7 Марта 2023 года
Данная новость была прочитана 917 раз

Цифровой инжиниринг для импортозамещения: Алексей Боровков выступил на конференции, посвященной новому цифровому бренду «Росатома» – «АтомРеверс»

28 февраля 2023 года в Москве состоялась конференция по применению технологии цифрового инжиниринга для импортозамещения в машиностроении. Актуальные тренды и пути достижения технологического суверенитета обсудили руководители предприятий Госкорпорации «Росатом» и высокотехнологичных производственных компаний России.
Одним из ключевых спикеров конференции стал 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 Боровков.

Спикеры конференции
  • Гаранин Евгений Сергеевич, вице-президент по цифровизации и информационным технологиям АО «ТВЭЛ»;
  • Алексеев Павел Алексеевич, заместитель генерального директора по цифровому инжинирингу ООО «Центротех-Инжиниринг»;
  • Пономаренко Александр Павлович, начальник управления АО «Высокотехнологический научно-исследовательский институт неорганических материалов имени академика А. А. Бочвара»;
  • Боровков Алексей Иванович, 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;
  • Малафеев Дмитрий Андреевич, руководитель группы реверс-инжиниринга ООО «РусАТ»;
  • Тиличкан Анастасия Александровна, инженер-конструктор 1 категории – РП ООО «Центротех-Инжиниринг»;
  • Галкова Наталья Викторовна, начальник коммерческого отдела ДПИ ООО «Торговый Дом Полиметалл».

Центральное событие мероприятия – презентация нового бренда – «АтомРеверс» – цифрового сервиса Топливной компании «ТВЭЛ», который объединяет инженерные решения для воспроизведения и оптимизации оборудования и его компонентов.

Сервис предназначен для широкого круга российских промышленных предприятий из различных отраслей, эксплуатирующих сложную импортную технику и столкнувшихся с трудностями в ее обновлении, ремонте и обслуживании.

С приветственным словом к участникам дискуссии обратился вице-президент по цифровизации и информационным технологиям АО «ТВЭЛ» Евгений Гаранин.
Он подчеркнул, что Топливный дивизион ГК «Росатом» является активным участником программы создания национальной цифровой экономики, параллельно развивая стратегию внутренней цифровизации. В условиях новой реальности самым быстрым и эффективным путем к технологической независимости, наращиванию и освоению новых производственных мощностей является сочетание классического реверс-инжиниринга с технологией цифровых двойников.

  • «АтомРеверс» – это эволюция классического реверс-инжиниринга, который дополняется возможностями цифрового проектирования и расчетного моделирования, аддитивных технологий и предиктивной аналитикой, – отметил Евгений Гаранин. – «АтомРеверс» позволяет быстро и качественно воспроизводить существующие технологии и решения, модернизировать их и создавать новые.
  • Наша экспертиза основывается на высоких требованиях и нормативах атомной отрасли к безопасности и качеству продукции, глубоком понимании реверс-инжиниринга, а также на реальном опыте создания цифровых моделей и расчетных методик в сочетании с материаловедческой экспертизой и анализом различных технологических процессов».

Более подробно с технологией «АтомРеверс» участников конференции познакомил заместитель генерального директора по цифровому инжинирингу ООО «Центротех-Инжиниринг» Павел Алексеев. Он подчеркнул, что основной задачей «АтомРеверса» является обеспечение импортонезависимости для российских компаний и отраслей промышленности.

  • «Направление АтомРеверс решает задачи, связанные с импортозамещением в области машиностроения через реверс-инжиниринг, усовершенствованием конструкций используемого оборудования посредством цифровых двойников, изготовление оптимизированного оборудования и настройкой предиктивной аналитики.
  • На выходе заказчик получает 3D-модели, рабочую конструкторскую документацию, цифровой двойник изделия, физический прототип, партию готовых изделий и предиктивную аналитику на все оборудование»,
    – рассказал Павел Алексеевич.

Спикер раскрыл особенности каждого из обозначенных этапов, сделав акцент на создании цифрового двойника изделия с последующей оптимизацией конструкции. Крайне важна, по словам Павла Алексеева, валидация цифровой модели на основе испытаний физического объекта, в результате чего погрешность между результатами для физического и виртуального объекта не должна превышать 5%. В дальнейшем проводятся дополнительные корректировки и испытания на виртуальных испытательных полигонах до обеспечения стабильности и работоспособности изделия. Такой подход позволяет исключить или устранить до 70% ошибок и «слабых мест» при проектировании нового изделия или модернизации существующего.

  • «Полноценный цифровой двойник, у которого расхождение с физическим объектом не превышает 5%, дает нам возможность производить перепроектирование, переконструктирование исходных конструкций либо разработку новых линеек оборудования.
    Это очень удобно: все методики отработаны, вносимые изменения сразу же подтверждаются на виртуальных испытательных полигонах до этапа изготовления опытных образцов и запуска в серию. На выходе мы получаем не скопированную документацию на изделие, а документацию на усовершенствованное изделие.

    Добавлю, что оптимизация может иметь различный характер. К примеру, заказчика не устраивает ресурсная надежность оборудования. Эта проблема прекрасно решается при помощи технологии цифрового двойника и компьютерного моделирования»,
    – отметил Павел Алексеев.

Кроме того, разработка цифрового двойника позволяет вести предиктивную аналитику в случае, когда у заказчика отсутствуют накопленные данные по эксплуатации оборудования и выходам из строя. Спикер отметил, что любые нештатные ситуации также моделируются в цифровой среде, позволяя предсказывать поведение изделия в различных условиях.

Данный подход эффективен и при импортозамещении материалов. Реверсивному материаловедению был посвящен доклад начальника управления АО «Высокотехнологический научно-исследовательский институт неорганических материалов имени академика А. А. Бочвара» Александра Пономаренко.

Спикер рассказал, как происходит процесс копирования готового материала по образцу или его известным свойствам с возможностью улучшения характеристик через разработку цифрового двойника, верификацию и валидацию свойств, создание опытных образцов.

От обсуждения технологии «АтомРеверса» участники конференции перешли к конкретным кейсам и НИОКР в высокотехнологичных отраслях промышленности и решению фронтирных инженерных задач. Алексей Боровков выступил с подробным докладом о реверс-инжиниринге как начальной стадии импортоопережения и достижения технологического суверенитета в машиностроении.

Прежде всего спикер отметил, что в основе системного сотрудничества СПбПУ с АО «ТВЭЛ» лежит дорожная карта, включающая широкий спектр научно-технологических и образовательных направлений, где цифровому инжинирингу и платформенным решениям отведена ведущая роль.

Алексей Иванович представил подход СПбПУ к разработке цифрового двойника, в соответствии с которым основным элементом является многоуровневая матрица требований, целевых показателей и ресурсных ограничений.

  • «Матрица целевых показателей предназначена для обеспечения рациональной «балансировки» большого количества целевых характеристик как объекта в целом, так и его компонентов в отдельности, которые, как правило, «конфликтуют» между собой. Задача – сбалансировать матрицу: достичь целевых характеристик, удовлетворив множеству ресурсных ограничений.
  • В противном случае речь идет не о цифровом двойнике, а лишь о наборе математических и компьютерных моделей, а сборка цифровой модели всего изделия будет происходить традиционным образом, как правило, в голове генерального конструктора с доводкой до требуемых характеристик через большое число натурных испытаний»,
    – подчеркнул проректор по цифровой трансформации СПбПУ.

Алексей Боровков рассказал, что разработка цифровых двойников ведется на уникальной Цифровой платформе CML-Bench™ (ЦП), которая фактически выступает системой управления требованиями, изменениями конфигурациями, данными, знаниями, компетенциями, проектами.

На Цифровой платформе CML-Bench™ реализованы несколько сотен прорывных проектов с разработкой цифровых двойников изделий для высокотехнологичных отраслей промышленности: двигателестроение, нефтегазовое машиностроение, атомное машиностроение, авиастроение, автомобилестроение, судостроение и другие. В среднем, на протяжении нескольких лет, выполняется 100-120 цифровых (виртуальных) испытаний в сутки, или 5 – каждый час. В 2021 году после успешного прохождения официальной экспертизы CML-Bench™ была включена в Единый реестр российских программ для ЭВМ и баз данных, а в апреле 2022 года расширила свои возможности в части совместимости с отечественным системным ПО.

Алексей Боровков также отметил, что в 2022 году Передовая инженерная школа СПбПУ развернула Цифровую платформу CML-Bench в ООО «Центротех-Инжиниринг» (входит в контур управления топливной компании «ТВЭЛ» госкорпорации «Росатом»), что стало важным этапом по созданию единого цифрового пространства на предприятии.

Возвращаясь к проблеме импортозамещения, Алексей Иванович подчеркнул, что к сверхактуальным задачам относится миграция данных и моделей на цифровую платформу CML-Bench™ с платформы Siemens Teamcenter, которая де-факто является мировым стандартом во многих отраслях — именно на этой платформе представлены результаты разработок крупнейших высокотехнологичных компаний России с ежегодной выручкой 1,5+ триллиона рублей.

Спикер подчеркнул, что данная работа активно ведется, и озвучил несколько численных показателей.   

  • «Рассмотрим миграцию данных (в первую очередь, 3D моделей деталей и сборочных единиц, изделий ) из PLM-системы Siemens Teamcenter на цифровую платформу CML-Bench на примере ротора компрессора низкого давления (КНД) морского газотурбинного двигателя (ГТД) М90ФР. Параметры сборки: 1000+ компонентов, объём данных – 260 Мб. Миграция в автоматизированном режиме происходит за 8 минут.
  • Возьмем более сложную задачу на примере авиационного ГТД ТВ7-117-СТ-01. Параметры сборки: 1570 компонентов, 631 Мб. Миграция данных в автоматизированном режиме – 17 минут.
  • Если предположить, что в отрасли 1000 таких ГТД (мы понимаем, что это оценка сверху), то мы все 3D модели отрасли можем перенести с платформы Siemens Teamcenter и разместить на цифровой платформе CML-Bench всего лишь за пару недель. Можно говорить о том, что эта серьезная проблема государственного значения решена»,
    – заключил Алексей Боровков

Завершая выступление, проректор по цифровой трансформации представил результаты крупных проектов Центра НТИ СПбПУ, связанных с реверсивным инжинирингом. Среди них – разработка модели установки каталитического крекинга для нефтеперерабатывающего завода («мягкий» реверсивный инжиниринг, 2006–2007 гг.), разработка цифрового двойника малоразмерного газотурбинного двигателя с учетом ограничений и возможностей изготовления с применением аддитивных технологий (2017–2019 гг.) и многие другие.

Продолжением темы стал доклад инженера-конструктора 1 категории – РП ООО «Центротех-Инжиниринг» Анастасии Тиличкан по проекту реверс-инжиниринга динамического компрессора низкого давления Т47 для разделительного производства с применением цифрового моделирования. Данный проект реализуется совместно с инженерами Центра НТИ СПбПУ и Передовой инженерной школы «Цифровой инжиниринг» СПбПУ.
Целью является разработка оптимальной конструкции изделия «Компрессор РСК», в процессе которой производится разработка цифрового двойника компрессора Т47, проводятся расчеты на виртуальных испытательных стендах. Новая конструкция компрессора будет более удобна для проведения ремонта и технического обслуживания, уменьшится нагрузка на подшипники, возрастет эффективность энергопотребления.

Также на конференции выступил руководитель группы реверс-инжиниринга ООО «РусАТ» Дмитрий Малафеев с докладом об оптимизации и применении аддитивных технологий в реверс-инжиниринге.

 

Подводя итоги докладов и обсуждений, эксперты отметили, что объединение классического реверс-инжиниринга с возможностями цифровых технологий позволяет производить усовершенствованные версии изделий и решать актуальные производственные задачи.

В частности, представленный цифровой продукт «АтомРеверс» способен в сжатые сроки обеспечить потребности предприятий в компонентах и агрегатах, проводить мониторинг технического состояния оборудования и отдельных узлов. Появляется возможность предсказывать время выхода техники из строя и своевременно планировать сервис и комплексный ремонт во избежание простоев и убытков. В широком смысле внедрение инноваций и высокотехнологичного оборудования позволит российским производителям занимать новые ниши на рынке, что в конечном счете работает на достижение глобальной цели технологического суверенитета.

 

Обсуждение перспектив применения компьютерного моделирования и цифровых двойников в импортозамещении было продолжено на рабочем совещании с руководством АО «ТВЭЛ». В нем приняли участие Евгений Гаранин, Алексей Боровков, а также директор департамента цифровых продуктов АО «ТВЭЛ» Юрий Козеренко и начальник управления продвижения и продаж цифровых продуктов АО «ТВЭЛ» Павел Солоухин.

Стороны обозначили текущий статус приоритетных НИОКР, которые в интересах АО «ТВЭЛ» выполняют специалисты Передовой инженерной школы «Цифровой инжиниринг» СПбПУ и Центра НТИ СПбПУ. Также обсуждался вопрос предстоящего визита Евгения Гаранина в ПИШ СПбПУ для детального представления компетенций и возможностей Передовой инженерной школы «Цифровой инжиниринг».  

Напомним, в 2021 году вице-президент по цифровизации и информационным технологиям АО «ТВЭЛ» посещал Центр компетенций НТИ СПбПУ и принимал участие в заседании Управляющего Совета с представителями компаний АО «ТВЭЛ», АО «Гринатом», ООО «НПО «Центротех» и ООО «Центротех-Инжиниринг».