На форуме «Цифровая цветная металлургия» в Мончегорске выступили представители Передовой инженерной школы СПбПУ «Цифровой инжиниринг»

28–29 ноября 2024 года в Мончегорске прошел Форум «Цифровая цветная металлургия». Мероприятие собрало более 150 участников: представителей индустрии, науки, образования и власти. Площадку посетили более тридцати экспертов из разных городов России и пятидесяти студентов. В центре внимания — инновационные решения, развитие литиевой отрасли и подготовка кадров для цифровой трансформации цветной металлургии. Программа включала пленарные заседания, круглые столы, форсайт-сессии и деловые игры.

В первый день форума участники обсудили глобальные тренды цифровой трансформации в цветной металлургии, использование передовых решений для оптимизации производственных процессов и создание современного центра компетенций по цифровой цветной металлургии. 

Второй день форума был посвящен диалогу с молодежью о цифровых компетенциях как о драйвере успешной карьеры, об HR-сопровождении и совместных планах на будущее в отрасли.

Спикером пленарного заседания «Глобальные тренды цифровой трансформации в цветной металлургии» стал проректор по цифровой трансформации СПбПУ, руководитель Передовой инженерной школы СПбПУ «Цифровой инжиниринг» Алексей Боровков.

В ходе мероприятия эксперты обсудили влияние цифровых технологий на эффективность производства, управление ресурсами и взаимодействие с партнерами. Особое внимание было уделено компетенциям, необходимым для внедрения инноваций.

В своем выступлении в формате видео-конференц связи Алексей Иванович рассказал об экосистеме технологического развития СПбПУ «Передовые цифровые и производственные технологии», включающей ключевые подразделения:

• Передовая инженерная школа «Цифровой инжиниринг»;
• Научный центр мирового уровня «Передовые цифровые технологии»;
• Центр компетенций Национальной технологической инициативы «Новые производственные технологии»;
• Инфраструктурный центр НТИ по направлению «Технет»;
• Центр трансфера и импортозамещения передовых цифровых и производственных технологий.

Данные структурные подразделения направленны на выполнение НИОКР, разработку и коммерциализацию технологий, фундаментальные проблемно-ориентированные исследования, подготовку экспертно-аналитических докладов, а также решение фронтирных инженерных задач и подготовку «инженерного спецназа» с компетенциями мирового уровня.

Говоря о наукоемком процессе разработки и создания высокотехнологичных изделий, опережающих мировой уровень, спикер выделил новое актуальное научно-технологическое и инжиниринговое направление, основанное на применении передовых цифровых технологий:

• Цифровой инжиниринг – это высокотехнологичный мультидисциплинарный наукоемкий подход к созданию и обеспечению жизненного цикла изделий (технических систем) с непрерывными ИТ-связями между физическим (реальным) миром и цифровым (виртуальным) пространством, включая разработку цифровых двойников изделий (ЦД-Р, ЦД-П, ЦД-Э), проведение цифровых (виртуальных) испытаний и цифровой сертификации изделий на цифровых (виртуальных) испытательных стендах и полигонах на основе многоуровневой матрицы требований, целевых показателей и ресурсных ограничений и программно-технологической платформы (цифровая платформа CML-Bench^®).

«В своей деятельности мы используем уникальный инструмент - Цифровую платформу по разработке и применению цифровых двойников CML-Bench^®. С помощью Цифровой платформы CML-Bench^® мы смогли реализовать сотни прорывных проектов для более чем 10 отраслей промышленности.

С 30.03.2020 года на Цифровой платформе CML-Bench^®:

• проведено 140 тысяч цифровых испытания на десятках специализированных цифровых (виртуальных) стендов и полигонов;
• выполнено 18 500 проектных решений на основе цифровых испытаний;
• содержится более 332 тысяч решений;
• разработано более 60 проектов;
• возможна одновременная совместная работа более 250 инженеров и специалистов;
• для обеспечения работы каждый час «в среднем» работают 2 400 ядро-часов высокопроизводительных вычислительных систем Суперкомпьютерного центра «Политехнический» и 3 000 ядро-часов Инжинирингового центра CompMechLab^® СПбПУ;
• сгенерировано 464 Тb содержательной информации»,

- рассказал Алексей Боровков.

Далее проректор по цифровой трансформации СПбПУ представил ключевые результаты научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ Экосистемы технологического развития СПбПУ в 2024 году.

• В кратчайшие сроки на основе технологии цифровых двойников разработаны и изготовлены опытные образцы БПЛА «Снегирь-1» и «Снегирь-1.5», открыты Опытно-конструкторское бюро, студенческое и школьное конструкторские бюро. ПИШ СПбПУ «Цифровой инжиниринг» выиграла конкурс ФЦ БАС в рамках Стратегии развития БАС в России для создания и развития отечественной цифровой платформы в целях оптимизации методик проектирования беспилотных авиационных систем и их компонентов.

• Разработан и изготовлен опытный образец электродвигателя для БПЛА с улучшенными техническими характеристиками CML_03.
• Разработана опытно-промышленная технология изготовления филаментов из непрерывного углеродного волокна на основе термопластов. Филамент обладает уникальными по сравнению с другими применяемыми в 3D-печати материалами физико-механическими свойствами и применяется, в первую очередь, в ракетно-космической и авиационной отрасли, а также в двигателестроении. Разработка осуществлялась по заказу Композитного дивизиона ГК «Росатом».
• Разработаны цифровые модели доставки комплекса разобщения селективной перфорации (РСП) к месту проведения работ в скважине и работы узлов конструкции комплекса РСП – перфоратора и пакер-пробки по заказу топливного дивизиона ГК «Росатом» – АО «ТВЭЛ» (ГК «Росатом»);
• Разработаны цифровые (виртуальные) испытательные полигоны для цифровых двойников тепловыделяющих сборок атомного реактора с учетом гидродинамики, теплообмена и прочности, особенностей транспортировки и требований безопасности по заказу топливного дивизиона ГК «Росатом» – АО «ТВЭЛ» (ГК «Росатом»);
• Разработан и изготовлен оптимальный композитный обтекатель, проведены испытания модернизированного двухместного мотопаралёта, на котором знаменитый путешественник Ф.Ф. Конюхов вместе с пилотом И.В. Потапкиным 8 июля 2024 года установили мировой рекорд – совершили полет до Северного полюса.
• Проведен комплекс расчетов в обеспечение определения характеристик авиационного поршневого двигателя АПД-520 в интересах ООО «СКБ Авиационных роторных двигателей».

Алексей Боровков также остановился на ряде проектов, над которыми сейчас ведется работа в Передовой инженерной школе СПбПУ «Цифровой инжиниринг»:

«Один из проектов – это математическое и компьютерное моделирование распространения угольной пыли на территории угольного склада ГОК «Инаглинская-2».  Нам необходимо было исследовать эффективности работы установленных ветро-пылезащитных экранов на территории склада рядового угля при воздействии.  В ходе работ мы создали 3D геометрические модели склада рядового угля с учетом окружающей застройки и рельефа местности с/без ветро-пылезащитного ограждения, разработали математические и компьютерные модели для проведения аэродинамического расчета воздействия ветрового потока на угольные штабеля и провели математическое и компьютерное моделирование эффективности работы ветро-пылезащитного ограждения открытого склада рядового угля с учетом ветрового режима, розы ветров и формирования ветровых вихрей в условиях расположения угольных штабелей на складской площадке».

Помимо этого, Алексей Иванович рассказал о создании цифрового двойника доменной печи в части модели горна и одномерной нестационарной модели доменной печи и создании цифрового двойника печи остекловывания высокоактивных радиоактивных отходов.

В рамках форума состоялся круглый стол «Литий как стратегический ресурс: вызовы и перспективы», участники которого подняли вопросы освоения литиевых месторождений, технологий его добычи и переработки, а также применения в различных отраслях.

Особое внимание вызвала сессия «Моделирование свойств металлов и сплавов с помощью цифровых методов: будущее материаловедения». Специалисты обсудили цифровое моделирование деталей горных машин, контроль качества продукции и другие технологические решения.

Первый день форума завершился подписанием соглашений о сотрудничестве между Мончегорским политехническим колледжем, Институтом химии и технологии редких элементов и минерального сырья имени И.В. Тананаева Кольского научного центра РАН, а также НИТУ МИСИС.

Во второй день форума акцент был сделан на подготовке кадров и молодежных инициативах. Одним из центральных событий стала трибуна молодых ученых и исследователей «Молодежь в цифровой эпохе: вызовы и возможности». Мероприятие объединило студентов, преподавателей и инженеров Мурманского арктического университета, Санкт-Петербургского политехнического университета имени Петра Великого, Балтийского федерального университета имени Иммануила Канта и Мончегорского политехнического колледжа.

Участники представили свои исследовательские проекты, затрагивающие широкий спектр тем: от цифровизации производственных процессов и новых методов хранения энергии до разработки материалов для строительства в экстремальных условиях.

Внимание аудитории привлекли идеи, посвященные использованию цифровых двойников и виртуальных испытаний для оптимизации инженерных решений. Современные разработки в области 3D-печати продемонстрировали как аддитивные технологии могут применяться в строительстве, открывая новые возможности для северных регионов. 

Студент Передовой инженерной школы СПбПУ «Цифровой инжиниринг», инженер направления «Прикладные исследования и разработки» ПИШ СПбПУ «Цифровой инжиниринг» Лилия Нежинская рассказала о роли натурных и виртуальных испытаний в разработке перспективных метабиоматериалов на основе титана для тканевой инженерии.

Метабиоматериалы – пористые материалы с закономерной внутренней структурой, изменяя топологию которой, можно управлять физико-механическими свойствами материала на глобальном уровне и получать наиболее подходящие характеристики для применения в каждом конкретном случае, например, снизить массу изделия с минимальными потерями в его жесткости. Одним из направлений исследования является рассмотрение метаматериалов как заменителей костной ткани.

«Чтобы смоделировать конструкцию, нам надо понимать ее свойства. Для начала рассмотрим сплошной титановый образец. В ходе натурных испытаний мы его растягиваем, исследуем, получаем кривую зависимости и для дальнейшего моделирования структур из титана берем оттуда модуль упругости, предел текучести и кривую пластичности. Далее мы дополнительно проводим натурные испытания ограниченного количества образцов различных типов метаматериала, понимаем зависимость усилия от перемещения. Для валидации моделей материала эти же испытания проводим в цифре. Понимая, что моделирование дает результат на хорошем уровне, мы можем расширить перечень типов метаматериала на ещё большее количество, т.е. мы можем смоделировать и исследовать разные формы нашей периодической структуры, не прибегая к печати образцов и не прибегая к их натурным испытаниям. Преимущество цифровых испытаний также и в том, что используя только одну элементарную ячейку и специальные периодические граничные условия, мы моделируем всю нашу структуру метаматериала. Исследование различных типов метабиоматериала позволяет задать нашей конструкции эффективные свойства, значительно упростить процесс моделирования, сократив время на расчеты», - отметила Лилия Нежинская.

Студент Передовой инженерной школы СПбПУ «Цифровой инжиниринг» Тимофей Соколов рассказал о перспективных технологиях накопления и хранения энергии на основе лития. Спикер акцентировал внимание на механизмах накопления и хранения энергии, технических и энергетических преимуществах, технологических аспектах и факторах, влияющих на КПД и перспективных литиевых технологиях.

Григорий Барков, студент Передовой инженерной школы СПбПУ «Цифровой инжиниринг», рассказал про Цифровую платформу по разработке и применению цифровых двойников CML-Bench^®.

Форум завершился деловой игрой, которая помогла студентам закрепить полученные знания и применить их на практике. Команды соревновались в цифровом пространстве.

«В основу игры были заложены темы, освещаемые в течение двух дней форума. Задачей команды было как можно скорее отвечать на вопросы, применяя современные технологии, информацию из сети интернет и пользуясь возможностями искусственного интеллекта и нейросетей. Вопросы были связаны не только с тематикой форума, но и с профессиональной деятельностью каждого члена команды. Таким образом, необходимо было в короткие сроки выстроить коммуникацию внутри команды и оперативно отвечать на вопросы. С задачей мы справились довольно успешно, заняв второе место среди всех команд», - отметила студент Передовой инженерной школы СПбПУ «Цифровой инжиниринг», инженер направления «Прикладные исследования и разработки» Передовой инженерной школы СПбПУ «Цифровой инжиниринг» Лилия Нежинская.

Отметим, что в рамках форума «Цифровая цветная металлургия» стартовала сетевая дополнительная профессиональная программа повышения квалификации Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого и Мончегорского политехнического колледжа «Цифровая цветная металлургия: основные направления развития».

Образовательная программа поделена на 2 модуля, в числе которых модуль «Бережливое производство». В ходе обучения запланировано знакомство с компьютерным симулятором «Бережливое производство» под руководством старшего преподавателя Высшей школы передовых цифровых технологий ПИШ СПбПУ «Цифровой инжиниринг», научного сотрудника лаборатории «3D-образование» ПИШ СПбПУ «Цифровой инжиниринг» Владислав Терещенко.

«Данный симулятор представляет собой уникальный инструмент для обучения и тренировки, который позволяет специалистам практиковать навыки бережливого подхода и проверять свои компетенции в реалистичной среде. Кроме того, он может быть использован как соревновательная платформа, где участники могут конкурировать между собой, решая различные задачи и демонстрируя свои умения», – подчеркнул Владислав Терещенко.

Форум «Цифровая цветная металлургия» организован Мончегорским политехническим колледжем совместно с АНО «Инициативы Мончегорска» при поддержке эндаумент-фонда «Кольский» и при активном содействии Агентства развития Мончегорска, Кольской ГМК, администрации Мончегорска и Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого.

Подробные материалы Форума размещены по ссылке https://vkvideo.ru/@newengineering