Передовую инженерную школу СПбПУ «Цифровой инжиниринг» посетила делегация Национальной академии наук Беларуси

Делегация Национальной академии наук Беларуси (НАН) посетила Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого (СПбПУ) в рамках визита в Санкт-Петербургское отделение Российской академии наук (СПбО РАН) с 18 по 20 марта 2025 года. В ходе посещения Политехнического университета представители НАН Беларуси познакомились с опытом и компетенциями сотрудников Передовой инженерной школы СПбПУ «Цифровой инжиниринг» в области передовых цифровых и производственных технологий, цифрового инжиниринга, оценили научно-технологический задел, сформированный подразделениями Экосистемы технологического развития СПбПУ за годы сотрудничества с мировыми лидерами и ведущими промышленными компаниями России.

Делегацию возглавил академик-секретарь отделения физики, математики и информатики НАН Беларуси Александр Шумилин, также в неё вошли директор Института прикладной физики Михаил Хейфец и директор Института физики, академик Сергей Гапоненко.

Руководство Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого подготовило насыщенную программу визита, включающую ключевые мероприятия, направленные на развитие научно-технического сотрудничества с Национальной академией наук Беларуси.

Ректор СПбПУ, председатель СПбО РАН Андрей Рудской после рабочего совещания с коллегами из НАН Беларуси подчеркнул: 

• «Наше партнёрство с Национальной академией наук Республики Беларусь – это драйвер для создания прорывных технологий. Совместными усилиями наших учёных формируется научный потенциал России и Беларуси, укрепляется технологический суверенитет Союзного государства».

Гости посетили с экскурсией Главный учебный корпус и познакомились с историей Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого в Музее истории вуза. В комплекс музея входят две экспозиции: история университета и история науки и техники, а также старейшие лаборатории и аудитории в исторических корпусах, мемориальные и памятные места кампуса. Обзорную экскурсию провел директор Музея истории СПбПУ Валерий Климов.

Важной частью визита делегации НАН Беларуси в Политехнический университет стало знакомство с деятельностью и достижениями Экосистемы технологического развития СПбПУ и посещение Передовой инженерной школы СПбПУ «Цифровой инжиниринг».

На встрече присутствовали члены делегации НАН Беларуси, представители СПбПУ и Передовой инженерной школы СПбПУ «Цифровой инжиниринг»:

• заместитель руководителя ПИШ СПбПУ Олег Рождественский,
• исполняющий обязанности директора Физико-механического института СПбПУ Николай Иванов,
• заведующая лабораторией «Промышленные системы потоковой обработки данных» ПИШ СПбПУ Марина Болсуновская,
• инженер ПИШ СПбПУ Анна Карчевская.

Заместитель руководителя Передовой инженерной школы СПбПУ «Цифровой инжиниринг» Олег Рождественский поприветствовал гостей и представил Экосистему технологического развития СПбПУ, в состав которой входят 5 структур, организованных по результатам побед вуза в престижных всероссийских конкурсах и федеральных программах. Олег Игоревич рассказал о деятельности Экосистемы, кратко обозначив функции каждого подразделения, и отметил их вклад в развитие передовых цифровых и производственных технологий, цифрового инжиниринга и технологий цифровых двойников, платформенных решений, роботизированных и высокопроизводительных вычислительных систем, композиционных материалов, технологий машинного обучения и искусственного интеллекта.

Экосистема технологического развития СПбПУ объединяет работу следующих подразделений:

• Передовая инженерная школа СПбПУ «Цифровой инжиниринг» – фронтирные инженерные задачи, выполнение НИОКР, подготовка «инженерного спецназа»: магистратура и ДПО, новые научно-технологические и образовательные пространства,
• Научный центр мирового уровня «Передовые цифровые технологии» – проблемно-ориентированные фундаментальные исследования,
• Центр компетенций НТИ СПбПУ «Новые производственные технологии» – выполнение НИОКР, разработка и коммерциализация технологий, развитие ДПО,
• Инфраструктурный центр «Технет» СПбПУ – экспертно-аналитические доклады, нормативное регулирование, деятельность по разработке национальных стандартов,
• Центр трансфера и импортозамещения передовых цифровых и производственных технологий СПбПУ – трансфер технологий, коммерциализация разработок.

Спикер отметил, что благодаря объединению всех подразделений в единую систему с общими интеллектуальными, научно-технологическими, инфраструктурными ресурсами, компетенциями и кадровым потенциалом, достигается синергия результатов, что способствует устойчивому и динамичному развитию в современных условиях.

• «Флагманом Экосистемы технологического развития Политехнического университета выступает Передовая инженерная школа СПбПУ “Цифровой инжиниринг”, которая совместно с ведущими высокотехнологичными корпорациями и компаниями успешно реализует сложные наукоемкие проекты в интересах индустриальных партнеров по актуальным фронтирным инженерным задачам, разрабатывает образовательные программы для подготовки высококвалифицированных инженеров-разработчиков, расширяет научно-технологическую и образовательную инфраструктуру вместе с компаниями-партнерами, привлекает молодежь к научно-технологической и инженерной деятельности»,
  –  пояснил Олег Игоревич.

Олег Рождественский особо отметил выстроенную систему взаимодействия Экосистемы технологического развития СПбПУ с индустриальными партнерами и успешные результаты долгосрочного сотрудничества в рамках проектной деятельности. Это партнерство и сформированный научно-технологический задел обеспечили масштабную поддержку промышленными корпорациями и предприятиями программы Передовой инженерной школы СПбПУ «Цифровой инжиниринг» и интерес к её реализации на старте одноименного федерального проекта. Всего было получено 22 гарантийных письма о софинансировании от высокотехнологичных партнеров с указанием направлений сотрудничества и НИОКР. Среди ключевых партнеров ПИШ СПбПУ предприятия Госкорпорации «Ростех», Госкорпорации «Росатом», ПАО «Газпром нефть», ПАО «Северсталь», АО «Силовые машины» и другие компании.

Останавливаясь на образовательном направлении деятельности ПИШ СПбПУ «Цифровой инжиниринг», Олег Игоревич подробно рассказал о реализации 12 новых программ магистратуры, разработанных вместе с индустриальными партнерами с учетом их потребностей и запросов. При этом спикер отметил передовой характер подготовки молодых специалистов, которые по окончании ПИШ СПбПУ займут позиции системных инженеров, а станут инженерами-разработчиками высокотехнологичных изделий и оборудования, способными к разработке технологий и продуктов с помощью технологий системного цифрового инжиниринга, в первую очередь, на основе передовой технологии цифровых двойников.

Олег Рождественский пояснил, что Экосистема технологического развития СПбПУ занимает ведущие позиции среди научно-образовательных центров, которые развивают технологию цифровых двойников в России. Так, специалисты Центра компетенций НТИ СПбПУ «Новые производственные технологии» внесли определяющий вклад в разработку и утверждение первого в России и в мире национального стандарта, описывающего общие положения разработки цифровых двойников на всех стадиях жизненного цикла изделия.

Национальный стандарт ГОСТ Р 57700.37–2021 «Компьютерные модели и моделирование. ЦИФРОВЫЕ ДВОЙНИКИ ИЗДЕЛИЙ. Общие положения» введен в действие в России с 1 января 2022 года и был признан в Китайской Народной Республике 24 ноября 2023 года. В процессе подготовки уникального документа была проведена обширная консультационная работа с предприятиями и осуществлена многоступенчатая экспертная оценка применения технологии цифровых двойников для решения актуальных фронтирных задач российской промышленности.

• «Двигателестроение и атомное машиностроение являются для нас основными отраслями по объему реализованных проектов и динамике взаимодействия Экосистемы технологического развития СПбПУ с индустриальными партнерами.
• В числе успешно завершенных проектов федерального уровня стоит отметить разработку цифровой модели печи остекловывания, направленной на обеспечение ядерной и радиационной безопасности страны, и трехлетний проект в интересах ПАО “ОДК-Сатурн” по созданию цифрового двойника морского газотурбинного двигателя и редуктора в составе агрегата, оказавший положительное влияние на всю отрасль отечественного двигателестроения»,
  –  дополнил Олег Игоревич.

Также структуры Экосистемы технологического развития СПбПУ выполняют проекты для нефтегазового, энергетического и железнодорожного машиностроения, двигателестроения, автомобилестроения, авиастроения, включая БПЛА, судостроения и кораблестроения, медицинского инжиниринга и других отраслей.

Участники делегации обсудили опыт применения технологии цифровых двойников в   автомобилестроении. Главной темой дискуссии стали результаты следующих проектов Экосистемы:

• разработка элементов каркаса кузова и конструктивных элементов отечественных автомобилей премиум-класса в рамках проекта «Кортеж»,
• создание первого российского электромобиля «КАМА-1» всего за 2 года, «с нуля» и без ДВС-предшественника,
• разработка семейства электромобилей и унифицированной самоходной прототип-платформы «Е-NEVA».

В контексте обсуждения совместных проектов Политехнического университета и НАН Беларуси исполняющий обязанности директора Физико-механического института СПбПУ Николай Иванов представил промежуточные результаты работы научного коллектива молодых ученых двух государств по разработке комплексного подхода к созданию научных основ проектирования энергоэффективных теплообменных аппаратов с воздушным охлаждением оребренных трубных пучков, функционирующих при доминирующих эффектах свободной конвекции.

• «Цель проекта – развитие научно обоснованной методики теплогидравлического расчета и проектирования рабочих узлов аппаратов воздушного охлаждения и теплообменников воздушного охлаждения.
• Научная новизна разрабатываемого комплексного подхода, кроме безусловной ценности ожидаемых экспериментальных и расчетных данных и их физической интерпретации, состоит в том, что проект может стать важным шагом к внедрению современных информационных технологий в практику проектирования элементов чрезвычайно широко распространенного энергетического и технологического оборудования»,
  –  прокомментировал проект Николай Иванов.

Проект реализуется при поддержке Российского научного фонда и Белорусского республиканского фонда фундаментальных исследований и планируется к завершению в 2026 году. Международный научный коллектив объединяет 11 исследователей. Ученые Отделения физики и химии неравновесных сред и лаборатории турбулентности Института тепло- и массообмена имени А.В. Лыкова НАН Беларуси сосредоточены на исследовании результатов физических экспериментов. Специалисты НИЛ гидроаэродинамики Физико-механического института СПбПУ отвечают за проведение численного моделирования течения и теплообмена в экспериментально исследованных пучках.

Следующим проектом Передовой инженерной школы СПбПУ «Цифровой инжиниринг», представленным гостям, стала разработка на основе технологий цифровых двойников и искусственного интеллекта и применение цифровой модели технической системы с элементами из нового конструкционного материала МОНИКА, работающей в условиях трения, скольжения и механической усталости.

Напомним, что совместный проект ПИШ СПбПУ и Объединенного института машиностроения НАН Беларуси победил в конкурсном отборе Комитета по науке и высшей школе Правительства Санкт-Петербурга и Государственного комитета по науке и технологиям Республики Беларусь, проведенном в 2023 году. Оператором конкурса выступил Санкт-Петербургский научный фонд.

Исследовательская группа в Беларуси состоит из ученых, специализирующихся на численном анализе в механике деформируемого твердого тела. Российская команда под руководством проректора по цифровой трансформации СПбПУ, руководителя Передовой инженерной школы СПбПУ «Цифровой инжиниринг» Алексея Боровкова объединяет специалистов в области создания цифровых двойников сложных технических систем на основе математического и компьютерного моделирования, цифровых испытаний с помощью цифровых моделей высокого уровня адекватности.

• «Проект направлен на изучение нового раздела механики, – трибофатики, – который исследует износоусталостные повреждения и разрушение трибофатических систем. В нашем случае рассматривается система “вал – вкладыш”, где вкладыш изготовлен из конструкционного материала МОНИКА, разработанного в Беларуси.
• Цель проекта – создание на основе нейронной сети предиктивной модели для оценки напряженно-деформированного состояния системы “вал – вкладыш” с учетом контактных и неконтактных нагрузок. Итоги проекта позволят повысить надежность и долговечность элементов конструкции, работающих в условиях фрикционно-механической усталости»,
  – рассказала член научного коллектива проекта, инженер отдела разработки автомобилей и техники ПИШ СПбПУ Анна Карчевская.

Анна Станиславовна представила промежуточные итоги проекта и осветила дальнейший план работ. Спикер рассказала, что в результате проведения более 200 цифровых (виртуальных) испытаний были получены зависимости максимальных напряжений в системе для различных соотношений контактных и неконтактных нагрузок. Разработанные цифровые (виртуальные) испытательные стенды также позволили исследователям оценить опасные зоны, в которых возникали высокие уровни напряжений. В заключение Анна Карчевская отметила, что на данных момент в рамках проекта завершены основные цифровые испытания и ведется разработка нейросети для автоматизации прогнозирования напряжений.

Заведующая лабораторией «Промышленные системы потоковой обработки данных» ПИШ СПбПУ Марина Болсуновская рассказала об исследованиях и разработках подразделения, которые связаны с решением наиболее актуальных задач совершенствования цифровых технологий, и поэтому нередко получают поддержку российских государственных фондов в рамках программ, направленных на развитие научно-технического сектора страны.

Специалисты лаборатории создают высокотехнологичные информационные системы, которые помогают индустриальным партнерам отвечать на вызовы новой цифровой реальности, оптимизировать бизнес-процессы и повышать конкурентоспособность бизнеса. Среди основных направлений деятельности лаборатории «Промышленные системы потоковой обработки данных» ПИШ СПбПУ:

• разработка систем сбора и обработки данных от оборудования,
• создание и имплементация прогнозных моделей и алгоритмов предиктивной аналитики,
• разработка информационных систем, включая web-системы, мобильные приложения, системное и прикладное программное обеспечение.

В конце встречи представители Национальной академии наук Беларуси и Передовой инженерной школы СПбПУ «Цифровой инжиниринг» обсудили потенциальные направления академического сотрудничества в области стандартизации передовых цифровых и производственных технологий, проведение цифровых испытаний и цифровой сертификации высокотехнологичных изделий с целью сокращения финансовых издержек производителей и сроков вывода продуктов на рынок, а также обеспечение неразрушающего контроля разработок. Участники встречи определили перспективные научно-технологические проекты в сфере машиностроения, атомной отрасли и в авиастроении, включая развитие беспилотных авиационных систем. Также стороны договорились об участии в деловых мероприятиях на территории двух государств и о поддержке партнерских инициатив.

Участники делегации высоко оценили развитие научно-технологической и образовательной инфраструктуры Передовой инженерной школы СПбПУ «Цифровой инжиниринг». Современные многофункциональные пространства, открытые при поддержке индустриальных партнеров, позволяют студентам и инженерам ПИШ СПбПУ, специалистам подразделений Экосистемы технологического развития СПбПУ и представителям компаний-партнеров вместе работать над решением фронтирных инженерных задач в рамках выполнения НИОКР, развивать научно-образовательные программы для подготовки инженеров мирового уровня и обеспечивать взаимный трансфер компетенций внутри мультидисциплинарных инженерных команд.

Начальник отдела энергетического машиностроения ПИШ СПбПУ Николай Минин провел экскурсию по научно-технологическому образовательному пространству «ТВЭЛ – СПбПУ», созданному совместно с Топливной компанией Росатома «ТВЭЛ». Он представил ключевые проекты, реализуемые в интересах индустриального партнера, и рассказал о взаимодействии магистрантов программы «Компьютерный инжиниринг и цифровое производство» и их наставников из числа преподавателей ПИШ СПБПУ и инженеров  предприятий  АО  «ТВЭЛ» – ООО «Центротех-Инжиниринг» и НПО «Центротех».

Гости ознакомились с возможностями Суперкомпьютерного центра «Политехнический» (СКЦ), который ориентирован на решение междисциплинарных естественно-научных задач и поддержку проектирования сложных технических систем для наукоемких секторов науки и промышленности. Суммарная производительность СКЦ и высокопроизводительных вычислительных ресурсов позволяет ПИШ СПбПУ вести передовые наукоемкие и ресурсоемкие инженерные разработки на основе высокопроизводительных вычислений.

Также в ходе визита в Политехнический университет делегация Национальной академии наук Беларуси побывала в лабораториях Института электроники и телекоммуникаций и Института машиностроения, материалов и транспорта, где ознакомилась с новейшими разработками в сфере аддитивных технологий и порошковой металлургии и обсудила сотрудничество с СПбПУ в области фотоники.

Официальную часть визита завершил концерт «Магия органа» в Белом зале СПбПУ.  В заключение стороны договорились активизировать студенческие обмены и подготовку новых заявок на гранты в рамках программ Санкт-Петербургского научного фонда, Российского научного фонда и Союзного государства.

• «Переговоры подтвердили, что наши совместные проекты – это не только проведение фундаментальных исследований, но и прикладные практические разработки, которые могут составить основу для технологического прорыва Союзного государства», 
  – подвел итог академик-секретарь отделения физики, математики и информатики НАН Беларуси Александр Шумилин.

В процессе подготовки новости использованы фотографии и материалы,
опубликованные на сайте СПбПУ.