Представители Минпромторга России посетили Передовую инженерную школу СПбПУ «Цифровой инжиниринг»

Передовую инженерную школу «Цифровой инжиниринг» Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого (ПИШ СПбПУ) посетили с визитом директор департамента цифровых технологий Министерства промышленности и торговли РФ Владимир Дождев и заместитель директора департамента цифровых технологий Министерства промышленности и торговли РФ Иван Кузьменко.

Посещение ПИШ СПбПУ стало логичным продолжением дискуссии Владимира Дождева и руководителя ПИШ СПбПУ Алексея Боровкова на круглом столе «Комплексный подход в разработке систем анализа и инженерных расчетов (САЕ)» в рамках деловой программы ЦИПР-2023.

На встрече Алексей Боровков продемонстрировал представителям Минпромторга России цифровую платформу разработки и применения цифровых двойников CML-Bench^®, которая вызвала у гостей большой интерес.

Цифровая платформа разработки и применения цифровых двойников как высокотехнологичных промышленных изделий или продуктов, так и технологических / производственных процессов их изготовления CML-Bench^® является собственной разработкой Инжинирингового центра (CompMechLab^®) СПбПУ.

Работу над ней инженеры лаборатории «Вычислительная механика» (CompMechLab^®) начали еще в 2007 году, а в 2014-2016 гг. на платформе был реализован первый крупный проект государственного значения – «Кортеж» (головной исполнитель – ФГУП "НАМИ").

Уже спустя год, в мае 2017 года, команда лаборатории «Вычислительная механика» (флагман группы компаний CompMechLab^®) стала лауреатом Национальной премии «Индустрия» за проект «Кросс-отраслевая мультидисциплинарная платформа виртуальной разработки и испытаний глобально конкурентоспособных продуктов нового поколения – CML-Bench».

Почётную награду Алексей Боровков получил из рук министра промышленности и торговли Российской Федерации Дениса Мантурова.

Далее в рамках своего выступления руководитель ПИШ СПбПУ отметил наукоемкие высокотехнологичные проекты, успешно реализованные совместно с  Топливной компанией «ТВЭЛ» (входит в состав Топливного дивизиона ГК «Росатом»), среди которых разработка best-in-class конструкции вибросита, представляющее собой ключевой элемент системы очистки бурового раствора (СОБР) при нефтедобыче, которое должно надёжно работать при средних виброускорениях ~ 7 g или выше.

• «Технология цифровых двойников позволила в кратчайшие сроки (3 месяца) решить задачу проектирования высоконагруженной динамической установки – вибросита, обеспечив достижение рекордных технических характеристик и прохождение с первого раза межведомственных испытаний. Примечательно, и это принципиально важный результат – уже 4+ года спроектированное на основе технологии цифровых двойников вибросито надежно и эффективно работает на уровне 8,25g»,
  – отметил спикер.

В следующей части своей презентации А.И. Боровков представил шесть направлений развития платформы CML-Bench^®, которые включают в себя: разработку элементов самой платформы, сертификацию средств защиты информации во ФСТЭК на соответствие платформы требованиям по 6-му уровню доверия, осуществление миграции данных из различных PLM-систем (в первую очередь, из PLM-системы Siemens Teamcenter), дальнейшую интеграцию с отечественными CAx-системами, отраслевую кастомизацию под конкретных заказчиков в процессе выполнения НИОКР по заказам высокотехнологичных компаний и развитие академических лицензий для университетов.

Затем Алексей Иванович продемонстрировал архитектуру платформы.

• «Принципиально важно, чтобы цифровая платформа CML-Bench^® могла бы работать в различных ИТ-инфраструктурах различных предприятий и организаций, обеспечивая при этом доступ ко всем представленным на рынке CAD/CAE-системам (в настоящее время – это 150 лицензий CAx-систем, различных версий и комплектаций), что позволяет удовлетворить требования практически любой компании из любой отрасли. 
• Изначально мы подстраиваемся под ИТ-инфраструктуру заказчика. Мы делаем технический аудит ИТ-инфраструктуры и уже настраиваем цифровую платформу под имеющиеся возможности и ресурсы компании»,
  – ответил Алексей Боровков на вопрос о внедрении платформы CML-Bench^® на предприятиях.

В основе технологии цифровых двойников и цифровой платформы CML-Bench^® лежит многоуровневая матрица требований, целевых показателей и ресурсных ограничений – временных, финансовых, технологических, производственных, экономических, экологических, нормативных и т.д.
Контроль эволюции матрицы требований при внесении изменений в конструкцию, балансировка требований и целевых показателей на основе цифровых (виртуальных) испытаний, стендов и полигонов с помощью высокоадекватных математических и компьютерных моделей, прошедших верификацию и валидацию, и определяет основные этапы разработки цифровых двойников в соответствии с ГОСТ Р 57700.37–2021 «Компьютерные модели и моделирование. ЦИФРОВЫЕ ДВОЙНИКИ ИЗДЕЛИЙ. Общие положения».

В докладе ПИШ СПбПУ активное участие принимал инженер отдела кросс-отраслевых технологий Инжинирингового центра (CompMechLab^®) СПбПУ Владислав Климкин:

• «Мы работаем с более чем 10 отраслями промышленности и флагманскими по объему выполненных НИОКР за последние три года для нас являются двигателестроение и атомное машиностроение».

Алексей Боровков в свою очередь отметил:

• «Мы нетипичные разработчики и не только разработчики программного обеспечения. У нас происходит гармоничное дополнение 2-х моделей. С одной стороны, мы на системной основе на протяжении десятилетий выполняем наукоемкие НИОКР – это, фактически, высокотехнологичные услуги в области цифрового инжиниринга, которые мы оказываем компаниям из самых разных отраслей промышленности.
• А с другой стороны, выполняя эти проекты на цифровой платформе CML-Bench^®, наши инженеры, фактически, осуществляют beta-тестирование программного продукта и сообщают о всех багах ее разработчикам для их исправления, тем самым непрерывно совершенствуя цифровую платформу.
• Как правило, демонстрация функциональных возможностей и внедрение цифровой платформы CML-Bench^® всегда идет через пилотный проект».

Далее Владислав Климкин напомнил, что проекты по разработке и применению цифровых двойников высокотехнологичных промышленных изделий на базе CML-Bench^® реализуются в соответствии с национальным стандартом Российской Федерации – ГОСТ Р 57700.37–2021 «Компьютерные модели и моделирование. ЦИФРОВЫЕ ДВОЙНИКИ ИЗДЕЛИЙ. Общие положения». ГОСТ вступил в действие 1 января 2022 года. А в 2021 году, после успешного прохождения официальной экспертизы, CML-Bench^® была включена в Единый реестр российских программ для электронных вычислительных машин и баз данных.

В следующей части своего выступления Владислав Климкин рассказал, как строится матрица требований, целевых показателей и ресурсных ограничений на примере газотурбинного двигателя, который является одним из самых сложный изделий, созданных человечеством. Спикер привел 4 уровня декомпозиции, отметив, что подходы могут быть разными. Все зависит от необходимого уровня детализации.

• «Это как кубик Рубика, который мы хотим собрать – сначала мы формируем матрицу требований и целевых показателей, которые, вообще говоря, конфликтуют друг с другом, а потом выполняем балансировку матрицы путём многочисленных цифровых (виртуальных) испытаний, зачастую на специально разработанных цифровых (виртуальных) испытательных стендах и полигонах»,
  – дополнил Алексей Боровков.

Далее был продемонстрирован интерфейс цифровой платформы, при демонстрации которого было отмечено, что фактически под каждый проект собирается новая команда, все участники которой имеют разные уровни доступа, в зависимости от своей роли в проекте.

В финальной части мероприятия в рамках сессии вопросов-ответов были обсуждены практические вопросы работы цифровой платформы разработки и применения цифровых двойников CML-Bench^®, что позволило гостям сформировать полное представление об уникальной разработке, лежащей в основе новой парадигмы проектирования наукоёмких высокотехнологичных промышленных изделий.