Представители Высшей школы системного инжиниринга Московского физико-технического института ознакомились с достижениями Передовой инженерной школы СПбПУ «Цифровой инжиниринг»

12 мая 2025 года состоялся визит представителей Высшей школы системного инжиниринга Московского физико-технического института (МФТИ) в Передовую инженерную школу Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого «Цифровой инжиниринг» (ПИШ СПбПУ). Команда ПИШ СПбПУ подготовила для гостей насыщенную программу, включающую лекции развитию передовых цифровых и производственных технологий в контексте технологического лидерства страны и по организации производства, систем снабжения, а также экскурсии в современные научно-технологические и образовательные пространства школы.

Проректор по цифровой трансформации СПбПУ, главный конструктор по ключевому научно-технологическому направлению развития СПбПУ «Системный цифровой инжиниринг», руководитель Передовой инженерной школы СПбПУ «Цифровой инжиниринг» Алексей Боровков выступил с

• лекцией «Цифровой инжиниринг – основа технологического лидерства».

Лектор поприветствовал гостей и далее рассказал о сформированной Экосистеме технологического развития СПбПУ, которая сохраняет лучшие традиции инженерного образования, заложенные более века назад великими учеными и преподавателями Физико-механического института СПбПУ, и развивает технологии системного цифрового инжиниринга, решая актуальные фронтирные инженерные задачи в рамках исполнения совместных наукоемких проектов в интересах ведущих высокотехнологичных предприятий. Передовая инженерная школа СПбПУ «Цифровой инжиниринг» – флагманское подразделение Экосистемы технологического развития СПбПУ. Также ПИШ СПбПУ является одним из лидеров среди участников одноименного федерального проекта. Напомним, что по итогам рейтинга Минобрнауки России, опубликованного в мае 2025 года, Передовая инженерная школа СПбПУ «Цифровой инжиниринг» вновь вошла в первую группу лучших передовых инженерных школ страны.

• «Накопленный с 2018 года научно-технологический задел Экосистемы включает реализацию сотен мультидисциплинарных проектов, включая НИОКР по заказам ведущих компаний 10 отраслей промышленности, общим объёмом 12,5 млрд рублей.
• Ключевым инструментом для формирования этого задела и ведения проектной деятельности с компаниями-партнерами, а также обучения будущих инженеров выступает Цифровая платформа по разработке и применению цифровых двойников CML-Bench^®, на которой сохранено более 356 тысяч цифровых и проектных решений. Эта уникальная разработка инженеров СПбПУ не имеет аналогов в России и мире. Платформа представляет новую систему управления знаниями, данными, проектами, компетенциями. Благодаря развитой архитектуре, включающей интеграцию с 170 CAx-системами и модулями программного обеспечения, цифровая платформа позволяет ежегодно осуществлять 125 НИОКР в интересах лидеров российской промышленности»,
  – заключил Алексей Иванович.

Лектор подчеркнул, что мощности Суперкомпьютерного центра «Политехнический» обеспечивают проведение на Цифровой платформе CML-Bench^® около 100 цифровых испытаний в сутки и работу в среднем 5300 ядер высокопроизводительной вычислительной системы ежечасно. Этот потенциал лежит в основе деятельности Цифровой фабрики СПбПУ, которая начала активную работу во время пандемии коронавируса в 2020 году и позволила осуществлять проектную деятельность в условиях изоляции с помощью распределенной среды сотрудничества 250 инженеров.

В рамках лекции Алексей Боровков продемонстрировал таймлайн развития системного цифрового инжиниринга с середины XX века и иллюстрировал исторические этапы примерами из производственной практики мировых лидеров. В продолжение лекции Алексей Боровков представил ключевые аспекты применения технологий системного инжиниринга и рассказал подробнее о технологии цифровых двойников.

Алексей Иванович отметил, что в контесте цифрового инжиниринга в первую очередь важно применение кросс-отраслевых платформенных решений, позволяющих управлять данными разработки и сохранять цифровой след проекта.

• «Второй значимый аспект заключается в том, что мы должны обеспечивать эффективное управление изменениями при разработке. Так, технология цифровых двойников позволяет управлять сложностью проекта, обеспечивая формирование цифровой модели изделия и двухсторонних информационных связей с изделием и его составными частями.
• С помощью балансировки многоуровневой матрицы требований, целевых показателей и ресурсных ограничений – основного компонента цифрового двойника изделия – путем применения обобщенного генеративного проектирования на основе проведения многочисленных цифровых испытаний на виртуальных испытательных стендах и полигонах достигается наилучшее исполнение изделия при минимальных временных и финансовых затратах», – дополнил лектор.

Проректор по цифровой трансформации СПбПУ, главный конструктор по ключевому научно-технологическому направлению развития СПбПУ «Системный цифровой инжиниринг», руководитель Передовой инженерной школы СПбПУ «Цифровой инжиниринг» Алексей Боровков описал подход для декомпозиции и каскадирования матрицы требований, целевых показателей и ресурсных ограничений  и наглядно представил  процесс её балансировки на примере проекта по разработке цифрового двойника морского газотурбинного двигателя и редуктора в составе агрегата. По результатам данного проекта было создано более 380 численных математических моделей систем и узлов газотурбинного двигателя, проведено почти 2000 цифровых (виртуальных) испытаний.

Лектор привел кривую стоимости в зависимости от внесения изменений на разных стадиях жизненного цикла изделия. Говоря о преимуществах технологии цифровых двойников, Алексей Иванович подчеркнул её широкие возможности в части преодоления «долин смерти» при проектировании изделий. Спикер отметил, что «долины смерти» возникают из-за растущей сложности современных наукоемких высокотехнологичных изделий, превышающей возможности традиционного проектирования, ограниченности финансовых, технологических, кадровых ресурсов и ускорения темпов разработки:

• «Традиционная практика, основанная на доработке изделий до удовлетворения всем требованиям через многочисленные натурные испытания, приводит к высоким затратам и длительным срокам выпуска изделий. Цифровые двойники изменяют этот подход. Они позволяют перенести основную часть изменений и финансирования на ранние этапы проектирования. Это значительно снижает себестоимость разработки, ускоряет вывод продукции на рынок и повышает её конкурентоспособность. Фактически, технология цифровых двойников обеспечивает переход к новой парадигме проектирования».

Спикер пояснил, что в соответствии с новой парадигмой проектирования технология цифровых двойников обеспечивает также переход к передовому бизнес-процессу «цифровая сертификация». Алексей Иванович привел актуальный пример из сферы беспилотных авиационных технологий, когда стратегические цели развития данного направления упираются в существующую практику проведения испытаний и отрасль сталкивается с серьезными препятствиями. Алексей Боровков поделился опытом систематического взаимодействия с представителями отрасли, научным сообществом и государственными деятелями, результатом которого стало закрепление в нормативном поле Распоряжением Правительства Российской Федерации № 3113-р от 7 ноября 2023 года «Об утверждении стратегического направления в области цифровой трансформации обрабатывающих отраслей промышленности ...» термина «цифровая сертификация» в редакции специалистов Центра НТИ СПбПУ «Новые производственные технологии».

В числе значимых достижений в сфере нормативного регулирования и стандартизации технологий системного цифрового инжиниринга Алексей Иванович отметил разработку и признание национального стандарта ГОСТ Р 57700.37–2021 «Компьютерные модели и моделирование. ЦИФРОВЫЕ ДВОЙНИКИ ИЗДЕЛИЙ. Общие положения» в России и Китае.

Далее Алексей Боровков кратко осветил основные научно-технологические проекты подразделений Экосистемы технологического развития СПбПУ, выполненные с помощью технологии цифровых двойников, среди которых выделил разработки для автомобилестроения, двигателестроения, атомного машиностроения, нефтегазовой отрасли, авиастроения и отрасли беспилотных авиационных систем, экспедиций и спорта высших достижения. Лектор отметил вклад специалистов Инжинирингового центра (CompMechLab^®) СПбПУ в реализацию проекта «Кортеж»/AURUS (головной исполнитель ФГУП «НАМИ») по созданию отечественного автомобиля премиум-класса для первых лиц государства. Алексей Иванович рассказал о создании оптимизированной конструкции композитных саней для трёхкратного чемпиона мира по санному спорту Романа Репилова и разработке композитного обтекателя для мотопаралёта путешественника Федора Конюхова, который установил мировой рекорд, долетев на нём  до Северного полюса.

На примере разработки цифровой модели печи остекловывания для утилизации высокоактивных радиоактивных отходов в интересах ФГУП «ПО “Маяк”» (входит в Госкорпорацию «Росатом») спикер осветил применение комплексного компьютерного моделирования для оптимизации конструкции и режимов работы изделия, а также описал процесс управления большим объемом проектных данных на Цифровой платформе CML-Bench^® с учетом сложности изделия и проведения многочисленных  цифровых (виртуальных) испытаний.

В заключение лекции Алексей Боровков отметил, что технология цифровых двойников признается на международном уровне в качестве одной из десяти технологий будущего, которая способная вывести производство на более высокий уровень в рамках концепции «двойного прыжка лягушки». Лектор рассказал о докладе «Smart Digital Twins & Factories of the Futureas a Tools for Leapfrogging», представленном в 2017 году в штаб-квартире Всемирного экономического форума в Женеве и ставшем частью дискуссии по приоритизации технологий, определяющих Четвертую промышленную революцию. Алексей Иванович подчеркнул стремительное развитие рынка цифровых двойников в мире, который по оценкам экспертов достигнет 110,1 млрд долларов к 2028 году.

Старший преподаватель Высшей школы технологического предпринимательства Передовой инженерной школы СПбПУ «Цифровой инжиниринг» Дмитрий Гаврилов выступил с вводной лекцией по курсу, подготовленному и проводимому специалистами ПИШ СПбПУ на базе МФТИ с сентября до декабря 2025 года.

• «Наши занятия в рамках программы курса содержат три ключевых компонента: теоретическая часть об управлении производством, выполнение командного проекта по реорганизации технологических процессов и работа с цифровым симулятором   “Новый индустриальный вызов” по управлению машиностроительным предприятием. Также курс имеет несколько крупных тематических блоков: создание операционной стратегии, среднесрочное, тактическое планирование, оперативно-календарное планирование, управление запасами.
• Мы рассмотрим разные подходы к созданию операционной стратегии, изучим концепцию работы с балансом производственной мощности при учете объемов деятельности, соответствия ресурсов и обеспечения для поиска лучшего финансово-экономического результата, познакомимся с принципами построения оперативных планов на определенную перспективу для производства, закупок, логистики, а также освоим управление ресурсами, запасами и материальным потоком предприятий. В завершение курса вам предстоит подтвердить полученные знания, пройдя экзаменационной тест»,
  – кратко представил план предстоящего обучения Дмитрий Андреевич.

Напомним, что компьютерный симулятор «Новый индустриальный вызов» входит в линейку цифровых тренажёров и симуляторов, развиваемую специалистами ПИШ СПбПУ на Цифровой платформе CML-Bench^®.EDU, которая представляет отдельное образовательное направление Цифровой платформы по разработке и применению цифровых двойников CML-Bench^®. Данный цифровой симулятор активно развивается с апреля 2024 года и уже получил высокие оценки экспертов в сфере обучения и оценки компетенций слушателей по направлению развития производств высокотехнологичных компаний. Так, в мае 2024 года компьютерный симулятор «Новый индустриальный вызов» занял второе место в финале конкурса «Лучшие кадровые технологии Северо-Западного федерального округа», а в декабре 2024 года победил во Всероссийском конкурсе лучших практик управленческого образования среди бизнес-школ.

В рамках вводной лекции Дмитрий Гаврилов рассказал о разработке операционной стратегии. Слушатели рассмотрели компоненты операционной стратегии, в частности, производственные мощности, цепи поставок, работу с поставщиками и заказчиками, технологический контур и компетенции.

• «Операционная стратегия – это долгосрочное планирование и распределение ресурсов, профиль или совокупность решений, согласовывающих потребности рынка с ресурсами предприятия, или, если речь идет об одном заказчике, с его потребностями. Ключевым является баланс между тем, что требуется от компании в части объема, сроков, свойств продуктов или услуг и имеющимися ресурсами.
• Процесс планирования – это поиск оптимального баланса, где ошибки на стратегическом уровне наиболее дорогостоящие, а на оперативном – менее критичны, но также значимы. Операционная стратегия встраивается в систему стратегических планов предприятия. Миссия предприятия определяет его суть, ценности и направление деятельности, а видение – представление о будущем компании. Корпоративная стратегия определяет, в каких бизнесах оперирует компания, в каких географических регионах работает, какие бизнесы развивать, какие закрывать и как распределять ресурсы между ними, включая продуктовый и географический аспекты»,
  – заключил Дмитрий Андреевич.

Далее гости посетили с экскурсией Суперкомпьютерный центр «Политехнический» (СКЦ), который обеспечивает решение междисциплинарных естественно-научных задач и поддержку проектирования сложных технических систем для наукоемких секторов науки и промышленности. Суммарная производительность СКЦ и высокопроизводительных вычислительных ресурсов позволяет ПИШ СПбПУ вести передовые инженерные разработки на основе высокопроизводительных вычислений. Центр является самым мощным на Северо-Западе в системе Минобрнауки России.

Также представители Высшей школы системного инжиниринга Московского физико-технического института познакомились с деятельностью Опытно-конструкторского бюро (ОКБ) Передовой инженерной школы СПбПУ «Цифровой инжиниринг». Заместитель руководителя ОКБ ПИШ СПбПУ Александр Гордеев рассказал о технологическом оснащении бюро, позволяющем решать широкий спектр задач аддитивного производства, обработки композиционных материалов, металлообработки, лазерной гравировки, производства оснастки, резки и других видов работ. Александр Николаевич представил основные проекты, над которыми трудятся его инженеры ОКБ ПИШ СПбПУ. Александр Гордеев уделил особое внимание развитию Студенческого конструкторского бюро ПИШ СПбПУ, которое действует на базе ОКБ ПИШ СПбПУ и является частью модели сквозного бесшовного инженерного образования «школа – колледж – вуз – промышленность», реализуемой Передовой инженерной школой СПбПУ «Цифровой инжиниринг».

Гости познакомились с достижениями студенческой команды «CML-team», представляющей ПИШ СПбПУ на соревнованиях и боях роботов. Инженер Опытно-конструкторского бюро ПИШ СПбПУ, магистрант Инженерно-строительного института СПбПУ, участник команды ПИШ СПбПУ «CML-team» Всеволод Большаков продемонстрировал серию спроектированных боевых роботов и рассказал о победе на международные соревнованиях в Индии. Отметим, что ПИШ СПбПУ постепенно развивает направление робототехники и выстраивает сотрудничество со школами, образовательными центрами и отраслевыми компаниями. Так, 6 мая 2025 года состоялось подписание соглашения между СПбПУ и компанией ООО «Роботмейкерс». Документ определяет развитие стратегического партнерства в области робототехники на базе ПИШ СПбПУ.

В конце визита представители Высшей школы системного инжиниринга МФТИ и Передовой инженерной школы СПбПУ «Цифровой инжиниринг» обменялись памятными подарками. Гости из Московского физико-технического института получили экземпляры национального стандарта ГОСТ Р 57700.37–2021 «Компьютерные модели и моделирование. ЦИФРОВЫЕ ДВОЙНИКИ ИЗДЕЛИЙ. Общие положения».