ISSN 1995-2732 (Print), 2412-9003 (Online)
УДК 65.011:004.94
DOI: 10.18503/1995-2732-2025-23-3-141-150
Аннотация
Внесение изменений и перепроектирование изделия, как правило, многократно увеличивает стоимость и длительность цикла разработки, а также увеличивает количество натурных испытаний и опытных образцов изделия. Так, недостаточная эффективность проектов может быть выражена в большой длительности и стоимости, в связи с чем в данном исследовании предложена методика внедрения технологии цифровых двой-ников в целях совершенствования процесса разработки изделий. Целью исследования выступает формирование основных этапов, целевых показателей и требований, способствующих совершенствованию процесса разработки изделий высокотехнологичной промышленности. В работе представлена практикоориентированная методика совершенствования процесса разработки изделий машиностроительных предприятий. Материалы исследования основаны как на существующем опыте отечественных и зарубежных авторов в области внедрения цифровых технологий, включая цифровые двойники, так и на научно-исследовательских проектах, реализуемых инжиниринговыми подразделениями крупнейших отечественных корпораций. Кроме того, в основу предлагаемого метода заложены основные положения национального стандарта ГОСТ Р 57700.37–2021 «Цифровые двойники изделий» и результаты применения технологии цифровых двойников в деятельности Инжинирингового центра «Центр компьютерного инжиниринга» СПбПУ (CompMechLab®). В работе представлены сформированные группы требований к процессу разработки изделий машиностроения, при этом рассмотрены целевые показатели процесса разработки, которые включают длительность, стоимость, трудоемкость, удовлетворение требованиям процесса разработки и удовлетворение требованиям технического задания. Также в работе представлен алгоритм разработки цифрового двойника изделия. Тем самым возможно достижение высокого уровня эффективности процесса разработки изделия высокотехнологичной промышленности, что обеспечит технологическое лидерство страны и национальное превосходство.
Ключевые слова
цифровой двойник, разработка, цифровые (виртуальные) испытания, моделирование, длительность, стоимость, изделие, требования, процесс
Для цитирования
Мартынец Е.Р. Методика совершенствования процесса разработки изделий с применением технологии цифровых двойников // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носо-ва. 2025. Т. 23. №3. С. 141-150. https://doi.org/10.18503/1995-2732-2025-23-3-141-150
1. Мартынец Е.Р., Корниенко А.В., Левенцов В.А. Процессная модель технической подготовки производства с фокусировкой на технологии цифровых двойников // Вестник Санкт-Петербургского государственного университета технологии и дизайна. Серия 4: Промышленные технологии. 2024. № 1. С. 72–78.
2. Мартынец Е.Р., Левенцов В.А. Факторы повышения качества наукоемкой продукции с применением передовых производственных технологий // Управление качеством продукции на основе передовых производственных технологий: сборник тезисов докладов IV Международного форума «Передовые цифровые и производственные технологии». СПб., 2023. С. 12–17.
3. Мартынец Е.Р., Левенцов В.А. Эффективность применения технологии разработки цифровых двойников в промышленности // Качество образования и устойчивое развитие – основа международного сотрудничества : материалы конференции Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого в рамках программы Петербургского Международного экономического форума. СПб., 2024. С. 281–287.
4. Срывы сроков крупных проектов – кто виноват и что делать? URL: https://pmexcellence.com/news/article/sryvy-srokov-krupnykh-proektov-kto-vinovat-i-chto-delat/ (дата обращения: 03.01.2025).
5. Антипов Д.В., Губанова О.Г. Процессный подход в определении модели учета и анализа затрат на качество // Вестник ИжГТУ им. М.Т. Калашникова. 2023. Т. 26. № 3. С. 41–52.
6. Антипов Д.В., Горохова Д.А., Клентак А.С. Организация эффективного процесса проектирования и разработки новой продукции на основе специальных требований автопроизводителя // Известия Тульского госу-дарственного университета. Технические науки. 2022. № 9. С. 433–439.
7. Управление качеством проектирования и разработки новой продукции / Антипов Д.В., Горохова Д.А., Артюхов А.В., Клентак А.С. // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2022. Т. 24. № 4 (108). С. 131–136.
8. Автоматизированная система нормирования труда на предприятии / Пяткова Е.В., Тареева А.Д., Лузик А.Д., Антипов Д.В. // От качества инструментов к инструментам качества : сборник докладов Всероссийской научно-технической конференции. Тула, 2023. С. 432–437.
9. Антипов Д.В., Антипова О.И., Еськина Е.В. Экспресс-программа повышения производительности труда в производстве // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2021. № 11. С. 542–551.
10. Управление качеством конструкторско-технологической подготовки производства с использованием базовой концептуальной модели данных / Антипова О.И., Хаймович И.Н., Чекмарев А.Н., Чурилин С.В. // Вестник Самарского муниципального института управления. 2020. № 1. С. 7–19.
11. Основные элементы проектного управления и предпроектного анализа бизнес-процесса запуска нового изделия в производство / Черкасов К.Ю., Хаймович И.Н., Булатов А.А., Агаповичева Я.А. // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2024. Т. 26. № 2 (118). С. 63–69.
12. Буткевич Р.В., Клочков Ю.С. Особенности применения экспертного метода оценивания продукции на различных этапах жизненного цикла продукции // Традиции и инновации в строительстве и архитектуре. Строительство и строительные технологии : сборник статей 79-й всероссийской научно-технической конференции. Самара, 2022. С. 1162–1169.
13. Grieves M. Virtually Intelligent Product Systems: Digital and Physical Twins // Complex Systems Engineering: Theory and Practice. 2019. С. 175-200.
14. Grieves M. Intelligent digital twins and the development and management of complex systems // Digital Twin. 2022. № 2:8. С. 1-18.
15. Grieves M. Digital Twin: Manufacturing Excellence through Virtual Factory Replication: White Paper. 2014.
16. Боровков А.И., Рябов Ю.А., Агеев А.Б. Разработка и применение цифровых двойников в судостроении и кораблестроении // МОРИНТЕХ-ПРАКТИК – Информационные технологии в судостроении-2019: сб. тр. XX междунар. науч.-практ. конф. СПб., 2019. С. 9–14.
17. ГОСТ Р 57700.37–2021. Компьютерные модели и моделирование. Цифровые двойники изделий. Общие положения. М.: Российский институт стандартизации, 2021. 10 с.
18. Мартынец Е.Р., Корниенко А.В., Левенцов В.А. Универсальная матрица требований, целевых показателей и ресурсных ограничений при проектировании наукоемкого производства // Передовые производственные технологии: компьютерные (суперкомпьютерные) технологии и организация наукоемких производств: сборник тезисов докладов Национальной научно-практической конференции с международным участием. СПб., 2022. С. 111–119.
19. Цифровые двойники в высокотехнологичной про-мышленности : монография / Боровков А.И., Рябов Ю.А., Щербина Л.А., Мартынец Е.Р. и др.; ред. Боровков А.И. СПб.: Политех-пресс, 2022. 492 с.
20. ОДК завершает работу над созданием цифрового двойника морского газотурбинного двигателя. URL: https://www.uecrus.com/press/odk-zavershaet-rabotu-nad-sozdaniem-tsifrovogo-dvoynika-morskogo-gazoturbinnogo-dvigatelya/ (дата обращения: 03.01.2025).
21. На предприятии научного дивизиона Росатома созданы цифровые двойники устройств для радиационных испытаний. URL: https://rusatom-energy.ru/media/rosatom-news/na-predpriyatii-nauchnogo-diviziona-rosatoma-sozdali-tsifrovye-dvoyniki-ustroystv-dlya-radiatsionnykh/ (дата обращения: 03.01.2025).
22. Цифровое проектирование: как создаются «безбумажные» самолеты. URL: https://rostec.ru/media/news/tsifrovoe-proektirovanie-kak-sozdayutsya-bezbumazhnye-samolety-/ (дата обращения: 03.01.2025).
23. Цифровая платформа по разработке и применению цифровых двойников «Digital Twins» CML-Bench®. Часть 4 / Боровков А.И., Ефимов-Сойни Н.К., Мартынец Е.Р. и др. // САПР и графика. 2024. № 5. С. 4–12.
24. Цифровая платформа по разработке и применению цифровых двойников «Digital Twins» CML-Bench®. Часть 5 / Боровков А.И., Чишко С.Д., Мартынец Е.Р. и др. // САПР и графика. 2024. № 7. С. 4–16.
25. Математическое моделирование как основа цифрового инжиниринга / Болдырев Ю.Я., Левенцов В.А., Мартынец Е.Р., Щербина Л.А. // Цифровой инжиниринг: компьютерные (суперкомпьютерные) технологии и организация наукоемких производств: сборник тезисов докладов Национальной научно-практической конференции с международным участием. СПб., 2024. С. 13–20.
26. Корниенко А.В., Левенцов В.А. Математическая модель уравновешивания матрицы целевых показателей и ресурсных ограничений при использовании технологии «цифровых двойников» на наукоемких производствах // Передовые производственные технологии: компьютерные (суперкомпьютерные) технологии и организация наукоемких производств: сборник тезисов докладов Национальной научно-практической конференции с международным участием. СПб., 2021. С. 63–69.
27. Корниенко А.В., Мартынец Е.Р., Левенцов В.А. Совершенствование наукоемкого производства с использованием системы комплексных технологических решений // Передовые производственные технологии: компьютерные (суперкомпьютерные) технологии и организация наукоемких производств: сборник тезисов докладов Национальной научно-практической конференции с международным участием. СПб., 2022. С. 22–29.
28. Barthenheier K. Simulation Process and Data Management: Presentation for Global Product Data Interoperability Summit. Boeing Management Company, 2014. URL: http://gpdisonline.com/wp-content/uploads/past-presentations/PLM_73_Boeing-Barthenheier-SPDM.pdf (дата обращения: 28.12.2024).
29. ЛАНИТ на конференции DATADVANCE 2024 – Ведомости. URL: https://www.vedomosti.ru/press_releases/2024/12/03/lanit-na-konferentsii-datadvance-2024 (дата обращения: 03.01.2025).
30. Мартынец Е.Р., Корниенко А.В., Левенцов В.А. Цифровые двойники изделий как инструмент обеспечения качества на стадии разработки // Управление инновациями в условиях цифровой трансформации : сборник научных трудов III Всероссийской студенческой учебно-научной конференции, Санкт-Петербург, 12–13 апреля 2024 года. СПб., 2024. С. 286-290.