Цифровое моделирование на примере проекта СМТК

21.05.2020
20 мая состоялась экспертная сессия, посвященная вопросам моделирования сложных систем. В качестве объекта обсуждений выступил проект по развитию логистической системы СМТК — Северного морского транзитного пути. Проект был инициирован Госкорпорацией «Росатом» в 2019 году в рамках стратегической программы по созданию международного оператора логических услуг.

20 мая состоялась экспертная сессия, посвященная вопросам моделирования сложных систем. В качестве объекта обсуждений выступил проект по развитию логистической системы СМТК — Северного морского транзитного пути. Проект был инициирован Госкорпорацией «Росатом» в 2019 году в рамках стратегической программы по созданию международного оператора логических услуг.

Проект СМТК нацелен на развитие международного транзита грузов между Северной Европой и Восточной Азией через Северный Морской Путь (СМП).

Инициаторы проекта считают, что СТМК может стать полигоном, на котором будут отработаны цифровые технологии создания высокотехнологичных глобальных проектов. Поэтому целью экспертной сессии стали обмен и синхронизация знаний, а также формирование единого представления потенциальных участников и других заинтересованных сторон о применении цифровых технологий информационного моделирования при реализации технически сложных проектов.

Открыл сессию директор Департамента информационных технологий Госкорпорации «Росатом» Евгений Абакумов.

«Мы движемся в направлении освоения Арктики как стратегической перспективной задачи», — сказал Абакумов.

Совместное развитие информационных и цифровых технологий в рамках проекта СМТК, по мнению Евгения Михайловича, должно стать «прорывной основой» для дальнейшего движения в арктическом направлении.

«Проект СМТК выделяется на фоне всех остальных комплексным подходом», — заключил Абакумов.

В выступлении первого заместителя генерального директора ООО «Русатом Карго», директора проектного офиса «СМТК» Ольги Кирдей было отмечено, что проект СМТК — про будущее. Изначальной задачей в рамках проекта было определение сроков и стоимости строительства коммерческого флота. Но, по словам Ольги Вячеславовны, уже на первом этапе стало ясно, что речь идет не просто о создании кораблей и логистики «в понимании XX века», а о создании «комплексного проекта по услуге для будущего рынка по товарообмену — причем на очень перспективном евроазиатском отрезке». В этой связи эксперт предложила проанализировать будущее товарообмена, будущее сервиса грузоперевозок. И поскольку проект СМТК реализуется в сложной, динамически изменяющейся среде, с нелинейным влиянием внешних факторов, для прогнозирования изменений, по словам Кирдей, критически необходимы сценарное математическое моделирование на основе многофакторного анализа тенденций и цифровизация.

Тему сессии продолжил проректор по перспективным проектам СПбПУ, руководитель Центра НТИ СПбПУ, руководитель Инжинирингового центра CompMechLab СПбПУ Алексей Боровков. Выступление профессора было посвящено опыту и преимуществам разработки цифровых двойников в высокотехнологичной промышленности и тому, как этот подход может быть применен в отношении проекта СМТК.

В начале выступления Боровков уточнил, что цифровой двойник — это процесс проектирования и одновременно технология создания глобальной наукоёмкой высокотехнологичной продукции. Подробнее о технологии цифровых двойников читайте в интервью Алексея Боровкова журналу «Новый оборонный заказ. Стратегии».

«Есть цифровые двойники первого рода  — это цифровые двойники объектов. Цифровые двойники второго рода — описание технологических процессов, с помощью которых изготавливается объект. Когда объект, цифровой двойник, знает, как его изготавливали — возникает «умный» цифровой двойник. На этапе эксплуатации цифровой двойник указывает нам критические места и критические зоны — что нужно контролировать и что нужно измерять. Здесь же возникает так называемая цифровая тень. Соответственно, мы можем организовать три обратных связи: первая — на этап эксплуатации — мы оптимизируем эксплуатацию; вторая — на этап производства, мы начинаем разрабатывать лучшие ледоколы и контейнеровозы для СМТК; и третья, наиболее продуктивная обратная связь — на этап проектирования», — рассказал Алексей Боровков.

Поскольку в отношении проекта СМТК нет возможности «поэкспериментировать», для моделирования на первом этапе необходимо собрать матрицу целевых показателей и ресурсных ограничений. Технология Digital Twin позволяет одновременно «держать в голове» огромное количество противоречащих друг другу показателей, что критически важно для моделирования таких глобальных проектов.

Обратил внимание эксперт и на особенности цифровой экономики: «цифровая экономика — это обработка больших объемов данных, ключевым является генерация данных. Мы должны избежать ситуации, когда мы генерируем много «мусора». Нужно прийти к ситуации, кода мы генерируем «умные» данные, Smart Big Data». Ещё одна особенность цифровой экономики — сверхнизкие транзакционные издержки.

«MBSE 2.0 как раз направлен на снижение таких издержек на начальных этапах. А если это все мы увяжем в цифровом двойнике, мы ещё больше снизим транзакционные издержки».

Рассказал Алексей Иванович и о цифровой платформе разработке цифровых двойников. Платформа позволяет работать в удаленном режиме. В качестве примера профессор привел результат работы команды ИЦ CompMechLab СПбПУ в период с 30 марта по 17 мая.

Применение цифровых двойников позволяет не только сделать объект лучше, чем мировой лидер, но и определить best-in-class технологии.

«Применение технологии приводит к нескольким решениям, которые удовлетворяют требования ТЗ. Это практика, которую мы применяем в различных отраслях, обеспечивая конкурентоспособность нашим заказчикам», — сказал Алексей Иванович.

Понятно, что для успешной реализации СМТК-проекта потребуется специализированный флот  — ледоколы и контейнеровозы арктического класса

«Наша задача — сделать лучший флот для СМТК. Эту задачу можно решить с помощью современных подходов», — завершил выступление профессор.

Как сказал директор по развитию СМТК ООО «Русатом Карго» Станислав Чуй, «для нас Алексей Иванович открыл интересный взгляд, и с помощью опыта и компетенций Алексея Ивановича мы попытаемся решить задачи, которые с традиционным подходом за полгода просто не решились». Действительно, последующие спикеры в своих выступлениях неоднократно обращались к докладу Алексея Боровкова, а тема технологии цифровых двойников прошла красной нитью через все выступления в рамках текущей экспертной сессии.

О переходе от традиционных методов решения задач к методам цифрового моделирования рассказал заместитель главного конструктора ПАО ЦКБ «Айсберг» Дмитрий Сахаров. ЦКБ «Айсберг» в инициативном порядке приступило к проработке развития транспортной инфраструктуры СМТК, в частности — к проработке возможностей создания контейнеровозов различной грузовместимости. Работа начиналась с использованием традиционных методов, а продолжилась в тесном взаимодействии с командой Алексея Боровкова с использованием перспективных технологий цифрового моделирования. В выступлении Дмитрий Алексеевич подробно рассказал об уникальных требованиях и задачах применения новых материалов и систем полной цифровизации судовых систем и комплексов в проекте создания судна арктического коммерческого флота СМТК.

Следующим спикером стал генеральный директор НПП «Прикладные перспективные технологии — АпАТэК» Андрей Ушаков. Он рассказал о применении технологий цифрового моделирования и цифровой сертификации новых конструкционных материалов, в частности — композитов. Говоря о новой парадигме цифровой сертификации в целом, Андрей Евгеньевич обратил внимание на социально-экономическую значимость реализации «ускоренной» цифровой сертификации. Особое внимание спикер уделил необходимости сертификации не просто материалов, а сертификации материала сразу в применении в новой конструкции.

Тему сертификации продолжил профессор кафедры радиоэлектроники и прикладной информатики НИУ МФТИ Вячеслав Кондратьев. Вячеслав Владимирович посвятил выступление унифицированному моделированию процессов применительно к созданию инфраструктуры СМТК. В выступлении профессор отметил, что инициатива большой цифровизации СМТК потребует перехода на инновационную методологию. Кондратьев призвал участников проекта разработать единый понятийный аппарат — всем понятные термины и понятия, а также определить опорную методологию. А ещё — до конца года создать хотя бы небольшой прототип СМТК. О создании прототипа опорой цифровой модели MBSE проекта СМТК в своем выступлении подробно говорил Станислав Чуй.

Об использовании суперкомпьютерных технологий для создания цифровых двойников и информационных моделей в интересах СМТК рассказали специалисты ФГУП «РФЯЦ ВНИИЭФ» на примере пакета программ ЛОГОС, который разрабатывается с 2009 года и включен в реестр отечественного программного обеспечения Минкомсвязи России.

С докладом на тему «Цифровое моделирование в управлении стратегическими активами для создания продукта конкурентного превосходства на примере проекта развития СМТК» выступила советник по цифровой экономике декана экономического факультета МГУ Елена Тищенко. Елена Борисовна отметила, что СМТК с экономической точки зрения — проект глобального масштаба с большим мультипликативным эффектом.

«Мы, экономисты, видим, что проект выходит за рамки отрасли, и инициаторы проекта МСКТ найдут союзников во всех отраслях».

Тищенко призвала искать новые бизнес-модели параллельно с техническими решениями, поскольку «если мы их не найдем, то уникальные технические решения могут быть нивелированы старой экономической парадигмой».

Большое внимание в связи со спецификой цифрового моделирования в отношении проекта СМТК было уделено вопросам кибербезопасности и необходимости создавать безопасные каналы передачи данных. Как отметила Елена Борисовна, защита данных тоже может стать бизнесом в рамках этого арктического проекта.

Елена Тищенко заострила внимание на ещё одном аспекте проекта. Поскольку СМТК впоследствии «перетянет» на себя часть грузопотока, который сейчас реализуется через Суэцкий канал, решения, применяемые в СМТК, могут тиражироваться в Египте — этот фактор может стать важным аспектом в переговорах с Каиром.

Ещё одну проблему — отсутствия на сегодняшний день единого информационного пространства в рамках СМТК и СМП — поднял первый заместитель генерального директора АО «Гринатом» Александр Мартыненко. Александр Сергеевич представил концепцию цифровизации СМП и СМТК, а также дорожную карту по ее реализации.

Проведенную ПАО «Интелтех» работу по проекту СМТК представил генеральный директор Юрий Николашин. Юрий Львович рассказал об актуальности перехода судовых комплексов и систем на цифровые технологии. В результате такого перехода возникают цифровые судовые комплексы — «совокупность нового поколения взаимодействующих на единой информационно-коммуникационной основе интеллектуальных систем и приборов для обеспечения безопасности и экологичности морских перевозок». В «Интелтехе» последовательно изучили группы судовых комплексов, а также привели обобщенные оценки рынка и разработок отечественных и зарубежных морских приборов, систем и оборудования. Специалисты пришли к выводу, что в настоящее время судно СМТК может комплектоваться морскими приборами и сервисами отечественного производства, но из-за недостаточной эффективности потребуются дополнительные расходы на их модернизацию. Однако для обеспечения конкурентных преимуществ проекта в настоящее время возможно укомплектование головных судов СМТК зарубежными системами и сервисами.

«А для дальнейшего проведения работ по проекту (в части морского приборостроения) необходимо в ближайшее время определить архитектуру построения электронного комплекса контейнеровоза и приступить к созданию его математической модели», — заключил Николашин.

Важной составляющей является изучение условий и обстановки, в которых будет осуществляться логистика. О дистанционном мониторинге ледовой обстановки, гидрометеорологических и экологических параметрах при формировании цифровой логистической модели для обеспечения надежности, безопасности и оптимизации затрат при транзите грузов по трассе СМТК рассказал исполнительный директор Центра Морских исследований МГУ Николай Шабалин.

С совместным докладом о динамическом сценарном моделировании и оптимизации логистических решений, а также о разработанном механизме расчета экономики сложных системна разных уровнях детализации на различных этапах жизненного цикла выступили Владимир Сидоренко и Павел Кривенков (экономический факультет МГУ, кафедра экономической информатики). Сотрудники МГУ рассказали об опыте работы на примере реализации проектов атомной электростанции малой мощности. Работу экспертов высоко оценили участники сессии.

И в целом работа экспертной сессии достойна высокой оценки. Было внесено предложение проводить такие совместные встречи на регулярной основе. В период с августа 2019 года по апрель 2020 года было проведено более 20 стратегических и рабочих сессий.



Cправка

В работе над проектом СМТК принимает участие более 40 ведущих предприятий, являющихся лидерами в направлении проектирования судов арктического класса, конструирования и производства оборудования для судовой энергетики, научных и проектных организаций по атомной, водородной и других альтернативных видов энергии, новых конструкционных материалов, морского приборостроения, радиоэлектроники, телекоммуникации, навигации и связи, цифровых технологий моделирования среди которых: НИУ МФТИ «Физтех-Цифра», «Физтех -Арктика», СПБбПУ им Петра Великого (Петербургский Политех), МГУ им М.В. Ломоносова (экономический факультет), СПбГМТУ (Корабелка), НИЦ Курчатовский институт - ЦНИИ Конструкционных материалов «Прометей», Крыловский государственный научный центр, ЦНИИ Морского флота, ЦНИИ Технологии и судостроения, РФЯЦ ВНИИЭФ (г. Саров), АО «Объединенная ракетно-космическая корпорация», ФГУП «Космическая связь», ПАО «Интелтех», ПАО ЦКБ «Айсберг», НПК «Морсвязьавтоматика», ООО «ЛанитСеверо-Запад», НПО «А-Три», Всероссийское общество изобретателей и рационализаторов ( ВОИР), НПП «Прикладные перспективные технологии — АпАТэК» предприятия, АО «Атомэнергомаш».

©«Новый оборонный заказ. Стратегии»

Источник: Новый оборонный заказ