От виртуальности к реальности: на Всероссийском форуме в Самаре Алексей Боровков рассказал о цифровых двойниках как прорывной технологии в двигателестроении

5 октября 2022 года в Самаре начал работу Всероссийский научно-технический форум двигателей и энергетических установок, посвященный 110-летию ПАО «ОДК-Кузнецов». Масштабное мероприятие объединило представителей ведущих промышленных предприятий двигателестроительной отрасли, инженеров и ученых для обмена опытом в области цифровой трансформации двигателестроения.

Центральным событием первого дня форума стало пленарное заседание (экспертная панель)

• «Цифровое проектирование в двигателестроении: от виртуальности к реальности».

На обсуждение был вынесен широкий спектр вопросов, главные из которых – обеспечение импортонезависимости, достижение уникальных технических характеристик авиационных двигателей, подготовка инженеров с компетенциями мирового уровня.

Открывая пленарное заседание, модератор, советник губернатора Самарской области, генеральный директор управляющей компании научно-образовательного центра мирового уровня «Инженерия будущего» – «Институт регионального развития» Ольга Михеева подчеркнула, что ПАО «ОДК-Кузнецов» является одним из флагманов отечественного двигателестроения, где сосредоточены все фазы технологической цепочки создания перспективного двигателя: от разработки до поддержки в эксплуатации.

• «Предприятие успешно развивается. В условиях нового времени перед ним стоят новые задачи, когда нужно с колес решать задачи, создавать технологии и запускать их», – сказала Ольга Александровна.

Как отметил заместитель генерального директора – управляющий директор ПАО «ОДК-Кузнецов» Алексей Соболев, авиадвигателестроение является стратегически важной отраслью промышленности, обеспечивающей высокий уровень технологического развития и обороноспособность государства. Обмен знаниями и опытом на площадках тематических форумов позволяет своевременно реагировать на изменения, которые диктует глобальная повестка.

• «Что можно отнести к основным вызовам? Во-первых, это возрастающие потребности наших заказчиков. Во-вторых, работа по обеспечению технологической независимости авиационного двигателестроения в России. Авиация должна набирать обороты, выполнять поставленные задачи», – подчеркнул Алексей Алексеевич

Отдельно была обозначена важность подготовки квалифицированных кадров, разработки новых образовательных программ, непрерывного взаимодействия с научным сообществом. Предприятие «ОДК-Кузнецов» реализует инновационные и инфраструктурные проекты в сотрудничестве с Самарским национальным исследовательским университетом, якорным вузом-участником научно-образовательного центра мирового уровня «Инженерия будущего» и другими ведущими вузами страны.

• «Мир стремительно меняется, возрастают требования. Все переходят на цифру, все процессы – от проектирования до производства – проходят в цифровом формате. Сейчас возникла новая потребность – это массовое производство, которое требуется наладить, чтобы обеспечить гражданскую и военную авиацию собственными двигателями, – отметил ректор Самарского национального исследовательского университета Владимир Богатырев.

Цифровая трансформация относится к стратегическим задачам Объединенной двигателестроительной корпорации. Об этом говорил в своем докладе заместитель генерального директора – генеральный конструктор АО «ОДК» Юрий Шмотин. Он подчеркнул, что для создания конкурентоспособных авиационных двигателей требуются лучшие технологические решения и инструменты.

• «Когда мы говорим о разработке конкурентоспособных изделий, всегда помним, что для этого нужны лучшие технологии и решения, без которых новые изделия не создать. Они называются не просто новыми, а критически важными технологиями. Ряд направлений мы уже перевели в разряд промышленных, совершив серьезный рывок в применении. Это, к примеру, аддитивные технологии, которые активно используются в разработке газотурбинных двигателей, а также применение полимерных композиционных материалов и высокотемпературных керамических материалов», – рассказал Юрий Николаевич.

Наряду с инновационными технологиями не менее важно использовать передовое программное обеспечение, подчеркнул спикер. До 2025 года перед АО «ОДК» стоит задача – внедрить в процесс проектирования современные отечественные программные продукты.

Так, в ПАО «ОДК-Сатурн» (входит в Объединенную двигателестроительную корпорацию Ростеха) уже развернута Цифровая платформа разработки и применения цифровых двойников CML-Bench™, разработанная в Санкт-Петербургском политехническом университете Петра Великого (СПбПУ). В вопросах разработки, применения и внедрения отечественного инженерного программного обеспечения АО «ОДК» делает ставку на партнерство с вузами и отраслевыми институтами, подчеркнул Юрий Шмотин.

Спикер затронул и вопрос кадрового обеспечения. Ежегодно АО «ОДК» требуется около 300 конструкторов, которые владеют не только знаниями, но и навыками. Помимо развития собственного проекта подготовки молодых инженеров «Крылья Ростеха», компания поддержала федеральный проект по созданию Передовых инженерных школ, в том числе, выступила индустриальным партнером Передовой инженерной школы СПбПУ «Цифровой инжиниринг». Юрий Шмотин подтвердил готовность выстраивать системные образовательные программы для подготовки инженеров с компетенциями мирового уровня.

Тему продуктивного сотрудничества Центра компетенций НТИ СПбПУ «Новые производственные технологии» и АО «ОДК» продолжил проректор по цифровой трансформации СПбПУ, руководитель Передовой инженерной школы СПбПУ «Цифровой инжиниринг», Научного центра мирового уровня СПбПУ, Центра НТИ СПбПУ и Инжинирингового центра (CompMechLab^®) СПбПУ Алексей Боровков.

Спикер напомнил, что АО «ОДК» и Центр НТИ СПбПУ в 2018 году подписали дорожную карту «Технет НТИ – ОДК», направленную на взаимодействие по созданию цифровых двойников двигателей и внедрению инновационных технологий по всему жизненному циклу продуктовых программ корпорации и ее дочерних предприятий.

Алексей Иванович подробно рассказал о некоторых проектах Центра НТИ СПбПУ, реализованных в интересах АО «ОДК» на базе цифровой платформы CML-Bench™: 

• снижение массы двигателя ТВ7-117СТ-01 на основе технологии «цифровой двойник»,
• флагманский проект разработки цифрового двойника морского газотурбинного двигателя и редуктора в составе агрегата.

Отдельно Алексей Боровков отметил апробацию Цифровой платформы разработки цифровых двойников CML-Bench™ АО «ОДК» и подчеркнул, что именно "двигателестроение выступает ключевым драйвером развития этой уникальной платформы".

• «Цифровые двойники предполагают взаимную увязку сотен математических и компьютерных моделей разного уровня. Раньше они существовали по отдельности, создавались разными людьми в разное время, проходили сборку в голове главного конструктора – это называется неформализованные знания.
• На Цифровой платформе происходит капитализация и интеллектуализация знаний, все результаты выполнения проектов хранятся на цифровой платформе. В настоящее время на цифровой платформе CML-Bench™ представлено 288 тысяч цифровых и проектных решений.
• Начинающий инженер в процессе обучения может обратиться к этим данным, информации и знаниям, посмотреть, какие и почему принимались решения опытными инженерами. В этом и заключается система управления знаниями на цифровом уровне», – пояснил проректор по цифровой трансформации СПбПУ.

Алексей Иванович рассказал о планируемом развитии Цифровой платформы CML-Bench™, которое предусматривает несколько направлений:

• Отраслевая специализация;
• Интеграция с отечественным ПО (CAD, CAE, CAO, CFD);
• Сертификация средств защиты информации во ФСТЭК на соответствие CML-Bench™ требованиям по 6-му уровню доверия;
• Обучение и техническое сопровождение;
• Интеграция с Siemens Teamcenter – именно на этой PLM-платформе представлены результаты целых высокотехнологичных отраслей, например, ОДК и "Вертолеты России", а потому миграция данных и моделей с платформы Siemens Teamcenter на цифровую платформу CML-Bench™ является сверхактуальной задачей.

Цифровая платформа CML-Bench™ внесена в Единый реестр российских программ для электронных вычислительных машин и баз данных. Обеспечена совместимость с российской сертифицированной операционной системой со встроенными верифицированными средствами защиты информации Astra Linux Special Edition.

Алексей Боровков также рассказал о цифровых (виртуальных) испытаниях, отметив, что на базе Цифровой платформы CML-Bench™ могут быть разработаны основные компоненты цифровых двойников высокотехнологичных промышленных изделий, а также специализированные цифровые (виртуальные) стенды и цифровые (виртуальные) полигоны.

• «Цифровые (виртуальные) стенды и полигоны позволяют моделировать поведение изделий для любых сочетаний нагрузок – комбинированных нагрузок.
• Первый шаг – разработка цифровой модели или цифрового двойника существующего стенда, а последующие шаги – разработка и применение семейства цифровых (виртуальных) стендов, позволяющих моделировать поведение в различных ситуациях, включая аварийные ситуации.
• Уже есть проекты и решения, в которых проведенные цифровые испытания идут в зачет, поскольку в реальности необходимых стендов просто не существует и не будет создано в ближайшее время. Данное направление планируется и дальше развивать»,
  – подчеркнул Алексей Иванович.

Отвечая на вопрос модератора о том, можно ли на 100% доверять результатам цифровых (виртуальных) испытаний, Алексей Боровков уточнил, что цифровые испытания не отменяют натурные испытания, они значительно снижают объёмы натурных испытаний, а цифровые двойники позволяют опытным и испытательным образцам пройти испытания с первого раза, сократив тем самым сроки вывода продукции на рынок и расходы производителя.

В финале выступления Алексей Иванович отметил, что разработка и применение цифровых двойников является той технологией, которая способна значительно сократить себестоимость разработки и сроки вывода высокотехнологичной промышленной продукции на рынок, значительно ускорить создание изделий и достигнуть глобальной цели – обеспечение технологического суверенитета.

Пример выдающегося результата, который обеспечили передовые цифровые технологии в разработке двигателя ВК-650В для вертолетов, привел в своем докладе заместитель генерального директора по металлическим материалам НИЦ «Курчатовский институт» – ВИАМ Михаил Бакрадзе.

• «”ОДК-Климов” с нашей помощью удалось собрать демонстратор буквально за 3-5 месяцев вместо 1,5-2 лет, потому что сразу с конструкторами мы использовали все преимущества аддитивных технологий. Рабочие лопатки, камера сгорания – все это было изготовлено на аддитивном производстве. Несколько итераций, с конструкторами мы перепроектировали, создавали цифровые модели и тут же воплощали их в железе. Удалось успешно выйти на испытания двигателя-демонстратора», – рассказал Михаил Михайлович. 

Резюмируя все прозвучавшие мнения, участники пленарного заседания подтвердили, что актуальная стратегия цифровизации существенно меняет двигателестроение. Те требования, которым должна отвечать современная техника, сегодня невозможно обеспечить без комплексной интеграции цифровых моделей, ключевых компетенций и инфраструктуры всех участников цепочки поставок двигателей нового поколения. А подобные дискуссионные площадки позволяют использовать весь опыт и разнообразие взглядов участников форума, сформировать новые комплексные подходы для наиболее значимых задач двигателестроительной отрасли.

---

Всероссийский научно-технический форум двигателей и энергетических установок проходит с 5 по 7 октября 2022 года на двух площадках: в Самарском национальном исследовательском университете имени С. П. Королева и ПАО «ОДК-Кузнецов».
В качестве спикеров выступают более 50 сотрудников предприятий и научных работников профильных вузов и институтов.
Организована выставка передовых научно-технических решений в авиационной и аэрокосмической отрасли, энергетическом машиностроении, запланирована работа молодежной секции.