Центр компетенций НТИ по направлению «Новые производственные технологии»

Центр Национальной технологической инициативы «Новые производственные технологии» на базе Института передовых производственных технологий ФГАОУ ВО «Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого»

Деятельность Центра компетенций направлена на развитие таких передовых производственных технологий, как цифровое проектирование и моделирование, разработка цифровых двойников объектов и процессов, создание и применение новых материалов, аддитивные технологии.

Технологии, разрабатываемые Центром, имеют кросс-отраслевой и кросс-рыночный характер, т.е. применимы на большинстве рынков НТИ и в самых разных высокотехнологичных отраслях промышленности.

Цели и задачи

Стратегические цели реализации программы Центра:

В научно-техническом направлении: разработка решений для создания высокотехнологичных изделий мирового уровня (двигателей, автомобилей, самолетов, вертолетов и пр.) с применением новых производственных технологий и опорой на кросс-отраслевые и мультидисциплинарные компетенции инженеров и ученых СПбПУ и более 50 участников Консорциума.
По направлению образовательной деятельности: подготовка специалистов и развитие компетенций сотрудников и руководителей высокотехнологических предприятий в области новых производственных технологий посредством образовательных программ, ДПП, курсов повышения квалификации различных форматов (очные, заочные, онлайн, смешанные; индивидуальные, групповые, корпоративные, отраслевые).
В части формирования инфраструктуры: формирование совместно с партнерами и участниками консорциума единой среды – экосистемы – развития новых производственных технологий за счет согласованных действий по ключевым направлениям, от разработки до продвижения, в рамках единой программы развития сквозной технологии и реализации дорожной карты «Технет» (передовые производственные технологии) НТИ.

Для достижения этих целей Центр применяет и развивает следующие технологии:

Цифровое проектирование и моделирование (CAD-CAE-HPTC-CAO-CAM-CAAM), цифровые двойники (Digital Twins), бионический дизайн ((Simulation & Optimization)-Driven Bionic / Generative Design), «Умные» цифровые двойники – Smart Digital Twin, (CAD, CAE, CAO, CAM, CAAM, Simulation & Optimization)-Driven Bionic Design, PDM, PLM&Advanced Manufacturing);
Новые материалы (композиционные материалы, наноматериалы, метаматериалы, металлопорошки для аддитивного производства);
Аддитивные технологии и аддитивное производство, включая 3D-принтеры, технологии, подходы и способы работ с исходными материалами, разработка и производство металлопорошков и набор услуг по 3D-печати;
Smart-Manufacturing-технологии и гибридные производственные технологии.

Результаты деятельности

Разработаны высокотехнологичные решения для конструкции газотурбинного двигателя нового поколения, автомобилей, электромобиля, несущей системы вертолета, антарктических саней для перевозки крупногабаритных многотонных грузов, системы очистки бурового раствора, самолета-амфибии и другие. Всего в 2018 году специалисты Центра совместно с партнерами и участниками проектного консорциума приняли участие в реализации более 50 НИОКТР в интересах более 40 предприятия.

Подготовлено более 2000 специалистов с высшим образованием со всей России по различным направлениям повышения квалификации в области сквозной технологии. Более 22 000 человек стали слушателями различных программ и курсов по новым производственным технологиям, проведенных специалистами Центра. Открыт единственный в России научно-образовательный центр промышленной робототехники Kawasaki-Политех, где представлено 10 новейших робототехнических комплексов, многие из которых имеют рекордные технические показатели в своем классе.

Проведены программы акселерации проектов «Новые производственные технологии»: 32 проекта. Организована программа «УМНИК Технет НТИ» совместно с «Фондом содействия инновациям» (224 участника, 107 финалистов). Организация конкурса-акселератора инновационных идей TechNet Project совместно с ПАО «ОДК-Сатурн» (197 заявок, 80 участников акселератора, 10 финалистов, 4 победителя).

Разработаны новые сервисы для CML-Bench™ — Цифровой платформы проектирования и производства глобально конкурентоспособных продуктов нового поколения, проведения виртуальных испытаний и создания «цифровых двойников» изделий и процессов их производства. Цифровая платформа CML-Bench™ победила на Международном конкурсе инновационных проектов «Евразийские цифровые платформы» в номинации «Лучшие цифровые проекты Евразийского экономического союза».

Созданы аналитические материалы по темам цифровой трансформации предприятий по запросам руководителей различных предприятий и ряда органов власти. Подготовлен «Прогноз реализации приоритета научно-технологического развития, определенного пунктом 20а Стратегии научно-технологического развития Российской Федерации (переход к передовым цифровым, интеллектуальным производственным технологиям, роботизированным системам, к новым материалам и способам конструирования, создание систем обработки больших объемов данных, машинного обучения и искусственного интеллекта)». Разработан «Региональный стандарт НТИ» по заказу АО «РВК».

Консорциум

Центр организует и развивает крупнейший в России проектный консорциум в области новых производственных технологий, основной организационный механизм трансфера и развития ППТ, разрабатываемых Центром НТИ СПбПУ. Консорциум органично объединяет лидеров науки, образования и промышленности.

По состоянию на апрель 2019 года консорциум Центра насчитывает более 50 участников, включая 4 госкорпорации, 16 ведущих университетов, 3 крупнейшие научные организации и др., а также более 25 компаний-партнеров.

НАУЧНЫЕ И ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ УЧРЕЖДЕНИЯ

1. Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого (СПбПУ) (лидер консорциума, участник программы 5-100)
2. МГУ имени М. В. Ломоносова
3. Санкт-Петербургский государственный университет (СПбГУ)
4. Сколковский институт науки и технологий (Сколтех)
5. Московский политехнический университет
6. НИУ «Московский институт электронной техники» (МИЭТ)
7. АНО ВО «Университет Иннополис»
8. Пермский Национальный Исследовательский Политехнический Университет (ПНИПУ)
9. Южно-Уральский государственный университет (ЮУрГУ) (участник программы 5-100)
10. Ивановский государственный политехнический университет (ИвГПУ)
11. Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого (НовГУ)
12. Тульский государственный педагогический университет имени Л. Н. Толстого (ТГПУ)
13. Московский государственный технологический университет «СТАНКИН» (МГТУ «СТАНКИН»)
14. Российский химико-технологический университет имени Д. И. Менделеева (РХТУ им. Д. И. Менделеева)
15. Северо-Осетинский государственный университет имени К. Л. Хетагурова (СОГУ)
16. Северо-Кавказский горно-металлургический институт (СКГМИ (ГТУ))
17. Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт»
18. ГНЦ Центральный научно-исследовательский и опытно-конструкторский институт робототехники и технической кибернетики" (ЦНИИ РТК)
19. Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики (ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ»)
20. Владикавказский научный центр Российской академии наук (ВНЦ РАН)
21. Китайский центр автомобильных технологий и исследований (CATARC)

ПАРТНЕРЫ ИЗ ИНДУСТРИИ

22. Госкорпорация «Ростех» (объединяет «Вертолеты России», ОДК, КАМАЗ, АВТОВАЗ, РТ Академия и др.)
23. Объединенная двигателестроительная корпорация (ОДК)
24. Объединенная авиастроительная корпорация (ОАК)
25. Объединенная судостроительная корпорация (ОСК)
26. ПАО «ОДК-Сатурн»
27. Ульяновский автомобильный завод (ООО «УАЗ»)
28. ПАО «АВТОВАЗ»
29. Средне-Невский судостроительный завод (АО «СНСЗ») (входит в ОСК)
30. Казанское моторостроительное производственное объединение (АО «КМПО»)
31. ООО «Холдинг Ленполиграфмаш»
32. АО «Диаконт» («Национальный чемпион»)
33. ЗАО «Биокад» («Национальный чемпион»)
34. ОАО «Фаберлик»
35. Научно-производственное объединение «Бином» (НПО «Бином»)
36. Авиационный комплекс им. С. В. Ильюшина (ПАО «Ил»)
37. Группа компаний «Хевел» (совместное предприятие ГК"Ренова" и АО «РОСНАНО»)
38. ООО «Лаборатория «Вычислительная механика» («Национальный чемпион», лауреат национальной промышленной правительственной премии РФ «Индустрия»)
39. ООО «ЛВМ-Инжиниринг» (победитель конкурса «Развитие-НТИ» Фонда содействия инновациям)
40. ООО «ЦТК» (победитель конкурса «Развитие-НТИ» Фонда содействия инновациям)
41. ООО «Политех-Инжиниринг»
42. ООО «ОПТИМЕНГА-777» (резидент Фонда «Сколково», победитель конкурса «Развитие-НТИ» Фонда содействия инновациям)
43. ООО «ВГТ» (резидент Фонда «Сколково», победитель конкурса «Развитие-НТИ» Фонда содействия инновациям)
44. ООО «ТИК «ЛВМ АТ»
45. ООО «ИЦ «ЦСП», Инжиниринговый центр «Цифровые средства производства для инженерного анализа и проектирования» при ТГПУ им. Л. Н. Толстого
46. ООО «ИИТ Консалтинг»
47. BFG Group
48. АО «Ай-Теко»

ИНЫЕ ОРГАНИЗАЦИИ

49. Фонд «ЦСР «Северо-Запад»
50. АО «Технопарк Санкт-Петербурга» (включает Инжиниринговый центр «Сейфнет» в области безопасности киберфизических систем, Бизнес-инкубатор «Ингрия», Центр кластерного развития Санкт-Петербурга, Центр прототипирования, РИЦ АФС)
51. Образовательный Фонд «Талант и успех» (Образовательный центр «Сириус»)

Проекты

В 2018 году специалисты Центра совместно с партнерами и участниками консорциума приняли участие в реализации более 50 НИОКТР по направлениям сквозной технологии Центра в интересах более 40 высокотехнологичных предприятий.

Некоторые проекты Центра:

1. Развитие подходов цифрового проектирования и моделирования в двигателестроении

a. Детальная термодинамическая модель газотурбинного двигателя как основа для создания цифрового двойника и виртуальный испытательный полигон «Газотурбинный двигатель». Результаты были применены при разработке оптимизированной конструкции серийного газотурбинного двигателя. Применение компетенций Центра (виртуальные испытания компрессора и его модификаций, камеры сгорания и турбины во всем спектре режимов эксплуатации ГТД) позволило значительно снизить стоимость жизненного цикла ГТД. Проект реализуется в интересах Казанского моторостроительного производственного объединения (КМПО).

2. Развитие подходов цифрового проектирования и моделирования в автомобилестроении.

a. Универсальная модульная пассажирская платформа автобуса, электробуса, троллейбуса. Следующее поколение автобусов, электробусов и троллейбусов под маркой «КАМАЗ» будет создано на единой модульной платформе. Разрабатывают унифицированную базу КАМАЗу специалисты Центра НТИ СПбПУ. Универсальная пассажирская платформа (УПП) предполагает унификацию модулей экстерьера и интерьера, что позволяет сократить временные и финансовые затраты на производство, обслуживание и ремонт машин, снизить их снаряженную массу и достичь, таким образом, улучшения экологических показателей. Проект реализуется в интересах ПАО «КАМАЗ».

b. «Умный» Цифровой Двойник и экспериментальный образец электромобиля. Применение компетенций Центра НТИ СПбПУ позволили разработать методику многокритериальной оптимизации характеристик подвески, сформировать технические требования к системам, компонентам и элементам электрооборудования, провести расчет тягово-динамических характеристик электромобиля. Разработанные методики проектирования стиля экстерьера позволили разработать предварительный стилевой дизайн электромобиля. Проект реализуется совместно с ПАО «КАМАЗ».

c. Оптимизированные конструкции кузова внедорожного автомобиля. Применение компетенций Центра (разработка цифрового двойника автомобиля и применение топологической многовариантной оптимизации) позволило за короткое время (10 недель) добиться целевых потребительских свойств конструкции. Проект выполнялся в интересах иностранного партнера Консорциума СПбПУ – компании CATARC (Китай).

d. Завершение этапа проектирования электромобиля CML-CAR. Применение компетенций Центра (цифровое проектирование и моделирование, формирование многоуровневой матрицы целевых показателей и ресурсных ограничений, разработка «умных» моделей, выполнение виртуальных испытаний, создание цифровых двойников при помощи Цифровой платформы CML-Bench™) позволило разработать конструкцию, превосходящую конкурентов по массе, аэродинамическим характеристикам и некоторым другим параметрам. Проект реализуется совместно со стратегическим партнером Центра НТИ СПбПУ – группой компаний CompMechLab®.

3. Развитие подходов цифрового проектирования и моделирования в машиностроении.

a. Принципиально новая конструкция системы очистки бурового раствора («вибросито»). Применение компетенций Центра (создание цифрового двойника и виртуальных испытательных стендов изделия) позволило существенно превзойти показатели изделия по сравнению с конкурентами. Проект реализуется в интересах НПО «Центротех» (предприятие ТВЭЛ/ГК «Росатом»).

b. Принципиально новая конструкция антарктических саней для перевозки крупногабаритных многотонных грузов. Применение компетенций Центра (разработка цифрового двойника транспортных арктических саней и проведение виртуальных испытаний, моделирующих условия эксплуатации в Антарктиде) позволило найти решение для конструкции, перемещающей до 60 тонн вместо 16 тонн при прежних характеристиках. Проект реализуется в интересах завода им. Комсомольской правды стратегическим партнером и членом консорциума Центра НТИ СПбПУ компанией ООО «Политех-инжиниринг».

4. Развитие подходов цифрового проектирования и моделирования в авиастроении.

a. Концепт (аэродинамический облик, силовая схема корпуса) и элементы конструкции (винт, шасси) нового перспективного самолёта-амфибии. Применение компетенций Центра позволило оптимизировать аэродинамические показатели конструкции самолета под заданные проектные цели, разработать полностью композитные корпус и крылья, увеличить дальность полета до 2200 км, обеспечить возможность взлета и посадки как с твердой поверхности (на нее), так и с воды (на нее) при ограниченной полосе разбега.

b. Расчет условий и режимов работы несущей системы вертолета. Применение компетенций Центра (создание виртуального испытательного полигона для определения полетных режимов и внутренних нагрузок проектируемой несущей системы вертолета для проверки полетных характеристик вертолета без изготовления опытного образца и выполнения дорогостоящих натурных испытаний) позволило определить нагрузки на все элементы несущей системы и выполнить расчет прочности. Проект реализуется в интересах ООО «ВР-Технологии»/холдинг «Вертолеты России»/ГК «Ростех».

5. Разработка передовых сквозных производственных технологий аддитивного производства:

a. Экспериментальные образцы сложнолегированных металлопорошковых композиций нового поколения для применения в 3D-печати. Благодаря уникальному химическому составу на основе ниобий-кремния, который невозможно получить традиционными методами, изделия из такого сплава выдерживают температуру до 1450 C. Это делает возможным их применение для производства газотурбинных двигателей 5-го поколения в качестве замены более низкотемпературных никелевых аналогов (не более 1200 С), чтобы значительно повысить КПД двигателя и снизить эмиссию CO2. Проект реализуется совместно с ЗАО «Балтийская Промышленная Компания».

Образовательная деятельность

В Институте передовых производственных технологий (ИППТ) СПбПУ, на базе которого создан Центр, реализуется уникальная модель образовательной, исследовательской и инновационно-предпринимательской деятельности «Разработки → Исследования → Образование» как ключевой элемент построения финансово устойчивой структуры, представляющей собой Экосистему с характеристиками самоорганизации, саморегулирования и саморазвития. Благодаря такой образовательной модели был разработан курс «Управление предприятием в условиях цифровой трансформации», который прошли представители предприятий НИПК Электрон, АО «Ленполиграфмаш», ООО «Ракурс-инжиниринг», АО «Центротех», Средне-Невский судостроительный завод. По итогам курса полученные/усовершенствованные навыки и компетенции были успешно апробированы на предприятиях.

Все образовательные программы разделены на три направления:

1. Цифровое проектирование и моделирование. Основные модули: компьютерный инжиниринг и цифровое производство, вычислительная механика, нелинейная механика сплошной среды, механика контактного взаимодействия и разрушения, топологическая оптимизация и бионический дизайн, современные методы системного моделирования и управления расчетными данными, системная инженерия, цифровые двойники продуктов и процессов, верификация и валидация численных моделей и блоки дисциплин в области технологий управления данными (PLM, MES и т.д.), а также в области менеджмента (предпринимательство, трансфер технологий, SCM и т.д.). Также планируется запуск проектной магистратуры «Автомобиль за два года», включающий в себя блоки: основных дисциплин (дизайн автомобиля, автомобильные системы, пассивная и активная безопасность, электроника, методы системной интеграции и т.д.); технических элективных курсов (материалы и производство транспортного средства, производительность ТС, передовые силовые установки).

2. Материалы и производственные технологии. Основные образовательные программы этого направления строятся вокруг аддитивных технологий и применения новых, в том числе композиционных, материалов.

3. Фабрики Будущего. Направление предназначено для переподготовки кадров для новой цифровой экономики. Содержание определяется необходимостью понимания парадигмы нового проектирования и создания глобально конкурентоспособной продукции в кратчайшие сроки и под заданную стоимость, понимания всех технологий производства и управления при реализации Цифровых, «Умных» и Виртуальных Фабрик Будущего. В том числе: управление цепями поставок; процессы управления наукоемкими производствами; конструкторско-технические инновации и трансфер технологий; системный инжиниринг; дизайн-мышление; технологическое лидерство и предпринимательство.

На сегодняшний день в Центре реализуются основные и дополнительные образовательные программы по следующим направлениям:

01.04.03 «Механика и математическое моделирование»
08.03.01 «Строительство»
09.03.01 «Информатика и вычислительная техника»
10.04.01 «Информационная безопасность»
10.05.01 «Компьютерная безопасность»
10.05.03 «Информационная безопасность автоматизированных систем»
10.05.04 «Информационно-аналитические системы безопасности»
15.04.03 «Прикладная механика»
15.04.04 «Автоматизация технологических процессов и производств»
15.04.06 «Мехатроника и робототехника»
22.03.01 «Материаловедение и технологии материалов»
22.04.02 «Металлургия»
27.04.05 «Инноватика»
27.04.06 «Организация и управление наукоемкими производствами»
38.00.00 «Экономика и управление»

В частности, в ИППТ реализуются следующие основные образовательные программы:

Компьютерный инжиниринг и цифровое производство;
Технологическое лидерство и предпринимательство;
Процессы управления наукоемкими производствами.

Дополнительные образовательные программы:

Новая парадигма проектирования: компьютерный инжиниринг и цифровые двойники;
Передовые производственные технологии;
Аддитивные технологии;
Новые материалы и технологии;
Акселератор «Новые производственные технологии»;
Управление предприятием в условиях цифровой трансформации;
Управление наукоемким бизнесом в условиях цифровой экономики;
Передовые технологические и организационно-деятельностные решения для высокотехнологичных предприятий;
Продуктовый подход в операционной модели компании в условиях цифровой экономики;
Технологии Фабрик Будущего (массовый онлайн-курс);
Основы проектной деятельности (массовый онлайн-курс);
Цифровой маркетинг и социальные сети (массовый онлайн-курс);
Маркетинг инновационного продукта.

Курсы повышения квалификации:

Основы бережливого производства
Аддитивные технологии
Новые материалы и технологии
Компьютерный инжиниринг и цифровое производство. Проектирование оптимизированных конструкций с учетом принципов бионического дизайна и возможностей аддитивных технологий
Организация аддитивного производства в машиностроении
Маркетинг инновационного продукта
Акселератор «Новые производственные технологии»

Команда

Руководство Центра:

Рудской Андрей Иванович, ректор СПбПУ,
rector@spbstu.ru,
+7 (812) 552-67-57,
+7 (812) 552-60-80;
Боровков Алексей Иванович, проректор по перспективным проектам СПбПУ, руководитель Центра,
vicerector.ap@spbstu.ru,
+7 (812) 552-73-95;
Давыдов Илья Сергеевич, заместитель руководителя Центра, davydov@compmechlab.com, +7 (812) 309-18-88;
Рождественский Олег Игоревич, руководитель Дирекции Центра,
orozhdestvenskiy@compmechlab.com,
+7 (812) 591-65-28;
Клявин Олег Игоревич, главный конструктор ИЦ «ЦКИ» СПбПУ, заместитель руководителя Центра,
klyavin@compmechlab.com,
+7 (812) 591-65-28;
Салкуцан Сергей Владимирович, и.о. директора ИППТ СПбПУ,
salkutsan@spbstu.ru,
+7 (812) 534-66-10;
Альхименко Алексей Александрович, руководитель Научно-исследовательского и образовательного центра «Везерфорд-Политехник»,
weatherford@onti.spbstu.ru,
+7 (812) 552-64-41;
Попович Анатолий Анатольевич, научный руководитель Лаборатории «Синтез новых материалов и конструкций»,
director@immet.spbstu.ru,
+7 (812) 552-66-23;
Одноблюдов Максим Анатольевич, заведующий Лабораторией «Лазерные и плазменные технологии»,
odnoblyudov@spbstu.ru,
+7 (812) 552-98-29;
Ядыкин Владимир Константинович, заведующий Лабораторией «Моделирование технологических процессов и проектирование энергетического оборудования»,
A_drozdi@mail.ru;
Кривцов Антон-Иржи Мирославович, заведующий лабораторией «Моделирование производственных технологий и процессов»,
anton.krivtsov@spbstu.ru,
+7 (812) 290-98-72;
Болсуновская Марина Владимировна, заведующая Лабораторией «Промышленные системы потоковой обработки данных»,
marina.bolsunovskaia@spbpu.com,
+7 (921) 348-41-82;
Зегжда Дмитрий Петрович, руководитель Научно-образовательного центра «LG-Политехник»,
dmitry@ssl.stu.neva.ru,
+7 (812) 552-76-32;
Шнеерсон Герман Абрамович, заведующий Лабораторией «Компьютерное проектирование и экспериментальные исследования физических процессов в сильных электрических и магнитных полях»,
+7 (812) 775-05-30;
Бондаренко Роман Валерьевич, заведующий Лабораторией «3D образование»,
3d_obrazovanie@bk.ru,
+7 (812) 718-62-09.