К 2027 году у судостроителей должна появиться российская САПР

– Александр Станиславович, в ОСК назвали создаваемый продукт "комбинированной конструкцией, в которой каждый найдет свой маленький модуль". Кто являются потенциальными пользователями новой САПР? Что и когда должны получить КБ и верфи? 

– Система автоматизированного проектирования для судостроения от АСКОН будет состоять из трех неразрывно связанных блоков: блока управления данными, блока управления процессами, проектами, жизненным циклом и блока работы с геометрией и инженерными расчетами. САПР будет предназначена в первую очередь для решения задач КБ. Запланирована разработка комплексной системы цифровизации и автоматизации по всей цепочке от проектирования до производства. Наполнение электронной модели данными будет проходить на всем жизненном цикле объектов морской техники. Должна будет обеспечиваться т.н. "цифровая непрерывность" информации. 

Для того чтобы решить задачи верфи в 2022 году, совместно с АО "ОСК" была проведена ОКР "Цифровое производство" – "Кабестан". В рамках этого проекта было установлено программное обеспечение на одной из верфей корпорации, проведены обследования ряда предприятий, описаны бизнес-процессы и настроен макет ПО. Очень важно, что по итогам проекта ОКР было разработано техническое задание, которое согласовано на уровне ДЦТиИТ АО "ОСК", директора Рахманова А.Л., председателя совета директоров Полтавченко Г.С. Далее запланированы поиск финансирования и выбор подрядчика для реализации данного ТЗ отечественными разработчиками. Предварительно этот проект предполагается начать уже в 2024 году. 

– Требуется заместить импортные продукты или задача шире? 

– Задачи заменить иностранное ПО один в один нет. Мы планируем значительно увеличить функциональные возможности нового решения с учетом добавления встроенных и тесно интегрированных блоков САЕ-расчетов (газогидродинамических и прочностных расчетов, а также встроенных в САПР расчета теории корабля), возможности использования VR (виртуальной реальности), а главное, управления данными проекта с учетом нового подхода для отечественных PLM-решений – так называемых "виртуальных сборок". Запланировано широкое внедрение инструментов системной инженерии, например, в начальном проектировании будут использоваться инструменты системного моделирования (1D) в рамках модельно-ориентированного системного инжиниринга (MBSE), а также управления данными расчетов (sPDM). И важно, что с учетом обследований и пилотных проектов, проведенных на ведущих предприятиях отрасли – СПМБМБ "Малахит", ЦМКБ "Алмаз", КБ "Вымпел", мы проектируем решения с учетом требований данных проектантов и в тесном контакте с ними, а также а также департаментом цифровой трансформации и ИТ и департаментом проектирования АО "ОСК". Кроме того, работа идет в связке с научной школой и специалистами СПбМГТУ. 

– Основных пользователей новой системы проектирования можно условно разделить на две категории: проектанты вроде "Алмаза" и "Рубина", которым требуется мощное имитационное моделирование, и коммерческие конструкторские бюро и заводы. Им нужны 3D-модели (для Регистра), CAM-продукты (для управления станками на производстве) и программы для производственной логистики. На чьи потребности вы ориентируетесь в первую очередь? 

– Вопрос не только в имитационном моделировании, хотя и оно важно. Ключевая задача – чтобы отрасль начала полноценный переход на отечественные 3D-технологии и PLM-решения с учетом требований информационной безопасности. Чтобы 3D-модель попала в цех. Чтобы не по чертежам, а по электронной структуре изделия уже в цехе начали изготавливать изделия, проводить проверку по 3D-модели.

Мы специально расширили штат сотрудниками, которые имеют профильное судостроительное образование, а главное, опыт. Ранее они работали как на предприятиях ОСК (например, в ЦМКБ "Алмаз", ЦКБ МТ "Рубин", Балтийском заводе), так и в частных коммерческих компаниях – "Конкорде", Damen, "Форсс технологиях". В своей работе они сталкивались и с отечественными проектантами и заводами, и зарубежными: китайскими, голландскими и финскими производителями. Те же "форссы" в свое время занимались проектами на финских верфях, где многие вещи реализуются проще, чем у нас. Там, например, все работают по 3D-модели. 

Нам было важно изучить этот опыт, посмотреть на программный продукт со стороны пользователей. Наши новые сотрудники работали и в САПР AVEVA, и с Foran, и с Cadmatic. Знают их сильные и слабые стороны. Свой опыт они интегрируют в нашу новую систему. В 2020 году, когда мы проводили первые пилотные проекты в судостроительных КБ, "КОМПАС-3D" не был готов к тому, чтобы проектировать корабли или суда на 100%, как специализированные судостроительные САПР, но сотрудники КБ, используя базовые возможности проектирования, пытались создать металлоконструкции, трубы, фундаменты и т.д. И за эту работу им огромное спасибо! 

Почему нам это было важно? Мы предполагали, что нужно отрасли, но получив обратную связь, точнее поняли, что требуется сделать. Это был, по сути, наш внутренний НИР-1, который касался процесса проектирования. В итоге был принят документ с описанием того, что будем делать в первую очередь, а что на следующих этапах. Все сразу сделать невозможно. Есть много небольших вроде бы задач, которые важны с точки зрения автоматизации. И хорошо бы их выполнить, но лучше сделать основной костяк работ, а всевозможные улучшения провести несколько позже. 

– И что составит этот костяк?

– Мы делаем ставку на 3D-моделирование, а не на чертежи. 3D-технология должна стать стандартом отрасли, а управление жизненным циклом – основным инструментом работы с данными. Почти все продвинутые судостроительные КБ и заводы давно работают в 3D, и к прежним методам никто не хочет возвращаться. К примеру, ЦМКБ "Алмаз" проектирует в AVEVA уже давно, и там привыкли к тому, что получают из 3D-модели чертежи, спецификации и ошибок стало на порядок меньше. Если бы была возможность, мы бы отказались от чертежей, но, к сожалению, не можем сделать это из-за требований законодательства. Продолжают действовать государственные стандарты, в которых 3D-модели нелигитимны и рассматриваются как необязательное дополнение к 2D-чертежам.

– Планируется ли продолжение судостроительной САПР и АСУ ЖЦИ? 

– Повторюсь, то, что мы делаем в первую очередь в рамках контракта Российского фонда развития информационных технологий (РФРИТ) с АО "ОСК", это решение для КБ. Большое решение для производства может быть внедрено нами в будущем, либо его сделает кто-то из российских разработчиков. Но решение должно быть безусловно связано с новой АСУ ЖЦИ и 3D-САПР. Как я уже говорил, мы совместно с сотрудниками ОСК в рамках ОКР "Цифровое производство" подготовили макет, по результатам составлено ТЗ. Это большой документ, в котором заложены перспективные вещи, например, использование рабочими очков виртуальной реальности. 

Это решение, конечно, не для сегодняшнего дня, но очень здорово, что можно заглянуть за горизонт. VR- и AR-технологии позволяют сейчас такие вещи делать, это классно. Да, наши отечественные очки пока не такие хорошие, как зарубежные, но только потому, что те же очки "Окулус" продаются миллионными экземплярами, а, например, один из отечественных разработчиков очков, Рязанский радиозавод, изготовил и продал пока, наверное, тысячи штук. Но коллеги работают, заказы есть. Очки рязанского завода из-за небольших объемов производства пока дороговаты. Но не за горами время, когда они подешевеют и смогут найти массового покупателя. Есть и другие отечественные компании, которые изготавливают аналогичные очки. Мы обсуждали эти вопросы на "Армии-2023", где присутствовали многие отечественные разработчики. 

– Точность, заложенная в машиностроительный софт, становится минусом при проектировании судов. Количество деталей в судне и станке отличается на порядок. Можно ли будет с помощью новой САПР спроектировать авианосец или ледокол?

– Основа всей разработки судостроительного решения – математическое ядро С3D разработки С3DLabs, дочерней компании АСКОН. Данное ядро разрабатывается с 1995 года и является одним из четырех самых распространенных математических ядер в мире и единственным коммерческим математическим ядром в странах не Запада. Уникальные возможности ядра уже оценили более 55 заказчиков по всему миру, в том числе в США, Турции, Англии, Японии, Корее, России и в других стран. Кроме того, данное ядро активно используют каждый день более 100 000 инженеров, проектирующих свои изделия в "КОМПАС-3D". Параллельно идет доработка ядра для задач авиационной отрасли, разработки как поверхностей второго порядка, так и т.н. F-кривых, которые по своим возможностям даже более гладкие, чем поверхности в зарубежных САПР (например, NX).

Таким образом, "крепкая" база или основа для судостроительного решения есть, а вот конкретные инструменты для проектирования авианосца или ледокола нужно еще разрабатывать. При этом точность никогда не может быть минусом. Современный корабль, и надводный, и, тем более, подводный, разрабатывается с жесточайшими требованиями по многим ТТХ. Как раз во главу угла мы поставили необходимый в современном мире подход, с помощью которого на всех стадиях проектирования и изготовления дадим возможность конструкторам проработать конструкцию с необходимой им детализацией. Мы провели исследования и разработали методики, которые позволят нам реализовать этот подход на наших базовых системах.

В ситуации с точностью есть еще два аспекта. Во-первых, нас часто спрашивают, будем ли мы ставить болты в корабль, когда их там миллион. Нет, болты ставить не будем, но при формировании той или иной секции учет болтов вестись будет. Так же как учет сварки или длины сварных швов. Но физически вставлять болты мы, конечно же, не будем. Это и перегружает возможности компьютера, и на самом деле никому не нужно. В сводной ведомости – да, им будет выделено определенное количество позиций.

Второй важный момент: точность в машиностроении действительно намного выше, чем в судостроении. Но в судостроении существует проблема, когда на верфях собирают одну секцию, вторую, а в итоге разница между ними может составлять метры! Это реальная ситуация. Сейчас многие заводы закупили кучу дорогого измерительного оборудования, получили облако точек, а что делать с этим, не всегда знают. Массовой эта технология пока не стала, хотя и есть отдельные предприятия, которые уже решают задачи обработки облака точек. Это связано и с тем, что 3D-модели от проектанта до завода-изготовителя добираются не в виде3D-моделей, а чаще всего в сканированных чертежах. Проблема и в стандартах: до сих пор 3D-модель у нас не является обязательной, об этом я уже говорил. Доходит до абсурда: КБ создает 3D-модель, затем делает чертежи и отправляет их на завод. Там по этим чертежам вновь "поднимают" 3D-модель и производят объект морской техники. Смысл автоматизации теряется полностью.

– Почему нельзя передать 3D-модель?

– Первая проблема – использование зарубежных систем проектирования и управления данными. Из-за этого невозможно обеспечить безопасность при пересылке информации. Зарубежные продукты, которые у нас используют ведущие КБ, никак нельзя проверить, их исходного кода просто нет. И вряд ли он когда-то будет передан разработчиками, поэтому вопрос инфобезопасности этих САПР не решен ни технически, ни организационно. Об инфобезопасности можно долго рассказывать – есть опыт использования ПО "АСКОН" в защищенном исполнении одним из наших крупнейших заказчиков. Но говорить об этом нужно в специально оборудованном помещении и с соответствующими справками.

– Простой пользователь скажет: подумаешь, ядро; какая разница, чье ядро использовать?

– Во-первых, разные ядра рождают разные решения. Во-вторых, общее ядро позволяет обмениваться информацией проектировщику и расчетчику, расчетчику и технологу без потери данных. Это очень важно.

– Вы использовали термин "системная инженерия". Что это такое?

– Это когда у нас есть, например, ТЗ, где четко прописано, что корабль должен быть такого-то размера, он должен дойти до таких-то берегов и иметь определенные параметры. Таких требований сотни тысяч, и они влияют друг на друга. Размеры, водоизмещение, скорость, грузоподъемность, мощность двигателя – много чего. Описать, а далее отследить их взаимосвязь и зависимость одному человеку фактически невозможно. И корабль на выходе может получиться уже немного другим. Инструмент системной инженерии позволяет учесть взаимосвязь требований, причем на разных стадиях процесса. 

Например, заказчик хочет корабль длиной 30 метров такого-то водоизмещения. Проектант делает 3D-модель и выясняет, что с учетом всех требуемых параметров корабль получается "длиннее и толще". Загорается красный сигнал: ребята, у вас корабль получился больше! Почему? Человек не может все эти параметры отследить, а инструменты системной инженерии в рамках PDM-системы это позволяют. И повторюсь, делают это на различных стадиях жизненного цикла: и на стадии проектирования, и на стадии изготовления. Также мы хотим добавить так называемое SPDM – управление данными расчетов. Уже подписали соглашение с разработчиком такого решения компанией DATADVANCE.

Когда ты получил расчетные данные, даже в ANSYS, посчитал корабль, определил нагрузки, кто эти результаты знает? Расчетчики. Сколько параметров там? Ну, например, сотни, а конструктор, условно, говорит только о двадцати. Но они же все взаимосвязаны между собой, одни параметры влияют на другие. Как их проверить? Мы хотим, чтобы эти вещи в рамках системы управления жизненным циклом тоже учитывались и управлялись.

– Не так давно была представлена модель обстановочного судна проекта 3050.1А, созданного с помощью САПР компании "АСКОН". Какова трудоемкость создания данной модели? Что стало итогом работы конструкторов: комплект документов для Регистра или РКД для производства?

– По вопросам трудоемкости и текущей ситуации по проекту лучше обращаться непосредственно к разработчику данного проекта на Кингисеппский машиностроительный завод, но уже на "Армии-2023" некоторые их разработки, подготовленные при помощи "КОМПАС-3D", демонстрировались посетителям выставки.

– Будет ли новый софт распространяться на жизненный цикл судна?

– Обязательно. Невозможно построить судостроительную САПР, не разрабатывая тяжелую PLM-систему для задач судостроения. Именно специализированная сквозная PLM-система позволит предприятиям работать более эффективно, не воспроизводя раз за разом то, что уже когда-то было запроектировано инженерами при передаче проекта от проектанта на верфь.

– Какие еще компании участвуют в проекте создания САПР? Кто отвечает за гидродинамику, прочностной расчет и т.д.?

– В проекте запланировано активное участие наших коллег по консорциуму "РазвИТие", которые активно используют ядро С3D в своем ПО. Компания "Тесис" отвечает за газогидродинамические расчеты в рамках нового инструмента "Виртуальный бассейн", а НТЦ "АПМ" – за прочностные расчеты. Предусмотрено участие ряда других отечественных разработчиков, которые будут отвечать за VR, теорию корабля, 1D-моделирование, электрику и прочие модули, необходимые для создания полноценного решения для отрасли.

– Многие предприятия и КБ используют плагины собственной разработки. Предполагается ли интеграция подобных модулей в новый САПР?

– Да, конечно. Как и в базовых инструментах "КОМПАС-3D" и "ЛОЦМАН:PLM", в запланированном судостроительном решении будет открытое API, которое позволит расширять возможности базового ПО. Яркий пример использования API – ПО "Севмаш", работающее в "ЛОЦМАН:PLM" с 2004 года. За эти годы система расширилась за счет разработки собственных плагинов и приложений интеграторов для взаимодействия с другими системами предприятия. В настоящий момент в "ЛОЦМАН:PLM" тысячи сотрудников предприятия ежедневно решают задачи МСЧ.

Материалы по теме:
 

Краткий курс по перепроектированию судов Или Взгляд конструкторов на проблемы комплектации
 

Возобновлены работы над отечественной САПР для судостроения

Ренессанс подводного крыла