Инженерные соревнования команд школьных конструкторских бюро, координируемых ПИШ СПбПУ

20 мая 2025 года на площадке Академии цифровых технологий состоялись инженерные соревнования среди команд школьных конструкторских бюро (ШКБ). ШКБ – это объединения школьников в образовательных организациях, где под руководством педагогов они осваивают дополнительные общеобразовательные программы технической направленности, занимаются проектной деятельностью и решают инженерные задачи.

В основе проекта лежит идея создания сети ШКБ, работающих совместно и координируемых Передовой инженерной школой Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого «Цифровой инжиниринг» (ПИШ СПбПУ) на образовательных площадках, прошедших особый отбор. Проект реализуется в партнерстве с Академией цифровых технологий и при поддержке Правительства Санкт-Петербурга.

Напомним, что запуск школьных конструкторских бюро состоялся 27 марта 2025 года в рамках XV Петербургского международного образовательного форума. Соглашения об открытии ШКБ подписали 13 образовательных учреждений Санкт-Петербурга. ООО «Аскон - Системы проектирования», АНО «Физическая реабилитация», АО «АЭМ-технологии» выступают партнерами проекта. Школьные конструкторские бюро – концептуальная часть модели сквозного бесшовного инженерного образования «школа – колледж – вуз – промышленность», реализуемой ПИШ СПбПУ.

Передовая инженерная школа «Цифровой инжиниринг» СПбПУ развивает многоуровневую систему развития научно-технического потенциала молодежи, включающую школьные, молодежные (МКБ) и студенческие конструкторские бюро (СКБ), а также проектную деятельность студентов. ШКБ нацелены на раннюю профориентацию, развитие базовых компетенций, решение простых задач от индустриальных партнеров, с участием студентов СКБ в качестве наставников. МКБ на базе учащихся колледжей и учеников Инженерных классов СПбПУ ориентированы на технологическую подготовку и выпуск малой серии, также с участием студентов СКБ. В рамках деятельности СКБ осуществляется более глубокое погружение студентов в инженерную деятельность. Сначала у студенты знакомятся с инфраструктурой университета, созданной для развития технического творчества, профильными лабораториями и их проектами, выполняют командный проект по заказу внутреннего подразделения СПбПУ или индустриального партнера. Затем студенты активно включаются в проектную деятельность. Студенческие конструкторские бюро в СПбПУ представлены двумя типами: выполняющие НИОКР по заказам партнеров (например, СКБ «Силовые машины – Политех» в энергетическом машиностроении) и управляющие полным жизненным циклом проекта, начиная с постановки задачи (на базе СКБ «X-Lab»). После прохождения данной траектории студенты могут быть приняты на работу в опытно-конструкторское бюро, открытое на площадке СПбПУ, и продолжить работу в одном из научно-исследовательских подразделений университета или у индустриального партнера. Напомним, что в апреле 2025 года СПбПУ стал победителем в конкурсе студенческих конструкторских бюро, проведенном Минобрнауки России, и получил грантовую поддержку в размере 20 млн рублей  на развитие образовательной экосистемы СКБ.  

В числе инициатив Передовой инженерной школы СПбПУ «Цифровой инжиниринг», направленных на раннюю профориентацию школьников, студентов колледжей и популяризацию инженерных профессий среди   молодежи, также отметим стратегическое партнерство со школами и отраслевыми компаниями в области робототехники.  Так, в феврале 2025 года  успешно завершились школьные соревнования по программированию малогабаритного колесного автономного робота, разработанного инженерами лаборатории «Промышленные системы потоковой обработки данных» ПИШ СПбПУ, и 15 петербургских школ получили модели робота. А в мае 2025 года Политехнический университет на базе Передовой инженерной школы СПбПУ «Цифровой инжиниринг» и  производитель робототехнических образовательных наборов и инфраструктуры для дополнительного образования, организатор проекта «Robot Fight Club» компания ООО «Роботмейкерс» заключили соглашение о развитии партнерства  сторон в проведении и популяризации соревнований роботов в различных категориях.

Инженерные соревнования стартовали с приветственных слов организаторов и партнеров школьных конструкторских бюро. К участникам обратились директор Академии цифровых технологий Валерия Зотова, директор Центра дополнительного профессионального образования ПИШ СПбПУ «Цифровой инжиниринг» Сергей Салкуцан и директор АНО реабилитационных услуг «Физическая терапия» Екатерина Клочкова.

«Школьные конструкторские бюро являются частью системы конструкторских бюро, создаваемых Передовой инженерной школой “Цифровой инжиниринг”. В этой системе задачи из КБ разного уровня решаются совместно. Так, в пилотном запуске программную и аппаратную часть создавали студенты в рамках студенческого КБ “X-Lab”. После этого задачей школьников стала разработка конструкции, которая будет включать в себя ту начинку, которую создали студенты. Мы хотели бы пойти дальше и, чтобы разработанные устройства смогли быть произведены малыми сериями в рамках молодежных КБ на уровне колледжей. Это поможет нам создать, в том числе единую траекторию наставничества по всей цепочке конструкторских бюро. Студенты университета будут наставниками у школьников и студентов колледжей», – отметил Сергей Салкуцан.

Валерия Зотова подчеркнула важность инженерных соревнований как для развития проекта ШКБ, так и для всех его участников:

«Соревнования между школьными конструкторскими бюро позволят вам погрузиться в профессиональную деятельность инженера и получить опыт работы в команде над конкретной задачей промышленности. Желаю вам приобрести не только новые знания и навыки, но и полезные знакомства.

Каждый из вас уже победитель. Так как вы пришли сюда, включились в проект “Школьные конструкторские бюро” и начали знакомиться с инженерной отраслью. Всегда сравнивайте себя с теми, какими вы были вчера. Если вы узнаете что-то новое, чему-то научитесь, то это большая победа! Желаю вам новых успехов и хочу, чтобы как можно больше ребят включалось в проект ШКБ и становилось на путь подготовки к профессии инженера».

Перед началом соревнований старший преподаватель Высшей школы передовых цифровых технологий ПИШ СПбПУ «Цифровой инжиниринг» Андрей Шимченко провел установочную сессию, в ходе которой представил ученикам школьных конструкторских бюро задачи инженерных соревнований.

Командам ШКБ предстояло решить 2 задачи:

• Построить детали и 3D-сборку изделия «Муфта соединительная» в соответствии с прилагаемыми к заданию чертежами и спецификацией:

• Построить детали и 3D-сборку изделия «Приспособление для гибки» в соответствии с прилагаемыми к заданию чертежами и спецификацией:

Построение моделей осуществлялось с помощью программного обеспечения КОМПАС-3D, лицензии на которое ООО «Аскон – Системы проектирования» передало школам для деятельности ШКБ, а также Академии цифровых технологий для проведения инженерных соревнований.

В рамках деловой программы мероприятия состоялся круглый стол «Итоги пилотной реализации проекта по созданию сети школьных конструкторских бюро». В обсуждении приняли участие специалисты ПИШ СПбПУ, руководители и педагоги образовательных организаций, на базе которых созданы ШКБ, представители индустриальных партнеров. Среди спикеров круглого стола – директор Центра дополнительного профессионального образования ПИШ СПбПУ «Цифровой инжиниринг» Сергей Салкуцан, директор АНО реабилитационных услуг «Физическая терапия» Екатерина Клочкова, руководитель группы в ПАО «Газпром-нефть» Владислав Матушев, ассистивный инженер, специалист по техническим средствам мастерской «Ассит» Валентин Топольник.

Эксперты подвели итоги создания сети школьных конструкторских бюро, обсудили результаты первого этапа и перспективы масштабирования данной практики в других образовательных учреждениях. Отметим, что на данный момент успешно функционируют 10 ШКБ. В дальнейшем планируется расширение сети ШКБ – к проекту будут подключаться новые школы, а сама модель будет тиражироваться и совершенствоваться.

Для всех гостей и участников соревнований была организована выставка школьных проектов, на которой обучающиеся представили собственные инженерные и творческие разработки.

От Центра детского (юношеского) технического творчества «Старт+» Невского района Санкт-Петербурга был представлен четырёхколёсный робот с полным приводом, созданный специально для участия в соревновании «Кубок РТК». Платформа робота оснащена четырьмя ведущими колёсами, что обеспечивает ему хорошую проходимость и устойчивость, а также используются драйверы двигателей для эффективного контроля скорости и направления каждого колеса. Робот имеет камеру для ориентации в пространстве и управляется с помощью контроллера ESP32. Разработчики робота предусмотрели возможность установки манипулятора для захвата объектов.

Ученик ГБОУ Инженерно-технологической школы №777 Владислав Волин продемонстрировал «квазиневозможные шахматы» – шахматные фигуры, разработанные и спроектированные в программном обеспечении КОМПАС-3D. Шахматные фигуры представляют собой объёмные фигуры, состоящие из мелких деталей сложной геометрической формы.

Команда ГБОУ СОШ №707 Невского района Санкт-Петербурга представила модель механического манипулятора (захвата), который приводится в движение шаговым двигателем. В ходе проекта ученики школы работали в T-flex, а далее в blender 3.4.

Ученики ГБОУ Школа № 500 Пушкинского района Санкт-Петербурга рассказали о результатах работы проекта «Лаборатория школьного театра “Пять СОТ”». Ребята представили самостоятельно разработанные, спроектированные и выполненные атрибуты разных исторических эпох, элементы быта и одежды. При выполнении работ использовались 3D-принтеры, программируемые швейные машинки, мобильный компьютерный класс. Среди представленных объектов – атрибуты для спектаклей по мотивам произведений: «Алиса в стране чудес», «Питер Пен» и «Волшебник изумрудного города».

Ученики ГБОУ Школа № 219 Красносельского района Санкт-Петербурга показали на выставке несколько экспонатов:

• макет бионической руки,
• загородная территория школы,
• учебно-тренировочный макет «Сердечно-сосудистые заболевания»,
• макет- инсталляция «Природа и защита окружающей среды»,
• спектрометрический комплекс для анализа различных источников света.

Пока гости и участники соревнований осматривали экспонаты выставки специалисты Центра ДПО ПИШ СПбПУ «Цифровой инжиниринг» подводили итоги соревнований с помощью подготовленной программы автоматической проверки результатов работ. Принцип оценки в программе основан на анализе данных геометрических построений, реализованных в системе КОМПАС-3D. В качестве критериев оценивания работ учеников использовались массо-центровочные характеристики 3D-моделей: объем, площадь поверхности и моменты инерции. Отечественная САПР КОМПАС-3D позволяет использовать программные интерфейсы (API) для автоматизированного анализа всей необходимой информации непосредственно из переданных на проверку файлов, привлекать популярные библиотеки Pandas, NumPy, а также модуль для обработки регулярных выражений. Это обеспечило проверку наборов файлов от всех 45 участников конкурса менее чем за 6 минут.

После проверки работ состоялась церемония награждения участников пилотного запуска сети ШКБ, учеников школьных конструкторских бюро и команд-победителей ШКБ по итогам соревнований. Старший преподаватель Высшей школы передовых цифровых технологий ПИШ СПбПУ «Цифровой инжиниринг» Андрей Шимченко выступил в роли ведущего церемонии. Директор Академии цифровых технологий Валерия Зотова, директор Центра дополнительного профессионального образования ПИШ СПбПУ «Цифровой инжиниринг» Сергей Салкуцан и директор АНО реабилитационных услуг «Физическая терапия» Екатерина Клочкова наградили победителей и призеров в разных категориях.

Напомним, что АНО «Физическая реабилитация» подготовила первую задачу для бюро по разработке корпуса электронного реабилитационного устройства для детей, над решением которой будущие инженеры работали в рамках пилотного запуска сети ШКБ.

В начале церемонии награждения были подведены итоги пилотного запуска сети ШКБ и вручены благодарственные письма педагогам школ, а ученикам – сертификаты об участии, памятные призы и подарки. Далее были объявлены победители и призёры инженерных соревнований среди учеников и команд ШКБ.

Победитель инженерных соревнований в личном зачете, ученик Центра детского (юношеского) технического творчества «Старт+» Невского района Санкт-Петербурга поделился впечатлениями:

«Мне понравились соревнования. Было очень интересно. В отличие от школьной программы в конструкторском бюро я больше работал с инженерными частями и хочу продолжить это обучение дальше. Сейчас я выступаю в команде один. Но возможно соберу свою команду в следующем году».

Учитель информатики и куратор команды-победителя инженерных соревнований, представляющей школьное конструкторское бюро ГБОУ СОШ № 258 с углубленным изучением физики и химии Колпинского района Санкт-Петербурга, Антон Сергеев рассказал об опыте участия в проекте ШКБ:

«Работа руководителем школьного конструкторского бюро оказалась невероятно увлекательным опытом! Меня особенно “зацепила” концепция создания реального продукта, а не проекта ради проекта. И я стал подбирать в команду ребят, которым проектирование действительно интересно. Сжатые сроки вдохнули азарт и ответственность в нашу команду, а размытые границы, наоборот, добавили пространства для фантазии. Для меня и ребят это была возможность почувствовать себя частью большого дела, увидеть, как твои решения влияют на конечный продукт и приносят пользу другим людям.  <…>

Особенно приятно осознавать, что мы смогли создать нечто полезное и значимое, преодолев трудности и проявив креативность. Каждый этап работы позволял ребятам лучше узнать свои способности, укреплял командный дух и вдохновлял двигаться дальше. Именно такие проекты помогают будущим специалистам раскрыть потенциал и приобрести бесценный опыт, который им обязательно пригодится!

Выражаю искреннюю благодарность команде Передовой инженерной школы «Цифровой инжиниринг» СПбПУ за совместную работу и поддержку в рамках ШКБ. Мы находились на связи практически 24/7. Благодаря нашему единству и стремлению к успеху проект стал успешным и интересным. Я искренне рекомендую каждому школьнику попробовать себя в таком проекте. Это отличный шанс проявить лидерские качества, развить инженерные способности и оставить след в истории, как минимум своей школы!».

Репортаж телеканала «Санкт-Петербург» от 21 мая 2025 года

---

Часть фотографий предоставлена Академией цифровых технологий.