Кафедра образована в 2005 году в связи с потребностями в специалистах универсальных компетенций, знающих как химическую технологию, автоматизацию, так и владеющих современными информационными технологиями для системного анализа, компьютерного моделирования, управления и проектирования оптимальных химико-технологических систем. Выпускники ориентированы на использование передовых методов и компьютерных технологий для решения сложных и нестандартных задач химической, нефтехимической и нефтегазоперерабатывающей промышленности с позиций химической кибернетики с целью повышения экономической и технологической эффективности производственных процессов и систем аппаратов, снижения потребления энергоресурсов и углеродного следа, повышения экологической чистоты производства. Преподаваемые кафедрой дисциплины позволяют подготовить разносторонних инженеров-программистов, ценность которых определяется интегративными знаниями специализированного и доростоящего программного обеспечения, инновационных методов и алгоритмов, востребованных ведущими мировыми инжиниринговыми компаниями.

Научная школа кафедры

Кафедра развивает научное направление школы всемирно известного ученого, инноватора, профессора Геннадия Марковича Островского, в области оптимального проектирования, оптимизации и синтеза сложных систем химической технологии. Период становления кафедры и развития направления системной инженерии в стране связаны с именем профессора Надира Низамовича Зиятдинова, заведовавшим кафедрой с начала ее основания до 2022 г. Под руководством проф. Н.Н. Зиятдинова разработаны и развиваются новые методы и алгоритмы анализа, оптимального проектирования и моделирования энерго- ресурсосберегающих систем, в том числе распределенных систем теплообмена, систем разделения многокомпонентных смесей, биологической очистки сточных вод. С 2022 года заведующим кафедрой СТ работает профессор Лаптева Татьяна Владимировна. Научное направление проф. Лаптевой Т.В. охватывает вопросы методологии проектирования систем с учетом неопределенности в информации, нейросетевого моделирования систем. Докторант кафедры Емельянов Илья Игоревич развивает методы и алгоритмы оптимального проектирования и моделирования энерго- ресурсосберегающих систем. За время существования кафедры защищены 7 кандидатских и 1 докторская диссертации.

Сотрудники кафедры Системотехники имеют более чем 20 летний опыт работы в области Process System Engineering, множество публикаций в высокорейтинговых отечественных и зарубежных журналах, работают по ряду грантов, имеют множество престижных наград. У кафедры системотехники установлены тесные контакты с зарубежными университетами, определяющими международный мейнстрим в области системного анализа и управления в химической технологии.

Сотрудники кафедры являются неоднократными организаторами престижных международных конференций и научных школ, в числе которых «Computer Aided Process System Engineering (CAPSE)», «American-Russian Chemical Engineering Scientific School (ARChESS)», «Математические Методы в Технике и Технологиях (ММТТ)», «Cyber-Physical Systems Design and Modelling (CYBERPHY)». Кафедра является региональным представителем программного комитета ежегодно проводимой международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях».

Основное направление научной деятельности

Теория и методы автоматизированного технологического проектирования оптимальных химико-технологических процессов и систем (анализ, синтез и оптимизация).

Научно-производственные направления деятельности кафедры

⦁ Разработка цифровых двойников и виртуальных прототипов производственных процессов;

⦁ Разработка методов повышения энергетической эффективности и экологической чистоты производства, интеграции производственных систем;

⦁ Разработка эффективных методов анализа, синтеза и оптимизации химико-технологических систем, в том числе, с учетом неопределенности;

⦁ Разработка математического и программного обеспечения поддержки принятия управленческих решений;

⦁ Нейросетевое моделирование свойств веществ, процессов и аппаратов химической технологии;

⦁ Разработка систем управления на верхнем уровне АСУТП (оптимизация стационарных режимов работы химико-технологических установок по единому технико-экономическому показателю с применением универсальных моделирующих программ);

⦁ Проведение проектных и проверочных расчетов химико-технологических установок (поиск узких мест, оптимизация стационарных режимов химико-технологических систем с целью ресурсо-энергосбережения и выявления резервов производства);

⦁ Разработка тренажеров для операторов-технологов пожаро-взрывоопасных химических производств.

Направления обучения

На кафедре ведется разработка новых наукоемких технологий, IT-решений в области химии, нефтехимии и нефтепереработки, методов цифровизации и обеспечения устойчивого развития технологических систем, организации бережливого производства. В ходе занятий студенты получают многопрофильные знания, включая:

⦁ технологии системного проектирования, компьютерного моделирования и оптимизации сложных химико-технологических систем с использованием специализированных пакетов: Aspen Hysys (фирма Aspen Technology, USA), Unisim (фирма Honeywell, USA), Petro-SIM (фирма Yokogawa, Japan);

⦁ технологии разработки компьютерных симуляций и виртуальных тренажеров и производственных процессов на базе программного пакета OmegaLand (фирма Yokogawa, Japan) и интегрированной системы CENTUM/ProSafe;

⦁ технологии разработки программных комплексов на языках C++, C#, Python и компьютерных экосистем, интегрирующих лидирующие средства моделирования и эффективные методы решения задач системной инженерии производств нефтегазохимического комплекса;

⦁ методы энерго- ресурсосбережения при проектировании и реконструкции технологических цепей производства: технологии пинч-анализа, алгоритмического синтеза оптимальных систем, совмещенных процессов, усовершенствованного управления;

⦁ технологии проектирования и совершенствования систем автоматизированного управления на разных иерархических уровнях организации производства;

⦁ методы нейросетевого моделирования, искусственного интеллекта, разработки экспертных систем и нечетких систем управления, обработки больших данных;

⦁ методы линейного, нелинейного, дискретно-непрерывного программирования, программные средства их реализации;

⦁ методы бизнес-планирования и внедрения инноваций в процесс проектирования и управления химико-технологическими системами.

Кафедра способствует активному участию студентов в научных грантах и договорных работах с предприятиями Республики Татарстан по реализации проектных и научно-исследовательских работ под руководством ведущих преподавателей. В основе подготовки специалистов лежит тесное сотрудничество с инжиниринговыми центрами и проектными организациями.

Кафедра проводит подготовку:

бакалавров по направлению 27.03.03 – Системный анализ и управление, профиль – Системный анализ и управление в химических технологиях.

магистров по направлению 27.04.03 – Системный анализ и управление, профиль – Системная инженерия, цифровизация и управление в химической технологии и промышленности.

аспирантов по направлению 27.06.01 – Управление в технических системах, направленность – Системный анализ, управление и обработка информации (в химической технологии).

Кафедра проводит обучение бакалавров, магистрантов и аспирантов других направлений обучения КНИТУ в области системной инженерии, цифровизации, математического и компьютерного моделирования, комплексного исследования, оптимизации и системного технологического проектирования производств химико-технологического профиля.

Дисциплины, читаемые кафедрой

⦁ Анализ и синтез химико-технологических процессов и систем

⦁ Архитектура ЭВМ и систем

⦁ Базы данных

⦁ Вычислительная математика

⦁ Динамическое моделирование, управление и виртуальное прототипирование технологических систем

⦁ Диспетчеризация и усовершенствованное управление технологическим процессом

⦁ Интегрированные системы управления химико-технологическими процессами

⦁ Интеллектуальные системы в химической промышленности

⦁ Интеллектуальные технологии в оптимизации и управлении процессами химической технологии

⦁ Интеллектуальные технологии и представление знаний

⦁ Интеллектуальный анализ больших данных

⦁ Инфокоммуникационные среды и интерфейсы

⦁ Компьютерная поддержка управленческих решений

⦁ Компьютерное моделирование объектов химической технологии

⦁ Компьютерные технологии в науке и образовании

⦁ Концептуальное проектирование и управление киберфизическими производственными системами

⦁ Математическое моделирование объектов химической технологии

⦁ Методы и технологии программной инженерии

⦁ Методы моделирования и технологии синтеза химико-технологических процессов и систем

⦁ Методы оптимизации

⦁ Мультимедиа-технологии

⦁ Обучающие программы в управлении технологическими процессами

⦁ Операционные системы.

⦁ Оптимальное проектирование химико-технологических процессов и систем

⦁ Оптимизация технологических систем на разных стадиях жизненного цикла

⦁ Оптимизация химико-технологических процессов в условиях неопределенности

⦁ Оптимизация химико-технологических процессов и систем

⦁ Применение моделирующих программ для анализа и синтеза химико-технологических процессов и систем

⦁ Программно-технические средства управления цифровым производством

⦁ Проектирование цифровых двойников технологических процессов

⦁ Разработка программных комплексов

⦁ Распределенные системы управления объектами химической технологии

⦁ Системная инженерия, управление и устойчивое развитие промышленных производств

⦁ Системное проектирование и синтез энергоресурсосберегающих цепей производства

⦁ Системный анализ и принятие решений

⦁ Системный анализ процессов химической технологии

⦁ Системный анализ, управление и обработка информации (в химической технологии)

⦁ Теоретические основы математического моделирования химико-технологических процессов и систем управления

⦁ Теоретические основы системного анализа, оптимизации и принятия решений

⦁ Теория и технология программирования

⦁ Теория надежности и работоспособности в химической технологии

⦁ Технологии построения компьютерных тренажеров

⦁ Универсальные математические пакеты

⦁ Цифровизация и устойчивое развитие в химико-технологических производствах

⦁ Цифровые информационные технологии

⦁ Экспериментально-статистические методы моделирования и анализа технологических систем

Выпускники кафедры востребованы на нефтехимических и нефтеперерабатывающих предприятиях (отделах автоматизации и НИР), в научно-исследовательских и проектных организациях, инжиниринговых центрах, предприятиях биохимической промышленности, в компаниях промышленного аудита, IT-компаниях. Среди потенциальных потребителей специалистов: ООО «СОЮЗХИМПРОЕКТ», ООО «Yokogawa Electric Corporation», «Aspen Technology», «Honeywell», ЗАО НИЦ «Инкомсистем», ПАО «Сибур Холдинг», ПАО «Газпром», АО «ТАНЭКО», ПАО «Казаньоргсинтез», ПАО «Нижнекамскнефтехим», АО «ТАИФ-НК», АО «Аммоний», ПАО «НК «Роснефть» и другие.

Программное и лабораторное обеспечение. На кафедре имеется современная лаборатория компьютерного моделирования и оптимизации химико-технологических процессов и систем, оснащенная высокопроизводительными компьютерами и универсальными моделирующими программами Aspen Hysys (фирма Aspen Technology, USA), Unisim (фирма Honeywell, USA), OmegaLand (фирма Yokogawa, Japan).