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