Будущее рядом: разработка смарт-устройства для железной дороги от молодого омского учёного

Глеб Ермачков — преподаватель и заведующий лабораториями кафедры «Электроснабжение железнодорожного транспорта» в ОмГУПСе, кандидат технических наук. В соавторстве с ним были написаны и опубликованы 20 научных и учебно-методических работ, в том числе одно учебное пособие. Изобрёл и запатентовал устройство регулирования. Разработал и внедрил в производство научную продукцию. В прошлом году получил грант в полмиллиона рублей на реализацию своего проекта — смарт-устройства для подвижного состава. Глеб рассказал «Трамплину» о своей научной деятельности.

Почему вы решили поступать именно в ОмГУПС по направлению «Электроснабжение железнодорожного транспорта»?

— У меня было несколько вариантов в разных университетах. Изначально хотел поступать на специалиста по защите информации, но баллов на бюджет немного не хватило, а это было основным условием. ОмГУПС считался престижным и достойным университетом, к тому же расположен был недалеко от дома. Направление «Электроснабжение железнодорожного транспорта» определил как самое подходящее для себя.

На каком этапе обучения вас начала интересовать наука?

— Во время моего обучения на специалитете преподаватель решил провести исследование и предложил нашей группе написать совместную статью. Отозвались я и ещё один студент. После подготовки этой статьи появился интерес к науке, желание писать дальше и проводить исследования.

Приходилось ли вам совмещать работу и учёбу?

— На последнем курсе специалитета я проходил практику в «Омскэнерго», мы написали совместную базу данных для счётчиков потребителей электроэнергии. После этого я устроился на работу на завод, сначала электромонтёром, а затем меня повысили до механика-энергетика. Если учитывать особенности завода ОмскТрансМаш, это было непросто.

«Я был начальником в двух цехах по персоналу, занимающемуся обслуживанием станков. Должность руководящая, а зарплата почти не отличалась от получки электромонтёра. Я был материально ответственным лицом за оборудование в миллионы рублей».

Это вызывало у меня беспокойство, ведь в то время проходила комиссия по проверке оборудования, а его местоположение тогда я знал плохо. Проверку я прошёл без проблем, и вскоре мне предложили работу в университете, в котором я поступил в аспирантуру.

Почему вы решили поступать в аспирантуру? И по какому направлению?

— В аспирантуру я поступил, потому что хотел продолжить заниматься наукой на более профессиональном уровне. Направление — «Техника и технологии наземного транспорта». А именно туда, потому что мой дипломный руководитель работал по этому направлению.И я решил поступить в аспирантуру к нему, не менять «рельсы» и идти по тому же направлению.Первое время, пока я учился в аспирантуре, был инженером по научной работе студентов, чтоб выплатить ипотеку. Занимался организацией конференций, конкурсов и других научных мероприятий для студентов. Из-за этого большая часть времени уходила на работу, а не науку. Помимо этого нужно было ещё учиться и сдавать экзамены.

Был ли какой-то предмет, который показался вам самым интересным, дал больше практических знаний?

— Наверное, это не предмет, а практика — педагогическая — по работе со студентами. Это было как летняя практика у студентов на бакалавриате или специалитете, но у нас в аспирантуре она проходила в течение семестра, ведь аспирант на практике может либо сам вести занятия у студентов (это считается педагогической нагрузкой), либо присутствовать на занятиях, которые проводит другой преподаватель, чтобы набраться опыта и почерпнуть для себя какие-то интересные методики.

«Начиная с первого курса, нужно ходить к преподавателям и искать свою методику. Потом на более старших курсах начинаешь сам преподавать, заменяя преподавателя, внедряя свои методики».

Сложно было самому преподавать?

— Да, сложно, учитывая, что некоторые предметы для меня уже были забыты, потому что изучались только на специалитете. Какие-то мне были знакомы, потому что я их изучал на своём направлении, а других у меня не было по программе, но вести их нужно было. И там было довольно сложно. Нужно было много изучать.

«Я приходил на пары к студентам, которые всего на год-два младше меня. Первое время у меня было недостаточно опыта и знаний в некоторых дисциплинах, из-за этого не всегда удавалось правильно ответить на все дополнительные вопросы. Но я быстро устранял пробелы в знаниях и вскоре уверенно проводил занятия».

А вас воспринимали как преподавателя?

— Да, воспринимали. Несмотря на то что я был молодым преподавателем, строго следил за поведением во время занятий. На самостоятельных работах не позволял списывать и разговаривать. Ответственно принимал отчёты и защиту лабораторных работ.

Чем ещё вы занимались во время обучения в аспирантуре?

— Старался заработать денег и брался за любую работу. Оформлял сборники по студенческим конференциям, разрабатывал сайт-портфолио для аспирантов, а затем и для всех обучающихся университета.

«Из интересного — участвовал в испытаниях на железной дороге. Мы ездили на скоростной испытательный полигон Белореченская-Майкоп, который позволяет проводить испытания со скоростями движения больше двухсот километров в час».

За всё время обучения в аспирантуре в основном занимался исследовательской работой по проверке в лабораторных и реальных условиях параметров и характеристик токоприёмников подвижного состава. Какое-то время даже занимался криптовалютой.

Что было, когда вы закончили обучение?

— Началось самое интересное. Пока я учился в аспирантуре, мне нужно было писать диссертацию, участвовать в конференциях, делать патенты на изобретения, полезные модели, писать программы, чтобы была какая-то патентная база. Я защитил диссертацию, и когда получил кандидата наук, мог спокойно устраиваться работать преподавателем. И участвовать, не отвлекаясь на диссертацию, в большем количестве хоздоговоров (заказы от разных компаний на проверку определённого оборудования за соответствующую плату), в своей научной работе. Раньше я преподавал как аспирант. А с сентября прошлого года я устроился официально на должность преподавателя кафедры «Электроснабжение железнодорожного транспорта». Я веду такие предметы, как «Теория автоматического управления», «Микропроцессорные информационно-управляющие системы» и «Тепловые процессы в электроснабжении». Пока что я веду на 0,25 ставки — минимальная ставка для получения стажа. На самом деле, мне больше и не надо, мне хватает. Меня больше интересует участие в научных исследованиях. Там можно получить деньги на развитие своих научных идей.

«А если слишком сильно „уйти“ в преподавание, не внедряя ничего нового в свой предмет, то в какой-то момент можно просто прекратить своё развитие. Большая педагогическая нагрузка мешает научному процессу. И я для себя решил, что пока буду меньше времени уделять преподаванию, а больше — науке, грантам, хоздоговорам».

Зачем же вам тогда преподавание?

— Во-первых, мне это нужно для научной деятельности, а, во-вторых, мне это и правда интересно. Мне интересно преподавать, внедрять какие-то свои методики. И я уже запланировал развитие новых методик преподавания, планирую разработать методические указания для дисциплин. Внедрять программные обеспечения для более эффективной и продуктивной работы. Возможно, добавлю видео-обучающие ролики по работе в компьютерных программах.

Сколько вам нужно педагогического стажа, чтобы продвинуться дальше?

— Первый год я работаю преподавателем и после этого на второй год подаю документы на должность старшего преподавателя. Затем либо я два года работаю в качестве старшего преподавателя, чтобы получить доцента, либо можно за один год, если я дополнительно буду работать где-то на производстве. Но скорее всего придется работать два года в должности старшего преподавателя, иметь методические указания, статьи и т. д. После трёх лет от начала преподавания можно стать доцентом.

«И финал — это профессор. Мой финал».

Можно стать заведующим кафедрой, деканом и т. д. Мне административная работа не очень нравится, поэтому я хотел бы продвинуться до профессора.

У вас есть только одна написанная лично вами статья. Во всех остальных вы указаны как соавтор. А не хотелось бы самому быть автором научных работ?

— Когда выполняешь научную работу, сделать всё самому довольно сложно. При написании статьи нужен опыт других людей, с ними нужно взаимодействовать, чтобы написать хорошую совместную работу. Я могу написать узкоспециализированную статью по какому-то направлению, но она будет не так хороша, как нужно. Для опубликования статьи в хорошем журнале необходимы знания нескольких людей.

«Особенность совместного написания состоит в том, что сейчас мне нужно написать статью, и я предлагаю это сделать другим, тогда я включаю людей в соавторов. Есть случай, когда кому-то надо написать статью и проработать направления, связанные с моей тематикой, тогда меня приглашают, и мы совместно пишем. Это взаимодействие, которое помогает написать не одну статью, а несколько».

Участвовали ли вы в каких-нибудь конференциях? Что они дают?

— Рекламу моего проекта. На конференцию приходят другие специалисты и ищут то, что может решить их проблему. Смотрят и находят подходящие для себя варианты. И после конференции они могут взаимодействовать с теми, кто выступал. Они могут либо прочитать в сборнике трудов, либо прийти и непосредственно послушать. Это первое. А второе — это тренировка презентации своей работы.

«Например, есть у нас комплекс диагностический, нам его нужно разрекламировать и внедрить. Мы его разработали и сказали: „Вот, держите. Дайте нам денег, мы вам всё сделаем и поставим“. Они скажут: „Как-то это всё очень непонятно. И нам не очень нравится, когда непонятно“. И тренировки эти на конференциях позволяют прорабатывать такие моменты».

Люди задают вопросы и начинаешь примерно понимать, что интересует других, какие есть проблемы. Это всё помогает усовершенствовать свою работу и предложить её руководителю какой-нибудь железной дороги. Показать презентацию, все преимущества, особенности. Тогда становится наглядно понятно всё о проекте, что помогает ускорить его внедрение и получить финансовую поддержку.

Как вы получили грант в полмиллиона рублей?

— Я подал документы по программе грантовой поддержки «Умник РЖД» и победил. По этому направлению нужно работать как руководителю с командой. Я буду заниматься разработкой своего проекта до 2-х лет по теме «Диагностика мониторинга вагонов подвижного состава».

«Я должен разработать устройство, которое будет крепиться на вагон подвижного состава и информировать персонал о предотказных состояниях».

С какой целью был создан ваш проект? И впервые ли он был представлен на конкурсе?

— Этот проект был разработан специально для конкурса «УМНИК-РЖД». Мы до этого выполняли диагностирование трансформаторов и контактной сети. Принцип сбора информации такой же. Мы уже занимались подобным в хоздоговорах, где я был участником и занимался конкретно составлением программы. И я подумал, почему бы для вагонов такое же не сделать? Я написал программу, сделал презентацию, всё расписал, съездил в Москву, презентовал свою разработку. И через несколько недель получил результат: это интересно, нужно, и на это будут выделены средства.

И что ваше устройство должно делать?

— Оно отслеживает виброколебания вагона и даёт по ним информацию о техническом состоянии. Например, что-то где-то стучит и моё устройство даёт отчёт, что это стучит и где, а также что это нужно отремонтировать. А если этого не сделать, то вагон может сойти с рельс, вследствие чего будут большие убытки.

А сейчас нет ничего аналогичного?

— Такого — нет. Есть устройства, которые много стоят и их нужно монтировать, врезать в подвижной состав, проводить внутри провода. Это довольно долго и трудоёмко. А моё устройство проще. Оно просто будет крепиться на вагон с помощью магнита. И также относительно просто будет сниматься.

Как вы собираетесь разрабатывать своё устройство?

— Разрабатывать я его собираюсь следующим образом: у меня есть планы по закупке комплектующих, печатаю на 3D-принтере корпуса для этих комплектующих, складываю процессоры, датчики в эти корпуса, закрываю, устанавливаю на вагоны.

«С вагонов эта информация поступает по Интернету через сим-карты на компьютер, где обрабатывается и выдаётся информация о состоянии вагона. Также пишу программу, которая будет обрабатывать эту информацию — нейронные сети, машинное обучение. А затем я буду это тестировать. Первое время в лаборатории, затем можно на трамваях, потом на железной дороге. Это как раз сфера развития Омской области».

Можно внедрить эту технологию для трамваев и мониторить состояние не только вагонов, но ещё и рельсов. Например, где-то состояние рельсов плохое и нужно информировать персонал о том, что на данном участке их нужно заменить. Также можно договориться и проверять устройство на скоростном полигоне и получать диагностическую информацию.

Грант покроет все расходы на разработку и тестирование устройства?

— Нет, я так думаю, затраты ещё будут с моей стороны, в принципе, которые я закладывал, когда составлял смету, планируемую на реализацию проекта. Я закладывал больше, чем 500 000 рублей. Какие-то средства пойдут за счёт грантов. Например, я буду выполнять хоздоговоры по смежным направлениям, где у меня будет возможность испытывать своё устройство. Поэтому мне не нужно будет дополнительно тратиться на командировки. А также дополнительные средства на закупку, если это потребуется. Никакие дополнительные расходы мне не будут компенсированы.

«Есть программы по дальнейшей реализации проектов. Если моё устройство будет готово к массовому производству, то я также могу подать документы. И если выиграю, то дальше я и моя команда будем заниматься разработкой и масштабным производством этих устройств».

А если в процессе разработки что-то пойдёт не так?

— Если совсем всё пойдёт не так и я не буду выполнять заявленные мной задачи, то буду должен возместить полную стоимость гранта. Я заключу договор с фондом, где указываются условия, при которых я должен вернуть деньги. Если я не реализую основные задачи, то должен буду вернуть. Если я реализую, но это будет работать не так, как я планировал, хуже, то тут уже нужно исходить из ситуации. Оно, в принципе, должно работать. Даже не обязательно так, как я планировал, и не как-то совершенно. Оно просто должно хоть как-то работать. А также я должен иметь права на это устройство: свидетельство о регистрации программы.

«Самая фишка в моём устройстве — это не какие-то сочетания комплектующих, а программное обеспечение, которое помогает обрабатывать данные. Вот это самое ценное в моей разработке».

Я должен быть автором этой программы — и это одно из самых важных условий выполнения гранта.

Почему вы не захотели участвовать в омском конкурсе?

— Он настроен на развитие большого числа тем, которые менее связаны с железной дорогой. А конкурс «УМНИК-РЖД» (который проводился впервые в прошлом году) направлен только на железнодорожную тематику, а у меня диагностирование вагонов. Всё-таки это судьба! Сразу подал заявку на этот конкурс. Он проводился раньше остальных, а значит, в случае чего, если бы мне сказали, что недостаточно качественная работа, я смог бы подать заявки на другие конкурсы. Например, «УМНИК» региональный или «УМНИК искусственный интеллект», который проводится по всей России.

Искусственный интеллект тоже относится к вашей специфике деятельности?

— Да, поскольку я обрабатываю информацию и пишу программное обеспечение, в котором будет искусственный интеллект. Он будет анализировать информацию — это машинное обучение — и давать рекомендации, где нужно провести какой-либо вид ремонта, замены и т. д. Всё это на основании искусственного интеллекта. Тоже могло бы подойти. Но я уже прошёл в этом конкурсе и не могу больше победить в других, только в одном.

Сейчас вы планируете заниматься только разработкой проекта? Или в планах есть что-то ещё?

— Нет, не только этим. В прошлом году я подал документы на «УМНИК», в котором победил (это менее грандиозное мероприятие из того, куда я подавал), ещё я подавал на конкурс «Стипендия президента России» тоже на развитие моего проекта. Там выплачивается ежемесячно стипендия около 25 тысяч рублей в течение трёх лет. Есть ещё очень масштабный проект — подавал в Российский Научный Фонд, который находится в Москве — для развития транспортной железнодорожной отрасли. Проект, который будет финансироваться и Омской областью в том числе. И если он будет одобрен, то мероприятие там будет довольно грандиозное.

«У нас в команде порядка 10 человек. Финансирования мы запросили на год 5 миллионов рублей. И так 3 года. В случае успеха, 50% спонсирует Омск».

Насколько актуален ваш проект для нынешнего состояния железных дорог в Омске?

— Я считаю, что это весьма актуально для нашего города, потому что Омск — это важный участок на Западно-Сибирской железной дороге, который будет в дальнейшем развиваться: будут повышаться скорости движения, развиваться пассажирское скоростное и грузовое движение. И для того, чтобы это развитие проходило безопасно, требуется внедрение устройств, которые будут следить за надёжностью работы приборов, устройств и конструкций. Для всего этого нужно сделать комплекс мониторинга технического состояния, который я и команда, с которой я работаю, предлагаем к внедрению на железной дороге.

«В первую очередь это будет Сибирская железная дорога, т. е. Омск, а в дальнейшем внедрение будет уже по другим городам. Это в любом случае произойдёт. И это будет либо с нашим участием, либо без него».

Пока что мы, может быть, не в самых лидирующих позициях, но находимся впереди этого развития — в «локомотиве» с несколькими другими командами. Мы сейчас выполняем совместную работу по внедрению системы мониторинга контактной сети с другой организацией, у нас хоздоговор на развитие. Но это только одна подсистема контактной сети, а мы хотим внедрить подсистему для тяговой подстанции, для контактной сети, для вагонов, которая будет работать едино, комплексно оценивая информацию.

Планируете ли вы и дальше оставаться жить и работать в Омске?

— Да, потому что есть много перспектив и возможностей для развития. Есть, конечно, сложности с финансированием, но они существуют не только в Омской области. Да и вообще у нас сейчас такая ситуация, что основные средства идут на сферу здравоохранения.

«Карантин и пандемия сковывают развитие науки, потому что нам надо провести испытание на каком-то участке, а у нас самоизоляция, например. Сидим, развиваемся дома, проводим испытания в домашних условиях».

Но государство пытается поддерживать учёных. И эта поддержка выражается в грантах. Сейчас прошёл год науки и развивались новые программы по стимулированию молодых учёных. Например, «УМНИК-РЖД» был в прошлом году создан впервые.

Какие перспективы Омска в железнодорожной отрасли вы видите?

— Сейчас по тематике диагностирования и мониторинга технических объектов перспективы следующие: то, что я выполняю по программе «УМНИК» может быть использовано на трамваях и даже троллейбусах, что позволяет мониторить не только местонахождение тех или иных объектов, но и следить за их техническим состоянием, а также оборудования внутри этих объектов. Это основное, что позволит снизить количество отказов и повреждений на железной дороге, а также на трамваях, городском электрифицированном транспорте.

«Это может привести к снижению экономических затрат на ремонт и повысит безопасность движения и привлекательность железной дороги со стороны перевозчика».

На железной дороге перевозятся грузы, и когда появляются устройства, которые позволяют контролировать состояние наших и ваших объектов, то потребитель уже с большим доверием за сохранность своего груза выбирает данную перевозку.

Автор: Елизавета Сливко