Международный фестиваль научно-технического творчества детей и молодежи "Хайтек. Юниоры" — фестиваль идей, технологий и молодых инженеров

Задача посвящена сборочному участку критических узлов: промышленных редукторов, гидравлических систем, авиаагрегатов. Конкретный кейс участники получат как исходные данные. Сборка включает подбор деталей, затяжку крепежа с контролем момента, проверку зазоров; участок может быть оснащён интеллектуальными компонентами, подключёнными к оборудованию, датчикам и локальной сети данных.

Оператор может установить неподходящую деталь (например, визуально схожие подшипники или втулки с разными допусками), нарушить последовательность операций или недотянуть крепёж. Дефекты обнаруживаются только на финальных испытаниях, и узел приходится разбирать. При нештатной ситуации оператор ищет указания в бумажных инструкциях, а данные датчиков и инструмента разбросаны по несвязанным системам.

Цель — концепция и прототип интеллектуальной системы контроля сборки и поддержки оператора (Human-in-the-loop) на базе IIoT, компьютерного зрения, дополненной реальности и других технологий Индустрии 4.0. Система в реальном времени предотвращает ошибки, даёт подсказку в нужный момент и при сбое выдаёт справочную карточку: что сломалось, допуски, 3D-вид, ближайший мастер. Интерфейс не должен перегружать оператора.

Предстоит спроектировать робота-напарника для сборочного участка, где собирают сложные механизмы, например редукторы. Каждая деталь должна оказаться на своём месте, операции идут в правильной последовательности, и любая погрешность может привести к неисправности изделия.

Робот антропоморфный (человекоподобный), с манипуляторами, камерой для распознавания деталей и экраном для общения с человеком. Он не заменяет сборщика, а помогает ему: распознаёт детали, следит за последовательностью операций, подсказывает следующий шаг и предупреждает о возможной ошибке.

Пригодятся наблюдательность, инженерное и творческое мышление, навыки конструирования, основы программирования, интерес к робототехнике и понимание того, как устроены современные производства.

Цех точного машиностроения пострадал от техногенного воздействия, но не может полностью остановить работу. Появились вторичные угрозы: завалы, разливы жидкостей, возгорания, оборванные кабели. Находиться людям в цехе опасно.

Нужно разработать инженерное решение, которое защитит ключевые узлы оборудования, станки или зоны целиком либо поможет ликвидировать последствия нештатной ситуации. Учитываются дым, пыль, перепады температуры, перебои питания, обломки, безопасность операторов, габариты цеха. Конкретные факторы, оборудование и характеристики будут заданы в день начала финала.

Глубины Мирового океана — одна из самых суровых сред для техники. Инженерам важно видеть, что происходит с глубоководными устройствами: как они перемещаются и выполняют операции. Человек не может постоянно находиться рядом с таким оборудованием, ему нужен надёжный технический помощник.

Команды проектируют необитаемый подводный аппарат или его компоненты — небольшого «разведчика», который маневрирует рядом с крупной глубоководной техникой, снимает её на фото и видео и передаёт данные наверх. Нужно выбрать форму корпуса, продумать движение и управление и обосновать каждое решение перед экспертами предприятий.

Пригодятся 3D-моделирование в САПР, расчёт плавучести, выбор движителей, компоновка камер и освещения, пространственное мышление и базовые знания физики.

Серийную технику нужно адаптировать к конкретному технологическому процессу, а рабочие пространства организовать с учётом высоких требований. Крупногабаритные станки и тяжёлые материалы создают зоны повышенного риска, затрудняют доступ к деталям и делают обслуживание травмоопасным и неэффективным.

Требуется комплексное инженерное решение или рационализаторское предложение по оптимизации взаимодействия оператора и станка: безопасность, эргономика и рост производительности в стеснённых условиях. Можно показать один или несколько этапов: анализ исходной ситуации, концепцию или рекомендации, эскизы или 3D-модели, конструкторские расчёты, выбор материалов, обоснование реализуемости и экономической эффективности.

Участник выступает в роли инженера-проектировщика и решает практическую задачу предприятия. На одном из участков выполняется операция, связанная с риском для людей: она требует осторожности и физических усилий.

Нужно разобраться, где скрывается опасность, изучить, как такие вопросы решают на производстве, и предложить свою идею, которая сделает работу безопаснее и не помешает основному процессу. Важно не только придумать идею, но и объяснить, как она работает и почему безопасна. Пригодятся внимательность, пространственное мышление, интерес к технике и умение ясно рассказывать о своих идеях.

Команда выступает в роли междисциплинарного инжинирингового центра, который получил запрос от реального партнёра — Группы компаний «Асопс».

Нужно разработать инженерное решение по применению беспилотных авиационных систем в образовательной и производственной практике, а также предложить модель его внедрения и информационного сопровождения.

Команда выступает в роли инженерной группы химического предприятия. Одна из стадий производства требует деликатного обращения с чувствительным сырьём: операция выполняется долго, во многом зависит от внимательности и опыта сотрудников, а ошибка сказывается на качестве продукта и безопасности людей.

Операцию нужно сделать быстрее, безопаснее и независимой от человеческого фактора без потери качества. Предстоит разобраться в сути процесса, оценить риски, предложить техническое решение, выполнить расчёты и защитить идею. Оценивается не только идея, но и инженерная проработка: обоснование выбора, расчёты, учёт безопасности и экономическая целесообразность. Итоговое решение должно подходить для внедрения на производстве.

Полный цикл опытного производства: от осмысления задачи до готового изделия, которое нужно показать в работе. Промышленному предприятию срочно нужен недостающий элемент для действующей установки, и команда создаёт его самостоятельно.

Участники выступают одновременно конструкторами и технологами: анализируют ситуацию, проектируют решение, готовят производство, изготавливают изделие своими руками и проверяют, что оно работает как нужно. Оцениваются инженерная логика, обоснование решений, качество документации, аккуратность исполнения и соблюдение правил безопасности.

Времени немного, поэтому важны слаженная работа и чёткое распределение ролей. Потребуются уверенное владение САПР, понимание основ технологии производства и внимание к деталям.