Цифровые технологии и инфраструктура цифровой трансформации: в Центре НТИ СПбПУ прошел третий модуль обучения Росатома

С 23 по 25 марта 2022 года в Центре Национальной технологической инициативы «Новые производственные технологии» Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого (Центр НТИ СПбПУ) прошел третий модуль программы семинаров

• «Управление цифровым производством»

для представителей Госкорпорации «Росатом». В этот раз трек был посвящен цифровым технологиям и инфраструктуре цифровой трансформации.

Цель программы – подготовка производственных руководителей к реализации задач цифровизации производства и внедрения цифровых технологий в атомной промышленности.

бВ рамках третьего модуля приняли участие ведущие руководители инженерного состава, среди которых заместители генерального директора по производству, главные инженеры, конструкторы, технологи, руководители производственных подразделений, CDO предприятий и другие.

В ходе третьего модуля проректор по цифровой трансформации СПбПУ, руководитель Научного центра мирового уровня СПбПУ «Передовые цифровые технологии», Центра компетенций Национальной технологической инициативы (НТИ) СПбПУ «Новые производственные технологии» и Инжинирингового центра (CompMechLab^®) СПбПУ Алексей Боровков рассказал участникам о цифровом двойнике изделий – передовой технологии, которая обеспечивает создание в кратчайшие сроки высокотехнологичной продукции нового поколения, превосходящей зарубежные аналоги. Свое выступление спикер начал с представления технологии и ее значения для современной цифровой промышленности.

Цифровой двойник изделия основан на системе взаимоувязанных мультидисциплинарных математических / компьютерных / цифровых моделей с высоким уровнем адекватности реальным материалам, объектам, физико-механическим и технологическим процессам, описываемых, как правило, 3D нестационарными нелинейными дифференциальными уравнениями в частных производных, что и обеспечивает их высокий уровень адекватности. Цифровой двойник, как правило, должен обеспечивать отличие между результатами виртуальных испытаний и физических/ натурных испытаний в пределах ± 5% по десяткам / сотням датчиков.

В ходе выступления Алексей Иванович продемонстрировал систему взаимосвязанных б подходов СПбПУ в реализации цифрового двойника изделия:

• Системный инжиниринг (System Engineering) и G-MBSE (Generalized Model-Based Systems Engineering);
• Многоуровневая матрица требований, целевых показателей и ресурсных ограничений;
• Мультидисциплинарное численное моделирование и применение технологий оптимизации (CAE & CFD & CAO);
• Математические модели & Компьютерные модели & Цифровые модели;
• Адекватность модели;
• Верификация & Валидация (V&V) уравнений, моделей, программного обеспечения компьютерного моделирования, а также результатов виртуальных испытаний;
• Цифровые (виртуальные) испытания & Цифровые (виртуальные) стенды & Цифровые (виртуальные) полигоны;
• Суперкомпьютерные технологии, высокопроизводительные (HPC) и высокопродуктивные (HP*C) вычисления;
• Цифровая платформа CML-Bench™;
• Стадии жизненного цикла изделия.
• «Ключевую роль в процессе разработки цифровых двойников высокотехнологичных изделий играют технологии математического и компьютерного моделирования, цифрового инжиниринга, а также виртуальные испытания, стенды и полигоны. Испытательные стенды должны иметь цифровые аналоги – цифровые (виртуальные) стенды, на которых следует проводить виртуальные испытания образцов, зачастую с повышенными требованиями, с целью  прохождения реальных испытаний с первого раза.
  Разработка цифровых двойников испытательных стендов и полигонов – это первостепенная задача всех высокотехнологичных предприятий в России.
  С одной стороны, понятно, что реальные стенды и полигоны могут работать 24 часа в сутки, в режиме 24х7, а потому на них, как правило, всегда стоит длинная "живая очередь", именно пропускная способность стендов и полигонов является "узким горлышком". 
  С другой стороны, тоже достаточно понятно, что цифровые (виртуальные) испытания, стенды и полигоны значительно расширяют возможности и пропускную способность реальных испытаний, стендов и полигонов, позволяя выполнять виртуальные испытания даже в случае отсутствия стендов и полигоном или невозможности проведения испытаний, связанных, например, с безопасностью социально-значимых объектов и сооружений или объектов критической инфраструктуры. 
  Также основным и чрезвычайно важным подходом является системное и регулярное применение цифровой платформы разработки цифровых двойников CML-Bench™, потому что именно платформенные решения обеспечивают распределённую работу большого количества инженеров, работающих одновременно над десятками проектов, а также капитализацию моделей, численных и проектных решений в цифровом виде», – добавил докладчик. 

Далее, Алексей Боровков представил определение цифровой промышленности. Спикер обозначил, что цифровая промышленность – это современная высокотехнологичная отрасль с принципиально новыми подходами к разработке изделий на основе многоуровневой матрицы требований, программно-технологической платформы и системы интеллектуальных помощников (ИИ*), предназначенных для разработки цифровых двойников изделий (ЦД-Р, ЦД-П, ЦД-Э), проведения цифровых (виртуальных) испытаний на цифровых (виртуальных) стендах и полигонах. Целью является обеспечение конкурентоспособности производимых изделий и повышение скорости их вывода на рынок за счет сокращения количества циклов разработки, производства и испытаний опытных образцов.

Приближаясь к завершению выступления, Алексей Иванович рассказал о национальном стандарте Российской Федерации – ГОСТ Р 57700.37–2021 «Компьютерные модели и моделирование. ЦИФРОВЫЕ ДВОЙНИКИ ИЗДЕЛИЙ. Общие положения». Нормативный документ разработан специалистами Центра НТИ СПбПУ совместно с представителями ФГУП «Российский федеральный ядерный центр – Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики» (ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ») в соответствии с «Программой национальной стандартизации на 2020 год» и «Программой национальной стандартизации на 2021 год». Как обозначил спикер, положения стандарта предназначены, в первую очередь, для применения предприятиями и организациями в целях обеспечения конкурентоспособности производимых изделий и повышения скорости их вывода на рынок. Кроме того, Алексей Иванович подчеркнул тот факт, что из представленных в документе 27 определений 11 вводятся впервые, а именно «адекватность модели», «валидация модели изделия», «валидация программного обеспечения компьютерного моделирования», «верификация программного обеспечения компьютерного моделирования» и другие.

В рамках третьего модуля, с презентациями выступили и другие преподаватели программы. Так, заведующая лабораторией «Промышленные системы потоковой обработки данных» Центра НТИ СПбПУ Марина Болсуновская представила два доклада: «Искусственный интеллект и нейротехнологии» и «Промышленный интернет и сенсорика».

«В докладах был рассмотрен комплекс технологий, которые используются в решениях для цифровизации производства (промышленный интернет вещей, техническое зрение, машинное обучение и другие), их взаимосвязь и специфика, примеры использования этих технологий для реализации реальных задач в совместных проектах Лаборатории и ее индустриальных партнеров. Также продемонстрированы аппаратные разработки для промышленных систем сбора, передачи, анализа и обработки данных. Для слушателей важным является анализ особенностей внедрения систем видео-аналитики и технического зрения с использованием технологий искусственного интеллекта в промышленности», – сообщила Марина Владимировна.

О трансформации цифровой промышленности рассказал заместитель руководителя Дирекции Центра НТИ СПбПУ по образованию Сергей Салкуцан. Спикер обозначил данное явление как процесс интеграции инновационных технологий во все аспекты бизнес-деятельности, требующий внесения коренных изменений в технологии, культуру, операции и принципы создания новых продуктов и услуг, чтобы быть успешным в условиях новой цифровой экономики. Также во время выступления спикер представил три основы для цифровой трансформации:

• Новая бизнес-модель (новые подходы к рынку, формированию портфеля продуктов и формированию новых сегментов рынка);
• Новые технологии (сквозные цифровые технологии, которые могут стать основой изменения внутренних производственных процессов и процессов разработки новой продукции);
• Управление на основе данных (Технологии, помогающие анализировать возрастающий объем информации, и новые сервисы, появляющиеся благодаря информационным технологиям и цифровым решениям).

«Очень важно было определиться с терминами и пониманием разных подходов к сложному трансформационному процессу. Задача состояла в том, чтобы слушатели могли не только ознакомиться со сквозными цифровыми технологиями, но и понять, как их использование трансформирует внутреннюю культуру и бизнес-процессы, насколько важно для кадрового резерва осознать необходимость управления изменениями и правильно оценить возможные эффекты и риски, которые сопровождают переход на новые технологии», – сообщил Сергей Салкуцан. 

Участники программы также прослушали доклады, представленные начальником сектора общего машиностроения Инжинирингового центра (CompMechLab^®) СПбПУ Николаем Ефимовым-Сойни («Инструменты технологии цифровых двойников: цифровая платформа CML-Bench™») и инженером-исследователем Центра НТИ СПбПУ Федором Тарасенко («Аддитивные технологии»). Разработчик корпоративных образовательных программ по направлению «Цифровая трансформация» Центра НТИ СПбПУ, региональный эксперт АСИ «Образование. Кадры для цифровой экономики по региону СПб», генеральный директор «Академия ЮКЭН» Юлия Кобышева провела акселератор «Инициативы технологического лидерства Росатома», а ведущий специалист лаборатории «3D образование» Центра НТИ СПбПУ Владислав Терещенко подвел итоги прохождения слушателями игрового тренажера.

Напомним, что 10 и 12 ноября 2021 года для участников программы «Управление цифровым производством» был проведен онлайн-интенсив. В рамках первого модуля «Технологическое и цифровое развитие Госкорпорации “Росатом”» топ-руководители инженерного состава получили знания о технологическом лидерстве и единой цифровой стратегии Росатома, новой парадигме проектирования и моделирования, сквозных цифровых технологиях и технологиях цифровой промышленности, которые они смогут применять в дальнейшей работе. Также 8 и 10 декабря 2021 года прошел онлайн-интенсив второго модуля «Развитие компетенций бизнес-заказчика в цифровом производстве». В рамках модуля Алексей Боровков представил доклад на тему «Центр НТИ СПбПУ “Новые производственные технологии”: Инжиниринговый центр, суперкомпьютерный инжиниринг, проект КАМА-1».