CML-Bench^® – цифровая платформа по разработке и применению цифровых двойников (Digital Twins) и «умных» цифровых двойников (Smart Digital Twins) высокотехнологичных промышленных изделий/продуктов и технологических/производственных процессов их изготовления; система управления деятельностью в области системного цифрового инжиниринга (системного и модельно-ориентированного инжиниринга, математического, компьютерного и суперкомпьютерного моделирования, цифрового проектирования, компьютерного и суперкомпьютерного инжиниринга).

Цифровая платформа CML-Bench^® – уникальная российская разработка, сфокусированная на обеспечении проектирования и производства в кратчайшие сроки глобально конкурентоспособной высокотехнологичной продукции в различных отраслях и на новых рынках.

Применение Цифровой платформы CML-Bench^® на предприятиях российской промышленности позволяет автоматизировать процесс работы с инженерными вычислениями, существенно сокращает трудозатраты на администрирование инженерной деятельности и значительно увеличивает производительность совместной работы инженеров, что, в свою очередь, позволяет значительно повысить эффективность расчетного сопровождения процесса разработки, проведения многовариантной оптимизации продукции и обеспечить ее конкурентоспособность.

Уникальная российская разработка

60+

реализованных
проектов

для 10 высокотехнологичных отраслей промышленности

312+

тыс. проектных решений

представлено на платформе
за 8 лет эксплуатации

4+

млрд руб.

выручка в 2018–2022

РАЗРАБОТКА И РАЗВИТИЕ ПЛАТФОРМЫ

Разработка Цифровой платформы ведется с 2006 года под общим руководством А.И. Боровкова, проректора по цифровой трансформации Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого (СПбПУ).

Проекты по разработке и применению цифровых двойников высокотехнологичных промышленных изделий на базе Цифровой платформы CML-Bench^® реализуются в соответствии с национальным стандартом Российской Федерации – ГОСТ Р 57700.37–2021 «Компьютерные модели и моделирование. ЦИФРОВЫЕ ДВОЙНИКИ ИЗДЕЛИЙ. Общие положения».

ГОСТ Р 57700.37–2021 распространяется на изделия машиностроения, однако на его основе могут разрабатываться стандарты, устанавливающие требования к цифровым двойникам изделий различных отраслей промышленности с учетом их специфики.

На Цифровой платформе CML-Bench^® реализованы десятки прорывных проектов с разработкой цифровых двойников изделий для высокотехнологичных отраслей: двигателестроения, судостроения, автомобилестроения, атомной энергетики, медицины и других.

Стандарт разработан специалистами Центра НТИ СПбПУ «Новые производственные технологии» и ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ» в соответствии с Программой национальной стандартизации на 2020 год и Программой национальной стандартизации на 2021 год. Утвержден приказом № 979-ст Росстандарта 16 сентября 2021 года. Введен в действие с 1 января 2022 года.

3.24 цифровой двойник изделия; ЦД: Система, состоящая из цифровой модели изделия и двусторонних информационных связей с изделием (при наличии изделия) и (или) его составными частями.

Из ГОСТ Р 57700.37–2021:

Примечания

На базе Цифровой платформы CML-Bench^®
разрабатываются основные компоненты
цифровых двойников изделий, в их числе:

Технология разработки цифровых двойников и Цифровая платформа CML-Bench^® выступают драйверами и интеграторами применения системы сквозных цифровых технологий класса Digital Engineering – Smart Design & Engineering, в их числе:

~312

тыс. виртуальных испытаний

за 8 лет эксплуатации

~100

виртуальных испытаний

в сутки

Цифровая платформа CML-Bench® состоит из набора сервисов, написанных на Java 11 и Kotlin. Адаптирована под актуальные версии ОС Astra Linux Special Edition. В качестве СУБД используется Postgres Pro Certified (сертифицированы ФСТЭК). В работе команды применяют лучшие технологии: для автоматизации развертывания используется Ansible и Jenkins, для сбора логов ошибок и показателей производительности – ELK, для онлайн-мониторинга метрик работы – Prometheus/Grafana.

~850

тыс.

строк кода

~51

тыс.

ядро-часов в сутки

Прикладные сервисы Цифровой платформы CML-Bench^® реализуют следующие ключевые функции:

Расчетные цепочки

Разработанные процессы сохраняются в виде шаблонов в библиотеке процессов с контролем версий и управлением доступом. Для выполнения расчетных цепочек, созданных конструктором процессов, на платформе реализован механизм, осуществляющий передачу управления и параметров, результатов и данных между разными составляющими расчетной цепочки.

Механизм расчетных цепочек позволяет автоматизировать процесс комплексного расчета, включающего использование нескольких видов инженерного программного обеспечения. С помощью этого механизма можно построить расчетный агрегат, в котором различные пакеты можно будет использовать последовательно (управление и данные передаются от одного пакета другому), условно (управление передается пакету при выполнении определенного условия), циклически (один и тот же пакет отрабатывает определенное количество раз) или параллельно (данные и управление из одного пакета передаются одно временно нескольким). При этом результаты расчетов будут переданы от одного компонента расчетного агрегата другому.

На Цифровой платформе CML Bench^® реализован конструктор процессов для определения блоков решателей, входных и выходных данных, а также способа их организации в расчетный агрегат.

Многоуровневая матрица требований,
целевых показателей и ресурсных ограничений

Проектирование сложных высокотехнологичных продуктов с применением Цифровой платформы CML-Bench^® подразумевает балансировку системы взаимосвязанных целевых показателей, при том что работа с тысячами показателей находится за гранью осознания и интуиции даже самых высококлассных инженеров. Функции управления матрицей требований предоставляют инженеру необходимую поддержку процесса согласования иерархических и взаимосвязанных показателей. Визуализация матрицы требований с цветовой индикацией степени соответствия показателей, полученных в результате цифровых (виртуальных) испытаний, требуемым интервалам значений создает возможность комплексного мониторинга и анализа влияния показателей или группы показателей друг на друга. В результате может быть получено несколько вариантов конструкции, различающихся экономикой, технологиями изготовления и материалами и открывающих возможность формирования гибкой стратегии вывода на рынок разрабатываемого высокотехнологичного изделия.

Требования к свойствам проектируемого изделия, зафиксированные в техническом задании на его разработку и изготовление, преобразуются в систему взаимосвязанных требований, целевых показателей и ресурсных ограничений. В отличие от начальных требований, которые приведены в техническом задании и, как правило, исчисляются единицами значений, производные целевые показатели могут исчисляться десятками тысяч. Их количество определяют степень детализации свойств проектируемого изделия и уровень контроля над обликом перспективного продукта.

Управление инженерными проектами и задачами

В дополнение к этим функциям в настоящий
момент осуществляется разработка конструктора и механизма с полноценной поддержкой BPMN 2.0 (Business Process Model and Notation – нотация и модель бизнес-процессов).

На Цифровой платформе CML Bench^® реализованы механизмы управления проектами: постановка задач, согласование, контроль выполнения, планирование и контроль ресурсов, связь между задачами и расчетами, учет затраченного времени.

Дерево эволюции решений («цифровой след» проекта)

При наведении на узел дерева платформа визуализирует дополнительную информацию о результатах расчета.

Дерево эволюции решений предназначено для анализа хронологии и перспективности направления разработки с отслеживанием изменения ключевых показателей. Дерево эволюции представляет собой граф, каждый узел которого обозначен цветом в зависимости от принятых инженером решений по направлению развития работ над изделием, при этом граф поделен на сектора, соответствующие временным интервалам проведения виртуальных испытаний, в результате чего формируется интерактивная карта проектирования изделия.

Дерево эволюции решений позволяет наглядно увидеть хронологию принятия решений, тупиковые и альтернативные ветки проектирования и цифровых испытаний, что может быть использовано для обоснования изменений направления разработки и учета полученного опыта в рамках смежных проектов.

Реализованы следующие меры информационной безопасности:

Среди основных показателей качества ПО при проектировании сервисов CML-Bench^® особое внимание уделяется сопровождаемости (maintainability). Этот показатель позволяет определить потенциальную сложность внесения изменений в дизайн программных компонентов. Для максимизации значения этого показателя выбирают типовые решения и шаблоны проектирования, минимизирующие трудоемкость доработки ПО. Приоритизация показателя сопровождаемости делает платформу CML-Bench^® максимально открытой для перспективного развития.

В качестве примера кастомизации, связанной с модификацией сервисов, можно привести успешно завершенный проект для ООО «Центротех-Инжиниринг» топливного дивизиона ТВЭЛ госкорпорации «Росатом». В рамках проекта была достигнута совместимость с сертифицированной операционной системой со встроенными верифицированными средствами защиты информации Astra Linux Special Edition, которая представляет собой отказоустойчивую платформу для защищенных IT-инфраструктур любого масштаба и работы с данными любой степени конфиденциальности. Кроме того, программный слой CML-Bench^®, отвечающий за доступ к данным цифровой платформы, был модифицирован с целью адаптации к сертифицированной версии промышленной системы управления базами данных для высоконагруженных систем Postgres PRO Enterprise Certified – российской системы управления базами данных, содержащей встроенные средства защиты от несанкционированного доступа к информации, встроенный контроль целостности исполняемых файлов и другие значимые с точки зрения безопасности функции. Помимо этого, сервисы безопасности были модифицированы с целью соответствия внутренней политике информационной безопасности ООО «Центротех-Инжиниринг».

Типовая конфигурация CML-Bench^® удовлетворяет основным потребностям предприятий в части SPDM. Процесс кастомизации направлен на доработку платформы с целью учета специфики бизнес-процессов предприятий, в рамках которых могут быть разработаны новые сервисы, расширяющие функциональность, или модифицированы существующие для учета особенностей конкретного предприятия.

Результаты интеллектуальной деятельности

Стандартизованный пилотный проект на базе Цифровой платформы CML-Bench^®

Варианты приобретения Цифровой платформы CML-Bench^®

ЛИЦЕНЗИИ + техническая поддержка

1

Программно-аппаратный комплекс

2

Облачная платформа (SaaS/PaaS)

3

Сопутствующие услуги

Направления развития Цифровой платформы CML-Bench^®

1

Развитие базового функционала платформы,
повышение пользовательской привлекательности

2

Возможность обработки
коммерческой и (в перспективе) государственной
тайны

3

Бесшовная интеграция с PLM-решениями заказчиков

4

Интеграция с отечественным CAx ПО

5

Гибкая адаптация функционала
под требования заказчиков

6

Взаимодействие с вузами
(академические лицензии)