Цифровой инжиниринг – не только стройка

В связи с наступающей приемной кампании мы начинаем публикацию заметок, рассказывающих об отдельных образовательных программах, по которым можно обучаться в МИФИ. Сегодня в центре нашего внимания – Высшая инжиниринговая школа (ВИШ МИФИ), программа магистратуры «Цифровой инжиниринг».

Контроль строительных работ с помощью ПО «Сфера». Скрин с экрана

Студенты ВИШ МИФИ, обучающиеся по программе магистратуры «Цифровой инжиниринг», изучают комплекс дисциплин, направленных на цифровизацию этапов жизненного цикла сложных инженерных объектов. Одним из первых этапов является проектирование, а затем сооружение. Атомная станция – очень сложный объект, при сооружении используется не только огромное количество материалов, оборудования и персонала, также сложен IT-ландшафт, сопровождающий процессы строительства. Для того, чтобы впоследствии разрабатывать и внедрять информационные системы, нужно понимать, какие процессы происходят на стройплощадке.

В рамках курса «Цифровое проектирование сложных инженерных объектов» есть модули по цифровому инженерно-строительному контролю, направленному на создание единой информационной среды, обеспечивающей высокое качество и надежность возводимых объектов, на повышение уровня безопасности труда и комфорт пользователей построенных объектов.

Основные задачи и инструменты цифрового инженерно-строительного контроля:

• автоматизация процессов выявления отклонений от проектной документации и технических регламентов;
• сбор, обработка и анализ больших объемов данных; что способствует принятию обоснованных управленческих решений;
• мониторинг изменений характеристик конструкции во время строительства и эксплуатации;
• лазерное сканирование, фотограмметрия и другие геотехнологические средства используются для точного определения положения конструкций и выявления отклонений от проекта.

У студентов Высшей инжиниринговой школы есть возможность выполнять практические задания с помощью отечественных разработок в области строительства – ПО «Сфера» от компании ООО «ОЕЛП» (г. Санкт-Петербург), и в области вывода из эксплуатации – ПО «Digital Decommissioning» от АО «Группа компаний «Неолант».

Используя удаленный доступ к демонстрационным объектам в программном обеспечении «Сфера», студенты выполняют задания по типовым формам отчетности мониторинга, включающие: анализ динамики выполнения строительно-монтажных работ, перемещение товароматериальных ценностей, технологии строительства, соблюдение техники безопасности.

Digital Decommissioning («Цифровой вывод из эксплуатации») — российская разработка отечественного IT-решения, направленного на автоматизацию процессов закрытия предприятий, утилизации отходов и реабилитации территорий после завершения срока службы производств. Решение является важным инструментом в рамках государственной политики по обеспечению экологической безопасности и устойчивого развития регионов.

Одним из основных модулей данного продукта является модуль «Комплексное инженерно-радиационное обследование» (КИРО), позволяющий оценивать радиационную обстановку на объектах использования атомной энергии, предвосхищать риски на этапе демонтажных работ.  В этом году преподаватели ВИШ вели курс «Ввод, вывод из эксплуатации объектов ядерного топливного цикла» у студентов бакалавриата Института ядерной физики и технологий НИЯУ МИФИ (ИЯФиТ).  В своих лабораторных работах студенты специализаций «Физика и теплофизика ядерных энергетических установок» и «Ядерные реакторы и энергетические установки» проводили расчет радиационной обстановки в помещении при измерениях гамма-излучения.

Схема расположения точек в ПО Digital Decommissioning. Скрин с экрана

Но только цифровым проектированием, контролем и утилизацией обучением курс не исчерпывается. Он тесно связан с другими дисциплинами. Например, с языками программирования. Студенты не только используют готовое ПО, они создают дополнительные программы для применения в той или иной области. Чтобы разработать новое программное обеспечение или усовершенствовать существующее для нужд какой-либо отрасли, необходимо понимать специфику отрасли, в данном случае – атомной и строительных отраслей. Помимо этого, нужно уметь анализировать большие объемы данных. Студенты последовательно работают с языками Python, C#, разрабатывают веб-приложения, проектируют базы данных, осваивают нейронные сети, обучают ИИ-модели.

BIM-модели, созданные в процессе прохождения модуля по реверсивному проектированию, ребята загружают в отечественную среду виртуальной реальности VR Concept, для которой они также пишут плагины, позволяющие внедрять в виртуальную среду анимационные, голосовые и текстовые подсказки, визуализировать изменение параметров (например, увидеть, как меняется радиационное поле при движении защитного свинцового экрана), и даже взвешивать виртуальные объекты из разных материалов на виртуальных весах.

Внедрение подсказок в тренажер сборки-разборки

На основе созданных информационных и виртуальных моделей студенты создают VR-тренажеры технологических операций различной степени сложности – перегрузки топлива, сборки-разборки промышленного оборудования по заданному сценарию, имитации события по определенной последовательности действий.

На базе ВИШ МИФИ созданы и функционируют три цифровых лаборатории – лаборатория цифрового проектирования, лаборатория инженерной виртуальной реальности и лаборатория промышленного интернета вещей, где студенты могут самостоятельно и с преподавателями создавать свои собственные уникальные проекты.

Например, на занятиях по интернету вещей самым первым и простым проектом является включение лампочки через смартфон. Задача сложнее – переместить объект удаленно. Программирование и индивидуальное управление умными вещами определяют, как они должны вести себя и работать вместе с умными устройствами.

Включение лампочки с помощью смартфона

Решение задачи линейного перемещения объекта с удаленным управлением через интернет

Цифровой инжиниринг - это не просто обучение. Это формирование комплекса связанных компетенций в сфере инженерной деятельности с применением прорывных цифровых технологий, востребованных в высокотехнологичных отраслях промышленности.