Цикл статей о разработке и применении цифровых двойников на Цифровой платформе CML-Bench® в журнале «САПР и графика» | Hi-Tech

Ежемесячный журнал «САПР и Графика» Издательского дома КомпьютерПресс выходит с 1996 года. Сегодня это самое известное и авторитетное периодическое издание в России, посвященное вопросам автоматизации проектирования, компьютерного анализа, технологической подготовки производства и технического документооборота.

Тираж журнала «САПР и Графика» – 7 000 экземпляров.

На страницах журнала рассказывается о новейших версиях программного и аппаратного обеспечения. В издании представлены практически все актуальные направления компьютерной автоматизации инженерной деятельности. Журнал ориентирован на специалистов, использующих в своей повседневной работе различные средства автоматизации инженерной деятельности: инженеров, конструкторов, технологов, архитекторов, дизайнеров и строителей. Также издание интересно для научных работников, аспирантов и студентов.

С 2023 года в журнале «САПР и Графика» вышла серия публикаций о развитии кросс-отраслевой Цифровой платформы по разработке и применению цифровых двойников CML-Bench^®[1, 2], разрабатываемой Передовой инженерной школой СПбПУ «Цифровой инжиниринг» (начало разработки – 2007 год).

В 2017 году цифровая платформа CML-Bench^® удостоена Национальной промышленной премии Российской Федерации «Индустрия» за 2017 год;
В 2018 году цифровая платформа CML-Bench^® признана «Лучшим цифровым проектом ЕАЭС» в международном Конкурсе инновационных проектов «Евразийские цифровые платформы»;
В 2021 году получена премия «Технологический прорыв — 2021» в номинации «Лучшее технологическое решение по моделированию и управлению данными в цифровизации»;
В 2022 году цифровая платформа CML-Bench^® удостоена Первой Национальной премии «Импортонезависимость», а также Национальной премии в области промышленных и цифровых передовых технологий «Приоритет-2022» в номинации «Импортозамещение»;
В 2024 году Передовая инженерная школа СПбПУ «Цифровой инжиниринг» стала обладателем премии Digital Leaders Award – 2024 в номинации «Импортозамещение: продукт года» приоритетного направления «технологический суверенитет» – лучшим продуктом признана Цифровая платформа разработки и применения цифровых двойников CML-Bench^®.

Отечественная Цифровая платформа CML-Bench^® предназначена для выполнения в кратчайшие сроки разработок на основе технологий цифровых двойников и цифровой сертификации высокотехнологичных изделий и глобально конкурентоспособной продукции в различных отраслях промышленности.

Платформа является инструментом капитализации научно-технологического задела, аккумулируемого в процессе реализации масштабных совместных НИОКР специалистами Передовой инженерной школы СПбПУ «Цифровой инжиниринг» и стратегическими индустриальными партнерами. Данное взаимодействие охватывает широкий спектр высокотехнологичных отраслей, включая авиастроение и БПЛА (беспилотные летательные аппараты), двигателестроение, атомное и нефтегазовое машиностроение, медицинский инжиниринг, автомобилестроение, железнодорожный транспорт, а также сферу спорта высших достижений.

В настоящее время на Цифровой платформе CML-Bench^®интегрировано 170+ CAx-технологий, включая CAD / CAE / FEA / CFD / CAO / MBS / FSI / EMA / HPC и др. отечественных и зарубежных цифровых технологий, представлено и применяется свыше 373 тысяч цифровых и обоснованных проектных решений, полученных на стадии "разработка". Это превосходит показатели любой другой платформы в России, ориентированной на разработки в высокотехнологичных отраслях промышленности.

Разработка цифровых двойников изделий на платформе осуществляется в соответствии с национальным стандартом ГОСТ Р 57700.37–2021 «Компьютерные модели и моделирование. ЦИФРОВЫЕ ДВОЙНИКИ ИЗДЕЛИЙ. Общие положения», разработанным специалистами Центра НТИ СПбПУ «Новые производственные технологии» – структуры, входящей в Передовую инженерную школу СПбПУ «Цифровой инжиниринг».

Цели и задачи совершенствования архитектуры Цифровой платформы CML-Bench^® соотносятся с главным вектором развития высокотехнологичных отраслей промышленности России, направленным на достижение технологического лидерства.

Цифровая платформа CML-Bench^® позволяет сформировать единую систему цифрового проектирования на основе математических моделей (Simulation-Driven Design) высокого уровня адекватности, прошедших процедуры верификации и валидации в сравнении с результатами натурных испытаний, что обеспечивает переход к передовому бизнес-процессу «цифровая сертификация».

Как инструмент системного цифрового инжиниринга, Цифровая платформа CML-Bench^®позволяет оеспечить достижение технологического лидерства –превосходства технологий и / или продуктов по основным параметрам (функциональным, техническим и стоимостным) над зарубежными аналогами.

В июле 2025 года в выпуске №7 журнала «САПР и Графика» вышла статья о Цифровой платформе, представляющая собой седьмую часть цикла статей и посвященную разработке цифровых двойников композиционных материалов.

Первые три части опубликованы в №№ 8, 9 и 10 за 2023 год, четвертая, пятая и шестая части – в №№ 5, 7 и 8 за 2024 год.

Авторы статьи о разработке цифровых двойников композиционных материалов– инженеры и аналитики Передовой инженерной школы СПбПУ «Цифровой инжиниринг» под руководством главного конструктора по ключевому научно-технологическому направлению развития СПбПУ «Системный цифровой инжиниринг», директора Передовой инженерной школы СПбПУ «Цифровой инжиниринг» Алексея Боровкова в соавторстве с к.т.н., заместителем генерального директора – главным конструктором по цифровому моделированию ООО «Центротех-Инжиниринг» (Госкорпорация «Росатом») Алексеем Глазуновым (26.08.1975 – 09.10.2024) и главным специалистом ООО «Центротех-Инжиниринг» (Госкорпорация «Росатом») Иваном Михайловым.

Седьмая часть цикла публикаций о функциональных возможностях Цифровой платформы CML-Bench^®посвящена описанию ключевых особенностей подхода к разработке цифровых двойников композиционных материалов. Цифровая платформа CML-Bench^®используется в процессе создания цифровых двойников изделий / композитных структур. Разработанные технологии, методы и методики математического и компьютерного моделирования в рамках этого подхода и на этапе разработки позволяют получить модели композиционных материалов и технологических процессов высоко уровня адекватности, используемые для инженерного анализа в CAE-системах, с помощью которых решается проблема цифрового обоснования прочности, несущей способности, долговечности, надежности и безопасности изделий из композиционных материалов.

Композиционные материалы (КМ) и композитные структуры (КС) – одна из наиболее перспективных отраслей материаловедения ввиду высоких удельных физико-механических характеристик КМ, специальных функциональных свойств и возможностей реализации аддитивных технологических процессов. Отрасль в последние несколько лет занимает значительный объем мирового рынка и рассматривается как приоритетное направление развития, что в целом соответствует общему тренду на увеличение применения композиционных материалов в высокотехнологичных отраслях промышленности.

Для обеспечения технологического лидерства, особенно в части разработки глобальной конкурентоспособности наукоемкой и высокотехнологичной продукции, важную роль играют передовые цифровые технологии, в первую очередь технологии математического, компьютерного и суперкомпьютерного моделирования, цифровых (виртуальных) испытаний, цифровых (виртуальных) испытательных стендов и полигонов, цифровых двойников и «цифровой сертификации».

Наиболее эффективным инструментом для реализации указанных передовых подходов и цифровых технологий являются SPDM-системы (Simulation Process and Data Management) – программные системы управления процессами и данными компьютерного моделирования. В качестве примера российской SPDM-системы можно привести Цифровую платформу по разработке и применению цифровых двойников CML-Bench^®.

Логическая схема построения цифрового двойника композиционного материала

(Источник: ПИШ СПбПУ «Цифровой инжиниринг»)

Функциональные возможности Цифровой платформы CML-Bench^® дополнены разработанными технологиями, методами и методиками по созданию цифровых двойников КМ и КС, что позволило разработать и развить подсистему CML-Bench.Composites, которая предназначена для разработки верифицированных и валидированных математических и компьютерных моделей композиционных материалов, обладающих высоким уровнем адекватности, которые лежат в основе цифрового двойника изделия / композитной структуры. Данный подход позволяет на этапе разработки изделия учитывать специфические особенности физико-механических свойств материалов в изделии, а также технологические процессы изготовления, определять физико-механические, технологические и эксплуатационные параметры (законы эволюции и деградации свойств) математических и компьютерных моделей, необходимые для дальнейшего цифрового обоснования новых изделий и продуктов с применением технологии цифровых двойников.

Практические результаты, представленные в седьмой части цикла статей, получены в рамках реализации проектов в интересах ООО «Центротех-Инжиниринг», входящего в контур управления Топливной компании «ТВЭЛ» госкорпорации «Росатом».

Внедрение в промышленность цифрового инжиниринга материалов, в основе которого лежат отечественная SPDM-система – Цифровая платформа CML-Bench^®– и технология разработки цифровых двойников, направлено на достижение технологического лидерства по направлению разработки и применения композиционных материалов и композитных структур нового поколения – направлению, которое сохраняет свою актуальность для устойчивого и динамичного развития высокотехнологичных отраслей. Сформированный научно-технодогический задел, а также значительные достижения в области передовых цифровых и производственных технологий на основе применения Цифровой платформы CML-Bench^®, создаются в рамках приоритетных направлений Десятилетия науки и технологий, в том числе при поддержке гранта Минобрнауки России.

Полный текст статьи размещен на сайте журнала «САПР и Графика» и в печатном издании.

Приглашаем экспертов, начинающих специалистов, студентов и других заинтересованных лиц ознакомиться с полным циклом статей на сайте журнала «САПР и Графика»:

	Часть №1: Об основных технических и функциональных возможностях Цифровой платформы CML-Bench^® (№8, август 2023); Ссылка для цитирования –Цифровая платформа по разработке и применению цифровых двойников (Digital Twins) CML-Bench^® (часть 1) / А. Боровков, В. Бураков, Е. Мартынец [и др.] // САПР и графика. – 2023. – № 8(324). – С. 42-51. Аннотация. В статье представлены функциональные и технические возможности отечественной цифровой платформы разработки и применения цифровых двойников CML-Bench^®, относящейся к классу систем управления процессами и данными компьютерного моделирования (SPDM-системы).
	Часть №2: Обзор архитектуры, ключевых аспектов программной реализации, технологий, а также функций защиты информации, использованных при разработке Цифровой платформы CML-Bench^® (№9, сентябрь 2023); Ссылка для цитирования – Боровков, А. Цифровая платформа по разработке и применению цифровых двойников (Digital Twins) CML-Bench^® (часть 2) / А. Боровков, В. Бураков // САПР и графика. – 2023. – № 9(325). – С. 54-64. Аннотация. Вторая часть опубликованной в № 8 статьи «Цифровая платформа по разработке и применению цифровых двойников (Digital Twins) CML-Bench^® (часть 1)» посвящена описанию внутреннего устройства цифровой платформы CML-Bench^®, ее архитектуре, используемым технологиям и ключевым аспектам программной реализации.
	Часть №3: О проектах в отрасли автомобилестроения, двигателестроения и железнодорожного машиностроения, реализованных на Цифровой платформе CML-Bench^® (№10, октябрь 2023); Ссылка для цитирования – Цифровая платформа по разработке и применению цифровых двойников (Digital Twins) CML-Bench^® (часть 3) / А. Боровков, И. Мартынов, И. Шандер [и др.] // САПР и графика. – 2023. – № 10(326). – С. 50-62. Аннотация. Третья часть опубликованной в № 8 и 9 статьи «Цифровая платформа по разработке и применению цифровых двойников (Digital Twins) CML-Bench^®» (часть 1 и 2) посвящена описанию проектов, реализованных на цифровой платформе в интересах предприятий высокотехнологичной промышленности.
	Часть №4: О проектах в отрасли атомного машиностроения, реализованных на Цифровой платформе CML-Bench^® (№5, май 2024); Ссылка для цитирования – Цифровая платформа по разработке и применению цифровых двойников (Digital Twins) CML-Bench^® (часть 4) / А. Боровков, Н. Ефимов-Сойни, Е. Мартынец, Ю. Рябов // САПР и графика. – 2024. – № 5(333). – С. 4-13. Аннотация. Четвертая часть опубликованного в 2023 году цикла статей «Цифровая платформа по разработке и применению цифровых двойников “Digital Twins” CML-Bench^®» посвящена описанию проектов, реализованных на цифровой платформе в интересах предприятий атомной промышленности.
	Часть №5: О функциональных и технических возможностях Цифровой платформы CML-Bench^®, эффективное применение которых способствовало успешной реализации проектов в интересах высокотехнологичной нефтегазовой отрасли (№7, июль 2024); Ссылка для цитирования – Цифровая платформа по разработке и применению цифровых двойников (Digital Twins) CML-Bench^® (часть 5) / А. Боровков, С. Чишко, Е. Мартынец, Ю. Рябов // САПР и графика. – 2024. – № 7(335). – С. 4-16. Аннотация. Пятая часть статьи «Цифровая платформа по разработке и применению цифровых двойников (Digital Twins) CML-Bench^®» посвящена описанию проектов, реализованных на цифровой платформе в интересах высокотехнологичных предприятий нефтегазовой отрасли.
	Часть №6: О функциональных и технических возможностях Цифровой платформы CML-Bench^® в области интеграции и дистрибьюции инженерного программного обеспечения, формирования интеллектуального и научно-технологического задела, а также особенности платформы в образовательные и научно-исследовательские организации, её применение в области цифрового проектирования и моделирования, разработки цифровых двойников, в том числе в рамках разработки, сертификации и производства беспилотных авиационных систем (БАС) (№8, август 2024); Ссылка для цитирования – Цифровая платформа по разработке и применению цифровых двойников (Digital Twins) CML-Bench® (часть 6) / А. Боровков, Д. Сачава, О. Князева [и др.] // САПР и графика. – 2024. – № 8(336). – С. 12-25. Аннотация. Шестая часть цикла посвящена описанию ключевых этапов развития цифровой платформы CML-Bench®, которые демонстрируют масштабность, высокую эффективность и результативность развития и применения платформы как в части реализации мультидисциплинарных проектов, так и в части организации взаимодействия широкого круга лиц - профессионального сообщества, исследовательских команд, представителей науки и образования и др.
	Часть №7: О разработке и применении цифровых двойников композиционных материалов на Цифровой платформе CML-Bench^® (№7, июль 2025); Ссылка для цитирования – Цифровая платформа по разработке и применению цифровых двойников «Digital Twins» CML-Bench^® (часть 7): разработка и применение цифровых двойников композиционных материалов / А. Боровков, Д. Ожгибесова, А. Глазунов [и др.]// САПР и графика. – 2025. – № 7(347). – С. 4-18. Аннотация. Статья представляет собой седьмую часть цикла статей «Цифровая платформа по разработке и применению цифровых двойников “Digital Twins” CML-Bench^®». Первые три части опубликованы в № 8, 9 и 10 за 2023 год, четвертая, пятая и шестая части — в № 5, 7 и 8 за 2024 год. Седьмая часть посвящена описанию ключевых особенностей подхода к разработке цифровых двойников композиционных материалов на цифровой платформе CML-Bench^®, которая используется в процессе создания цифровых двойников изделий / композитных структур. Разработанные технологии, методы и методики моделирования в рамках этого подхода и на этапе разработки позволяют получить высокоадекватные модели композиционных материалов и технологических процессов, используемые для инженерного анализа в CAE-системах, с помощью которых решается проблема цифрового обоснования прочности, несущей способности, долговечности, надежности и безопасности изделий из композиционных материалов.