ЦИФРОВЫЕ ДВОЙНИКИ СИДЯТ В ЗАСАДЕ И ЖДУТ, КОГДА ИХ ВЫПУСТЯТ НА РЫНОК. ВИЗИТ В ЦЕНТР НТИ СПБПУ «НОВЫЕ ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ»

Опубликовал Григорий Баев от . Опубликованно в Новости ЦУП, Экскурсия на завод

19 декабря 2018 года представительная делегация китайской компании по производству аэрокосмического оборудования Beijing Xinfeng Aerospace Machinery Equipment Co., Ltd. посетила Центр НТИ СПбПУ «Новые производственные технологии». Визит состоялся в рамках стажировки «Интеллектуальные системы» ведущих инженеров и конструкторов китайской компании в МГТУ им. Н.Э.Баумана.

Целью визита в Петербургский Политех стало знакомство с компетенциями и разработками Центра НТИ СПбПУ, а также обсуждение перспективных направлений сотрудничества.

Делегацию тепло поприветствовал ректор СПбПУ Петра Великого академик РАН Андрей Рудской: «В Центре НТИ СПбПУ сконцентрированы основные компетенции в области компьютерного инжиниринга, цифрового проектирования и моделирования, а также разработки и применения «умных» цифровых двойников сложных систем. Объединяя наши возможности, мы сможем добиться значительных успехов в разработке новых приборов, устройств, оборудования для аэрокосмической отрасли», – сказал Андрей Иванович.

Ректор также отметил многолетнее сотрудничество Бауманки и Питерского Политеха, благодаря которому у вуза появляются новые полезные контакты с представителями высокотехнологичного рынка. Напомним, 16 ноября в СПбПУ состоялся дружественный визит делегации МГТУ им. Н.Э. Баумана во главе с ректором Анатолием Александровым.

В рамках встречи проректор по перспективным проектам СПбПУ, руководитель Центра НТИ СПбПУ, профессор Алексей Боровков и ведущие специалисты Центра представили ключевые направления работ, а также продемонстрировали реальные проекты по разработке «умных» цифровых двойников объектов и процессов для компаний – лидеров глобального рынка России, Европы и Китая. Cпециалист по коммуникациям с иностранными партнерами Института передовых производственных технологий СПбПУ Алексей Куликов, свободно владующий китайским языком, сделал перевод этой презентации. Алексей с 2016 года ведет китайские проекты Центра в автопроме и занимается продвижением на высококонкурентный и высокотехнологичный китайский рынок сервисов СПбПУ в различных областях. Алексей привлек и продолжает привлекать новых заказчиков по такому важному направлению, как компьютерный инжиниринг.

В обсуждении также принял участие начальник отдела международных научных и внешнеэкономических связей СПбПУ Сергей Антонов.

МОЖЕТ ЛИ ЗАКАЗЧИК ВИДЕТЬ В РЕЖИМЕ РЕАЛЬНОГО ВРЕМЕНИ, КАК ИДЕТ РАЗРАБОТКА?

Большой интерес произвела демонстрация Никиты Денисова, ведущего инженера по компьютерному инжинирингу в автомобильной промышленности. Он продемонстрировал систему управления человеческими и программными ресурсами, которая в режиме реального времени визуализирует загрузку сотрудников и вычислительных кластеров. По его оценкам, эта система позволила повысить производительность труда инженеров в 3-4 раза.

Никита продемонстрировал реальный проект с крупнейшим автопроизводителем Китая Baic по проведению прочностных испытаний нового большого внедорожника. Китайские коллеги поинтересовались, может ли заказчик видеть в режиме реального времени, как идет разработка?

Алексей Боровков отметил, что в настоящее время одновременно выполняется более 70 проектов из 10 отраслей промышленности от заказчиков из Европы, Китая и России. При этом для заказчика действует полная прозрачность процесса разработки.

Алексей Иванович пояснил, что в Центре компьютерного инжиниринга СПбПУ для любой сложной системы типа автомобиль формируется матрица показателей, их порядка 50000. При этом в обычном проектировании в различных отраслях КБ традиционно удерживает только 400-500 характеристик.

В проектах помимо финансовых, конструкторских и иных бывают производственные ограничения. Если такое ограничение нарушается, то заказчик и разработчик должен увидеть это сразу, а не через полгода, когда придет в цех. Увидев нарушение ограничения, специалисты меняют процесс проектирования, чтобы итоговый продукт с первого раза мог быть произведен на оборудовании заказчика. У CompMechLab есть опыт реализации со многими партнерами так называемой идеальной ситуации. При этом разрабатывается цифровая документация, чертежи не делаются.

«Конечно, в первую очередь, на таком уровне работает мировой автопром. Другие отрасли пока только развиваются в этом направлении», — пояснил Алексей Иванович.

ИМЕННО ТАК МИРОВЫЕ ЛИДЕРЫ ОБЕСПЕЧИВАЮТ СВОЕ ЛИДЕРСТВО НА МИРОВЫХ РЫНКАХ

Лучшую продукцию можно разработать, только используя лучшие best-in-class технологии, так звучит один из принципов Центра компьютерного инжиниринга СПбПУ. Центр применяет порядка 40 технологий, трудоемкость разработки которых составляет примерно миллион человеколет, а стоимость разработки более 100 млрд долларов. «Это те технологии, которые применяют лидеры мировой промышленности. Это позволяет нам быстро работать с заказчиками», — пояснил Алексей Иванович.

Для иллюстрации отличия новой промышленности на основе цифровых двойников профессор Боровков привел пример из мирового автопрома: «Этот подход меняет модели бизнеса. Цифровые двойники генерируются быстрее, чем выпускаются на рынок. Они сидят в засаде и ждут, когда их нужно будет материализовать и выпустить на рынок. Именно так мировые лидеры обеспечивают свое лидерство на мировых рынках.

Приведу пример. Автомобиль состоит из 200 материалов. Разные металлы, сталь, алюминий. Полимеры, пластики, композиты. Разные технологии, которыми получены детали – литье, штамповка. Кривая деформирования зависит от скорости деформирования. По каждому материалу мы должны иметь 10 кривых в зависимости от скорости деформирования. Эти данные нам предоставляет заказчик или берем из нашего прошлого опыта, если данные адекватны. Либо проводим собственные исследования. Основной метод решения – метод конечных элементов. Представим, что модель автомобиля насчитывает 25 млн узлов. В нелинейной динамике, которую здесь наблюдаем, мы должны идти с шагом по времени 1 микросекунда. Каждую микросекунду мы имеем дело с 25 млн узлов. Каждая точка имеет свою скорость деформирования, изготовлена из 200 различных материалов… Например, если это сталь, то кривая деформирования для стали, в зависимости от скорости деформирования. Если это композиты, то начинаем учитывать накопление напряжения. Если мы хотим получить отличие от натурных испытаний в пределах 5%, то мы вынуждены учитывать все материалы, все техпроцессы, все особенности. Это называется цифровой двойник. Соответственно, разработка продукции в металле, которая работает в сложных условиях, у нас может быть выполнена в несколько раз быстрее и дешевле, с меньшим количеством специалистов. В этом и состоит принципиальное отличие промышленности на основе цифровых двойников».

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВЕДЕТСЯ ЗА ГРАНЬЮ ИНТУИЦИИ ГЕНЕРАЛЬНОГО КОНСТРУКТОРА, ЕГО ЗНАНИЙ И ОПЫТА

«Моделирование при разработке сейчас играет одну из ключевых ролей. Этот процесс прошел больше 10 лет. Сначала он назывался simulation based design. Вторая версия simulation driven design. В первом случае инженер конструктор ориентировался на результаты и принимал решение. На втором этапе моделирование вело конструктора за собой. На следуюoем третьем этапе добавились технологии оптимизации. Это могут быть технологии многокритериальной оптимизации, где могут быть критериями стоимость или сроки вывода на рынок. Это многопараметрическая оптимизация, когда критериев много и никакой конструктор сам решение не придумает. Это мультидисциплинарная оптимизация, когда одна и та же деталь на разных этапах ведет себя по-разному. Где-то это статика, удары, теплообмен… Появление аддитивных технологий повысила интерес к топологической оптимизации. У нас есть примеры, когда мы перепроектируем конструкцию, когда она становится в 5-6 раз легче при сохранении прочности», — пояснил Алексей Боровков.

«Моделирование пронизано не только проектированием, но и многими технологиями оптимизации. В случае сложных задач включаются суперкомпьютеры. В этом корпусе размещен суперкомпьютерный центр на 1,3 ПФлопс, который самый мощный в мире по такому параметру, как количество ядер, их 20000. Но мы эти ядра должны умножить на количество человеколет по разработке программного обеспечения, а это миллионы лет. Например, у нас есть крупнейшая в Европе лицензия на Ansys – 8000 ядер. Что это означает? Еще несколько лет назад на нашем суперкомпьютере в 96 ядер мы решали задачи гиперзвук, 50 млн ячеек, полгода, 6 месяцев. Сейчас на 8000 ядер мы решаем задачу в 10 раз более мощную, 500 млн ячеек, а это примерно 3 млрд уравнений, за 1 сутки. Полгода и 50 млн ячеек 5 лет назад. Сейчас 500 млн ячеек решаем в 150 раз быстрее.

Поэтому проектирование ведется за гранью интуиции генерального конструктора, его знаний и опыта. Подчеркну, именно процесс проектирования, а не просто численного исследования. Это отвечает мировым требованиям».

Представители китайской делегации также посетили Суперкомпьютерный центр (СКЦ) «Политехнический» – второй в России по мощности после СКЦ МГУ им. М.В. Ломоносова, являющегося членом консорциума Центра НТИ СПбПУ.

«Наши передовые производственные технологии очень похоже на то, что есть в Германии, Индустрия 4.0. Кроме того, есть проект Фабрики Будущего, в котором участвует порядка 50 компаний. В 2017 году мы выиграли конкурс и стали центром Национальной технологической инициативы.

Откуда мы все знаем? Не из информационных обзоров, а от работы в поле у заказчика. С 2008 года действует офис в Мюнхене, с 2016 – в Шанхае, уже есть офис в Швеции. Более 70 проектов выполнено для BMW в области кузовов, шасси. Обеспечиваем прочность, долговечность, шумы, безопасность и другие параметры. По сути те характеристики, за которые платят деньги – безопасность и комфорт.

Наш ключевой принцип – мультидисциплинарность. Часто проблемы перемешаны по отраслям. И мы можем получить очень дорогие решения, если мы будем проводить натурные испытания.

Передовые производственные технологии имеют три уровня. Первое – цифровая экосистема. Мы сделали цифровую платформу, которая объединяет все продукты. Второй уровень – разработка цифровых двойников. Третий уровень – двойник организует деятельность жизненного цикла. Наши приципы:

  1. Мгновенная настройка системы на задачу, которой мы еще вчера не знали.
  2. Второе – работа со всей системы, а не с ее отдельными компонентами.
  3. Третье – многофакторная матрица ограничений.

Когда мы в 2011 году в Германии услышали о Индустрии 4.0, то мы услышали про роботы, интернет и аддитивные технологии. Хорошо, мы согласились. Но мы задумались, что было в прошлом году? Почему там не было революции. И мы увидели из отчетов о выполненных нами работах, что была невидимая часть айсберга – разработка 4.0. К чему это привело? Немецкая промышленность училась разрабатывать цифровые двойники. Это в десятки раз сократило расходы на натурные испытания».

ЧЕМ НАМ ИНТЕРЕСЕН КИТАЙ?

«Чем нам интересен Китай?» — уточнил Алексей Иванович. «В первую очередь, это огромный рынок. Высокотехнологичный рынок. 30% мирового автопрома – это Китай. Мы работаем во всем тихоокеанском регионе. У нас на аутсорсе работают инженеры из Индии.

Китайский заказчик разрабатывал продукт с 20 тысячью требованиями 8 месяцев и не смог удовлетворить требованиям. Мы же сделали за 10 недель и удовлетворили все 20 тысяч требований. Немцы с данной работой не справились К нам приехала китайская правительственная комиссия. Вывод ее работы – у вас есть сверхоружие 21 века! Покажите его. Мы показали цифровой след проекта. В Китае проанализировали 16 вариантов за 8 месяцев, здесь же анализировали 16 вариантов каждые сутки, всего 700 вариантов. В итоге мы имеем 15 вариантов, удовлетворяющие требованиям ТЗ. На рынок мы выпускаем только 1 решение. Но у нас есть цифровые двойники, которые на 101, 103 % превышают требования ТЗ.

Каждая новая промышленная революция порождает новую технологию мышления. Первая породила конструирование. Вторая – проектирование. Третья – исследования, R&D центры. Четвертая – конвергенция конструирования, проектирования и R&D. Времени, денег не хватает при стремительном усложнении задач в промышленности. Поэтому нужны новые инструменты, которые мы вам и продемонстрировали.

На основе этих инструментов был разработан проект Кортеж. Головной разработчик выстпал НАМИ. Мы отвечали за все работы, связанные с кузовом.

В прошлом году у нас состоялось 270 визитов. В этом году более 300. Со многими делегациями мы начали работать».

«Все технологии, которые вы сегодня продемонстрировали совпадают с нашими направлениями работ. По возвращении в Китай мы обсудим с руководством дальнейшие шаги по взаимодействию с вашим университетом. Обещаем посетить представительство СПбПУ в Шанхае», – прокомментировал главный инженер-разработчик Жанг Вэй.

«Самый хороший алгоритм действий следующий. Компания выбирает тот перечень задач, которые важны для вас. Ваши и наши специалисты начинают обсуждать задачи. В случае необходимости можем приступить к пилотным проектам. Дальше перейдем к проектам с конкретными сроками, требованиями и объемом финансирования. С самого начала заказчик участвует в проекте, смотрит, учится. Параллельно идет обучение сотрудников компании. Вот такая наша практика работы с компаниями», — пояснил Алексей Боровков.

В завершение встречи Алексей Боровков и руководитель Центра управления производством МГТУ им. Н. Э. Баумана Григорий Баев договорились подписать соглашение о сотрудничестве вузов. «В соглашении мы сможем отразить основные аспекты нашей совместной работы для организации эффективного образовательного и научно-технического взаимодействия», – подчеркнул Алексей Иванович.

Beijing Xinfeng Aerospace Machinery Equipment Co., Ltd. Пекинская машиностроительная компания Beijing Xinfeng Aerospace Machinery Equipment Co., Ltd. подчиняется Второму научно-исследовательскому институту Китайской корпорации аэрокосмической науки и промышленности (China Aerospace Science and Industry Corporation Limited, CASIC) и является сборочным подразделением продукции противовоздушной обороны Китая. Компания основана в 1983 году, и является высокотехнологичным предприятием в Пекине и национальным демонстрационным предприятием по культуре безопасности.

Фото: Центр НТИ «Новые производственные технологии» на базе ИППТ СПбПУ

Публикация на сайте Центра НТИ «Новые производственные технологии» на базе ИППТ СПбПУ

Теги:, , , , , , ,

Обратную ссылку с вашего сайта.

Григорий Баев

преподаватель кафедры "Экономика и организация производства" МГТУ им. Н.Э. Баумана; Центр управления производством, руководитель; КЛИП - Клуб инженерных предпринимателей, со-основатель; Летняя школа инженерного бизнеса КЛИППЕР, руководитель

Оставить комментарий

CAPTCHA


Контакты

Центр управления производством

Адрес: Москва, ул. 2-я Бауманская, д.7
МГТУ им. Н.Э.Баумана, корпус МТ-ИБМ, ауд. 518. СХЕМА ПРОХОДА

E-mail: info(a)cup-russia.ru, leanchampionship(a)gmail.com

Защита авторских прав

© 2012-2019 ЦУП — Центр управления производством

При использовании материалов сайта активная ссылка на http://cup-russia.ru/ обязательна.

Пользовательское соглашение — политика конфиденциальности

Подписка на новости

Не чаще одного раза в неделю мы отправляем дайджест с анонсами мероприятий и свежими материалами.