Госкорпорация Росатом намерена начать в следующем году широкое продвижение на зарубежные рынки своего цифрового продукта для математического моделирования и инженерного анализа «Логос». Об этом на проходившем в конце ноября в Сочи XII Международном форуме «АТОМЭКСПО-2022» заявил директор по математическому моделированию компании Росатома, советник министра цифрового развития связи и массовых коммуникаций РФ на общественных началах Дмитрий Фомичев. Он представил на этом крупном мероприятии мировой атомной отрасли международную версии данного программного комплекса, созданного на основе многолетних разработок во Всероссийском научно-исследовательском институте экспериментальной физики в Сарове.
«Наш продукт появился в результате обобщения и сбора достижений российских атомщиков в области фундаментальных исследований и софтверной разработки, он создавался с учетом высоких требований отечественной атомной отрасли к качеству и безопасности ПО и международного опыта разработки и продвижения подобных систем», — подчеркнул Дмитрий Фомичев, выразив уверенность, что эта российская разработка сможет занять одну из лидерских позиций в глобальной сфере промышленного ПО класса САЕ (Computer-Aided Engineering).
«Логос» — это мультифизическая программная платформа для математического моделирования сложных физических процессов различного типа. Она представляет собой набор расчетных модулей с функциональностью, наиболее востребованной на глобальном рынке. Развитие международного варианта продукта будет продолжаться, в том числе с учетом отзывов зарубежных пользователей.
Преимуществом «Логос» являются заложенные на этапе проектирования компетенции РФЯЦ-ВНИИЭФ в области высокопроизводительных (суперкомпьютерных) вычислений, что позволяет добиваться высокой скорости и точности решения наиболее ресурсоемких задач. В то же время использование данного ПО не требует обязательного применения суперкомпьютеров: для распространенных задач достаточной является мощность стандартных инженерных рабочих станций, оснащенных современными многоядерными процессорами.
Функциональный состав программного комплекса
В настоящее время в «Логос» входят три базовых модуля: «Логос Аэро-Гидро» (Logos Aero-Hydro), «Логос Тепло» (Logos Termal) и «Логос Прочность» (Logos Mechanical), предназначенных, соответственно, для моделирования процессов в воздушной и водной средах, для оценки тепловых характеристик и режимов деталей и узлов, а также для решения статических и динамических прочностных задач. Кроме того, в составе продукта имеется два специализированных решения: «Логос Гидрогеология» (Logos Hydrogeology) для расчетов водного баланса территорий и моделирования экологических процессов в сложной природно-техногенной геологической среде (в том числе при возникновении аварийных ситуаций) и «Логос Электромагнитизм» (Logos Electromagnetics) для исследования электромагнитных процессов, описываемых уравнениями Максвелла.
Кроме этих модулей, входящих непосредственно в продукт «Логос», имеется ряд других специализированных отраслевых решений. Так «Логос Атом» ориентирован на специфические задачи атомной индустрии, например, моделирования течения жидко-металлического теплоносителя либо анализа аварий, связанных с водородным взрывом.
Все прикладные модули реализованы в рамках единой платформы «Логос Платформа» (Logos Platform), предназначенной для интеграции отдельных вычислительных модулей и ПО класса САЕ от различных российских разработчиков. В настоящее время ведется также развитие модуля «Логос Данные» (Logos Data), с помощью которого можно повторно использовать уже полученные результаты решения различных задач для новых проектов.
Области применения
В целом на сегодняшний день система «Логос» используется в более чем 100 российских организациях, и это число постоянно растет. Отметив целый ряд отраслей, где уже задействован данный программный продукт, Дмитрий Фомичев выделил три ключевых сферы его применения: атомную отрасль, авиастроение и космос. Кроме того, по его мнению, хорошие перспективы, особенно на зарубежных рынках, имеют такие направления, как экология, электроника и робототехника.
Помимо собственно программного продукта Росатом предлагает заказчикам полный набор сопутствующих услуг: обучение, техническую поддержку, консалтинг, тестирование и апробацию, проведение работ по валидации и верификации моделей, а также облачные SaaS-сервисы.
По сути, «Логос» представляет собой воплощение концепции Индустрии 4.0 в направлении исследования и проектирования реальных физических объектов с помощью виртуальных математических моделей. И это было показано в докладе Дмитрия Фомичева на ряде конкретных примеров. Так, «Логос Аэро-Гидро» позволяет решать широкий спектр задач аэро- и гидродинамики. В частности, в атомной отрасли он применяется для моделирования различных гидравлических систем ядерных установок и расчета параметров первого контура теплоносителя реакторов различного назначения (стационарные, транспортные и перспективные, связанные, например, с реализацией проекта «Прорыв»). Модуль «Логос Тепло» обеспечивает моделирование процессов теплопередачи, фазового перехода, а также расчеты термического сопротивления. В частности, он применяется для решения задач, возникающих при транспортировке и эксплуатации тепловыделяющих сборок. «Логос Прочность» предназначен для моделирования прочностных характеристик как в стационарных, так и в динамических режимах работы оборудования.
Интеграционная среда «Логос Платформа» позволяет расширять базовые возможности системы за счет подключения модулей третьих фирм (сторонних разработчиков), в том числе для решения разного рода оптимизационных задач с использованием методов машинного обучения. Для иллюстрации этих возможностей был приведен пример оптимизации массо-габаритных характеристик элементов активной зоны реакторов: в результате моделирования сотни различных вариантов, формируемых в автоматическом режиме, был выбран один, наиболее подходящий. Все необходимые вычисления были выполнены в течение одного дня.
Методика применения
Эффективное применение программного продукта «Логос» обеспечивается, в том числе, созданной специалистами Росатома так называемой матрицей верификации, которая содержит несколько тысяч расчетный кейсов. С ее помощью можно последовательно переходить от простых к все более сложным моделям функционирования реакторных установок.
Пользовательский интерфейс системы воспроизводит логику построения расчетных моделей, предоставляя возможность в полуавтоматическом режиме задавать параметры материалов, используемых в конструкциях. Можно задавать объекты, для которых выполняется математическое моделирование, это может быть полная сборка какой-то конструкции или же отдельные ее элементы. Расчетная модель базируется на методе контрольного объема в случае гидравлики и теплопередачи, а для прочностных задач применяется метод контрольного элемента. Средства «Логоса» позволяют задавать различные варианты граничных условий на основе общемировых стандартов для задач данного класса. Функциональное расширение прикладных модулей выполняется с помощью языка программирования Python. Обработка результатов расчетов производится встроенными инструментами анализа данных.
Стратегия продвижения
В рамках продвижения продукта на рынок Росатом реализует отдельную программу сотрудничества с высшими учебными заведениями: университетам «Логос» предоставляется бесплатно, оказывается методическая и консультационная помощь по организации соответствующих образовательных программ.
В целом уже сегодня «Логос» позволяет охватить широкий спектр расчетных задач, возникающих в атомной отрасли, и с успехом применяется в других технических сферах деятельности. Уже накопленный в России опыт использования этого программного продукта позволяет уверенного говорить, что это ПО будет востребовано и за рубежом. Международная версия продукта «Логос» будет доступна для лицензирования начиная с 2023 года, в комплекте со всем необходимыми для его эффективного применения услугами. «Мы открыты для сотрудничества в плане как разработки ПО, так и коммерческого продвижения нашего продукта на мировой арене», — подчеркнул Дмитрий Фомичев.
