В рамках проекта Space-Pi представители Инжинирингового центра CompMechLab® рассказали школьникам о разработке и применении цифровых двойников изделий

В рамках проекта Space-Pi 24 по 26 января 2022 года Инжиниринговый центр «Центр компьютерного инжиниринга» (CompMechLab^®) СПбПУ в сотрудничестве с Центром технологических проектов СПбПУ провел научно-образовательный интенсив и практикум

• «Введение в технологию разработки и применения цифровых двойников изделий (на примере цифрового двойника сверхмалого космического аппарата)».

В нем приняли участие школьники разного уровня подготовки из образовательных учреждений Санкт-Петербурга, Казани, Самары и Новочебоксарска. Мероприятие состоялось в онлайн-формате.

Практикум был разделен на три основные части:
– в первый день для участников провели вводные информационные лекции по спутникостроению, математическому моделированию, топологической оптимизации конструкций;
– во второй день ученики выполняли практические задания,
– а в третий день – самостоятельную творческую работу.

В рамках интенсива школьники анализировали возможные внешние воздействия и нагрузки на конструкцию наноспутника, такие как вибрация, удар и ускорение, проводили математическое и компьютерное моделирование, выполняли оптимизацию элементов конструкции наноспутников.

Более того, они познакомились с технологией цифровых двойников и применением инструментов моделирования при разработке сверхмалого космического аппарата типа CubeSat.

Также во время обучения старшеклассники совместно с организаторами программы обсудили идеи возможных исследований, которые можно провести с помощью наноспутников, запущенных на орбиту.

Заглавной темой трехдневного интенсива стал «цифровой двойник». Цифровой двойник — это система взаимоувязанных математических, компьютерных и цифровых моделей, которая позволяет с высокой степенью точности описывать поведение объекта во всех ситуациях и на всех этапах жизненного цикла, включая возможные нарушения нормальных условий работы и аварийные ситуации, а также указывает критические зоны в конструкции и критические характеристики.

16 сентября 2021 года был утвержден национальный стандарт Российской Федерации – ГОСТ Р 57700.37–2021 «Компьютерные модели и моделирование. ЦИФРОВЫЕ ДВОЙНИКИ ИЗДЕЛИЙ. Общие положения». В нем впервые введено определение «цифровая модель изделия», стандартизованы следующие понятия: «цифровые (виртуальные) испытания», «цифровой (виртуальный) испытательный стенд» и «цифровой (виртуальный) испытательный полигон».

Ведущий курса, ведущий инженер-исследователь отдела системного инжиниринга Инжинирингового центра CompMechLab^® Дмитрий Журавлев поделился своими впечатлениями о проведенном интенсиве:

• «Научно-образовательный интенсив и практикум “Введение в технологию разработки и применения цифровых двойников изделий” – это отличная возможность для школьников приобщиться к современным цифровым технологиям, поработать с передовым коммерческим программным обеспечением, а также получить ответы на все интересующие вопросы от экспертов в режиме реального времени. Мы надеемся, что данная тематика сможет увлечь ребят, и они будут и дальше развиваться в данном и смежных направлениях».

В конце организаторы подвели краткие итоги интенсива. Очень важным было получить обратную связь от участников проекта. Так, ученик из Чебоксар Никита Кабаненко оценил роль инструментов моделирования: 

• «Мало просто придумать идею исследований и как ее воплотить. После разработки конструкции спутника нужно пройти соответствующие испытания. И здесь могли бы помочь цифровые двойники изделий, ведь намного проще сначала провести виртуальные испытания с помощью компьютерного моделирования, выявить возможные проблемы, чем столкнуться с трудностями на натурных испытаниях».

С практическими заданиями справились абсолютно все. Полученные в ходе творческой работы результаты участники презентовали и обсуждали на финальном занятии. Старшеклассникам удалось познакомиться с технологией цифровых двойников изделий, что пригодится им в дальнейшей работе по созданию собственных спутников и участию в конкурсах по их запуску на орбиту.

Материал подготовлен совместно с Управлением по связям с общественностью СПбПУ и Центром технологических проектов СПбПУ