Южно-Уральский государственный университет и Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого обменялись опытом реализации проекта «Передовая инженерная школа»

3 июня 2024 года Передовую инженерную школу СПбПУ «Цифровой инжиниринг» посетила делегация Южно-Уральского государственного университета (национального исследовательского университета) во главе с ректором Александром Рудольфовичем Вагнером.

В ходе встречи участники обсудили возможность сотрудничества в рамках выполнения совместных работ, обменялись опытом реализации дополнительных образовательных программ, рассмотрели вопрос привлечения индустриального партнера к выполнению НИОКР и отметили важность формирования портфеля НИОКР.

Отметим, что в 2023 году Южно-Уральский государственный университет вошел в число вузов-победителей конкурсного отбора федерального проекта «Передовые инженерные школы» (ПИШ) и получил в 2024 году государственное финансирование на создание ПИШ «Сердце Урала».

В ходе встречиректор Южно-Уральского государственного университета (национального исследовательского университета) Александр Рудольфович Вагнер выразил благодарность за возможность проведения данной встречи и отметил важность обмена опытом между Передовыми инженерными школами.

• «Если говорить о стратегических проектах Передовой инженерной школы двигателестроения и специальной техники «Сердце Урала», то мы движемся в направлении развития отрасли двигателестроения и создания спецтехники нового поколения, а также технологической модернизации производственной системы в отрасли двигателестроения. На сегодняшний день ЮУрГУ обладает существенным научным, образовательным и инфраструктурным заделом в области транспортного машиностроения для реализации данных задач.
• Университет проводит прикладные научные исследования, опытно-конструкторские и технологические работы для промышленных предприятий по приоритетным направлениям развития науки и техники, включая сферы автомобильного и транспортного машиностроения. Работа ведется в партнерстве с индустриальными партнёрами – АО «Автомобильный завод «УРАЛ», АО «Уральское конструкторское бюро транспортного машиностроения», ООО «Уральский дизель-моторный завод», ООО «Челябинский тракторный завод – УРАЛТРАК». Но конечно, мы максимально ограничены во времени, поэтому мы будем опираться на тот опыт, который есть у наших коллег и, прежде всего, СПбПУ»,
  – отметил Александр Вагнер.

Проректор по цифровой трансформации 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 Иванович Боровков рассказал об экосистеме технологического развития СПбПУ «Передовые цифровые и производственные технологии» и о существующем научно-техническом заделе.

Экосистема технологического развития СПбПУ включает в себя пять ключевых структурных подразделений, направленных на выполнение НИОКР, разработку и коммерциализацию технологий, фундаментальные исследования, составление экспертно-аналитических докладов, нормативное регулирование, а также реализацию фронтирных инженерных задач и подготовку «инженерного спецназа».

• «Что касается развития Передовой инженерной школы СПбПУ «Цифровой инжиниринг», то прежде всегонадо отметить, что мы получили 22 письма поддержки от ключевых индустриальных партнеров с указанием направлений сотрудничества и перечнем научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ (НИОКР) с объемом внебюджетного софинансирования 1,7 млрд руб. в 2022-2030 гг.
• Уже сейчас у нас действует 6 магистерских программ и 46 программ ДПО и, соответственно, обучается 118 студентов-магистров и 2304 инженера, прошедших программы ДПО. Сейчас мы ведём набор на новых 6 магистерских программ, в итоге в сентябре 2024 года в ПИШ СПбПУ будет 12 магистерских программ, сформированных совместно с индустриальными партнерами ПИШ»,
  – отметил Алексей Иванович.

Далее проректор по цифровой трансформации СПбПУ рассказал о собственной разработке СПбПУ – Цифровой платформе по разработке и применению цифровых двойников CML-Bench^®, ключевым элементом которой является матрица требований, целевых показателей и ресурсных ограничений.

• «Сейчас на Цифровой платформе по разработке и применению цифровых двойников CML-Bench^® представлено более 328 тысяч цифровых и проектных решений по итогам выполнения сотен разработок для 10 высокотехнологичных отраслей промышленности.
• Эти данные формируют «цифровой научно-технологический задел», т.е. Digital Brainware, необходимый для обеспечения преемственности при обучении студентов, инженеров и смене кадров в процессе проектной деятельности, а также крайне важный для осуществления кросс-отраслевого трансфера технологий»,
  – пояснил Алексей Боровков.

Спикер также отметил, что цифровая платформа относится к новому классу систем (SPDM-систем), которые позволяют вести проектирование сразу по нескольким траекториям на основе работы с матрицей требований, целевых показателей и ресурсных ограничений для проектируемого изделия с целью разработки рационально оптимальной конструкции, удовлетворяющей всем требованиям, аналогично сборке кубика Рубика, и управлять данными цифровых испытаний, сохраняя «цифровой след» проекта со всеми цифровыми решениями.

Далее Алексей Иванович подробно рассказал о функциональных и технических возможностях цифровой платформы CML-Bench^® на примере разработки технологии создания цифрового двойника тяжелого морского редуктора весом 40 тонн, состоящего из 5000 компонентов и деталей. Результаты, которые были достигнуты в ходе применение технологий системного цифрового инжиниринга в рамках разработки цифрового двойника тяжелого редуктора:

• Разработаны математические и компьютерные модели узлов редуктора, обладающие высоким уровнем адекватности реальным узлам редуктора и физико-механическим процессам, в них происходящих;
• Разработан состав цифрового двойника редуктора с учетом технологических особенностей изготовления;
• Проведена валидация цифрового двойника редуктора;
• Разработаны рекомендаций по адаптации и корректировке функциональных возможностей цифровой платформы;
• Проведены комплексное тестирование цифровой платформы и оптимизация функциональных качеств;
• Выработаны рекомендации по оптимизации конструкции редуктора.

В рамках проекта была разработана матрица требований, целевых показателей и ресурсных ограничений, включающая общие требования к кинематической системе редуктора, к прочности и ресурсу валов, подшипников, зубчатых передач, к моментным характеристикам гидравлических муфт; требования к другим важным системам редуктора (гидравлической, электрической, пневматической, системам смазки и охлаждения); позволяющая эффективно контролировать целевые показатели. Также в ходе реализации проекта были разработаны полностью автоматизированные расчетные цепочки, охватывающие множество этапов жизненного цикла изделия.

• «Основная цель, к которой мы идем – это исключить человеческие факторы, потому что, как правило, в работах по созданию изделий высокого уровня сложности участвуют разные отделы, разные люди, разное инженерное ПО,, и при переносе данных может произойти ошибка.
• Созданная автоматизированная расчётная цепочка позволяет автоматизировать процесс цифровых испытаний в ходе разработки изделий, исключить человеческие факторы и значительно сократить время на проведение цифровых испытаний за счет оптимизации процессов, связанных с передачей данных и проведением параллельных многодисциплинарныхвысокопроизводительных вычислений»,
  – резюмировал Алексей Боровков.

О компетенциях и опыте Передовой инженерной школы СПбПУ «Цифровой инжиниринг» в решении задач двигателестроения рассказал начальник отдела перспективных разработок в двигателестроении Передовой инженерной школы СПбПУ «Цифровой инжиниринг» Александр Себелев.

• «Характерный пример реализации нашими силами инженерного ПО – это проект по реализации многодисциплинарной цифровой модели газотурбинной установки в интересах АО «Силовые машины». В рамках этого проекта нам требовалось сделать программу, которая в "режиме одного окна" позволит решить задачу термодинамического, газодинамического, теплогидравлического и термомеханического расчета.
• Наш текущий проект – разработка газотурбинного двигателя для БПЛА и легких самолетов CML-180/240. Разработка ведется на основе технологии цифрового двойника на базе отечественной цифровой платформы по разработке и применению цифровых двойников CML-Bench^®. Важно отметить, что в настоящее время отсутствуют отечественные серийные турбовинтовые авиационные двигатели мощностью до 500 кВт. Проектирование ведется с учетом таких факторов, как минимальная стоимость двигателя и минимальные затраты при его эксплуатации»,
  – отметил Александр Себелев.

Знакомство с компетенциями Передовой инженерной школы СПбПУ «Цифровой инжиниринг» в автомобилестроении продолжил руководитель сектора развития и разработки электротранспорта Инжинирингового центра (CompMechLab^®) СПбПУ Игорь Шандер:

• «По итогам почти двадцатилетней инженерной деятельности структурами Экосистемы технологического развития СПбПУ было реализовано более 300 проектов для автомобильной промышленности.
• С 2006 года мы сотрудничаем с зарубежными высокотехнологичными промышленными компаниями. Говоря о работе с отечественными заказчиками, необходимо отметить разработку элементов каркаса кузова и конструктивных элементов отечественных автомобилей премиум-класса в рамках проекта «Кортеж», создание первого российского электромобиля «КАМА-1» всего за 2 года, «с нуля» и без ДВС-предшественника, разработку семейства электромобилей и унифицированной самоходной прототип-платформы «Е-NEVA».
• Отмечу, что инженерны Инжинирингового центра CompMechLab^® занимаются на регулярной основе разработкой различных типов транспортных средств (от мототехники до крупногабаритной, тяжелой транспортной техники), для всех типов двигателей (ДВС, электромобили, гибрид) и с использованием различного инженерного ПО.
• Также мы проводим работы на всех стадиях создания автомобиля – от планирования продукта до натурных испытаний и валидации разработанных нами математических и компьютерных моделей для разных классов задач.
• Самый большой пласт работ – это инженерный анализ: пассивная безопасность (краш-тесты), безопасность пешеходов и пассажиров, виброкомфорт, прочность и ресурс, анализ кинематики и управляемости, CFD-анализ и т.д. Здесь наше ключевое преимущество заключается в использовании цифровой платформы по разработке и применению цифровых двойников CML-Bench^®».

Далее директор центра дополнительного профессионального образования Передовой инженерной школы СПбПУ «Цифровой инжиниринг» Сергей Салкуцан рассказал об опыте реализации дополнительных образовательных программ, в которые входят магистерские программы с индустриальными партнерами, дополнительные образовательные программы переподготовки, корпоративные и краткосрочные  программы, акселерационные программы и массовые открытые онлайн-курсы:

• «Онлайн-курсы, которые мы разрабатываем, стали приобретать более сложный характер, один из них – это «Цифровые компетенции в энергетике» для работников крупной энергетической компании. Задача ставилась таким образом, что мы должны были разработать онлайн-программу, которая позволила бывсем сотрудникам этой организации, а их более 40 тысяч человек, в течение нескольких лет пройти обучение и подготовиться к эффективному применению цифровых технологий для того, чтобы они понимали, как на их рабочем месте они могут быть полезны.
• Этот курс сейчас состоит из 57 тем, посвященных цифровым технологиям, цифровой трансформации и оценке цифровой зрелости, включает Навигатор из 60+ кейсов, демонстрирующих использование цифровых технологий в энергетике.
• Одна из задач, которую мы решали – объяснить, что и почему делает руководство, потому что сотрудники не всегда понимают, что от них хотят. Поэтому мы добавили блок, включающий в себя специализированный отраслевой глоссарий на 1500+ терминов, видеоролики, интервью с руководителями по ключевым направлениям развития и лучшим практикам, примеры использования технологий и создания цифровых сервисов и продуктов.
• Еще один важный момент, мы разработали одноимённый компьютерный тренажёр, моделирующий образовательные ситуации при внедрении цифровых проектов в компанию, занимающейся генерацией и сбытом электроэнергии.
• Всего с 2022 года онлайн-курс, разработанный специалистами ПИШ СПбПУ, уже прошли 5 тысяч сотрудников».

Кроме того, с 2020 года сотрудники Передовой инженерной школы СПбПУ «Цифровой инжиниринг» активно развивают направление цифровых тренажёров в качестве инновационного инструмента для обучения и оценки компетенций:
– «Бережливый университет»,
– «Бережливое производство», 
– «Новый индустриальный вызов».

В завершение встречи представители Южно-Уральского государственного университета посетили Научно-технологическое образовательное пространство «ТВЭЛ – СПбПУ», которое включает в себя учебный класс для занятий магистрантов и рабочую зону для инженеров ПИШ СПбПУ и Инжинирингового центра «Центр компьютерного инжиниринга» (CompMechLab^®) СПбПУ, выполняющих высокотехнологичные проекты в интересах ГК «Росатом», а также Суперкомпьютерный центр (СКЦ) «Политехнический» – самый высокопроизводительным центр на Северо-Западе России.

Напомним, что Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого активно взаимодействует с другими университетами с точки зрения обмена опытом и реализации федерального проекта «Передовые инженерные школы».

Так, с 14 по 15 мая 2024 года состоялся рабочий визит делегации ПИШ СПбПУ «Цифровой инжиниринг» в Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого, направленный на развитие и укрепление сотрудничества двух университетов.

29 февраля 2024 Передовую инженерную школу СПбПУ «Цифровой инжиниринг» с рабочим визитом посетил руководитель ПИШ «Моторы будущего» Уфимского университета науки и технологий Вячеслав Вавилов. В ходе встречи представители Передовых инженерных школ обменялись опытом реализации программ подготовки инженерных кадров.

16 февраля 2024 года состоялся рабочий визит Министра промышленности и торговли Республики Карелия Дениса Гуркова в ПИШ СПбПУ «Цифровой инжиниринг» с целью поиска направлений сотрудничества для развития промышленного сектора региона.

1 февраля 2024 года состоялась рабочая встреча представителей ПИШ СПбПУ «Цифровой инжиниринг» и Передовой инженерной школы Сахалинского государственного университета «Инженерия островов». Ключевыми темами обсуждения на мероприятии выступили: управление трансформацией вуза в рамках модели «Университет 4.0» и компетенции ПИШ СПбПУ в области водородной энергетики.

23 января 2024 года в ПИШ СПбПУ «Цифровой инжиниринг» состоялась рабочая встреча с представителями Омского научно-исследовательского института приборостроения, направленная на знакомство с экосистемой технологического развития СПбПУ и основными компетенциями подразделений с целью поиска направлений сотрудничества.

16 января 2024 года представители Петербургского государственного университета путей сообщения Императора Александра I посетили ПИШ СПбПУ «Цифровой инжиниринг» с рабочим визитом. Встреча была направлена на ознакомление и изучение успешного опыта реализации программы ПИШ СПбПУ и обсуждение сотрудничества в научно-технических и образовательных проектах.

20 декабря 2023 года ПИШ СПбПУ «Цифровой инжиниринг» посетили представители Омского государственного технического университета (ОмГТУ).

13 октября 2023 года в Санкт-Петербургском политехническом университете Петра Великого прошли церемонии подписания соглашений о сотрудничестве в сфере образовательной и научной деятельности с Первым Московским государственным медицинским университетом имени И.М. Сеченова и Белгородским государственным национальным исследовательским университетом.

28 августа 2023 года Санкт-Петербургский государственный университет Петра Великого посетила делегация Ташкентского государственного транспортного университета. Ведущий вуз Узбекистана, где готовят кадры для транспортной отрасли, выразил интерес к установлению и развитию сотрудничества с Передовой инженерной школой «Цифровой инжиниринг».