Цифровой двойник синхротрона СКИФ создадут в Новосибирске

В Новосибирске создадут цифровой двойник синхротрона СКИФ. Первый в мире эксперимент по метамоделированию реализуют с помощью нового суперкомпьютерного датацентра СНЦ ВВОД.

Специалисты АО «ЦПТИ» (входит в Топливную компанию Росатома «ТВЭЛ») спроектировали все здания и сооружения согласно Национальному стандарту РФ «Информационное моделирование в строительстве», создали архитектурный облик и цифровую информационную (BIM) модель ЦКП «СКИФ».

Для ЦПТИ это знаковая работа — проекты такого уровня не проектировались в России более 20 лет. Еще один вызов, который мы приняли, — это применение всех передовых цифровых технологий и методов проектирования для дальнейшего строительства, — рассказал заместитель гендиректора по информационным технологиям и автоматизации процессов проектирования АО «ЦПТИ» Федор Петров.

По его словам, созданная BIM-модель содержит всю архитектурно-конструкторскую и технологическую информацию об объекте, все проектные решения и является структурным цифровым двойником ЦКП «СКИФ». Модель будет насыщаться данными в ходе строительства и эксплуатации и сопровождать весь жизненный цикл объекта.

ЦКП «СКИФ» класса «мегасайенс» содержит в себе сотни тысяч, если не миллионы деталей, и цифровая среда, в отличие от «плоских» чертежей на бумаге, позволит учесть их все. Основной экономический эффект от использования BIM-модель достигается на двух стадиях — строительства (одной из самых дорогих стадий в жизненном цикле объекта) и дальнейшей эксплуатации. На этапе строительства, за счет того, что мы уже выявили все возможные коллизии — пересечения конструкций и инженерных систем, мы поможем сократить сроки строительства и затраты, — рассказал Федор Петров.

Возможности цифрового двойника ЦКП «СКИФ» потребуются уже сейчас — для оперативного создания двух новых станций ГНЦ ВБ «Вектор» Роспотребнадзора. Для проведения исследований на культурах in vitro потребуется минимальная вибрационная погрешность фундаментов,  для точного расчета которой потребуется матемтическое моделирование. Эти расчеты выполнят на базе лаборатории цифровых двойников и анализа больших данных ФИЦ ИВТ.

Цифровой двойник ЦКП «СКИФ» ориентирован на то, чтобы:

анализировать работу технологического и инженерного оборудования, основываясь на комплексе показаний датчиков и заблаговременно выявлять возможные неисправности;
моделировать и анализировать различные сценарии нарушения информационной безопасности и отклик системы на эти нарушения с целью соблюдения безопасности информации;
внедрить технологии искусственного интеллекта для оптимизации рабочих процессов управления комплексом, комплектование принятых заявок пользователей;
предлагать эффективные сценарии функционирования всего комплекса с учётом потребляемых ресурсов;
проводить виртуальные эксперименты с использованием различных методов на основе предварительных данных об образцах для оценки необходимого для исследования экспериментального времени работы станций.

 Реализация цифрового двойника позволит управляющему органу ЦКП «СКИФ»: анализировать показатели; проводить тактическое и стратегическое планирование материалопотока, логистики, компоновки экспериментального времени в различных режимах работы; проверять сценарии работы, осуществлять поиск узких мест с учетом динамических и случайных факторов.

Создание цифрового двойника даст возможность:

заранее выявлять угрозы стабильности работы комплекса со стороны как техногенного, так и человеческого фактора;
оптимизировать процессы управления комплексом сложного технологического и инженерного оборудования;
оптимизировать потребление комплексом различных ресурсов;
эффективно планировать и распределять экспериментальное время;
увеличить эффективность профилактических работ.

Разместят цифровой двойник на аппаратной платформе СНЦ ВВОД — параллельно с обработкой больших данных синхротрона. Построить рядом с ЦКП «СКИФ» современный суперкомпьютер уровня мирового ТОП-50 планируется к вводу самого синхротрона — для этого сейчас проект «СНЦ ВВОД» проходит проверку в Минобрнауки России. Защита проекта — 1 апреля в рамках заседания Правительственной комиссии по бюджетным проектировкам на очередной финансовый год и плановый период на 2022–2024 гг.