совместимости между разными программными платформами, такими как Archicad, Revit и Civil 3D. Каждое приложение формирует свою структуру данных, что усложняет процесс передачи информации между специалистами разных отделов.
«Универсальная платформа российского разработчика CADLib, которую мы выбрали, способна автоматически определять и фиксировать атрибутивные данные из различных источников. Каждый компонент информационной модели получает уникальные идентификаторы, которые описывают его размер, материал, производителя и другие характеристики. Это нововведение стало значительным шагом вперед, наглядно демонстрируя, как правильно подобранные инструменты могут значительно повысить эффективность производственного процесса», — добавил он.
Завершая мероприятие, Александр Хомутов подчеркнул, что БашТИМ стал отличной площадкой для обмена опытом с коллегами и налаживания профессионального взаимодействия. Это еще раз подтверждает, что развитие ТИМ в стране только набирает обороты, а отечественное ПО составляет достойную конкуренцию западному софту в силу своего функционала, его гибкости и удобства в использовании.