19 Августа 2022 года
Данная новость была прочитана 1849 раз

Новые технологии мышления и фронтирные инженерные задачи: представители Центра НТИ СПбПУ приняли участие в научно-деловой программе форума «АРМИЯ-2022»

В г. Кубинка Московской области завершается Международный военно-технический форум «Армия-2022». С 15 по 21 августа 2022 года представители Центра Национальной технологической инициативы «Новые производственные технологии» Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого (Центр НТИ СПбПУ) принимали активное участие в научно-деловой программе Форума. Специалисты обсудили основные актуальные вопросы развития передовых технологий и военно-технической кооперации, а также продемонстрировали результаты исследований, новейшие технологии и разработки представителям министерств, государственных корпораций и крупных промышленных предприятий.

16 августа состоялся круглый стол «Аддитивные технологии: импортозамещение и обретение технологической независимости», ключевым спикером в котором выступил проректор по цифровой трансформации СПбПУ, руководитель Передовой инженерной школы «Цифровой инжиниринг», Научного центра мирового уровня СПбПУ «Передовые цифровые технологии», Центра компетенций НТИ СПбПУ «Новые производственные технологии» и Инжинирингового центра (CompMechLab®) СПбПУ Алексей Боровков.

Открыл круглый стол председатель Научно-технического совета Военно-промышленной комиссии Российской Федерации, заместитель председателя коллегии Военно-промышленной комиссии Российской Федерации Юрий Михайлов.

  • «Приветствую всех участников круглого стола, ведущих специалистов в области аддитивных технологий. Хочется отметить, что прошло около десяти лет с момента, как мы подняли тему импортозамещения, в частности, в области разработки аддитивных технологий, на масштабный уровень. За это время была проведена огромная работа над тем, чтобы успешно развивать аддитивные технологии в нашей стране без зависимости от производства в других странах. Еще недавно мы находились в сильной зависимости от зарубежных продуктов, начиная от оборудования и заканчивая программным обеспечением. Вопрос импортозамещения стоял долгие годы, так как это важно не только с экономической точки зрения, но и с точки зрения обеспечения безопасности государства. Сейчас у нас есть определенные успехи по всем направлениям развития аддитивных технологий. Мы сегодня обсудим эти результаты и наметим дальнейшие шаги», – подчеркнул Юрий Михайлов.

С приветственным словом также выступили директор Департамента станкостроения и тяжелого машиностроения Министерства промышленности и торговли Российской Федерации Валерий Пивень и директор по технологическому развитию ГК «Росатом» Андрей Шевченко. Спикеры отметили важность развития аддитивных технологий в России и достижения технологической независимости от зарубежных технологий и оборудования. Также Андрей Шевченко сообщил об огромном вкладе Госкорпорации (ГК) «Росатом» в развитие аддитивных технологий в стране.

От СПбПУ с приветственной речью выступил первый проректор вуза Виталий Сергеев:

  • «Аддитивные технологии активно развиваются и будут очень востребованы в краткосрочной перспективе. Программа в рамках соглашения Правительства РФ и ГК “Росатом” формируется из огромного количества проектов, которые создают технологии для различных отраслей. Нам важно понимать, что сейчас действительно нужно использовать в производстве отечественное оборудование для аддитивных технологий. Также необходима интеграция технологий на различных предприятиях, и, конечно же, их коммерциализация», – отметил Виталий Сергеев.

Программа круглого стола включала разнообразие тематик по различным отраслям промышленности в рамках развития аддитивных технологий. С докладом на тему «Состояние и перспективы развития аддитивных технологий в Российской Федерации с учетом курса на технологическую независимость» выступила исполнительный директор Ассоциации развития аддитивных технологий, советник президента АО «ТВЭЛ», доктор технических наук Ольга Оспенникова.

  • «Мы в течение последних нескольких месяцев провели достаточно серьезный анализ рынка, что сейчас на нем представлено, и как в современных условиях происходит развитие аддитивных технологий в России и за рубежом. Если говорить о мировом рынке, то несмотря на осложнения, связанные с распространением коронавирусной инфекции, мы можем наблюдать положительную тенденцию развития, несмотря на значительное снижение показателей. Тем не менее прогнозы предприятий показывают, что к 2030 году рост аддитивных технологий вернется к показателям, которые были до пандемии», – поделилась Ольга Оспенникова.

Далее, с докладом на тему «Применение технологии цифровых двойников и аддитивных технологий в высокотехнологичной промышленности» выступил Алексей Боровков.

Свое выступление спикер начал с представления областей высокотехнологичной промышленности, для которых специалисты Центра НТИ СПбПУ разрабатывают цифровые двойники. Так, к ним относятся двигателестроение, авиастроение и вертолетостроение, атомная, нефтегазовая и ракетно-космическая отрасль, электротранспорт, автомобилестроение, железнодорожный транспорт, судостроение и морская техника, медицинская инженерия.

Алексей Боровков отметил:

  • «На этапе проектирования высокотехнологичных изделий широко применяются технологии оптимизации конструкций и технологических процессов, что позволяет отдельные компоненты конструкций проектировать для применения аддитивных технологий. Рассматривая объем и структуру НИОКР, выполненных в Центре НТИ СПбПУ за период с 2018 по 2021 годы, а это более 6 млрд рублей, мы видим, что около 20% работ составляют именно аддитивные технологии».

В ходе выступления докладчик также рассказал про разработку цифрового двойника тепловыделяющей сборки (ТВС) ВВЭР-1000 с антидебризным фильтром и перемешивающими решетками (2020 г.), выполненную по заказу АО «ТВЭЛ» / «Росатом». Проблематика проекта заключалась в разработке рекомендаций и практическому изменению конструкции антидебризного фильтра (АДФ) и перемешивающих решеток (ПР) тепловыделяющей сборки (ТВС).

  •  «Одна из наших основных задач – увеличить коэффициент фильтрации, учитывая ограничения по динамической прочности и технологичности, добиться феноменального результата – значительно (в разы) увеличить коэффициент фильтрации для новой конструкции по сравнению с эксплуатируемой.
  • Как правило, перед отправкой изделия на аддитивное производство, мы проводим огромное количество цифровых (виртуальных) испытаний с целью детального изучения основных характеристик и рациональной балансировки требований, целевых показателей и ресурсных ограничений. В результате мы получили принципиально новую конструкцию антидебризного  фильтра и изготовили его с помощью аддитивных технологий, минимизировав при этом объём постобработки» – сообщил спикер.
 

16 августа также состоялось пленарное заседание «Диверсификация и цифровизация предприятий ОПК – это основа организации российского производства высокотехнологичной продукции в условиях внешней изоляции», с докладом на котором выступил Алексей Боровков. Спикер представил возможности цифровой платформы по разработке и применению цифровых двойников (Digital Twins), системы управления деятельностью в области цифрового инжиниринга CML-Bench™, не имеющей аналогов в стране и в мире.

В ходе презентации докладчик сообщил, что Цифровая платформа CML-Bench™ совершенствуется и масштабируется на регулярной основе, обеспечивая учет требований и особенности проектов, характерных для различных высокотехнологичных отраслей промышленности:

  • «Все математические и компьютерные модели, результаты мультидисциплинарных цифровых испытаний, проектные решения и реализованные сотрудниками Инжинирингового центра (CompMechLab®) СПбПУ проекты хранятся на Цифровой платформе CML-Bench™. Все эти результаты интеллектуальной деятельности по разработке цифровых двойников формируют уникальное Digital Brainware, насчитывающее сегодня более 280 000 цифровых и проектных решений».

Отмечая тот факт, что Центр компетенций НТИ СПбПУ «Новые производственные технологии» – лидер цифровой трансформации промышленности на основе цифровых двойников, Алексей Иванович подробно рассказал об опыте создания и перспективах развития цифровых двойников высокотехнологичных промышленных изделий.

  • «Важно отметить, что технология разработки цифровых двойников способна обеспечить импортозамещение, технологический суверенитет и национальную безопасность страны путем реализации стратегии “двойного прыжка лягушки”.
  • Выход производства на мировой уровень – первый “прыжок” – позволяет обеспечить импортозамещение; опережение зарубежной компании-лидера путем разработки и изготовления продукции, превышающей по ключевым характеристикам имеющиеся аналоги – это второй “прыжок”, который способствует достижению технологического суверенитета. Тем самым мы обеспечиваем высокотехнологичным компаниям "гарантированное зарезервированное развитие" (А.А. Аузан), "оставляя часть цифровых двойников в засаде", в полной готовности быть материализованными по мере возникновения соответствующей конъюнктуры», – проиллюстрировал процесс Алексей Боровков. 

Участники мероприятия отметили, что высшие учебные заведения занимают особое место в процессе диверсификации и цифровизации предприятий: с одной стороны, университеты осуществляют подготовку кадров, отвечающих требованиям современных реалий, а с другой – выступают как один из источников новых знаний, технологий, разработок, которые могут применяться на производстве. Отвечая на вопрос модератора встречи о системе взаимодействия Центра НТИ СПбПУ с промышленными предприятиями, Алексей Иванович подчеркнул, что наиболее успешной моделью сотрудничества является объединение усилий промышленных предприятий и образовательных учреждений для решения задач-вызовов:

  • «Во главе угла – фронтирная инженерная задача. Именно этот постулат заложен в основу создания 30 передовых инженерных школ в России в рамках конкурса Минобрнауки. Это очень правильный подход для развития инженерного образования. В СПбПУ мы его применяем и успешно развиваем на протяжении десяти лет, с момента создания в 2014 году Инжинирингового центра (CompMechLab®) и участия в проекте государственного значения "Кортеж".  
  • Для решения фронтирных инженерных задач нужны инженеры, обладающие компетенциями и передовыми технологиями мирового уровня, нужна современная инфраструктура, например, самый мощный Суперкомпьютерный центр "Политехнический" в системе Минобрнауки России (~ 4,5 ПФлопс), и передовые платформенные решения, в нашем случае это Цифровая платформа по разработке и применению цифровых двойников CML-Bench™, которые позволяют значительно повысить производительность интеллектуальной инженерной деятельности.
  • Только в этом случае может идти речь идет о прорывных решениях, которые являются принципиально инновационными, во многих случаях речь идёт о порядках – "в 10 раз быстрее, в 10 раз лучше, в 10 раз необходимо меньше специалистов", но эти специалисты должны быть "инженерным спецназом"!
    Как получается на порядок или в разы увеличивать, улучшать те или иные характеристики и показатели высокотехнологичных изделий?
    Ответ прост – для этого нужно учесть все специфические особенности и нюансы поведения материалов, конструкций, технических или киберфизических систем, все тонкие эффекты физико-механических и технологических процессов!

    Если говорить кратко, то нужно добиться рациональной балансировки десятков, возможно, сотни требований, предъявляемых к изделию, тысяч целевых показателей и ресурсных ограничений, которые, как правило, все конфликтуют друг с другом, противоречат друг другу. Это новая технология мышления!, которую можно реализовать с помощью передовых цифровых и производственных технологий, ярким воплощением которых является цифровая платформа CML-Bench™, позволяющая системно генерировать "прорывные решения за гранью интуиции, знаний и опыта генерального конструктора"!».
 

17 августа состоялась конференция «Технологические тренды» с участием представителей Федерального кадрового резерва руководящего состава оборонно-промышленного комплекса (ОПК) РФ. Эксперты поделились опытом развития передовых технологий на предприятиях ОПК, обсудили инструменты и способы достижения технологической независимости. С докладом в рамках деловой программы мероприятия выступил Алексей Боровков.

Перед началом выступлений к участникам обратился модератор, руководитель Центра цифровизации организаций оборонно-промышленного комплекса ФГУП «Всероссийский научно-исследовательский институт «Центр» («ВНИИ «Центр») Андрей Агеев. Спикер обозначил задачи цифровой трансформации и импортозамещения, отметил основные сложности, в частности, подчеркнул, что на переход с зарубежного программного обеспечения (ПО) на отечественное ПО потребуется время. 

  • «Со стороны софта критическими являются системы проектирования, математического моделирования, системы управления инженерными данными, системы подготовки управляющих программ на станках с числовым программным управлением. Это основной базис, который в стране пока минимально импортозамещен. Замещение будет проходить после доработки компаниями-разработчиками,  это займёт нескольких лет», – сказал Андрей Агеев.

Проректор по цифровой трансформации СПбПУ сделал доклад «Технологии цифровых двойников и процессы создания глобально конкурентоспособной продукции».

Алексей Иванович познакомил участников с экосистемой инноваций СПбПУ «ТЕХНОПОЛИС ПОЛИТЕХ» и отдельно – проектами Центра компетенций НТИ «Новые производственные технологии», для которого разработка цифровых двойнико изделий является одним из ключевых видов деятельности. Спикер отметил, что применение этой передовой наукоёмкой цифровой технологии обеспечивает создание в кратчайшие сроки высокотехнологичной продукции нового поколения, превосходящей зарубежные аналоги. 

Алексей Боровков подробно остановился на уникальном подходе СПбПУ к разработке цифровых двойников изделий, пояснил основные этапы применения технологии. Одним из ключевых моментов является формирование многоуровневой матрицы требований, целевых показателей и ресурсных ограничений. 

  • «Мы считаем, что если нет многоуровневой матрицы требований, целевых показателей и ресурсных ограничений, нет ее рациональной балансировки в ходе реализации проекта, то и цифрового двойника нет, а есть, как правило, лишь набор цифровых моделей, которые балансируются в голове генерального конструктор, с учётом его колоссального опыта. Он принимает решения, как правило, консервативно, "с запасом" и дальше выходит на испытания, доводя изделие до требуемых характеристик через многочисленные испытания, зачастую длительные и ... дорогостоящие. Если изделие испытания не проходит, то, как правило, приходится возвращаться назад и вносить изменения в конструкцию. Такая вынужденная итерационная работа повышает себестоимость разработки и увеличивает время вывода продукции на рынок.
  • При разработке цифровых двойников ставится сверхактуальная наукоемкая задача – спроектировать высокотехнологичное изделие таким образом, чтобы пройти все необходимые испытания с первого раза. Понятно, что для этого необходимы передовые цифровые технологии и платформенные решения. Некоторые компании и корпорации, наши индустриальные партнеры, достигли этой цели при разработке новых продуктов, проходили с первого раза все типы испытаний – государственные, межведомственные, сертификационные – все необходимые», – подчеркнул Алексей Иванович.

В завершение Алексей Иванович назвал некоторые проекты Центра НТИ СПбПУ, реализованные с применением технологии ЦД в интересах высокотехнологичных компаний. Один из таких – создание цифрового двойника морского газотурбинного двигателя. Ход проекта и адаптацию Цифровой платформы CML-Bench™ под особенности ПАО «ОДК-Сатурн» в июле 2022 года обсуждали на рабочем совещании с представителями компании. Как отметил присутствовавший на этой встрече Андрей Агеев, подобное интенсивное и конструктивное взаимодействие позволяет ожидать прорыва и выхода на новый уровень применения передовых цифровых технологий.

 

17 августа также состоялся научно-практический круглый стол «Системы управления полным жизненным циклом высокотехнологичной продукции в машиностроении: новые вызовы, новые источники роста». Программа секции включала три основных блоков: «Концептуальные подходы к управлению жизненным циклом», «Цифровые технологии, интеграция данных жизненного цикла» и «Экономика жизненного цикла». Всего в мероприятии приняли участие более 50 представителей исследовательских центров и образовательных учреждений, а также крупных авиастроительных, кораблестроительных, машиностроительных и многих других корпораций. Открыл деловое заседание приветственным словом куратор тематики «Системы управления полным жизненным циклом высокотехнологичной продукции» в МГТУ им. Н.Э. Баумана, доцент ИБМ-4 Юрий Ганус. Спикер обозначил актуальность вопросов, вынесенных на повестку совещания, а также пожелал плодотворной работы. 

Центр НТИ СПбПУ на круглом столе представил начальник отдела по взаимодействию с оборонно-промышленным комплексом Инжинирингового центра (CompMechLab®) СПбПУ Александр Тамм, выступив с докладом на тему «Цифровая платформа CML-Bench™как ключевая составляющая трансформации процесса разработки высокотехнологичной продукции». 
В ходе доклада Александр Юрьевич продемонстрировал подход СПбПУ к разработке цифрового двойника изделия, состоящего из таких компонентов, как G-MBSE (Generalized Model-Based Systems Engineering), многоуровневая матрица требований, целевые показатели и ресурсные ограничения, мультидисциплинарное численное моделирование и применение технологий оптимизации (CAE & CFD & CAO), Цифровая платформа CML-Benchтм, адекватность модели и других. Также спикер рассказал, как достигается прозрачность процесса проектирования, обоснование и принятие решений при разработке цифровых двойников.

Докладчик представил результаты работ, реализованных в рамках соглашения с предприятиями АО «Объединенная двигателестроительная корпорация» (АО «ОДК»). Так, в ходе разработки экспериментальной технологии создания цифрового двойника морского газотурбинного двигателя (МорГТД), заказчиком которой выступил ПАО «ОДК-Сатурн», удалось описать и алгоритмизировать бизнес-процесс проведения расчетных работ, а также производства и испытаний, подготовить требования к системе, удовлетворяющей существующим на предприятии процессам, провести первую серию цифровых (виртуальных) испытаний в рамках различных научных областей, сформировать систему управления требованиями и многое другое.

  • «Цифровая платформа CML-Bench™ гибко кастомизируема и сейчас мы уже разработали программные модули, отвечающие за кастомизацию отображения процесса в интересах главного конструктора и других специалистов, участвующих в разработке на ПАО “ОДК-Сатурн”. Мы учли ограничения реального производства и привели в соответствие наши конструктивные решения, разработали соединения расчетных модулей с тем, что присутствует на производстве в “ОДК-Сатурн”. Также в этом году мы планируем завершить работу по программному модулю управления конфигурацией, а также другим модулям», – подытожил Александр Тамм.
 

18 августа состоялся круглый стол «Стандартизация в ОПК: направления развития и задачи цифровой трансформации», на котором с докладами выступили эксперты в области стандартизации в различных отраслях промышленности и науки. С приветственным словом к участникам обратился руководитель Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии (Росстандарт) Антон Шалаев, который отметил большой прорыв, который произошел в последние годы в области подготовки стандартов для оборонной сферы.

  • «Российская Федерация стала первой в мире страной, в которой принят национальный стандарт требований, общих положений в отношении цифровых двойников изделий.
    И сегодня о создании стандарта, его согласовании и об опыте применения в практической деятельности расскажет один из основных разработчиков стандарта – Алексей Иванович Боровков», – отметил глава Росстандарта.

Тему первого в России ГОСТа, о котором говорил Антон Шалаев, продолжил Алексей Боровков. Спикер представил доклад «Национальный стандарт Российской Федерации ГОСТ Р 57700.37–2021 «Компьютерные модели и моделирование. Цифровые двойники изделий. Общие положения».

Проректор СПбПУ напомнил о том, что ГОСТ Р 57700.37–2021 разработан в рамках деятельности технического комитета 700 «Математическое моделирование и высокопроизводительные вычислительные технологии» (ТК 700), председателем которого является заместитель Министра промышленности и торговли Российской Федерации Олег Рязанцев
Стандарт разработан сотрудниками Центра НТИ СПбПУ и ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ», был одобрен Росстандартом в сентябре 2021 года и введен в действие с 1 января 2022 года.

Активное участие в деятельности рабочей группы приняли полномочные представители 25 высокотехнологичных предприятий и отраслевых институтов России, таких как: ФГУП «Крыловский государственный научный центр», ФГУП «ВНИИ «Центр», Концерн ВКО «Алмаз-Антей», Корпорация «Тактическое ракетное вооружение», ФГУП «ЦАГИ», Госкорпорация Роскосмос, Госкорпорация Росатом и другие.

  • «Российская Федерация впервые в мире разработала национальный стандарт для этапа разработки. Все понимают, что все ключевые конкурентные преимущества любого высокотехнологичного изделия закладываются именно на этом этапе – этапе разработки.
    Современный уровень развития науки и техники позволяет создавать математические и компьютерные модели, описывающие с высокой степенью адекватности поведение изделий промышленности на всех стадиях жизненного цикла.
    Разрабатываемые математические и компьютерные модели могут отражать различные характеристики и свойства изделий. Объединяя различные математические и компьютерные модели в единую систему, можно получить новую сущность — цифровой двойник — которая позволяет всесторонне описать изделие и системно подойти к разработке, производству и эксплуатации изделий. Безусловно, применение цифровых двойников изделий в промышленности является развитием парадигмы компьютерного моделирования и цифрового инжиниринга изделий.
  • Новизну Стандарта подчеркивает тот факт, что в документе впервые представлены 11 определений: «адекватность модели», «валидация модели изделия», «валидация программного обеспечения компьютерного моделирования», «верификация программного обеспечения компьютерного моделирования», «многоуровневая система требований», «сертификация программного обеспечения компьютерного моделирования», «цифровая модель изделия», «цифровой двойник изделия», «цифровые (виртуальные) испытания», «цифровой (виртуальный) испытательный стенд» и «цифровой (виртуальный) испытательный полигон»,
    – пояснил Алексей Иванович.
 

Завершающим участие Алексея Боровкова в программе форума стало выступление на круглом столе «Цифровые испытания при реализации инновационных проектов в сфере обороны и безопасности», на котором спикер рассказал о разработке цифровых двойников инновационных высокотехнологичных изделий вооружения, военной и специальной техники (ВВСТ). В программу мероприятия были включены доклады представителей Российского федерального ядерного центра — Всероссийского научно-исследовательского института экспериментальной физики (ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ»), 12-го Центрального научно- исследовательского института Министерства обороны РФ и других экспертов в области научных разработок военной и оборонной сферы.

Раскрывая тему презентации, Алексей Иванович отметил, что разработка и применение ЦД возможна на любых стадиях жизненного цикла изделия. Однако именно на этапе разработки закладываются все конкурентные преимущества. «Если на этапе разработки не работать с требованиями, не заниматься балансировкой матрицы требований, целевых показателей и ресурсных ограничений, то доводка изделия до необходимых характеристик будет проходить через натурные испытания – это дорого и долго», – сообщил докладчик.

 

20 августа 2022 года на полях Международного военно-технического форума «Армия-2022» прошел круглый стол «Перспективные направления разработки космических аппаратов двойного назначения», организованный специалистами Военного инновационного технополиса «ЭРА».

В работе приняли участие представители органов военного управления: Главного командования Воздушно-космических сил, Военно-научного комитета Вооруженных сил РФ, специалисты из научно-исследовательских институтов и образовательных учреждений Минобороны России, а также специалисты промышленных предприятий, научно-исследовательских институтов и гражданских вузов страны. Инжиниринговый центр «Центр компьютерного инжиниринга» (CompMechLab®) СПбПУ представил инженер по взаимодействию с оборонно-промышленным комплексом Владислав Климкин.

Доклад был посвящен концепции цифрового двойника (ЦД) спутниковой платформы. Спикер отметил, что Центр компетенций НТИ СПбПУ «Новые производственные технологии» является лидером цифровой трансформации промышленности на основе ЦД, и объяснил подход СПбПУ к разработке ЦД. Владислав Климкин продемонстрировал схему построения виртуального испытательного полигона спутниковой платформы с последующими виртуальными испытаниями, которые позволяют добиться оптимальной конструкции. Отдельно подчеркнул, что разработка ЦД происходит на базе Цифровой платформы CML-Bench™.

 

В ходе деловой программы специалисты Центра НТИ СПбПУ провели серию встреч с участниками форума от промышленных предприятий, научного и бизнес-сообщества, а также органов государственной власти.  Так, 18 августа Алексей Боровков встретился с представителями АО «НПО “Курганприбор”». На совещании участники обсудили актуальные задачи, стоящие перед отечественной промышленностью, технологическое развитие страны, а также создание цифрового двойника малоразмерного турбореактивного двигателя.  

По итогам Международного военно-технического форума «Армия-2022» Алексей Боровков был удостоен почетным дипломом за лучшие доклады в рамках научно-деловой программы круглых столов «Аддитивные технологии: импортозамещения и обретение технологической независимости», «Стандартизация в ОПК: направления развития и задачи цифровой трансформации», «Цифровые испытания – основа разработки цифровых двойников инновационных высокотехнологичных изделий ВВСТ», конференции «Технологические тренды» и пленарного заседания Диверсификация и цифровизация предприятий ОПК – это основа организации российского производства высокотехнологичной продукции в условиях внешней изоляции».