28 июня 2024 года состоялась рабочая встреча представителей Передовой инженерной школы СПбПУ «Цифровой инжиниринг» Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого (ПИШ СПбПУ) и Рыбинского государственного авиационного технического университета имени П.А. Соловьева (РГАТУ имени П.А. Соловьева).
Проректор по цифровой трансформации СПбПУ, руководитель Передовой инженерной школы СПбПУ «Цифровой инжиниринг» Алексей Боровков поприветствовал представителей Рыбинского государственного авиационного технического университета имени П.А. Соловьева и кратко рассказал компетенциях и опыте ПИШ СПбПУ в отрасли беспилотных авиационных систем (БАС) с целью определения возможных направлений сотрудничества.
Напомним, что в апреле 2024 года команда Передовой инженерной школы СПбПУ «Цифровой инжиниринг» представила достижения в развитии передовых цифровых и производственных технологий в двигателестроении и отрасли БАС на Х Международном технологическом форуме «Инновации. Технологии. Производство» в Рыбинске. Представители Передовой инженерной школы СПбПУ «Цифровой инжиниринг» ежегодно принимают активное участие в событиях деловой программы Международного технологического форума в качестве спикеров и соорганизаторов.
Директор Передовой инженерной школы «Технологии двигателестроения» РГАТУ имени П.А. Соловьева Никита Бурцев поблагодарил за организацию визита, положительно оценил открытость ПИШ СПбПУ «Цифровой инжиниринг» к расширению взаимодействия и обозначил основные вопросы визита:
- «Передовая инженерная школа "Технологии двигателестроения" РГАТУ имени П.А. Соловьева решает задачи создания в Рыбинске научно-образовательного центра по разработке и подготовке к серийному производству модификаций малоразмерных газотурбинных двигателей по требованиям заказчика в кратчайшие сроки, формирует у выпускников компетенции для внедрения и использования передовых цифровых и производственных технологий при разработке, производстве и эксплуатации газотурбинной техники.
- Нам интересен опыт ПИШ СПбПУ “Цифровой инжиниринг” в организации кооперации с индустриальными партнерами в отрасли двигателестроения. Также мы хотели бы обсудить развитие сотрудничества между передовыми инженерными школами СПбПУ и РГАТУ имени П.А. Соловьева в рамках ведения совместных научно-исследовательских проектов и рассмотреть условия приобретения лицензии Цифровой платформы по разработке и применению цифровых двойников CML-Bench® и порядок работы на данной площадке».
Также отметим, что передовые инженерные школы Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого и Рыбинского государственного авиационного технического университета имени П.А. Соловьева имеют общего индустриального партнера АО «ОДК» (входит в госкорпорацию «Ростех») и ведут с Корпорацией наукоемкие проекты для решения актуальных фронтирных задач двигателестроения.
Так, в преддверии основных мероприятий деловой программы X Международного технологического форума «Инновации. Технологии. Производство» в Рыбинске Передовая инженерная школа СПбПУ «Цифровой инжиниринг» и ПАО «ОДК-Сатурн» провели совместную стратегическую сессию
- «Формирование передовыми инженерными школами ОДК научно-технологического задела для производства газотурбинных двигателей»,
которая выступила дискуссионной площадкой для обсуждения современных вызовов двигателестроения и путей развития инженерного образования в кооперации с индустриальными партнёрами в рамках федерального проекта ПИШ.
Участники рабочего совещания
Представители Рыбинского государственного авиационного технического университета имени П.А. Соловьева:
Сутягин Александр Николаевич, проректор по науке и цифровой трансформации РГАТУ имени П.А. Соловьева;
Бурцев Никита Владимирович, директор Передовой инженерной школы «Технологии двигателестроения» РГАТУ имени П.А. Соловьева.
Представители Передовой инженерной школы СПбПУ «Цифровой инжиниринг»:
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», Инжинирингового центра (CompMechLab®) СПбПУ и Центра трансфера и импортозамещения передовых цифровых и производственных технологий СПбПУ;
Рождественский Олег Игоревич, заместитель руководителя Передовой инженерной школы СПбПУ «Цифровой инжиниринг»;
Салкуцан Сергей Владимирович, директор Центра дополнительного профессионального образования Передовой инженерной школы СПбПУ «Цифровой инжиниринг»;
Себелев Александр Александрович, начальник отдела перспективных разработок в двигателестроении Передовой инженерной школы СПбПУ «Цифровой инжиниринг (онлайн);
Михайлов Олег Феликсович, главный инженер проекта Инжинирингового центра (CompMechLab®) СПбПУ;
Шенгальс Андрей Артурович, ведущий инженер проекта отдела исследования и проектирования механизмов Передовой инженерной школы СПбПУ «Цифровой инжиниринг»;
Усов Дмитрий Владимирович, инженер отдела кросс-отраслевых технологий Передовой инженерной школы СПбПУ «Цифровой инжиниринг»;
Боровков Алексей Алексеевич, заместитель генерального директора по стратегическому развитию ООО Лаборатория «Вычислительная механика» (CompMechLab®, высокотехнологичная инжиниринговая spin-out компания СПбПУ).
После определения основной тематики встречи проректор по цифровой трансформации СПбПУ Алексей Боровков познакомил гостей с Экосистемой технологического развития СПбПУ и обозначил показатели эффективности каждого подразделения, включающие бюджетное и внебюджетное финансирование:
- «Экосистема технологического развития СПбПУ представлена пятью федеральными структурами, сформированными в результате побед в конкурсах. Подразделения осуществляют около 125 НИОКР в год, треть из них имеет бюджетное финансирование, а остальные проекты реализуются по заказу и за счет средств индустриальных партнеров. По показателям эффективности деятельности подразделений в соотношении полученного бюджетного финансирования и привлеченных средств компаний-партнёров мы достигали максимального коэффициента один к трём в рамках реализации программы Центра НТИ "Новые производственные технологии" – это рекордный показатель среди университетов в системе Минобрнауки России. Понятно, что и в условиях новой реальности мы стараемся во всех наших программах развития добиваться того, чтобы внебюджетное финансирование превышало бюджетное»,
– заключил Алексей Иванович.
Экосистема технологического развития СПбПУ сформирована по итогам конкурсов Минобрнауки России структурными подразделениями со следующими функциями:
Передовая инженерная школа СПбПУ «Цифровой инжиниринг» – фронтирные инженерные задачи, выполнение НИОКР, подготовка «инженерного спецназа»: магистратура и ДПО, новые научно-технологические и образовательные пространства,
Научный центр мирового уровня СПбПУ «Передовые цифровые технологии» – проблемно-ориентированные фундаментальные исследования,
Центр компетенций НТИ СПбПУ «Новые производственные технологии» – выполнение НИОКР, разработка и коммерциализация технологий, развитие ДПО),
Инфраструктурный центр НТИ «Технет» – экспертно-аналитические доклады, нормативное регулирование, деятельность по разработке национальных стандартов,
Центр трансфера и импортозамещения передовых цифровых и производственных технологий СПбПУ – трансфер технологий, коммерциализация разработок.
Алексей Боровков подчеркнул флагманскую роль Передовой инженерной школы СПбПУ «Цифровой инжиниринг» среди подразделений Экосистемы технологического развития Политехнического университета и отметил лидерские позиции школы в рамках федерального проекта «Передовые инженерные школы».
Так, в феврале 2024 года ПИШ СПбПУ «Цифровой инжиниринг» представила результаты деятельности за 2023 год Совету по грантам на оказание государственной поддержки создания и развития Передовых инженерных школ и вновь вошла в первую группу финансирования федерального проекта.
Одним из важнейших элементов Экосистемы технологического развития СПбПУ является Цифровая платформа по разработке и применению цифровых двойников CML-Bench® – уникальное кросс- отраслевое платформенное решение инженеров СПбПУ, представляющее новую систему управления знаниями, компетенциями, требованиями, изменениями и конфигурациями для проектирования высокотехнологичных изделий с помощью технологий системного цифрового инжиниринга, в первую очередь, технологии цифровых двойников и для подготовки высококвалифицированных инженерных кадров, способных обеспечить стране технологическое лидерство.
- «Наше взаимодействие с индустриальными партнёрами показывает их возрастающий интерес к Цифровой платформе по разработке и применению цифровых двойников CML-Bench®. В 2021 году был заключен договор между СПбПУ и ПАО “ОДК-Сатурн” (входит в госкорпорацию “Ростех”) на поставку, обучение и техническое сопровождение 200 бессрочных лицензий на использование Цифровой платформы CML-Bench® для разработки и производства двигателей, после этого технологического прорыва мы поставили Цифровую платформу в различные организации и университеты России, которые интенсивно развивают и применяют технологии системного цифрового инжиниринга, разрабатывают цифровые двойники изделий и осваивают цифровую сертификацию продукции»,
– акцентировал внимание проректор по цифровой трансформации СПбПУ.
Архитектура Цифровой платформы CML-Bench® обладает широким спектром интегрированного программного обеспечения и включает 167 программных систем и модулей CAx, которые дополняются в зависимости от функциональных потребностей и запросов пользователей. Деятельность Цифровой платформы по разработке и применению цифровых двойников CML-Bench® обеспечивается мощностями Суперкомпьютерного центра «Политехнический», который позволяет сохранить на единой площадке 328 тысяч цифровых и проектных решений, накопленных разными поколениями инженеров за многие годы работы, и осуществлять мультидисциплинарное компьютерное моделирование и высокопроизводительные вычисления в рамках ведения наукоемких проектов для 10 отраслей промышленности.
Цифровой платформы по разработке и применению цифровых двойников CML-Bench® обеспечивается мощностями Суперкомпьютерного центра «Политехнический», который позволяет сохранить на единой площадке 328 тысяч цифровых и проектных решений, накопленных за многие годы работы, и использовать лучшие инженерные практики для мультидисциплинарного компьютерного моделирования и осуществления высокопроизводительные вычислений в рамках ведения наукоемких проектов для 10 разных отраслей промышленности.
- «На Цифровой платформе по разработке и применению цифровых двойников CML-Bench® ”в среднем" каждый час наши инженеры выполняют 5 цифровых испытаний, "в среднем" на протяжении многих лет ежечасно для выполнения цифровых испытаний используется 2400 ядер. Следовательно, в сутки на платформе реализуется около 100 цифровых испытаний, задействуя для этого “в среднем” 57 500 ядро-часов и генерируя 0,5 терабайта содержательной информации (Smart Big Data).
- При этом функциональные возможности Цифровой платформы CML-Bench® позволяют 300 инженерам и специалистам вести одновременную совместную работу на цифровой платформе, реализуя современную парадигму цифрового инжиниринга – "100х100" – 100 инженеров имеют доступ к 100 программным продуктам, что могут обеспечить лишь программные SPDM-системы. Аналогов платформенного решения с таким научно-технологическим потенциалом и функциональными возможностями нет ни в России, ни в мире»,
– выделил Алексей Иванович.
Цифровая платформа CML-Bench® неоднократно проходила отраслевую кастомизацию в процессе ведения наукоемких проектов в интересах индустриальных партнеров и разработок государственного значения, например, для двигателестроения, атомной отрасли, автомобилестроения, электротранспорта и БАС.
- «Широкий проектный портфель и гибкость архитектуры платформы позволяет инженерам СПбПУ осуществлять кросс-отраслевой трансфер технологий, который способствует более быстрому и эффективному проектированию высокотехнологичных изделий»,
– подчеркнул проректор по цифровой трансформации СПбПУ.
Инновационная разработка инженеров СПбПУ была неоднократно отмечена престижными наградами. Так, 17 июня 2024 года Передовая инженерная школа СПбПУ «Цифровой инжиниринг» стала обладателем премии Digital Leaders Award – 2024 в номинации «Импортозамещение: продукт года» за разработку Цифровая платформа по разработке и применению цифровых двойников CML-Bench®.
Напомним, что генеральным дистрибьютором CML-Bench® на территории России, Республики Беларусь и Казахстана является spin-out компания СПбПУ – высокотехнологичная инжиниринговая компания ООО Лаборатория «Вычислительная механика» (CompMechLab®).
Далее проректор по цифровой трансформации СПбПУ Алексей Боровков рассказал о технологии цифровых двойников и новом подходе к проектированию:
- «Основным элементом технологии цифровых двойников является многоуровневая матрица требований, целевых показателей и ресурсных ограничений, которые необходимо сбалансировать путем обобщенного генеративного проектирования на основе проведения широкого спектра цифровых (виртуальных) испытаний на специализированных цифровых (виртуальных) испытательных стендах и полигонах. Процесс балансировки можно сравнить с решением головоломки кубика Рубика, когда из квадриллионов возможных комбинаций мы ищем оптимальную, подбирая разные варианты и учитывая взаимосвязи всех элементов.
- При этом весь процесс реализуется с помощью системы математических и компьютерных моделей, прошедших процедуры верификации, валидации, и обладающих высоким уровнем адекватности реальным материалам, изделиям, физико-механическим и технологическим процессам, а также эксплуатационным режимам.
- Цифровой двойник формируется на всех стадиях жизненного цикла изделия (разработка, производство и эксплуатация), что обеспечивает двусторонние связи с изделием на всех этапах и сохраняет конкурентные преимущества продукта, достигнутые за счёт математического и компьютерного моделирования, компьютерной оптимизации моделей, физико-механических и технологических процессов с помощью CAO-систем (Computer-Aided Optimization).
- Применение технологии цифровых двойников существенно снижает затраты производителей на разработку изделий и обеспечивает выход рынок конкурентноспособной высокотехнологичной продукции в сжатые сроки».
Основные положения и термины технологии цифровых двойников были сформулированы в национальном стандарте ГОСТ Р 57700.37-2021 «Компьютерные модели и моделирование. ЦИФРОВЫЕ ДВОЙНИКИ ИЗДЕЛИЙ. Общие положения», разработанном при участии специалистов СПбПУ. Документ действует в России с 1 января 2022 года, а с 24 ноября 2023 годапризнан в Китайской Народной Республике и включен в перечень взаимно признаваемых российских и китайских стандартов, экспертной отраслью на этапе признания российского стандарта в КНР выступило гражданское авиастроение.
В дополнение к стандарту инженерами СПбПУ был разработан первый в России онлайн-курс «Цифровые двойники изделий», посвященный разработке и применению цифровых двойников в высокотехнологичной промышленности.
- «Курс успешно реализуется на национальной образовательной платформе “Открытое образование”. На данный момент проведен уже четыре набора слушателей и более 1400 специалистов из 250 организаций и университетов успешно завершили обучение»,
– отметил Алексей Иванович.
Технология цифровых двойников способствует переходу к передовому бизнес-процессу «цифровая сертификация». Алексей Боровков дал определение термину «цифровая сертификация» и подчеркнул, что понятие было закреплено на государственном уровне в редакции специалистов СПбПУ Распоряжением Правительства Российской Федерации № 3113-р «Об утверждении стратегического направления в области цифровой трансформации обрабатывающих отраслей промышленности, относящейся к сфере деятельности Министерства промышленности и торговли РФ и внесении изменений в распоряжение Правительства РФ от 6 июня 2020 г. № 1512-р» от 7 ноября 2023 года.
В завершение выступления проректор по цифровой трансформации СПбПУ Алексей Боровков подчеркнул значимость развития технологии цифровых двойников и перехода к цифровой сертификации для достижения импортонезависимости и технологического лидерства России.
Начальник отдела перспективных разработок в двигателестроении Передовой инженерной школы СПбПУ «Цифровой инжиниринг Александр Себелев провел демонстрацию интерфейса Цифровой платформы по разработке и применению цифровых двойников CML-Bench®, показав основные блоки площадки и отметив её функциональные возможности по управлению данными, изменениями, конфигурациями, проектами и доступом. Докладчик отметил, что блоки платформы могут быть кастомизированы под задачи заказчика с учётом потребностей его производства. Александр Александрович показал на конкретных примерах, как на Цифровой платформе CML-Bench® отображаются разные стадии проекта, т.е. выстраиваются автоматизированные расчётные цепочки, формируются компьютерные и математические модели и проходят цифровые испытания на виртуальных стендах и полигонах, а также сохраняются разные траектории проектирования и история проекта в целом.
- «Цифровая платформа по разработке и применению цифровых двойников CML-Bench® за счёт своей структуры позволяет нам накапливать лучшие инженерные практики и использовать их для решения актуальных фронтирных инженерных задач в сжатые сроки и с наилучшими техническими характеристиками изделия, обеспечивая тем самым конкурентоспособность отечественных продуктов на рынке и развитие промышленности страны»,
– дополнил проректор по цифровой трансформации СПбПУ Алексей Боровков.
Напомним о проекте государственного значения по разработке экспериментальной технологии создания цифрового двойника морского газотурбинного двигателя, исполненном Инжиниринговым центром (CompMechLab®) СПбПУ в интересах ПАО «ОДК-Сатурн» на Цифровой платформе по разработке и применению цифровых двойников CML-Bench®. Результаты проекта получили высокую оценку научно-технического совета АО «ОДК» и было принято решение о внедрении разработанной технологии цифрового двойника в процесс выполнения опытно-конструкторских работ по перспективным двигателям МД-150, М90ФР-25, ПД-8В.
В продолжение рабочей встречи инженер отдела кросс-отраслевых технологий Передовой инженерной школы СПбПУ «Цифровой инжиниринг» Дмитрий Усов осветил опыт управления требованиями на примере разработки малоразмерного газотурбинного двигателя МД-150 на Цифровой платформе по разработке и применению цифровых двойников CML-Bench®.
- «В основе методики создания цифровых двойников лежит принцип декомпозиции, когда мы раскладываем изделие, представляющее собой сложную техническую систему, на подсистемы, подсистемы на компоненты. Важнейший элемент цифрового двойника изделия – многоуровневая матрица требований также декомпозируется на целевые показатели с учетом ресурсных ограничений. В работе с требованиями отмечу, что они практически всегда противоречат друг другу, т.е. очень сложно выполнив одно требование, не нарушить другие. При этом существуют ресурсные ограничения, которые также необходимо учитывать: интеллектуальные, временные, финансовые, технологические, производственные, экологические, патентные, нормативные, экономические и т. д. В рамках проекта мы декомпозировали требования разных уровней на целевые показатели, учли ресурсные ограничения, а также разработали методику расчёта начальной себестоимости деталей турбины двигателя.
- Разработанная система требований построена таким образом, что она позволяет в рамках той методологии, которой придерживается АО “ОДК”, выполнять управление, то есть мы можем прописать в классификаторе все требования, включая их принадлежности, источники, условия выполнения и виды.
- Система управления требованиями даёт определённую автоматизацию: мы рассматриваем образцы изделия, исходя из тех параметров, которые заложили, и можем на начальном этапе отбросить неудачные варианты»,
– заключил Дмитрий Владимирович.
Директор Центра дополнительного профессионального образования (Центр ДПО) Передовой инженерной школы СПбПУ «Цифровой инжиниринг» Сергей Салкуцан рассказал об опыте развития программ обучения, направленных на освоение технологий системного цифрового инжиниринга специалистами высокотехнологичных предприятий.
Сергей Салкуцан отметил успешную практику реализации массовых открытых онлайн-курсов, дополнительных образовательных программ переподготовки, кастомизированных программ обучения по запросам индустриальных партнёров, совместных сетевых программ с корпоративными институтами Госкорпорации «Ростатом», Госкорпорации «Ростех», ПАО «Газпром», ПАО «Т Плюс» и других предприятий, а также выделил развитие линейки компьютерных тренажёров в качестве важного направления деятельности ПИШ СПбПУ по созданию актуальных инструментов для обучения и оценки компетенций слушателей.
- «В рамках линейки компьютерных тренажёров у нас представлено несколько продуктов, но я отмечу цифровой тренажер командного типа “Новый индустриальный вызов”, который посвящен управлению цепями поставок на примере производства авиадвигателей. Разработка инженеров ПИШ СПбПУ проходила апробацию в ПАО “ОДК-Кузнецов” и была положительно оценена специалистами компании. Также совсем недавно цифровой тренажер “Новый индустриальный вызов” стал призером конкурса “Лучшие кадровые технологии Северо-Западного федерального округа”.
- Практику-ориентированный подход к обучению, многолетний опыт, развитие современных образовательных инструментов, подбор интересных форматов, а также постоянный сбор обратной связи от студентов обеспечивают нашим программам одни из самых высоких оценок среди корпоративных институтов и центров ДПО»,
– подвел итог Сергей Владимирович.
После выступлений участники рабочего совещания обсудили разные аспекты приобретения лицензии Цифровой платформы по разработке и применению цифровых двойников CML-Bench®, включая интеграцию площадки, оказание технической поддержки и первичное обучение специалистов. Представители Передовой инженерной школы СПбПУ «Цифровой инжиниринг» и РГАТУ имени П.А. Соловьева рассмотрели разные направления сотрудничества в сфере двигателестроения и определили порядок дальнейших встреч.