Умные Кибер-Школы – основа технологического суверенитета России. Синергия инженерных инноваций и прикладных технологий профориентации нового IT-поколения России.

Миссия:

Характер вызовов и угроз кибербезопасности России стремительно меняется, и надо это учитывать, так как количество кибератак на российскую информационную инфраструктуру постоянно растет все последние годы, а после начала специальной военной операции ситуация усугубилась: против России развязана «война в информационном пространстве». В частности, в разы увеличилось число кибератак, причем зачастую это действия государственных структур других стран. Для укрепления нашего технологического суверенитета правительству необходимо в максимально короткое время создать современную российскую электронную компонентную базу, считает Президент России.

При этом, текущая нехватка кадров в инженерной сфере и IT-индустрии России составляет более 2 млн. человек. Правительство РФ прогнозирует, что в ближайшее время ситуация рискует стать лишь хуже. Через пять-шесть лет дефицит молодых специалистов увеличится как минимум вдвое: к 2027 году Россия может недосчитаться более двух миллионов айтишников, плюс столько же квалифицированных инженеров.

Спрос на высококвалифицированных инженеров и специалистов в сфере информационных технологий в России растет, поэтому в развитии IT-отрасли и создании системы обучения молодых профессионалов должно быть в первую очередь заинтересовано само государство.

Сегодня во многих регионах России идет активное строительство образовательных учреждений (новых школ и детских садов). Однако, несмотря на действующие нормативы в строительстве и принятые Правительством РФ регламенты в области автоматизации и интеллектуализации новых объектов образования, региональные власти "по старинке" строят объекты, инженерная инфраструктура которых очень далека от инновационного понятия - "интеллектуальное здание". Большинство новых объектов просто невозможно интегрировать в уже запущенные правительством проекты "Умный город", "Безопасный город", "Энергосбережение" и т.д. А ведь современный человек проводит в зданиях до 70 % своего времени. При этом, средневзвешенный показатель добавленной стоимости на интеллектуализацию всех инженерных и IT- систем зданий на стадии строительства составляет 5-9 % от СМР. Всего 9% необходимо для того, чтобы превратить простую школу в умную!

На основе анализа и детальной проработки современного российского и зарубежного опыта (Индия, Китай) в области проектирования и строительства автоматизированных образовательных Smart-Cаmpus, с учетом основных требований национального проекта «Образование» Российской Федерации и утвержденной стратегии социально-экономического развития региона до 2035 года, наша команда сформировала структурную и функциональную схему пилотного проекта по созданию КИБЕР-ШКОЛ нового поколения, в которые уже на стадии проектирования включены все новейшие интеллектуальные технологии в сфере энергетики, автоматизации процессов управления функциями зданий. И главное - агрегация всего спектра инженерного оборудования, логистики и маркетинга технологий, а также IT- систем непосредственно в сам образовательный процесс, для массового вовлечения всех учащихся в инженерные, инновационные и информационные профессии - так необходимые сегодня в мобилизационной экономике, для создания технологического суверенитета России.

По итогам проделанной работы наша команда представляет проект реализации не просто автоматизированной школы, а комплексного решения для построения полноценных российских цифровых школ нового поколения - КИБЕР-ЛИЦЕЕВ, аналогов которым среди государственных российских школ пока еще нет.

При построении нашего проекта мы использовали как собственный опыт, так и наработки наших партнеров, вместе с которыми были внедрены различные проекты автоматизации образовательных учреждений.

России жизненно необходима действующая система прикладного обучения и профориентации учащихся.

В стремительно меняющемся мире постоянно возникают новые сферы деятельности. Мир стремительно развивается в направлении цифровой трансформации. Каждый день появляются новые IT-технологии и инженерные инновации. Для того чтобы выбрать свою траекторию развития, ребенку важно понимать себя, знать свои сильные и слабые стороны и осознанно принимать решения. Уже сегодня ряд отраслей испытывает дефицит специалистов, работающих в IT-сферах- в ГИС, органах власти, промышленных предприятиях, ЖКХ. Более подробно о специальностях будущего в разрезе отраслей описано в Атласе профессий будущего АНО «АСИ».

Именно поэтому в качестве ключевого функционального элемента BMS-системы управления кибер-школой нами была разработана система локальной автоматизации КИБЕР-КЛАССОВ на базе свободно программируемых контроллеров ( например: «Lodgic Mashine» и других российских, также дружественных аналогов), которые имеют на борту множество различных протоколов и наборов разнообразных датчиков, уже интегрированы со всеми видами голосовых помощников - Алисой, Марусей, Сири, Гугл и способны выстраивать логику для всех инженерных систем класса, а также для мультимедиа оборудования, а также управлять всеми видами учебного процесса.

Оснащение Кибер-Классов полным спектром IоT оборудования (интернета вещей), позволит министерству образования организовать полный учебный процесс по темам энергоэффективности, энерго-менеджмента, цифрового энергосбережения, инновационного развития на примере реальных объектов образования.

Законы Ома, правила Кирхгофа или законы термодинамики можно будет показать на примере действующего оборудования класса, в котором сейчас находятся сами ученики.

При этом, позволяя ученикам свободно управлять логическими процессами Кибер-Класса программируемый контроллер имеет на борту встроенный модуль агрегации с диспетчерским центром кибер-школы, который постоянно следит за корректностью его работы.

Более того, все щиты автоматизации Кибер-Классов в разработанной нами базовой комплектации уже оснащены целым набором дополнительных датчиков, сенсоров и свободно управляемых каналов, позволяющих ученикам моделировать любые как инженерные и коммунальные, так и биолого-агротехнические процессы. Например контролировать и управлять процессами развития растений в тепличном хозяйстве, управлять микроклиматом аквариумов или террариумов, следить за погодой и состоянием почвы и многое другое. Это позволит ученикам создавать новые алгоритмы управления, программировать логику контроллера и даже соревноваться между классами в части достижения наибольшего эффекта энергосбережения и т.д. При этом, в случае малейшего сбоя система диспетчеризации BMS незамедлительно вернет контроллеры кибер-классов в исходное состояние.

Подобной синергии инженерных инноваций и образовательного процесса пока нет ни в одном образовательном учреждении России и, в случае поддержки данного проекта, мы сможем предоставить наработанный опыт как пример инновационного развития отрасли, способствуя достижению ключевой цели Национального проекта "Образование" - обеспечение глобальной конкурентоспособности российского образования, вхождение Российской Федерации в число 10 ведущих стран мира по качеству общего образования.

Обоснование проекта (кnow-нow, в части инновационной автоматизации зданий школ и синергия инноваций с образовательным процессом):

• Нацпроект «Образование» и стратегия социально-экономического развития российских регионов (в т.ч. Ставропольского края) в части «Образования», предусматривают создание сети профильных (инженерных, электротехнических, робототехнических) классов, и оснащение их современным учебно-лабораторным оборудованием по данному профилю. Региональные стратегии предусматривают также создание в регионах сети Центров Молодежного Инновационного Творчества (как минимум по одному в каждом муниципальном образовании), а также ключевых центров развития детей, детских технопарков, способствующих ранней профилизации и формированию современных компетенций и навыков у детей.

В этих программах (которые пока существуют лишь в стратегиях на бумаге) уже предусмотрено и утверждено создание в регионах и муниципалитетах профильных курсов по:

• IT (пример проекта : интеллектуальные системы мониторинга и управления);
• Сельскому хозяйству (пример проекта: разработка прототипов датчиков и сенсоров для управления растениеводством и животноводством);?
• Формированию исследовательских компетенций и технологических заделов по внедрению технологий «Умный город», в т.ч. на основании геоинформационных систем.
• Интеллектуальным системам в сфере ЖКХ.
• Интеллектуальным системам управления дорожным движением и инфраструктурой.

А ведь все эти специальности - это инновационные технологии Интернета вещей, которые сегодня уже реализованы нами при построении диспетчерского центра автоматизации КИБЕР-ЛИЦЕЯ на универсальной low-code платформе интернета вещей IoT.

В качестве пилотного проекта, совместно с правительством Ставропольского края, был проработан вопрос корректировки ПСД и дооборудования комплексной системой управления зданиями (BMS Innova-Smart Campus) строящегося здания школы на 775 мест в селе Краснокумское, Георгиевского ГО, строительство которой финансируется за счет средств краевого бюджета.

По результатам технического анализа ПСД, совместно с ГИП проектной организации, осуществляющим разработку и авторский надзор по действующему проекту, была установлена техническая возможность дооборудования части инженерных систем для возможности комплексной интеграции с системой автоматизации и диспетчеризации зданий (BMS Innova-Smart Campus), а также составлено техническое задание на корректировку проекта строительства.

Согласно проведенному анализу рыночной стоимости проектных работ - затраты на корректировку проектной документации составят около 1,5 млн. рублей, стоимость прохождения экспертизы около 0,5 млн. рублей, стоимость разработки BIM модели здания(стадия Р) составляет ориентировочно от 1,3 - 1,5 млн. рублей.

Среднерыночная стоимость внедрения систем комплексной безопасности, автоматизации и диспетчеризации «КИБЕР - ШКОЛЫ» в с. Краснокумское, составляет около 9 - 9,5 % от СМР, точная стоимость затрат будет определена проектом.

Ключевые Эффекты при реализации инновационного проекта «КИБЕР-ЛИЦЕЙ».

По своей сути комплексная система управления интеллектуальной школой (BMS диспетчерская кибер-школы) также является основой для построения системы «УМНЫЙ РЕГИОН». Она легко масштабируется и позволяет управлять не только зданиями и инженерным оборудованиям школы, но и коммунальными процессами всего муниципалитета или, например, городского микрорайона.

На примере села Краснокумского - мощности данной диспетчерской хватит, чтобы управлять и школой, и прилегающим детским садом, а также обеспечить контроль и диспетчеризацию всего уличного освещения муниципалитета, вести контроль за дорожным движением села, оптимизировать логистику регионального оператора работающего с ТКО поселения.

Планируется, что школа получит мультимедийные системы, интегрированные в общую информационную инфраструктуру с анализом трафика, блокировкой нежелательного контента для дистанционного обучения, а также умные кибер-классы, позволяющие управлять светом, климатом, всей электроникой и мультимедиа, с возможностью обучения детей программированию и интернету вещей. Кроме того, в систему интегрирован единый школьный WEB-портал с многофункциональным мобильным приложением для сотрудников, учеников и родителей (школьная социальная сеть, контроль выполнения заданий, дневники и т.д.).

Для родителей и детей реализация данного проекта позволит создать систему комплексной безопасности учебного учреждения о которой сегодня много говорят, но не знают с какой стороны подойти к решению данного вопроса. Ведь интеллектуальная диспетчерская для управления кибер-школой это не только безопасность инженерных систем и контроль доступа, но и использование FACE ID, видео аналитики и т.д..

Кроме того, дополненная реальность (AR) также является одним из основных ключевых составляющих реализации данного проекта:

• Распознавание лиц, термометрия и контроль ношения масок.
• Видеоанализ действий учеников, учителей, а также детекция посторонних людей и их поведения.
• Определение агрессивного поведения, происшествий и опасных людей еще на подходе к охраняемому периметру школы (Кибер-лицея).
• Предотвращение аварий с электропроводкой, водоснабжением и прочими инженерными системами.
• Контроль соблюдения внутреннего распорядка Лицея.

Более того, мы предусмотрели наличие в свободно программируемых контроллерах Кибер-классов модули связи по новейшей версии протокола Bluetooth, что позволяет в качестве дополнительного средства мониторинга здоровья учеников и сотрудников использовать так называемые смарт (фитнес) - браслеты.

Данные гаджеты позволяют:

• Собирать данные о перемещениях внутри КИБЕР-ЛИЦЕЯ.
• Обеспечить дополнительный контроль доступа в различные помещения учебного заведения.
• Осуществлять мониторинг физического состояния персонала и учащихся.

С использованием смарт-браслетов родители всегда могут узнать о нахождении своего ребёнка в школе и его текущем самочувствии. Также имеется тревожная кнопка на случай экстренных ситуаций и датчик падения.

Интеграция в систему контроля доступа не позволит ученику попасть в запрещенные для него помещения тем самым обезопасив его от несчастных случаев.

Помимо этого, реализация проекта позволит региональным властям выполнить все современные требования 261-ФЗ «Об энергосбережении» в части обязательной энергоэффективности вновь возводимых зданий, а также о повышении энергоэффективности реконструируемых зданий.

Эти мероприятия позволят увеличить срок безаварийной эксплуатации здания и продлить срок службы инженерного оборудования, снизив расходы на его содержание.

При все кажущейся сложности - реализация данного проекта значительно упрощает задачи технического персонала. Весь процесс управления и обслуживания зданий школы будет не просто автоматизирован, но и визуализирован дополненной реальностью AR , а технологический документооборот полностью компьютеризирован - вплоть до заявок на приобретение ЗИП, а также оперативного и планового вызова технических специалистов.

Система BMS управления зданием способна самостоятельно:

• Обнаруживать и распознавать аварийные ситуации на ранних стадиях, что минимизирует их последствия.
• Выявлять несанкционированные события и сбои сетевого оборудования, путем так называемых сердечных битов.
• Снижать влияние человеческого фактора, повышая эффективность работы персонала.
• Автоматически формировать заявки, оптимизируя средства на ремонтные работы (таким образом предупреждаются различные аварийные ситуации, выполняется контроль за своевременностью технического обслуживания).

В части экономических эффектов энергосбережения, которых можно достичь с помощью BMS интеллектуальной системы автоматизации и интернета вещей -общий объем экономии денежных средств на оплату энергоресурсов и коммунальных платежей составит до 50%, на примере Лицея № 14 (город Ставрополь), в ценах 2022 года экономия составит более 1,5 миллиона рублей ежегодно.

Описание проблемной ситуации

Современные реалии привели к острому дефициту IT-специалистов и инженеров практиков, причем во всех сферах экономики России. Спрос на инженеров и айтишников у региональных компаний вырос более чем в два раза, как в государственных корпорациях, так и в частном бизнесе. И этот спрос в России будет постоянно расти, ведь разработка и внедрение отечественных IТ- технологий и новых продуктов, в условиях массированных кибератак со стороны недружественных государств, является первостепенной государственной задачей. При этом, российской инженерной и digital сфере уже не хватает более миллиона IT-специалистов для реализации поставленных задач, в том числе обеспечения национальной и информационной безопасности страны.

Цифровая трансформация становится нормой и для всех сфер экономики, в том числе и для промышленных предприятий РФ, которым в ближайшем будущем будут нужны образованные ИТ-команды для реализации проектов цифровой трансформации и создания прикладных сервисов.

В ближайшее время растущий спрос на IT-специалистов и инновационных инженеров будут формировать промышленные компании, сфера ЖКХ, строительная отрасль, муниципалитеты и IT-компании.

На сегодняшний день в России, каждая государственная корпорация или частная компания стремится проводить цифровизацию собственными силами, по возможности инвестируя в создание собственных IT-команд. Это часть нашей русской культуры – каждое предприятие выстраивает собственную концепцию цифровизации на основе собственного видения развития интеллектуальных технологий. Это сложилось от того, что в стране отсутствует государственная система подготовки IT- специалистов и инновационных менеджеров для прикладных сфер экономики России.

Острый дефицит молодых специалистов, к сожалению заключается прежде всего в отсутствии полноценных возможностей учиться инженерным, инновационным, техническим и информационным специальностям.

Российские школы практически не подготовлены к новым экономическим вызовам, не имеют автоматизации, современного оборудования и не способны со школьной скамьи увлечь учеников в мир новых инженерных и информационных технологий и полноценно подготовить их к успешному продолжению обучения в профильных вузах.

В условиях постоянно расширяющихся санкций недружественных стран, направленных против экономической независимости и темпов роста ВВП России перед федеральной и региональной властью РФ остро встает задача - не просто привлечь новых специалистов в IT-отрасль, но и выстроить действующую систему их обучения и прикладной подготовки, а также разработать программы удержания молодых специалистов в профессии, создавая рабочие места и условия для работы в регионах, ведь острая нехватка кадров уже ощущается не только в IT-специальностях, но и в профессиях со знанием инженерных технологий и инновационного производства, инжиниринга и практического внедрения инноваций в производстве.

Мобилизационная экономика России сегодня как никогда нуждается в инженерах и менеджерах с пониманием IT-прикладных технологий, производственных процессов, а также инновационных инженерах, готовых взяться за масштабные проекты комплексной автоматизации в ЖКХ, сельском хозяйстве, строительстве и роботизации создания цифровых двойников промышленных предприятий.

Откуда в России взять более 2 миллионов IT-специалистов и инженеров-инноваторов?

В основу прикладного характера проекта "Кибер-школа" легли наработки советской системы образования - признанной лучшей в мире. Это аксиома, которая не требует доказательств. Правительство, депутаты Государственной думы и большинство граждан нашей родины считают, что советские дети учились гораздо лучше современных школьников, получали в школе намного больше знаний, которые затем с легкостью могли применять на производстве и в быту. Стержнем этого образования являлись педагогические технологии качественного обу­чения, главным критерием которых был прикладной характер образовательного процесса и большое количество практических занятий, технические кружки и секции с целью сознательного вовлечения учащихся в процесс обучения для достижения цели качественного усвоения школьниками получаемых знаний. Ни одна онлайн платформа дистанционного обучения (в том чиcле IT-специалистов ) не способна привить детям реальный интерес и желание учиться инженерному делу или программирования без практических занятий на реальном оборудовании и понимания прикладного характера новых знаний для их применения в будущей профессии и жизни в целом.

Программисты и IT- специалисты - это люди с особым складом ума, который необходимо выявлять и развивать с раннего детства. IT - это сложнейший курс дисциплин, требующий усидчивости и сильных математических знаний.

Поэтому, нужно начинать привлекать в инженерные и IT профессии тогда, когда дети впервые начинают задумываться о выборе жизненного пути - в 8-10, а то и в 4-6 классах, или даже раньше – объяснять и рассказывать и показывать на реально действующем инженерном оборудовании кибер-классов о прикладной важности инженерных профессий, объяснять детям, почему это важно и что нужно знать, чтобы стать российским Билом Гейтсом, Стивеном Джобсом или Илоном Маском.

Сегодня приобщить учеников к этим профессиям пытаются музеи робототехники и единичные интерактивные детские центры профориентации. Отчасти к этому приучают мобильные компьютерные игры (не секрет, что современные дети не выпускают мобильные телефоны из рук). Однако, государственная система подготовки инженеров и программистов отсутствует. Кроме того, к дефициту специалистов ведет гендерный стереотип, развиваемый в школах с детства, поэтому IT-профессии все еще не слишком популярны среди. Программист, инженер-инноватор, IT-разработчик и другие инженерно-технические профессии обычно достаются мужчинам, при этом женщины в IT в основе своей трудятся в маркетинге или в дизайне, а также зачастую не в отделах разработки, а в группах тестирования. Родители в два-три раза чаще IT-профессию рекомендуют сыновьям, а не дочерям. То есть, подрастающему поколению со школьной скамьи требуется системная и командная работа по разрушению стереотипов, что IT и программирование - не для девчонок.

Ученикам со школьной скамьи нужно давать как можно больше практики во время обучения. Понимая неизбежность цифровой трансформации России необходимо выстроить систему подготовки специалистов на опережение - то есть учить не только современным, но и будущим технологиям.

Поэтому цифровую трансформацию необходимо уже сегодня начинать с самих школ и образовательных центров как в столице, так и в регионах, их и нужно в первую очередь модернизировать и автоматизировать, а также постоянно развивать: усиливать финансирование, насыщать образовательные программы прикладной практикой, давая учащимся свободу в выборе дисциплин и форматов их изучения. На такие современные образовательные площадки потянутся преподаватели с богатым практическим опытом и разработчики с мировыми именами. Региональные промышленные предприятия и их инженеры практики будут делится своим опытом по цифровой трансформации различных отраслей промышленности, ЖКХ и сельского хозяйства и ставить новые задачи перед подрастающими интеллектуалами. Это позволит сформировать общее осознание, что работа инженеров, инноваторов и IT-специалистов в промышленности или в сельском хозяйстве может быть не менее интересной увлекательной, чем работа в Яндексе или Google.

Создание кибер-школ положительно повлияет на организацию тесного сотрудничества промышленных и технологических компаний: открытие новых лабораторий, создание корпоративных центров обучения при школах, СУЗах и ВУЗах, привлечение инженерных и научных сотрудников для практической подготовки учащихся.

Высокотехнологичная основа и современное инженерное оборудование кибер-школ позволят на реальных примерах и действующем оборудовании учить школьников будущим технологиям, что помимо самого процесса обучения даст возможность эти будущие технологии постоянно развивать. Искусственный интеллект, WI-FI, Bluetooth, KNX, распознавание лиц, - всего лишь малая часть технологий, которые когда-то вышли из научных центров и инновационных лабораторий и применяются сейчас повсеместно. Впереди нас ждут квантовые компьютеры, комплексная автоматизация всех сфер экономики, промышленности и робототехника, а также новые прорывы, которые изменят жизнь россиян к лучшему. Их авторами станут нынешние ученики - школьники, те, кого мы сегодня заинтересуем IT-профессией и инженерной наукой, в том числе благодаря реализации инновационного проекта создания в Российской Федерации кибер-школ будущего.

Затраты и ресурсы

Имеется полностью готовый к внедрению действующий прототип системы управления интеллектуальным зданием для построения на его основе умной кибер-школы нового поколения. Команда разработчиков готова безвозмездно передать все разработки и действующий прототип системы в государственную собственность для реализации пилотного проекта на реальном объекте. Необходимо софинансирование реализации пилотного проекта, в том числе доработка проектно-сметной документации и комплектация инженерно-технического оборудования строящейся или реконструируемой школы, для обеспечения возможности интеграции с системой управления интеллектуальным зданием (ПАК) в связи с отсутствием дополнительных средств для финансирования на региональном уровне в Ставропольском крае.

Прогнозируемые эффекты, видение результата реализации идеи

Увеличение вовлеченности и обеспечение массовой подготовки учащихся по техническим, инженерным и информационным специальностям. Повышение конкурентоспособности и комплексное развитие инновационной экономики России. Увеличение темпов цифровой трансформации промышленности и сельского хозяйства регионов и страны в целом. Увеличение индекса ресурсосбережения муниципальных и региональных образовательных бюджетных учреждений. Увеличение качества услуг в сфере ЖКХ и уровня жизни населения в целом.

Информация о лидере / команде

Ставропольский край, г. Ставрополь,

Центр инноваций «ИННОВА ГРУПП».

Руководитель Алексей Викторович Кулешов, инженер-инноватор, финалист конкурсов технопарка СКОЛКОВО, предприниматель года в сфере инновационных технологий, член общественной палаты Ставропольского края.

Целевая аудитория

Правительство РФ, профильные министерства и ведомства, региональные власти.

Готов лично презентовать идею на очном Форуме 2022?

Да

Опыт в реализации идеи (прототип решения)?

Да

Измеримые эффекты и пользу от применения идеи

В настоящее время командой разработчиков за счет собственных сил и средств спроектирован и создан пилотный прототип системы, планируемый к серийному производству. Это полностью действующий прототип программно-аппаратного комплекса (ПАК) "INNOVA-SMART CUMPUS", позволяющий интегрировать все инженерные системы и оборудование умного здания школы и агрегировать их во все виды учебного процесса.

Измеримые эффекты:

Энергоэффективность и ресурсосбережение до 45% от текущего потребления действующих объектов. Обеспечение всех нормативов по комплексной безопасности образовательных учреждений. Системное вовлечение учащихся в инновационные программы цифровой трансформации и цифровизации регионов. Подготовка специалистов будущего на реальных примерах работающих инженерных систем и IT- инфраструктуры умных кибер-школ.

На страницу проекта