Кто разрабатывает отечественные программы для моделирования процессов гидродинамики?

– Андрей Юрьевич, не ошибусь, если скажу, что "ТЕСИС" фокусируется сегодня на развитии платформы для прочностного анализа, вычислительной гидрогазодинамики и тепловых задач?       

– Если говорить о фокусе новых разработок компании, то, несомненно, основным направлением остается вычислительная газо- и гидродинамика. Однако подавляющее большинство наших настоящих и будущих пользователей заинтересованы в решении связанных задач. Например, в двигателестроении это CFD задачи, связанные с теплопередачей и передачей результатов в прочностной анализ. Также актуальны расчеты камер сгорания, где необходимо использовать модели горения с химическими реакциями. Для моделирования объектов химической и нефтехимической промышленности совместное моделирование гидродинамических и химических процессов абсолютно необходимо.

В прочностных судостроительных задачах часто используются результаты уже проведенных CFD расчетов. Но есть некоторые  задачи, где необходимо совместно решать уравнения гидродинамики и механики твердого деформируемого тела, и такие задачи весьма важны. Это вызывает необходимость расширять спектр разработок "ТЕСИС".

В идеале мы стремимся к платформенной конфигурации нашего продукта, полагая, что платформа более удобна пользователю по сравнению с набором разнородных по архитектуре и идеологии программных продуктов. Уже сейчас в спектр предлагаемых функциональных модулей входят модули горения, обледенения, акустики. В стадии активной разработки и тестирования находятся модули ледопроходимости, кинематики твердых тел. 

– Какие продукты "ТЕСИС" используются в судостроении?  

– Наш флагманский продукт – FlowVision. Он является основным для многих отраслей, в том числе, для судостроения. Существуют и развиваются и другие продукты, но их применение носит узкий отраслевой характер. FlowVision – универсальный продукт общего назначения для решения широкого спектра задач вычислительной аэро и гидродинамики.

Понятно, что успешное использование многофункционального программного комплекса требует высокой квалификации инженера-расчетчика. Чтобы снизить порог  и расширить область распространения продукта мы выпускаем методики расчетов для наиболее типовых задач. Методики можно считать отдельным продуктом, даже учитывая то, что они выпускаются на бумаге в форме пошаговой инструкции. Мы стремимся автоматизировать процесс решения этих задач. Это напрямую связано с интересами наших пользователей, настоящих и будущих.

– Насколько FlowVision популярен в судостроении? Расскажите об основных заказчиках, крупных внедрениях, техподдержке.

– Популярность FlowVision в судостроении имеет место, но ей есть куда расти. Сейчас наш продукт используется в двух конструкторских бюро подводного судостроения, четырех – надводного и в других КБ, связанных с кораблестроительной тематикой. Помимо этого, мы выполняем расчетные заказы многих бюро, которые с удовольствием используют результаты наших расчетов, но пока не решаются приобрести постоянные лицензии. А зря! Вместе с лицензиями мы не только проводим обучение и техническое сопровождение на начальной стадии освоения, мы также передаем пошаговые методики решения типовых судостроительных задач. Они помогают конструкторам получать хорошие результаты и не требуют от них высокой квалификации расчетчика.

Наша техническая поддержка в отличие от техподдержки зарубежных вендоров не только обеспечивает нормальное функционирование продукта, но и помогает пользователям находить ошибки в постановке задач, подсказывает приемы расчетов, дает проверенные советы. Мы обращены к пользователям, заинтересованы в них, всячески способствуем их многочисленным успехам. 

– С каким отраслевыми компаниями вы сотрудничаете при разработке новых продуктов и решений для судостроения?  Насколько вам важна обратная связь? Много ли в компании сотрудников с опытом работы в судостроительных КБ?

– Мы сотрудничаем со всеми нашими пользователями и еще с большим числом потенциальных пользователей. Тесная связь с ними позволяет не допускать ошибок и не делать лишнюю работу в разработке новых решений. Регулярно проводим встречи с КБ, с отделами НИИ, с вузами и другими организациями, влияющими на отрасль. Без частых встреч мы бы оказались вне отрасли, без понимания того, что и как нужно делать, в каком направлении развиваться.

Кроме того, продолжается большая совместная работа в рамках Консорциума "Развитие", в
том числе в рамках разработки "Цифровой платформы судостроения". В рамках данной
платформы, кроме самой 3D-САПР и системы управления инженерными данными, 
запланирован большой блок встроенных расчетов по теории корабля, 1D-расчетам,
прочностным расчетам и газо-гидродинамическим расчетам с помощью KompasFlow и
FlowVision. С учетом использования технологии SPDM в системе управления инженерными
данными, все расчетные данные будут сохраняться в единой платформе для
судостроителей. Также ведется плотная работа с Российским морским регистром судоходства для верификации разработанного ПО.

Например, сейчас основные векторы нашего развития в судостроении – это расчетное обеспечение ледового плавания и автоматизация типовых расчетов. Последнее, в большой степени связано с развитием судостроительного САПР, где типовые расчеты должны быть гладко встроенными и не вызывающими отторжение у проектантов и конструкторов.

В Санкт-Петербурге небольшое по составу подразделение "ТЕСИС", у нас трудятся четыре сотрудника с опытом работы в судостроительных КБ. Это немного, но эти люди очень высокой квалификации, знающие гораздо больше, чем требуется в текущий момент для решения той или иной задачи. Это позволяет нам справляться с новыми задачами и часто положительно удивлять наших заказчиков.

– Используют ли FlowVision в своей работе небольшие гражданские КБ? Работают ли модули FlowVision в среде Linux и на платформе "Эльбрус"?

– Небольшие и некоторые средние по числу сотрудников судостроительные КБ находятся скорее в процессе выживания, чем в процессе успеха и процветания. Понимая, но не обсуждая здесь причины этого, замечу, что для них FlowVision является трудно окупаемым приобретением. Но такие КБ охотно заказывают у нас расчеты, что говорит о растущем интересе к таким методам проектирования, в том числе со стороны заказчиков.

Релизная версия FlowVision работает под управлением Windows и Linux, причем,  начиная с лета 2023 года, речь идет и о решателе, и о пре-пост-процессоре в любой комбинации. Наиболее популярна схема подготовки данных и просмотра результатов на офисной Windows машине, а проведение расчетов – на кластере под управлением Linux системы. Но ничто не мешает использовать Linux для пре-пост-процессинга. Поскольку "ТЕСИС" – разработчик FlowVision, то довольно легко много лет тому назад была сделана версия для работы еще на "Эльбрус-4С", затем на "Эльбрус-8С". Мы пытаемся не просто делать версии для различных поколений процессоров "Эльбрус", но также исследовать скорость работы FlowVision на них. Если заказчик хочет считать на "Эльбрусе", никаких проблем нет.

– В силу разных обстоятельств конструкторы почти перестали работать сегодня в опытовых бассейнах, отдавая предпочтение CAE программам. Как вы считаете, у бассейнов есть будущее?

– Не соглашусь с тем, что конструкторы почти перестали работать в опытовых бассейнах. Действительно, загрузка бассейнов стала ниже. Причин этого несколько. Во-первых, сокращение числа проектов новых судов и кораблей. Во-вторых, внедрение расчетных методов проектирования гидродинамики судна. В-третьих, значительная стоимость испытаний в бассейне. С другой стороны, надежность результатов испытаний в бассейне остается высокой. Также, существующие нормативные документы обязывают проектантов проводить испытания в доверенных бассейнах.

Важно отметить, что стоимость испытаний в бассейне одной модели сравнима со стоимостью гидродинамического расчета той же модели CFD инструментом. Но далеко не всегда первый вариант геометрии корпуса судна сохраняется до конца. Как правило, изменения происходят на всех стадиях работ – от эскизного до рабочего проектирования. Изготовление модели, соответствующей каждому изменению, и ее испытание в бассейне становится весьма затратным делом. А в случае, когда требуется оптимизация геометрии корпуса, чтобы "дотянуть" до проектных заданных значений, многочисленные испытания в бассейне разорят КБ. В этих случаях CFD расчеты просто незаменимы.

Таким образом, мы получаем эффективное сочетание из использования CFD расчетов на ранних стадиях проектирования и, если потребуется, на стадии оптимизации, и из окончательной проверки в бассейне. При должном уровне развития судостроения, соответствующим нашей стране, без дела не останутся ни бассейны, ни CFD расчетчики.

– Вы сотрудничаете с судостроительными вузами? Где сегодня можно обучиться азам работы с САЕ?

– В России работает только один полноценный судостроительный вуз – СПбГМТУ, или с любовью – Корабелка. К сожалению, его также сильно задела развившаяся с 1990 годов тенденция к снижению уровня образования. Быстро эту тенденцию назад не повернуть. Поэтому работаем с теми, кого имеем. Те выпускники, которые пришли на заводы, в НИИ и КБ и смогли преодолеть себя, остаться в профессии, повысить свой уровень до востребованного,– безусловно, заслуживают уважения. И, если они проявляют серьезный интерес к расчетам, то, как правило, становятся профессионалами. Таких людей мы учим и не жалеем времени на увеличение их компетенций. Это и по-человечески приятно, и полезно для нашего бизнеса.

В Корабелке и в других вузах есть плановые учебные дисциплины, где учат основам CAE, но их эффективность не высока. В лучшем случае рядовой выпускник только вспомнит, что когда-то что-то подобное изучал. Поэтому основная надежда на увлеченных одаренных студентов, которых один-два на поток, и на уже работающих взрослых молодых инженеров, сделавших разумный выбор.

– Каков уровень продуктов и решений "ТЕСИС" по меркам глобального рынка?

– Недавно мы участвовали в воркшопе по гидродинамике корпуса судна, проводившемся университетом Чалмерса в Гетеборге. Среди примерно полусотни участников из разных стран, мы без преувеличения показали результаты наиболее близкие к эталонным. Регулярно, по собственной инициативе и по предложениям наших заказчиков, мы проводим "слепые" тестовые расчеты и сравниваем наши результаты с результатами, полученными заказчиками на ведущих зарубежных инструментах. Во всех (!) случаях за последние пять лет наши результаты оказывались не хуже, а в некоторых случаях лучше по качеству при меньшей трудоемкости их получения.

Поэтому мы обоснованно утверждаем, что FlowVision находится на первой линии в одном ряду с несколькими ведущими зарубежными программными инструментами. Разумеется, есть области, где мы лучше, есть области, где нам надо еще напрячься. Среди последних – обработка результатов. По предложениям наших пользователей мы работаем над дополнительными сервисными модулями, дающими специализированные отраслевые характеристики, которые уже стали отраслевыми стандартами. Рост числа наших пользователей в России и за рубежом (даже в текущий период!) подтверждает, что мы на правильном пути.

– Способны вы заместить САЕ-продукты компаний, которые покинули российский рынок? Используете ли вы в своих продуктах сторонние компоненты?

– В области судостроения – однозначно да, мы не только способны заместить зарубежные продукты, мы успешно их замещаем прямо сейчас. Конечно, у расчетчиков, привыкших к работе с зарубежными продуктами, возникают небольшие трудности при переходе на наш продукт, но это легко преодолевается обучением, начальным техническим сопровождением и технической поддержкой.

Сейчас с помощью FlowVision мы решаем весь спектр судостроительных CFD задач, которые раньше решались на зарубежном ПО. Более того, мы не стоим на месте и расширяем наши возможности. Примером этого являются разработки в области ледопроходимости.

Сторонние продукты мы практически не используем. За 30 лет развития все делали своими руками. Надо отдать должное сотрудникам "ТЕСИС", которые в нелегкие годы смогли преодолеть экономические трудности и создать неплохой программный инструмент, обретающий все большую популярность не только в судостроении.

– Широко известна математическая школа "ТЕСИС"...

– Ядро команды разработчиков – это выходцы из московского Физтеха, МГУ, МВТУ, МИФИ и петербургской Корабелки. Мы развиваем идеи вычислительной гидродинамики и физики, заложенные академиками Олегом Михайловичем Белоцерковским и Эдуардом Евгеньевичем Соном.

Наша команда разработчиков работает одновременно как небольшой научно-исследовательский институт и производственный конвейер. Мы не только разрабатываем новые численные методы, решаем задачи численного моделирования различных физических процессов, но и активно печатаемся в научных журналах, как в российских, так и зарубежных. Также мы ищем и подбираем таланты – людей, которым интересно работать в области численного моделирования нашего Мира.

Список тем и проектов, которые ведем мы и наши пользователи – огромен. Кроме задач судостроения, сверх- и гиперзвуковой аэродинамики, машиностроения, это и проблемы, которые крайне важны для всего человечества – медицинские задачи движения крови в кровеносных сосудах человека, прежде всего сердца, а также тромбообразования в артериях и венах.

В заключение скажу, за 30 лет развития "ТЕСИС" преодолел большой путь, но это только расширило горизонты компании и показало, как далеко можно идти дальше. Развитие математического моделирования, решение практических сложных задач, автоматизация труда проектантов и конструкторов – увлекательно, интересно и полезно для нас, для промышленности, для страны. Мы любим свою работу и счастливы ей заниматься!