Цифровая платформа по разработке и применению цифровых двойников CML-Bench®
Уникальный онлайн-курс «Цифровые двойники изделий»
События / Встречи и визиты 14 Февраля 2024 года
Данная новость была прочитана 1730 раз

«Институт Гипроникель» и Заполярный государственный университет высоко оценили возможности Передовой инженерной школы СПбПУ в численном моделировании объектов большой размерности

30 января 2024 года состоялось рабочее совещание с участием представителей «Института Гипроникель» (входит в группу компаний «Норникель»), Заполярного государственного университета Н. М. Федоровского (ЗГУ) и Передовой инженерной школы Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого «Цифровой инжиниринг» (ПИШ СПбПУ).

Ключевыми темами для обсуждения стали компетенции СПбПУ в использовании в компьютерном моделировании больших численных моделей в упругопластической постановке, опыт компьютерного моделирования нелинейных динамических пространственных задач, а также знакомство с экосистемой технологического развития Политехнического университета.

Участники рабочего совещания

Представители ООО «Институт Гипроникель»:

  • Трофимов Андрей Викторович, заведующий лабораторией геотехники;
  • Румянцев Александр Евгеньевич, главный специалист лаборатории геотехники;
  • Федосеев Антон Владимирович, ведущий научный сотрудник лаборатории геотехники;
  • Ермилов Артем Николаевич, главный менеджер группы технической экспертизы проектов департамента управления проектами.

Представители Заполярного государственного университета имени Н. М. Федоровского (онлайн):

  • Тарасевич Аркадий Викторович, проректор по научной работе и международной деятельности;
  • Черемисин Алексей Александрович, декан горно-технологического факультета;
  • Щадов Геннадий Иванович, заведующий кафедрой разработки месторождений и полезных ископаемых;
  • Елесин Михаил Анатольевич, заведующий кафедрой строительства и теплогазоводоснабжения;
  • Беляев Игорь Сергеевич, и.о. заведующего кафедрой информационных технологий;
  • Кутателадзе Замира Казбековна, начальник управления научной и инновационной деятельности.

Представители Передовой инженерной школы СПбПУ «Цифровой инжиниринг»:

  • Боровков Алексей Иванович, проректор по цифровой трансформации СПбПУ, руководитель Передовой инженерной школы СПбПУ «Цифровой инжиниринг», Центра трансфера и импортозамещения передовых цифровых и производственных технологий СПбПУ, Научного центра мирового уровня СПбПУ «Передовые цифровые технологии», Центра компетенций НТИ СПбПУ «Новые производственные технологии» и Инжинирингового центра (CompMechLab®) СПбПУ;
  • Рождественский Олег Игоревич, заместитель руководителя Передовой инженерной школы СПбПУ «Цифровой инжиниринг»;
  • Михайлов Александр Александрович, начальник отдела лицензионно-программного обеспечения и международных проектов Передовой инженерной школы СПбПУ «Цифровой инжиниринг»;
  • Чишко Сергей Давидович, начальник отдела исследования и проектирования механизмов Передовой инженерной школы СПбПУ «Цифровой инжиниринг»;
  • Журавлев Дмитрий Николаевич, инженер-исследователь отдела исследования и проектирования механизмов Передовой инженерной школы СПбПУ «Цифровой инжиниринг».

Проректор по цифровой трансформации СПбПУ, руководитель Передовой инженерной школы СПбПУ «Цифровой инжиниринг», Центра трансфера и импортозамещения передовых цифровых и производственных технологий СПбПУ, Научного центра мирового уровня СПбПУ «Передовые цифровые технологии», Центра компетенций Национальной технологической инициативы СПбПУ «Новые производственные технологии», Инжинирингового центра (CompMechLab®) СПбПУ Алексей Боровков поприветствовал участников совещания и подчеркнул важность  обмена опытом в рамках трехстороннего сотрудничества.

  • «В конце прошлого года мы подписали соглашение с Заполярным государственным университетом Н. М. Федоровского о сотрудничестве по направлениям, соответствующим тематике исследований «Института Гипроникель», и соотносящимся с деятельностью мирового лидера горно-металлургической промышленности – ПАО ГМК «Норильский никель».
  • Мы тесно связаны с Санкт-Петербургским политехническим университетом Петра Великого, а для многих наших сотрудников вуз является Alma mater. Конечно, нам интересен опыт и подходы Политехнического университета к расчётным методам и численным моделям для задач большой размерности»,
    – заключил главный менеджер группы технической экспертизы проектов департамента управления проектами «Института Гипроникель» Артем Ермилов.

Представители Заполярного государственного университета Н. М. Федоровского участвовали в рабочем совещании в онлайн-формате.

Напомним, что в октябре 2023 года проректор по цифровой трансформации СПбПУ Алексей Боровков посетил Заполярный государственный университет Н. М. Федоровского и ознакомился с проектами и задачами Заполярного филиала ПАО ГМК «Норильский никель». В ходе визита было подписано соглашение между университетами, определяющее совместную образовательную, научно-технологическую и инновационную деятельность в рамках федерального проекта «Передовые инженерные школы».

Алексей Иванович представил экосистему технологического развития СПбПУ, обозначил основные направления деятельности каждого подразделения и остановился на Передовой инженерной школе СПбПУ «Цифровой инжиниринг».

  • «Мы – победители-лидеры первой волны федерального проекта «Передовые инженерные школы». Сейчас ПИШ СПбПУ является для нас основной площадкой, которая одновременно развивает свою деятельность в науке, образовании и промышленности.
  • Ключевой элемент программы Передовой инженерной школы СПбПУ «Цифровой инжиниринг» – фронтирные инженерные задач мирового уровня актуальности по пяти направлениям: кросс-отраслевые цифровые платформенные решения и технологии, системный цифровой инжиниринг в двигателестроении, цифровые технологии в атомной отрасли, цифровые технологии для ТЭК, новые материалы.
  • Вокруг данных задач строится взаимодействие ПИШ СПбПУ с индустриальными партнёрами и совместная научная, образовательная деятельность с ориентацией на цифровизацию отраслей промышленности, рост экономики и технологический суверенитет страны. Многолетнее сотрудничество вуза с промышленными предприятиями способствовало тому, что Передовую инженерную школу СПбПУ поддержали гарантийными письмами софинансирования 22 крупные компании из разных отраслей промышленности. С точки зрения научной деятельности мы разрабатываем, совершенствуем и интегрируем инновационные технологии и инструменты цифрового инжиниринга в зависимости от потребностей индустриальных партнёров для решения фронтирных инженерных задач, стоящих перед производствами.
  • Образовательное направление работы ПИШ СПбПУ сосредоточено на создании 15 совместных образовательных программ магистратуры и свыше 80 программ дополнительного профессионального обучения для специалистов компаний-партнёров, а также открытии 15 научно-технологических и научно-образовательных пространств в целях создания интеллектуальной среды для взаимодействия студентов, аспирантов, инженеров и опытных наставников. Следует отметить, что каждый магистрант ПИШ СПбПУ имеет двух наставников: один из них преподаватель университета, участвующий в выполнении НИОКР в интересах промышленных предприятий, а второй – опытный инженер-разработчик предприятия-партнёра. При этом оба наставника хорошо ориентируются в актуальной повестке технологического развития промышленных предприятий в стране и имеют представление о реальных потребностях производств.
  • Студенты Передовой инженерной школы СПбПУ сфокусированы на изучении передовых цифровых и производственных технологий и получении практического опыта работы в инженерных командах в рамках совместных НИОКР с индустриальными партнёрами. Лучшие выпускники магистратуры ПИШ СПбПУ представляют собой «инженерный спецназ» – это специалисты, прошедшие специализированную подготовку к решению фронтирных инженерных задач, к выведению высокотехнологичных производств на новые уровни развития с помощью прорывных технологий системного цифрового инжиниринга»,
    пояснил Алексей Боровков.

Ключевыми индустриальными партнёрами Передовой инженерной школы СПбПУ «Цифровой инжиниринг» выступают Госкорпорация «Росатом»: АО «ТВЭЛ» (НПО «Центротех», ООО «Центротех-Инжиниринг»), АО «Атомэнергомаш» (АО «ЦКБМ»), АО «Атомстройэкспорт» (АО «Атомэнергопроект»); Госкорпорация «Ростех»: (АО «ОДК», ПАО «ОДК-Сатурн», ПАО «ОДК-Климов», ПАО «ОДК-Кузнецов»), ПАО «Газпром нефть», ПАО «Северсталь», АО «Силовые машины» и другие предприятия-лидеры российской промышленности.

 

Деятельность подразделений экосистемы технологического развития СПбПУ отмечена достижениями в сфере разработки уникальных кросс-отраслевых платформенных решений, в области стандартизации и нормативного регулирования, а также в создании передовых цифровых и производственных технологий, в частности технологии цифровых двойников.

Алексей Иванович прокомментировал преимущества технологии цифровых двойников:

  • «Двусторонние информационные связи с изделием и его составными частями на всех стадиях жизненного цикла позволяют создать цифровой двойник высокотехнологичного изделия, в основе которого лежит полномасштабная многодисциплинарная цифровая модель с высокой степенью адекватности реальным материалам, реальной конструкции и реальным физико-механическим процессам. С помощью цифрового двойника можно эффективно управлять сложностью проекта с учетом ресурсных ограничений, сбалансировать матрицу противоречащих друг другу требований и оптимизировать конструкцию  с помощью значительного количества цифровых (виртуальных) испытаний, сокращая временные и финансовые затраты при сертификации изделий и выводе продукции на рынок».

Впервые в мировой и отечественной практике за полтора года при участии специалистов Центра НТИ СПбПУ был разработан национальный стандарт – ГОСТ Р 57700.37 – 2021 «Компьютерные модели и моделирование. ЦИФРОВЫЕ ДВОЙНИКИ ИЗДЕЛИЙ. Общие положения», который ввел 11 основных терминов и описал технологию создания цифровых двойников на всех стадиях жизненного цикла изделия: разработка, производство и эксплуатация.

«Единая терминологическая база упрощает процедуру ведения НИОКР для предприятий, научных центров и способствует ускорению вывода изделий на рынок. Национальный стандарт утвержден Росстандартом 16 сентября 2021 года и действует в России с 1 января 2022 года. Глава Росстандарта Антон Шалаев не раз подчеркивал высокую значимость выхода стандарта для развития высокотехнологичных отраслей промышленности. Мы получили независимое международное признание, когда документ был презентован в Китае и принят 24 ноября 2023 года с первого представления»,  отметил проректор по цифровой трансформации СПбПУ.

Процесс разработки цифровых двойников изделий для научно-исследовательских и образовательных проектов ведется на Цифровой платформе CML-Bench®, которая представляет собой уникальное кросс-отраслевое платформенное решение инженеров СПбПУ, относящееся к новому классу программных систем – SPDM-систем (Simulation Process and Data Management).

  • «Ключевым элементом Цифровой платформы по разработке и применению цифровых двойников CML-Bench® является матрица требований, которая способствует достижению оптимального результата путём цифровых испытаний и балансировки требований и целевых показателей подобно принципу сборки кубика Рубика. Такой подход меняет взгляд на традиционную практику проектирования, где все шаги выполняются последовательно. При применении технологии цифровых двойников множество траекторий проектирования могут вестись параллельно»,
    – подчеркнул Алексей Боровков.

В рамках проектной деятельности Цифровая платформа по разработке и применению цифровых двойников CML-Bench® требует высоких вычислительных мощностей от аппаратной части суперкомпьютеров для решения сложнейших мультидисциплинарных задач из разных отраслей промышленности.  Каждые сутки на Цифровой платформе CML-Bench® производится в среднем 100 цифровых испытаний и используется 58 000 ядро-часов HPC-системы. Суперкомпьютерный центр «Политехнический» обладает самым мощным вычислительным потенциалом в системе Минобрнауки России и обеспечивает высокопроизводительную работу Цифровой платформы по разработке и применению цифровых двойников CML-Bench®.

 

Начальник отдела Передовой инженерной школы СПбПУ «Цифровой инжиниринг» Александр Михайлов представил презентацию об опыте специалистов СПбПУ в моделировании нелинейных задач большой размерности. В презентации он рассмотрел применение метода суперэлементов на примере расчётов прогиба корпуса судна и метода субмоделирования для анализа пространственного напряженно-деформированного состояния рабочего колеса главного циркуляционного насоса ГЦН-1391 Тяньваньской АЭС.

 

Заведующий лабораторией геотехники «Института Гипроникель» Андрей Трофимов подчеркнул интерес к опыту и возможностям СПбПУ по цифровому моделированию и конкретизировал спектр научно-исследовательских интересов компании:

  • «В основном перед нами стоят задачи, которые связаны с оценкой напряженно-деформированного состояния пространственного горного массива как в исходном состоянии, так и при ведении работ. Горный массив имеет большие размеры и представляет сложную геологическую среду с разными свойствами упругости, пластичности и сейсмостойкости. Мы создаем локальные модели либо на руднике, либо на отдельных участках. Дальше эти результаты используются в техническом регламенте. В локальных моделях исходные каркасы упрощаются для того, чтобы была возможность построить конечную элементную сетку для расчётов.
  • Сейчас у нас нет возможности рассчитать глобальную модель, например, для одного рудного узла большого объема, с разными структурами и тектоническими изменениями. В одном из способов решения этой задачи мы планируем с помощью субмоделирования построить модель с существующими отработанными залежами и получить единое поле напряженно-деформированного состояния, добавить региональную компоненту и сформировать единую базовую модель, которую потом можно применять для расчётов локальных моделей. Поэтому нам, безусловно, интересен ваш опыт в решении подобных расчётных задач». 

Александр Михайлов продемонстрировал также наукоемкий проект для автомобильной промышленности, в ходе которого был осуществлен перенос расчётных моделей и анализ напряженно-деформированного состояния элементов изделия, созданных из десятка разных материалов. Проректор по цифровой трансформации СПбПУ Алексей Боровков дополнил презентацию актуальными примерами научно-исследовательских работ в интересах высокотехнологичных предприятий нефтегазовой отрасли.

В завершение мероприятия начальник отдела исследования и проектирования механизмов Передовой инженерной школы СПбПУ «Цифровой инжиниринг» Сергей Чишко рассказал о разработке цифрового двойника комплекса оборудования для нефтегазового сектора с помощью методов цифрового моделирования в интересах ООО «Центротех-Инжиниринг» (входит в контур управления Топливной компании АО «ТВЭЛ» Госкорпорации «Росатом»).

  • «По результатам проекта с помощью методов цифрового проектирования была создана расчётная модель доставки комплекса и модель срабатывания перфорирующего устройства и распространения ударной волны внутри обсадной колонны, а также были сформированы требования к конструкционным материалам, применение которых обеспечивает надежность и эффективность пакерующего элемента конструкции. Разработки позволят осуществить импортозамещение зарубежного оборудования и достичь технологического суверенитета в нефтегазовой отрасли»,
    – заключил Сергей Чишко.

По итогам рабочего совещания участники оценили производственные мощности Суперкомпьютерного центра «Политехнический» и возможности Цифровой платформы по разработке и применению цифровых двойников CML-Bench® в части проведения компьютерного моделирования и расчётов с генерацией большого объема данных. Представители «Института Гипроникель», Заполярного государственного университета Н. М. Федоровского и Передовой инженерной школы СПбПУ определили следующие этапы работы по моделированию тяжёлых численных моделей и решению динамических задач. Стороны выразили заинтересованность в расширении направлений научно-технологического сотрудничества.

 

 

 

Новости на сайте по теме публикации: