Компания «ТЕСИС» и представители Сколтеха посетили Передовую инженерную школу СПбПУ «Цифровой инжиниринг» для обсуждения проекта в рамках реализации Дорожной карты НТИ «Технет 4.0»

18 января 2024 года представители компании «ТЕСИС» и Сколковского института науки и технологий (Сколтех) посетили Передовую инженерную школу Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого (СПбПУ) «Цифровой инжиниринг» с рабочим визитом. На рабочем совещании участники ознакомились презентацией проекта «Экспериментально-цифровая платформа сертификации», реализованного в рамках плана мероприятий («дорожной карты» «Технет 4.0» (передовые производственные технологии)) Национальной технологической инициативы и обсудили направления сотрудничества.

Проректор по цифровой трансформации СПбПУ, руководитель Передовой инженерной школы (ПИШ) СПбПУ «Цифровой инжиниринг», Центра трансфера и импортозамещения передовых цифровых и производственных технологий (ЦТТ) СПбПУ, Научного центра мирового уровня (НЦМУ) СПбПУ «Передовые цифровые технологии», Центра компетенций Национальной технологической инициативы (НТИ) СПбПУ «Новые производственные технологии», Инжинирингового центра (CompMechLab^®) СПбПУ Алексей Боровков поприветствовал участников рабочей встречи, подчеркнул актуальность обсуждаемой тематики – вопросов цифровой сертификации материалов и высокотехнологичных изделий на цифровых платформах, выразил поддержку в развитии и применении экспериментально-цифровой платформы сертификации.

Генеральный директор компании «ТЕСИС» Сергей Курсаков рассказал о текущем состоянии разработки:

• «Проект стартовал в конце 2018 года, в 2020 году подвергся аудиту и был пересмотрен в соответствии с полученными рекомендациями. На сегодняшний день проект находится на завершающей стадии. Мы хотели бы продемонстрировать предварительные результаты работы и просим вас поделиться экспертным мнением об экспериментально-цифровой платформе сертификации и оказать помощь в преодолении административных барьеров и коммерциализации результатов интеллектуальной деятельности».

Проект по созданию экспериментально-цифровой платформы сертификации реализуется консорциумом исполнителей во главе с компанией «ТЕСИС» в партнёрстве со Сколковским институтом науки и технологий за счет финансовых средств поддержки согласно Постановлению Правительства от 18 апреля 2016 года №317 и за счет собственных средств предприятий-участников.

Экспериментально-цифровая платформа сертификации направлена на разработку и применение методик ускоренной оценки соответствия изделий установленным требованиям на основании цифровых (виртуальных) испытаний с применением цифровых моделей изделий. Применение данных методик на основании виртуальных испытаний призвано обеспечить сокращение временных и финансовых затрат на сертификацию изделий из полимерных композиционных материалов (ПКМ) и способствует скорейшему выходу разработок на рынки. Сокращение объемов натурных испытаний новых композиционных материалов и изделий путем применения этих методик позволит предприятиям малого и среднего бизнеса снизить временной и стоимостный порог вывода на рынки новой продукции.

• «В рамках проекта мы рассматриваем 10 пилотных изделий, которые распадаются на две группы. Первая группа изделий принадлежит композитным изделиям для автодорожной инфраструктуры (противоослепляющие экраны, водоотводящие лотки и пешеходные сходы, лестничные сходы, дорожные ограждения). Вторая группа изделий посвящена композитным изделиям запорной арматуры, которая планируется к применению как на судах, где есть трубопроводы, так и в цистернах-контейнерах для мультимодальных перевозок. В обоих случаях речь идет о безопасности людей и экологии.
• Если сертифицировать эти изделия из ПКМ классическим образом через натурный эксперимент, то в этом случае крайне затруднительна оценка финансовых и временных затрат на испытания в силу анизотропии свойств материалов. В силу структурной неоднородности ПКМ, технологических дефектов, случайных эксплуатационных воздействий и повреждений, свойства испытуемого единичного экземпляра изделия могут критически отличаться от свойств множества изделий в условиях их реального массового производства и эксплуатации.  
• Цифровые (виртуальные) испытания позволяют учесть разброс физико-механических свойств материалов на основе данных валидированных цифровых моделей изделия и воздействия эксплуатации. Идея проведения виртуальных испытаний достаточно давно обсуждается в экспертном сообществе. Внушает оптимизм тот факт, что сейчас цифровая сертификация рассматривается на государственном уровне и промышленные предприятия постепенно становятся всё более заинтересованы в этой тематике»,
  – подчеркнул генеральный директор компании «ТЕСИС» Сергей Курсаков.

Проректор по цифровой трансформации СПбПУ Алексей Боровков согласился с тезисом и отметил, что определение термина «цифровая сертификация» в редакции Передовой инженерной школы СПбПУ «Цифровой инжиниринг» введено в нормативное поле Распоряжением Правительства Российской Федерации от 07.11.2023 №3113-р «Об утверждении стратегического направления в области цифровой трансформации обрабатывающих отраслей промышленности, относящейся к сфере деятельности Министерства промышленности и торговли РФ и внесении изменений в распоряжение Правительства РФ от 6 июня 2020 г. N 1512-р».

«Цифровая сертификация – специализированный бизнес-процесс, основанный на сотнях / тысячах / десятках тысяч цифровых (виртуальных) испытаний как отдельных компонентов, так и системы в целом на цифровых (виртуальных) испытательных стендах и полигонах, целью которого является прохождение с первого раза всего комплекса натурных, сертификационных и прочих испытаний», 
– напомнил определение термина Алексей Иванович.

В дополнение отметим, что в условиях новой реальности представители государственных институтов и высокотехнологичные компании проявляют повышенный интерес к созданию новых материалов, развитию отрасли композиционных материалов, развитию аддитивных технологий. В ноябре 2023 года Министерство промышленности и торговли Российской Федерации организовало форум-выставку новых материалов и технологий «AMTEXPO» (Advanced Material and Technology), где на одной площадке собрались компании-разработчики новых материалов, предприятия-заказчики, профильные министерства и крупнейшие университеты, научные центры. Участники обсудили актуальную повестку и определили векторы развития отрасли композиционных материалов в промышленности. Проректор по цифровой трансформации СПбПУ Алексей Боровков представил проекты Передовой инженерной школы СПбПУ «Цифровой инжиниринг» на мероприятиях деловой программы форума-выставки.

• «Экспериментально-цифровая платформа сертификации представляет собой набор инструментов для управления данными и процессами сертификации изделий из полимерных композиционных материалов. Среди основных целей создания этой системы можно выделить обеспечение возможности накопления информации для проведения сертификации изделий в единой базе данных, коллективного доступа к этой информации, а также оперативного взаимодействия исполнителей на всех этапах сертификации», 
  – начал демонстрацию разработки эксперт-расчётчик компании «ТЕСИС» Александр Фёдоров. В ходе презентации была подробно описана структура платформы, состоящая из следующих модулей:
• управление информационной системой;
• база знаний;
• управление физико-механическими моделями;
• конструкторское проектирование;
• сертификация;
• идентификация свойств материалов;
• управление цифровыми моделями;
• валидация цифровых моделей;
• виртуальные испытания;
• неразрушающий контроль;
• связь с образовательным порталом;
• управление задачами проекта.

Эксперт-расчётчик компании «ТЕСИС» Александр Фёдоров резюмировал: 

• «При разработке платформы нами были определены целевые показатели проекта и логика их подсчета. Мы поставили перед собой задачу, состоящую в получении не менее 140 тысяч результатов испытаний псевдослучайных цифровых моделей на момент окончания проекта для 10 изделий. По итогам проектной деятельности все целевые показатели были закрыты, а по некоторым – план был перевыполнен».​ 

Далее был продемонстрирован интерфейс информационной системы и показан процесс работы на площадке с подробным рассмотрением модулей: идентификация свойств материалов; валидация цифровых моделей; виртуальные испытания.

В завершение демонстрации Александр Фёдоров подчеркнул важную составляющую проекта:

• «Результаты натурных испытаний элементарных образцов хранятся на платформе и их данные можно использовать при проведении будущих испытаний, т.е. постепенно накапливается информационная база для упрощения процесса сертификации. Также в информационной системе сохранены данные по всем сформированным цифровым моделям, виртуальным испытаниям и все протоколы обработки результатов расчётов».

Директор Центра технологий материалов Сколковского института науки и технологий Иван Сергеичев рассказал о натурных испытаниях образцов, проведенных в ходе проекта, и создании моделей материалов:

• «В рамках проекта мы взаимодействуем с регуляторами через экспертный совет и экспертное сообщество. Совет был создан по инициативе Росстандарта в самом начале работы по проекту. Соответственно, туда входят представители Управления стандартизации Росстандарта и ФГБУ «Институт стандартизации». Кроме того, команда тесно взаимодействует с представителями Российского морского регистра судоходства, госкомпании «Автодор» и других организаций, которые поддерживают наш проект и заинтересованы в его результатах. По линии пилотных изделий мы тесно взаимодействовали с Российским морским регистром судоходства и госкомпанией «Автодор».
• В рамках двух направлений исследуемых пилотных изделий мы изготовили более 3000 элементарных образцов для проведения натурных испытаний и получения данных для формирования моделей материалов, которые потом использовали в расчетах.
• изделия для госкомпании «Автодор» были изготовлены по технологии пултрузии, а для Российского морского регистра судоходства – путем вакуумного прессования. По группе изделий для автодорожной инфраструктуры госкомпании «Автодор» были проведены испытания на ударные воздействия, растяжение, сжатие, сгиб и сдвиг.
• По группе изделий в интересах Российского морского регистра судоходства были проведены испытания на климатические воздействия (агрессивные средства, ультрафиолет, соляной туман и т.д.), воздействия внешних факторов, а также разрушающие, статические испытания, динамические испытания и циклические испытания при различных температурных режимах.
• Для получения необходимых данных для валидациии цифровых моделей и проведения виртуальных испытаний мы реализовали комплекс испытаний конструкций по двум линиям пилотных изделий (комбинированное нагружение на трубчатые и плоские образцы). В результате были сформированы модели материалов, основанные на принципе, при котором следует принимать во внимание зависимость механического поведения материала от напряжённо-деформированного состояния. Оригинальность методики создания модели материала заключается в том, что мы формулируем упругий потенциал, уже закладывая туда функцию зависимости от напряженного состояния и, соответственно, функцию, которая учитывает нелинейность кривых деформирования».

Иван Валерьевич продемонстрировал на примере валидацию цифровой модели изделия и работу с виртуальным испытательным стендом с подробным описанием схемы вариации параметров модели материала и схемы исполнительного модуля.

Результаты разработки цифровых моделей и виртуальных испытаний изделий команда исполнителей оформила в виде 10 проектов стандартов. На данный момент два стандарта уже утверждены, остальные – находятся на согласовании в различных технических комитетах Росстандарта.

• «В рамках проекта мы создали систему добровольной сертификации. Эта система зарегистрирована в Росстандарте. Сейчас мы занимаемся аккредитацией лабораторий проекта согласно этой системе добровольной сертификации для того, чтобы наши результаты были легитимны в соответствии с требованиями Росстандарта»,
  – подчеркнул директор Центра технологий материалов Сколковского института науки и технологий.

Иван Валерьевич отметил достижения команды по образовательному целевому показателю проекта:

• «По результатам деятельности команды были разработаны три образовательные программы. Первая программа направлена на цифровую сертификацию изделий из полимерных композиционных материалов. Вторая программа – это технологии аддитивного производства. Третья программа представляет разработку и верификацию моделей физико-механического поведения полимерных композиционных материалов, аддитивных металлов и сплавов. В течение двух лет мы обучили по программам более 100 специалистов со всей страны».

Одним из значимых итогов проекта является участие команды в разработке типовых правил и Руководства по испытаниям и критериям ООН «Сервисное оборудование из полимерных композиционных материалов для съёмных цистерн» и их последующее утверждение в ООН и трансляцию в Международный кодекс морской перевозки опасных грузов, несмотря на геополитическую ситуацию в мире.

• «По срокам проекта произошел сдвиг по одной из контрольных точек на 3 месяца. Эта задержка связана с необходимостью проведения дополнительных испытаний изделий автодорожной инфраструктуры в силу значимых различий характеристик лабораторных образцов и экземпляров с реального производства. С учетом корректировок движемся в графике и не видим предпосылок для нарушения сроков»,
  – подытожил директор Центра технологий материалов Сколковского института науки и технологий Иван Сергеичев.

Участники рабочего совещания продемонстрировали профессиональную вовлеченность в развитие проекта и задали разработчикам уточняющие вопросы. В ходе дискуссии стороны обсудили проведение экспертизы проекта; участие специалистов подразделений экосистемы технологического развития СПбПУ в процессе коммерциализации РИД проекта и подготовку серии стандартов с привлечением Технического комитета 700 (ТК 700) «Математическое моделирование и высокопроизводительные вычислительные технологии».

• «Подразделения экосистемы технологического развития СПбПУ имеют многолетний опыт ведения научно-технических проектов и взаимодействия как с индустриальными партнёрами, так и с регуляторами.
• Например, для развития обсуждаемого проекта компании «ТЕСИС» будет крайне полезен релевантный опыт специалистов СПбПУ в создании, сертификации и коммерциализации Цифровой платформы по разработке и применению цифровых двойников CML-Bench^®. В 2021 году был заключен договор между СПбПУ и ПАО «ОДК-Сатурн» (входит в госкорпорацию «Ростех») на реализацию 200 бессрочных лицензий на использование Цифровой платформы по разработке и применению цифровых двойников CML-Bench^®.

С целью оказания поддержки компаниям, научным центрам и университетам в развитии передовых цифровых и производственных технологий, коммерциализации разработок и стратегическом управлении интеллектуальной собственностью на базе СПбПУ создан Центр трансфера и импортозамещения передовых цифровых и производственных технологий. Данный центр может оказать вам методическую помощь в части коммерциализации результатов проекта и практическую поддержку во взаимодействии с регуляторами. В рамках деятельности по стандартизации мы предлагаем ознакомиться с нашим успешным опытом создания и утверждения ГОСТ Р 57700.37-2021 «Компьютерные модели и моделирование. ЦИФРОВЫЕ ДВОЙНИКИ ИЗДЕЛИЙ. Общие положения», который признан не только в России, но и в Китае. Со своей стороны мы готовы поделиться любой информацией, которая окажет положительное влияние на развитие экспериментально-цифровой платформы сертификации и поможет в выходе разработки на рынок»,
– подвёл итог рабочего совещания проректор по цифровой трансформации СПбПУ Алексей Боровков.

Справка

Компания «ТЕСИС» один из ведущих российских разработчиков и поставщиков инженерных решений и услуг в области CAD/CAM/CAE/CAI для промышленных предприятий, научно-исследовательских институтов и высшей школы. Флагманский продукт компании – программный комплекс многодисциплинарного моделирования FlowVision, широко применяющийся в различных отраслях промышленности. Компания «ТЕСИС» является членом консорциума «Развитие».

Цель консорциума – создание отечественного сквозного решения для проектирования и управления жизненным циклом сложных машиностроительных изделий (PLM). В основе объединения лежит идея эволюционного развития существующих программных продуктов, подтвердивших свою надежность на десятках тысяч предприятий.

АНОО ВО «Сколковский институт науки и технологий» сосредоточен на формировании научных и технологических компетенций, необходимых для развития перспективных секторов российской экономики за счет привлечения специалистов мирового уровня, осуществления критических для развития указанных секторов исследований и разработок, внедрения их в практику развивающихся компаний, подготовку современных кадров мирового уровня для дальнейшего развития этих компаний.