Центр НТИ СПбПУ и РФЯЦ-ВНИИЭФ разработали проект первой редакции национального стандарта ГОСТ Р «Компьютерные модели и моделирование. Цифровые двойники. Общие положения»

11 Января 2021 Достижения 231

Специалисты Центра НТИ «Новые производственные технологии» Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого под руководством проректора по перспективным проектам СПбПУ, руководителя Научного центра мирового уровня «Передовые цифровые технологии», Центра НТИ «Новые производственные технологии» СПбПУ и Инжинирингового центра CompMechLab® СПбПУ Алексея БОРОВКОВА совместно со специалистами Российского федерального ядерного центра – Всероссийского научно-исследовательского института экспериментальной физики (РФЯЦ-ВНИИЭФ) под руководством заместителя директора, заместителя научного руководителя РФЯЦ-ВНИИЭФ, руководителя приоритетного технологического направления «Технологии высокопроизводительных вычислений, включая суперкомпьютерные технологии» Рашита ШАГАЛИЕВА, в соответствии с Программой национальной стандартизации на 2020 год, разработали и представили на публичное обсуждение первую редакцию проекта национального стандарта ГОСТ Р «Компьютерные модели и моделирование. Цифровые двойники. Общие положения». 

Проект представлен комиссии Росстандарта

Проект стандарта, в соответствии с действующим в РФ порядком, подготовлен в рамках деятельности Технического комитета по стандартизации ТК 700 Росстандарта «Математическое моделирование и высокопроизводительные вычислительные технологии» (ТК 700) под председательством заместителя министра промышленности и торговли Российской Федерации Олега РЯЗАНЦЕВА. 

14 декабря 2020 года состоялось заседание комиссии Росстандарта по приемке результатов выполненных аналитических работ в рамках государственной программы «Развитие оборонно-промышленного комплекса» под председательством заместителя руководителя Росстандарта Антона ШАЛАЕВА. Результаты работы РФЯЦ-ВНИИЭФ в области технического регулирования по теме «Разработка стандартов в области математического моделирования и системно инженерных подходов для применения в оборонно-промышленном комплексе» были представлены начальником научно-исследовательской группы Александром ЧЕРНОВЫМ.«Одной из первых редакций стандартов, разработанных в 2020 году, стал ГОСТ Р «Компьютерные модели и моделирование. Цифровые двойники. Общие положения». Стандарт определяет общие положения разработки цифровых двойников высокотехнологичных промышленных изделий. Основываясь на своем опыте и опыте основного разработчика – Питерского Политеха, мы подготовили первую редакцию, которая была рассмотрена и одобрена на заседании Технического комитета, протокол № 18 от 5.10.2020 года», – рассказал Александр ЧЕРНОВ. 

В работе комиссии принял участие Алексей БОРОВКОВ, который представил ключевые положения проекта стандарта. «Значимый момент – мы разрабатываем положения стандарта именно со стороны математического моделирования. В проекте приведено 50 определений, из которых 17 были введены впервые, кроме того, мы расширяем понятия «математическая модель», «компьютерная модель» и «цифровая модель», – отметил Алексей БОРОВКОВ.

Проректор по перспективным проектам СПбПУ Алексей Боровков

Было предложено определение цифрового двойника, который представляет собой систему, состоящую из цифровой модели изделия, реального изделия и двусторонних информационных связей между ними и участниками процессов жизненного цикла. Также были рассмотрены системные основания для разработки и применения цифровых двойников (ЦД) на стадиях жизненного цикла: создание научно-технического задела, формирование концепции изделия (аванпроект), разработка изделия (ЦД-1), производство (ЦД-2) и эксплуатация (ЦД-3). 

Алексей БОРОВКОВ рассказал, что в соответствии с положениями стандарта за рекордные сроки – в течение двух лет – был создан первый предсерийный образец электромобиля «КАМА-1» на основе технологии цифровых двойников. Проект «Создание “Умного” Цифрового Двойника и экспериментального образца малогабаритного городского электромобиля с системой ADAS 3-4 уровня» был реализован на основе собственных технологий создания и применения цифровых двойников (Digital Twins) и наукоемких платформенных решений, которые позволили провести все необходимые виртуальные испытания, моделировать и измерять любые показатели изделия в течение всего жизненного цикла с детальным учетом характеристик материалов и особенностей технологических процессов. В ходе реализации проекта «КАМА-1» был создан «умный» цифровой двойник электромобиля, который представляет собой систему цифровых моделей изделия и технологических процессов, взаимоувязанных и сбалансированных на единой платформе в многоуровневой матрице требований, целевых показателей и ресурсных ограничений. «Умный» цифровой двойник электромобиля прошел более 800 виртуальных испытаний на виртуальных испытательных полигонах и стендах, продемонстрировав соответствие Требованиям Технического регламента Таможенного союза «О безопасности колесных транспортных средств» (ТР ТС 018/2011). 

«КАМА-1» прошла более 800 испытаний на виртуальных испытательных полигонах и стендах

Антон ШАЛАЕВ поздравил разработчиков проекта «КАМА-1» с его завершением и поблагодарил специалистов СПбПУ и РФЯЦ-ВНИИЭФ за проделанную работу: «Темп задан очень хороший. Я обратил внимание на значительное количество поступивших замечаний и предложений от многих организаций, что означает растущее внимание к этой тематике со стороны промышленности. Это достаточно высокая планка, которую необходимо держать в дальнейшем». Кроме того, Антон ШАЛАЕВ подчеркнул, что именно ТК 700 ведет системную работу по стандартизации положений в сфере компьютерных моделей, математического моделирования, цифровых двойников, и в дальнейшем именно ТК 700 Росстандарта должен быть головным исполнителем и координатором всех работ по этим направлениям. 

Основные этапы подготовки проекта стандарта

Для работы над проектом стандарта в структуре ТК 700 Росстандарта была создана рабочая группа «Цифровые двойники» под председательством Алексея БОРОВКОВА. В ее состав вошли представители научных организаций, высших образовательных учреждений, высокотехнологичных компаний.

Проект стандарта, устанавливающий определение цифровых двойников, требования и общий порядок их разработки на основе математического и компьютерного моделирования изделий, разрабатывается в российской нормативно-правовой системе впервые. Основой для разработки проекта стандарта послужил многолетний опыт Центра НТИ СПбПУ и РФЯЦ-ВНИИЭФ по выполнению проектов для высокотехнологичной промышленности в области цифрового проектирования и моделирования.

«Мы живем и работаем в рамках четвертой промышленной революции, основой тренд которой – конвергенция, сближение, взаимное проникновение трех миров: физического (материального), виртуального (цифрового) и биологического. Два мира – материальный и цифровой – стремительно объединяются. И вот на пересечении этих миров цифровой двойник и становится технологией – интегратором других сквозных технологий, драйвером устойчивого экономического развития. Цифровые двойники – инструмент сложный и технически, и интеллектуально, и в этом смысле играет ключевую роль в вопросе конкурентоспособности на высокотехнологичном рынке», – считает проректор по перспективным проектам СПбПУ Алексей БОРОВКОВ.

Несмотря на то что термин «цифровой двойник» используется в документах, программах и научных публикациях уже больше десяти лет, в настоящее время в мировой практике не существует единого подхода к определению этого понятия. При разработке проекта стандарта специалисты Центра НТИ СПбПУ учитывали опыт в области цифрового проектирования и моделирования с использованием технологии цифровых двойников ведущих мировых компаний-лидеров, научно-исследовательских организаций, а также экспертного практического опыта специалистов Центра НТИ СПбПУ. Проект стандарта определяет общие положения создания цифровых двойников как для вновь разрабатываемых изделий (еще не созданных), так и для ранее спроектированных или уже эксплуатируемых высокотехнологичных промышленных изделий.

Документ предназначен, в первую очередь, для использования компаниями и организациями высокотехнологичных отраслей промышленности с целью обеспечения конкурентоспособности изделий и ускорения их вывода на рынок.

1 июля 2020 года в инициативном порядке специалисты Центра НТИ СПбПУ в рамках деятельности ТК 700 Росстандарта начали работу над проектом стандарта.

Специалисты Центра НТИ СПбПУ и РФЯЦ-ВНИИЭФ в процессе подготовки документа провели ряд совещаний с представителями экспертного научного и инженерного сообщества, высокотехнологичных предприятий, которые вошли в рабочую группу «Цифровые двойники».

Подготовка проекта стандарта вызвала большой интерес со стороны экспертного сообщества: на начало ноября 2020 года разработчики получили более 300 замечаний и предложений от членов рабочей группы «Цифровые двойники» и членов ТК 700 Росстандарта. Дополнения по корректировке документа касались некоторых терминов и определений, характеристик и требований к цифровым двойникам, разграничения функций участников процесса создания цифрового двойника и описания порядка внесения изменений в цифровой двойник.

Итогом деятельности рабочей группы «Цифровые двойники» стало зафиксированное в протоколе одобрение разработанного проекта стандарта на заседании ТК 700 Росстандарта 5 октября 2020 года. Уведомление о завершении разработки и начале публичного рассмотрения проекта стандарта было выложено на официальном сайте Росстандарта 15 ноября 2020 года. 

После завершения разработки проекта было объявлено его публичное рассмотрение

 «Проект национального стандарта опережает мировой уровень развития и служит примером развивающего стандарта. Наша цель как разработчика стандарта – сформировать общие технические требования к цифровым двойникам изделий промышленности, что позволит направить вектор развития на создание технологического превосходства отечественной индустрии», – отметил Алексей БОРОВКОВ.

2 декабря 2020 года в рамках деловой программы II Международного Форума «Новые производственные технологии» состоялся круглый стол «Общественное обсуждение проекта первой редакции национального стандарта ГОСТ Р «Компьютерные модели и моделирование. Цифровые двойники. Общие положения». В ходе работы круглого стола представители экспертного научного и инженерного сообщества, высокотехнологичных предприятий обсудили перспективы использования технологии цифровых двойников, возможности применения стандарта в различных отраслях промышленности, внесли предложения по дополнению положений стандарта.

Круглый стол «Общественное обсуждение проекта первой редакции национального стандарта ГОСТ Р «Компьютерные модели и моделирование. Цифровые двойники. Общие положения»

Текущий этап работ стал важнейшим в процессе разработки национальных стандартов, так как идет формирование мнения научного сообщества, отработка и учет особенностей применения предложенных требований на разных предприятиях промышленности. 

Первая редакция проекта национального стандарта – основа для дальнейшей разработки национального стандарта ГОСТ Р «Компьютерные модели и моделирование. Цифровые двойники. Общие положения», который планируется представить в Росстандарт в 2021 году. 

Для ознакомления с первой редакцией проекта национального стандарта ГОСТ Р «Компьютерные модели и моделирование. Цифровые двойники. Общие положения» необходимо направить запрос на электронную почту СПбПУ: nticenter@spbstu.ru.

Предложения по проекту стандарта принимаются до 15 февраля 2021 года.

Справка.

Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии (Росстандарт) является федеральным органом исполнительной власти, осуществляющим функции по оказанию государственных услуг, управлению государственным имуществом в сфере технического регулирования и метрологии. Его деятельность направлена на установление правил и характеристик для достижения упорядоченности в сферах производства и обращения продукции и повышение конкурентоспособности продукции, работ или услуг.

Руководителем Росстандарта согласно Распоряжению Правительства Российской Федерации от 28 декабря 2020 г. N 3576-р является Антон ШАЛАЕВ. 

Материал подготовлен Центром компьютерного инжиниринга CompMechLab

Версия для печати