Бизнес со скоростью света

Наука и технологии
СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ
«Эксперт» №26-27 (950) 29 июня 2015
Современное машиностроение невозможно без САПР и PLM-систем. Однако Россия оказалась здесь в опасной зависимости от иностранных разработок. Создание отечественного программного обеспечения потребует объединения усилий разработчиков и машиностроителей
Бизнес со скоростью света

В промышленном мире происходят коренные изменения. Граница между реальным и виртуальным миром постепенно стирается; современные информационные и коммуникационные технологии объединяются с «классическими» промышленными процессами, кардинально меняя привычный образ производства. Появляется возможность представления в цифровой форме всего жизненного цикла* любого изделия или сооружения, от проектирования до утилизации.
«Сегодня можно спроектировать, сконструировать, рассчитать и смоделировать практически любое изделие вне зависимости от его сложности, а также разработать технологию его изготовления и спланировать процесс его производства. Можно провести все необходимые испытания и отследить всю историю эксплуатации продукта, не выходя за пределы цифрового мира», — объясняет Лоран Вальрофф, генеральный директор представительства французской компании Dassault Systemes в России и странах СНГ.
Это состояние современной промышленности и всего материального производства закладывалось в конце 80-х — 90-е годы прошлого века. «Оно революционно и беспрецедентно, — говорит начальник отдела комплексной автоматизации корпорации “Уралвагонзавод” Вадим Кузин. — В нем стирается грань между физическим изделием и его цифровой моделью. Не случайно это состояние получило название Commerce At Light Speed, то есть бизнес со скоростью света».
Ядром всего комплекса программ, процедур, правил и соответствующей документации систем обработки информации, обеспечивающих цифровое преобразование промышленности, является система автоматизированного проектирования, или САПР, — аббревиатура, ставшая в русском языке фактически самостоятельным словом.
Но пока, российская промышленность попала в значительную зависимость (в некоторых отраслях экономики — в стопроцентную) от импортного инженерного программного обеспечения, лежащего в основе цифрового преобразования. В современных условиях потенциально это может грозить остановкой важнейших оборонных и опасных производств, а то и сознательного вывода их из строя (достаточно вспомнить загадочную историю с остановкой иранских центрифуг для обогащения урана в 2010 году). Как считает руководитель дивизиона PLM инжинирингового центра МВТУ им. Баумана Виталий Морозов, «мы стоим перед угрозой глобальной IT-катастрофы»



*Период от возникновения потребности в создании продукции до ее ликвидации вследствие исчерпания потребительских свойств. Основные этапы жизненного цикла — проектирование, производство, техническая эксплуатация, утилизация. Применяется по отношению к продукции с высокими потребительскими свойствами и сложной наукоемкой продукции высокотехнологичных предприятий.

САПР и ее возможности
Как объясняет Максим Егоров, генеральный директор компании «Нанософт», одного из ведущих российских разработчиков САПР, «САПР — это совокупность современных средств проектирования всего, что может быть изготовлено. Хотя не все, что изготавливается, пока проектируется с помощью САПР, но это именно пока».
«Благодаря

История вопроса

В США САПР появилась вскоре после окончания Второй мировой войны, когда был изобретен станок с числовым программным управлением, что позволяло автоматизировать производство. Это немедленно породило потребность в создании двухмерных и трехмерных моделей, которые используются для программирования станков с ЧПУ.

Уже к 1970-м был разработан весь необходимый математический аппарат для 3D-моделирования изделий на компьютере — то, что называется геометрическим ядром САПР. Тогда же появились первые промышленные САПР, которые начали массово использовать корпорации Boeing и General Motors. Первопроходцами САПР были авиастроители: так, компания Dassault Systèmes тоже родилась из французского авиационного предприятия Avions Marcel Dassault.

В 1985 году министерство обороны США объявило о планах создания глобальной автоматизированной системы электронного описания всех этапов проектирования, производства и эксплуатации продуктов военного назначения.

В СССР интерес к САПР по большому счету возник только в 1980-е, с появлением персональных компьютеров. К этому времени относятся и первые разработки. Некоторые коллективы, работавшие в этой сфере, впоследствии выросли в крупные российские компании, такие как АСКОН, НТЦ АПМ и «СиСофт девелопмент».

Серьезным толчком для разработки российских САПР стал выход на наш рынок американской компании Autodesk в 1989 году. Это создало в стране большой рынок для тех российских разработчиков, которые стали специализироваться на производстве расширений для главного программного продукта Autodesk — AutoCAD.

«В определенной степени именно пиратство, поощряемое поставщиками программной продукции (в основном это относится к Autodesk), привело к взрывному росту использования САПР в России, — рассказывает генеральный директор компании “Нанософт” Максим Егоров. — В 1990-е годы, если речь шла о САПР, фактически имелся в виду AutoCAD». Хотя, как считают многие отечественные специалисты, российские технологии уже тогда имели хорошие заделы.

В 1990-е в России сформировался рынок САПР, была создана сеть их дистрибуции и сопровождения. Одновременно российские разработчики создавали собственные САПР, которые либо были написаны с нуля, как «Компас» компании АСКОН и T-FLEX компании «Топ-системы», либо использовали зарубежные САПР как платформу для создания специализированных приложений, как, например, разработки «Консистент софтвеа» (ныне «СиСофт девелопмент»). Знание особенностей и учет российских стандартов и методик проектирования давал российским компаниям значительное конкурентное преимущество перед западными вендорами, чьи продукты часто не имели такой привязки к российским реалиям.

Выводы:

1. Наличие САПР и PLM-систем стало неотъемлемой и обязательной частью производства во всех отраслях промышленности.

2. Применение цифровых методов в машиностроении сокращает цикл разработки и выпуска новых моделей, существенно облегчает работу предприятий в режиме аутсорсинга и кооперации.

3. Реальная эффективность использования цифровых технологий достигается лишь в том случае, если все работы на предприятии идут в едином информационном пространстве.

4. В России широко развита разработка САПР и PLM-систем легкого и среднего класса, которые способны обеспечить практически полное импортозамещение в этих классах.

5. Важное преимущество российского рынка — его конкурентность в этих классах указанных систем.

6. Большинство предприятий, выпускающих относительно простую продукцию, могут успешно использовать российские разработки.

7. Российская промышленность оказалась в полной зависимости от иностранного инженерного программного обеспечения в тяжелом классе САПР и PLM-систем, которые востребованы флагманами промышленности.

8. Оптимальная стратегия импортозамещения, по мнению большинства участников рынка, должна строиться на основе консорциума рыночных игроков, как процесс постепенного наращивания сложности и масштабов решаемых задач эволюционным путем.

9. Есть точка зрения, что решение такой серьезной задачи потребует создания профильной госкорпорации.

Сложности перехода

Если речь идет о разработке всеобъемлющих САПР и PLM-систем для замены импортных продуктов, причем только для машиностроения, не говоря уже о других областях промышленности и строительства, то, по мнению большинства опрошенных нами специалистов, еще до начала разработки программного обеспечения необходимо провести тотальное обследование всех заинтересованных, или, по крайней мере, ключевых предприятий и целых отраслей, чтобы понять, что действительно требуется от САПР и PLM-систем. Только на основании спецификации сформированных требований можно разработать общее техническое задание и начинать разработку. Но, как отметил в интервью CNews директор по работе с партнерами в машиностроении российского представительства Autodesk Павел Брук (в настоящее время — директор по развитию бизнеса Dassault Systèmes в России и СНГ), «главная сложность при продвижении продуктов САПР на российском рынке — отсутствие в России развитой практики долгосрочных планов развития промышленности. А построение IT-системы — это всегда долгосрочные инвестиции». Вот почему первый этап подготовительной работы внедрения САПР и тем более PLM-систем должен состоять в разработке планов долгосрочного развития каждого предприятия, действительно желающего перейти к «жизни в цифровой форме».
Именно наличие таких планов позволило начать переход к всеобъемлющему цифровому производству на КамАЗе. Реализованный там еще в 2000 году пилотный проект внедрения PLM-системы показал всем его участникам, что ее применение обеспечивает более эффективную организацию работ, чем существовавший на тот момент бумажный поток документации. Но самый главный вывод состоял в том, что локальное использование цифровых технологий абсолютно бесперспективно, эффективность достигается, только когда все работы идут в едином информационном пространстве. Поэтому уже в 2007 году было принято решение внедрять именно PLM-систему. Одновременно был проведен анализ конкурирующих PLM-систем. В результате по сумме показателей была выбрана программа компании Siemens. К концу 2010 года вся разработка конструкторской документации велась уже полностью в электронном виде в едином научно-техническом центре. Заводы объединения тоже были включены в единый контур конструкторской документации.

Но «сложность перехода к всеобъемлющему цифровому производству, — объясняет член-корреспондент РАН, генеральный директор Национального института авиационных технологий Олег Сироткин, — заключается в том, что для этого надо не только сконструировать изделие в цифре, но спроектировать все технологические процессы. А информационная база технологических процессов как минимум в десять раз больше, чем конструкторская, потому что на изготовление каждой детали приходится в среднем десять технологических процессов, которые в основном у нас не смоделированы и, соответственно, не формализованы». Задача моделирования и формализации технологии значительно сложнее просто конструирования: по словам Олега Сироткина, «технологические процессы сопровождаются сложнейшими физическими процессами, протекание которых определяется свойствами оборудования и используемых материалов. И это надо учитывать при моделировании технологических процессов».

Такая работа по оцифровке технологических процессов начата в 2012 году и на КамАЗе. «Сейчас на конвейер КамАЗа встает новый модельный ряд тягачей, — рассказывает главный конструктор цифровых систем проектирования ОАО “КамАЗ” Алексей Пуртов. — Со старыми у них ничего общего. С помощью Siemens на КамАЗе разработали и технологическую модель данных, и способ моделирования сборки. Поскольку у разработчиков не было права на ошибку, техпроцесс одновременно делали традиционным способом и в цифре. Сравнение обоих вариантов показало, что цифровая документация позволила снять очень много ошибок, сэкономить большие средства и время, необходимое для внедрения новой продукции».

Опыт КамАЗа показывает, что всеобъемлющий переход серьезных предприятий на цифровые технологии может потребовать до 10 лет.

Как быть с операционной системой

Если выстраивать иерархию проблем, стоящих перед разработчиками инженерного программного обеспечения, то следующая после разработки собственно САПР — выбор операционной системы (ОС), на базе которой производится ее разработка. В настоящее время большинство разработок САПР и PLM-систем ведется на базе ОС Microsoft. Однако в связи с участием компании Microsoft в антироссийских санкциях возникли опасения, что самостоятельной разработки САПР без замены операционной системы для надежной защиты от санкций недостаточно. Дело в том, что ОС Microsoft является так называемым проприетарным программным обеспечением (англ. proprietary software), то есть частной собственностью его авторов. В результате разработчики САПР (и не только) в определенном смысле оказываются в полной зависимости от Microsoft.

Возможным вариантом отказа от ОС Microsoft является использование свободных операционных систем с открытым кодом*, в частности Linux. Такой точки зрения придерживается, например, Виталий Морозов из МВТУ им. Н. Э. Баумана: «Необходимо использовать операционную систему, которая не будет импортозависимой и находится в открытых источниках. Скорее всего, мы будем ориентироваться на Linux, поскольку она в открытом доступе, ее коды проверяемы, то есть можно проанализировать их в том числе на предмет различных закладок и других угроз».

Наконец, третий вариант — разработка собственной ОС, хотя, как признал Дмитрий Оснач (АСКОН), по сложности эта задача сопоставима с разработкой всего инженерного ПО и внедрить ее рыночными методами будет очень сложно, «только какими-то методами государственного регулирования».

*Программное обеспечение, пользователи которого имеют права на его неограниченную установку, запуск, свободное использование, изучение, распространение, а также изменение и распространение копий и результатов изменений.