22 Февраля 2024 г. Нечетная неделя

Основы применения технологии цифрового двойника при проектировании ГТД: в ПИШ СПбПУ завершилась программа повышения квалификации для специалистов АО «ОДК»

С 11 по 15 декабря 2023 года в Передовой инженерной школе СПбПУ «Цифровой инжиниринг» проходила программа дополнительного профессионального образования (ДПО) «Основы применения технологии цифрового двойника при проектировании газотурбинного двигателя» для сотрудников АО «ОДК».

Программа повышения квалификации ориентирована на расширение и актуализацию знаний в области применения технологии цифровых двойников при проектировании газотурбинных двигателей с использованием цифровой платформы по разработке и применению цифровых двойников CML-Bench®. В учебную группу вошли инженеры-конструкторы, ведущие специалисты и руководители направлений производственного комплекса «Салют» АО «ОДК» (ГК «Ростех»).

Программа повышения квалификации разработана на основе многолетнего успешного опыта выполнения НИОКР в отрасли двигателестроения в интересах предприятий ОДК. Разработчиками образовательной программы выступили специалисты ПИШ СПбПУ, обладающие уникальными инженерными компетенциями для решения стратегических задач высокотехнологичной промышленности, в частности, двигателестроения:

  • Александр Себелев, начальник отдела перспективных разработок в двигателестроении Инжинирингового центра «Центр компьютерного инжиниринга» (CompMechLab®) ПИШ СПбПУ «Цифровой инжиниринг», руководитель направления двигателестроения в развитии Цифровой платформы CML-Bench®, руководитель образовательной программы «Передовые цифровые технологии в двигателестроении»
  • Андрей Шенгальс, ведущий инженер отдела кросс-отраслевых технологий Инжинирингового центра «Центр компьютерного инжиниринга» (CompMechLab®) ПИШ СПбПУ

CML-Bench® – цифровая платформа по разработке и применению цифровых двойников (Digital Twins) и «умных» цифровых двойников (Smart Digital Twins) высокотехнологичных промышленных изделий / продуктов и технологических / производственных процессов их изготовления; система управления деятельностью в области системного цифрового инжиниринга (системного и модельно-ориентированного инжиниринга, математического, компьютерного и суперкомпьютерного моделирования, цифрового проектирования, компьютерного и суперкомпьютерного инжиниринга).

Разработчики Платформы – специалисты экосистемы технологического развития Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого (СПбПУ). Уникальная отечественная разработка применяется в НИОКР СПбПУ и крупнейших высокотехнологичных компаний ГК «Ростех», ГК «Росатом» и др. На Цифровой платформе CML-Bench® реализованы десятки прорывных проектов с разработкой цифровых двойников изделий в области двигателестроения, автомобилестроения, атомного машиностроения и атомной энергетики, нефтегазового машиностроения, медицины и др.

СПбПУ на протяжении нескольких лет является надежным партнером ОДК в части реализации стратегии развития корпорации и внедрения передовых цифровых производственных технологий. В 2018 году подписана дорожная карта «Технет НТИ – ОДК». Портфель совместных проектов насчитывает свыше 20 НИОКР, среди которых флагманский проект ПАО «ОДК-Сатурн» по заказу Минпромторга России – разработка технологии цифрового двойника морского газотурбинного двигателя и редуктора в составе агрегата (соисполнители – Инжиниринговый центр «Центр компьютерного инжиниринга» (CompMechLab®) ПИШ СПбПУ и Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова).

В рамках данной НИР проведена масштабная кастомизация Цифровой платформы CML-Bench® под бизнес-процессы с ПАО «ОДК-Сатурн». Результаты трехлетней работы были официально представлены на демо-дне Индустриального центра компетенций «Двигателестроение», приуроченном к 15-летнему юбилею ОДК.

Программа ДПО «Основы применения технологии цифрового двойника при проектировании ГТД» проходила в очном формате в период с 11 по 16 декабря..

Первый день включал два модуля, посвященных концепции цифрового двойника как передовой технологии, позволяющей значительно сократить время проектирования и снизить стоимость создания новых изделий. Александр Себелев рассказал о цифровой трансформации отрасли газотурбинного двигателестроения, становлении и развитии технологии цифрового двойника, представил основные подходы к определению термина «цифровой двойник изделия». Спикер подчеркнул, что проекты по разработке и применению цифровых двойников высокотехнологичных промышленных изделий на базе Цифровой платформы CML-Bench® реализуются в соответствии с национальным стандартом Российской Федерации – ГОСТ Р 57700.37–2021 «Компьютерные модели и моделирование. Цифровые двойники изделий. Общие положения». Стандарт разработан специалистами Центра НТИ СПбПУ и ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ», утвержден приказом № 979-ст Росстандарта 16 сентября 2021 года, введен в действие с 1 января 2022 года. В конце ноября 2023 года национальный стандарт получил признание на мировой арене и был официально включен в перечень взаимно признаваемых стандартов в сфере авиастроения между Китайской Народной Республикой и Российской Федерацией.

Александр Себелев отметил, что нормативный документ становится основой для формирования отраслевых стандартов. Так, на базе ГОСТ Р 57700.37–2021 Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова разрабатывает стандарт «Цифровые двойники газотурбинных двигателей. Общие требования». 

Второй модуль был посвящен построению архитектуры цифрового двойника и многоуровневой матрицы требований, целевых показателей и ресурсных ограничений (временных, финансовых, технологических, производственных, экологических, нормативных и др.). Инженер-исследователь отдела перспективных разработок в двигателестроении Инжинирингового центра «Центр компьютерного инжиниринга» (CompMechLab®) ПИШ СПбПУ «Цифровой инжиниринг» Юрий Горский представил слушателям основы модельно-ориентированного системного инжиниринга. Были рассмотрены иерархия и декомпозиция бизнес-процессов предприятия, информационные потоки данных об изделии, потоки данных в цифровом двойнике. Отдельно обсуждались вопросы формирования модели данных цифрового двойника в зависимости от этапов жизненного цикла изделия и требований к правам доступа.

Инженер отдела кросс-отраслевых технологий Инжинирингового центра «Центр компьютерного инжиниринга» (CompMechLab®) ПИШ СПбПУ Дмитрий Лобачев рассказал о развитии математического и компьютерного моделирования, особенности построения компьютерных моделей. Познакомил слушателей с понятиями адекватности, верификации и валидации моделей и подходами к их проведению, а также классификацией погрешностей при компьютерном моделировании.

Ведущий инженер отдела кросс-отраслевых технологий Инжинирингового центра «Центр компьютерного инжиниринга» (CompMechLab®) ПИШ СПбПУ Дмитрий Евстратов продолжил тему построения и управления архитектурой цифрового двойника, создания многоуровневой системы требований и ее преимуществ в процессе разработки изделий с применением технологии цифрового двойника.

Начиная с третьего модуля, слушатели детально перешли к изучению возможностей Цифровой платформы по разработке и применению цифровых двойников CML-Bench®: основные функции и решаемые задачи, элементы пользовательского интерфейса, подсистема управления проектами, подсистема работы с документами, подсистема постановки заданий, диаграмма Ганта, функциональность согласования объектов и панель управления.

Инженер отдела кросс-отраслевых технологий Инжинирингового центра «Центр компьютерного инжиниринга» (CompMechLab®) ПИШ СПбПУ Наталья Мельникова представила модуль управления требованиями, рассказала о библиотеке требований, организации связи требований и расчетных вариантов, локальных и проектных матрицах требований и соответствия, статистике проектных требований в зависимости от узла и этапа жизненного цикла изделия, привязке и анализе требований для конкретного варианта сборки изделия.

 

Александр Себелев подробно рассказал о модуле управления расчетными данными, связи различных типов объектов в системе, подсистеме управления цифровыми макетами и деталями, подсистеме управления расчетными моделями, подсистеме управления расчетными вариантами, о расчетных цепочках, а также инструментах обработки и визуализации результатов расчета.

Программист отдела перспективных разработок в двигателестроении Инжинирингового центра «Центр компьютерного инжиниринга» (CompMechLab®) ПИШ СПбПУ «Цифровой инжиниринг» Вадим Алексенский представил описание подсистемы управления расчетами и расчетными ресурсами, основы интеграции программного обеспечения в цифровой платформе CML-Bench®, рассказал о функциональности запуска и мониторинга расчетов в системе и использовании локальных и высокопроизводительных вычислительных ресурсов, особенностях работы со SLURM-кластерами.

Спикерами четвертого модуля выступили младший научный сотрудник отдела кросс-отраслевых технологий Инжинирингового центра «Центр компьютерного инжиниринга» (CompMechLab®) ПИШ СПбПУ Игорь Орлов и научный сотрудник отдела Павел Воробьев. Модуль был посвящен применению технологии цифрового двойника при проектировании газотурбинных двигателей. Завершением серии лекций стала объемная практическая часть, решение задач прочности в цифровой платформе CML-Bench®, задач долговечности в Workbench.

По итогам обучения слушатели делились отзывами, отмечая высокую проработанность программы, уникальность представленной информации и ее тесную связь с реальным практическим применением.

«Цифровая платформа CML-Bench сама по себе сложная, комплексная, она решает большое количество задач для нас, разработчиков газотурбинных двигателей. И эти задачи нетривиальные, поэтому освоить все возможности непросто. Программа мне понравилась своей системностью: авторы очень ответственно подошли к процессу обучения. Во-первых, подготовлен раздаточный материал, который мы заберем с собой. Во-вторых, включено большое количество практических занятий с участием консультантов, которые буквально стояли рядом, подсказывали, как выполнять те или иные операции. Это очень важно для правильного усвоения такого сложного материала».

Наталия Андреева, инженер-конструктор ПК «Салют» АО «ОДК»

«Для меня обучение оказалось очень интересным, полезным и по большей части новым, поскольку профессиональная деятельность связана с конструкторской документацией. В программе же сделаны акценты на расчёты: газодинамические, термодинамические, прочностные. Но и конструкторской документации, созданию проекта тоже уделено внимание. Было много нового, эксперты отвечали на все вопросы, давали пояснения и рекомендации. После возвращения в Москву продолжу изучение программ и буду передавать знания коллегам в отделе».

Олег Моргачев, инженер-конструктор ПК «Салют» АО «ОДК»:

«На мой взгляд, обучение очень хорошо организовано. Любые организационные вопросы решались за считанные минуты. В группе были слушатели, которые прежде работали с платформой CML-Bench, я не работал, поэтому для меня все было в новинку. Но коллеги и эксперты подсказывали, помогали. За время обучения выстроили горизонтальные связи, которые будем поддерживать и укреплять у себя на ПК «Салют».

Анатолий Фурса, заместитель начальника отдела ПК «Салют» АО «ОДК»

«В целом положительные впечатления, больше понравилась финальная часть, практическая, удалось разобрать задачи, которые в целом близки мне, с которыми я сталкивался в профессиональной деятельности. Получили и теоретический опыт, по большей части практический. Будем и дальше изучать и применять возможности цифровой платформы CML-Bench».

Александр Коваленко, инженер-конструктор ПК «Салют» АО «ОДК»

«Прохожу обучение уже второй раз. Первый раз было очень трудно, мало что понятно. Но сейчас уже появилось понимание, поэтому я считаю такие обучения просто необходимыми. Прежде всего, это полезно для рядовых сотрудников — расчётчиков и конструкторов, но и руководителям также важно получать эти знания, чтобы выстраивать работу в своих отделах».

Ирина Марченко, начальник конструкторского отдела САПР ПК «Салют» АО «ОДК»

«Работаю на газодинамических расчетах компрессора. Для меня обучение по цифровой платформе CML-Bench было достаточно интересным, потому что я могу с помощью данной платформы структурировать большое количество расчетов и оптимизировать их. Интересно было послушать про создание цепочек и про прочность».

Елена Виноградова, инженер-конструктор ПК «Салют» АО «ОДК»

«Хочу сказать спасибо всем организаторам и участникам этого мероприятия. Самое главное, видно, что лекторы, организаторы ответственно подходят к своей работе, любые замечания стараются исправлять. Дают много полезной информации и что очень важно – понятно объясняют. Очень хорошие презентации и видео. Объем знаний такой, что только успевай записывать».

Денис Данилишин, инженер-конструктор ПК «Салют» АО «ОДК»

«Данный курс мне понравился. Конечно, не все понятно, но преподаватели записали нам ознакомительное видео, и я надеюсь, что все вопросы проработаю. Также надеюсь, что преподаватели дадут обратную связь, потому что тема достаточно интересная и действительно поможет в будущем сократить время и трудозатратность на решение некоторых задач».

Дарья Толстякова, инженер-конструктор ПК «Салют» АО «ОДК»

«Для меня тема обучения и вся представленная информация в новинку, поскольку по работе я больше занимаюсь конструкторской деятельностью, а платформа CML-Bench больше направлена на расчеты. Но даже с моим уровнем знаний в целом все было понятно. В качестве рекомендации посоветовала бы расширить презентации для новичков, чтобы меньше ощущалась разница между теми, кто работает с платформой, и нами, конструкторами».

Анна Пачина, инженер-конструктор ПК «Салют» АО «ОДК»

«Что понравилось — это обратная связь, с которой коллеги работают в процессе обучения. Что понравилось меньше — это многогранность курса, не было акцентов на персональных ролях, должностях, функционале каждого сотрудника. В рамках обучения мы увидели, как платформу нужно видоизменять. Разработчикам необходимо делать акценты на инструментах и работе с самой платформой, а сотрудникам корпорации – на методологии управления требованиями и глубоких процессов выполнения тех или иных расчетных историй».

Олег Карев, руководитель направления «Развитие малоразмерных ГТД мощностью 20 – 149 кгс» АО «ОДК»