«Нерешаемых задач нет, есть задачи, решение которых не финансируется»: Алексей Боровков выступил с лекцией на тему цифровой трансформации промышленности перед специалистами предприятий Роскосмоса

11 мая 2022 года по приглашению Госкорпорации «Роскосмос» проректор по цифровой трансформации Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого (СПбПУ), руководитель Научного центра мирового уровня СПбПУ «Передовые цифровые технологии», Центра компетенций Национальной технологической инициативы (НТИ) СПбПУ «Новые производственные технологии» и Инжинирингового центра (CompMechLab^®) СПбПУ Алексей Боровков выступил с заказной лекцией на тему

• «Цифровая трансформация промышленности на основе разработки и применения цифровых двойников».

Выступление состоялось в рамках второго модуля «Цифровая трансформация: назначение, возможности и перспективы» отраслевой программы обучения.

В начале своей лекции Алексей Иванович рассказал об оценке эффективности применения цифровых двойников в космической отрасли и привел данные компании Deloitte, согласно которым стоимость запуска спутников уже снизилась с $200 млн до $60 млн за счет моделирования многоразовых ракет с потенциальным снижением до $5 млн. При этом структурированный цифровой двойник космического корабля позволяет отслеживать объект на 150% точнее, что перспективно для более дальних расстояний.

Кроме того, аэрокосмические компании, ориентированные на цифровые инновации, лучше подготовлены к периоду 2022-2025 гг. – они посредством проведения комплексной цифровой трансформации могут повысить свою эффективность до 20%.

Далее проректор по цифровой трансформации СПбПУ привел данные компании Accenture, которая в 2015 году провела опрос топ-менеджеров 30 аэрокосмических предприятий из Бразилии, Канады, Франции, Германии, Италии, Испании, Великобритании и США. Основные итоги исследования:

• 53% аэрокосмических компаний ожидают, что их инвестиции в цифровые технологии сократят производственные задержки.
• 100% респондентов высшего руководства рассматривают цифровые технологии как средство преобразования поддержки техобслуживания и ремонта (MRO).
• Аэрокосмические производители планируют инвестировать 5-10% своих общих доходов в цифровые возможности в течение следующих трех лет, чтобы сократить время выхода на рынок и повысить качество.

Продолжив тему разработки и применения цифровых двойников в аэрокосмической и оборонной промышленности, спикер выделил 7 стадий жизненного цикла (на основе данных компании Siemens):

• Model-Based System Engineering (MBSE);
• IPP&E (интегрированное решение по планированию и выполнению программ);
• Разработка и проектирование изделий;
• Управление верификацией;
• Совместная работа в цепи поставок;
• «Интеллектуальное» производство;
• Планирование и управление техническим обслуживанием.

Алексей Иванович Боровков в своем докладе подробно остановился на проблеме мусорных данных и привел кейс компании General Electric, которая, генерируя более 42 млн терабайт данных в год, «практически захлебнулась в мусорных данных».

• «Естественно, возникает вопрос от перехода от Big Data к Smart Big Data, чтобы не генерировать мусорные данные. Например, по оценкам специалистов нефтегазовой отрасли, содержательными являются не более 3-5% данных», – отметил спикер.

В следующей части своего доклада лектор представил понятие цифровой экономики и процитировал декана экономического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова А. Аузана:

• «Цифровая экономика – это экономика со сверхнизкими трансакционными издержками».

Так, например, ​формирование матрицы требований, целевых показателей и ресурсных ограничений является основой для формирования сверхнизких трансакционных издержек.

• «Основные характеристики цифровой экономики – прозрачность и прослеживаемость. Мы можем всегда посмотреть, какие решения были приняты разными командами и специалистами месяц назад, год или несколько лет назад. Многих это, естественно, пугает. Эти решения, включая неудачные, тупиковые, для решения конкретной задачи, хранятся на уникальной цифровой платформе CML-Bench^тм и могут быть полезны в дальнейшем, в ходе решения другой задачи. 
  Сейчас наша цифровая платформа CML-Bench™ содержит более 280 тысяч проектных и цифровых решений, все математические, компьютерные и цифровые модели, разработанные виртуальные стенды и виртуальные полигоны, включая результаты виртуальных испытаний», – дополнил Алексей Боровков.

Далее спикер продемонстрировал подход СПбПУ к разработке цифрового двойника высокотехнологичного изделия на примере морского газотурбинного двигателя (морского ГТД), отметив, что данный наукоёмкий проект решает проблемы импортозамещения, импортоопережения и технологического суверенитета.

Продолжая тему разработки и применения цифровых двойников, Алексей Иванович подробно остановился на ключевом понятии адекватности модели. Адекватность модели – соответствие модели моделируемому изделию (процессу, явлению) по обоснованному перечню характеристик. Далее спикер представил график качественной зависимости адекватности цифровых моделей изделия от различных факторов: наличия квалифицированных кадров, технологий, высокопроизводительных вычислительных систем, сроков, объемов финансирования и др.

• «Нерешаемых задач нет. Не решаются те задачи, которые не финансируются», – отметил проректор по цифровой трансформации СПбПУ.

Далее лектор рассказал слушателям о так называемых «долинах смерти», которые ждут всех, кто двигается по пути цифровой трансформации бизнес-процессов. Есть 3 момента, которые со временем выходят за грань знаний, опыта и интуиции генерального конструктора:

• Сложность задач (система & подсистемы & компоненты, "мультифизика" = мультидисциплинарность, технические и кибер-физические системы, системы систем, экосистемы и пр).
• Технологии (мульти-технологичность, «best-in-class», кросс-отраслевой трансфер, комплексирование технологий, цифровые платформы, экосистемы и пр.).
• Компетенции мирового уровня (Brainware, «инженерный спецназ», цифровые платформы, сетевые структуры, экосистемы).

• «Со временем задачи становятся сложнее, а времени и денег – как правило, меньше, чем было у наших предшественников. Цифровой двойник – инструмент преодоления этой  второй «долины смерти». «Долины смерти» нельзя преодолеть прогуливаясь по ним. Их нужно преодолевать прыжком, по возможности, исключая лишние операции или делая всё быстрее, интенсивнее, чем обычно. Например, в третьей «долине смерти» речь идёт про уровни TRL 4-7, которые финансируются значительно меньше, чем уровни TRL 1-3, 8-9 и, как правило, многие многие проекты преждевременно заканчиваются («погибают») именно в этой «долине смерти» », – отметил спикер.
• «Четвертая «долина смерти» касается внесения изменений. Чем позже мы вносим в проект изменения, тем дороже они будут стоить. Как правило, для внесения изменения нужно возвращаться на предыдущие этапы, а внесение изменения в один из компонентов влияет на смежные компоненты. Обычно изменений много, поэтому необходим новый «инструментарий», позволяющий их вносить и анализировать последствия на ранних этапах работы».

Разработка цифрового двойника направлена на то, чтобы с первого раза пройти весь комплекс необходимых испытаний и радикально сократить время и себестоимость разработки глобально конкурентоспособной продукции нового поколения.

Далее Алексей Боровков представил структуру цифровой платформы разработки и применения цифровых двойников CML-Bench^тм. Фактически, это платформа по управлению требованиями, изменениями, конфигурациями, данными, знаниями, компетенциями и проектами.

• «В год мы делаем порядка 50 проектов для 10 высокотехнологичных отраслей. Речь идет о разработке умных цифровых двойников. В результате мы получаем цифровой след реализации проекта, который принципиально отличается от того, к чему мы все привыкли (когда развитие проекта идет step-by-step и iteration-by-iteration). Мы одновременно запускаем 10-20-30 траекторий реализации проекта и на финише получаем около 10 решений, которые удовлетворяют требованиям ТЗ. И тогда мы первым решением, которое реализуем «в железе», побеждаем конкурентов по техническим и потребительским характеристикам, а остальные несколько решений с лучшими характеристиками оставляем «в засаде» – «цифровые двойники в засаде». Эта технология была апробирована в ГК «Росатом», когда корпорация занималась выводом на новый уровень развития нефтегазового машиностроения», – рассказал лектор.

Цифровая платформа CML-Bench^тм – полностью российская разработка (разработка Инжинирингового Центра CompMechLab СПбПУ), которая зарегистрирована в Едином реестре российских программ для ЭВМ и баз данных.

В среднем на цифровой платформе проводится более 120 виртуальных испытаний в сутки, 5 виртуальных испытаний в час. В период с 30 марта 2020 года было сгенерировано 315 терабайт содержательной информации. Платформа позволяет осуществлять прозрачный процесс проектирования, обоснования и принятия решения.

• «Фактически мы переходим к технологии – «непрерывные ворота качества». Сделав изменения, мы в этот же день видим результат – не загоняют ли эти изменения ситуацию в тупик, а также, какие изменения позитивно влияют на ситуацию. Важнейший компонент цифрового двойника – это матрица требований, целевых показателей и ресурсных ограничений. Если матрицы нет, она завуалирована, неформализована, на нее нельзя посмотреть, то и цифрового двойника, как правило, нет, а есть всего лишь набор цифровых моделей, цифровых технологий, которые применяются, но решения принимаются на основе неформализованных знаний и представь », – заключил спикер.

Завершилось выступление Алексея Ивановича Боровкова сессией вопросов-ответов, во время которой были представлены кейсы в области цифрового инжиниринга и разработки глобально конкурентноспособной продукции на простейшем примере топологической оптимизации авиационного кронштейна.