Ключевые результаты
Программа научного центра мирового уровня (НЦМУ) «Передовые цифровые технологии» реализуется консорциумом 4 организаций:
- Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого (координатор);
- Санкт-Петербургский государственный морской технический университет;
- Тюменский государственный университет;
- НИИ гриппа имени А.А. Смородинцева Минздрава России.
Создание НЦМУ «Передовые цифровые технологии» уже за первый короткий период реализации Программы (11.2020 – 02.2021) обеспечило вклад в достижение следующих целей и задач, установленных указами Президента Российской Федерации «О национальных целях и стратегических задачах развития Российской Федерации на период до 2024 года» от 7 мая 2018 г. № 204 и «О национальных целях развития Российской Федерации на период до 2030 года» от 21 июля 2020 г. № 474:
- Обеспечение присутствия России в числе ведущих стран мира по объему научных исследований и разработок, в том числе за счет создания эффективной системы высшего образования (см. раздел «Образовательная деятельность»).
- Увеличение количества организаций, осуществляющих технологические инновации (в реализации Программы НЦМУ приняли участие и предоставили софинансирование инновационные компании: ООО «СНДГрупп», ООО «Политех-Инжиниринг», ООО «Электронные платформы», ООО «Технологии Хуавэй»; см. раздел «НИОКР»).
- Обеспечение ускоренного внедрения цифровых технологий в экономике и социальной сфере (в рамках реализации Программы НЦМУ продолжен процесс развития собственной Цифровой платформы разработки цифровых двойников CML-Bench™; см. раздел «НИОКР»).
Результаты деятельности НЦМУ «Передовые цифровые технологии» по ключевым направлениям:
Научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы (НИОКР)
Сформирован научно-технологический задел в области технологий разработки и применения цифровых двойников (Digital Twin) изделий, машин, конструкций, киберфизических систем и продукции для применения и масштабирования в приоритетных отраслях промышленности на базе собственной Цифровой платформы разработки цифровых двойников.
Данный задел обеспечит разработку и применение системы сложных мультидисциплинарных математических моделей, обладающих высоким уровнем адекватности реальному поведению материалов и изделий в различных условиях эксплуатации в высокотехнологичных отраслях: автомобилестроении, двигателестроении, авиастроении, судостроении и кораблестроении, машиностроении (включая атомное, нефтегазовое, химическое, тяжелое и специальное машиностроение), железнодорожном транспорте.
В рамках выполнения первых этапов научных исследований намечен план перехода к новым бизнес-моделям на базе цифровых платформ и технологии разработки цифровых двойников, к Фабрикам Будущего (цифровым / «умным» / виртуальным) как основе современной экономики.
Примеры результатов:
- Разработка с использованием технологии цифровых двойников и изготовление с применением аддитивных технологий антидебризного фильтра тепловыделяющей сборки атомного реактора. В результате проведенной оптимизации эффективность работы фильтра увеличена в 10 раз.
- Разработка и подготовка к серийному производству компактного городского электромобиля «КАМА-1». Благодаря реализации проекта на основе технологии цифровых двойников и уникальных платформенных решений разработка осуществлена в рекордные для отрасли сроки (за 2 года) и с бюджетом, кратно ниже финансовых затрат на аналогичные проекты в России и в мире. Создан задел для разработки целого семейства транспортных средств нового поколения, включая электромобили, коммерческие грузовики и электробусы, что может послужить основанием для создания новой отрасли в России – отрасли электротранспорта.
- Разработка математической прогнозной модели распространения коронавирусной инфекции (COVID-19). Работы проводились с привлечением специалистов по математическому и имитационному моделированию, программистов, вирусологов, эпидемиологов, экономистов СПбПУ, НИИ гриппа имени А.А. Смородинцева, с последующим включением в проект сотрудников экономического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова и Института народнохозяйственного прогнозирования РАН. Модель позволяет с высокой степенью адекватности прогнозировать различные сценарии течения пандемии. Результаты модели, которая вышла за рамки только эпидемиологической, получив развитие в части социально-экономического моделирования, учитываются региональными и федеральным властями при принятии управленческих решений для противодействия распространения инфекции.
Образовательная деятельность
Каждое научное направление НЦМУ включает задачи по трансферу компетенций, реализации программ дополнительного профессионального образования. К разработке и реализации планируется 57 новых научно-образовательных программ. Все результаты деятельности НЦМУ будут находить оперативное отражение в материалах учебных программ членов консорциума, а также на высокотехнологичных предприятиях индустриальных партнеров. В деятельность НЦМУ будет вовлечено 700+ научных сотрудников, 51% из них составят молодые исследователи. В СПбПУ – в частности, в Институте передовых производственных технологий – успешно применяется образовательная модель «Университет 4.0», предполагающая участие студентов-магистрантов в реальных проектах, заказанных и востребованных предприятиями реального сектора экономики.
За отчетный период НЦМУ разработаны/модернизированы 9 образовательных программ, из них две – международные.
Примеры результатов:
- На ресурсах Национальной платформы «Открытое образование» запущен онлайн-курс «Полимерные композиционные материалы», посвященный изучению наиболее востребованной на сегодня группы композиционных материалов. В рамках обучающей программы даются сведения об особенности структуры композитов, процессах изготовления и обработки материалов, методах проектирования физико-механических и эксплуатационных свойств создаваемых материалов в зависимости от задач и требуемых характеристик конечного изделия. Длительность курса – 16 учебных недель. По итогам курса, при успешной аттестации, у слушателей есть возможность получить сертификат от Национальной платформы «Открытое образование», а для лиц с высшим образованием возможно получение удостоверения о повышении квалификации.
Сотрудничество с зарубежными научно-исследовательскими организациями
Программой НЦМУ предусмотрено сотрудничество с ведущими мировыми вузами: Университетским колледжем Лондона, Мюнхенским Университетом прикладных наук, Берлинским Техническим Университетом, Политехническим Университетом Милана, Шанхайским Институтом технической физики Китайской академии наук и другими. Сотрудничество предполагает совместную научно-исследовательскую и проектную работу, обмен опытом, трансфер компетенций.
Примеры результатов:
- Проведены консультации с Рейнско-Вестфальским техническим университетом г. Аахена (RWTH Aachen University), составлена программа проведения совместных исследований по направлениям: искусственный интеллект, роботизация производства.
- СПбПУ и его стратегический партнер Лейбниц Университет Ганновера (ЛУГ, Германия) провели в режиме онлайн международный симпозиум, посвященный автоматическим системам и технологиям.
- Для совместных исследований по различным темам привлечены ведущие ученые из разных стран: Dr. Yalchin Efendiev (Texas A&M University Department of Mathematics), Dr. Dai Ning (Shanghai Institute of Technical Physics Chinese Academy of Sciences), Dr. Morgante Alberto (University of Trieste), Dr. Khina Boris (National Academy of Sciences of Belarus) и другие.
Публикация результатов исследований в международных профессиональных изданиях
Программой НЦМУ предусмотрено обеспечение роста авторитета российских ученых и российской науки через публикации в научных журналах первого и второго квартиля – ведущих специализированных изданиях с международной индексацией по направлениям деятельности НЦМУ. Плановое количество статей научных коллективов консорциума – более 1100 (из них 128 – в 2021 году).
За 3 месяца работы специалистами НЦМУ подготовлено около 10 статей по результатам исследований, более половины из них уже опубликованы в изданиях MDPI, International Journal of Technology, Applied Sciences, Journal of Power Sources, Materials Research Bulletin, Magazine of Civil Engineering.
Примеры результатов:
- Aleksey I. Borovkov, Marina V. Bolsunovskaya, Aleksei M. Gintciak, Tatiana Ju. Kudryavtseva. Simulation Modelling Application for Balancing Epidemic and Economic Crisis in the Region. – International Journal of Technology 11(8)1579-1588 (2020).
- Sallal R. Abid, Murali Gunasekaran, Sajjad H. Ali 1, Ahmed L. Kadhum, Thaar S. Al-Gasham, Roman Fediuk, Nikolai Vatin and Maria Karelina. Impact Performance of Steel Fiber-Reinforced Self-Compacting Concrete against Repeated Drop Weight Impact. – Crystals 2021, 11, 91. https://doi.org/10.3390/cryst11020091.
- Vatin, N., Gubaydulin, R.G., Tingaev, A. Flange connections with high-strength bolts with technological heredity of bolts. – Magazine of Civil Engineering. 2020. 99(7). Article No. 9912. DOI: 10.18720/MCE.99.12.
Популяризация ключевых направлений деятельности НЦМУ
В рамках установления эффективных коммуникаций с российским и мировым экспертным сообществом, в целях трансфера компетенций, тиражирования и масштабирования лучших практик по направлениям деятельности НЦМУ специалисты Центра активно участвуют (в качестве гостей и/или организаторов) в работе крупнейших специализированных дискуссионных площадок, региональных, федеральных и международных форумов.
Примеры результатов:
- 6-7 октября 2020 года в онлайн-формате проходил Международный форум «ДНИ ВИРУСОЛОГИИ (Virology Days) – 2020», который стал площадкой для всестороннего обсуждения вопросов совершенствования вакцинопрофилактики и систем диагностики гриппа и острых респираторных вирусных инфекций, разработки противовирусных препаратов. Инициатор и соорганизатор форума – НЦМУ «Передовые цифровые технологии». Впервые в программе Форума была организована секция «Математическое моделирование и прогнозирование распространения коронавирусной инфекции COVID-19» в рамках совместной деятельности участников консорциума НЦМУ – СПбПУ и НИИ гриппа им. А.А. Смородинцева.
- 2-3 декабря 2020 года в онлайн-формате прошел Второй Международный форум «Новые производственные технологии», на котором обсуждались актуальные проблемы и глобальные тренды цифровой промышленности в условиях эпидемии COVID-19. Инициатор и организатор форума – НЦМУ «Передовые цифровые технологии». Участниками Форума стали врио директора Департамента государственной научной и научно-технической политики Минобрнауки России Алексей Семин, вице-губернатор Санкт-Петербурга Владимир Княгинин, представители организаций консорциума НЦМУ, более 150 российских и зарубежных спикеров.