«Росатом» намерен занять треть доступного международного рынка САЕ-систем

Дмитрий Фомичев на стратегической конференции по математическому моделированию и инженерному ПО

Системы инженерного анализа (Computer-Aided Engineering, CAE) представляют собой софт, который с помощью инструментов математического моделирования позволяет рассчитать поведение промышленных изделий в реальных условиях эксплуатации. Данные программы применяются для обоснования конструкторских решений, при разработке промышленного оборудования, транcпортных средств и т.д. 

С технической точки зрения программы CAE могут решать разный набор задач, в которых применяются разные математические методы, поэтому традиционно среди таких систем моделирования выделяют несколько направлений, среди которых выделяют анализ методом конечных элементов (Finite Element Analysis, FEA), вычислительная гидродинамика (Computational Fluid Dynamics,CFD), многотельная динамика (Multi-Body Dynamics, MBD) и ряд других.

Инструменты CAE востребованы в самых разных отраслях, включая аэрокосмическую отрасль, автомобилестроение и машиностроение, электронику, химическое производство, фармацевтическую и медицинскую промышленность, строительство, энергетику. Применение математического моделирования ускоряет процесс разработки и сокращает издержки, так как недостатки удается устранить еще на этапе проектирования без необходимости вносить изменения в уже готовые изделия или конструкции.

CNews поинтересовался у Дмитрия Фомичева, директора по математическому моделированию «Росатома», можно ли привести примеры, насколько ускоряется процесс разработки и сокращаются издержки (например на основе опыта «Росатома» по строительству АЭС или на примере других отраслей). Дмитрий рассказал, что каждое «виртуальное испытание» экономит предприятию ресурсы, которые были бы потрачены на реальные, натурные испытания. «То есть количественно можно говорить о снижении затрат в десятки раз при существенно большем получении информации об исследуемом объекте или процессе», — отметил Фомичев.

Исторически решения CAE неразрывно связаны с программами по автоматизации проектирования (CAD, Computer-Aided Design, или САПР — система автоматизированного проектирования), в которых осуществляется непосредственное проектирование на основе данных, полученных в ходе инженерно-математического моделирования. Первые решения класса CAE/CAD появились в 80-е годы, для их работы были необходимы высокопроизводительные мейнфреймы. По мере совершенствования технологий CAE/CAD стало возможным развертывать на персональных рабочих станциях, а с развитием облачных технологий требования к таким устройствам снизились до минимума.

«Росатом» сказал свое слово про алгоритмы моделирования

По оценкам госкорпорации «Росатом», в 2021 г. доля зарубежных решений для инженерно-математического моделирования в промышленном ПО, которое использовали российские предприятия, составляла более 70%. Данное положение дел было неудовлетворительным с точки зрения проводимой государственной политики импортозамещения, а после введения санкций и ухода из России в 2022 г. большинства иностранных вендоров ситуация стала критичной. 

На вопрос о том, какие проблемы из-за ухода иностранных вендоров появились у заказчиков, Дмитрий Фомичев ответил: «Проблемы, с которыми столкнулись пользователи (а это не менее 500 компаний и вузов на рынке РФ): отсутствие технической поддержки пользователей и, как следствие, невозможность получать обновления версий ПО. Вместе с тем, компании, которые в рамках 2022 года в соответствии со своими ИТ-стратегиями планировали дополнительно закупить иностранные лицензии, но такой возможности лишились, в рамках импортозамещения направили выделенные бюджеты на закупку российских САЕ-систем или на выполнение проектов НИР». 

C целью импортозамещения в сфере промышленного моделирования в 2021 г. был образован консорциум отечественных разработчиков CAE/CAD-решений, целью которого является создание единой вычислительной платформы, способной закрыть все потребности рынка в области инженерного анализа. Наряду с ИТ-компаниями в ассоциацию вступили индустриальные потребители ПО, что позволяет сформировать более четкую картину того, какие именно продуктовые функции и сервисы нужны заказчикам. Отвечая на вопрос о количестве участников консорциума, Дмитрий Фомичев сказал, что в 2023 г. к консорциуму присоединились 17 организаций, общее число участников на сегодняшний день составляет 23.

Ключевую роль в создании консорциума сыграл «Росатом», который уже обладает широкой экспертизой в области инженерно-математического моделирования, с 2018 г. поддерживая развитие собственной линейки продуктов «Логос». Решения были созданы на основе многолетних разработок корпорации «Росатом», которые с 2009 г. проводит РФЯЦ-ВНИИЭФ (Российский федеральный ядерный центр — Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики), входящий в структуру госкомпании.

На экране: генеральный директор госкорпорации «Ростом» Алексей Лихачев

Объединенная платформа помимо решений линейки «Логос» будет включает в себя и сторонние разработки. Платформа носит модульный характер, то есть отдельные модули, закрывающие потребности в тех или иных специализированных задачах, будут разрабатывать разные организации, но все они совместимы между собой и доступны в рамках единой экосистемы продуктов. Центральный модуль «Логос Платформа» создает унифицированную среду для расчетных модулей как в рамках проекта «Логос», так и от сторонних разработчиков САЕ-решений. 

С точки зрения функционала продуктов консорциума на данный момент закрыты запросы потребителей в части моделирования физических процессов в области механики жидкости и газа, теплопередачи, механики твердого тела, гидрогеологии, кинематики, 1D-моделирования, автоматики и регулирования. «В будущем году в повестке консорциума разработчиков и потребителей CAE/САD в числе важных вопросов будет работа в области электромагнетизма, оптики, электроники, полупроводников и других наукоемких сегментов рынка», — обещает Дмитрий Фомичев. 

Директор по математическому моделированию «Росатома» также рассказал о том, есть ли в линейке «Логоса» инструменты CAD. По его словам, «Логос», в первую очередь, — система математического моделирования, ядром которой являются «решатели» (или алгоритмы) для получения численных значений анализируемого физического процесса или явления, протекающего в конструкциях и оборудовании, и их визуализация. Геометрия расчетной области — фрагменты оборудования или области, в границах которой необходимо произвести моделирование, — является «исходными данными» для «Логос», импортированными из сторонних CAD-систем. Как правило, пользователями CAD-систем являются проектировщики и конструкторы изделий, а расчетчики — отдельная категория специалистов, пользователи САЕ-систем. Поэтому развитие «Логоса» в сторону CAD-проектирования не предполагается.

В целях «бесшовной» передачи данных между CAD и CAЕ («Логос») отработана связка с продуктом «Компас-3D» (АО «Аскон»), также соответствующая работа по интеграции ведется с продуктами участников консорциума разработчиков и потребителей систем CAD и CAE.

CNews задал Дмитрию Фомичеву вопрос о том, есть ли облачная версия решений «Логос», и как компания планирует развивать облачное направление. Дмитрий ответил, что в настоящее время работа осуществляется в формате предоставления компаниям или отдельным специалистам удаленного доступа к вычислительным ресурсам в целях апробации и тестирования программного продукта «Логос». Есть также ряд компаний, которые используют ресурсы с предустановленным «Логос» в своих промышленных проектах. 

При этом поставлена амбициозная цель достигнуть полной технологической независимости в сфере инженерно-математического моделирования, которую представители консорциума планируют достичь к 2030 г. Согласно дорожной карте развития консорциума, к 2024 г. должна быть обеспечена замена 60% функционала зарубежных решений CAE, к 2027 г. — 80%, а к 2030 г. — 100%.

Параллельно с этим в «Росатоме» планируют развивать экспортное направление бизнеса в области CAE/CAD-решений. «САЕ-системы — это тот вид промышленного ПО, в котором у нас действительно уже многое сделано, — утверждает генеральный директор госкорпорации «Росатом» Алексей Лихачев. — И мы сможем добиться не только полной технологической независимости САЕ-систем уже к 2030 году, но и обеспечить себе прочное мировое лидерство. Для этого у нас есть все основания».

Уже сейчас у «Росатома» есть опыт внедрения решений по инженерно-математическому моделированию за пределами России — собственные цифровые продукты успешно применяются в зарубежных проектах госкомпании (на конец 2022 г. на разной стадии реализации находились 34 энергоблока в 11 странах). А в ноябре 2022 г. в рамках международного форума «Атомэкспо–2022» был анонсирован релиз программного обеспечения «Логос» на глобальной арене, который намечен на 2023 г.

В международный пакет войдут все пять ключевых типовых модулей цифрового продукта («Логос Аэро-Гидро», «Логос Тепло», «Логос Прочность», «Логос Гидрогеология» и «Логос Платформа»). «Сегодня мы фокусируемся на рынках присутствия Росатома и ориентируемся на поэтапный рост продаж с охватом до 30% доступного рынка в период до 2030 г.» — рассказывает Дмитрий Фомичев. Он также уточнил, что 30% — это «стоимость в денежном выражении от суммы объемов САЕ-рынков «доступных» стран на текущий момент времени».

Отвечая на вопрос о том, в чем преимущества «Логоса» перед другими продуктами на мировом рынке, Дмитрий Фомичев перечислил ряд преимуществ продукта «Росатома». Первое — клиентоориентированный подход, благодаря которому у пользователей есть возможность вести диалог с разработчиками через службу технической поддержки. Любое обращение пользователя в области функционального развития ПО учитывается в системе управления требованиями, после чего в короткий срок принимается решение о возможности его реализации. Второе — наличие уникальных алгоритмов моделирования, которые в ряде случаев превосходят по быстродействию зарубежные аналоги. Третье — платформенный подход, при котором каждый из пользователей или разработчиков сможет найти место своим авторским кодам и расчетным методикам.

По данным GrandViewResearch, в 2021 г. глобальный рынок решений CAE оценивался в $8,9 млрд, по итогам 2022 г. его объем достигнет $9,8 млрд, а к 2030 г. увеличится до $19,2 млрд при среднегодовых темпах роста в 8,8%. По оценкам «Росатома», российский рынок систем математического моделирования составляет около 0,5% от мирового рынка или ₽3-3,5 млрд.