Открытая лекция руководителя ПИШ СПбПУ Алексея Боровкова на тему "Цифровой инжиниринг — основа технологического лидерства" | Экономика

15 ноября 2024 года в Передовой инженерной школе Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого «Цифровой инжиниринг» (ПИШ СПбПУ) прошла открытая лекция проректора по цифровой трансформации СПбПУ, руководителя ПИШ СПбПУ Алексея Ивановича Боровкова на тему «Цифровой инжиниринг – основа технологического лидерства».

Перед началом лекции состоялось награждение команд студентов Физико-механического института СПбПУ и Института энергетики за 3 и 1 место по всей России в онлайн-игре «Время науки», состоявшейся в рамках «Дня знаний ТВЭЛ», топливного дивизиона Госкорпорации Росатом 3 октября 2024 года. Данное мероприятие объединило свыше 700 студентов из различных регионов России. От СПбПУ участие приняло более 50 студентов ПИШ СПбПУ, Физико-механического института и Института энергетики. Памятные призы студентам вручил проректор по цифровой трансформации СПбПУ, руководитель ПИШ СПбПУ Алексей Иванович Боровков. Кроме этого, памятными призами за вдохновение студентов на победы были награждены директор Института энергетики СПбПУ Барсков Виктор Валентинович и директор Высшей школы прикладной математики и вычислительной физики СПбПУ Иванов Николай Георгиевич.

Свою лекцию Алексей Иванович начал с краткого исторического экскурса в историю инжиниринга в СПбПУ, а именно рассказал про легендарный Физико-механический институт СПбПУ, основателем которого выступил выдающийся российский физик, академик А.Ф. Иоффе. Необходимо отметить, что учебная программа Физико-механического факультета была разработана двумя одноклассниками – академиком А.Ф. Иоффе и выдающимся механиком XX века С.П. Тимошенко, иностранным членом АН СССР. Недавно Физико-механический институт отпраздновал 105 лет со дня основания.

После этого лектор перешел к представлению Экосистемы технологического развития СПбПУ. В основе работы Экосистемы лежит высокотехнологичный мультидисциплинарный подход — системный цифровой инжиниринг, который комплексирует ряд технологий, инструментов и методов, способствующих разработке конкурентоспособной продукции в кратчайшие сроки, что соответствует задачам по достижению технологического лидерства, обеспечению импортозамещения и импортонезависимости, глобальной конкурентоспособности экономики и национальной безопасности страны.

«Технологическое лидерство» – это превосходство технологий и (или) продукции по основным параметрам (функциональным, техническим, стоимостным) над зарубежными аналогами.

Экосистема технологического развития СПбПУ представлена пятью федеральными структурами, сформированными по результатам побед в конкурсах Минобрнауки России:

Алексей Иванович подробно остановился на подразделениях экосистемы технологического развития Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого, сформированном обширном научно-технологическом заделе в высокотехнологичных отраслях промышленности и шагах по достижению технологического лидерства:

«Для достижения национальной цели – технологического лидерства – нам необходимо предпринять ряд стратегически важных шагов. Этот процесс можно охарактеризовать как «двойной прыжок лягушки» (Double Leap-Frogging).
В данном контексте первый «прыжок» подразумевает импортозамещение и выход на мировой уровень проектирования и производства изделий, обладающих техническими характеристиками, не уступающими продукции ведущих мировых компаний.
Второй «прыжок» заключается в производстве конкурентоспособных изделий из отечественных материалов, спроектированных российскими инженерами и изготовленных на российских предприятиях — это фактически означает достижение технологического суверенитета.
В дальнейшем, используя передовые цифровые технологии разработки цифровых двойников и цифровой сертификации на Цифровой платформы по разработке и применению цифровых двойников CML-Bench^®,мы можем на системной и фундаментальной основе успешно решать национальную задачу по достижению технологического лидерства».

Алексей Иванович сделал акцент на 12 открытых магистерских программах Передовой инженерной школы СПбПУ «Цифровой инжиниринг», на которых суммарно доступны 123 бюджетных места. Из них 72 места по направлению «Прикладная механика», что является самым большим набором в Россию в магистратуру на данное направление. Также в ПИШ СПбПУ доступны свыше 50 программ дополнительного профессионального образования. В рейтинге Передовых инженерных школ России Передовая инженерная школа СПбПУ «Цифровой инжиниринг» занимает одно из лидирующих мест.

Подробнее ознакомиться со всеми образовательными программами ПИШ СПбПУ можно на Дне открытых дверей Передовой инженерной школы СПбПУ «Цифровой инжиниринг» «Попробуй ПИШ!», который состоится 11 декабря2024 года.

Далее спикер показал ключевые результаты НИОКР Экосистемы технологического развития СПбПУ в 2024 году, а именно:

Подробно Алексей Иванович остановился на разработке и изготовлении обтекателя из композитных материалов для двухместного паралета знаменитого российского путешественника Федора Конюхова, являющегося Почетным доктором СПбПУ, который в июле 2024 года совместно с пилотом Игорем Потапкиным установили мировой рекорд – первымив мире достигли Северного полюса на двухместном паралете.

После этого Алексей Иванович перешел к детальному рассказу о Цифровой платформе по разработке и применению цифровых двойников CML-Bench^®, начав с основополагающих определений. Лектор сделал акцент на национальном стандарте ГОСТ Р 57700.37–2021 «Компьютерные модели и моделирование. ЦИФРОВЫЕ ДВОЙНИКИ ИЗДЕЛИЙ. Общие положения», разработанный РФЯЦ-ВНИИЭФ и СПбПУ Петра Великого, совместно с представителями 25 различных высокотехнологичных предприятий и отраслевых институтов России. Напомним, что данный национальный стандарт с 24 ноября 2023 года включен в перечень взаимно признаваемых стандартов в сфере авиастроения между Китайской Народной Республикой и Российской Федерацией. На простом и понятном всем примере бегущего гепарда Алексей Иванович продемонстрировал математические модели разного уровня адекватности, показал различия между цифровыми двойниками и цифровыми тенями. Цифровой двойник базируется в первую очередь на законах природы (законах физики, механики, термодинамики и др.), что требует решения нестационарных нелинейных 3D дифференциальных уравнений в частных производных, а цифровые тени обходятся без этого, используя различные датчики на реальном объекте.

Подробнее о понятии цифрового двойника изделия можно узнать на соответствующем онлайн-курсе на платформе «Открытое образование».

Далее Алексей Боровков детально осветил процесс разработки и применения цифровых двойников на различных стадиях жизненного цикла: разработки (ЦД-Р), производства (ЦД-П) и эксплуатации (ЦД-Э):

«Наиболее понятным образом цифрового двойника служит собранный кубик Рубика, иллюстрирующий сбалансированную матрицу требований, целевых показателей и ресурсных ограничений, являющейся основой технологии цифрового двойника.
В ходе создания цифрового двойника последовательно должна быть сформирована многоуровневая матрица требований, целевых показателей и ресурсных ограничений, затем разработать систему математических и компьютерных моделей, которые должны быть верифицированы и валидированы, ну, и, наконец, путем проведения цифровых (виртуальных) испытаний на специализированных виртуальных испытательных стендах и полигонах добиться балансировки многоуровневой матрицы требований с целевыми показателями – собрать кубик Рубика».

Также, Алексей Иванович подчеркнул, что инженерные задачи настоящего времени гораздо сложнее, чем раньше, а денег и времени на них выделяется меньше, что приводит к концепции «проектирования за гранью интуиции генерального конструктора».

Далее лектор подробно остановился на нескольких примерах применения Цифровой платформы по разработке и применению цифровых двойников CML-Bench^®:

Закончил свое выступление Алексей Иванович рекомендациями для современных инженеров:

«Современный инженер должен:

Обладать глубокой фундаментальной подготовкой и знаниями в области математики и физико-механики
Знать современные достижения науки и передовых технологий, быть технически и технологически компетентным – владеть технологиями мирового уровня
Обладать как специализированными, так и меж-, мульти- и трансдисциплинарными знаниями, умениями и навыками, компетенциями и технологиями
Быть заинтересованным, мотивированным и увлеченным, быть готовым к обучению и самосовершенствованию на протяжении всей жизни
Уметь работать в мульти-среде
Быть инновационно и предпринимательски активным, обладать лидерскими качествами, быть быстрым, гибким и мобильным
Быть глобально конкурентоспособным и востребованным, обладать системным и глобальным мышлением»

Лекция вызвала живой отклик у аудитории и Алексею Ивановичу было задано множество вопросов.

Напомним, что данная лекция состоялась в рамках цикла открытых лекций, проводимых в Передовой инженерной школе СПбПУ «Цифровой инжиниринг».

Приглашаем посетить следующую лекцию китайского профессора Дачжоу Ван на тему «К философскому пониманию инженерного проектирования: натуралистически-исторический подход», которая состоится 29 ноября 2024 года в 13:30 в лекционном зале №2 НИК «Технополис Политех».