Дмитрий Фомичев, Росатом: «Нужно двигаться в сторону технологической независимости»
«Обязательный цифровой инструмент для атомной отрасли»
— Дмитрий, начнем с главного — какие задачи решают системы математического моделирования в промышленности?
— Системы матмоделирования, или программное обеспечение класса CAE (Computer-aided engineering), — это софт, предназначенный для расчетов, анализа и симуляции физических процессов при решении различных инженерных задач. Они позволяют при помощи расчетных методов и алгоритмов моделировать поведение промышленных изделий в реальных условиях эксплуатации. Математическое моделирование, по сути, — это набор математических уравнений, которые программисты переносят в код и используют полученный программный продукт при обосновании конструкторских решений или режимов эксплуатации изделий в виртуальной среде — при создании нового изделия, оборудования, транспортного средства, сооружения. Таким образом, без участия физической модели разработчики могут оперативно устранить все технические нюансы разработки. Это в разы удешевляет, ускоряет и уточняет производственный процесс, снижая риск ошибки.
— На конкретных примерах можете пояснить?
— Инструменты математического моделирования просто необходимы для авиационной, ракетно-космической, судостроительной отраслей и общего машиностроения, энергетики, индустрии новых материалов, строительства крупных инфраструктурных объектов. ПО данного класса позволяет, к примеру, обойтись без краш-теста автомобиля, смоделировать прочностные характеристики новых видов сплавов, рассчитать предельную нагрузку на мост или определить ареал промышленных загрязнений в случае техногенной катастрофы. Опыт мировых компаний показывает, что матмоделирование эффективно практически на любом производстве, вплоть до создания велосипедов или одежды — гораздо удобнее, дешевле и быстрее проработать все характеристики будущего изделия на компьютере, нежели при его физическом изготовлении фиксировать ошибки и много раз переделывать.
— Насколько они применимы в России?
— В нашей стране CAE-системы исторически наиболее востребованы в наукоемких отраслях промышленности. Здесь требуются не только удобство и скорость. Часто у инженеров просто нет возможности подтвердить корректность теоретических выкладок в натурных испытаниях: например, построить экспериментальный атомный реактор. Такие сложные, высокотехнологичные изделия прежде всего нуждаются в виртуальных испытаниях.
— По этой причине именно атомная отрасль и стала локомотивом продвижения темы математического моделирования в России?
— С начала 1990-х годов в отрасли закреплено правило: каждый объект использования атомной энергии должен быть проверен не только экспериментальными исследованиями, но и расчетным анализом. Системы математического моделирования стали обязательным атрибутом атомной отрасли. Это повлекло за собой колоссальный всплеск разработок и использования данного ПО на наших предприятиях, и в целом был дан большой импульс развитию систем суперкомпьютерного моделирования. Можно сказать, именно в те годы и произошла первая волна цифровизации экономики. Со временем все больше инженеров переходили от кульмана, калькулятора и бумажных расчетов в виртуальную среду. Появлялись новые компетенции, научные школы. Сейчас стек отраслевого программного обеспечения для матмоделирования насчитывает несколько сотен продуктов, предназначенных под различные типы реакторных установок, различные физические процессы. Другие наукоемкие отрасли, которые я упоминал, также являются активными участниками развития систем моделирования. К примеру, в авиастроении для недопущения авиационных аварий виртуальная среда позволяет моделировать различные сложные ситуации и досконально анализировать все происходящие с изделием физические процессы.
— Как мы можем быть уверены в том, что расчеты компьютера будут верны и надежны?
— Подтверждение корректности математической модели происходит поэтапно. Например, есть простое физическое явление, свойства которого мы заранее точно знаем, или в ходе экспериментов или аналитических изысканий ученые пришли к единственно правильному ответу. Такие единственно правильные решения принимаются за эталон при создании новой математической модели — для подтверждения того, что базовые функции и аппарат модели работают правильно. На этой основе рассчитываются уже более сложные процессы.
«Катализатором перемен послужил отнюдь не уход зарубежных вендоров»
— Почему наличие отечественных систем математического моделирования так важно для российской промышленности сегодня?
— По нашим расчетам, в 2021 году доля зарубежных решений для математического моделирования в промышленном ПО, которое использовали российские предприятия, составляла более 70%. Уже тогда было очевидно, что данные цифры неприемлемы и демонстрируют дисбаланс, который нужно устранять в приоритетном порядке — рано или поздно наша промышленность может столкнуться с ограничением доступа к данному ПО иностранных разработчиков. Росатом, обладая серьезными компетенциями в матмоделировании и линейкой собственных зарекомендовавших себя программных модулей продукта «Логос», выступил координатором интеграционных процессов в данном сегменте отечественного IT-рынка: мы призвали российских разработчиков объединяться для того, чтобы совместными усилиями обеспечить полный функционал отечественных САЕ-систем, который необходим отраслям. Мы создали Консорциум российских разработчиков CAD/САЕ-систем, в который на старте в прошлом году вошли шесть компаний, а в нынешнем — еще 15.
Считаю, наше общее решение было верным: в 2022 году на российском IT-рынке действительно произошли коренные перемены. Но их катализатором, на мой взгляд, стал не столько уход зарубежных вендоров, сколько некий ментальный сдвиг: и у разработчиков, и у потребителей произошло глобальное осознание того, что нужно двигаться в сторону технологического суверенитета.
Мы усмотрели эту тенденцию год назад и уже тогда прогнозировали экспоненциальный рост заказов на отечественные программные решения и программно-аппаратные комплексы.
Санкционное давление только усилило эту тенденцию. Сегодня, с одной стороны, закупки зарубежного софта приостановлены либо запрещены. С другой стороны, российские вендоры на этом высвободившемся рынке только начинают дорабатывать функциональность своих решений, чтобы в полной мере заместить зарубежные аналоги. Запросы со стороны промышленности огромные: им «уже сегодня» нужна российская альтернатива импортным системам соответствующего качества. Объединение функционала существующих российских разработок здесь — оптимальное решение.
У каждого отечественного разработчика в области матмоделирования и проектирования происходит переосмысление планов: необходимо быстро перестроиться, с минимальными затратами закрепиться на российском рынке.
— Каким образом сегодня идет поиск новой организационно-финансовой и технической модели работы в данном направлении?
— По поручению Председателя Правительства РФ М. В. Мишустина были созданы индустриальные центры компетенций по основным отраслевым направлениям. В них вошли ключевые российские промышленные предприятия как заказчики ПО и разработчики. Первые в соответствии с направлением своей деятельности формулируют запросы по различным классам инженерного программного обеспечения. И, опираясь на них, каждый вендор может сформировать долгосрочную стратегию развития своего цифрового продукта — именно для замещения конкретного зарубежного ПО в конкретной отрасли промышленности.
— Российский рынок по объему клиентской базы все-таки очень ограничен даже для разработчиков такого софта, как операционные системы или инструменты информационной безопасности. Для производителей промышленного ПО, наверное, ситуация еще более сложная?
— По нашим расчетам, российский рынок систем математического моделирования составляет около 0,5% мирового рынка, в среднем его объем — около 3–3,5 млрд рублей. Конечно, по сравнению с системами широкого потребления это специфический, довольно узкий и затратный с точки зрения разработки сегмент рынка.
Поэтому каждому вендору необходимо активно развивать импортозамещенные решения для российских заказчиков. И параллельно не бояться выводить эти решения на зарубежный рынок — более емкий и экономически привлекательный.
В частности, Росатом, имея достаточно большой задел в организации основной деятельности за рубежом (имею в виду строительство атомных реакторов, по которым мы сегодня лидируем в мире), также ведет разработку локализованных версий своего ПО САЕ-класса, несмотря на то что планы приходится корректировать с учетом текущей доступности международных рынков.
«Логос» за границами «атома»
— Какие САЕ-решения предлагает Росатом? В чем их особенность, область применения, конкурентные преимущества?
— С 2018 года Росатом реализует в своей деятельности единую цифровую стратегию, в рамках которой развивает продуктовые направления IT, ориентированные на российский рынок в целом. Одним из флагманских цифровых продуктов Росатома является САЕ-система «Логос». Сегодня она применяется как в атомной энергетике, так и на предприятиях наших якорных заказчиков из других отраслей: авиастроения, автомобилестроения, судостроения, ракетно-космической отрасли. Сейчас «Логос» используют более 120 предприятий. Мы собираем их требования, чтобы сформировать бэклог по развитию программного продукта. И учитывая зрелость «Логоса» как цифрового продукта, мы активно знакомим с его возможностями инженеров, конструкторов, ученых, а для подготовки специалистов, которые будут уметь работать с российским промышленным ПО на предприятиях, безвозмездно предоставляем лицензии на использование «Логоса» в образовательном процессе в профильных вузах.
В то же время, как я уже говорил, мы понимаем, что наш программный продукт не сможет закрыть абсолютно все прикладные задачи в области математического моделирования, которые есть у заказчиков. У каждого из промышленных предприятий свои требования, свои проекты. Поэтому мы ведем взаимодействие с другими российскими вендорами, ищем синергию в интеграции, формируем комплементарные решения. Этим и занимаемся в рамках упомянутого консорциума.
— Как это реализуется?
— Совместно с участниками консорциума мы планируем создать мультивендорную вычислительную платформу для моделирования, куда каждый разработчик сможет привнести либо фрагмент программного обеспечения, либо полноценный софт. Таким образом, заказчику не придется задумываться о том, какого поставщика ПО выбрать, — они сразу выбирают платформу, на которой собраны все необходимые компоненты этой платформы. Для реализации данного замысла Росатом создал «Логос Платформу», которая и станет базой для интеграции российского ПО САЕ-класса.
Согласно дорожной карте развития консорциума, благодаря единой платформе и совместным усилиям вендоров к 2024 году мы должны обеспечить российским заказчикам идентичную замену 60% функционала зарубежных решений класса CAE, к 2027 году — 80%, а к 2030 году предоставить решения, аналогичные зарубежным и даже превосходящие их по функциональности.
При этом под решениями, аналогичными зарубежным, мы понимаем не 100%-ную кальку импортных продуктов, а комплексную функциональность, скрупулезно подобранную в соответствии с запросами и требованиями участников рынка. С такой платформой мы сможем выходить на глобальный рынок.
Точка входа: помощь заказчику
— Кто работает с конечными заказчиками от имени вендоров и как происходит эта работа — консалтинг, пресейл, выбор решения, пилотные внедрения?
— Продвижением единой CAE-платформы в рамках консорциума занимается компания «Русатом — Цифровые решения» (РЦР) — структура, специально созданная внутри Росатома для коммерческой реализации цифровых продуктов. Сейчас РЦР является точкой входа для заказчиков по всей линейке цифровых продуктов Росатома, в том числе по направлению математического моделирования. Когда заказчик обращается к нам, мы либо самостоятельно консультируем его, либо — в случае какого-то уникального, специфического запроса — привлекаем соответствующего вендора. Бывает и так, что заказчик, исторически работающий с тем или иным вендором, обращается к нему напрямую. Никаких противоречий по данному вопросу у нас нет.
Синергия как основная идея консорциума
— Как строится взаимодействие участников консорциума? Какие преимущества этот проект дает Росатому и другим вендорам с точки зрения роста бизнеса, развития и продвижения продуктов?
— Что касается Росатома, среди продуктов российских вендоров мы ищем в том числе программные решения, которые можно было бы применять для нужд атомной отрасли, — функционал, который пока не обеспечен нашими собственными разработками. Также мы можем расширить пул потребителей системы «Логос», усилив ее совместимым сторонним ПО. Наконец, мы не забываем о выходе на международный рынок, где разносторонние, комплементарные решения более привлекательны для заказчиков. Мы не тратим дополнительных ресурсов, чтобы предложить тот или иной дополнительный функционал, если один из наших партнеров уже его разработал.
Для участников консорциума Росатом является мощным партнерским плечом, на которое они могут опереться для развития и продвижения своих продуктов на российском и международном рынках. Небольшие частные компании разрабатывают качественные программные продукты, но зачастую у них нет выхода на крупных заказчиков. В сотрудничестве с Росатомом у них такая возможность появляется, расширяется масштаб взаимодействия с заказчиком, а соответственно, и повышается выручка.
Консорциум — это сообщество равноправных партнеров, которые создают единую вычислительную платформу. Эта инициатива поддерживается на федеральном уровне — Минцифры России, Минпромторг России и другие органы государственной власти понимают, что вендоры объединились в интересах всей российской промышленности, чтобы максимально быстро и качественно заместить зарубежное ПО.
— Платформа «Логос» — это одновременно и модуль линейки цифровых продуктов Росатома, и интеграционное решение для объединения продуктов разных российских разработчиков. Росатом будет развивать собственные модули матмоделирования или сконцентрируется на интеграционном проекте?
— Платформу «Логос» мы развиваем в формате модульной системы, каждый из модулей которой ориентирован на решение задач из конкретной области: аэро-, гидродинамики, теплопередачи, прочности, решения оптимизационных задач, вопросов, связанных с экологическим обоснованием промышленных площадок, и т. д.
Но для закрытия максимально широкого класса направлений моделирования нам в первую очередь нужно сосредоточиться на единой платформе. Сейчас здесь не хватает, прежде всего, оптимизационной системы на базе технологий машинного обучения. Некий задел для этого присутствует в модуле «Логос Платформа», но необходим модуль оптимизации, который может использовать более широкий круг заказчиков.
Второе, что нужно доработать, — систему управления вычислительными данными. Это должна быть некая SPDM-система (Simulation Process and Data Management), которая позволит централизованно хранить, управлять расчетными данными пользователей в рамках большого проекта. Чтобы все инженеры, которые задействованы в проекте, могли работать в рамках единой среды управления проектом.
В-третьих, по запросу промышленности и Минпромторга России под эгидой Росатома уже прорабатывается направление по моделированию свойств материалов. На предприятиях существуют огромные базы данных по физическим свойствам материалов. И, в частности, им необходим инструмент, который на основе этих известных свойств мог бы смоделировать новые свойства материалов с заданными параметрами.
В-четвертых, в рамках консорциума мы хотим создать вычислительную платформу, способную интегрировать разрозненные программные решения для мультифизического моделирования. Она необходима, когда пользователю нужно в рамках одной задачи одновременно моделировать процессы теплогидравлики, прочности, теплообмена, какие-то специфические физические параметры и т. д.
И, наверное, самое главное: российское промышленное программное обеспечение должно быть совместимо с отечественным аппаратным обеспечением и системным софтом.
В частности, мы проводим апробацию и тестирование наших решений на процессорах «Эльбрус» и в сочетании с российскими операционными системами.
Синергия — это основная идея консорциума. Но в целом мы ориентируемся на новые подходы и новые технологии.
Социальные сети «Цифрового Росатома»:
ВКонтакте: https://vk.com/digitalrosatom
Telegram: https://t.me/digitalRosatom
RuTube: https://rutube.ru/channel/25311309