Можно ли создать серийный автомобиль с нуля за 2 года? Снизить массу изделия, не уменьшая его прочность и другие важные характеристики? В несколько раз увеличить грузоподъемность системы транспортировки? В кратчайшие сроки определить причину поломок в сложнейшей системе и найти способ устранения? Да, если вы применяете новые производственные технологии: прежде всего, цифровое проектирование и моделирование, цифровые двойники, платформенные решения, но также и роботизированные системы, новые материалы и способы конструирования, системы обработки больших объемов данных, машинного обучения и искусственного интеллекта.
2021 год объявлен Президентом России Годом науки и технологий. Наука впервые вышла в ранг ключевых национальных приоритетов. Для её поддержки и развития был создан отдельный национальный проект. По результатам реализации нацпроекта «Наука», рассчитанного на 2019–2024 годы, Россия должна войти в пятерку мировых научных лидеров по приоритетным направлениям, уменьшить отток ученых за границу и повысить привлекательность мест работы для иностранных ученых – отмечается на сайте Минобрнауки РФ.
Каждый месяц Года науки и технологий связан с одним из актуальных научных направлений. В число 12 важнейших направлений – наряду с освоением космоса, генетикой или искусственным интеллектом – вошли новые производственные технологии. Месяцем новых производственных технологий стал июнь!
Сквозная цифровая технология «Новые производственные технологии» (СЦТ НПТ) – это сложный комплекс мультидисциплинарных знаний, передовых наукоемких технологий и системы интеллектуальных ноу-хау, сформированных на основе результатов фундаментальных и прикладных научных исследований, кросс-отраслевого трансфера и комплексирования передовых наукоемких технологий, СЦТ и субтехнологий.
Новые производственные технологии – совокупность новых, с высоким потенциалом, демонстрирующих де-факто стремительное развитие, но имеющих пока по сравнению с традиционными технологиями относительно небольшое распространение, новых подходов, материалов, методов и процессов, которые используются для проектирования и производства глобально конкурентоспособных и востребованных на мировом рынке продуктов или изделий (машин, конструкций, агрегатов, приборов, установок и т. д.).
Дорожная карта развития «сквозной» цифровой технологии
«Новые производственные технологии»
В последние годы в России сформировался четкий запрос на принципиальный качественный прорыв в области науки, инноваций, передовых промышленных технологий. Осуществлен запуск соответствующих стратегических государственных программ, основная задача которых – обеспечение глобальной конкурентоспособности отечественных компаний-лидеров на новых рынках и в высокотехнологичных отраслях промышленности. В числе этих программ – Национальная технологическая инициатива (НТИ), Стратегия научно-технического развития Российской федерации (СНТР), национальная программа «Цифровая экономика Российской Федерации» и другие.
Значительную роль в реализации этих программ играет Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого (СПбПУ), где годами формировалась особая экосистема инноваций, гармонично встроенная в процессы формирования цифровой промышленности и шире – цифровой экономики.
Один из мощнейших в России консорциумов по направлению «Новые производственные технологии» сформирован в Центре компетенций НТИ СПбПУ, созданный на базе Института передовых производственных технологий СПбПУ в 2017 году. Консорциум Центра объединяет лидеров науки, образования, промышленности и по состоянию на май 2021 года насчитывает 81 участника и более 25 компаний-партнеров, включая 7 крупнейших госкорпораций и холдингов («Росатом», «Ростех», ОДК, ОАК, «Вертолеты России», ОСК, РЖД), 18 ведущих университетов, 4 крупнейшие научные организации и др.
Ректор СПбПУ Андрей Иванович Рудской: Сегодня часто обсуждается вопрос: как выходить из экономического кризиса, как восстанавливать экономический потенциал промышленных предприятий? На мой взгляд, сегодня у предприятий не остается иного пути, кроме как развивать свою конкурентоспособность до мирового уровня, объединяться, и опережать конкурентов в освоении новых рынков и открывающихся ниш. А для этого предприятия должны освоить весь комплекс новых производственных технологий: чтобы быстрее разрабатывать, точнее принимать решения, эффективнее производить, снижать трансакционные издержки.
Итак, вот три механизма развития экономического потенциала промышленности: применение новых производственных технологий; скорейшее освоение новых рынков; развитие сотрудничества через консорциумы. И хочу отметить, что все три механизма сходятся и реализуются при непосредственной поддержке государства в созданном в прошлом году Научном центре мирового уровня «Передовые цифровые технологии».
В 2020 году в рамках национального проекта «Наука» был сформирован Научный центр мирового уровня (НЦМУ) «Передовые цифровые технологии», действующий в формате консорциума 4 организаций: СПбПУ (инициатор и координатор консорциума), Санкт-Петербургского государственного морского технического университета, Тюменского государственного университета и НИИ гриппа имени А.А. Смородинцева Минздрава России.
Основная цель НЦМУ – обеспечение научно-технологического прорыва на основе фундаментальных и прикладных исследований мирового уровня, формирование условий для перехода на принципиально новый уровень применения наукоемких технологий и эффективности современного цифрового производства.
Системообразующим ядром экосистемы технологий и инноваций СПбПУ, обеспечивающей синергию науки, образования и промышленности, является Инжиниринговый центр (CompMechLab®) СПбПУ – признанный национальный лидер в сфере разработок оригинальных технологий, конструкций, оборудования и продуктов на основе цифрового проектирования и моделирования, компьютерного и суперкомпьютерного инжиниринга.
Основная задача всей этой масштабной экосистемы – разработка, применение и масштабирование лучших решений для создания высокотехнологичных изделий мирового уровня с применением передовых производственных технологий в самых различных отраслях.
Ежегодно специалистами Инжинирингового центра Центра НТИ СПбПУ и НЦМУ реализуется около 100 НИОКТР проектов по разработке конструкций высокотехнологичных изделий, узлов, агрегатов.
Большая часть из них реализуется на Цифровой платформе разработки и применения цифровых двойников CML-Bench™ – единственной отечественной разработке подобного рода. Платформа обеспечивает высокую эффективность, автоматизацию и прозрачность процесса разработки цифровых двойников, включая управление процессами и данными компьютерного моделирования и виртуальных испытаний, решение таких задач, как сбор, обработка, в том числе визуализацию, каталогизацию и хранение компьютерных моделей и результатов компьютерного моделирования.
Так, в конце 2020 года в рамках ФЦП Минобрнауки «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014–2020 годы» совместно с КАМАЗом был успешно реализован проект «Создание «умного» цифрового двойника и экспериментального образца малогабаритного городского электромобиля с системой ADAS 3-4 уровня». Его результатом стал первый российский предсерийный электромобиль «КАМА-1», созданный на основе технологии цифровых двойников всего за два года и с бюджетом, на порядок ниже финансовых затрат на аналогичные проекты в России и в мире. При этом по пользовательским характеристикам «КАМА-1» превосходит все имеющиеся аналоги в классе.
Другой пример применения этой же технологии – оптимизация авиадвигателя ТВ7-117СТ-01 в интересах АО «ОДК-Климов». Это первый для отечественного двигателестроения прецедент, предполагавший «оцифровку» многолетнего опыта предприятия: от базовых экспериментов и определения свойств материалов – до описания параметров эксплуатации изделия. Это уникальный прецедент в отрасли, который послужил основой для развития тесного и разностороннего сотрудничества с Объединенной двигателестроительной корпорацией.
Инновационные материалы для нефтепромыслового оборудования и перспективные газовые турбины, персонифицированные 3D-печатные импланты и моделирование распространения COVID-19, автоматизация проектирования жилых многоквартирных домов и участие в создании цифровой платформы для новой логистической экосистемы Северного морского транзитного коридора – эти и многие другие проекты Центра НТИ СПбПУ меняют облик российских производств, формируя промышленность (и шире – экономику) Будущего.
Проректор по цифровой трансформации СПбПУ, руководитель Научного центра мирового уровня СПбПУ «Передовые цифровые технологии», Центра НТИ СПбПУ «Новые производственные технологии» и Инжинирингового центра (CompMechLab®) СПбПУ Алексей Боровков: «Залог успеха – новый образ мышления, новая организация деятельности, кадры с компетенциями мирового уровня, передовые цифровые технологии и цифровые платформы, новые бизнес-модели и экосистема инноваций с потенциалом саморазвития, способная обеспечивать конвергенцию и генерировать синергетические эффекты, чтобы создавать и выводить на высокотехнологичные рынки глобально конкурентоспособные продукты».
