Центр НТИ СПбПУ принял участие в экспертной сессии по проекту «Северный морской транзитный коридор»

20 мая 2020 года в онлайн-формате состоялась экспертная сессия «Онтология моделирования при создании технически сложных объектов: цели, задачи, типы моделей, их предназначение (на примере проекта «Северный морской транзитный коридор»)», организованная отраслевым интегратором логистического бизнеса ГК «Росатом» – ООО «Русатом Карго» при организационной и технической поддержке АО «Российская венчурная компания» (АО «РВК») – государственный фонд фондов и институт развития венчурного рынка Российской Федерации. В мероприятии принял участие проректор по перспективным проектам СПбПУ, руководитель Центра компетенций НТИ СПбПУ «Новые производственные технологии» Алексей Боровков.

Проект «Северный морской транзитный коридор» (далее – СМТК) инициирован Госкорпорацией «Росатом» в 2019 году с целью создания нового предложения на международном рынке логистического сервиса по доставке грузов между Северо-Западной Европой и Восточной Азией через Северный морской путь (далее – СМП). Эксплуатация создаваемой логистической системы будет происходить в условиях не только российской, но и мировой цифровой экономики.

Создание логистической системы СМТК относится к «пионерским», комплексным и высокотехнологичным проектам, требующим консолидации научно-технического потенциала и кооперационного взаимодействия на межотраслевом уровне. Для развития проекта предполагается использовать передовые решения мирового уровня, а именно – цифровые технологии на основе Модельно-ориентированного системного инжиниринга 2.0 (Model Based System Engineering 2.0, MBSE 2.0) и платформенных сервисов. Их применение позволит оптимизировать затраты, сроки разработки проекта, проведение натурных испытаний и создать продукт конкурентного превосходства на основе бизнес-модели нового типа, включающей кибернетическую цифровую платформу создаваемой экосистемы.

Проект СМТК может стать полигоном, на котором будет отработана цифровая технология создания высокотехнологичных комплексных проектов. При этом внедрение современных подходов цифрового моделирования потребует от всех участников проекта переходить в новую парадигму цифровой трансформации, что несомненно требует единства в стратегии создания цифровых моделей.

Экспертная сессия была организована для обмена и синхронизации знаний, формирования единого представления потенциальных участников и других заинтересованных сторон о применении цифровых технологий информационного моделирования при реализации технически сложных проектов таких, как СМТК.

Участники мероприятия представили разработанные ими технологии цифрового моделирования, обсудили подходы и этапы формирования онтологической модели на примере проекта СМТК.

В экспертной сессии приняли участие представители следующих организаций: Госкорпорация «Росатом», Агентство по Дальнему Востоку, АО «Российская венчурная компания», Центр Арктические инициативы, Центр Национальной технологической инициативы "Новые производственные технологии" Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого, НИУ МФТИ «Физтех-Цифра», МГУ им. М.В. Ломоносова (экономический факультет), СПбГМТУ, МГТУ им Н.Э. Баумана, Морской центр МГУ, ПАО «Новатэк», МШУ Сколково, Центр энергетики, НИЦ Курчатовский институт, ЦНИИ Морского флота, ЦНИИ Технологии и судостроения, АО «Гринатом», РФЯЦ ВНИИЭФ (г. Саров), Отраслевой центр капитального строительства Росатома, предприятия АО «Атомэнергомаш», ПАО «Интелтех» (Ростех), НПК «Морсвязьавтоматика», ПАО ЦКБ «Айсберг», ООО «Ланит- Северо-Запад», НПО «А-Три», Всероссийское общество изобретателей и рационализаторов (ВОИР), НПП «АпАТэК – Прикладные перспективные технологии», Международная академия транспорта, ПМ СОФТ.

Экспертная сессия началась с приветственных слов руководителя департамента информационных технологий Госкорпорации «Росатом» Евгения Абакумова и первого заместителя генерального директора ООО «Русатом Карго», директора проектного офиса «Северный морской транзитный коридор» Ольги Кирдей.

Евгений Абакумов: «Все вместе мы должны сделать так, чтобы арктический проект стал победой российских технологий, цифровых технологий и технологий бизнеса. На этом проекте особенно ярко будет видно совместное развитие информационных цифровых технологий и бизнес-модели СМТК. Я очень рад и благодарен коллегам-организаторам, которые смогли взять на себя непростую задачу проведения такого масштабного мероприятия. Желаю всем участникам эффективной работы!».

Ольга Кирдей рассказала об основных задачах проекта по развитию нового логистического сервиса для товарообмена между Северо-Западной Европой и Восточной Азией. Особо была отмечена роль цифровизации в создании конкурентоспособной сервисной экосреды, интегрируемой в систему евро-азиатского товарообмена: «Проект СМТК комплексный, сложный и – про будущее. Первоначально мы ставили себе задачу гораздо уже: подобрать цифровые решения для контроля сроков и стоимости при строительстве коммерческого флота и транспортно-логистических узлов. Но теперь понимаем, что речь идет о развитии экосреды сервиса для будущего рынка товарообмена, причем на очень перспективном, евро-азиатском отрезке товарообмена».

Ольга Вячеславовна подчеркнула, что в проекте важно не остаться на микроуровне, а сформировать понимание метауровня (рынка, конкурентной среды), макромезоуровня (среды создания продукта, полигона) и затем уже разрабатывать цифровой двойник конкретных активов, услуг, которые будут предлагаться рынку. «Только в такой интегрированной связке мы можем говорить о том, что мы создали сервисный продукт, который будет актуален и конкурентоспособен при любом сценарии развития рынка товарообмена», – сказала Ольга Кирдей.

В качестве шага номер один по развитию проекта она назвала создание методологии информационного моделирования проекта, то есть введение единого понятийного языка: опорного представления основных терминов, опорной методологии, рабочих терминов и инструментов.

Модераторами мероприятия выступили:

• директор по развитию Северного морского транзитного коридора ООО «Русатом Карго» Станислав Чуй и
• к.э.н., доцент, советник по цифровой экономике декана экономического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова Елена Тищенко.

Станислав Чуй: «Создание СMТК относится к комплексным, сложным, высокотехнологичным проектам, который требует консолидации научно-технического потенциала и взаимодействия на межотраслевом уровне. Для реализации проекта необходимо использовать передовые решения мирового уровня, а именно – цифровые технологии моделирования. Также важно отметить, что в основе проекта лежит обеспечение экологических требований к арктическому судоходству. Обо всем этом мы будем сегодня подробно говорить. Желаю нам плодотворной работы!».

Елена Тищенко: «Сегодня здесь собрались представители научных и промышленных школ страны. Мне кажется, в таком составе мы сможем прийти к очень необычным результатам. На мой взгляд, междисциплинарность – ключевая составляющая этого проекта, причем междисциплинарность не только на технологическом уровне, но и на уровне экономических бизнес-моделей. Важно увидеть «фокус на связанность» во всех докладах, которые сегодня прозвучат».

Понятие «цифровой двойник» и концепцию технологии цифрового двойника представил участникам сессии проректор по перспективным проектам СПбПУ, руководитель Центра компетенций НТИ СПбПУ «Новые производственные технологии» Алексей Боровков.
Он выступил с докладом на тему

• «Об опыте и преимуществах создания цифровых двойников физического объекта. О подходах к созданию цифровых двойников в проекте создания инновационного судна арктического класса для проекта СМТК».

Алексей Иванович начал свое выступление с определения термина «цифровой двойник»: «Цифровой двойник (Digital Twin) – это одновременно процесс проектирования и технология создания глобально конкурентоспособной, наукоемкой, высокотехнологичной продукции, которой, конечно же, будет пронизан проект СМТК.

Один из главных постулатов передового производства: чем позже мы вносим изменения в проект, тем дороже стоят эти изменения, и наоборот.

Model Based System Engineering 2.0 и технология Digital Twin идут от требований к проекту, которые обычно указываются в ТЗ, к созданию многоуровневой матрицы требований / целевых показателей и ресурсных ограничений – ключевой составляющей технологии цифрового двойника, где происходит процесс рациональной балансировки всех конфликтующих между собой показателей и ресурсных ограничений (временных, финансовых, технологических, производственных, экологических и др.).

Следующий важный момент состоит в том, что на всех этапах разработки цифрового двойника используются технологии оптимизации – многокритериальные, многопараметрические, многодисциплинарные и др.

В итоге мы получаем «умный» цифровой двойник, который позволяет организовать эффективные обратные связи на всех этапах жизненного цикла продукции и, применительно к обсуждаемому проекту, разработать лучшие ледоколы и контейнеровозы для СМТК»».

Алексей Иванович отметил, что в цифровой экономике, где происходит обработка больших объемов данных, ключевое значение приобретает не обработка, передача, хранение или защита данных, а генерация этих данных.

«Мы должны избегать ситуаций, когда производим большое количество мусорных данных. Они фрагментарны, не показывают критические зоны и характеристики. Наша задача – генерировать «умные» данные, или Smart Big Data.

Цифровая экономика, по определению декана экономического факультета МГУ им. М. В. Ломоносова Александра Александровича Аузана, – это экономика со сверхнизкими трансакционными издержками. Совместное применение подходов Model Based System Engineering 2.0 и Digital Twin направлено на снижение этих издержек, в первую очередь, на начальных этапах. Если увязать эти процессы в цифровом двойнике, мы сможем достичь еще большего снижения таких издержек, причём - на всех этапах жизненного цикла высокотехнологичной продукции», – пояснил Алексей Иванович.

В качестве примера создания цифрового двойника Алексей Боровков рассказал о проекте разработки высокоскоростного композитного пассажирского катамарана «Грифон», реализованном совместно с головным исполнителем проекта - ОАО «Средне-Невский судостроительный завод». Уникальность проекта заключается в том, что корпус катамарана выполнен из углепластика. Создание цифрового двойника судна и применение композитных материалов позволило снизить вес и увеличить прочность судна. Кроме того, композитный корпус не подвержен коррозии, что существенно увеличивает срок его эксплуатации. Инновационный катамаран «Грифон» был спущен со стапелей Средне-Невского судостроительного завода в 2017 году. На сегодняшний день он единственный из всех типов многочисленных пассажирских судов, который продолжает бесперебойно работать даже во время осенних наводнений в Санкт-Петербурге.

Отметим, что сотрудничество Центра компетенций НТИ СПбПУ «Новые производственные технологии» и ООО «Русатом Карго» началось в январе 2020 года, когда представители организаций – участников проектного консорциума по созданию судна арктического класса в проекте СМТК с рабочим визитом посетили Центр НТИ СПбПУ.

Основной темой совещания стало обсуждение преимуществ использования цифровых двойников для разработки технически сложных объектов. Участники встречи рассмотрели уникальный опыт специалистов Центра НТИ СПбПУ в области создания и применения передовых производственных технологий, а также обсудили возможные подходы к их использованию в проекте СМТК.

На встрече Алексей Боровков рассказал о технологических ресурсах и компетенциях специалистов Центра НТИ СПбПУ, познакомил участников совещания с оригинальными подходами и технологиями, разработанными в Центре и используемыми его сотрудниками для достижения best-in-class характеристик проектируемых изделий.

В своем выступлении Алексей Иванович подробно остановился на том, как с помощью «умных» цифровых двойников (Smart Digital Twin) в кратчайшие сроки разрабатывать глобально конкурентоспособную кастомизированную продукцию нового поколения. Он отметил, что концепция Центра НТИ СПбПУ по созданию цифровых двойников основана на разработке сложных мультидисциплинарных математических моделях, которые агрегируют в себе все знания, применяемые при проектировании, производстве и эксплуатации объекта. Наличие этих знаний – необходимое, но недостаточное условие для создания «умных» цифровых двойников. Важными являются следующие компетенции:

• использование исключительно best-in-class технологий мирового уровня;
• применение системного инжиниринга и его современной редакции - Model Based System Engineering 2.0;
• управление многоуровневой матрицей требований / целевых показателей и ресурсных ограничений;
• валидация «умных» математических моделей и численных результатов;
• «цифровая сертификация», то есть организация специализированного бизнес-процесса, обеспечивающего прохождение с первого раза всего комплекса физических, натурных, сертификационных, рейтинговых и прочих испытаний.

Менеджер продукта CML-Bench™ Инжинирингового центра (CompMechLab^®) СПбПУ Дмитрий Рыжов продемонстрировал участникам встречи работу платформы CML-Bench™ – собственную разработку инженеров ИЦ CompMechLab^®, которая позволяет управлять рациональной балансировкой десятков тысяч целевых показателей и ресурсных ограничений, используемых в проектах.

Затем специалисты Центра НТИ СПбПУ на примерах проектов, выполненных в интересах высокотехнологичных отечественных компаний, представили эффективность технологии цифровых двойников для создания глобально конкурентоспособной продукции.

Так, заместитель начальника отдела компьютерного инжиниринга в автомобилестроении Инжинирингового центра (CompMechLab^®) СПбПУ Николай Харалдин рассказал о проекте разработки уникальных металлокомпозитных саней для транспортировки крупногабаритных сверхтяжелых грузов в экстремальных условиях Арктики и Антарктики.

Сани были разработаны для перевозок тяжелых грузов на расстояния в сотни и даже тысячи километров с учетом тяжелых условий транспортировки: низких температур, разряженного воздуха, сильных порывов ветра, интенсивной солнечной радиации, подъемов и спусков ледяной дороги.

«Сложность проекта заключалась не только в климатических особенностях регионов, где предполагалось использовать сани. Чтобы достичь нужных показателей, мы применили несколько технологических решений: совместно использовали композиты, полимеры, особые способы сварки инновационных материалов, нанопокрытия. Нашими основными инструментами проектирования были цифровой двойник и виртуальные испытания. В феврале прошлого года в Антарктиде сани успешно прошли ходовые испытания», – сказал Николай Харалдин.

Директор по развитию Северного морского транзитного коридора ООО «Русатом Карго» Станислав Чуй выступил с презентаций

• «Создание прототипа опорной модели архитектурного конфигуратора информационной модели проекта Северного морского транзитного коридора на основе унифицированных методов архитектурного моделирования Model Based System Engineering (MBSE) для повышения результативности организации и управления созданием и эксплуатацией технически сложными бизнес-системами».

​Он обозначил цели и задачи СМТК-проекта по созданию цифрового двойника судна арктического класса, в том числе с применением композитных материалов.

Стороны обсудили возможные направления сотрудничества, в том числе подходы к формированию дорожной карты по разработке цифрового двойника судна. Представители проектного консорциума и сотрудники Центра НТИ СПбПУ выразили большую заинтересованность в развитии взаимодействия и составили план организации сотрудничества на ближайшее время.