• Текст: КОНСТАНТИН КОБЯКОВ

На смену нынешним лидерам

Саровский РФЯЦ-ВНИИЭФ планирует вывести на рынок программные комплексы для 3D-моделирования высокотехнологичной продукции. Пока эта ниша на российском рынке на 90 % занята иностранными поставщиками. Среди преимуществ российской разработки — привлекательная цена, простота адаптации к потребностям отечественной промышленности и информационная безопасность.Однако для доработки софта институту требуется порядка 1 млрд рублей, в том числе 70 % этой суммы ВНИИЭФ запросил у российского правительства.
Для создания новой модели самолета, ракеты, автомобиля — любой высокотехнологичной продукции необходимо провести множество испытаний. До 90-х годов XX века их проводили с помощью натурных макетов, создание которых требовало определенных ресурсов. Так как испытаний требовалось много, средства на создание макетов были весомой частью бюджета опытно-конструкторских работ. Кроме того, при такой методике испытания растягивались во времени.

Сэкономить финансовые средства и время позволяют специальные пакеты программ имитационного 3D-моделирования. Не случайно в основе их лежат результаты работ по ядерным оружейным проектам, точнее — технологии компьютерного моделирования ядерных взрывов. После подписания ведущими ядерными державами Договора о всеобъемлющем запрете ядерных испытаний (ДВЗЯИ) актуальность компьютерного моделирования в ядерно-оружейной тематике возросла.

На этом фоне началось бурное развитие как отечественного софта для 3D-моделирования, так и компьютерного «железа» (процессоров и микросхем для суперкомпьютеров), импорт которого в СССР и Россию был запрещен США.

Сегодня программы трехмерного моделирования получили широкое распространение. Их используют при изучении процессов в реакторах АЭС, газо- и нефтеносных пластов, при расчете характеристик и поведения летательных аппаратов. «Для решения таких задач к нам уже обращаются лидеры российской экономики: ОАК, РЖД, Федеральное космическое агентство, нефтегазовые и машиностроительные компании; естественно, эти технологии активно используются и организациями Росатома», — сообщили во ВНИИЭФе.

Впрочем, доля саровского ядерного центра на российском рынке ПО для трехмерного моделирования пока небольшая. Порядка 90 % такого программного обеспечения поставляется в Россию из-за рубежа.

Например, пять крупнейших отечественных нефтяных компаний в 2013 году потратили на приобретение лицензионного иностранного ПО, которое используется в геологоразведке и бурении, 5,6 млрд рублей (примерно $ 175 млн). Учитывая рост курса доллара, можно предположить, что сегодня затраты в рублевом выражении выросли почти в два раза.

Использование иностранного ПО не только дорого, но и небезопасно для российских компаний. Существует риск введения новых санкций со стороны западных стран; если это случится, производители ПО будут вынуждены подчиниться запретам и прекратить поставку своей продукции в Россию. В такой ситуации перед предприятием может встать реальная угроза сворачивания НИОКР или даже основной деятельности.

Например, в 2015 году США ввели точечные санкции, запрещающие поставку в Россию оборудования для разработки подводных месторождений нефти и газа. Для решения возникшей проблемы «Газпром» был вынужден обратиться к российским производителям, в том числе и к ВНИИЭФу. Уже проведен ряд совещаний и составлен график пилотного проекта разработки и внедрения отечественного оборудования для добычи углеводородов на шельфе.

ПОТРЕБИТЕЛИ ПРОГРАММНЫХ ПРОДУКТОВ ВНИИЭФА:
ПАО «КОМПАНИЯ „СУХОЙ"» (РАНЕЕ ОАО «ОКБ СУХОГО»)
ВНИИЭФ и «Компания „Сухой"» совместно доработали пакет ЛОГОС для нужд авиационной промышленности. Сегодня с помощью этой платформы решаются задачи оптимизации аэродинамической компоновки самолетов Сухой Суперджет 100 (SSJ 100), оптимизации компоновок самолетов Су-35, Т-50, обоснована птицестойкость элементов конструкции планера самолетов Сухой Суперджет 100 (SSJ 100) и Су-35.

В 2016 году ПАО «Компания „Сухой"» на коммерческой основе закупит у ВНИИЭФа 20 лицензий на платформу ЛОГОС.
Hindustan Aeronautics Limited (HAL) использует англоязычную версию ЛОГОСа в рамках сотрудничества с ПАО «Компания „Сухой"»
РОСКОСМОС
Использует платформу ЛОГОС для моделирования физических процессов в изделиях ракетно-космической техники при разработке ракетоносителей «Союз».

Разворачиваются совместные с ОАО «Корпорация „МИТ"», ФГУП «ЦИАМ им. П.И. Баранова» работы в рамках перспективного направления — проектирования летательных аппаратов, движущихся с гиперзвуковыми скоростями.
РЖД
ОАО «РЖД» использует созданную ВНИИЭФом автоматизированную систему «ИНФРАПРОГНОЗ», предназначенную для моделирования и оптимизации процесса грузоперевозок РЖД.

Система успешно прошла опытную эксплуатацию на выделенных участках, в планах — внедрение АС «ИНФРАПРОГНОЗ» на все объекты ОАО «РЖД».

ЛОГОС НАСТУПАЕТ
Нельзя сказать, что в России совсем нет разработок в области инженерного ПО. Зачастую нуждающиеся в решении конкретных задач предприятия создают необходимый им софт самостоятельно. Понятно, что работы ведутся разрозненно, и создать на базе таких пакетов единую платформу, которая удовлетворяла бы все потребности в моделировании, имеющиеся у предприятий, практически невозможно.

Важность разработки полноценной программной платформы для 3D инженерного анализа и суперкомпьютерного моделирования в России поняли еще в 2009 году, когда комиссия при президенте РФ по модернизации и технологическому развитию экономики России утвердила реализацию проекта «Развитие суперкомпьютеров и грид-технологий».

Именно в рамках этого проекта специалисты ВНИИЭФа создали базовую версию пакета программ ЛОГОС, предназначенного для моделирования аэро-, гидро-, газодинамики, тепломассопереноса, турбулентного перемешивания, прочности и деформации — основных физических процессов, характерных для промышленности.

Во время февральского визита премьер-министра РФ Дмитрия Медведева в Саров директор ВНИИЭФа Валентин Костюков доложил ему о ходе реализации данного проекта и ее результатах. По его словам, главный конкурент ЛОГОСа — продукт компании ANSYS (США). Отвоевывать свою долю рынка во ВНИИЭФе планируют в первую очередь за счет цены. «Лицензия на программный продукт ЛОГОС будет приблизительно в четыре раза дешевле зарубежных аналогов», — отметил В. Костюков.

Второе преимущество саровской платформы — наличие верификационных моделей. ЛОГОС проще адаптировать к потребностям российской промышленности, чем ANSYS, который создавался по западным стандартам. Третий плюс российской разработки — возможность поставки в составе аппаратно-программного комплекса, то есть вместе с компактным суперкомпьютером.

Ну и, наконец, — безопасность. Пользователям ЛОГОСа безразличны любые иностранные санкции в сфере программного обеспечения. Кроме того, саровская платформа обеспечивает работу в режиме сохранения государственной тайны. Это повышает надежность программ и устойчивость к проискам недоброжелателей.

Сегодня опытная эксплуатация ЛОГОСа идет на 50 предприятиях гражданской направленности, а также оборонно-промышленного комплекса и Минобороны России. Официально лицензионные продажи программного пакета ЛОГОС стартовали в начале 2016 года.

Для достижения успеха на внутрироссийском рынке разработчикам необходимо усовершенствовать отечественную платформу 3D-моделирования с точки зрения удобства пользовательского интерфейса. И в саровском ядерном центре это прекрасно понимают.
Во ВНИИЭФе считают, что вслепую копировать спектр задач, решаемых конкурентами, необходимости нет. «Предложение ANSYS сегодня включает в себя широкий диапазон задач, которые по большому счету заказчику не очень нужны», — считают эксперты саровского центра.

Сегодня базовый пакет ЛОГОСа покрывает порядка 80% наиболее актуальных задач предприятий промышленности (для сравнения: на старте, в 2010 году, он был способен решать всего 10% от объема тех задач, которые решал ANSYS). По этому показателю ЛОГОС сравним с зарубежными аналогами: не только ANSYS, но и STAR-CD (ССМ), CFX, FLUENT, LS-DYNA, ABAQUS. Полностью догнать конкурентов ВНИИЭФ планирует к 2020 году.

По расчетам специалистов ВНИИЭФа, в доработку ЛОГОСа необходимо вложить чуть менее 1 млрд рублей — именно такую сумму озвучил директор ВНИИЭФа на встрече с Д. Медведевым. Часть суммы — 310 млн рублей — готовы внести партнеры, около 40 организаций и компаний.

Недостающие средства ВНИИЭФ надеется получить из государственного бюджета. В случае одобрения этой идеи в правительстве разработчики планируют завершить совершенствование российской платформы для 3D-моделирования в течение двух- трех лет.

«Исторически так сложилось, что ВНИИЭФ писал ПО для собственных внутренних нужд, не уделяя должного внимания удобству работы с программой. У фирмы ANSYS пользовательский интерфейс очень хорошо отработан, мы пока не дотягиваем до их уровня», — признаются разработчики.
НЕ ЛОГОСОМ ЕДИНЫМ…
Впрочем, останавливаться на разработке и внедрении одного пакета программ во ВНИИЭФе не намерены. Саровский центр начал адаптацию программы НИМФА к нуждам добычи нефти и газа. Изначально этот продукт создавался для моделирования фильтрации жидкостей и газов в геологических пластах по заданию госкорпорации «Росатом», когда возникла необходимость просчитать движение вод под ядерно и радиационно опасными объектами (ЯРОО).

Задача была успешно решена. С помощью НИМФА была создана модель промышленной площадки ВНИИЭФа, разработана модель и проведены верификационные расчеты водозабора АО «ГНЦ „НИИАР"». Сам пакет программ НИМФА принят в качестве отраслевого программного продукта для оценки воздействия ЯРОО на окружающую среду. Сейчас саровские специалисты адаптируют этот программный продукт к задачам прогнозирования эффективности технологий повышения нефтегазоотдачи.

Другое направление развития — создание программных комплексов для управления всем жизненным циклом и бизнес-процессами предприятия. По сути это будет аналог системы SAP.

Отечественная система управления жизненным циклом предприятия уже внедрена на заводах ядерного оружейного комплекса России. Кроме того, в Росатоме создана система для автоматизированного проектирования и управления жизненным циклом АЭС.

«Необходимо отметить, что каждый из этих продуктов полезен как система, а кроме того, можно использовать их отдельные составные части», — отметил В. Костюков. Однако обе системы требуют доработки для превращения их в полноценные платформы типа «цифровое предприятие» и вывода на гражданский рынок. Для этого ВНИИЭФу необходимо финансирование в объеме 4,5 млрд рублей на период до 2019 года.


ПРЕИМУЩЕСТВА ПРИМЕНЕНИЯ ПО ДЛЯ ТРЕХМЕРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ:
• выполняет детальное и высокоинформативное исследование физических процессов, сопровождающих функционирование сложных технических систем (летательных аппаратов, автомобильной техники, объектов атомной энергетики и других) в различных ситуациях, включая аварийные режимы, недоступные в натурных экспериментах;
• минимизирует проведение сложных и дорогостоящих натурных испытаний (из жизненного цикла изделия исключаются серийные испытания, остаются только единичные зачетные);

• обеспечивает принятие оптимальных конструкторских решений;
• повышает качество, надежность и безопасность выпускаемой продукции;

• сокращает сроки и стоимость НИОКР;

• позволяет моделировать поведение сложных технических систем, сопровождать эксплуатацию и вывод из эксплуатации таких систем.

ПРОБЛЕМЫ МАРКЕТИНГА
Перспективы продвижения отечественных программных продуктов большие, но сами по себе они не реализуются. В условиях конкурентного рынка тот же ЛОГОС нужно активно продвигать с помощью маркетинговых инструментов: заключать договоры с крупными компаниями — системными интеграторами, вкладываться в создание системы продаж и сервисного обслуживания, учиться продавать, наконец, обучать пользоваться своим продуктом.

Одно из серьезных препятствий для широкого распространения отечественных программных платформ — укоренение иностранных продуктов на рынке.

«За то время, что мы работали на западных технологиях, люди привыкли к ним; например, к конструктору, который 30–40 лет считал на программе ANSYS, вдруг пришли и сказали: поставь что-то новое. Он будет против — это чисто психологический момент», — признают во ВНИИЭФе.

В саровском центре считают, что отечественный софт для 3D-моделирования или платформа «цифровое предприятие» будут распространяться только в том случае, если получат господдержку. «Необходимы стимулирование, поощрение использования высокопроизводительных вычислений на фоне ускоренного технологического роста и спроса на сложные технические системы», — считают в Сарове.

С этим, конечно, трудно не согласиться. Однако хочется верить, что продукты ВНИИЭФа будут пользоваться спросом не по принуждению, а потому, что они удобнее и производительнее предложений конкурентов. Ведь времена, когда люди были вынуждены использовать те или иные вещи только потому, что других не было, ушли в прошлое. Надеемся, безвозвратно.

КОММЕНТАРИЙ ЭКСПЕРТА
Анна ЕРМИЛОВА,
советник проектного офиса по гражданской продукции Росатома:
«Рынок высокопроизводительных вычислений в России мы оцениваем как весьма перспективный, что связано как с расширением масштабов применения и ростом возможностей цифровых технологий, так и с динамичным развитием самих отраслей, нуждающихся в сложных расчетах.

В рамках бизнес-направления „Средства и методы вычислений" мы готовы предлагать заказчикам, в зависимости от объема их задач и опыта, полную линейку решений: от моделирования (разработка моделей, проведение расчетов на наших мощностях) и поставки программных пакетов для самостоятельного моделирования, а также поставки необходимого аппаратного обеспечения (то есть «железа», тех самых суперкомпьютеров) до удаленного доступа к нашим вычислительным мощностям и программным пакетам.

Сложившиеся уникальные коллективы разработчиков позволяют нам разрабатывать независимый от импортных компонентов софт, с соответствующим уровнем прозрачности для заказчика, а значит, и с заведомо высокой степенью безопасности.

Более того, возможности наших технологий позволяют, при необходимости, разрабатывать системы, готовые к сертификации для работы с гостайной. Для крупных заказчиков, активно вовлеченных в решение государственных задач, это иногда является решающим аргументом — такие возможности уникальны на российском рынке.

Из опыта работы в атомной отрасли мы знаем: в проектах, где требуются высокопроизводительные вычисления, редко удается эффективно применять типовые решения, как правило, требуется индивидуальный подход — для нас это сложившаяся и отработанная практика.

Поэтому и на внеотраслевом рынке мы готовы и умеем работать с индивидуальными требованиями каждого заказчика».


ДРУГИЕ МАТЕРИАЛЫ НОМЕРА