Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого и структурные подразделения экосистемы технологического развития СПбПУ – Передовая инженерная школа «Цифровой инжиниринг» (ПИШ), Научный центр мирового уровня «Передовые цифровые технологии» (НЦМУ) и Инжиниринговый центр «Центр компьютерного инжиниринга» (CompMechLab®) СПбПУ – представили высокотехнологичные разработки на Международной выставке-форуме «Россия». Она открылась 4 ноября в Москве на территории ВДНХ.
Масштабная площадка демонстрирует достижения России в сфере промышленности, энергетики, транспорта, строительства, сельского хозяйства, науки, культуры, спорта. Свои стенды и павильоны подготовили все 89 регионов, а также федеральные органы исполнительной власти, госкорпорации и крупные промышленные предприятия, общественные организации – всего действует 131 экспозиция. Только за первые три дня выставку посетили около 450 тысяч человек, что является абсолютным рекордом для ВДНХ, сообщают организаторы.
Экспонаты ПИШ СПбПУ «Цифровой инжиниринг» и НЦМУ СПбПУ «Передовые цифровые технологии» установлены в интерактивных павильонах Министерства промышленности и торговли РФ и Министерства науки и высшего образования РФ.
Экспозиция Минобрнауки «Десятилетие науки и технологий» расположилась в павильоне № 57 (Исторический парк «Россия — моя история»). Старт мероприятиям форума, посвященным российскому образованию, дал Министр науки и высшего образования Российской Федерации Валерий Фальков.
- «Наука и технологии — это двигатель и производительная сила, необходимые для динамичного развития страны. Наша большая экспозиция посвящена Десятилетию науки и технологий, у которого три главные цели — привлечение молодежи в сферу исследований, популяризация науки и технологий, обеспечение технологического суверенитета. Мы стремимся создать условия, при которых любая научная идея может быть воплощена в жизнь»,
— подчеркнул Валерий Николаевич.
Павильон Минобрнауки России посвящен передовым отечественным разработкам в научно-технологической сфере и трансформации высшей школы. 14 тематических залов охватывают перспективные направления исследований, в числе которых – новые производственные технологии и материалы. Одним из центральных экспонатов стал макет малоразмерного турбовинтового двигателя CML-180/240, который в настоящее время разрабатывают специалисты Научного центра мирового уровня СПбПУ «Передовые цифровые технологии» и Передой инженерной школы СПбПУ «Цифровой инжиниринг». Проект реализуется на основе технологии цифровых двойников на базе цифровой платформы CML-Bench®. Двигатель CML-180/240 сможет заменить широко используемые в беспилотниках и легких самолетах иностранные поршневые двигатели Lycoming и Continental.
- «Я очень рад открытию выставки, к которой мы столько шли, тщательно подбирая разные экспонаты, которые будут наилучшим образом демонстрировать достижения российской науки в приоритетных направлениях научно-технологического развития. Поэтому особенно приятно видеть в экспозиции оригинальные разработки и решения.
- Например, в одном из залов, который посвящен передовым цифровым и производственным технологиям, можно изучить устройство малоразмерного турбовинтового двигателя для беспилотников и легких самолетов, разработанного НЦМУ СПбПУ «Передовые цифровые технологии». Макет напечатан на 3D-принтере, причем сразу в разрезе, что дает возможность рассмотреть его во всех деталях. Но наиболее примечательна технология цифрового двойника, с помощью которой ведется разработка.
- Так, создается полный виртуальный аналог реального будущего двигателя, который содержит все данные для производства оригинала. Созданная компьютерная модель тестируется, дорабатывается и затем отправляется в пилотное производство. Мне кажется, это отличная иллюстрация того, как выглядит современная производственная цепочка»,
– отметил научный куратор выставки, член Координационного совета по делам молодежи в научной и образовательной сферах Совета при Президенте России по науке и образованию Константин Фурсов, доцент-исследователь Университета ИТМО.
Целая серия разработок структурных подразделений экосистемы технологического развития Политеха представлена в интерактивном павильоне Министерства промышленности и торговли РФ «Сделано нами». В экспозиции размещены промышленная продукция и цифровые решения, созданные российскими инженерами и производящиеся в стране. В торжественной обстановке ее открыл заместитель Министра промышленности и торговли Российской Федерации Алексей Груздев.
Обширные достижения отечественной инженерии отметил Министр промышленности и торговли Российской Федерации Денис Мантуров, который посетил павильон во время своего участия в деловой и образовательной программах выставки-форума.
- «Таких достижений немало – именно поэтому он один из самых инновационных павильонов на выставке, и это видно по мультимедийной части павильона – технологии дополненной реальности, художественные элементы, много интерактива. Таким образом, у гостей павильона «Сделано нами» – максимальные возможности напрямую взаимодействовать с представленной экспозицией. Кстати, за 2 дня в нем побывало больше 20 тыс. человек»,
– приводит слова Министра пресс-служба Минпромторга РФ.
Центральный объект экспозиции – инжиниринговый центр, где можно ознакомиться с процессом проектирования и прототипирования промышленных изделий, с достижениями в сфере компьютерного 3D-моделирования, цифровых двойников, аддитивных технологий и программного обеспечения.
Инжиниринговые центры, созданные по итогам конкурсного отбора Минпромторга и Минобрнауки России, обеспечивают разработку инновационных технологий и содействуют их внедрению в производственный процесс, выступая связующим звеном между наукой и производством.
В настоящее время в 38 регионах России функционируют 75 инжиниринговых центров, в которых работает свыше 3 тысяч специалистов.
бВпервые федеральный проект по созданию инжиниринговых центров на базе ведущих технических университетов России был запущен в 2013 году. По результатам оценки итогов второго года реализации проекта Инжиниринговый центр «Центр компьютерного инжиниринга» (CompMechLab®) СПбПУ Петра Великого на основе независимого мониторинга признали абсолютным лидером среди инжиниринговых центров России. Макет электрического концепт-кара, созданный специалистами Инжинирингового центра (CompMechLab®) Передовой инженерной школы СПбПУ, стал открывающим экспонатом выставки.
Инициативный проект стартовал в конце 2016 года, и в рекордные для отрасли сроки – в течение 1 года – электрокар-демонстратор был подготовлен к производству.
- «CML-CAR фактически является цифровым (виртуальным) испытательным полигоном для создания автомобилей разного класса. Это демонстратор технологий, когда мы можем применить лучшие материалы, лучшие технологии, обеспечив лучшие характеристики, а потом на основе полученных best-in-class решений ввести те или иные ограничения по материалам, по экономике, производственным мощностям, чтобы получить конкретный автомобиль»,
– рассказал проректор по цифровой трансформации СПбПУ, руководитель Передовой инженерной школы СПбПУ Алексей Боровков.
Данный проект стал фундаментальной основой и сформировал значительный научно-технологический задел для создания «умного» цифрового двойника и экспериментального образца малогабаритного городского электромобиля с системой ADAS 3–4 уровня (2018–2020 гг., индустриальный партнер – ПАО «КАМАЗ») в рамках проекта Минобрнауки России, предоставившего грант на 150 млн рублей. В результате в кратчайшие сроки – за 2 года – фактически «с нуля» был создан первый в России предсерийный электромобиль на основе технологии цифровых двойников «КАМА-1», получивший лучшие потребительские характеристики в своем классе транспортных средств.
В январе 2021 года опытный образец электромобиля КАМА-1 и рабочая конструкторская документация были переданы индустриальному партнеру «КАМАЗ», которые послужили основой для разработки электромобиля «Атом».
На примере оптимизации конструкции автомобиля интерактивная информационная панель знакомит гостей выставки с особенностями технологии цифровых двойников, позволяющей моделировать все стадии жизненного цикла изделия и проводить необходимые цифровые испытания. Использование цифрового двойника на стадии разработки позволяет снизить стоимость проекта и сократить время до вывода изделия на рынок. Еще до создания реального прототипа при помощи цифрового двойника возможно оценить требуемую мощность двигателя и другие ключевые характеристики автомобиля: прочность, жесткость, пассивную безопасность, виброакустический комфорт и др. Для контроля параметров инженеры создают матрицу требований, целевых показателей и ресурсных ограничений, которая обрабатывается и анализируется Цифровой платформой CML-Bench®, разработанной в Политехе.
Цифровая платформа CML-Bench® является высокоэффективным инструментом для разработки основных компонентов цифровых двойников высокотехнологичных промышленных изделий, включая специализированные цифровые (виртуальные) стенды и цифровые (виртуальные) полигоны для проведения цифровых (виртуальных) испытаний. Посетители могут увидеть рабочее место инженера, интерфейс платформы CML-Bench® и основные рабочие этапы: оценка исходной модели, внесение изменений в исходную конструкцию, доводка оптимизированной конструкции, анализ «цифрового следа» проекта. Важно, что каждое из проектных решений оказывает свое влияние на балансировку и оптимизацию конструкции. Анализ «цифрового следа» демонстрирует проектную логику разработчиков, позволяет выделить оптимальные решения для той или иной конкретной задачи, а также пополнить базу данных цифровой платформы для учета полученного опыта в других разработках.
Помимо автомобилестроения, на Цифровой платформе CML-Bench® реализованы десятки прорывных проектов для других высокотехнологичных отраслей: двигателестроения, атомного и нефтегазового машиностроения, медицины и других, о которых также рассказывает экспозиция в павильоне Минпромторга России.
Так, подготовлен макет авиационного двигателя ТВ7-117СТ-01 – значимой разработки инженеров ведущего подразделения экосистемы технологического развития СПбПУ по заказу АО «ОДК-Климов». Впервые в отрасли газотурбинного двигателестроения в рамках трех взаимосвязанных НИОКР был разработан цифровой двойник авиационного газотурбинного двигателя. Авиационный двигатель ТВ7-117СТ-01 в декабре 2022 года по результатам испытаний получил сертификат типа.
Представлен макет вибросита – основного элемента системы очистки бурового раствора при бурении нефтяных и газовых скважин. В интересах ООО «НПО «Центротех» (входит в состав АО «ТВЭЛ», ГК «Росатом») инженерами Центра НТИ СПбПУ выполнен проект на основе технологии цифровых двойников, по итогам которого основной показатель эффективности сита — среднее максимальное виброускорение – удалось улучшить на 30% по сравнению с существующими мировыми образцами и довести до показателя 8.25 g. Изготовленные и прошедшие межведомственные испытания высокотехнологичные установки “вибросито” успешно эксплуатируются в добывающей промышленности более 5 лет.
Еще один экспонат – макет саней трехкратного чемпиона мира Романа Репилова – точная копия изделия, спроектированного в Передовой инженерной школе СПбПУ «Цифровой инжиниринг». Инженерам ПИШ СПбПУ на основе передовой технологии разработки цифрового двойника человеко-машинной системы «спортсмен – сани – желоб» удалось обеспечить улучшенные аэродинамические характеристики (снизить аэродинамическое сопротивление на 13%), динамические и прочностные характеристики, а также показатели управляемости. 24 декабря 2022 года Роман Репилов на новых санях стал победителем «Кубка Федерации» по итогам 4 заездов с результатом 3 минуты 27 секунд 211 тысячных секунды, развив во время заезда максимальную скорость на трассе 140,241 км/ч.
Примечательно, что гостям павильона предложено не только визуально оценить особенности конструкций высокотехнологичных разработок Политеха и их технологические возможности, но и закрепить новые знания при помощи интерактивной викторины. Вопросы подготовлены с расчетом на широкую аудиторию разного возраста. Большой популярностью викторина пользуется у школьников, которых очень много среди посетителей выставки.
В интерактивном павильоне Минпромторга РФ посетителям представлены масштабные проекты отечественного авиастроения, машиностроения и других ведущих отраслей промышленности, напрямую формирующих технологический суверенитет России. Над решением сложных мультидисциплинарных инженерных задач, которые позволяют достигать новых эксплуатационных и транспортных возможностей авиационной, автомобильной, промышленной техники, работают специалисты с уникальными компетенциями, в том числе и специалисты структурных подразделений экосистемы технологического развития Политеха, которые в разные годы внесли вклад в такие масштабные проекты, как разработка среднемагистрального пассажирского самолета МС-21, проектирование серии автомобилей представительского класса Aurus и многие другие.
Помимо демонстрации научных и промышленных достижений, программа выставки-форума «Россия» включает обширную образовательную программу. В нее входят лекции, семинары, квесты, погружающие в профессиональные дисциплины, расширяющие кругозор и знания о современном мире. В день открытия выставки стартовал федеральный просветительский марафон «Знание.Первые» Российского общества «Знание». В рамках Марафона проходят научно-популярные лекции для молодежи от выдающихся политиков, экономистов, ученых, управленцев, деятелей культуры.
5 ноября Алексей Боровков выступил с открытой лекцией «Смоделируй это. От физики и математики к цифровым двойникам». Она была посвящена цифровой трансформации промышленности, особенностям технологии цифровых двойников, которая делает возможными технологические прорывы и достижение промышленного лидерства на глобальных рынках.
- «Одна из задач, которые ставят организатора данного марафона – это заинтересовать школьников, студентов младших курсов, объяснить им, как связаны учебные дисциплины, которые они изучают в школе или на младших курсах университета, с реальными технологическими проектами, которые представлены на форуме. Поэтому очень важно было говорить на понятном молодежи языке. Надеюсь, что лекции сыграют определенную роль и в профориентации. Моя тема оказалась интересна слушателям, поступило много вопросов. Например, девушку с Камчатки заинтересовала возможность применения технологии цифровых двойников для решения экологических проблем региона. Я в качестве примера привел проект по созданию системы комплексного управления водными ресурсами Обь-Иртышского речного бассейна – крупнейшего в России и третьего по величине в мире. В работе над проектом в 2019 году участвовал Центр НТИ СПбПУ. Таким образом, круг интересов аудитории очень широк. Яркий форум, прекрасный старт, искренне желаю организаторам удачи и успехов в дальнейшем проведении и совершенствовании всех мероприятий программы», – поделился впечатлениями Алексей Иванович.
Символично, что площадкой для проведения лекции Алексея Боровкова был выбран павильон «АТОМ» — выставочный просветительский комплекс с крупнейшей и самой современной в России экспозицией на тему ядерной энергии, открытый на Главной аллее ВДНХ при поддержке Госкорпорации «Росатом». Новое здание построено по уникальному архитектурному проекту. У «АТОМа» три подземных и четыре надземных этажа, его общая площадь — более 25 тысяч квадратных метров, вместимость — более 2 тысяч человек одновременно. Экспозиция разделена на несколько зон, посвященных разным этапам развития атомной энергетики: от зоны «Советский атомный проект» до современной атомной промышленности. Алексей Боровков напомнил, что все основные руководители Атомного проекта тесно связаны с Политехническим институтом. К 1953 году пятеро ученых и инженеров – И. В. Курчатов, Ю. Б. Харитон, К. И. Щёлкин, Я. Б. Зельдович (учились и преподавали на физико-механическом факультете) и выпускник Политехнического института Н. Л. Духов – первыми в СССР были удостоены званий трижды Героев Социалистического Труда и трижды лауреатов Сталинской премии первой степени.
Одна из задач экспозиции в павильоне «АТОМ» – показать, что атомная отрасль давно не исчерпывается ядерным оружием, строительством и эксплуатацией АЭС. Она помогает создавать и внедрять в производство новые технологии и цифровые продукты, которые сегодня во многом обеспечивают комфортную жизнь не только в России, но и во многих странах мира.
ГК «Росатом» выступает одним из ключевых индустриальных партнеров Передовой инженерной школы СПбПУ, реализуя совместно широкий спектр научно-технологических и образовательных направлений. Инженеры ПИШ СПбПУ работают над актуальными наукоемкими проектами, в том числе, ядерной и термоядерной энергетике, добиваясь прорывных результатов. Так, совместно с «Проектным центром ИТЭР» и ИЯФ СО РАН им. Г.И. Будкера были разработаны модели элементов конструкции токамака международного экспериментального термоядерного реактора ITER, с помощью которых были проведены исследования конструкции с учетом экстремальных нагрузок. Это первый порт, который полностью спроектирован и будет изготовлен российскими учеными.
В рамках проекта «Разработка цифрового двойника тепловыделяющей сборки (ТВС) ВВЭР-1000 с антидебризным фильтром и перемешивающими решетками» в интересах АО «ТВЭЛ» (входит в состав Топливного дивизиона ГК «Росатом») инженеры Центра НТИ СПбПУ усовершенствовали антидебризный фильтр, применяемый на атомных электростанциях для очистки теплоносителя. Была разработана принципиально новая конструкция, интенсифицирующая теплообмен и обеспечивающая жесткость и динамическую прочность при ударном воздействии посторонних предметов массой до 200 граммов, летящих со скоростью до 6 м/c.
На достижение нового качества ядерной энергетики нацелен реализуемый ГК «Росатомом» проект «Прорыв». В октябре 2023 года в г. Сочи прошла VI Отраслевая конференция данного приоритетного направления, в работе которой также принимал участие Алексей Боровков. Ведущие эксперты отрасли обсуждали научно-технологические вопросы развития новых ядерных энерготехнологий и реализацию проектов, входящих в направление «Новая атомная энергетика». В целом, инновационные технологии «Росатома» основаны на передовых достижениях российской атомной науки и в полной мере отвечают актуальной ESG-повестке. Четкое взаимодействие промышленных предприятий с научно-исследовательскими институтами помогает укреплять технологический суверенитет страны, повышать конкурентоспособность отечественной атомной отрасли.
Павильон «АТОМ» ежедневно открыт для свободного посещения, однако, на некоторые мероприятия может потребоваться предварительная регистрация. Напомним, что выставка «Россия» будет работать до 12 апреля 2024 года. Полное расписание всех событий доступно на сайте.
Источник : CompMechLab
