7 декабря 2022 года в Москве прошла стратегическая конференция по математическому моделированию и инженерному анализу, организованная Госкорпорацией «Росатом». Мероприятие было посвящено обсуждению ситуации на российском рынке программных средств CAD (Computer-aided design) и CAE (Computer-aided engineering) и перспектив развития отечественного ПО этих классов на период до 2030 года. Разработчики и пользователи говорили о мерах по ускоренному переходу на соответствующие отечественные системы с учетом опыта их применения на производстве, а также о возможности принятия дополнительных мер государственной поддержки импортозамещения промышленного ПО. Обсуждались также вопросы объединения разработчиков для решения задач технологического суверенитета, перспективы частного ИТ-бизнеса и индустрии в целом, возможности сотрудничества науки и промышленных предприятий и подготовки необходимых кадров в системе высшего образования.
В центре внимания конференции была система математического моделирования и инженерного анализа «Логос», созданная на основе многолетних разработок во Всероссийском научно-исследовательском институте экспериментальной физики (ВНИИЭФ) в городе Саров и сотрудничества этого ведущего российского ядерного центра с отечественными предприятиями высокотехнологических отраслей. О текущем состоянии этой стратегической разработки «Росатома», возможностях ее применения в различных сферах проектирования и производства и перспективах ее развития рассказывает один из руководителей разработки «Логоса», заместитель начальника научно-исследовательского отделения РФЯЦ-ВНИИЭФ Роман Королев.
Каковы ваши впечатление о прошедшей конференции? Чем она отличалась от аналогичного мероприятия, которое было ровно год назад?
В декабре прошлого года состоялось фактически первая широкая публичная конференция Росатома по математическому моделированию и инженерным расчетам, которая уже тогда планировалась как начало цикла ежегодных встреч по этой тематике. Однако, хотя в ее названии говорилось о программных средствах CAD/CAE, речь год назад в основном шла о нашей разработке «Логос». Если угодно — это было своего рода представление как самого ПО, так и наших планов по его развитию и продвижению на рынок.
В этом же году в центре внимания было более общее обсуждение ситуации на российском рынке CAD/CAE в новых политико-экономических условиях, проблем и вариантов их решения, возможностей кооперации и обмена опытом разработчиков и пользователей этих систем. Не нужно пояснять, какие серьезные изменения в геополитике произошли за последний год, в результате чего вопросы импортозамещения резко перешли из статуса пожеланий и некоторой стратегической перспективы в актуальный вопрос сегодняшнего дня.
Однако я хотел бы обратить внимание, что актуальность темы определяется не только различными аспектами разработки соответствующего ПО и замены зарубежных систем отечественными решениями, но и насущной задачей расширения практики применения этих средств в российской научно-производственной сфере, более активного использования средств моделирования и автоматизации в проектировании и управлении технологическими процессами. Это крайне необходимо для снижения сроков и затрат на проектирование и выпуск продукции, при одновременном повышении ее качества. И еще: если год назад мы, предприятия российской промышленности, чувствовали себя во многом конкурентами, то сейчас — партнерами в решении важных государственных задач.
Отдельной важной темой сегодняшней конференции были вопросы подготовки кадров, в первую очередь на уровне высшей школы. Ярким событием стала церемония награждения победителей Всероссийской олимпиады по математическому моделированию, отрадно, что среди них были представители вузов различных регионов страны.
И, конечно же, большое внимание на конференции было уделено пакету программ «Логос», который рассматривается Росатомом не только как инструмент для решения задач атомной отрасли, но и как важный элемент обеспечения цифровой технологической независимости страны и повышения конкурентоспособности всего отечественного промышленного комплекса. Совсем недавно, на XII Международном форуме «АТОМЭКСПО-2022», прошедшем в конце ноября в Сочи, была представлена международная версия этого продукта для ее продвижения на зарубежные рынки.
Основную часть программы конференции составили дискуссионные секции, на которых была дана разносторонняя оценка ситуации в области математического моделирования и инженерного анализа, показаны проблемы, в том числе требующие первоочередного решения. Обобщение и анализ сказанного на мероприятии поможет нам лучше сформулировать планы по дальнейшему развитию как нашего программного комплекса, так и кооперации ведущих отечественных разработчиков подобных средств.
Расскажите об истории создания «Логоса», каковы были основные этапы этой разработки?
За точку отсчета можно принять 2009 год, когда по инициативе Президента Дмитрия Медведева в рамках проекта «Развитие суперкомпьютеров и грид-технологий» были начаты работы, направленные на более эффективное использование уже имевшихся в нашей стране суперкомпьютерных мощностей с ориентацией на создание ПО как раз для математического моделирования. Ведущим исполнителем этой программы был назначен РФЯЦ-ВНИИЭФ, и изначально подразумевалось, что она будет выполняться не для внутренних задач Росатома, а именно в интересах промышленности страны в целом, в тесном сотрудничестве с предприятиями других отраслей.
До 2012 года мы работали в рамках этого госзаказа, а потом два года — в основном за счет собственных средств и договорных работ с предприятиями других отраслей. В 2016 году после визита в Саров Дмитрия Медведева, но уже в роли Председателя Правительства, разработкам был придан мощный дополнительный импульс, в том числе в виде финансирования сначала через Росатом, а потом и через Минпромторг. К тому моменту уже четко определились общая архитектура программной системы и основные классы решаемых задач, сформировались организационная схема и технология разработки, определился состав наших ключевых партнеров. И, наконец, в
То есть два года назад вы начали переход от заказной модели разработки к продуктовой?
Наверное, правильнее сказать так: дополнять заказную модель продуктовой. Да, с 2010 года разработка того или иного прикладного функционала отталкивалась преимущественно от необходимости решать конкретные задачи конкретного предприятия. Хотя, конечно, мы изначально создавали ПО, имея ввиду более общую постановку проблемы и чтобы его можно легко использовать повторно для решения аналогичных задач. Сейчас такой подход продолжается оставаться основным, только мы уже стараемся учитывать требования не конкретного предприятия или отрасли, а формируем требования исходя из максимального покрытия потребностей промышленности.
Но одновременно идет работа по «продуктизации» наших разработок для создания максимально отчуждаемого программного продукта. Результатом этого направления стала, в частности, и представленная недавно международная версия «Логоса», в которую, надо отметить, не включены некоторые имеющиеся у нас специализированные прикладные модули ввиду их узкой специализации.
Что сегодня представляет собой программная система «Логос», какие функциональные модули входят в ее состав?
В настоящее время в этот пакет программ входят несколько прикладных модулей. «Логос Аэро-Гидро» предназначен для моделирования процессов в воздушной и водной средах, «Логос Тепло» используется для оценки тепловых характеристик и режимов деталей и узлов, «Логос Прочность» — для решения статических и динамических прочностных задач. Имеется также несколько более специализированных решений, в том числе «Логос Гидрогеология» для расчетов водного баланса территорий и моделирования экологических процессов в сложной природно-техногенной геологической среде, «Логос ЭМИ» для исследования электромагнитных процессов и «Логос Атом» для задач атомной энергетики. В прошлом году мы также представили модуль «Логос Платформа», применяемый для интеграции вычислительных модулей «Логос» и ПО класса САЕ от различных российских разработчиков, а также проведения многодисциплинарной оптимизации и проведения параметрических расчетов. В настоящее время также ведется разработка модуля «Логос Данные», с помощью которого можно управлять и переиспользовать данные расчетных исследований, а также проводить комплексное расчётное обоснование группой инженеров.
До выхода на открытый рынок все эти модули проходили тестирование в рамках не только атомной отрасли, но и в других сегментах промышленности при решении промышленных задач, требующих высокого качества и точности расчетов.
Какие средства разработки вы применяете? Используете ли вы какие-то зарубежные фреймворки и специализированные расчетные библиотеки?
Мы базируемся на собственных оригинальных разработках и если и используем какие-то базовые расчетные модули, то исключительно те, которые доступны в исходных кодах. Основными языками для наших расчетных модулей являются Fortran и C++. Кстати, во второй половине
Вы сказали, что разработка «Логоса» начиналась в рамках проекта создания ПО для суперкомпьютеров. Можно ли использовать ваше ПО на обычных рабочих станциях?
Конечно, можно. При работе с «Логосом» не требуется обязательного применения суперкомпьютеров, для ряда практических задач является достаточной мощность стандартных рабочих станций разработчиков, собранных с использованием современных многоядерных процессоров. Вместе с тем, если у кого-то возникнет необходимость в более мощных вычислительных средствах, то эти организации могут обратиться к нам для использования наших суперкомпьютерных систем. Эти ресурсы могут быть доступны и в облачном режиме.
Почему в 2010 году именно ядерному центру в Сарове был поручен этот проект? Ведь есть и другие отрасли, где не только применяется математическое моделирование, но и ведутся соответствующие разработки.
Возможно потому, что именно ядерная отрасль была и остается лидером в этой области, и, хотя это может показаться кому-то странным, нам приходится иметь дело с широким спектром различных задач. Например, я слышал один раз удивленный вопрос, откуда у нас появился модуль для гидрогеологии. Но ведь задачи защиты окружающей среды при возведении атомных предприятий изначально были для нас приоритетными, не говоря уже о проблематике надежного хранения под поверхностью земли ядерных отходов, в которой, кстати говоря, Россия является безусловным мировым лидером.
Надо напомнить, что первые компьютеры в середине
Начав эту программную разработку, вы так или иначе вступили в конкуренцию с мировыми поставщиками подобных продуктов, которые занимали ведущие позиции и в нашей стране. Как вы строили свою многолетнюю стратегию разработки, имея в виду, что метод «идти следом» далеко не всегда эффективен, да и сложно реализуем?
Вообще-то задачи конкуренции с зарубежными лидерами поначалу и не было, задачей было обеспечение цифрового суверенитета отечественной экономики. Понятное дело, что никто и не думал, что за несколько лет можно реализовать функционал, который западные разработчики создавали десятилетиями. Но, как известно, есть такой статистический закон 20/80, который часто формулируют так: «20% людей выполняют 80% работы». Вот и мы решили, что нам нужно сделать тот перечень функций, которые являются наиболее востребованным на практике. Другое дело — как их определить, а здесь как раз оказался полезным подход создания ПО в рамках сотрудничества с ведущими промышленными предприятиями страны.
Такая нацеленность на реализацию именно часто используемых на практике моделей, является, на наш взгляд, конкурентным преимуществом «Логоса», так как лицензионная политика зарубежных поставщиков подразумевает обычно приобретение полного пакета, при этом получается, что пользователь платит и за тот функционал, который ему не нужен.
Но все же, наверное, самый важный плюс нашей системы, и об этом говорили многие спикеры конференции, заключается в том, что пользователь может установить прямой контакт с разработчиком, в том числе с целью тонкой адаптации модулей «Логоса» под свои конкретные задаче. Не говоря уже, конечно, о том, что наше ПО полностью соответствует нормативными требованиям с точки зрения импортозамещения.
Как вы оцениваете перспективы расширения использования методов математического моделирования и инженерного анализа в России?
Наверное, не будет большой ошибкой сказать, что хотя ученые нашей страны внесли огромный вклад в развитие мировой математической науки в целом и численных методов в частности и что применение этих методов с использованием ЭВМ началось в СССР еще в
Но при этом мы видим позитивную динамику развития ситуации и растущий, особенно в последние годы, спрос, идет заметный процесс замены физических экспериментов виртуальными. И что важно — растет доверие к методам математического моделирования со стороны конечных заказчиков, тех, кто будет реализовывать «в железе» предлагаемые проекты. Конечно, санкционные ограничения на применение в нашей стране зарубежных средств CAE/CAD оказывают негативное влияние, но с другой стороны, они же являются мощным стимулом для ускоренного развития соответствующих отечественных разработок.
Разумеется, «Логос» — это не единственная российская система класса САЕ, разработки применительно к своим областям деятельности ведут многие ведущие научные и конструкторские организации страны. Но мы считаем, что сегодня разработчики разных отраслей должны рассматривать себя не конкурентами, а партнерами, как минимум координировать свои усилия по созданию полного комплекса отечественных программных средств, охватывающих потребности нашей страны. Именно поэтому летом 2021 году по инициативе Росатома был создан Консорциум российских CAD/CAE-разработчиков. Кроме того мы реализуем отдельную программу сотрудничества с высшими учебными заведениями и университетам. Ожидается, что совместными усилиями к 2027 году доля используемых зарубежных CAE-систем в России будет снижена с нынешних 70% до 20%, а к 2030 году будут созданы условия для полного импортозамещения в этом сегменте инженерного ПО.
