X Международный технологический форум «Инновации. Технологии. Производство». Секция «Передовые цифровые технологии в двигателестроении: цифровые двойники, цифровые платформы и цифровая сертификация»

19 апреля 2024 года в рамках X Международного технологического форума «Инновации. Технологии. Производство» состоялась секция «Передовые цифровые технологии в двигателестроении: цифровые двойники, цифровые платформы и цифровая сертификация», организаторами которой выступили Передовая инженерная школа СПбПУ «Цифровой инжиниринг» и ПАО «ОДК-Сатурн».

Основная цель проведения секции – актуализация состояния технологий в двигателестроительной отрасли, обмен опытом между отраслевыми организациями, вовлечение новых участников в процесс цифровизации проектирования газотурбинных двигателей различного назначения, анализ используемого отечественного инженерного программного обеспечения в отрасли двигателестроения и определение возможностей и проблем, связанных с «цифровой сертификацией».

Начальник отдела перспективных разработок в двигателестроении Передовой инженерной школы СПбПУ «Цифровой инжиниринг» Александр Себелев выступил одним из модераторов секции и кратко осветил повестку мероприятия.

Доклад директора инжинирингового центра Самарского университета Ивана Зубрилина о разработке моделей для камер сгорания с учетом перспективных требований к ним и оценке возможностей их применения в отечественном программном обеспечении (ПО) открыл работу секции «Передовые цифровые технологии в двигателестроении: цифровые двойники, цифровые платформы и цифровая сертификация». Иван Александрович сделал основной акцент в выступлении на рассмотрении математических моделей как составляющих технологии цифровых двойников, а также описал опыт Самарского университета в разработке моделей для камер сгорания и отметил пути развития данного направления, в том числе при использовании отечественных инженерных программ.

Ассистент кафедры конструкции и проектирования двигателей летательных аппаратов Самарского университета Алексей Ломачев поделился в своем докладе концепцией создания цифрового двойника газотурбинного двигателя (ГТД) в рамках учебного процесса на основании опыта Самарского университета в разработке компьютерной модели микрогазотурбинного двигателя на Цифровой платформе CML-Bench^®.

Напомним, что Цифровая платформа по разработке и применению цифровых двойников CML-Bench^® является флагманским проектом специалистов Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого и представляет уникальный инструмент для ведения проектной деятельности в интересах высокотехнологичных предприятий и подготовки ведущих инженеров на базе Передовой инженерной школы СПбПУ «Цифровой инжиниринг». Разработка представляет высокий интерес для индустриальных партнеров вуза из разных отраслей промышленности. Так, в 2021 году ПАО «ОДК-Сатурн» приобрел 200 бессрочных лицензий на использование Цифровой платформы CML-Bench^® для разработки и производства двигателей.

Заместитель директора по развитию ООО «ТЕСИС» в Приволжском федеральном округе Андрей Коньков отразил в выступлении развитие программного комплекса FlowVision в контексте задач двигателестроения на примере реализации проектов для ПАО «ОДК-Сатурн».
Передовая инженерная школа СПбПУ «Цифровой инжиниринг» ведёт активное сотрудничество с ООО «ТЕСИС» и уже имеет коммерческие лицензии на ряд программных модулей FlowVision. Инженеры экосистемы технологического развития СПбПУ регулярно проходят обучение у разработчика с целью повышения квалификации и оптимизации работы с данным ПО.

Во второй части доклада Андрей Игоревич осветил ещё одно важное направление деятельности компании, посвящённое созданию экспериментально-цифровой платформы сертификации. Напомним, что январе 2024 года разработчики платформы посетили Передовую инженерную школу СПбПУ «Цифровой инжиниринг» с целью обсуждения этого проекта в рамках совместной деятельности по реализации плана Дорожной карты НТИ «Технет 4.0».

Директор ООО «Саровский Инженерный Центр» Константин Мохов выступил с докладом о программе оценки ресурса деталей ГТД при работе по полетному циклу по методике скорости роста усталостных трещин SimCrack.  деталей по концепции скорости роста усталостных трещин в SimCrack.

• «Актуальность программы SimCrack обусловлена отсутствием отечественного ПО, способного автоматизировать проращивание трещины и ряда существенных ограничений в зарубежных программных продуктах, которые в условиях новой реальности не имеют лицензионной поддержки на территории нашей страны. Методика скорости роста усталостных трещин подробно и широко представлена в научных публикациях, но сам расчет требует многократного перестроения фронта трещины по мере её распространения. Процедура трудоемкая и длительная. Расчет одной трещины занимает более двух недель. Опытный инженер может одновременно проращивать не более двух трещин. В дополнение отмечу, что расчеты ресурса деталей по данной методике широко востребованы в отрасли авиационного двигателестроения, но используются ограничено из-за высокой трудоемкости расчетов. Наш программный продукт направлен на решение этих проблем»,
  – отметил спикер.

Участники секции задали уточняющие вопросы и обсудили нюансы применения программы SimCrack, а также рассмотрели возможности интеграции продукта с другим отечественным инженерным ПО.

Выступление технического директора по работе с предприятиями ОПК ООО «КАДФло» Андрея Овчинникова включало демонстрацию применения программного комплекса CADFLO для задач турбомашиностроения. На примере обзора традиционного подхода к проектированию Андрей Иванович описал основную идею ПК CADFLO, его особенности и преимущества.

Начальник отдела перспективных разработок в двигателестроении Передовой инженерной школы СПбПУ «Цифровой инжиниринг» Александр Себелев посвятил доклад описанию методов, подходов и практики применения технологии цифровых двойников в двигателестроении на основании многолетнего опыта проектной деятельности специалистов экосистемы технологического развития СПбПУ в интересах индустриальных партнёров. В начале выступления спикер отметил актуальные вызовы в отрасли авиационного двигателестроения:

• «В текущей геополитической ситуации отрасль столкнулась с кратным ростом потребности в новых самолётах, сокращением сроков вывода новых изделий на рынок, ужесточением требований к технологическим заданиям, снижением конкурентности изделий».

Александр Александрович рассказал о формировании новой парадигмы проектирования высокотехнологичных изделий, основанной на применении технологий системного цифрового инжиниринга, распространение которых началось из опыта проектной деятельности в отрасли автомобилестроения.

Технология цифровых двойников относится к области системного цифрового инжиниринга и более 10 лет является предметом научно-технологического интереса инженеров СПбПУ и индустриальных партнёров университета. Технология успешно развивается на Цифровой платформе по разработке и применению цифровых двойников CML-Bench^® и позволяет осуществлять научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы в интересах заказчиков из 10 разных отраслей, одновременно реализуется свыше 50 проектов НИР и НИОКР.

Далее Александр Себелев провёл краткий обзор совместных проектов ПИШ СПбПУ «Цифровой инжиниринг» и АО «ОДК» по отработке технологии цифровых двойников и подробно остановился на трёх проектах, которые позволили сформулировать основные вехи подхода к развитию технологии в двигателестроении, – разработка цифровых двойников авиационного турбовинтового двигателя ТВ7-117СТ-01; двигателя АИ-222-25; морского газотурбинного двигателя.

• «В процессе разработки цифрового двойника авиационного газотурбинного двигателя ТВ7-117СТ-01 мы отработали декомпозицию процессов, моделей и увидели преимущества использования единой среды проектирования на базе Цифровой платформы CML-Bench^®, которые заключаются в обеспечении прозрачности процесса проектирования изделия. Данный проект примечателен тем, что в ходе его исполнения мы впервые попробовали связать весь процесс от термодинамики до газодинамики с выдачей граничных условий до параметризованной термомеханической модели. В декабре 2022 года двигатель получил сертификат типа Федерального агентства воздушного транспорта Российской Федерации»,
  – заключил спикер.

Александр Александрович отметил деятельность специалистов экосистемы технологического развития СПбПУ по разработке нормативных документов и правовых актов, которые вводят терминологию системного цифрового инжиниринга в федеральную повестку.

Среди значимых достижений в данном направлении Александр Себелев выделил разработку и признание в России и в Китайской Народной Республике национального стандарта ГОСТ Р 57700.37-2021 «Компьютерные модели и моделирование. ЦИФРОВЫЕ ДВОЙНИКИ ИЗДЕЛИЙ. Общие положения», а также включение термина «цифровая сертификация» в редакции Центра компетенций НТИ СПбПУ «Новые производственные технологии» в Распоряжение Правительства Российской Федерации от 07.11.2023 №3113-р «Об утверждении стратегического направления в области цифровой трансформации обрабатывающих отраслей промышленности, относящейся к сфере деятельности Министерства промышленности и торговли РФ».

• «Документы стали частью необходимого нормативного базиса, который мы закладываем в основу своей проектной деятельности»,
  – подчеркнул спикер.

В заключение доклада Александр Александрович выделил четыре основных направления в части развития подхода цифровых испытаний, которые содержат в себе по две фронтирные инженерные задачи. Инженеры экосистемы технологического развития СПбПУ ведут работы по развитию методологии и инструментов для решения этих задач.

Начальник отдела «Цифровое сопровождение жизненного цикла ГТД» ФАУ «ЦИАМ им. П.И. Баранова» Антон Сальников описал опыт автоматизации и применения термомеханической модели в рамках цифрового двойника ГТД.

• «Нами была проведена обширная работа по автоматизации термомеханического расчёта, в ходе которой разработаны CAE- и CAD-шаблоны, созданы подходы к формализации данных для построения термомеханической модели и определены расчётные цепочки»,
  – пояснил Антон Владелинович.

Доклад генерального директора ООО «ДАТАДВАНС» Сергея Морозова продолжил тематику автоматизации и применения технологии цифровых двойников в масштабе всего предприятия с использованием линейки цифровых продуктов pSeven Enterprise.

Архитектор цифровых двойников ГК «ПЛМ-Урал» Александр Никулин описал практическую интеграцию системы управления конструкторскими данными ЛОЦМАН:PLM  и системы автоматизации расчётных процессов pSeven Enterprise.

Руководитель отдела интеграции цифровых технологий ООО «Адванс Инжиниринг» Артём Митраков осветил в выступлении опыт интегратора по реализации проектов на предприятиях ОДК.

Выступление заместителя начальника ОКБ-1 по расчетно-исследовательским работам ПАО «ОДК-Сатурн» Кирилла Виноградова было посвящено компьютерному моделированию инженерных и сертификационных испытаний двигателя ПД-8 и описанию опыта ПАО «ОДК-Сатурн» по цифровой сертификации.

• «Компьютерное моделирование и такие инструменты, как цифровые двойники, цифровые (виртуальные) испытания, автоматизированные расчётные цепочки применялись при создании двигателя ПД-8, в том числе и на идущем сейчас этапе сертификации и доводки. Директивно было принято решение о замещении части сертификационных испытаний результатами компьютерного моделирования.
• Сейчас присутствует значительное количество методологических, организационных и технических барьеров, которые препятствуют переходу к цифровой сертификации. Ситуация действительно дуальная: с одной стороны компьютерное моделирование даёт нам огромные возможности, с другой – существуют значительные проблемы с его интеграцией во все производственные процессы и переходом к цифровой сертификации.
• Единственный неоспоримый факт заключается в том, что во все отчёты необходимо включать результаты компьютерного моделирования и постепенно совместными усилиями организовывать внедрение компьютерного моделирования аналогично натурным испытаниям»,
  – подчеркнул Кирилл Андреевич.

Заместитель генерального директора по персоналу ООО «КТС» Борис Челышков поделился опытом реализации проектов реверс-инжиниринга иностранных ГТД.

• «Текущее состояние отрасли показывает необходимость реализации программы импортозамещения ремонтов двигательных установок для поддержания лётной годности текущего парка среднемагистральных воздушных судов и исполнения требований Министерства транспорта Российской Федерации к объему перевозок.
• В целях развития данного направления появился инжиниринговый дивизион, объединяющий работу нескольких производственных площадок. В направлении реверс-инжиниринга мы стремимся осваивать технологии закрытых ремонтных процедур и производства деталей. Мы применяем 10 ключевых технологий реверс-инжиниринга, таких как анализ оригинального изделия, выбор материалов, освоение технологий, восстановление геометрии, разработка конструкторской документации, проведение испытаний и валидации продукта, создание инженерных моделей, формирование кооперации, сертификация модификации. Процесс построен по этапам, и такой подход требуется для контроля стоимости проекта и требований к продукту. Проект разбит на задачи, где каждая из них имеет отдельного владельца. Успех проекта заключается в эффективной координации идей и различных компетенций»,
  – заключил спикер.

Начальник конструкторского отдела АО «ОДК» Ирина Марченко сосредоточилась в выступлении на освещении возможных путей решения проблем, связанных с применением цифровых двойников в авиационном двигателестроении. Ирина Вячеславовна выделила проблемы цифровых двойников из разных областей: разработка и применение, взаимодействие с информационными системами, правовое регулирование, интеграция в существующие производственные процессы, требования к ресурсам, инфраструктуре и т.д.

• «Рассмотренные проблемы применения цифровых двойников связаны между собой и требуют комплексного решения, которое, прежде всего, касается развития корпоративной культуры в направлении формализации и строгого соблюдения правил и процедур всеми исполнителями работ»,
  – подчеркнула начальник конструкторского отдела АО «ОДК».

Специалист ПАО «ОДК-Сатурн» Николай Осадчий рассказал о вариационном принципе в решении задач цифровой сертификации комплектующих изделий авиационной техники.

По итогам всех докладов участники сессии провели обширную дискуссионную работу по разным аспектам следующих ключевых направлений: технология цифровых двойников, инженерное программное обеспечение, бизнес-процесс «цифровая сертификация». Представители промышленных предприятий, научных центров и университетов обсудили разные стороны применения технологии цифровых двойников: нормативное регулирование, основные барьеры при использовании, возможности и инструменты. Участники рассмотрели российское инженерное ПО и его соответствие актуальным потребностям рынка, а также оценили потенциал современных цифровых продуктов в контексте достижения технологического суверенитета и стабильности.

Напомним, что накануне событий основной части деловой программы Форума ПИШ СПбПУ «Цифровой инжиниринг» и ПАО «ОДК-Сатурн» провели обширную стратегическую сессию «Формирование передовыми инженерными школами ОДК научно-технологического задела для производства газотурбинных двигателей», где также обсудили развитие инструментов системного цифрового инжиниринга в двигателестроении и роль Передовых инженерных школ в этом процессе.

Торжественное открытие X Международного технологического форума «Инновации. Технологии. Производство» состоялось 18 апреля 2024 года. Проректор по цифровой трансформации СПбПУ Алексей Боровков стал одним из ключевых спикеров пленарного заседания Форума.