ВУЗПРОМЭКСПО-2016. Участие Инжинирингового центра «Центр компьютерного инжиниринга» (CompMechLab®) и Института передовых производственных технологий (ИППТ) СПбПУ Петра Великого в выставке и деловой программе форума

14-15 декабря 2016 года в Москве прошла IV Национальная выставка-форум ВУЗПРОМЭКСПО, представляющая наиболее значимые разработки и технологии, созданные благодаря сотрудничеству между российскими вузами, научными организациями и промышленными компаниями.

В церемонии открытия ВУЗПРОМЭКСПО-2016 приняли участие заместитель председателя правительства России Аркадий Дворкович и министр образования и науки  Ольга Васильева. Фото: Медиа-центр СПбПУ

«Выставка-форум ВУЗПРОМЭКСПО проводится уже в четвертый раз, за эти годы сделано многое, чтобы показать и реализовать разработки, осуществленные совместно вузами, инвесторами, предпринимателями. Количество организаций и предприятий, которые воспользовались новыми механизмами господдержки, уже исчисляется несколькими сотнями. Первые результаты этой работы уже внедряются в промышленную разработку, что и было целью законодательных новаций», - отметил в приветственном слове Аркадий Дворкович. 

Заместитель председателя правительства России подчеркнул, что на сегодня четко определена стратегия научно-технического развития страны, напрямую связанная с IV промышленной революцией. 

"Это стратегия определяет пути, по которым будем двигаться в ближайшем будущем. Вузы и организации, созданные при вузах, будут принимать в этом процессе самое активное участие. Именно вам реализовывать эту стратегию, вы будете находиться в центре этой работы", - обратился к участникам выставки-форума Аркадий Дворкович.

Министр образования и науки России, в свою очередь, подчеркнула на церемонии открытия ВУЗПРОМЭКСПО, что именно вузовская наука в последние годы демонстрирует наиболее динамичный рост.

Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого и его ключевые подразделения - Институт передовых производственных технологий (ИППТ) и Инжиниринговый центр «Центр компьютерного инжиниринга» (CompMechLab^®) СПбПУ - традиционно участвуют в ВУЗПРОМЭКСПО. СПбПУ, ИППТ, ИЦ «ЦКИ» играют значимую роль в развитии Национальной технологической инициативы (НТИ), разрабатывая линию передовых производственных технологий в рамках рабочей группы Технет, соруководителем которой является проректор СПбПУ, научный руководитель ИППТ СПбПУ, руководитель Инжинирингового центра СПбПУ, лидер мегапроекта "Фабрики Будущего" Алексей Боровков. 

На выставке команда CompMechLab^® демонстрировала прототипы и готовые best-in-class оптимизированные изделия, созданные в рамках концепции Фабрик Будущего (Factories of the Future): Цифровых - "Умных" - Виртуальных фабрик. Проекты, выполненные с использованием технологий компьютерного и суперкомпьютерного инжиниринга, принципов бионического дизайна, технологий оптимизации и аддитивных технологий, вызвали большой интерес у посетителей и других участников выставки.

• Прототип зеркала бокового обзора для автомобиля премиум-класса, изготовленный с применением аддитивных технологий в центре быстрого прототипирования и реверсивного инжиниринга CompMechLab^® (ИППТ СПбПУ);
• Композитная сетчатая панель солнечных батарей для космических аппаратов, на основе жгутов из углеродных волокон; лёгкая опорная конструкция предназначена для замены трехслойных панелей с сотовым заполнителем;
• Энергопоглощающий контейнер, обеспечивающий сохранность и работоспособность хрупкого оборудования при падении с высоты ~ 120 метров на твердую поверхность типа бетонного или скального основания - "Цифровая фабрика ИППТ СПбПУ" в действии: "за 38 дней от идеи до рабочего прототипа и успешных натурных испытаний". 
• Опора раздаточной коробки передач автомобиля, спроектированная на основе принципов бионического дизайна - (Simulation & Optimization)-Driven Bionic Design; малая серия изготовлена в центре быстрого прототипирования и реверсивного инжиниринга CompMechLab^® (ИППТ СПбПУ).

Также на ВУЗПРОМЭКСПО-2016 демонстрировался разработанный в ИЦ «ЦКИ» фотополимерный 3D-принтер BRAVO-2 (SLA) с объемом рабочей камеры 6 000 см³ (200 х 150 x 200 мм). BRAVO-2 позволяет создавать прототипы и мастер-модели для литья металлических изделий сложной формы, - примеры изготовленных изделий и конструкций также демонстрировались на ВУЗПРОМЭКСПО. Разработанное в ИЦ «ЦКИ» программное обеспечение дает широкие возможности по кастомизации (доработки под запросы заказчика); также можно использовать и стороннее программное обеспечение. Вместе с принтером предоставляются методики и рекомендации по проектированию моделей для печати, выжиганию и литью.

Кроме того, команда CompMechLab^® представляла на выставке результаты проекта Федеральной целевой программы (ФЦП) Минобрнауки России «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014–2020 годы», в том числе программы 1.3 "Проведение прикладных научных исследований и разработок (ПНИЭР), направленных на создание продукции и технологий".

Цель проекта, выполняемого для компании «Завод Спецтехники» – разработка улучшенных прозрачных кабин с широким углом обзора, а также навесных элементов кузова для трактора нового поколения. Дополнительно ожидается совершенствование технологии производства кабин с сокращением количества производственных операций на 10%.

На первом этапе ПНИЭР разработана многомерная матрица целевых показателей и технологических ограничений, представляющая собой сформированные технические характеристики изделия для обеспечения всех требований по виброакустическому комфорту, обзорности, пассивной безопасности, эргономике и внутреннему микроклимату.
Разработана конечно-элементная модель кабины трактора индустриального партнера, проведена серия виртуальных ударных испытаний на соответствие сертификационным требованиям по пассивной безопасности в соответствии с актуальными ГОСТами; проведены патентные исследования.

Результаты виртуального испытания кабины трактора на соответствие требованиям по защите кабины от падающих предметов	Результаты виртуального испытания кабины трактора на соответствие требованиям по защите

Выбраны и обоснованы материалы конструкции: для кабины трактора - сталь марки Ст3, для облицовки - композиционные материалы. Для этого проведены анализ существующих баз данных материалов (Total Materia) и экспериментальные исследования предоставленных индустриальным партнером образцов.

Разработана полная цифровая модель компоновки трактора, в сборе она состоит из 2034 деталей и
включает в себя все основные подсистемы и агрегаты

Разработана стилевая поверхность для проектируемых в рамках совместного с индустриальным партнером проекта изделий, на которых проводится апробация создаваемой методики.

Дальнейшее развитие проекта предполагает разработку стилевой поверхности новой модели трактора с учетом современных тенденций в промышленном дизайне, эргономике, а также обзорности. Далее, на основе стилевой поверхности будет разработан силовой каркас кабины, отвечающий всем заданным требованиям по потребительским свойствам. Для производства кабины буден разработана и изготовлена производственная оснастка. После изготовления прототипов кабины будут проведены натурные испытания и валидация расчетных моделей. Этот проект реализуется при финансовой поддержке Минобрнауки России. Уникальный идентификатор проекта - RFMEFI57816X0206.

На выставке также демонстрировались текущие результаты еще одного значимого проекта, который реализуется в СПбПУ в рамках ФЦП: «Разработка интегрированной системы компьютерного проектирования и инжиниринга для аддитивного производства легких и надежных композитных конструкций ключевых высокотехнологичных отраслей промышленности» (руководитель проекта - проф. А.И. Боровков, проректор по перспективным проектам СПбПУ). Индустриальный партнер - Объединенная ракетно-космическая корпорация (ОРКК).

Разрабатываемая в рамках проекта интегрированная система компьютерного проектирования и инжиниринга для аддитивного производства легких и надежных композитных конструкций, разработанные методы, алгоритмы и расчетные методики будет впоследствии использоваться для проектирования оптимальных композитных конструкций. Разрабатываемое технологическое оборудование (Z-принтер) позволит аддитивно изготавливать плоские «анизогридные» сетчатые конструкции из трехкомпонентного композиционного материала, изготовление которых по существующим автоматизированным технологиям сегодня невозможно.

Проект «Разработка интегрированной системы компьютерного проектирования и инжиниринга для
аддитивного производства легких и надежных композитных конструкций
ключевых высокотехнологичных отраслей промышленности» на ВУЗПРОМЭКСПО
представлял заместитель руководителя Инжинирингового центра СПбПУ А.С. Немов

В рамках проекта разработана интегрированная система компьютерного проектирования и инжиниринга; разработаны и верифицированы / валидированы многоуровневые модели образцов композиционных материалов и элементов композитных конструкций; разработаны методики топологической и параметрической оптимизации конструкций ракетно-космической техники с использованием передовых систем конечно-элементного анализа и оптимизации. Изготовлен Z2-принтер для аддитивного изготовления образцов двух- и трехкомпонентных композиционных материалов и элементов композитных конструкций на их основе; изготовлены экспериментальные образцы композиционных материалов и элементов композитных конструкций, которые уже прошли серию исследовательских испытаний. Изготовлен макет Z-принтера для аддитивного изготовления образцов крупногабаритных композитных конструкций.

Участие Инжинирингового центра (CompMechLab) в деловой программе форума ВУЗПРОМЭКСПО-2016

Знаковым событием для форума и СПбПУ стало заключение соглашения о сотрудничестве с холдингом «Вертолеты России» (входит в Госкорпорацию Ростех), - церемония подписания документа состоялась 14 декабря в рамках выставки ВУЗПРОМЭКСПО-2016. 

Соглашение подписали директор по персоналу и организационному развитию холдинга «Вертолеты России» Евгений Кузьменков и проректор СПбПУ, руководитель Инжинирингового центра СПбПУ Алексей Боровков. 

«Развитие инновационных технологий производства вертолетной техники является для холдинга приоритетным направлением. С этой целью мы развиваем сотрудничество с высшими учебными заведениями, которые находятся в авангарде технического развития в нашей стране. Первым совместным проектом с Санкт-Петербургским политехническим университетом Петра Великого будет подготовка специалистов в сфере компьютерного инжиниринга. Принципиально важно, что обучение строится не на абстрактных учебных примерах, а вокруг существующих проектов, которые реализуются на наших предприятиях», - подчеркнул Евгений Кузьменков.

Соглашение также предполагает проведение совместных НИОКТР и формирование научно-технического задела для создания глобально конкурентоспособной вертолетной техники в условиях существенного усиления конкуренции в отрасли.

В рамках ВУЗПРОМЭКСПО также было подписано соглашение о сотрудничестве между СПбПУ и сообществом "Преактум" (сообщество, которое объединяет студентов, лидеров образования и бизнес-лидеров, помогая им сообща реализовывать проекты).

Соглашение о сотрудничестве подписали Евгений Белослудцев, заместитель директора по развитию аддитивных технологий Инжинирингового центра «Центр компьютерного инжиниринга» СПбПУ и
руководитель сообщества «Преактум» Олег Мансуров

Проректор по перспективным проектам СПбПУ, руководитель Инжинирингового центра СПбПУ, соруководитель рабочей группы Технет НТИ и лидер мегапроекта "Фабрики Будущего" Алексей Боровков также выступил на круглых столах ВУЗПРОМЭКСПО, посвященных результатам деятельности Инжиниринговых центров, созданных на основе технических университетов России, и вопросам реализации мегапроекта "Фабрики Будущего".

Круглый стол "Инжиниринговые центры на базе вузов: возможности для реального сектора экономики", организаторами которого выступили Минобрнауки России и Российское технологическое агентство (РТА), модерировали ​генеральный директор РТА Владимир Пастухов и начальник отдела развития кооперации реального сектора экономики и сектора генерации знаний Департамента стратегии, анализа и прогноза Минобрнауки России Наталья Сербина. Открывая мероприятие, Владимир Пастухов призвал участников круглого стола делиться успешными практиками и обсуждать проблемы, с которыми инжиниринговые центры сталкиваются в своей работе.

В своём выступлении Владимир Пастухов представил некоторые результаты правительственной подпрограммы "Развитие инжиниринговой деятельности и промышленного дизайна", в рамках которой открыт уже 41 инжиниринговый центр при ведущих технических вузах в разных регионах страны. Проект запустили в 2013 году, в этом году прошла уже 5-я волна конкурсного отбора по созданию инжиниринговых центров при вузах. За время работы подпрограммы заключено более 1200 договоров на оказание инжиниринговых услуг, общий объём которых составил около 4 114 млрд рублей. С точки зрения выполненных работ для реального сектора лидируют нефтегазовая, авиационная и радиоэлектронная отрасли. 

В завершение своего выступления Владимир Пастухов кратко представил наиболее успешные проекты, реализованные в рамках подпрограммы "Развитие инжиниринговой деятельности и промышленного дизайна", ключевых заказчиков и партнеров.

Далее были заслушаны выступления руководителей инжиниринговых центров, - в докладах освящались наиболее успешные кейсы и подходы, позволяющие их реализовать.

Предоставляя слово Алексею Боровкову, проректору по перспективным проектам СПбПУ, руководителю Инжинирингового центра СПбПУ, Владимир Пастухов подчеркнул, что ИЦ «ЦКИ» является "одним из наиболее ярких инжиниринговых центров России".

Профессор А.И. Боровков в своем выступлении представил ключевые составляющие успешности ИЦ «ЦКИ» и обозначил основные направления дальнейшего развития - как на российском, так и на мировом рынке.

В начале выступления проф. А.И. Боровков напомнил, что ИЦ «ЦКИ» стал победителем первой волны конкурсного отбора, и был создан в СПбПУ при участии компаний ГК CompMechLab "Лаборатория "Вычислительная механика" и «Политех-Инжиниринг».

Алексей Боровков отметил, что по итогам 2016 года основная компания ГК CompMechLab - "Лаборатория "Вычислительная механика" признана самой инновационной компанией России в Национальном рейтинге "Техуспех". Результаты Национального  рейтинга "Техуспех" были объявлены во время III Конгресса "Инновационная практика: наука плюс бизнес", прошедшего 7 декабря 2016 года. 

Руководитель ИЦ «ЦКИ» подчеркнул, что команда CompMechLab^® обладает опытом выполнения проектов для мировых индустриальных лидеров, в интересах таких всемирно известных компаний, как General Electric, Airbus, Boeing, BMW Group, Daimler, General Motors, Volkswagen Group, Schlumberger, LG Electronics и др. Интенсивные контакты с ведущими промышленными предприятиями мира позволяют сотрудникам Инжинирингового центра «бежать вперёд вместе с научно-технологическим фронтиром», - то есть постоянно оставаться в зоне передовых разработок, которые завершены и появятся на рынке через два–три года, когда у компании-лидера в этом возникнет необходимость.

Работа с самыми передовыми технологиями дает возможность переносить знания и навыки, полученные при работе над лучшими мировыми образцами наукоёмкой техники, на взаимодействие с российской высокотехнологичной промышленностью. Кроме того, сегодня Инжиниринговый центр СПбПУ представлен также на высокотехнологичном рынке Китая, работая в интересах, в первую очередь, предприятий автомобилестроения.

Как подчеркнул профессор А.И. Боровков, ключевое преимущество Инжинирингового центра – уникальные компетенции и опыт его сотрудников, в большинстве своем – выпускников СПбПУ. Проректор СПбПУ рассказал о дисциплинах, которые изучаются в вузе при подготовке специалистов. Также среди основных преимуществ ИЦ - практически все технологии мирового уровня, которые используют ведущие глобальные компании-лидеры. Как отметил Алексей Боровков, при приобретении коммерческих лицензий очень помогает программа Минпромторга России по субсидированию таких закупок.

Еще одно ключевое преимущество – использование командой CompMechLab^® ресурсов Суперкомпьютерного центра (СКЦ) СПбПУ, – одного из мощнейших на сегодня российских СКЦ, используемых для решения сложных промышленных задач: его пиковая производительность составляет около 1.3 ПФлопс. Так, уже сейчас для решения ресурсоёмких вычислительных задач инженерами CompMechLab используются 2 000 ядер суперкомпьютера, уже в ближайшее время появится возможность решать ресурсо`мкие промышленные задачи на 8 000 ядрах, а в следующем году - на 16 000 ядрах.

Далее профессор А.И. Боровков рассказал о ряде реализованных и реализуемых в Инжиниринговом центре проектах, о работе в рамках Технет Национальной технологической инициативы, о мегапроекте «Фабрики Будущего», направленном на решение задач-вызовов государственного значения, которые по тем или иным причинам не могут быть решены отечественной промышленностью.

Яркий пример таких задач – проект «Кортеж», который реализуется Инжиниринговым центром СПбПУ и ГК CompMechLab совместно с головным исполнителем – Центральным институтом автомобильной отрасли Государственным научным центром «НАМИ». Зона ответственности команды СompMechLab^® – проектирование кузова автомобиля премиум-класса, а также кузовов для всей линейки автомобилей (лимузин, седан, микроавтобус, внедорожник) на основе разработанной в рамках проекта Единой Модульной Платформы (ЕМП). Летом 2016 года состоялись первые краш-тесты, в том числе, на независимой (!) площадке в Берлине, где автомобиль проекта «Кортеж» с первой (!) попытки получил высший (!) балл – 5 звезд. После чего к команде инженеров CоmpMechLab , фактически, был адресован вопрос – возможно ли повторить этот успех и реализовать те же подходы в других отраслях? Таким образом появился проект «Фабрики Будущего», который был представлен президенту РФ Владимиру Путину 21 июля 2016 года, на заседании расширенного экспертного совета Агентства стратегических инициатив (АСИ). Проект «Фабрики будущего» был одобрен и получил поддержку АСИ.

Более подробно о направлениях работы сотрудников Инжинирингового центра в рамках Технет НТИ и развитии мегапроекта «Фабрики будущего» участники форума смогли узнать на круглом столе «Перспективные долгосрочные проекты Национальной технологической инициативы (НТИ) для реализации проекта «Фабрики Будущего», который состоялся сразу после завершения дискуссии по работе инжиниринговых центров на базе вузов.

По завершении выступления Алексея Боровкова начальник отдела развития кооперации реального сектора экономики и сектора генерации знаний департамента стратегии, анализа и прогноза Минобрнауки России Наталья Сербина поблагодарила руководителя ИЦ "ЦКИ", отметив: «Когда мы только начинали проект поддержки создания инжиниринговых центров при вузах, многое было сложным, многое – непонятным. Сейчас очень приятно, что инжиниринговые центры, созданные в первую очередь при Санкт-Петербургском политехническом университете, МГТУ им. Н.Э. Баумана, дают такие мощные результаты».

После окончания мероприятия, посвященного работе инжиниринговых центров на базе вузов состоялся круглый стол «Перспективные долгосрочные проекты Национальной технологической инициативы (НТИ) для реализации проекта «Фабрики Будущего».

В рамках дискуссии обсуждались вопросы актуальных для компаний высокотехнологичных отраслей промышленности и формирующихся рынков будущего инженерно-технологические проблемы-вызовы (Industrial Grand Challenge Problems), форматы взаимодействия органов власти, бизнеса, исследовательских и образовательных организаций и др.

На круглом столе соруководитель рабочей группы Технет НТИ, лидер мегапроекта "Фабрики Будущего", проректор по перспективным проектам СПбПУ Алексей Боровков выступил с докладом «Создание Фабрик будущего в высокотехнологичных отраслях промышленности».

Проф. А.И. Боровков напомнил о ключевых направлениях Технет: цифровое моделирование и проектирование, аддитивные технологии, новые материалы, Индустриальный интернет, робототехника, сенсорика, Big Data.

«Наша задача – собрать передовые производственные технологии в одном месте – на Фабрике будущего – и достаточно быстро выйти на изготовление конкурентоспособного опытного образца, а затем и мелкой серии, минимизируя при этом объём натурных испытаний», – рассказал Алексей Боровков.

Соруководитель рабочей группы Технет НТИ, лидер мегапроекта "Фабрики Будущего" рассказал об участниках проекта, ключевых задачах и планах на ближайшие три года. Были представлены «Фабрики будущего», работа по которым в CompMechLab уже ведется для предприятий, представляющих автомобилестроение, двигателестроение, вертолетостроение, кораблестроение, ракетно-космическую отрасль  и др.

На круглом столе также выступили:

- директор по инновационному развитию НПО «Сатурн» Дмитрий Иванов с докладом «Фабрика будущего в двигателестроении»,

- главный специалист отдела технологического сопровождения сборки автомобиля НТЦ УАЗ Михаил Медведев с докладом «Перспективы создания Фабрики будущего в автомобилестроении».

Евгений Белослудцев, заместитель директора по развитию аддитивных технологий Инжинирингового центра «Центр компьютерного инжиниринга» СПбПУ, заместитель соруководителя рабочей группы Технет НТИ рассказал о перспективных конкурсах РГ Технет.

Евгений Белослудцев отметил, что такие конкурсы всегда стимулируют развитие: «Срабатывает соревновательный эффект, который способствует развитию. По результатам конкурса каждый может определить свой уровень, одновременно выявляются лидеры – все это формирует сообщество, развивающее передовые производственные технологии». Эксперт добавил, что развитие направлений по оптимизации как раз является одной из задач открывшегося недавно Международного научно-образовательного Центра превосходства «Altair - CML - Политехник».

Завершающим событием круглого стола стала церемония награждения победителей технологического конкурса РВК и рабочей группы Технет НТИ «Оптимизация кронштейна по массе».

Участникам конкурса, организованного в рамках проекта GenerationS, необходимо было решить задачу по оптимизации детали с возможностью дальнейшего производства с помощью аддитивных технологий. Начальная масса металлического кронштейна составляла 3,14 кг – для победы в конкурсе необходимо было предложить минимальное по весу решение при удовлетворении всем ограничениям.

Всего на конкурс было подано 26 заявок. Победителями стали студенты 1-го курса магистратуры ИППТ СПбПУ, инженеры CompMechLab:

- Илья Зелинский (1 место, масса кронштейна – 531 г),

- Борис Соколов (2 место, масса кронштейна – 773 г),

на 3 месте - доцент МГТУ им. Н.Э. Баумана Денис Вдовин (масса кронштейна – 913​ г).

Для получения результатов магистранты ИППТ использовали лучшие компьютерные технологии мирового уровня: Altair OptiStruct и solidThinking Inspire.

Илье Зелинскому, студенту магистратуры ИППТ, удалось оптимизировать кронштейн со снижением массы более чем на 83% – финальное решение весит всего 531 граммов. В своей презентации Илья показал, как ему удалось достичь такого впечатляющего результата.

Награды победителям конкурса вручили Дмитрий Карелин, заместитель генерального конструктора по научно-исследовательской работе ​ НПО «Сатурн» и Константин Кайсин, менеджер проектов по развитию венчурного рынка РВК.