Представители Российского института стандартизации и Передовой инженерной школы СПбПУ «Цифровой инжиниринг» обсудили направления сотрудничества

21 января 2025 года в Передовой инженерной школе Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого «Цифровой инжиниринг» (ПИШ СПбПУ) состоялась рабочая встреча с представителями ФГБУ «Российский институт стандартизации».
Главная тема встречи – направления сотрудничества в области стандартизации передовых цифровых и производственных технологий.

Участники встречи обсудили развитие Федерального информационного фонда стандартов в рамках формирования системы по цифровизации национальных стандартов, определили основные проблемы управления требованиями в этом процессе и в качестве примера рассмотрели практику управления требованиями при проектировании изделий в различных высокотехнологичных отраслях промышленности.

• «В рамках решения задач развития Федерального информационного фонда стандартов мы столкнулись с проблемой управления изменениями в цифровых стандартах, так как в традиционной практике издания обслуживаются специалистами. Сейчас мы заняты поиском возможностей для оптимизации этого процесса и полагаем, что ваш опыт управления требованиями и изменениями, а также опыт организации взаимодействия на цифровой платформе CML-Bench^® проектных команд с представителями промышленных компаний  поможет нам»,
  – пояснил генеральный директор ФГБУ «Российский институт стандартизации» Денис Миронов.

Проректор по цифровой трансформации СПбПУ, руководитель Передовой инженерной школы СПбПУ «Цифровой инжиниринг» СПбПУ Алексей Боровков рассказал о компетенциях специалистов подразделений  Экосистемы технологического развития СПбПУ в сфере подготовки стандартов и нормативно-правовых актов в области передовых цифровых и производственных технологий. Среди главных достижений Алексей Иванович отметил значительный вклад специалистов Центра НТИ СПбПУ в разработку уникального стандарта ГОСТ Р 57700.37–2021 «Компьютерные модели и моделирование. ЦИФРОВЫЕ ДВОЙНИКИ ИЗДЕЛИЙ. Общие положения», который действует в России с 1 января 2022 года. Документ описывает разработку цифровых двойников на всей стадиях жизненного цикла изделия и не имеет аналогов в мире. Национальный стандарт успешно прошел экспертизу в Китайской Народной Республике и 24 ноября 2023 года был официально признан значимым для сферы китайского гражданского авиастроения.

Алексей Боровков остановился подробнее на проделанной работе по формированию глоссария терминов в рамках подготовки ГОСТ Р 57700.37–2021 «Компьютерные модели и моделирование. ЦИФРОВЫЕ ДВОЙНИКИ ИЗДЕЛИЙ. Общие положения», подчеркнув важность закрепления основных терминов, и отметил консультационную работу с представителями реального сектора экономики, которые являются конечными адресатами стандарта.

• «В условиях определенной президентом национальной цели по достижению технологического лидерства и с учетом нашего обширного опыта совместной проектной деятельности с высокотехнологичными компаниями России мы видим острую необходимость четкого определения терминов для их однозначного понимания всеми участниками и в целях повышения эффективности тех инновационных процессов, которые сейчас происходят в отечественной промышленности, в первую очередь, благодаря внедрению передовых цифровых и производственных технологий мирового уровня.
• Безусловно, национальные стандарты играют исключительно важную роль в этих процессах  и мы, конечно, заинтересованы принять участие в работе по развитию Федерального информационного фонда стандартов»,
  – пояснил проректор по цифровой трансформации СПбПУ.

Далее Алексей Боровков представил Цифровую платформу по разработке и применению цифровых двойников CML-Bench^®, с помощью которой реализуются наукоемкие проекты в интересах индустриальных партнеров. Платформа разработана инженерами инженерами Передовой инженерной школы СПбПУ «Цифровой инжиниринг» и способствует развитию и внедрению технологии цифровых двойников, применяемой для решения актуальных фронтирных инженерных задач, стоящих перед отечественной промышленностью в настоящее время. Работа на Цифровой платформе CML-Bench^® построена в соответствии с ГОСТ Р 57700.37–2021 «Компьютерные модели и моделирование. ЦИФРОВЫЕ ДВОЙНИКИ ИЗДЕЛИЙ. Общие положения». Широкие возможности Цифровой платформы позволяют эффективно управлять множеством требований и изменений в процессе реализации сложных проектов, связанных с разработкой разнообразных высокотехнологичных изделий. Алексей Иванович привел пример организации совместной работы с ПАО «ОДК-Сатурн» на Цифровой платформе CML-Bench^® в рамках проекта государственного значения по разработке технологии цифрового двойника морского газотурбинного двигателя и редуктора в составе агрегата. 

• «В процессе разработки цифрового двойника морского газотурбинного двигателя на Цифровой платформе CML-Bench^® одновременно работали около 40 инженеров ПАО “ОДК-Сатурн” и примерно 40 инженеров с нашей стороны. Этот опыт наглядно показал, как в условиях проектирования сложной технической системы большие инженерные команды, расположенные в разных городах (Рыбинск и Санкт-Петербург), могут осуществлять работу с огромными массивами проектных данных, которые генерируют современные CAD/CAE/CFD/CAO-системы.
• В процессе разработки были обеспечены прозрачность и прослеживаемость процесса, когда в любой момент времени все участники проекта понимали какие данные были изменены или пересмотрены и это при том, что работа шла одновременно над разными подсистемами и по решению задач разных типов и классов, требующих разных вычислительных ресурсов.
• Процесс создания цифрового двойника строился в соответствии с сотнями и тысячами требований к изделию с учетом целевых показателей и ресурсных ограничений (временных, финансовых, технологических, производственных, нормативных и экологических). Таким образом, через управление данными мы могли осуществлять промежуточную оценку принятых решений, в случае необходимости обоснованно корректировать процесс разработки и обоснованно принимать или отвергать те или иные решения на основе большого количества цифровых испытаний»,
  – разъяснил Алексей Иванович.

Денис Миронов обрисовал проблемные области в цифровой стандартизации. В частности, в дискуссии было отмечено, что современный подход к стандартизации, основанный на представлении нормативной документации (ГОСТов, технических условий и т.д.) в машиночитаемом и структурированном формате является важным направлением деятельности.
Основная цель – обеспечение автоматизированного извлечения, анализа, интеграции и управления требованиями на протяжении всего жизненного цикла изделия, от проектирования до утилизации.

Проректор по цифровой трансформации СПбПУ Алексей Боровков обратил внимание, что Цифровая платформа по разработке и применению цифровых двойников CML-Bench^® является не только инструментом для реализации проектов, но и, фактически, представляет новую Систему управления знаниями и компетенциями, формируя и пополняя научно-технологический задел, который сейчас насчитывает более 336 тысяч цифровых и проектных решений. Эти данные аккумулируют на единой платформе лучшие инженерные практики, позволяют эффективно обучать будущих инженеров на их основе, осуществлять эффективный кросс-отраслевой трансфер технологий и ускорять проектирование сложных мультидисциплинарных проектов, так как, как показывает опыт, до 70% информации о решении похожих задач, выполненных ранее, уже представлено на цифровой платформе.

Алексей Боровков рассказал о работе над обширным глоссарием по направлению передовых цифровых и производственных технологий, создаваемым в связи с возникшей потребностью вследствие пересмотра верхнеуровневых нормативных документов с ориентацией на технологическое лидерство. Данная задача реализуется для управления требованиями в рамках масштабных проектов.

В продолжение рабочей встречи начальник отдела перспективных разработок в двигателестроении Передовой инженерной школы СПбПУ «Цифровой инжиниринг» Александр Себелев познакомил гостей с интерфейсом и функциональными возможностями Цифровой платформы CML-Bench^®, используемыми для управления требованиями в процессе реализации проектов ПИШ СПбПУ «Цифровой инжиниринг» с индустриальными партнерами. Александр Александрович последовательно рассказал о размещении данных на платформе, разных режимах и уровнях доступа к информации, а также продемонстрировал формирование и выгрузку контрольных отчетов.

Напомним, что Цифровая платформа по разработке и применению цифровых двойников CML-Bench^® зарегистрирована в  едином реестре программного обеспечения с 2021 года.  С 2022 года совместно с испытательной лабораторией АО Центр «Атомзащитаинформ» велись активные работы по сертификации платформы по 6 уровню доверия ФСТЭК и соответствию требованиям к государственным информационным системам 3 класса, которые предоставляют возможность обработки сведений, составляющих коммерческую тайну, и сведений «Для служебного пользования» на цифровой платформе. В результате актуализации технической документации и проведения многочисленных проверок и испытаний для обнаружения тех или иных уязвимостей была подтверждена эффективность «модуля безопасности» Цифровой платформы CML-Bench^® и получен соответствующий сертификат ФСТЭК 8 ноября 2024 года.

• «Для систематизации требований на цифровой платформе мы исходим из двух подходов:
  – структурный, на основе системного инжиниринга (SE), исходя из логики проектирования отдельных подсистем, узлов, компонентов сложной технической системы;
  – многодисциплинарный: механика деформируемого твердого тела, гидро-газо-динамика, прочность, теплообмен и др., что, в свою очередь, позволяет нам эффективно реализовать передовую схему моделе-ориентированного системного инжиниринга (MBSE).
• Как правило, в наших проектах мы используем оба подхода и комбинируем их для получения необходимого результата. Далее мы, как правило, реализуем процесс декомпозиции и каскадирования требований верхнего уровня, когда верхнеуровневые требования последовательно раскладываются на составляющие – целевые показатели. В итоге формируется многоуровневая матрица требований, целевых показателей и ресурсных ограничений, которая выступает ключевым компонентом технологии разработки цифровых двойников.
• Также важным достоинством цифровой платформы выступает то, что в процессе работы мы имеем возможность наглядно показать заказчику реализуемость и необходимость того или иного требования для успеха всего проекта. Значимо и то, что мы можем увидеть это на ранних сроках проектирования, экономя тем самым время и финансы заказчика»,
  – пояснил Александр Александрович.

В контексте обсуждения проектной деятельности ПИШ СПбПУ Алексей Боровков осветил переход к передовому бизнес-процессу «цифровая сертификация», определение которого в редакции специалистов Центра НТИ СПбПУ было закреплено в нормативном поле Распоряжением Правительства Российской Федерации № 3113-р от 7 ноября 2023 года «Об утверждении стратегического направления в области цифровой трансформации обрабатывающих отраслей промышленности ...». Алексей Иванович на практическом примере из отрасли беспилотных авиационных систем показал сложности традиционного подхода к проведению натурных и сертификационных испытаний в условиях динамичного развития новых отраслей на глобальных рынках.

• «Я подчеркну, что “цифровая сертификация” не является заменой натурных испытаний, так как её главная цель – это прохождение с первого раза натурных испытаний путем выполнения множества цифровых испытаний на цифровых испытательных стендах и полигонах с помощью математических и компьютерных моделей, обладающих высоким уровнем адекватности реальным материалам, изделиям, физико-механическим и технологическим процессам, а также эксплуатационным режимам»,
  – заключил проректор по цифровой трансформации СПбПУ.

Стороны с интересом поделились экспертными точками зрения относительного сквозного использования цифровых стандартов в условиях проведения «цифровой сертификации» и рассмотрели существующие административные и инфраструктурные барьеры.

Представители Российского института стандартизации отметили, что цифровые стандарты обеспечивают:

– повышение эффективности и точности, оптимизацию процессов разработки, производства, эксплуатации и утилизации продукции за счет автоматизации работы с требованиями;

– бесшовную интеграцию нормативных требований в IT-системы предприятия (PLM, PDM, CAD, CAE, CAM, MES, ERP) для обеспечения единого информационного пространства;

– автоматизацию контроля соответствия, автоматизированной проверки соответствия продукции и процессов установленным нормам и стандартам на всех этапах жизненного цикла;

– сокращение затрат и ускорение инноваций, снижение временных и финансовых затрат на адаптацию и внедрение новых стандартов, ускорение цикла разработки и производства;

– обеспечение полной трассируемости, гарантию прослеживаемости требований от нормативных документов до конкретных элементов изделия, процессов и результатов испытаний.

Возвращаясь к обсуждению потенциальных направлений сотрудничества, участники рабочей встречи оценили возможности интеграции Цифровой платформы по разработке и применению цифровых двойников CML-Bench^® в систему по цифровизации национальных стандартов. Представители ПИШ СПбПУ «Цифровой инжиниринг» и ФГБУ «Российский институт стандартизации» определили дальнейшие шаги по организации взаимодействия, первым из которых станет создание рабочей группы для подготовки соглашения о сотрудничестве и совместного участия в мероприятиях.

Алексей Боровков вручил гостям подарочный экземпляр монографии «Цифровые двойники в высокотехнологичной промышленности», которая представляет собой результат комплексного исследования различных аспектов развития и применения технологии цифровых двойников. В издании рассмотрены как примеры определений и трактовок термина «цифровой двойник» зарубежных и отечественных специалистов и высокотехнологичных компаний, так и подход к созданию цифровых двойников высокотехнологичных изделий промышленности, опирающийся на уникальный опыт выполнения проектов инженерами и учеными СПбПУ.

В заключение визита представители ФГБУ «Российский институт стандартизации» посетили Суперкомпьютерный центр «Политехнический», обеспечивающий устойчивую работу Цифровой платформы по разработке и применению цифровых двойников CML-Bench^® в режиме ”7х24”, на которой часто реализуются проекты, требующие для своей успешной и своевременной реализации высокопроизводительные вычислительные ресурсы.