Омский научно-исследовательский институт приборостроения ознакомился с компетенциями Передовой инженерной школы СПбПУ «Цифровой инжиниринг» в цифровой сертификации

23 января 2024 года в Передовой инженерной школе Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого «Цифровой инжиниринг» состоялась рабочая встреча с представителями Омского научно-исследовательского института приборостроения. Встреча направлена на знакомство с экосистемой технологического развития СПбПУ и основными компетенциями подразделений с целью поиска направлений сотрудничества.

Проректор по цифровой трансформации СПбПУ, руководитель Передовой инженерной школы (ПИШ) СПбПУ «Цифровой инжиниринг», Научного центра мирового уровня (НЦМУ) СПбПУ «Передовые цифровые технологии», Центра компетенций Национальной технологической инициативы (НТИ) СПбПУ «Новые производственные технологии», Инжинирингового центра (CompMechLab^®) СПбПУ Алексей Боровков поприветствовал представителей Омского научно-исследовательского института приборостроения.

Представители Омского научно-исследовательского института приборостроения поблагодарили за организацию встречи и выразили заинтересованность в переходе к цифровым испытаниям изделий с целью сокращения натурных тестов в области радиоэлектронной промышленности.

Проректор по цифровой трансформации СПбПУ, руководитель Передовой инженерной школы СПбПУ «Цифровой инжиниринг» Алексей Боровков рассказал об экосистеме технологического развития Политехнического университета и основных проектах, компетенция и достижениях её подразделений.

«Золотой стандарт экосистемы технологического развития СПбПУ состоит из пяти структурных подразделений, которые формируют  динамически развивающуюся систему, обеспечивающую цифровизацию высокотехнологичных отраслей промышленности через реализацию совместных НИОКР с индустриальными партнёрами по актуальным фронтирным инженерным задачам, разработку и коммерциализацию технологий, нормативное регулирование, стандартизацию, осуществление фундаментальных исследований, подготовку инженеров нового поколения, а также обучение специалистов предприятий передовым производственным технологиям в целях  экономического роста и достижения  технологической независимости, безопасности и суверенитета страны.  Все подразделения сформированы результате побед университета в федеральных конкурсах. Сотрудничество подразделений экосистемы технологического развития СПбПУ с индустриальными партнёрами построено на принципе открытости коммуникации, оптимизации процессов взаимодействия для создания комфортной рабочей среды, адаптации предлагаемых решений под реальные условия производства с учетом ресурсных ограничений», – отметил Алексей Иванович.

Проректор по цифровой трансформации СПбПУ Алексей Боровков остановился на примере: «Центр компетенций Национальной технологической инициативы СПбПУ «Новые производственные технологии» был создан в 2018 году в результате победы в Всероссийском конкурсе на формирование Центров НТИ на базе образовательных организаций высшего образования и научных организаций. Деятельность Центра НТИ СПбПУ с 2018 по 2022 годы заложила основы взаимодействия вуза с промышленностью, наладив механизмы управления финансовыми потоками, кадровыми ресурсами и административным процессами. Результаты работы Центра НТИ за этот период по показателю средств, полученных из бюджета в 1,5 млрд. рублей, и финансов в размере 4,6 млрд. рублей, привлеченных от компаний-партнёров, свидетельствуют, что мы имеем соотношение один к трём – это рекордные значения среди организаций под руководством Минобрнауки России. Достижение высоких показателей – это результат совместной работы специалистов, обладающих фундаментальными и прикладными научными знаниями, имеющих многолетний опыт разработки и эффективного применения цифровых и производственных технологий, в частности технологии цифровых двойников», – подчеркнул Алексей Иванович.

Передовая инженерная школа СПбПУ «Цифровой инжиниринг» является одним из основных подразделений экосистемы технологического развития вуза и продолжает практику взаимодействия с предприятиями, заложенную Центром НТИ СПбПУ. Деятельность ПИШ СПбПУ направлена на эффективную кооперацию университета, индустриальных партнеров и государственных структур в вопросах интеграции передовых цифровых и производственных технологий, кросс-отраслевых цифровых платформенных решений в практику предприятий высокотехнологичных отраслей промышленности в процессе совместных НИОКР, основанных на решении актуальных фронтирных инженерных задач. Индустриальные партнёры взаимодействуют с Передовой инженерной школой СПбПУ по научно-техническим проектам; разработке и реализации 15 новых совместных образовательных программ; созданию инновационной образовательной инфраструктуры и обучению кадрового резерва передовым производственным технологиям по новым программам дополнительного профессионального образования.

Проректор по цифровой трансформации СПбПУ изложил основные положения и ориентиры программы ПИШ СПбПУ «Цифровой инжиниринг», которую поддержали гарантийными письмами 22 индустриальных партнера, что является наибольшим показателем софинансирования среди других участников федерального проекта «Передовые инженерные школы».

В продолжение совещания проректор по цифровой трансформации СПбПУ Алексей Боровков подробно остановился на значимых проектах подразделений экосистемы технологического развития СПбПУ, выполненных в интересах предприятий нефтегазовой отрасли, двигателестроения, автомобилестроения, электротранспорта, атомного машиностроения, судостроения, аэрокосмической отрасли ж/д транспорта и медицинского инжиниринга.

Алексей Иванович продемонстрировал результаты проектов СПбПУ для индустриальных партнёров по оптимизации параметров и характеристик электротехнических устройств, учитывая отраслевые интересы представителей Омского научно-исследовательского института приборостроения.  

«Проект по разработке более компактного устройства нового поколения состоял двух этапов: первый этап – создание математических и численных моделей для расчёта распределительного устройства и второй – подготовка мультидисциплинарной сопряжённой модели, которая позволила с высокой степенью точности рассчитать температурное поле и зоны повышенного нагрева. На основе произведенных расчётов была разработана модифицированная конструкция распределительного устройства, учитывающая влияние электродинамических, тепловых и аэродинамических процессов», – прокомментировал разработку проректор по цифровой трансформации СПбПУ.

«Я отмечу важный наукоемкий проект Центра НТИ СПбПУ и НПО «Центротех» (входит в контур управления Топливной компании «ТВЭЛ» Госкорпорации «Росатом») по разработке и применению цифрового двойника вибросита для системы очистки бурового раствора при нефтедобыче, которое способно обеспечивать стабильную работу при средних виброускорениях ~ 7 g или выше. Более двух лет конструкторы НПО «Центротех» искали решение задачи по созданию конкурентоспособного отечественного продукта, но опытные образцы не проходили натурные испытания. Госкорпорация «Росатом» обратилась к Центру НТИ СПбПУ в поисках компетенций в области системного цифрового инжиниринга. За первые три месяца проекта были созданы виртуальные модели изделия с помощью технологии цифровых двойников на Цифровой платформе по разработке и применению цифровых двойников CML-Bench^®. В процессе проектирования было проанализировано более 100 вариантов конструкции. На проведение виртуальных испытаний инженерам потребовалось ещё три месяца. Соответствие оптимизированной конструкции образца заданным параметрам и работоспособность изделия были подтверждены с первого натурного испытания. Таким образом, за короткий срок в 6 месяцев была сконфигурирована целая линейка агрегатов с техническими характеристиками ~ 7 g и выше, что существенно превышало показатели лучших мировых изделий. Инженерам Центра НТИ СПбПУ удалось улучшить основной показатель эффективности вибросита на 30% по сравнению с существующими мировыми образцами. Наше проектное решение ушло в серийное производство и более 5 лет успешно эксплуатируется в системе очистки бурового раствора при нефтедобыче на объектах Топливной компании «ТВЭЛ» Госкорпорации «Росатом», – заключил Алексей Иванович.

Представители Омского научно-исследовательского института приборостроения изучили макет вибросита. В феврале 2023 года аналогичный макет был подарен Президенту АО «ТВЭЛ» Наталье Никипеловой на торжественном открытии совместного научно-технологического образовательного пространства «ТВЭЛ – СПбПУ» в ходе реализации программы ПИШ СПбПУ «Цифровой инжиниринг». В ноябре 2023 года такой же макет был представлен вместе с другими научно-техническими достижениями вуза на стенде СПбПУ в рамках выставки-форума «Россия» на ВДНХ.

Проректор по цифровой трансформации СПбПУ Алексей Боровков подчеркнул важную роль технологии цифровых двойников для формирования конъектуры рынка на примере их применения в вышеупомянутом проекте: «Наглядный пример того, как технология цифровых двойников позволяет сократить сроки процесса проектирования и снизить количество дорогостоящих натурных испытания за счёт высокой адекватности цифровых моделей натурным образцам на всех стадиях жизненного цикла изделия. Более того, в ходе проекта по разработке вибросита для системы очистки бурового раствора при нефтедобыче нами были предложены разные технические решения от 7 до 8.25 g и выбор конфигурации конечного продукта стоял за Заказчиком с ориентацией на производственные ограничения и стратегию компании по выводу продуктов на рынок. Следовательно, согласно тезису, сформулированному деканом экономического факультета МГУ Александром Аузаном, цифровые двойники обеспечивают гарантированное и зарезервированное развитие компании. Предприятие имеет сформированный в цифровом виде ряд лучших технологических решений для продуктовой линейки, которые ждут своего часа в зависимости от текущих рыночных условий и стратегии развития компании».

Участники совещания обсудили текущую практику проведения натурных испытаний и рассмотрели перспективы перехода промышленности к цифровой сертификации.

Алексей Боровков отметил, что проведение натурных испытаний связано с серьезными финансовыми издержками для предприятий и увеличением сроков вывода изделий на рынок: «В традиционной практике прохождения натурных испытаний конструкторы неизбежно сталкиваются в своеобразном «узком горлышке бутылки», где можно ожидать доступа к испытательным стендам два-три года. Естественно, за это время могут легко поменяться рыночные условия и появиться новые технологические решения конкурентов. При неудачном прохождении натурных, сертификационных испытаний процесс разработки изделия возвращается в цикл доработки образца с вложением новых финансовых средств и последующим ожиданием в очередях на испытательные стенды и полигоны. Переход к испытаниям в цифровой среде решает для предприятий вопрос экономии и времени, и денег».

Проректор по цифровой трансформации СПбПУ изложил основные этапы вхождения термина «цифровая сертификация» в редакции Политехнического университета в нормативное поле Распоряжением Правительства Российской Федерации от 07.11.2023 №3113-р и рассказал о ключевой роли виртуальных испытаний для развития новой отрасли беспилотных авиационных систем (БАС), которая стратегически важна для безопасности и суверенитета России.

Напомним, что подразделения экосистемы технологического развития СПбПУ осуществляют  проекты для отрасли беспилотных авиационных систем, в частности отметим инициативный проект Инжинирингового центра (CompMechLab^®) СПбПУ по разработке БПЛА «Снегирь-1» гибридной компоновки, сочетающей в себе преимущества мультироторной и самолетной схем. Политехнических университет содействует внедрению в отрасль БАС передовых цифровых и производственных технологий и кросс-отраслевых цифровых платформенных решений.

Далее Алексей Иванович акцентировал внимание участников рабочей встречи на преимуществах Цифровой платформы по разработке и применению цифровых двойников CML-Bench^®:«Уникальная цифровая платформа относится к новому классу программных систем – SPDM-систем (Simulation Process and Data Management), и реализует особый подход инженеров СПбПУ к разработке изделий в сжатые сроки при минимальных финансовых затратах, но с обеспечением соответствия образцов требуемым параметрам и качеству. Цифровая платформа CML-Bench^® одновременно выступает площадкой для ведения научных разработок университета в интересах предприятий высокотехнологичных отраслей промышленности; рабочей средой для инженеров индустриальных партнёров на основании заключенных лицензионных соглашений и образовательным инструментом в рамках обучения магистрантов в Передовой инженерной школе СПбПУ. Цифровая платформа по разработке и применению цифровых двойников CML-Bench^® аккумулирует в едином цифровом пространстве неформализованный опыт проектной деятельности сотен инженеров за десятилетия работы в интересах различных отраслей промышленности. На данный момент на Цифровой платформе по разработке и применению цифровых двойников CML-Bench^® сохранено 323 тысячи проектных решений. Платформа постоянно развивается и меняется в зависимости от конъектуры рынка, функциональных потребностей и запросов пользователей. С учётом геополитической ситуации Цифровая платформа CML-Bench^® выступает одним из самых прогрессивных отечественных платформенных решений. Инженерами-разработчиками платформы ведется последовательная работа по интеграции с программным обеспечением российских вендоров: АО «Аскон», ООО «Тесис» (FlowVision), ООО «Фидесис» (CAE-Fidesys), ООО «Вычислительная механика» (Универсальный механизм), ООО «Тор» (Elcut), НТЦ «АПМ» (APM WinMachine). Многие индустриальные партнёры высоко оценили широкие возможности Цифровой платформы по разработке и применению цифровых двойников CML-Bench^® и внедряют её в производство, среди них ОДК, ОДК-Сатурн (Госкорпорация «Ростех»), «Центротех-Инжиниринг», «Прорыв» (Госкорпорация «Росатом») и другие предприятия».

Начальник отдела перспективных разработок в двигателестроении Передовой инженерной школы СПбПУ «Цифровой инжиниринг» Александр Себелев представил презентацию об архитектуре и интерфейсе Цифровой платформы по разработке и применению цифровых двойников CML-Bench^®.

Александр Александрович описал функциональность Цифровой платформы в управлении расчётными проектами, бизнес-процессами задач компьютерного моделирования, валидации и верификации, а также отметил мощный инструментарий подключения и координации лицензий программного обеспечения.

«Одна из основных задач Цифровой платформы CML-Bench^® состоит в обеспечении соответствия процесса разработки цифровых двойников требованиям ГОСТ Р 57700.37-2021 «Компьютерные модели и моделирование. Цифровые двойники изделий. Общие положения, подготовленного при участии специалистов подразделений экосистемы технологического развития СПбПУ. В стандарте описан многолетний опыт исследований и фундаментальные знания научных сотрудников ведущих университетов, научных центров и промышленных предприятий страны о технологии цифровых двойников. Документ действует на территории России с 1 января 2022 года. Торжественная церемония включения его в перечень взаимно признаваемых стандартов в сфере авиастроения между Китайской Народной Республикой и Российской Федерацией состоялась 24 ноября 2023 года в Пекине», – подчеркнул Александр Себелев.

С точки зрения конкурентных преимуществ для управления проектами Цифровая платформа по разработке и применению цифровых двойников CML-Bench^® имеет гибкую систему доступа, которая включает: более 1000 пользователей с индивидуальными настройками доступа; безопасный вход в систему из любой точки мира и доступность ресурса с проектными данными для Заказчиков (индустриальных партнёров) в режиме реального времени с обеспечением мгновенной генерации отчётов.

Обеспечение оптимальной работы Цифровой платформы по разработке и применению цифровых двойников CML-Bench^®, способной выполнять более 100 цифровых испытаний в сутки и требующей 58 000 ядро-часов ежесуточно, осуществляется на базе Суперкомпьютерного центра (СКЦ) «Политехнический». После рабочего совещания в ПИШ СПбПУ представители Омского научно-исследовательского института приборостроения посетили СКЦ с экскурсией и были впечатлены мощностью и производительностью его вычислительной системы.

По итогам визита в Передовую инженерную школу СПбПУ участники выразили взаимный интерес к сотрудничеству и обсудили ряд практических аспектов, связанных с применением компетенций подразделений экосистемы технологического развития университета для обеспечениея интеграции передовых производственных технологий в процесс разработки радиоэлектронных компонентов, устройств радиосвязи, систем связи и управления. Стороны договорились о формировании перечня конкретных производственных запросов и подтвердили готовность к дополнительным встречам для продолжения дискуссии.