«Business Excellence», Май 2024. Рубрика: Дело.
Всероссийский научно-исследовательский институт метрологии им. Д. И. Менделеева сегодня — это не только фундаментальные и прикладные научные исследования мирового уровня. Это десятки направлений работы и выполнение тысяч заказов в год в интересах конкретных предприятий и целых отраслей экономики, позволяющих значительно снизить издержки и улучшить качество продукции, поднять уровень безопасности.
Разработка умных приборов и целых предиктивных систем на основе искусственного интеллекта, высокоточные измерения и уникальные испытания, значительное повышение достоверности измерительных данных и достижение максимальной точности результатов измерений. Выстраивание метрологического обеспечения целых отраслей, например биохимии, фармацевтики. Создание в интересах заказчиков новых эталонов, стандартных образцов, межгосударственных и национальных стандартов, методик измерений. Прикладные научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы. Об этой не всем известной стороне деятельности института в интервью главному редактору издательства Татьяне Киселевой рассказал генеральный директор ФГУП «ВНИИМ им. Д. И. Менделеева» Антон Пронин.
Антон Николаевич Пронин
Службу метрологом начал в 1991 г. на Центральной базе измерительной техники ВМФ. На работу во ВНИИМ им. Д. И. Менделеева пришел в 2006 г. С октября 2017 г. исполнял обязанности директора, с января 2020 г. — генерального директора, 24 декабря 2021 г. официально назначен на должность генерального директора ФГУП «ВНИИМ им. Д. И. Менделеева». Под руководством А. Н. Пронина выполнен ряд научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, проведено более 150 испытаний эталонов, средств измерений и измерительных систем, создана уникальная крупногабаритная магнитоэкранированная камера для нужд ГК «Росатом». Лично им за последние годы проведено более 100 метрологических экспертиз средств измерений и документов. А. Н. Пронин является лауреатом премии Правительства Санкт-Петербурга в области образования, сертифицированным экспертом-метрологом и аудитором систем менеджмента качества. Им опубликовано более 80 научных работ. Вице-президент Метрологической академии.
— Начнем с самого передового и модного — искусственного интеллекта. Как он используется в метрологии и что предлагает в этой области ВНИИМ?
— Мы разработали методики обеспечения с помощью искусственного интеллекта (ИИ) возможности измерения параметров, которые затруднительно или слишком дорого получить классическими способами, создаем методы верификации соответствующих программных продуктов и генерируемых ими результатов. И эти наработки легли в основу создаваемых сейчас предиктивных систем автоматического контроля выбросов. Такие системы работают не на основе измерений и анализа параметров непосредственно «в трубе», что дорого и трудоемко, а по данным, получаемым в ходе производственного процесса.
Умная автоматическая система, зная, например, характеристики исходного сырья и параметры реализуемого технологического процесса (давления, температуры, расходы сред), после обучения точно определяет, сколько и каких веществ будет в выбросе. Такой способ существенно проще и значительно дешевле традиционных аналитических измерений. Он позволяет избавиться от покупки дорогой аналитической системы контроля с ее тоже недешевым техническим обслуживанием и ремонтами.
Сейчас ВНИИМ совместно с Центром экологической промышленной политики Минпромторга России выполняет контракт на создание умного оборудования для Астраханского газоперерабатывающего завода: участие в разработке, верификация входных и выходных данных для обучения ИИ, испытания в целях утверждения типа системы автоматического контроля. Аналогичные работы выполняются и в интересах ПАО «ГМК «Норильский никель».
Надо отметить, что измерительные системы на основе искусственного интеллекта применимы во многих отраслях. Первой ласточкой в нефтегазовой отрасли были расходомеры, в которых ИИ анализировал условия реальной среды: параметры эмульсии и попутного газа, плотности разных фаз нефти и т. п.
Еще одно важное и ценное применение нечеловеческого разума — выявление оптимального количества необходимых для использования в большой технической системе (например, АСУ ТП) средств измерений. Наши европейские коллеги после установки и обучения Predictive Emission Monitoring System (PEMS) на тепловых электростанциях выяснили, что вместо 200 датчиков достаточно использовать 15, которые обеспечивают в общей технической системе сопоставимую по точности измерительную картину. Может такой анализ делать и ВНИИ метрологии. Но лучше не демонтировать уже установленные приборы, а правильно планировать их номенклатуру и количество с самого начала. То есть начинать метрологическое сопровождение проекта нужно еще на этапе проектирования.
Учитывая общие тренды, надо понимать: будущее за умным оборудованием, которое само принимает решения. Когда на далекой красной планете будет работать марсоход, то с учетом того, что радиосигнал идет от 5 до 20 минут, мы не сможем оперативно реагировать на показания его датчиков. Машина должна быть полностью самостоятельна, в том числе в том, чтобы определять, каким датчикам можно доверять, как управлять системами в условиях ограниченной информации. Здесь без ИИ не обойтись!
— Что такое правильное метрологическое сопровождение и что оно дает «в деньгах» Вашим заказчикам?
— Начну с очередного «яркого» примера, которых в практической метрологии, к сожалению, более чем достаточно. Анализ, проведенный одним из отечественных НИИ морского флота, выявил, что более чем из 2000 средств измерений, установленных на типовом нефтерудонавалочном судне, реально при эксплуатации используется не более трети (только для них в инструкциях указано, что делать при тех или иных показаниях). Для настройки узлов и агрегатов при ремонте и техническом обслуживании используется половина. А вот кто и зачем установил вторую половину, неизвестно, но все их надо обслуживать, то есть тратить средства и время на регламентное техобслуживание, ремонт, поверку.
Избежать значительных и ненужных затрат денег и времени позволит подключение метрологов на самых ранних этапах для проведения метрологического сопровождения. Хорошо, если такой специалист или инженер с «метрологическими цепочками» в голове на предприятии есть. А если нет, то милости просим во ВНИИМ. Причем подключать специалистов-метрологов института и задавать вопросы можно на любой стадии проекта, но понятно, что чем раньше, тем лучше.
Часто под метрологическим сопровождением понимают метрологическую экспертизу, которую делают по завершении работ. Но чтобы дать верное заключение, необходимо «откатиться» в начальную точку и всё равно пройти весь путь проверки правильности проекта с «измерительной» точки зрения. Должен быть проведен анализ измерительных задач, то есть необходимо определить, что действительно нужно измерять, с какой точностью и какими средствами. И получится это дороже, чем пригласить эксперта на старте и консультироваться с ним на всех этапах. А проводить метрологическую экспертизу всё равно всем придется. Чем больше датчиков, автоматизации и искусственного интеллекта, тем выше цена измерительной ошибки и значение обеспечения достоверности измерений.
— Сколько стоит метрологическая экспертиза и сопровождение специалистами ВНИИМ?
— Понятно, что всё индивидуально, но общие оценки дать можно. В зависимости от сложности решаемых измерительных задач от 1 до 10 процентов стоимости работ в целом. В абсолютных значениях от 500 000 рублей в месяц, минимальный срок — три месяца. Получается, что стоимость метрологической экспертизы — от полутора миллионов рублей. Такие практические оценки подтверждаются и трудами академика РАН, доктора экономических наук, президента Метрологической академии В. В. Окрепилова, который много лет глубоко исследует вопросы экономики, метрологии и стандартизации.
Однако если пойти путем метрологического сопровождения (а не только финишной экспертизы), с консультациями начиная с этапа разработки, когда эксперт подскажет, что вообще надо измерять, а что нет, и с какой точностью (с экспертизами каждого этапа), то получится качественнее и значительно дешевле. В том числе за счет того, что будет проведена оптимизация состава измеряемых параметров, унификация применяемых средств измерений, продумана система метрологического обеспечения используемых средств измерений.
Метрологу не надо будет тратить месяцы, чтобы вникнуть в то, что спроектировали и сделали до него и без него, а заказчику — переделывать уже изготовленное. А так бывает почти всегда, потому что ни один серьезный проект без метрологической экспертизы не сдать.
— Почему надо обращаться во ВНИИМ?
— Обращаться во ВНИИМ им. Д. И. Менделеева совсем не обязательно. В России много достойных организаций, где работают квалифицированные метрологи. Просто надо иметь в виду, что часто при качественном метрологическом сопровождении для выдачи заключения необходимы сложные нестандартные испытания, разработка и аттестация методик измерений и испытательного оборудования. И даже изготовление единичных экземпляров средств измерений. А вот это может уже далеко не каждый. Иногда никто и не берется.
Например, именно ВНИИМ неоднократно выполнял работы по анализу проб с места аварий морских подвижных объектов, исследовал причины массовой гибели морских животных на Камчатке, проводил экспертизы в связи с другими резонансными происшествиями.
Бывает, что у заказчика возникают метрологические задачи, которые вообще никто никогда не решал. Например, глубоководные измерения. Есть гипотеза, что на определенной глубине океанов меняется не только давление, но и свойства самой морской воды. А это вносит существенные искажения в работу традиционных глубиномеров. Выявить, измерить и обосновать такие погрешности уже настоящая научная задача, требующая соответствующего оборудования, знаний и специалистов.
ВНИИМ — это общепризнанный во всём мире бренд. Я знаю, что многие международные корпорации, реализовывавшие многомиллиардные проекты в России, требовали от своих контрагентов документы, подтверждающие метрологические характеристики применяемых средств измерений, выданные именно ВНИИМ. Потому что это гарантия качества, достоверности и прослеживаемости к международно признанным эталонам. Любому руководителю спокойнее, когда в отчетных материалах есть сертификаты калибровки и экспертные заключения, не вызывающие вопросов ни у кого в мире.
ВНИИМ аккредитован на все виды работ в области обеспечения единства измерений и может использовать знаки CIPM MRA и ILAC MRA на сертификатах калибровки и протоколах измерений.
— Вы упомянули высокоточные измерения и уникальные испытания. Зачем они предприятиям?
— Очень важное и актуальное направление этих работ во ВНИИМ — оценка интервалов между поверками средств измерений. Опять же, казалось бы, многие это могут делать. Однако если мы ищем дрейф метрологических характеристик средства измерений, то чем точнее измеряешь, тем больше шансов его обнаружить, выявить тренд ухода. Располагая самой точной в стране эталонной базой по 70 видам измерений, мы можем такую работу делать на два-три порядка точнее и значительно быстрее, чем конкуренты. А по некоторым видам измерений проведению работ в стенах ВНИИ метрологии просто нет альтернативы. Для методического обоснования данных работ в институте был создан Центр метрологической надежности, подготовлены соответствующие рекомендации.
Под уникальными испытаниями понимается решение испытательных и измерительных задач, не описанных существующими методиками или не обеспеченные соответствующим испытательным оборудованием. Например, есть способ измерения внутренних объемов кораблей и судов в статике. Но как корпуса ведут себя в море и как меняются их размеры и прочностные характеристики? Специалисты ВНИИМ смогли ответить на этот вопрос.
Когда в ОАО «РЖД» столкнулись с проблемой оценки качества оконных блоков для подвижного состава железных дорог, именно ВНИИМ смог обеспечить создание соответствующих методик, уникального испытательного оборудования (двухкамерной климатической камеры) и провести сравнительные испытания.
— Как институт взаимодействует с промышленными предприятиями при разработке новых стандартов?
— Еще со времен Дмитрия Ивановича Менделеева обеспечение достоверности и точности измерений базируется на триаде: методы измерений, нормативные документы и средства измерений. Разработка стандартов, входящих в нормативную базу, может быть инициирована двумя способами. Самим предприятием или непосредственно ВНИИ метрологии, если мы считаем это достойным и необходимым. Соответствующие заявки подаются в технические комитеты по стандартизации; ВНИИМ ведет три из них (является базовой организацией) и принимает активное участие в деятельности более чем 30.
Что такое стандарт? Это документ, определяющий, что и как надо делать наилучшим образом. В том числе и в области метрологии. Идеально, когда заказчик, осуществляя большой проект, сразу уделяет внимание стандартизации, включая в общий план работ и перечень разрабатываемых ГОСТов, в том числе и стандарты на решение соответствующих измерительных задач. При этом участие специалистов института и повышает качество стандарта, и упрощает процедуру его согласования. Сейчас по такому пути идет ПАО «Газпром», активно сотрудничая с ВНИИМ в разработке стандартов (как ГОСТ Р, так и СТО) по анализу природного газа.
К слову, одним из разработчиков стандартов по использованию искусственного интеллекта в различных сферах экономики и в повседневной жизни тоже является ВНИИМ.
Также ВНИИМ в настоящее время разрабатывает 16 стандартов в области экологического контроля и готовит Перспективную программу стандартизации в области систем автоматического контроля выбросов и сбросов загрязняющих веществ в окружающую среду до 2033 года.
— Что сегодня представляет из себя ВНИИ метрологии имени Д. И. Менделеева?
— Всероссийский научно-исследовательский институт метрологии, тот, что когда-то создавался как Депо образцовых мер и весов, — хранилище эталонов и поверочная палата, сегодня и уже давно нечто большее, много большее. Как, скажем, Национальный институт стандартов США (NIST) или Корейский исследовательский институт по эталонам и науке (KRISS) — крупнейшие национальные метрологические институты. ВНИИМ, как и эти учреждения, не только хранит, совершенствует и создает эталоны, разрабатывает методы и средства воспроизведения и передачи единиц величин, но и работает как научно-исследовательский институт в интересах промышленности, медицины, других сфер деятельности.
Если говорить о традициях, то сейчас и все последние годы ВНИИМ развивается в русле, проложенном еще в 1950–1960‑е годы, когда руководителем института был Валентин Осипович Арутюнов и когда мы, метрологи, реализуя заветы Дмитрия Ивановича Менделеева, стали плотно взаимодействовать с фундаментальной наукой, научными и учебными заведениями — с целью обеспечения смычки индустрии, экономики и измерительных технологий.
Логичным продолжением деятельности В. О. Арутюнова стало создание, уже при его преемнике на посту директора ВНИИМ Юрии Васильевиче Тарбееве, научно-производственного объединения, включавшего в себя и собственно научно-исследовательский институт, и специальное конструкторское бюро, и опытное производство.
Всё это рухнуло в событиях 90‑х годов прошлого века, которые Президент Российской Федерации В. В. Путин определил как «крупнейшую геополитическую катастрофу столетия». Руководству ВНИИМ в эти сложные годы — Ю. В. Тарбееву и сменившему его Николаю Ивановичу Ханову — удалось сохранить и эталонную базу, и уникальный коллектив ученых-метрологов. Но пришлось пожертвовать и опытным производством, и собственным конструкторским бюро, сузить круг решаемых задач. Это объективная реальность — радикально изменились условия и обстоятельства жизни в целом, застопорилось развитие науки и промышленности.
В настоящее время обстоятельства изменились, и наша стратегическая цель — возродить ВНИИМ в качестве научно-производственного объединения, но уже на другом уровне. План реконструкции и развития отделения ВНИИМ в пригороде Санкт-Петербурга Ломоносове, разработка которого сейчас идет полным ходом, является неким символом этого процесса. Потому что появление Ломоносовского отделения, созданного совместным решением Совета министров СССР и Академии наук Советского Союза, совпало с пиком расцвета советской науки и промышленности, в том числе метрологии и приборостроения.
Есть надежда, что в рамках обновленной Стратегии научно-технологического развития Российской Федерации и активной реализации государственных программ по ключевым направлениям, появится возможность для правильного планирования работ и аргументированного отстаивания места науки об измерениях и ВНИИМ в этом движении к прогрессу.
Многое из того, за что ранее отвечало государство, теперь находится в ведении бизнеса, но парадигма изменилась. Сейчас мало ждать, когда к тебе придут заказчики. Надо самим искать в их проектах измерительные задачи и предлагать их решения. В массе своей бизнес сегодня плохо понимает, зачем ему нужно вкладываться в науку. Мощные госкорпорации с их научными инвестиционными программами и заказами скорее исключение, хоть и приятное.
— Какие менделеевские традиции хранит и развивает институт, носящий его имя?
— Доскональный анализ измерительных задач. Учет всех факторов, влияющих на достижение максимальной точности. Это принципы, которые были заложены самим Дмитрием Ивановичем Менделеевым и которые соответствуют нашей миссии — обеспечению достоверных результатов измерений для нужд государства и граждан. Какую колоссальную роль в экономике и в жизни каждого человека играют достоверные измерения, вы, думаю, и так понимаете.
— Если говорить о метрологии в названии института, то в настоящее время сфера обеспечения единства измерений поднимается гораздо шире, чем во времена Менделеева. Сегодня метрология неотъемлемая часть практически всех сфер экономики и социальной жизни, медицины, нейронауки…
— Справедливости ради скажу, что именно при Менделееве сфера метрологических исследований значительно расширилась. В частности, появилось такое направление, как измерения радиоактивности. Так, первые измерения физических свойств радия были выполнены в Главной палате мер и весов в 1903–1904 годах как раз по инициативе Дмитрия Ивановича. Но вы правы в том, что метрология и сейчас активно развивается, охватывая новые сферы — биологию, медицину, даже гуманитарные области, чего не было при Менделееве. Например, в этом году будут закончены работы по созданию Государственного первичного эталона единицы числа копий последовательности ДНК, продолжатся работы по созданию Государственного первичного эталона единицы отношения изотопов углерода, кислорода, водорода. Появление первого из этих первичных эталонов позволит решить проблему достоверности результатов ПЦР-диагностики многих заболеваний, а цель создания второго первичного эталона — необходимость развития отечественной системы метрологического обеспечения изотопного анализа, применяемого для контроля качества и безопасности пищевых продуктов.
Говоря о «вторжении» метрологии в гуманитарную сферу, надо отметить многолетнюю работу ученых института в области, получившей название «мягкие измерения»: определение и измерение эмоций, талантов, склонности к той или иной сфере деятельности… Эти исследования чрезвычайно интересны и в перспективе могут иметь немалое прикладное значение.
— Каково соотношение прикладной и фундаментальной науки во ВНИИМ?
— В метрологии разделить фундаментальную и прикладную науку сложно. У нас есть лаборатория теоретической метрологии, где ученые занимаются фундаментальными исследованиями, прецизионной физикой простых атомов и приложением результатов высокоточных экспериментов к метрологическим задачам. Так, сравнение теории и экспериментальных данных для атомов с одним или двумя электронами позволяет определять точные значения фундаментальных физических констант; сегодня это база для определений основных единиц величин Международной системы SI. Также в лаборатории ведутся теоретические работы, приближающие создание самых точных в мире часов, основанных на ядерном переходе в тории‑229. Сотрудники лаборатории тесно взаимодействуют с учеными Санкт-Петербургского государственного университета, Петербургского института ядерной физики, Объединенного института ядерных исследований в Дубне, а также с зарубежными учеными ведущих национальных метрологических институтов и исследовательских центров.
Со стороны может показаться, что люди занимаются «чистой наукой» и практического результата ожидать не приходится, но из таких чисто теоретических групп выросли, например, Брайан Питер Киббл, Брайан Дэвид Джозефсон, теоретические труды которых позволили создать измерительные системы и эталоны, обеспечившие прорыв в практических измерениях электрических величин и массы. И мы очень надеемся, что работа наших теоретиков ускорит и создание отечественных ватт-весов, и реализацию ториевых часов.
Если же говорить об особенностях научного поиска, то необходимо погружаться в современные исследования в области физики, химии, искусственного интеллекта. Мы находимся сейчас в стадии, когда многие достижения в науке и технологиях принципиально меняют нашу жизнь. Я осторожно отношусь к тотальной цифровизации всех сторон человеческой деятельности и, конечно, предпочел бы общаться с живым врачом, который объяснит мне, что со мной происходит и порекомендует мне те или иные пилюли, а не с неким алгоритмом.
Понятно, что искусственный интеллект — это уже реалии нашей жизни, и мы должны активно работать, чтобы оказаться в роли не догоняющих, а созидателей, творцов нового. При этом есть и опасность непродуманных решений, отсутствия должных ограничений, в том числе в нормативно-правовой сфере. Мы можем, конечно, потом сказать с видом людей, которые всегда правы: а ведь мы вас предупреждали, не надо было торопиться! Но это непродуктивно, мы сами должны инициировать научную активность, научные исследования, связанные с темой и искусственного интеллекта, и обеспечения единства измерений в системах на его основе.
— Какие еще новые нестандартные услуги по решению нетривиальных задач Вы могли бы предложить отечественной промышленности и науке?
— От нас ждут, и мы готовы предложить уникальные решения в сфере научного приборостроения — то, что было развито в Советском Союзе, и то, что до сих пор не удалось восстановить в полной мере. Надо отметить, что в массовом (бытовом) приборостроении импортозамещение работает успешно и разнообразные счетчики расхода воды, электроэнергии, весы, датчики давления и температуры, тестеры и подобные приборы сейчас нашей промышленностью выпускаются в достаточном количестве и ассортименте.
Что касается услуг, то это не обязательно может быть что-то необычное. Наоборот, метрологи помогают решить типовые, часто возникающие задачи. На начальном этапе любого проекта нужно понимать, что все параметры взаимосвязаны, и хорошо бы с самого начала обеспечивать метрологическое сопровождение проекта (разработки) — проводить метрологический контроль, метрологическую экспертизу, метрологический аудит, если угодно.
Обычно это происходит в самом конце проекта, что недальновидно и порой чревато серьезным увеличением расходов — на исправление недочетов. Если таковых специалистов в компании, реализующей масштабный проект, нет — мы могли бы предоставить таких экспертов. Речь идет о задачах в приборостроении, машиностроении, энергетике, экологии, фармацевтике и других сферах. Можно сказать, что это наше уникальное предложение. Таких специалистов-метрологов высокой квалификации и широкого кругозора в стране не так много, и бóльшая их часть работает во ВНИИМ.
— Какие вызовы и препятствия ВНИИМ встречает в процессе работы над улучшением качества и точности измерений для промышленности? Как Вы их преодолеваете?
— Как это странно ни прозвучит, но при огромном количестве проходящих конференций, семинаров основная проблема — коммуникации. Наши задачи всё-таки вторичны по сравнению с задачами промышленности, а представители предприятий не обращаются и не задают вопросы. Причем на многие из них мы готовы отвечать и бесплатно. Мы можем пытаться предсказывать и угадывать, но лучше работать по конкретным, действительно актуальным запросам.
Решением этой проблемы могло бы стать создание дискуссионно-информационной площадки по вопросам измерений и метрологии. Предприятия часто либо не знают, где искать решение, либо не понимают, что задача на самом деле измерительная, и мы можем помочь.
— Каким образом донести до предпринимательского сообщества, что применение инструментов сферы обеспечения единства измерений — действенный механизм повышения конкурентоспособности, добавленной стоимости и устойчивости бизнеса?
— Нам надо активнее участвовать в деятельности РСПП и других бизнес-сообществ. Мы готовы рассказывать о пользе метрологии и ВНИИМ. Приглашайте. Надо «заходить» в издания с показательными кейсами, популяризировать успешные практики, формировать общественное мнение о нужности нашей работы, пользе прикладной науки и выгоде для бизнеса продуманных измерительных решений, взаимодействия с ВНИИМ.
ФГУП «ВНИИМ им. Д. И. Менделеева» готов сотрудничать с предприятиями из любых отраслей российской промышленности, малым, средним и крупным бизнесом, государственными корпорациями.
***
РИА «Стандарты и качество»
Тел. +7 (495) 771-66-52, пишите на e-mail: podpiska@mirQ.ru
или оставляйте заявку на нашем сайте https://ria-stk.ru
Присоединяйтесь к сообществам издательства «Стандарты и качество»:
Telegram: https://t.me/riastk
VK: https://vk.com/be_mag
#СТандартыиКачество