Круглый стол «Цифровая сертификация – готовность и сложности реализации» прошел в Передовой инженерной школе СПбПУ «Цифровой инжиниринг»

26 июня 2023 года в Научно-исследовательском корпусе «Технополис Политех» Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого (СПбПУ) состоялся круглый стол «Цифровая сертификация – готовность и сложности реализации».  Мероприятие было организовано Передовой инженерной школой СПбПУ «Цифровой инжиниринга» и Центром трансфера технологий (ЦТТ) СПбПУ «Центр трансфера и импортозамещения передовых цифровых и производственных технологий».

Участники мероприятия

• Княгинин Владимир Николаевич, вице-губернатор Санкт‑Петербурга;
• Боровков Алексей Иванович, проректор по цифровой трансформации СПбПУ, руководитель Передовой инженерной школы СПбПУ «Цифровой инжиниринг», Научного центра мирового уровня СПбПУ «Передовые цифровые технологии», Центра компетенций НТИ СПбПУ «Новые производственные технологии» и Инжинирингового центра (CompMechLab^®) СПбПУ;
• Агеев Андрей Борисович, руководитель Центра цифровизации организаций ОПК ФГУП «ВНИИ «Центр»;
• Елин Евгений Иванович, председатель Совета директоров ЗАО «Группа компаний С7»;
• Вигурский Алексей Вадимович, главный инженер ООО «КТС» авиахолдинга S7 Group;
• Ксенофонтова Ангелина Ивановна, директор по сертификации ООО «КТС» авиахолдинга S7 Group;
• Хасанов Марс Магнавиевич, директор по науке ПАО «Газпром нефть»;
• Глазунов Алексей Игоревич, заместитель генерального директора ООО «Центротех-Инжиниринг»;
• Собачкин Александр Александрович, директор Центра компетенций инженерного анализа и продуктовой разработки Холдинга Т1 «Интеграция»;
• Харитонович Алексей Игоревич, руководитель направления Центра компетенций инженерного анализа и продуктовой разработки Холдинга Т1 «Интеграция»;
• Курсаков Сергей Николаевич, генеральный директор ООО «ТЕСИС»;
• Жуков Сергей Юрьевич, советник генерального директора по цифровой трансформации ФГУП «Крыловский государственный научный центр»;
• Французов Максим Сергеевич, заместитель директора НИИ энергетического машиностроения МГТУ им. Н. Э. Баумана;
• Сальников Антон Владелинович, начальник отдела «Цифровое сопровождение жизненного цикла ГТД» ФАУ «ЦИАМ им. П.И. Баранова»;
• Илюшин Михаил Юрьевич, ведущий инженер-конструктор АО «ОДК-Климов»;
• Боровков Алексей Алексеевич, заместитель генерального директора по стратегическому развитию ООО Лаборатория «Вычислительная механика» (CompMechLab);
• Себелев Александр Александрович, начальник отдела перспективных разработок в двигателестроении Передовой инженерной школы СПбПУ «Цифровой инжиниринг;
• Ефимов-Сойни Николай Константинович, начальник отдела энергетического машиностроения Передовой инженерной школы СПбПУ «Цифровой инжиниринг»;
• Чишко Сергей Давидович, начальник отдела исследования и проектирования механизмов Передовой инженерной школы СПбПУ «Цифровой инжиниринг»;
• Корчков Михаил Юрьевич, главный инженер проекта отдела исследования и проектирования механизмов Передовой инженерной школы СПбПУ «Цифровой инжиниринг»;
• Шандер Игорь Федорович, руководитель сектора развития и разработки электротранспорта отдела передовых разработок в автомобилестроении Инжинирингового центра (CompMechLab^®) СПбПУ;
• Климкин Владислав Александрович, инженер отдела кросс-отраслевых технологий Передовой инженерной школы СПбПУ «Цифровой инжиниринг.

Открыл круглый стол приветственным словом вице-губернатор Санкт-Петербурга Владимир Княгинин, который конкретизировал главную задачу мероприятия:

• «В первую очередь, мы с вами здесь собрались для понимания ситуации с традиционной и цифровой сертификацией на данный момент.
• Вторая глубинная причина – это высокие темпы изменений процессов сертификации в мире из-за возрастающей сложности сертифицируемых высокотехнологичных объектов, сроков и высокой стоимости сертификации.
• Третья причина, из-за которой сбоит прежняя система, – это растущая доля программных продуктов, платформенных решений, которые позволяют по-другому организовать процесс сертификации. Со всем этим нужно внимательно разбираться.
• Итак, смена модели сертификации, расширение с учетом сложности изделия видов сертифицирующих процедур, сертификация на основе цифровых моделей, сертификация на основе накапливаемых данных, включение того, кто осуществляет сертификацию, в сам проект на самых ранних стадиях реализации проекта, введение специальных моделей или шаблонов для сертификации, специализированные языки для этого и т.д.
• Поэтому предлагаю начать обсуждение всех этих вопросов. Сегодня на нашем круглом столе собрались представители различных отраслей, и мы бы хотели остановиться на двух вопросах: как вы видите изменение процедуры тестирования и сертификации и какие отрасли или проекты могут стать основными для отработки подобного рода процедур?».

Далее слово взял проректор по цифровой трансформации СПбПУ, руководитель Передовой инженерной школы СПбПУ «Цифровой инжиниринг», Научного центра мирового уровня СПбПУ «Передовые цифровые технологии», Центра компетенций НТИ СПбПУ «Новые производственные технологии», Центра трансфера технологий СПбПУ «Центр трансфера и импортозамещения передовых цифровых и производственных технологий» и Инжинирингового центра (CompMechLab^®) СПбПУ Алексей Боровков, который представил опыт и научно-технологический и инженерно-технический задел специалистов Передовой инженерной школы СПбПУ «Цифровой инжиниринг» и Центра НТИ СПбПУ «Новые производственные технологии» в цифровой сертификации.

Сначала спикер дал определение «цифровой сертификации».

«Цифровая сертификация» — специализированный бизнес-процесс, основанный на сотнях / тысячах / десятках тысяч цифровых (виртуальных) испытаний как отдельных компонентов, так и системы в целом на цифровых (виртуальных) испытательных стендах и полигонах, целью которого является прохождение с первого раза всего комплекса натурных, сертификационных и прочих испытаний.

• «Цель, в настоящее время это, скорее всего, мечта, это то, куда мы стремимся, это определяет вектор нашего развития, однако необходимо отметить, что практически все высокотехнологичные отрасли в мире интенсивно развиваются в направлении цифровой сертификации, понимая, что это очень сложный наукоемкий процесс, требующий специалистов, обладающих технологиями и компетенциями мирового уровня в математическом и компьютерном моделировании на основе разработанных высокоадекватных математических моделей, прошедших специализированные процедуры верификации и валидации.
• Принципиально важно знать и понимать, что в передовых высокотехнологичных отраслях огромные объёмы натурных испытаний уже заменены цифровыми испытаниями, в том числе на специализированных цифровых (виртуальных) испытательных стендах и полигонах, конечно, при обязательном сохранении обоснованного минимального числа натурных сертификационных испытаний», – отметил Алексей Иванович.

Спикер акцентировал внимание на том факте, что осуществление «цифровой сертификации» на базе цифровой платформы разработки и применения цифровых двойников CML-Bench^® позволит сформировать единую систему цифрового проектирования на основе математических моделей (Simulation-Driven Design) с высоким уровнем адекватности, прошедших процедуры валидации в сравнении с результатами натурных испытаний.

Кроме того, в центре проектов, реализуемых на платформе цифровой сертификации, лежит решение фронтирных инженерных задач, которые невозможно решить с помощью традиционных подходов.

Затем Алексей Иванович сравнил традиционное производство и передовое производство и продемонстрировал итерационный процесс внесения изменений после неудачного испытания очередного опытного образца и более подробно остановился на так называемых «долинах смерти».

В следующей части своего доклада спикер показал мировую статистику временных и финансовых затрат на проведение сертификационных летных испытаний и продемонстрировал методологию, позволяющую уменьшать количество натурных испытаний.

Затем руководитель ПИШ СПбПУ привел пример компании BMW:

• «В 2007 году, 15 лет назад, BMW Sauber F1 Team подписала контракт с подразделением ANSYS в Германии – компанией Fluent Deutschland об использовании CFD моделирования на крупнейшем в Европе суперкомпьютере Albert2 вместо инвестиций в создание второй более совершенной аэродинамической трубы для испытаний своих болидов.
• Именно в результате этих исследований были впервые в автопроме получены высокоадекватные результаты цифровых испытаний, что потребовало расчётных сеток, в которых было более 1 млрд вычислительных ячеек». 

Несколько минут своего выступления Алексей Иванович уделил схемам верификации и валидации.

• «Следующий важный момент, который многие сертифицирующие органы не понимают, в том, что валидация и подготовка к натурной сертификации идет в соответствии с концепцией, с одной стороны, системного инжиниринга (System Engineering), с другой стороны, Мodel Вased System Engineering, когда сложная техническая система декомпозируется на подсистемы, компоненты, детали и сборочные единицы, для каждой из которых должен быть реализован свой процесс валидации, именно это позволяет с наименьшими затратами и издержками пройти финальную натурную сертификацию», - отметил спикер.

Отдельно Алексей Боровков остановился на роли разработки и внедрения Национального стандарта «Цифровые двойники изделий»:

• «Прорыв случился с разработкой, согласованием и утверждением Росстандартом ГОСТа «Компьютерные модели и моделирование. ЦИФРОВЫЕ ДВОЙНИКИ ИЗДЕЛИЙ. Общие положения в рамках деятельности технического комитета 700 «Математическое моделирование и высокопроизводительные вычислительные технологии» (ТК 700). В разработке стандарта участвовали десятки компаний и корпораций.
• Впервые в мировой практике в ГОСТе были представлены определения: цифровые (виртуальные) испытания, цифровой (виртуальный) испытательный стенд и цифровой (виртуальный) испытательный полигон.
• Примечательно, что глава Росстандарта А.П. Шалаев неоднократно отмечал (1, 2), что Россия первой в мире с передовой технологией цифровых двойников вышла на важнейшую стадию жизненного цикла – на стадию разработки. До этого обычно цифровые двойники трактовались либо на этапе эксплуатации изделия, либо на этапе производства, но не затрагивали ключевой этап для конкурентоспособности изделий – этап разработки, когда формируются ключевые конкурентные характеристики высокотехнологичного промышленного изделия, причём, как технические, так и потребительские».

Далее спикер представил график качественной зависимости адекватности цифровых моделей изделия от различных факторов и перешел к триаде:
«Цифровые (виртуальные) испытания – цифровые (виртуальные) испытательные стенды – цифровые (виртуальные) испытательные полигоны».

• «Если мы делаем в большом объеме цифровые испытания на основе валидированных моделей, зачастую, казалось бы, избыточные, которые, к тому же, более сложные испытания под действием разных комбинаций внешний воздействий, включая самые неблагоприятные, то выходя на натурные сертификационные испытания, мы можем быть уверены, что мы пройдем их с первого раза – именно в этом и состоит передовой процесс "цифровой сертификации", который значительно сокращает себестоимость разработки и время вывода серийного продукта на высококонкурентный рынок», – отметил Алексей Боровков.

Затем спикер обратил внимание на ГОСТ Р 70201-2022 «Системы автоматизированного проектирования электроники. Оптимальное сочетание натурных и виртуальных испытаний электроники на надежность и внешние воздействующие факторы. Требования и порядок проведения при выполнении технического задания на НИОКР».

Далее Алексей Иванович на практических примерах показал разницу в скорости вывода на рынок продуктов между мировыми лидерами автомобилестроения и авиастроения, отметив, что только в единственной в мире отрасли – в автомобилестроении – существует глобальный тренд сокращения срока вывода продукта на рынок с 7 лет до 1,5 лет.

• «По нашему мнению, именно у мировых лидеров автомобилестроениищ цифровая сертификация, цифровые технологии, цифровые стенды и полигоны, цифровые двойники являются де-факто основным инструментом, обеспечивающим конкурентоспособность продукции»,
  – продолжил спикер.

В завершение своего выступления проректор по цифровой трансформации СПбПУ на вопрос, кто составляет ядро перехода к новой сертификации в России, ответил:

• «Ядро составляют локальные игроки, обладающие технологиями и компетенциями мирового уровня, чей многолетний успешный опыт распространяется на многие высокотехнологичные отрасли. Здесь бы я, в первую очередь, назвал ОДК/Ростех и ТВЭЛ/Росатом, где есть опыт прохождения натурных испытаний с первого раза и выход на серийное производство. Примечательно, что во многих таких проектах принимали участие сотрудники Передовой инженерной школы СПбПУ «Цифровой инжиниринг».

В следующей части круглого стола слово взял главный инженер проекта отдела исследования и проектирования механизмов Передовой инженерной школы СПбПУ «Цифровой инжиниринг» Михаил Корчков. Он выступил с докладом на тему

• «Цифровая сертификация». Цифровые (виртуальные) испытания как метод демонстрации соответствия требованиям авиационных правил»».

В начале своего выступления спикер представил основные этапы проведения сертификационных работ, а также «пирамиду» расчетно-экспериментальных исследований:

• «По ходу проектирования изделия, начиная с выбора материалов и заканчивая натурными испытаниями, мы движемся по пирамиде снизу вверх, и объекты исследования усложняются с каждым уровнем. Чем выше мы продвигаемся, тем более адекватными должны становится наши математические модели, и к испытаниям натурным мы подходим с методиками, которые с высокой степенью адекватности описывают поведение конструкции. При этом объем натурных испытаний по продвижению вверх по пирамиде сокращается». ​

В качестве иллюстрации Михаил Юрьевич представил «пирамиду» расчетно-экспериментальных исследований для композитного крыла самолета, а также проведение цифровых (виртуальных) испытаний на птицестойкость самолета.

• «Предложенные подходы позволяют существенно сократить объем натурных испытаний, разработать расчетные методики с высоким уровнем достоверности результатов виртуальных испытаний, снизить риск появления конструкторских ошибок на этапе проектирования на нижних уровнях «пирамиды» и сократить сроки и стоимость сертификационных работ и сроки вывода продукта на рынок»,
  – сделал вывод спикер в завершение своего выступления.

Далее слово взял председатель Совета директоров ЗАО «Группа компаний С7» Евгений Елин, который выступил с презентацией

• «Авиатранспортный комплекс России в новых условиях. Взгляд эксплуатанта».

Сначала спикер представил краткую справку о результатах деятельности компания S7 Airlines: в 2022 году авиакомпания перевезла 17 млн. пассажиров, выручка составила 170 млрд руб., налет на весь флот – 345 тысяч часов.

• «Мы входим в пятерку лучших авиакомпаний в мире по налету на среднесписочные воздушные судна. И у нас на 1 тысячу пилотов – 5 тысяч инженеров. Мы в значительной степени инженерная компания»,
  – отметил Евгений Иванович.

• «Не бывает просто сертификации без четкой постановки задачи. А задача должна быть, во-первых, актуальной для государства, во-вторых, желательно, чтобы были понятны источники финансирования для решения этой задачи и, в-третьих, мир далеко ушел, есть целая система в мире изготовления запчастей и ремонта. Тысячи предприятий это делают и как-то сертифицируют, поэтому, возможно, стоит изучить этот опыт»,
  – дополнил Евгений Елин.

Выступление Евгения Елина продолжил главный инженер космического направления авиахолдинга S7 Group Алексей Вигурский с презентацией на тему:

• «Реверс инжиниринг авиационных двигателей иностранного производства. Возможности и проблемы, связанные с цифровой сертификацией».

• «Требования к сертификации авиационной техники предъявляются в документах, которые по сути гармонизируют американский, европейский и российский подходы. Там изложены требования и, кроме основных ресурсных деталей, нет данных, как удовлетворять этим требованиям. И это небольшое поле, в частности, в цифровой сертификации, где мы можем попытаться даже в существующей системе найти решение, которое позволит сократить сроки, стоимость и другие аспекты сертификации»,
  – открыл свое выступление Алексей Вадимович.

Далее спикер отметил, что расчетные исследования и цифровые испытания могут заменить натурные эксперименты, но они потребуют использования апробированных моделей, для чего необходимо переработать существующий опыт в виде результатов цифровых испытания для создания и уточнения апробированных моделей / цифровых испытательных стендов / цифровых двойников. А также необходим соответствующий доступный объем физико-механических свойств конструкционных материалов, то есть существует потребность в создании глобального банка данных по свойствам материалов, полученных по методикам и процедурам, используемых при сертификационных работах.

Затем слово взял ведущий инженер-конструктор АО «ОДК-Климов» Михаил Илюшин и представил доклад на тему:

• «Применение цифровых двойников в проектировании и перспективы их использования для сертификации АГТД».

По мнению спикера, применение цифровых двойников дает новый импульс развитию авиадвигателестроения, создает предпосылки для сокращения сроков и стоимости ОКР, позволяет достойно отвечать вызовам, стоящим перед предприятиями. Но в настоящее время в полной мере не сформирована нормативная база, разрешающая прямую замену испытаний на моделирование. Моделирование или виртуальные испытания могут сократить объем проводимых экспериментальных проверок, но не их замену с точки зрения обеспечения безопасности.

• «Для определения перечня видов испытаний, которые могут быть заменены на компьютерное моделирование с указанием конкретных расчетных методик и валидационного базиса, необходимо тесное взаимодействие с Уполномоченным органом и сертификационными центрами»,
  – заключил Михаил Юрьевич.

Далее к дискуссии в онлайн формате присоединился начальник отдела «Цифровое сопровождение жизненного цикла ГТД» ФАУ «ЦИАМ им. П.И. Баранова» АнтонСальников, который представил доклад на тему:

• «Цифровое сопровождение процесса сертификации авиационных двигателей».

В своем выступлении спикер подробно остановился на двух вопросах: комплексный подход к валидации и автоматизация работы с требованиями на этапе сертификации.

• «К верификации и валидации компьютерных моделей необходимо подходить комплексно, используя иерархический подход. Кроме того, необходимо создать отраслевую базу данных по верификации и валидации компьютерных моделей и создать отраслевую базу данных с результатами испытаний»,
  – отметил Антон Владелинович.

Что касается сертификации, то для цифрового сопровождения процесса сертификации необходимо автоматизировать процесс обсуждения и согласования. А для этого, по мнению докладчика, нужно создать конструктор сертификационных требований, преобразовать каждое сертификационное требование в автоматизированную дорожную карту, обеспечить связь требований между собой в рамках единой базы данных, создать инструменты для обсуждения и согласования и «оцифровать» опыт и создать отраслевую базу данных по сертификации.

Финальный доклад круглого стола представил генеральный директор ООО «ТЕСИС» Сергей Курсаков. Он выступил с презентацией на тему:

• «Цифровая сертификация – научно-технический задел в рамках выполнения проекта по дорожной карте НТИ Технет».

Сначала спикер дал определение понятию сертификации: сертификация — это подтверждение соответствия третьей (независимой) стороной. Тем она и отличается от другой формы подтверждения соответствия — декларирования соответствия, которая в свою очередь является подтверждением соответствия только первой стороной (производителем).

• «Реальность такова – сроки на проектирование и производство новой техники сокращаются, в том числе, в результате широкого использования цифровых технологий (трехмерное проектирование, методы инженерного анализа и математического моделирования, использование станков с ЧПУ и т.п.). Методики оценки соответствия и сертификации продукции де-юре основаны только на натурном эксперименте и не используют цифровые технологий. Как результат – сроки проведения оценки соответствия и сертификации новой техники не подвержены такой динамике и становятся основным тормозящим фактором для внедрения новых технологий, материалов и изделий»,
  – отметил спикер и добавил плюсы и минусы комбинированного подхода к сертификации.

В финальной части своей презентации Сергей Николаевич представил проект по разработке экспериментально-цифровой платформы сертификации материалов и изделий, создаваемых на основе передовых производственных технологий, который нацелен на перспективные рынки новых материалов и изделий из полимерных композиционных материалов.

Далее слово взял руководитель Центра цифровизации организаций ОПК «ВНИИ «Центр» Андрей Агеев, который отметил, что хотел бы поговорить об уже выполненных работах:

• «Работу по созданию облика системы сертификации программного обеспечения компьютерного моделирования мы провели в 2020 году. Мы – это «ВНИИ «Центр» плюс промышленность плюс разработчики программного обеспечения, отраслевые НИИ».

Андрей Борисович в обсуждении цифровой сертификации предложил сконцентрироваться на последовательности.

• «Чтобы перейти к сертификации продукции с применением цифровых технологий, нам нужно выстроить систему сертификации, в первую очередь, виртуальных испытательных стендов, виртуальных испытательных полигонов. Это необходимо для того, чтобы с помощью таких цифровых (виртуальных) стендов и полигонов оптимизировать количество натурных испытаний»,
  – отметил спикер.

Далее Андрей Агеев напомнил, что настоящие стенды и полигоны являются частью гособоронзаказа.

• «Все, что будет касаться виртуальных стендов и полигонов, должно стать неотъемлемой частью гособоронзаказа. Для этого нужно организовать соответствующий уровень готовности государственных военных стандартов, национальных стандартов и организационную готовность государственных заказчиков и отраслевых НИИ»,
  – заключил спикер и добавил, что возлагать сертификацию на консорциумы – вопрос открытый, потому что консорциум – это общественная организация, на существование которой может повлиять множество факторов.

Затем слово взял советник генерального директора по цифровой трансформации ФГУП «Крыловский государственный научный центр» Сергей Жуков, который акцентировал внимание участников круглого стола на том, что вопрос цифровой сертификации, по его мнению, не является первоочередным.

• «Для того, чтобы его обсуждать, нужно сначала разобраться с цифровыми испытаниями. Причем, в трех ипостасях. Сначала цифровые испытания нужно корректно проводить внутри организации-исполнителя. И для их легитимизации нужно многое сделать. После цифровых испытаний внутри организации необходимо убедить заказчика, например, в лице Министерства обороны или других организаций в том, что результат цифровых испытаний нужно принять. Например, надо аттестовать цифровые испытательные стенды и испытательные полигоны, которые являются не программно-аппаратным комплексом, а системой, которая включает в себя квалифицированный персонал. После этого можно говорить о цифровой сертификации изделий. А лучшие практики нужно закрепить сначала в СТО, а потом в ГОСТах»,
  – поделился своим мнением Сергей Юрьевич.

Выступление докладчиков круглого стола сопровождалось живой дискуссией всех его участников. По итогам мероприятия было принято решение продолжить обсуждения актуальных проблем «цифровой сертификации» для вынесения решений, важных для всех участников рынка.