Руководитель CompMechLab выступил на конференции Autodesk University Russia с докладами "Передовые производственные технологии. Фабрики Будущего" и "Применение технологий топологической оптимизации и аддитивного производства в машиностроении"

Среда, 21 декабря 2016 11:55

В октябре 2016 года в Москве состоялась X конференция Autodesk University Russia - одно из крупнейших мероприятий в области проектирования, дизайна и визуализации. Autodesk – мировой лидер в области технологий компьютерного проектирования и инжиниринга, участвующий в самых инновационных проектах совместно с крупнейшими промышленными и строительными предприятиями. Технологии Autodesk успешно применяются и российскими компаниями, - наиболее интересные кейсы были представлены на AU Russia. В этом году Autodesk University Russia состоял из двух больших блоков – оффлайнового «Дня для руководителей», и онлайн-дня, следить за выступлениями которого мог любой желающий. Гостями «Дня для руководителей» стали 850 человек. К онлайн-трансляции присоединилось более 4500 пользователей.

День для руководителей открылся выступлениями вице-президента Autodesk Каллана Карпентера (Callan Carpenter) и генерального директора Autodesk в России Анастасии Морозовой.

«Сейчас довольно рискованно прогнозировать будущее, так как оно наступает быстрее, чем мы думаем. Несмотря на это, можно и нужно работать на него, потому что сегодня выигрывает тот, кто осваивает и, главное, создает новые тренды и технологии».

Каллан Карпентер
Вице-президент Autodesk
Каллан Карпентер
 

В качестве спикеров и модераторов в течение двух дней на AU Russia 2016 выступили 138 экспертов, специальным гостем форума стал главный дизайнер АвтоВАЗ Стив Маттин (Steve Mattin). 

Стив Маттин рассказал о том, что компания внедрила технологии цифрового моделирования несколько лет назад - именно этот переход помог компании вывести дизайн автомобилей на новый уровень и изменить восприятие бренда среди потребителей. В 2016 году на Московском Международном Автосалоне «АвтоВАЗ» представил 6 новых концептов, в том числе и X-Code: при создании дизайна кузова автомобиля использовались технологии Autodesk Alias. По словам Стива Маттина, внедрение новых процессов и технологий позволило компании значительно сократить время проектирования, улучшить взаимодействие внутри команды, повысить возможности визуализации.

Представители СПбПУ и его ключевых структур – ИППТ и Инжинирингового центра также приняли участие в конференции.

Проректор по перспективным проектам СПбПУ, профессор, руководитель Инжинирингового центра “Центр компьютерного инжиниринга”, научный руководитель Института передовых производственных технологий (ИППТ СПбПУ), соруководитель рабочей группы “Технет” Национальной технологической инициативы (НТИ), лидер проекта “Фабрики Будущего” Алексей Иванович Боровков выступил на пленарной сессии "Технологии создания объектов будущего".

В докладе «Передовые производственные технологии. Фабрики Будущего» руководитель ИЦ «ЦКИ» рассказал о возможностях CompMechLab® и проектах, которые реализуются для ведущих компаний мира, в том числе, для автомобильной промышленности Германии в рамках концепции Industry 4.0; о деятельности рабочей группы Технет, соруководителем которой является А.И. Боровков.

В своем выступлении эксперт представил мировые тренды в области создания наукоемкой продукции нового поколения, ключевую роль в этом процессе играют новые производственные технологии – цифровое моделирование и проектирование (включая технологии оптимизации), аддитивные технологии и новые материалы, робототехника, Индустриальный интернет ("Промышленный интернет", Industrial Internet), Big Data. Рынки этих технологий демонстрируют технологий наибольший рост – до 30% в год. И эти технологии являются фокусом для рабочей группы Технет НТИ.

А.И. Боровков рассказал гостям AU Russia-2016 о важном направлении работы РГ Технет - мегапроекте «Фабрики будущего», который был представлен в июле 2016 года В.В. Путину на Форуме стратегических инициатив. Проект был одобрен экспертным советом и получил поддержку Агентства стратегических инициатив.

Задача проекта - объединить все передовые технологии в одном месте, что позволит максимально эффективно использовать все возможности цифровых технологий, минимизируя время от разработки до выхода на промышленное производство и рынок конкурентоспособной продукции.

«Мы должны сделать некий полигон, фабрику, где все эти технологии позволят в кратчайшие сроки вывести конкурентоспособный продукт нового поколения на рынок», - подчеркнул руководитель Инжинирингового центра СПбПУ

А.И. Боровков рассказал о концепции Фабрик будущего: Цифровой, Умной, Виртуальной (Digital – Smart - Virtual Factories), привел пример Цифровой/Виртуальной фабрики в действии – реализации так называемого проекта «Кортеж» по созданию российского автомобиля премиум-класса (головной исполнитель проекта - ФГУП НАМИ – ведущая научная организация России в области развития автомобилестроения). Как подчеркнул А.И. Боровков, реализуемые подходы позволяют, в том числе, минимизировать количество натурных испытаний, - так, при проведении краш-теста на независимом полигоне в Германии с первой же попытки новый автомобиль получил высший балл.

Руководитель Инжинирингового центра СПбПУ перечислил основные составляющие, позволившие добиться такого результата. В том числе, это постоянная работа с лидерами, в первую очередь, автомобильной промышленности, по выполнению проектов, о которых мир узнает в лучшем случае через год-два – это позволяет команде CompMechLab® все время оставаться «на фронтире» научных разработок. Еще одно преимущество - использование практически всех CAD / CAE / CFD / FSI / MBD / EMA / CAO / CAM / CAAM / HPC технологий, которые применяют все крупнейшие глобальные промышленные компании, - что с одной стороны, дает возможность мгновенно «встать на рельсы» практически любого заказчика, с другой стороны, комплексируя эти технологии, удается получить решение задачи, которая нередко относилась заказчиком к категории «нерешаемых». Кроме того, для эффективного управления процессами разработки и формирования цепочек технологий в ИЦ СПбПУ разработана собственная CML-SPDM система.

Ключевой элемент новой промышленности, «Фабрик будущего» – «умная» модель, в которую закладывается максимально возможное количество известных параметров (высокоточные модели материалов, нелинейные свойства механизмов, свойства соединений и т.д.); которая учитывает специфику производственного процесса (воспроизведенный в цифровом виде реальный производственный процесс является частью «умной» модели, еще на стадии проектирования учитывается влияние технологии изготовления деталей). При создании «умной» модели задается многоуровневая матрица целевых показателей - более 100 000 требований, предъявляемых к продукту в целом, к его компонентам и деталям в отдельности.

Умная «модель» работает с триллионами разнообразных данных на входе и выходе (Smart Big Data). Для обработки таких объемов информации необходимы соответствующие мощности: Инжиниринговый центр использует ресурсы суперкомпьютерного центра «Политехнический» - одного из самых высокопроизводительных СКЦ в России (пиковая производительность – порядка 1,3 петафлопс).

Отдельное внимание в своем выступлении проректор СПбПУ уделил «бионическому дизайну», выделив два подхода к его определению. Традиционный подход (бионика, биомиметика, биомимикрия) подразумевает заимствование принципов организации, свойств, функций, структур и материалов из живой природы для создания более совершенных технических систем. Современный подход (Simulation&Optimization-Driven (Bionic/Generative) Design) – проектирование и производство глобально конкурентоспособной персонализированной продукции нового поколения на основе применения технологий компьютерного инжиниринга, оптимизации (многопараметрической, топологической, многокритериальной, мультидисциплинарной и др.) и передовых производственных технологий, в первую очередь аддитивных технологий, когда получаемые оптимальные «best-in-class» инженерные решения напоминают структуры, встречающиеся в живой природе.

В контексте последнего определения А.И. Боровков выделил прорывную технологию Autodesk - порождающее проектирование (Generative Design), позволяющее создать оптимальную структуру конструкции с заданными параметрами, подобную внутренней структуре кости, а затем произвести «бионический» компонент, используя современное аддитивное производство (3D-печать). Для этого используются алгоритмы для изучения семейства решений; формулируются цели и ограничения, а затем программа самостоятельно генерирует проекты и итерации для экспертной оценки инженером. 

«Мы внимательно следим за всем, что происходит в мире, анализируем все подобные технологии, у каждой есть свои сильные стороны. Эти технологии позволяют значительно снижать массу конструкций при удовлетворении всем требуемым ограничениям».

А.И. Боровков
Проректор по перспективным проектам СПбПУ, руководитель Инжинирингового центра СПбПУ, научный руководитель ИППТ СПбПУ, соруководитель рабочей группы “Технет” НТИ, лидер проекта “Фабрики Будущего” 
А.И. Боровков
 

Подробнее о бионическом дизайне и примерах оптимизации деталей и конструкций научный руководитель Института передовых производственных технологий СПбПУ Петра Великого рассказал в рамках секции «Разработка промышленных продуктов и производств», в докладе «Применение технологий топологической оптимизации и аддитивного производства в машиностроении».

В своем выступлении А.И. Боровков отметил, что впервые подробная информация о различных подходах к определению бионического дизайна была приведена в написанной сотрудниками ИЦ «ЦКИ» книге «Бионический дизайн». Издание представляет собой аналитический обзор, посвященный объединению двух глобальных трендов — стремительного развития технологий компьютерного инжиниринга, включая многочисленные и разнообразные технологии оптимизации и аддитивных технологий. В книгу включены многочисленные примеры «бионических» конструкций, созданных, в том числе, с помощью технологий Autodesk.

24015_CompMechLab_Bionic Design

Впервые в литературе представлено современное определение бионического дизайна (Bionic Design) как передовой технологии - (Simulation & Optimization)-Driven Bionic Design и как принципиально нового подхода к проектированию и созданию
"best-in-class" оптимизированных конструкций в результате конвергенции и синергии двух глобальных трендов — стремительного развития компьютерного инжиниринга (Computer-Aided Engineering), включая технологии оптимизации (Computer-Aided Optimization) и аддитивных технологий (Additive Technology).

В презентации руководитель Инжинирингового центра СПбПУ привел несколько примеров выполненных проектов для аэрокосмической отрасли: “Бионический дизайн авиационного кронштейна”, «Бионический дизайн ползуна – детали в составе автомата перекоса, предназначенного для изменения величины и направления тяги несущего винта».

Как отметил А.И. Боровков, оптимизированная деталь «ползун», демонстрировалась, в частности, на выставке «Иннопром-2016» заместителю председателя Правительства Российской Федерации Д.О. Рогозину.

Заместителем генерального директора "Вертолеты России" А.Б. Шибитовым вице-премьеру России Д.О. Рогозину была представлена спроектированная в ИППТ деталь, изготовленная с помощью аддитивных технологий - ползун управления хвостовым винтом. Фото: Вертолеты России

Слева направо: В.В. Иваненко, руководитель проекта "Литье" холдинга "Вертолёты России", А.Б. Шибитов, заместитель генерального директора "Вертолеты России", А.И. Боровков, проректор по перспективным проектам СПбПУ, научный руководитель ИППТ СПбПУ.

Заключительная часть презентации отводилась применению системы Autodesk Within, предназначенной для создания лёгких решетчатых конструкций (lattice structures).

В частности, сотрудниками ИЦ «ЦКИ» была выполнена адаптация геометрии лопатки цилиндра высокого давления для точного литья по выплавляемой мастер-модели. Применение адаптированной мастер-модели позволило снизить расход фотополимера на 65,64% (в 2,91 раза) при сохранении высокого качества SLA-печати и точного литья.

Инженерами CompMechLab® также была разработана в Autodesk Within внутренняя решетчатая структура кронштейна. Такая структура позволяет снизить нагрузки на литейную форму при выжигании мастер-модели.

С помощью Autodesk Within проводилась оптимизация внутреннего заполнения литьевых мастер-моделей - применение решетчатого заполнения позволяет избежать повреждений литьевой формы.

В ИЦ «ЦКИ» также была выполнена оптимизация крышки - применение генеративного дизайна в Autodesk Within позволило снизить массу изделия на 52,58% (в 2,11 раза).

В своем выступлении А.И. Боровков подчеркнул, что будущее – за такими решетчатыми структурами (на разных уровнях - микро- мезо- макро-). Были представлены некоторые футуристические проекты, призванные продемонстрировать возможности бионического дизайна, оптимизации, аддитивных технологий, в том числе, концепт EDAG GENESIS инжиниринговой компании EDAG – давнего партнера CompMechLab.

Концепт EDAG GENESIS. Фото: edag.de

В заключение своего выступления А.И. Боровков подчеркнул: «Важно понимать, что применение аддитивных технологий для старых конструкций, которые могут создаваться с помощью давно отработанных технологий, фактически бесполезно. Вся конкуренция будет происходить в области продукции нового поколения, которую невозможно сделать традиционными методами. Конечно, пока еще остаются вопросы сертификации новых материалов и конструкций, изготовленных аддитивно. Но этот рынок развивается очень быстро, и необходимо успеть на него выйти».

СЛЕДУЮЩИЙ МАТЕРИАЛ РАЗДЕЛА "Новости членов Ассоциации"

Подпишитесь на наш Нефтегазовый Вестник!
Тысячи руководителей по всему миру уже получают
самую актуальную информацию о нефтегазовой экономике.