Цифровая платформа по разработке и применению цифровых двойников CML-Bench®
Уникальный онлайн-курс «Цифровые двойники изделий»
События 23 Августа 2023 года
Данная новость была прочитана 1856 раз

Представители Передовой инженерной школы СПбПУ «Цифровой инжиниринг» выступили на Международном военно-техническом форуме «Армия-2023»

С 14 по 20 августа в Москве состоялся Международный военно-технический форум «АРМИЯ-2023» – крупнейший смотр инноваций и современной продукции военного назначения, организатором которого традиционно выступает Министерство обороны Российской Федерации. Мероприятия проходили сразу на нескольких площадках: в Конгрессно-выставочном центре «Патриот», объектах Центрального военно-патриотического парка культуры и отдыха Вооруженных Сил России, на полигоне Алабино и аэродроме Кубинка. По данным Минобороны, за семь дней работы форум посетили более 1 млн человек.

Научно-деловая программа включала более 260 мероприятий: конференции, межведомственные брифинги, заседания, круглые столы. Основная цель – привлечение широкого научного и экспертного сообщества к обсуждению вопросов обеспечения военной безопасности, выработка предложений по актуальным задачам. На площадках обсуждались приоритетные направления развития военной науки, техники и технологий, механизмы создания научно-технического задела для разработки и модернизации вооружения, военной и специальной техники.

Представители Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого (СПбПУ), а также его структурных подразделений, которые входят в экосистему технологического развития СПбПУ, по традиции приняли активное участие в работе форума.

Инновационные разработки ученых Политеха были представлены на выставочном стенде. Инженеры ПИШ СПбПУ «Цифровой инжиниринг» продемонстрировали функциональные возможности Цифровой платформы разработки и применения цифровых двойников CML-Bench® единственной отечественной разработки подобного рода, сфокусированной на обеспечении проектирования и производства в кратчайшие сроки глобально конкурентоспособной высокотехнологичной продукции в различных отраслях и на новых зарождающихся рынках на основе цифровых двойников.

На стенде был представлен макет авиационного двигателя ТВ7-117СТ-01. Это знаковый проект, когда впервые в отрасли газотурбинного двигателестроения в рамках трех взаимосвязанных НИОКР по заказу АО «ОДК-Климов» на основе ЦП CML-Bench® были разработаны основные компоненты цифрового двойника авиационного газотурбинного двигателя.

Уникальным экспонатом стал макет малоразмерного турбовинтового двигателя для беспилотников и легких самолетов CML-180/240, над которым сейчас работают ученые НЦМУ СПбПУ и ПИШ СПбПУ. Он сможет заменить широко используемые в беспилотниках и легких самолетах иностранные поршневые двигатели Lycoming и Continental. Проектирование ведется с учетом таких факторов, как минимальная стоимость двигателя и минимальные затраты при его эксплуатации. Макеты представил инженер отдела кросс-отраслевых технологий Инжинирингового центра (CompMechLab®) ПИШ СПбПУ Дмитрий Усов.

Политех на протяжении многих лет выступает надежным партнером предприятий оборонно-промышленного комплекса и высокотехнологичных отраслей промышленности, в частности, двигателестроения.

Специально к форуму был подготовлен буклет, который содержит информацию о наиболее значимых вехах сотрудничества АО «Объединенная двигателестроительная корпорация» (входит в Госкорпорацию «Ростех») и структурных подразделений экосистемы технологического развития СПбПУ с 2017 года, включая такие события, как подписание дорожной карты сотрудничества «Технет НТИ – ОДК» на 2018–2025 гг, внедрение цифровой платформы CML-Bench® в дочерних организациях АО «ОДК», соглашение между ПАО «ОДК-Сатурн», СПбПУ и Рыбинским государственным авиационным техническим университетом (РГАТУ) им. П.А. Соловьева о создании Университетского зеркального инжинирингового центра, запуск совместных магистерских программ и программ ДПО в ПИШ СПбПУ, открытие в ПИШ СПбПУ совместного Научно-образовательного пространства и исследовательской лаборатории.

Проректор по цифровой трансформации СПбПУ, руководитель Передовой инженерной школы СПбПУ «Цифровой инжиниринг» Алексей Боровков стал ключевым спикером сразу на нескольких мероприятиях научно-деловой программы форума «Армия-2023».

17 августа в рамках дискуссионный клуб экспозиции Военного инновационного технополиса (ВИТ) «ЭРА» прошел

  • круглый стол на тему «Проблема верификации, валидации и оценки неопределенностей цифровых моделей изделий в России и за рубежом».

​Программа включала доклады представителей «ВИТ «ЭРА», РФЯЦ-ВНИИЭФ, НИЯУ МИФИ, 12 ЦНИИ Минобороны РФ и других ведущих исследовательских институтов, а также промышленных предприятий и крупных IT-компаний: «ОКБ Сухого», «ОДК», «ПЛМ-УРАЛ», холдинг «Т1» и др.

В приветственном слове начальник отделения ИТМФ Всероссийского научно-исследовательского института экспериментальной физики (РФЯЦ-ВНИИЭФ) Игорь Пономарев обозначил высокую актуальность темы и подчеркнул, что круглый стол организован для обмена информацией о подходах к проведению верификации, валидации и оценке неопределенностей цифровых моделей изделий, а также изучения примеров применения цифровых моделей для решения задач промышленности.

В своем докладе Алексей Боровков представил определения верификации и валидации, отметив важность проведения количественной оценки неопределенностей, поскольку это является обязательным условием для достижения достоверности инженерных расчетов (цифровых испытаний) с использованием разработанной модели.

Алексей Иванович подчеркнул, что математические и компьютерные модели, отражающие различные характеристики и свойства изделий, должны иметь высокий уровень адекватности реальным материалам, компонентам изделий, физико-механическим процессам. Объединение их в единую систему позволяет сформировать цифровой двойник (ЦД) изделия и системно подойти к разработке, производству и эксплуатации изделий.

Спикер напомнил, что общие положения разработки и применения цифровых двойников изделий определяет ГОСТ Р 57700.37–2021 «Компьютерные модели и моделирование. ЦИФРОВЫЕ ДВОЙНИКИ ИЗДЕЛИЙ. Общие положения», разработанный специалистами Центра НТИ СПбПУ совместно с РФЯЦ-ВНИИЭФ.

 

Алексей Боровков рассказал, что в ПИШ СПбПУ «Цифровой инжиниринг» и Инжиниринговом центре (CompMechLab®) используется уникальный российский продукт – Цифровая платформа CML-Bench®, которая позволяет разрабатывать основные компоненты цифровых двойников изделий для предприятий высокотехнологичной промышленности. В их числе – многоуровневая матрица требований, целевых показателей и ресурсных ограничений, математические и компьютерюпные модели с высоким уровнем адекватности, специализированные цифровые (виртуальные) стенды и цифровые (виртуальные) полигоны для цифровых (виртуальных) испытаний.

  • «Цифровые двойники изделий являются мощным инструментом, позволяющим достигать не только технологического прорыва, но и технологического превосходства, – объяснил Алексей Боровков. – Разрабатывая цифровой двойник, мы, фактически, задаем темпы развития больше, чем в настоящее время наблюдается в конкурентной среде, тем самым формируя и капитализируя на цифровой платформе научно-технологический задел. Все этапы, включая верификацию, валидацию и количественные оценки неопределенностей, ведут к тому, что мы получаем сбалансированные по разным противоречащим друг другу требованиям целевые показатели, которые значительно превышают характеристики, заданные в ТЗ. Таким образом происходит цифровая трансформация самой бизнес-модели: на рынок выводится продукт, который превосходит конкурентные изделия по техническим и потребительским характеристикам, а другие решения, которые еще лучше, остаются «в засаде» и могут быть выпущены на рынок в любой момент путём "материализации цифровых двойников", как того потребует конъюнктура рынка».

Алексей Боровков сделал акцент на том, что технология цифровых двойников позволяет значительно снизить объем дорогостоящих натурных испытаний за счет выполнения на этапе разработки большого количества цифровых (виртуальных) испытаний на специально разработанных цифровых (виртуальных) стендах и цифровых (виртуальных) полигонах. Это ключевое преимущество для разработки наукоемкой и высокотехнологичной продукции, в том числе и в оборонно-промышленном комплексе (ОПК).

  • «Очень важно, что верификация и валидация проводятся не только для финального изделия, а для разных компонентов и подсистем, для разного класса задач. Нам это гарантирует, что натурные испытания впоследствии, скорее всего, будут успешны. Отсюда возникает принципиально новый специализированный бизнес-процесс – «цифровая сертификация», когда мы делаем столько цифровых (виртуальных) испытаний, стендов, полигонов, сколько нужно для того, чтобы пройти весь комплекс натурных, сертификационных и прочих испытаний с первого раза. Разработка цифровых двойников и процесс «цифровой сертификации» значительно сокращают себестоимость разработки и время вывода серийного продукта на высококонкурентный рынок»,
    – резюмировал спикер.

В подтверждение сказанного Алексей Иванович привел целый ряд примеров, направленных на решение прорывных задач промышленности и ОПК. В числе таких проектов – оптимизация работы механического контактного взрывателя для перспективного ОФС калибра 57 мм, моделирование процессов декантирующей центрифуги (нефтегазовая промышленность), CFD-анализ процессов, возникающих в элементах ступени центробежного погружного насоса (нефтегазовое машиностроение), расчетное сопровождение проектирования и изготовления палубного аэрофинишера для ТАВКР «Адмирал Кузнецов» (судовое машиностроение) и др.

Завершая выступление, Алексей Боровков ответил на вопросы участников круглого стола, в том числе дал несколько рекомендаций по выстраиванию взаимодействия разработчиков инженерного программного обеспечения и предприятий-заказчиков в части процессов валидации моделей и результатов компьютерного моделирования.

На круглом столе прозвучали доклады, раскрывающие разные стороны процессов верификации, валидации и количественной оценки неопределенностей цифровых моделей.

Так, старший научный сотрудник, руководитель дизайн-центра НИЯУ МИФИ Николай Усачев рассказал об особенностях создания и применения цифровых моделей ЭКБ для РЭА доверенного назначения. Заместитель директора Института ядерной физики и технологий НИЯУ МИФИ Георгий Тихомиров представил доклад «Подходы к оценке неопределенностей результатов моделирования в атомной отрасли». Директор центра компетенций инженерного анализа и продуктовой разработки холдинга «Т1» Александр Собачкин обозначил задачу быстрой верификации новых изделий и ее решение с помощью отечественной СAE-системы CADFlo. По итогам обсуждений были выработаны предложения по теоретическим и методическим основам верификации и валидации, а также совершенствованию нормативно-правовой базы в данной области.

 

О применении высокопроизводительных вычислений и суперкомпьютерных технологий в процессе разработки высокотехнологичных промышленных изделий Алексей Боровков рассказал на

  • круглом столе «Технологии суперкомпьютерного моделирования в интересах Министерства обороны Российской Федерации»,

который также проходил 17 августа. В мероприятии принимали участие представители ведущих университетов, исследовательских центров, которые развивают данные технологии. Это МГУ им. М.В. Ломоносова, РФЯЦ – ВНИИЭФ, 12 ЦНИИ Минобороны России, КВВУ имени генерала армии С.М. Штеменко, Военная академия РВСН им. Петра Великого, ИжГТУ им. М.Т. Калашникова и др.

 

В докладе Алексей Иванович подробно остановился на функционировании цифровой фабрики СПбПУ по разработке и применению цифровых двойников на основе цифровой платформы CML-Bench® с целью достижения технологического суверенитета России. Он подчеркнул, что ежегодно выполняется более 100 проектов из 10 высокотехнологичных отраслей промышленности, и в этих процессах задействовано более 250 инженеров и специалистов.
Всего на цифровой платформе CML-Bench® представлено более 310 тысяч цифровых и проектных решений, что формирует уникальный научно-технологичаский задел – Digital Brainware. Применение технологии разработки цифровых двойников и цифровой платформы как уникального инструмента фактически представляет собой основу для цифровой трансформации отдельных отраслей промышленности.

  • «Если рассматривать структуру цифрового двойника дизельного двигателя, то, фактически, на выходе мы получаем энциклопедию, где "все разложено по полочкам". Если бы мы захотели ее напечатать, получилось бы 57 тысяч страниц. Только для формирования отчета по оценке прочности корпусных деталей требуется 240 часов автоматизированной обработки и генерации данных – это миллионы точек, тысячи кривых, таблиц, результаты цифровых испытаний для десятков заданных режимов, учитывающие все особенности поведения данной конструкции в разных режимах работы двигателя, включая повышенные нагрузки и аварийные ситуации. Учитываются все факторы, все математические и компьютерные модели взаимоувязаны, все противоречащие друг другу требования сбалансированы, то есть для их выполнения обоснованы компромиссные решения – в этом и заключается глубокий смысл цифрового двойника»,
    – отметил спикер.

Говоря о двигателестроении, Алексей Иванович добавил, что технологии цифрового моделирования и проектирования позволяют в максимально короткие сроки выходить на стадию серийного производства в новых отраслях, к примеру, в беспилотных авиационных системах (БАС):

  • «Это отрасль, которая фактически создается на наших глазах. Применение специализированного процесса проектирования – «цифровой сертификации» – особенно важно с учетом многообразия моделей и конструкций беспилотных летательных аппаратов, а также требований к разработке двигательных и силовых установок БпЛА и их компонентов».

В рамках круглого стола эксперты обсудили широкий перечень задач, касающихся эффективного применения технологий суперкомпьютерного моделирования. Прозвучали доклады о применении цифровых полигонов, о больших лингвистических нейросетевых моделях в автоматизированных системах военного назначения, использовании элементов искусственного интеллекта в метрологическом обеспечении полигонных испытаний для повышения качества измерений и многие другие.

 

Главный инженер проекта отдела исследования и проектирования механизмов Инжинирингового центра (CompMechLab®) ПИШ СПбПУ Михаил Корчков принял участие в

  • круглом столе «Обеспечение безопасности и повышение мобилизационного потенциала беспилотной авиации» и конференции «Цифровая трансформация».
  • «Форум «Армия» – не только площадка для демонстрации новейших видов вооружений, заключения крупных государственных контрактов между корпорациями и государствами, но и площадка для взаимодействия разработчиков, инженеров, технических специалистов. В ходе мероприятий, в которых я участвовал, обсуждались ключевые проблемы новой отрасли беспилотной авиации: цифровое проектирование, производство, эксплуатация и сертификация БпЛА. Состоялись рабочие встречи с потенциальными заказчиками, удалось найти точки взаимодействия, обсудить фронтирные инженерные задачи»,
    – рассказал Михаил. 

Представители ПИШ СПбПУ посетили развернутую в рамках форума тематическую выставку, посвященную инновациям и передовым достижениям в области отечественных технологий искусственного интеллекта. На ней демонстрировались лучшие практические разработки и технологии в различных отраслях и сферах применения.

 

Важной частью деловой программы стала серия встреч с участниками форума от промышленных предприятий, научного и бизнес-сообщества, а также органов государственной власти. По итогам Международного военно-технического форума «Армия-2023» Алексею Боровкову вручен почетный диплом за лучший доклад в рамках научно-деловой программы форума «Армия-2023».


Об участии представителей ПИШ СПбПУ «Цифровой инжиниринг», Центра НТИ СПбПУ, Инжинирингового центра (CompMechLab®) СПбПУ в мероприятиях Международного военно-технического форума «АРМИЯ» в разные годы можно прочитать ниже.

2022 год

Форум «АРМИЯ-2022»: Алексей Боровков выступил с докладом в секции «Аддитивные технологии: импортозамещение и обретение технологической независимости»

Уникальная разработка, не имеющая аналогов в стране и в мире: Алексей Боровков рассказал о возможностях и преимуществах Цифровой платформы CML-Bench™ участникам пленарного заседания форума «АРМИЯ-2022»

Алексей Боровков представил первый в мире стандарт в области цифровых двойников изделий на форуме «АРМИЯ-2022»

Цифровые двойники и цифровая трансформация ОПК: Алексей Боровков выступил на конференции «Технологические тренды» в рамках форума «АРМИЯ-2022»

Новые технологии мышления и фронтирные инженерные задачи: представители Центра НТИ СПбПУ приняли участие в научно-деловой программе форума «АРМИЯ-2022»

 

2021 год

АРМИЯ-2021: Алексей Боровков принял участие в рабочем совещании «Программы инновационного развития холдингов госкорпорации «Ростех» как катализатор применения технологических компетенций вузов в процессах диверсификации»
Представители НЦМУ СПбПУ и Центра НТИ СПбПУ приняли активное участие в форуме «Армия-2021»
«Цифровой двойник – технология создания новой высокотехнологичной продукции» доклад заместителя руководителя Центра НТИ СПбПУ Виктора Дураничева на форуме «Армия-2021»
«Цифровая платформа разработки цифровых двойников как основа управления жизненным циклом высокотехнологичных изделий»: доклад Петра Гаврилова на форуме «Армия-2021»
«Цифровая трансформация промышленности. Обеспечение технологического прорыва в сфере ОПК»: доклад Александра Тамма на форуме «Армия-2021»

2020 год

Представители Центра НТИ СПбПУ приняли участие в Форуме «Армия-2020»
Форум «Армия-2020»: круглый стол «Перспективы развития современных систем связи, отечественной компонентной базы и подготовки кадров для ОПК РФ»
Форум «Армия-2020»: круглый стол «ОПК 2030. Практическое прогнозирование как инструмент развития промышленности, законодательства, управления»