Цифровые двойники в машиностроении: Алексей Боровков выступил на круглом столе «Тенденции развития машиностроительного рынка в РФ в 2021»

15 декабря состоялся круглый стол «Тенденции развития машиностроительного рынка в РФ в 2021», организованный Комитетом по машиностроению и инжинирингу Ассоциации европейского бизнеса (АЕБ). В рамках мероприятия были подняты актуальные темы развития электро- и автономного транспорта, цифровизации сектора и цифрового инжиниринга.

Круглый стол прошел в онлайн формате, в нем приняли участие:

• Алексей Боровков, проректор по цифровой трансформации Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого (СПбПУ), руководитель Научного центра мирового уровня СПбПУ «Передовые цифровые технологии» (НЦМУ СПбПУ), Центра компетенций НТИ СПбПУ «Новые производственные технологии» и Инжинирингового центра (CompMechLab^®) СПбПУ;
• Александр Герасимов, директор по цифровизации J’son & Partners Consulting;
• Татьяна Арабаджи, директор Национального агентства промышленной информации;
• Андрей Шелехов, архитектор решений по машиностроению Dassault Systemes;
• Олег Васильченко, руководитель направления устойчивого развития и внешних коммуникаций Volvo;
• Денис Кошкарев, менеджер по развитию бизнеса зарядной инфраструктуры ABB Russia.

Открыл мероприятие Член правления АЕБ, председатель Комитета АЕБ по машиностроению и инжинирингу Филипп Пегорье, который поприветствовал участников и отметил, что основная цель круглого стола – это обмен актуальным опытом. «Машиностроительные компании активно сотрудничают с европейским бизнесом. Они создают в России много рабочих мест, особенно в регионах. Это то, о чем очень важно говорить. Также отмечу, что машиностроительный сектор очень быстро развивается и модернизируется», - завил спикер и пожелал участникам мероприятия успешной работы.

Проректор по цифровой трансформации СПбПУ, руководитель Научного центра мирового уровня СПбПУ «Передовые цифровые технологии», Центра компетенций НТИ СПбПУ «Новые производственные технологии» и Инжинирингового центра (CompMechLab^®) СПбПУ Алексей Боровков в рамках круглого стола представил доклад на тему «Цифровые двойники в машиностроении».

«Машиностроение – это основополагающая отрасль для экономики и промышленности», -согласился Алексей Иванович с предыдущими ораторами и отметил, что в основе разработки цифровых двойников, для машиностроения в том числе, лежит мультидисциплинарность, валидированные математические модели, компьютерный инжиниринг, высокопроизводительные вычисления.

Далее спикер более подробно остановился на двух понятиях – цифровой двойник и цифровая тень.

«Если говорить о цифровых двойниках, то мы должны сформулировать математические модели в рамках законов природы (законов физики, механики, термодинамики и т.д.). Они порождают нестационарные нелинейные 3D-дифференциальные уравнения в частных производных, которые мы решаем. Это миллиарды уравнений. Ежечасно для создания цифровых двойников работает 2, 5 тысячи ядер», - объяснил Алексей Иванович.

В качестве иллюстрации цифровой тени он использовал образ гепарда: «Мы можем обвешать датчиками условного гепарда. Но в данном случае не идет речь о законах природы, и уравнения не пишутся. А лишь устанавливается некая функциональная зависимость».

Развивая тему разработки цифровых двойников, Алексей Боровков остановился на двух различных подходах. В основе первого подхода – формирование цифрового двойника/цифровой тени на основе данных, в основе второго – формирование цифрового двойника, обладающего предсказательным потенциалом.

«В первом случае он обладает свойством памяти, но не может предсказывать. Этот подход возможен, если речь идет о простых задачах, детерминированных, регулярных и повторяющихся, без неопределенности», – заключил спикер.

Также Алексей Боровков напомнил, что 16 сентября 2021 был утвержден национальный стандарт Российской Федерации - ГОСТ Р 57700.37–2021 «Компьютерные модели и моделирование. ЦИФРОВЫЕ ДВОЙНИКИ ИЗДЕЛИЙ. Общие положения». По заключению Росстандарта, ГОСТ Р 57700.37–2021 является полностью отечественной разработкой. Впервые в мире был разработан нормативный документ, сфокусированный на создании изделий с помощью технологии цифровых двойников, а не оцифровке производственной инфраструктуры и логистики, и было установлено соответствующее единое определение «цифрового двойника изделия». ГОСТ начнет действовать 1 января 2022 года.

«Стандарт вышел на этап разработки – это очень важно. Потому что на этапе разработки закладываются все ключевые технические и потребительские характеристики. Если изделие изготовлено или вышло на эксплуатацию – ничего улучшить уже нельзя. Можно только чуть-чуть оптимизировать. Это большой прорыв», - пояснил важность разработки и внедрения ГОСТа Алексей Боровков.

«Фактически на этапе разработки выясняются критические зоны и критические характеристики. На этом этапе определяется, куда корректно размещать датчики, чтобы получать содержательную информацию, а не мусорные данные. Потому что есть примеры, когда организация – мировой лидер - сгенерировала 50 млн терабайт информации, и в одночасье все рухнуло, несмотря на вложения более 5 млрд долларов. Ключевым моментом цифровой экономики является не обработка, хранение, защита и пересылка данных, а генерация данных», - заключил спикер.

Касаясь темы развития электротранспорта, Алексей Иванович напомнил о разработке электрокара «Кама-1», который был создан всего за 2 года, на основе технологии цифровых двойников (Digital Twins) и уникальных CML-платформенных решений.

В завершении презентации спикер обратил внимание на то, что технология цифровых двойников меняет мышление: «Цифровые двойники подразумевают новую технологию мышления. Все делается принципиально иначе. Цифровые двойники позволяют генерировать решения за гранью интуиции генерального конструктора, так как платформа предлагает 270 тысяч цифровых решений».

Еще одним участником круглого стала стал архитектор решений по машиностроению, Dassault Systemes Андрей Шелехов, который представил презентацию на тему «Ключевые вызовы при разработке систем помощи водителю и систем автономных транспортных средств».

В своем докладе спикер заявил о тренде, согласно которому машиностроительные компании совместно с ИТ-компаниями идут по пути создания полностью автономных транспортных средств. Но этот процесс имеет много ограничений. Поэтому первое сертифицированное автономное транспортное средство было выпущено только в конце 2020 года компанией Honda Motor Co.

Далее докладчик остановился на шести уровнях автономностей по стандарту SAE: «Первый-второй уровни – это системы помощи водителю. Здесь мы не говорим о замене водителя. Переход к третьему уровню – очень сложен и регламентируется большим количеством стандартов, которые необходимо учитывать при разработке».

Также в своем выступлении спикер отметил такой важный момент, как изменение архитектуры ТС и проведение испытаний.

«Обеспечивать выполнение стандартов ISO 26262 и др., создавать полностью автономные ТС с помощью физических испытаний невозможно. Нам необходимо переходить на виртуальные испытания. Необходима сертифицированная система, при которой виртуальные испытания будут приравниваться к физическим. Только тогда мы сможем сделать автономный транспорт реальностью», – заключил Андрей Шелехов.

Следующий участник круглого стола – Директор по цифровизации J’son & Partners Consulting Александр Герасимов – рассказал о результатах исследования более 500 предприятий из 17 отраслей российской экономики на предмет того, насколько актуальным для них является вопрос цифровизации и насколько для этого необходима инфраструктура нового поколения, включая сети 5G. Более 60% респондентов выразили в той или иной форме интерес к теме 5G. Более того, по прогнозу, к 2030 году экономический эффект от цифровизации для исследованных 17 отраслей составит почти 72 млрд долларов ежегодно.

Другими темами, затронутыми в ходе круглого стола, стали тенденции внедрения цифровых технологий в машиностроении, перспективы развития рынка грузового электротранспорта и зарядной инфраструктуры. Завершился круглый стол сессией вопросов-ответов.