Цифровая платформа по разработке и применению цифровых двойников CML-Bench®
Уникальный онлайн-курс «Цифровые двойники изделий»
События / Мероприятия 27 Октября 2023 года
Данная новость была прочитана 2500 раз

Алексей Боровков принял участие в отраслевой конференции проектного направления «Прорыв» и обсудил с ведущими экспертами научно-технологические вопросы развития новых ядерных энерготехнологий и реализацию проектов направления «Новая атомная энергетика»

20-21 октября 2023 года в г. Сочи состоялась конференция «Новая атомная энергетика» в поддержку реализации стратегической инициативы социально-экономического развития Российской Федерации в области энергетики «Новая атомная энергетика».

Организатор мероприятия – Госкорпорация «Росатом».

Участники конференции – руководители Госкорпорации «Росатом» и ее организаций, руководители Центров ответственности Проектного направления (ПН) «Прорыв», работники организаций атомной отрасли, а также представители государственных органов власти, научные и бизнес-эксперты, представители организаций-партнеров.

Среди ключевых участников и почетных гостей мероприятия – проректор по цифровой трансформации Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого (СПбПУ), руководитель Передовой инженерной школы СПбПУ «Цифровой инжиниринг», Научного центра мирового уровня СПбПУ «Передовые цифровые технологии», Центра компетенций НТИ СПбПУ «Новые производственные технологии» и Инжинирингового центра (CompMechLab®) СПбПУ Алексей Боровков.

Всего в дискуссии очно приняли участие более 170 делегатов и свыше 600 участников присоединились в онлайн-формате. На площадке шестой отраслевой конференции ПН «Прорыв» ведущие эксперты обсудили научно-технологические вопросы развития новых ядерных энерготехнологий и реализацию проектов, входящих в направление «Новая атомная энергетика».  

 

Генеральный директор Госкорпорации «Росатом» Алексей Лихачев отметил, что понятие «Новая атомная энергетика», как и разрабатываемая стратегия, нуждаются в дополнительном осмыслении и доработке.

  • «Для меня понятие "Новой атомной энергетики" состоит из трех взаимодополняющих частей:
    – Первая включает проекты АЭС нового поколения: ВВЭР-1200, БН-1200М и БР-1200, реакторы средней и малой мощности, их тиражирование в России с абсолютным импортозамещением и российскими компонентами.
    – Вторая часть
    поэтапное движение от обоснования, теоретической иллюстрации через НИОКР к атомной энергетике IV поколения с замкнутым ядерным топливным циклом (ЗЯТЦ) в реальном воплощении на земле. Сейчас мы называем это ПЭК (Промышленный ЭнергоКомплекс), включающий быстрые реакторы, пристанционные заводы производства и рециклирования топлива. Эти части рассматриваются нами и как объекты в России, и как объекты экспорта.
    – Третья часть – технологическая. Подразумевает создание системы, позволяющей на совершенно новом технологическом уровне строить и эксплуатировать то, что мы создаем (это новые материалы, цифровые технологии, микроэлектроника, аддитивное производство, современное ПО и т.д.)»
    ,
    – сказал Алексей Евгеньевич, подчеркнув, что решить задачи реализации стратегии «Новой атомной энергетики» под силу только специалистам-участникам конференции, других людей, способных это воплотить, по словам руководителя атомной отрасли, в мире нет.

Первый заместитель генерального директора по развитию новых продуктов атомной энергетики Госкорпорации «Росатом», куратор проектного направления «Прорыв» Александр Локшин (выпускник СПбПУ, почетный доктор СПбПУ) отметил, что в рамках программы «Прорыв» создается российская атомная энергетика IV поколения, к которой предъявляются дополнительные по сравнению с существующими ядерно-энергетическими системами требования: неограниченность ресурсной базы, решение проблем радиоактивных отходов и конкурентоспособность в промышленных масштабах. На сегодняшний день, по его словам, для обеспечения повышения конкурентоспособности принято решение о сооружении энергоблока с натриевым реактором БН-1200М на Белоярской АЭС. Какие-то оптимизационные решения по этому проекту уже приняты, но еще очень многое предстоит сделать.

  • «Отработка замыкания топливного цикла и новая реакторная технология со свинцовым теплоносителем – это опытно-демонстрационный энергетический комплекс в Северске. В следующем году должен быть введен в эксплуатацию первый из трех его модулей – по фабрикации и рефабрикации и начаться промышленная наработка смешанного уран-плутониевого топлива для второго модуля – энергоблока. Физический пуск реактора планируем на конец 2026 года. Ввод третьего модуля – переработки отработавшего топлива – конец десятилетия»,
    – рассказал Александр Маркович.

В ходе пленарного заседания также прозвучали доклады директора по управлению научно-техническими программами и проектами – директора Департамента научно-технических программ и проектов Госкорпорации «Росатом» Натальи Ильиной, начальника аналитического отдела АО «Прорыв» Андрея Каширского, старшего вице-президента по научно-технической деятельности АО «ТВЭЛ» Александра Угрюмова, заместителя директора – директора направления радиохимии ЧУ «Наука и инновации» Юрия Шадрина, директора по проектированию перспективных проектов АО «Атомэнергопроект» Леонида Лебедева, главного экономиста проектного направления «Прорыв» Дмитрия Толстоухова, заместителя генерального директора – технического директора АО «Русатом Энерджи Проджектс» Леоша Томичек.     

Директор по управлению научно-техническими программами и проектами – директор Департамента научно-технических программ и проектов Госкорпорации «Росатом» Наталья Ильина обратила внимание, что проекту «Прорыв» в этом году исполнилось 12 лет и за это время он приобрел межотраслевой национальный масштаб.

  • «Мы рассматриваем его как важный шаг к созданию новой технологической платформы ядерной энергетики, обеспечивающей ее естественную безопасность и окончательное решение проблемы ОЯТ.
  • Финансирование проекта с 2011 по 2030 гг. составит порядка 540 млрд рублей. Необходимо отметить, что в ходе его реализации уже получено более 5,5 тысяч результатов, оформленных как нематериальные активы. Более 100 организаций из 5 федеральных округов участвуют в кооперации проектного направления «Прорыв»: НИЦ “Курчатовский институт” – научный руководитель КП РТТН, учреждения РАН, неотраслевые предприятия, в том числе малого и среднего бизнеса. Сегодня команда проекта – почти 15 тысяч специалистов. Имеющих степень кандидата или доктора наук в два раза больше, чем в среднем по отрасли, однако молодежи всего 15 %.
  • Очевидно, что особое внимание необходимо уделять на подготовку кадров в профильных университетах, повышение качества специалистов для разработок в области атомной техники, эксплуатации АЭС и объектов замыкания топливного цикла, создания цифровых двойников объектов и тренажеров, обучения и переподготовки персонала. Необходима долгосрочная программа подготовки инженерной элиты новой атомной энергетики, а также масштабная программа популяризации ядерных технологий и профориентации школьников.
  • Сегодня «Прорыв» – это сердце двухкомпонентной атомной энергетики, благодаря ему сохраняется безусловное мировое лидерство России по направлению ядерные технологии»,
    – подчеркнула Наталья Ильина.

В ходе панельных сессий участники конференции обсудили состояние разработок и перспективы реакторов БН и ВВЭР, решение проблем радиоактивных отходов (РАО) и отработавшего ядерного топлива (ОЯТ), перспективы внедрения современных цифровых решений в технологические процессы создания двухкомпонентной ядерной энергетики, вопросы роботизации производства, проблемы лицензирования и нормативной базы для реакторов на быстрых нейтронах и другие темы.

В рамках панельной сессии, посвященной проблемам проектирования и строительства, с докладом на тему

  • «Цифровой инжиниринг. Цифровые (виртуальные) испытания, стенды и полигоны. Цифровые двойники и "цифровая сертификация"»

выступил Алексей Боровков. Свое сообщение Алексей Иванович начал с определения термина «цифровой инжиниринг»:

  • «Цифровой инжиниринг – это высокотехнологичный мультидисциплинарный наукоемкий подход к созданию изделий, который предполагает обеспечение жизненного цикла объекта с поддержанием непрерывной двусторонней IT-связи между реальными объектами  и цифровым пространством, включая разработку на основе многоуровневой матрицы требований, целевых показателей и ресурсных ограничений, программно-технологической платформы – Цифровая платформа CML-Bench® – и системы интеллектуальных помощников, предназначенных для разработки цифровых двойников изделий, проведения цифровых (виртуальных) испытаний на цифровых (виртуальных) стендах и полигонах».

Спикер также рассказал о роли механики и передовых цифровых технологий, онтологии цифрового инжиниринга, традиционном и современном месте системного цифрового инжиниринга в жизненном цикле изделий.

  • «Системный цифровой инжиниринг в настоящее время играет ключевую роль в процессе разработки высокотехнологичных промышленных изделий, а компьютерный инжиниринг (Computer-Aided Engineering), занимая скромное место в жизненном цикле изделий – "инженерные расчеты", трансформировался, начиная с 2010 года, в актуальное научно-технологическое направление цифровой инжиниринг на основе передовых цифровых технологий, в первую очередь, на основе технологии-интеграторе и технологии-драйвере развития – технологии цифровых двойников и платформенных решений, на базе которых формируются экосистемы технологического развития»,
    – подчеркнул Алексей Боровков.

Цифровой двойник изделия это сложная система, состоящая из цифровой модели изделия и двусторонних IT-связей с реальным изделием, причем, полномасштабная цифровая модель играет ключевую роль, отметил спикер. Алексей Иванович напомнил, что согласно ГОСТ Р 57700.37–2021 «Компьютерные модели и моделирование. ЦИФРОВЫЕ ДВОЙНИКИ ИЗДЕЛИЙ. Общие положения» термин «цифровой двойник изделия» определяется как система, состоящая из цифровой модели изделия и двусторонних информационных связей с изделием (при наличии изделия) и (или) его составными частями. ГОСТ предполагает, как минимум, существование и наполнение трех типов цифровых двойников, существующих на основных стадиях жизненного цикла: разработки (ЦД-Р), производства (ЦД-П) и эксплуатации (ЦД-Э).

Делая отсылку к монографии «Прикладная математика: предмет, логика, особенности подходов» (1976 год, авторы: Блехман И.И., Мышкис А.Д., Пановко Я.Г.) спикер напомнил, что важнейшим требованием к математической и компьютерной модели является требование ее адекватности изучаемому реальному объекту (материалам, процессам и т.д.) относительно выбранной системы его характеристик.  В продолжение Алексей Боровков представил график качественной зависимости адекватности цифровых моделей изделия от различных факторов.

  • «Многие проблемы предопределены тем, что зачастую на практике применяются математические и компьютерные модели, которые не обладают достаточным уровнем адекватности, причем, как по качественным, так и по количественным характеристикам. Когда мы работаем с промышленностью, мы видим, что часто применяются модели низкого уровня адекватности, которые не описывают с необходимой точностью сложные явления, физико-механические и технологические процессы, материалы, изделия, системы, машины, конструкции, установки, сооружения, их поведение на эксплуатационных режимах, включая аварийные ситуации»,
    отметил Алексей Иванович.

Спикер продолжил:

  • «За счет проведения большого числа цифровых (виртуальных) испытаний, в том числе на цифровых (виртуальных) стендах и полигонах, становится возможным реализовать на практике «цифровую сертификацию» – специализированный бизнес-процесс, основанный на сотнях / тысячах / десятках тысяч цифровых (виртуальных) испытаний как отдельных компонентов, так и системы в целом на цифровых (виртуальных) испытательных стендах и полигонах, целью которого является прохождение с первого раза всего комплекса натурных, сертификационных и прочих испытаний».

Эффективно реализовать процесс «цифровой сертификации» можно на базе Цифровой платформы разработки и применения цифровых двойников CML-Bench®, позволяющей сформировать единую систему цифрового проектирования на основе математических и компьютерных моделей (Simulation-Driven Design) с высоким уровнем адекватности, прошедших процедуры валидации в сравнении с результатами натурных испытаний.

Алексей Иванович наглядно представил характеристики функционирования Цифровой фабрики СПбПУ по разработке и применению цифровых двойников на основе Цифровой платформы CML-Bench®: за 184 недели (с 30.03.2020 года, день начала работы сотрудников Инжинирингового центра в удаленном режиме в связи с эпидемией коронавируса) было выполнено свыше 125 000 цифровых испытаний на десятках специализированных цифровых (виртуальных) стендах и полигонах («в среднем» порядка 100 цифровых испытаний в сутки, примерно 4-5 испытаний выполняются каждый час).

  • «На сегодняшний день на Цифровой платформе CML-Bench® представлено свыше 317 000 цифровых и проектных решений, которые сформированы в результате работы с предприятиями 10 высокотехнологичных отраслей промышленности, среди них, конечно, предприятия и дивизионы Госкорпорации "Росатом". Выполнение около 150 НИОКР для приоритетных отраслей промышленности России – это наш скромный вклад в достижение технологического суверенитета России»,
    – завершил спикер.

В ходе пленарной сессии участники также обсудили и другие актуальные вопросы: проблемы проектирования, строительства, лицензирования и нормативной базы для реакторов на быстрых нейтронах, технологию цифровых двойников для ядерных энергокомплексов и другие вопросы. С докладами выступили директор по науке и инновациям АО «Атомэнергопроект» Сергей Егоров, главный инженер ПН «Прорыв» Андрей Петренко, генеральный конструктор ПН «Прорыв» Вадим Лемехов, директор по цифровизации ПН «Прорыв» начальник отдела математического моделирования и цифровизации АО «Прорыв» Андрей Федоровский.

 

Ключевым докладом сессии «Мост в будущее: преемственность поколений» стал

  • исторический обзор развития атомных технологий «От Атомного проекта к новой технологической платформе ядерной энергетики»

научного руководителя проектного направления «Прорыв» Евгения Адамова.

  • «Сегодня мы нашли серьезное обоснование для того, чтобы развивать ядерную энергетику и достигать 25% генерации электроэнергии в России, в том числе основанное на прогнозе ИНЭИ РАН, который показывает, что к 2030-2035 гг. мы достигнем такого момента, когда возникает необходимость в появлении новой генерации, а к 2050 г. около 80 ГВт нужно будет построить. За них мы и должны соревноваться в следующих десятилетиях»,
    – отметил Евгений Олегович.

Продолжили панельную дискуссию, посвященную развитию технологических компетенций, подготовке инженерных кадров, и.о. ректора университета «Сириус» Лилия Кирьянова, заместитель директора департамента – начальник отдела управления персоналом ЯОК Госкорпорации «Росатом», заместитель генерального директора по персоналу АО «Прорыв» Кира Головлева, главный эксперт АО «Прорыв» Елена Родина.

Руководитель Передовой инженерной школы СПбПУ «Цифровой инжиниринг» Алексей Боровков выступил с докладом на тему

  • «Цифровой инжиниринг: модель инженерной подготовки в интересах предприятий атомной отрасли».

Алексей Иванович представил участникам конференции концепцию, модель и возможности Передовой инженерной школы СПбПУ «Цифровой инжиниринг», ключевая цель которой – создание нового типа инженерной подготовки в интересах высокотехнологичных компаний России за счет цифровой трансформации образовательных подходов и технологий, включающей разработку новых образовательных программ высшего и дополнительного профессионального образования на основе выполнения прорывных исследований и научно-исследовательских, опытно-конструкторских и технологических работ, направленных на решение актуальных фронтирных инженерных задач.

Ключевое условие создание Передовых инженерных школ – системная работа в партнерстве с высокотехнологичными российскими компаниями. Так, Передовую инженерную школу СПбПУ «Цифровой инжиниринг» поддержало рекордное число высокотехнологичных организаций, компаний и корпораций России, среди которых 7 дивизионов Госкорпорации «Росатом», ОДК из Госкорпорации «Ростех», «Газпром нефть», «Северсталь» и др. – всего 22 организации представили официальные письма поддержки с указанием направлений сотрудничества и перечней тем актуальных НИОКР с объемом софинансирования 1,7 млрд руб. в 2022–2030 гг.

Перечисляя основные направления исследований ПИШ СПбПУ, среди которых кросс-отраслевые цифровые платформенные решения и технологии, системный цифровой инжиниринг в двигателестроении, цифровые технологии в атомной отрасли, цифровые технологии для топливно-энергетического комплекса и новые материалы, Алексей Боровков отметил особенности обучения в магистратуре ПИШ СПбПУ: образовательную траекторию каждого студента сопровождают два наставника – преподаватель / ведущий инженер Передовой инженерной школы СПбПУ «Цифровой инжиниринг» и представитель индустриального партнера будущего работодателя, в интересах которого выполняется НИОКР:

  • «Фактически, это двухлетняя стажировка в рамках обучения в магистратуре ПИШ СПбПУ, в рамках проведения исследований и участия в выполнении НИОКР по теме согласованной с высокотехнологичной компанией, зачастую будущим работодателем, где работодатель может присмотреться к студенту, к результатам его деятельности, а учащийся – сформировать индивидуальную траекторию своего карьерного роста».

Магистратура Передовой инженерной школы СПбПУ «Цифровой инжиниринг» дает возможность совмещать научно-образовательную подготовку (получать знания от ведущих инженеров, преподавателей университета, которые выполняют реальные НИОКР в интересах промышленности) и работу на предприятии, потенциально будущем месте работы.

  • «Основа учебного процесса в магистратуре Передовой инженерной школы СПбПУ "Цифровой инжиниринг" – реальное выполнение НИОКР по многим актуальным направлениям.
  • Важно понимать, что в настоящее время основная проблема российского инженерного образования стоит в том, что студентов учат преподаватели, которые сами за последние 5, 10, 15 лет не выполняли НИОКР по заказам промышленности, что, фактически, представляет собой "пассивное обучение, трансляцию и пересказ чужих знаний".
  • В нашем случае работа над выполнением проектов на 50% сопровождается получением неформализованных знаний: мы переходим от выталкивающей к вытягивающей модели знания, направленной на выявление и получение дополнительных знаний, умения, навыков и целенаправленного формирования компетенций для увеличения качества образования»
    – подчеркнул Алексей Иванович.

Спикер также рассказал о важности формирования образовательных программ совместно с индустриальными партнерами: формулировки вектора профессиональной деятельности и перечня компетенций, постановки фронтирных задач, определение спектра совместных НИОКР.

  • «В ближайший год мы запустим еще 6 образовательных программ совместно с промышленными компаниями и организациями, а на сегодняшний день у нас действуют уже 7, где партнерами выступают ООО "Центротех Инжиниринг", НПО "Центротех" / АО "ТВЭЛ" (Госкорпорация "Росатом"), ПАО "Северсталь", "ЛЕНПОЛИГРАФМАШ", ПАО "Кировский завод", АО "ОКАН", Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова и, конечно, ведущее подразделение СПбПУ – Инжиниринговый центр (CompMechLab®) СПбПУ» – подвел итоги Алексей Боровков.

Отраслевая конференция проектного направления «Прорыв» проводится регулярно с 2014 года и является элементом единой информационной и организационной среды новой технологической платформы атомной энергетики. В настоящее время принято решение расширить её рамки, включив все проекты «Новой атомной энергетики».

Реализуемый Госкорпорацией «Росатомом» проект «Прорыв» нацелен на достижение нового качества ядерной энергетики, разработку, создание и промышленную реализацию замкнутого ядерного топливного цикла на базе реакторов на быстрых нейтронах, развивающих крупномасштабную ядерную энергетику.

На территории Сибирского химического комбината возводится Опытно-демонстрационный энергетический комплекс в составе энергоблока с реактором БРЕСТ-ОД-300 со свинцовым теплоносителем и замыкающего ядерный топливный цикл пристанционного завода, который включает в себя модуль переработки облученного смешанного уранплутониевого (нитридного) топлива и модуль фабрикации/рефабрикации для изготовления стартовых твэлов из привозных материалов, а впоследствии твэлов из переработанного облученного ядерного топлива. Напомним, в декабре 2022 года в торжественной церемонии завершения создания стенда приемо-сдаточных испытаний главного циркуляционного насосного агрегата РУ БРЕСТ-ОД-300 в онлайн-формате принял участие Алексей Боровков. Алексей Иванович отметил, что испытательный комплекс ГЦНА будет основной для формирования уникального валидационного базиса в целях разработки моделей с высоким уровнем адекватности, которые будут использовать суперкомпьютерное моделирование, а также выразил готовность Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого принять участие в совместной работе:

  • «Фундамент долгосрочных успешных взаимоотношений с предприятиями Госкорпорации "Росатом" может стать основой для создания уникальных математических и компьютерных моделей, для получения уникальных, чрезвычайно полезных для конструктов и эксплуатантов этой установки знаний».

Фотографии предоставлены организаторами конференции «Новая атомная энергетика»
(автор: Даниил Соцков)

Новости на сайте по теме публикации: