События 29 Мая 2020 года
Данная новость была прочитана 10615 раз

Алексей Боровков выступил с визионерской лекцией для руководителей компании АО «Группа „Илим“»

27 мая 2020 года проректор по перспективным проектам СПбПУ, лидер (соруководитель) рабочей группы «Технет» НТИ, руководитель Центра компетенций НТИ СПбПУ «Новые производственные технологии», руководитель Инжинирингового центра CompMechLab® СПбПУ Алексей Боровков выступил в онлайн-формате с визионерской лекцией для руководителей АО «Группа „Илим“» – крупнейшей российской целлюлозно-бумажной компании. Выступление было посвящено теме «Технологии цифрового проектирования и моделирования (Smart Design), цифровые двойники (Digital Twin), цифровые тени (Digital Shadow).

В начале лекции Алексей Иванович сделал краткий экскурс в историю промышленных революций. Он отметил, что каждая новая промышленная революция характеризуется появлением новых видов деятельности и новых организационных структур, что в итоге приводит к более масштабным трансформациям, а именно – к изменению технологии мышления. «Четвертая промышленная революция, в рамках которой мы живем и работаем, отличается тем, что сближает материальный и цифровой миры. На пересечении этих миров создается цифровой двойник (Digital Twin), который становится технологией и более того – драйвером устойчивого экономического развития компаний», – сказал Алексей Боровков.

Алексей Иванович представил уровни цифровой трансформации компаний (на основании материалов IDC, International Data Corporation). На уровне 1 (эпизодический) компания сопротивляется цифровой трансформации, ее бизнес и IT-стратегия не связаны друг с другом, не соответствуют корпоративной стратегии и не ориентированы на требования клиентов. На уровне 2 (ситуативный) компания признает необходимость разработки клиентоориентированной бизнес-стратегии на основе цифровых технологий, но ее применение ограничено рамками отдельных проектов. На уровне 3 (стандартный) компания осуществляет цифровую трансформацию: цели бизнес- и IT-стратегий взаимоувязаны и заключаются в создании продуктов и обеспечении уровня обслуживания клиентов за счет применения цифровых технологий. Эти цели, однако, никак не учитывают прорывной потенциал, которым обладают цифровые технологии. На уровне 4 (продвинутый) компания успешно осуществляет цифровую трансформацию: благодаря интеграции и синергии принципов управления из бизнес- и IT-стратегий, компания на постоянной основе создает продукты и услуги за счет применения цифровых технологий. Наконец, на уровне 5 (прорывной) компания постоянно осуществляет цифровую трансформацию: она активно использует прорывные методы внедрения цифровых технологий и создания бизнес-моделей, меняющих рынки. Результат уровня 5: компания переформатирует существующие рынки и создает новые рынки «под себя», становится безоговорочный лидером, который постоянно движется вперед и которого стремятся догнать конкуренты.

В качестве примера перехода на новый технологический этап развития Алексей Иванович привел в пример Германию. В 2011 году для повышения конкурентоспособности немецкой промышленности в этой стране была запущена программа Индустрия 4.0. Эта программа подразумевает переход от встроенных систем (embedded systems) к киберфизическим системам (cyber-physical systems) управления, соединяющим реальные объекты с информационными процессами или виртуальными объектами через информационные сети и интернет. Алексей Боровков отметил: «Германия длительное время готовила почву для перехода на Индустрию 4.0, проводя цифровизацию различных направлений экономики. В России этот подготовительный этап не был проведен. Но уже очевидно, что для компаний, работающих на глобальном высокотехнологичном рынке, нет другого пути, кроме как в Индустрию 4.0».

Алексей Иванович подчеркнул, что в условиях IV промышленной революции на первый план выходит конкуренция экосистем. Он рассказал о том, что в Санкт-Петербургском политехническом университете Петра Великого создана уникальная инновационная экосистема, в которую входят Институт передовых производственных технологий СПбПУ, Центр компетенций НТИ СПбПУ «Новые производственные технологии», Инжиниринговый центр «Центр компьютерного инжиниринга» и группа высокотехнологичных спин-аут компаний CompMechLab®.

Институт передовых производственных технологий СПбПУ с 2016 года развивает в России концепцию «Фабрики Будущего» (Factories of the Future, FoF). «Фабрики Будущего – это тотальная цифровизация производственных процессов и производство в кратчайшие сроки глобально конкурентоспособной продукции. Ключевой инструмент и одновременно продукт Фабрик Будущего – цифровые платформы, а также цифровые двойники. На Западе крупнейшие компании-лидеры используют эту концепцию уже более 10 лет. Она является самым эффективным ответом на вызовы IV промышленной революции», – пояснил Алексей Иванович.

Затем Алексей Боровков рассказал о ключевых направлениях деятельности, имеющихся компьютерных ресурсах и компетенциях мирового уровня Центра НТИ СПбПУ. Он отметил, что Центр является лидером в сфере разработок наукоемких и мультидисциплинарных технологий, конструкций, оборудования и продуктов на основе передовых производственных технологий (цифрового проектирования и моделирования, компьютерного и суперкомпьютерного инжиниринга, компьютерных технологий оптимизации и аддитивных технологий). Особое внимание он уделил развитию консорциума Центра НТИ СПбПУ: «По состоянию на май 2020 года консорциум насчитывает 74 участника и более 25 компаний-партнеров. Такая партнерская сеть дает возможность в сжатые сроки реализовывать масштабные проекты и решать сложные мультидисциплинарные задачи через объединение уникальных компетенций и ресурсов».

Алексей Иванович подчеркнул, что достижение лидирующих позиций в сфере передовых производственных технологий – одно из ключевых направлений стратегии развития Политехнического университета как глобально конкурентоспособного научно-образовательного центра.

«В 2015 году Политехнический университет был включен в реализацию Национальной технологической инициативы – стратегического вектора технологического развития России. В 2019-м году, совместно с более чем 230 экспертами из 125 организаций и компаний мы разработали основополагающий документ – дорожную карту по развитию «сквозной» цифровой технологии «Новые производственные технологии», утвержденную Правительственной комиссией, для реализации в рамках федерального проекта «Цифровые технологии» национальной программы «Цифровая экономика». Дорожная карта используется в качестве главного ориентира для оказания мер государственной поддержки и создает условия для системного и качественного развития цифровых технологий», – пояснил Алексей Боровков. Он также отметил, что СПбПУ – инициатор разработки и участник реализации дорожной карты «Технет» (передовые производственные технологии) НТИ. Научный и технологический задел Политехнического университета, а также мегапроект «Фабрики Будущего», инициатором которого он выступает, легли в основу формирования дорожной карты «Технет».

 

Алексей Иванович рассказал о том, что по направлению «Технет НТИ» в декабре 2018 года Центр НТИ СПбПУ и Объединенная двигателестроительная корпорация утвердили дорожную карту сотрудничества «Технет НТИ – ОДК». Стороны договорились осуществлять взаимодействие по созданию «умных» цифровых двойников двигателей и внедрению инновационных технологий по всему жизненному циклу продуктовых программ корпорации и ее дочерних предприятий. Также в рамках сотрудничества предполагается проведение обучения специалистов ОДК в Центре НТИ СПбПУ для формирования компетенций в области Индустрии 4.0, в том числе цифрового проектирования и моделирования, новых материалов и передовых производственных технологий.

Затем Алексей Боровков перешел к детальному представлению новой парадигмы цифрового проектирования и моделирования на основе разработки и применения «умных» цифровых двойников (Smart Digital Twin). Алексей Иванович подробно рассказал об инструментах цифровой трансформации: цифровом двойнике (Digital Twin), «умном» цифровом двойнике (Smart Digital Twin), цифровой тени (Digital Shadow), «умной» цифровой тени (Smart Digital Shadow) (читайте подробнее на эту тему – эксклюзивное интервью А.И. Боровкова для третьего номера ежеквартального дайджеста Центра НТИ СПбПУ «Цифровые двойники: мифы и реальность»).

Алексей Иванович отметил, что разработка цифрового двойника начинается в момент появления идеи о разработке нового продукта. Цифровой двойник – это технология-интегратор: он формируется на основе применения «сквозных» цифровых технологий (компоненты робототехники и сенсорика, технологии виртуальной и дополненной реальности, искусственный интеллект, системы распределенного реестра, технологии беспроводной связи и новые производственные технологии).

Для создания цифрового двойника используются исключительно best-in-class технологии мирового уровня, применяется системный инжиниринг и его современная версия – Model Based System Engineering 2.0. «Ключевой составляющей цифрового двойника является многоуровневая матрица требований / целевых показателей и ресурсных ограничений, где происходит процесс рациональной балансировки всех конфликтующих между собой показателей и ресурсных ограничений (временных, финансовых, технологических, производственных, экологических и др.). Важный этап разработки цифрового двойника – применение технологий оптимизации – многокритериальных, многопараметрических, многодисциплинарных и др., – пояснил Алексей Боровков. – Итогом этой работы, а также проведения многочисленных виртуальных испытаний с использованием виртуальных стендов и полигонов становится построение нескольких траекторий проектирования, удовлетворяющих требованиям ТЗ. Один из разработанных цифровых двойников выводится на рынок, другие – «сидят в засаде» до момента, когда сложится необходимая рыночная конъюнктура. Так формируется гарантированное зарезервированное развитие компании, ее устойчивый экономический рост».

Алексей Иванович представил уникальную разработку Центра НТИ СПбПУ – Цифровую платформу разработки цифровых двойников CML-Bench™, удостоенную в 2017 году Национальной промышленной премии Российской Федерации «Индустрия». Эта платформа позволяет управлять процессами цифрового проектирования, мультидисциплинарного математического моделирования и оптимизации, процессами генерации, хранения, обработки, передачи и защиты больших данных (в первую очередь «умных» – Smart Big Data), ресурсами высокопроизводительных вычислительных систем (HPC-Hardware), десятками best-in-class компьютерных технологий (CAE-Software) и, конечно, Digital Brainware (цифровая платформа CML-Bench™ содержит более 175 000 проектных решений из многих высокотехнологичных отраслей промышленности, сформированных в ходе выполнения реальных проектов).

«Цифровая платформа CML-Bench™ для распределенной разработки цифровых двойников позволяет в процессе цифрового проектирования и моделирования выполнять десятки и сотни тысяч виртуальных испытаний на специализированных виртуальных стендах и полигонах. В этих работах одновременно принимают участие сотни инженеров. В итоге цифровая платформа CML-Bench™ позволяет осуществлять рациональную балансировку ~ 125 000 требований / целевых показателей и ресурсных ограничений, что, безусловно, является фундаментальной характеристикой, обеспечивающей глобальную конкурентоспособность продукции», – пояснил Алексей Боровков.

 

Алексей Иванович привел в пример проекты, выполненные инженерами Центра НТИ СПбПУ и ГК CompMechLab®: проект «Кортеж»/AURUS, головной исполнитель ФГУП «НАМИ», – разработка кузова единой модульной платформы; разработка Вибросита – основного элемента системы очистки бурового раствора (ТВЭЛ/Росатом). На их примере он продемонстрировал эффективность применения российской цифровой платформы CML-Bench™.

Также Алексей Иванович отметил, что платформа CML-Bench™ обеспечивала и продолжает обеспечивать эффективную и бесперебойную работу инженеров Центра НТИ СПбПУ в течение всего режима самоизоляции, и привел статистику работы команды за 8 недель (с 30 марта по 24 мая 2020 года):

Четырехчасовая лекция вызвала большой интерес у слушателей. Они задали много уточняющих вопросов и обратились к Алексею Боровкову за дополнительными комментариями.

Так, слушатели лекции интересовались:

Разработка какой технологии позволит быть конкурентными на рынке IT-технологий?«Работая активно с промышленностью, я понимаю, что сейчас ключевой технологией – причем, интегратором, драйвером – является технология цифровых двойников. Для того чтобы владеть этой технологией, нужно работать с мировыми компаниями и видеть на реальных примерах, как цифровые двойники позволяют создавать конкурентные преимущества. Процесс следующий: вначале необходимо быть вровень с технологическим фронтиром, затем – сделать технологический отрыв, а после этого – выйти на технологическое превосходство, то есть нужно убегать быстрее, чем тебя догоняют. Технология цифровых двойников именно это и позволяет сделать».

Кем должен быть руководитель цифровых проектов в компании – хорошим управленцем, инженером или математиком?«Когда речь идет о создании высокотехнологичной продукции, чрезвычайно важным является понимание процессов разработки этой продукции, и для этого базовое образование, конечно, должно быть инженерным. Другое дело, что дальше на это нанизываются менеджерские функции, управление логистикой, ценообразованием. И в таком случае на первый план выходит подход Model Based System Engineering 2.0, о котором я говорил. Пример – проект «Северный морской транзитный коридор», в котором цель – обеспечить на две недели быстрее доставку из Азиатско-Тихоокеанского региона в Роттердам, чем через Суэцкий канал».

Каким образом определяется необходимый уровень глубины моделирования (детализации реальных процессов) для цифрового двойника? «Ключевым элементом является валидация. Стандарт для валидации был разработан в середине 1990-х годов в США, в первую очередь – в NASA. Когда сотрудники NASA убедились, что более 75% их расчетов аэродинамики не соответствуют действительности, то поняли, что необходимы изменения. Появились термины Verification и Validation. Verification – термин, связанный с программным обеспечением и его сертификацией, за него несет ответственность разработчик. Validation – зона ответственности инженера, процесс, когда сравниваются результаты численного моделирования с результатами натурных экспериментов. Если экспериментальные данные отсутствуют, можно считать, что мы ничего не знаем о процессе, и необходимо поставить эксперименты. Цифровой двойник может указать, какие датчики и где поставить, какие эксперименты провести».

Можно ли на основании цифровой тени создать цифровой двойник? – «Это будет очень приблизительный подход, он называется «обратная задача». Мы выборочно ставим тысячи датчиков и по вторичным признакам наблюдаем за процессом, получаем фрагментарные данные, с помощью которых хотим описать сложные процессы. В результате только накапливаем терабайты мусорных данных. Важно понимать, что цифровая экономика – это, среди прочего, экономика данных, и ключевым этапом в ней является генерация Smart Big Data, то есть содержательной информации. В этом нам помогает цифровой двойник. Он, как я уже говорил, обладает предсказательным потенциалом и может определить критические зоны и характеристики на всех этапах жизненного цикла объекта».

Новости на сайте по теме публикации: