Алексей Боровков посетил Заполярный государственный университет и ознакомился с проектами и задачами Заполярного филиала ПАО ГМК «Норильский никель»

1-3 октября 2023 года проректор по цифровой трансформации Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого (СПбПУ), руководитель Передовой инженерной школы (ПИШ) СПбПУ «Цифровой инжиниринг», Научного центра мирового уровня (НЦМУ) СПбПУ «Передовые цифровые технологии», Центра компетенций Национальной технологической инициативы (НТИ) СПбПУ «Новые производственные технологии» и Инжинирингового центра (CompMechLab^®) СПбПУ Алексей Боровков посетил Заполярный государственный университет им. Н.М. Федоровского (ЗГУ) в Норильске, а также ознакомился с проектами и задачами Заполярного филиала ПАО ГМК «Норильский никель».

• Заполярный филиал является базовым предприятием компании «Норильский никель»: на его предприятиях производится 85% российских никеля и кобальта, около 70% меди и более 95% металлов платиновой группы.

Заполярный государственный университет служит для предприятия кузницей кадров. В рамках официального визита состоялась встреча проректора по цифровой трансформации СПбПУ Алексея Боровкова и ректора ЗГУ Евгения Голубева со старшим вице-президентом ПАО «ГМК "Норильский никель"» – руководителем Норильского дивизиона, Директором Заполярного филиала Николаем Уткиным. Участники встречи обсудили подготовку кадров для предприятий дивизиона, актуальные научно-технологические задачи компании и перспективные возможности сотрудничества вузов с индустриальным партнером в рамках выполнения реальных НИОКР.

Также Алексей Боровков и заместитель руководителя по развитию Передовой инженерной школы СПбПУ «Цифровой инжиниринг» Олег Рождественский совместно с руководством ЗГУ посетили «Норильсэнергоремонт», где ознакомились с задачами, которые стоят перед предприятием в связи с текущей политической и экономической ситуацией в стране. Механический завод выполняет оперативное обеспечение горнорудных, обогатительных, металлургических, строительных и ремонтных предприятий Заполярного филиала ПАО «ГМК «Норильский никель» и других отраслевых комплексов компании необходимой продукцией и услугами для стабильной работы основного технологического оборудования компании.

Ключевым мероприятием в ходе официального визита делегации Передовой инженерной школы СПбПУ «Цифровой инжиниринг» стала открытая лекция профессора Боровкова для студентов, аспирантов и преподавателей ЗГУ, а также сотрудников предприятий компании «Норникель» на заказанную тему

• «Новые производственные технологии. Аддитивное производство. Цифровой инжиниринг. Технология разработки цифровых двойников изделий».

В начале выступления лектор подчеркнул важность исторической ретроспективы для формирования современной экосистемы развития передовых цифровых и производственных технологий Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого:

• «Историческое развитие принципов инженерного образования в стране основано на опыте великих учёных, инженеров и педагогов Политеха. При создании Экосистемы технологического развития СПбПУ мы учитываем лучшие практики прошлого и соединяем их со стремительным развитием передовых технологий в настоящее время, которые с каждым годом становятся всё более наукоёмкими и мультидисциплинарными.
• Сегодня вектор развития в подготовке инженерных кадров для высокотехнологичных производств направлен на освоение ими передовых цифровых и производственных технологий, причём цифровые технологии играют роль драйвера процесса развития».

Переходя к основной части лекции, Алексей Боровков отметил, что подразделения Экосистемы технологического развития СПбПУ находятся в постоянном контакте с индустриальными партнерами из различных отраслей промышленности. Это позволяет вести актуальную мультидисциплинарную деятельность по решению фронтирных инженерных задач, обеспечивать кросс-отраслевой трансфер технологий, а также осуществлять подготовку «инженерного спецназа».

Проректор по цифровой трансформации СПбПУ дал определение понятию «передовые производственные технологии» и раскрыл его структуру:

• «Понятие «передовые производственные технологии» формировалось сначала в научной, а позднее – в федеральной повестке в сентябре 2014 года. 
  Передовые производственные технологии – совокупность новых, с высоким потенциалом, демонстрирующих де-факто стремительное развитие, но имеющих пока по сравнению с традиционными технологиями относительно небольшое распространение, 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.).
• К передовым производственным технологиям относятся: цифровое проектирование и моделирование, управление жизненным циклом изделий; платформенные решения для проектирования, инжиниринга, производства и логистики; новые материалы, включая композиционные материалы; аддитивные технологии; технологии «умного» производства; гибридные и производственные ячейки; быстрая переналадка производства; роботизированные производства».

Передовые производственные технологии невозможно рассматривать в отрыве от цифрового инжиниринга.

• «Цифровой инжиниринг – это высокотехнологичный мультидисциплинарный наукоемкий подход к созданию изделий, который предполагает управление жизненным циклом изделия с поддержанием непрерывной IT-связи между физическим (реальным) миром и цифровым (виртуальным) пространством…»,
  – пояснил аудитории Алексей Боровков.

Для развития направления цифрового инжиниринга в практике высокотехнологичных производств командой Экосистемы технологического развития СПбПУ была создана Цифровая платформа по разработке и применению цифровых двойников CML-Bench^®. Проректор по цифровой трансформации СПбПУ продемонстрировал на слайде основные аспекты работы платформы и её преимущества.

В продолжение лекции спикер изложил концепцию создания изделий в контексте триады «Материалы & Технологии & Конструкция».

• «В основе концепции лежит оптимизация, применяемая ко всем элементам триады. Использование концепции в производстве способно вывести процесс создания изделий на мировой уровень, а в дальнейшем – превысить мировой уровень»,
  – резюмировал Алексей Иванович.

Аддитивные технологии позволяют производить оптимизированные сверхсложные изделия и имеют значительное преимущество по затратам на материалы в сравнении с традиционными методами производства (например, с помощью CNC-технологий и станков с ЧПУ). Лектор проиллюстрировал работу аддитивных технологий на примере топологической оптимизации авиационного кронштейна. ​

• «В результате оптимизации расположения материала, используя аддитивные технологии, удалось добиться снижения массы авиационного кронштейна на 77,11% при удовлетворении требований по жесткости, по прочности, по собственным частотам и потдолговечности. В последнее время мы наблюдаем глобальный тренд в производстве: стремительное развитие и объединение компьютерного инжиниринга, технологий оптимизации и аддитивных технологий»,
  – подтвердил Алексей Боровков.

Проректор СПбПУ выделил ряд успешных проектов с индустриальными партнерами, подтверждающий эффективность применения аддитивных технологий на производстве: проекты для Национального центра вертолетостроения имени М.Л. Миля и Н.И. Камова (входит в холдинг «Вертолёты России» ГК «Ростех»), ПАО ГМК «Норильский никель», для автомобилестроения и двигателестроения и т.д.

Лектор акцентировал внимание слушателей на необходимости современного подхода к процессу проектирования в рамках новой парадигмы, отметив, что при создании любого изделия генеральный или главный конструктор неизбежно сталкивается с несколькими сложными этапами жизненного цикла, называемыми «долинами смерти». 

Для эффективного преодоления «долин смерти» успешно применяется технология цифровых двойников (Digital Twin). Использование технологии цифровых двойников помогает в управлении сложностью проекта:

• «Цифровой двойник позволяет «перепрыгнуть долины смерти» путем прохождения этапов испытаний опытного образца в цифровом виде с помощью цифровых испытаний, зачастую с помощью специализированных цифровых испытательных стендах и полигонах»,
  – отметил Алексей Боровков.

Алексей Иванович представил определение цифрового двойника:

• «Цифровой двойник изделия – система, состоящая из цифровых моделей и двусторонних информационных связей с изделием (при наличии изделия) и (или) его составными частями.
• Цифровые двойники формируются на всех основных стадиях жизненного цикла изделия: разработка (ЦД-Р), производство (ЦД-П) и эксплуатация (ЦД-Э)».

Любой качественный продукт должен быть создан с учетом потребностей заказчиков. Следовательно, формирование матрицы требований, целевых показателей и ресурсных ограничений продукта – это основа сверхнизких трансакционных издержек, а значит, и развития цифровой экономики. Спикер подчеркнул, что матрица требований, целевых показателей и ресурсных ограничений – ключевой элемент для создания цифровых двойников.

• «Разработка и применение цифровых двойников изделий на специализированной Цифровой платформе CML-Bench^® позволяет эффективно управлять требованиями, изменениями, конфигурациями, данными, знаниями, технологиями, компетенциями и проектами. Процесс работы на платформе CML-Bench^® по разработке цифровых двойников изделий наилучшим образом описывается со сборкой кубика Рубика: моделируются сотни и тысячи вариантов изменений конструкции с учетом множества параметров для достижения оптимального результата путём цифровых испытаний и балансировки матрицы требований и целевых показателей»,
  – заключил Алексей Иванович.

Технология цифровых двойников является основной технологией цифрового инжиниринга, частью концепции создания передового производства, где основная часть финансирования и изменений проекта сосредоточена на ранних этапах. Следовательно, передовое производство становится дешевле, быстрее и более конкурентоспособным, чем традиционное производство.

Спикер подчеркнул, что технология цифровых двойников уже доказала свою результативность на примере цифровых испытаний для проекта «Кортеж». Натурные испытания предполагали прохождение образцом 100 тысяч км. за один год. Цифровые испытания, проведенные при участии Инжинирингового центра «Центр компьютерного инжиниринга» (CompMechLab^®) СПбПУ, позволили сократить срок преодоления этой же дистанции до одних суток.

• «При использовании цифровых двойников изделий существенно снижается количество натурных или сертификационных испытаний за счет проведения необходимо количества цифровых (виртуальных) испытаний»,
  – подытожил Алексей Боровков.

Также Алексей Иванович обратил внимание аудитории на другие проекты университета, осуществляемые с использованием технологии цифровых двойников для крупнейших производств: АО «ТВЭЛ» (входит в состав Топливного дивизиона ГК «Росатом»), АО «ОДК» (входит в ГК «Ростех»).

С целью наибольшей интеграции цифровых двойников в научно-технологическую повестку работы индустриальных партнеров, научных и образовательных организаций был разработан онлайн-курс «Цифровые двойники изделий». Результаты первого и второго набора слушателей в 2022-2023 годах показали повышенный интерес специалистов к освоению этой технологии: 841 слушатель успешно завершили обучение в СПбПУ и получили удостоверения о повышении квалификации СПбПУ и электронный сертификат о прохождении курса.

Алексей Боровков напомнил аудитории, что комплексный взгляд на различные подходы к экономическому развитию страны способствует правильной оценке новых технологий и инструментов, а также корректному внедрению их в производство. Уровень развития российской экономики следует рассматривать по отношению к мировому уровню. Процесс достижения импортозамещения, технологического суверенитета и национальной безопасности РФ лектор описал на широко известном слайде – «двойной прыжок лягушки» (Double Leapfrogging).

• «Если мы хотим достигнуть мирового уровня, то нужно осуществить импортозамещение и «выпрыгнуть» на этот уровень. Далее, за счёт развития технологий, интеллектуальной собственности и человеческих ресурсов необходимо задать такой вектор экономики, который позволит нам совершить второй прыжок, достигнув технологического суверенитета и национальной безопасности»,
  – разъяснил Алексей Иванович.

Завершая разговор о «двойном прыжке лягушки», проректор СПбПУ отметил, что технология цифровых двойников является важным инструментом для достижения значительных экономических успехов.

Алексей Боровков обозначил важный этап в развитии технологии цифровых двойников созданием первого в мире национального стандарта ГОСТ Р 57700.37 – 2021 «Компьютерные модели и моделирование. Цифровые двойники изделий. Общие положения» в России. Бесспорно, этот факт знаменует успех нашей страны в развитиии и освоении данной технологии и планомерное экономическое развитие в целом.

В завершение лекции Алексей Иванович ответил на вопросы аудитории, в частности, о дальнейших перспективах развития передовых цифровых и производственных технологий и расширению их применения в разных отраслях промышленности. Аудитория тепло поблагодарила лектора за интересную и содержательную дискуссию, подкрепленную практическими результатами работы всех подразделений экосистемы технологического развития СПбПУ.

В завершение открытой лекции профессора Боровкова

• состоялась торжественная церемония подписания соглашения о сотрудничестве между Санкт-Петербургским политехническим университетом Петра Великого и Заполярным государственным университетом им. Н.М. Федоровского. ​

В торжественной обстановке документ подписали проректор по цифровой трансформации СПбПУ Алексей Боровков и ректор ЗГУ Евгений Голубев.

Целью сотрудничества ведущего политехнического вуза России и самого северного в России инженерно-технического университета, согласно подписанному документу, станет обеспечение условий для создания нового типа инженерной подготовки кадров в современных условиях, а также проведение совместных исследований и разработок, направленных на решение актуальных научно-технологических и инженерно-технических задач для лидера горно-металлургической промышленности России – «Норникеля», отвечающих технологическому развитию и суверенитету Российской Федерации.

Так, университеты планируют совместную образовательную, научно-технологическую и инновационную деятельность в рамках федерального проекта «Передовые инженерные школы» государственной программы «Научно-технологическое развитие Российской Федерации». В первую очередь, взаимодействие будет направлено:

• на поддержку программ развития Передовой инженерной школы, действующей в СПбПУ и формируемой в ЗГУ;
• обеспечение прохождения практик и стажировок для талантливых студентов магистерских программ и работу с опытными наставниками-инженерами как из университетской среды, так и от индустриального партнера;
• повышение квалификации и профессиональной переподготовки для преподавателей, инженеров и управленческих команд Передовых инженерных школ, в том числе в форме стажировки на базе СПбПУ и высокотехнологичных компаний.
  215.  

Значимость подписанного соглашения прокомментировал проректор по цифровой трансформации СПбПУ, руководитель Передовой инженерной школы СПбПУ «Цифровой инжиниринг» Алексей Боровков:

• «Подготовка инженерных кадров мирового уровня в условиях новой реальности – главная задача для Передовой инженерной школы СПбПУ «Цифровой инжиниринг». Подготовить таких специалистов можно лишь в тесном сотрудничестве с индустриальными партнерами – высокотехнологичными компаниями, выполняя реальные НИОКР.
• Наше соглашение с Заполярным государственным университетом усилит наши общие компетенции в этом направлении деятельности, позволит обеспечить их трансфер и взаимодополнение. Кроме того, необычайно важна подготовка специалистов для решения задач конкретного работодателя. В случае с Норильском, мы, конечно же, имеем в виду крупнейшего в мире производителя никеля и палладия – компанию «Норильский никель». Очень важно, что в ходе визита удалось встретиться с руководством Заполярного филиала компании и ведущими специалистами, чтобы обсудить актуальные научно-технические задачи».

Кроме того, часть соглашения СПбПУ и ЗГУ касается развития инфраструктуры двух вузов, в частности создания специальных научно-технологических образовательных пространств: лабораторий, опытных производств, интерактивных комплексов опережающей подготовки, цифровых, умных и кибер-физических фабрик, оснащенных современным высокотехнологичным оборудованием, высокопроизводительными вычислительными системами и специализированным прикладным программным обеспечением.

• «Университеты всегда сотрудничают по нескольким направлениям, это нормальная работа. В этом году при поддержке Инжинирингового центра Питерского Политеха мы запустили совместную бакалаврскую программу «Цифровой инжиниринг и 3D-печать». Сейчас мы зафиксировали официально это сотрудничество, которое по факту мы уже начали.
• Это рамочное соглашение, которое предполагает научно-техническое сотрудничество для совместного решения задач индустрии, в первую очередь, для компании «Норильский никель» – нашего главного индустриального партнера. Мы хорошо знаем индустрию здесь и достаточно давно знакомы с командой Инжинирингового центра, входящего в Передовую инженерную школу СПбПУ, которую Алексей Иванович возглавляет.
• Мы понимаем, что будет востребовано нашими студентами, что могут дать нам те уникальные компетенции, которые есть у Политеха, у Передовой инженерной школы, которую они создали. С огромным удовольствием мы будем совместно работать в Заполярном университете для того, чтобы и задачи производства здесь решались, и студенты на этих примерах получали новые ультрасовременные навыки, позволяющие им найти себя. Главное, чтобы это были не игровые задачи, а реальные промышленные задачи, которые успешно решают в ПИШ СПбПУ «Цифровой инжиниринг».
• Нам важно сейчас настроить процесс так, чтобы наши студенты имели возможность общаться с ведущими экспертами, которые решают макроуровневые задачи, и участвовали в реальных проектах, используя передовые цифровые и производственные технологии»,
  – отметил ректор Заполярного государственного университета Евгений Голубев.

Стороны также договорились о совместных действий, направленных на создание университетского зеркального инжинирингового центра в сотрудничестве с высокотехнологичными компаниями России. Отметим, что Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого обладает большим опытом в организации зеркальных инжиниринговых центров на базе российских образовательных организаций, промышленных корпораций и региональных операторов по решению актуальных технологических и инженерных задач промышленности, направленных на обеспечение технологического суверенитета России.