Вендоры обсудили развитие ПО для инженерного анализа на IV Международном форуме «Передовые цифровые и производственные технологии» в СПбПУ

15 декабря 2022 года состоялся круглый стол «Тренды передового программного обеспечения для инженерного анализа», который объединил крупных вендоров для обсуждения развития и импортозамещения программного обеспечения (ПО) в стране.
Мероприятие стало частью IV Международного форума «Передовые цифровые и производственные технологии», который прошел на базе Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого (СПбПУ) с 14 по 15 декабря.

Цель круглого стола – ознакомление представителей российской промышленности с имеющимися на отечественном рынке передовыми разработками в области ПО инженерного анализа, а также знакомстве вендоров с актуальными потребностями промышленности для последующей выработки дорожной карты развития и совершенствования разрабатываемого ПО.

Приветственным словом открыл сессию ведущий специалист Инжинирингового центра (CompMechLab^®) СПбПУ, директор департамента «Дистрибьюция программных систем компьютерного инжиниринга» ООО «ЛВМ» Антон Алексашкин. Модератор представил участников мероприятия, а также выделил основную тематику и направление дискуссии.

• «Участники форума “Передовые цифровые и производственные технологии” четко понимают, что такое цифровая трансформация и современное промышленное производство, которое невозможно представить без создания адекватных компьютерных моделей, разрабатываемых изделий и цифровых двойников – одной из самых востребованных на данный момент технологий в мировой промышленности.
• Для того чтобы создать полноценный цифровой двойник изделия или процесса, который ляжет в основу разработки, производства и последующей эффективной эксплуатации сложного наукоемкого изделия, необходимо, но недостаточно просто использовать в процессе моделирования специализированное ПО для инженерного анализа. Для этого требуется наличие специализированной цифровой платформы разработки и применения цифровых двойников. Именно таким платформам, а также интегрируемым с ними инженерным программным продуктам и будет посвящена наша сегодняшняя дискуссия»,
  – сообщил Антон Алексашкин. 

Открыла блок выступлений ведущий инженер Инжинирингового центра (CompMechLab^®) СПбПУ Татьяна Калинина, которая представила презентацию на тему «Цифровая платформа разработки и применения цифровых двойников CML-Bench™».

В ходе доклада спикер подробно рассказала об этапах работы, необходимых при применении платформы в производственные процессы:

• «В первую очередь для успешной реализации проекта необходимо все тщательно спланировать. В цифровой платформе для разработки и применения цифровых двойников CML-Bench™ имеются функциональные возможности для визуализации процесса.
• Следующим важным критерием становится формирование компетентной команды для решения высокотехнологичных задач. Цифровая платформа позволяет подключать к проекту как главного конструктора, так и линейного инженера с различными уровнями доступа. По ходу реализации проекта мы можем отслеживать все проводимые цифровые (виртуальные) испытания и проектные решения, которые принимались в процессе реализации проекта».

Также Татьяна Калинина сообщила, что цифровая платформа помогает осуществлять непрерывный мониторинг выполнения требований на всех уровнях, представленных в виде:

• Матрицы требований и целевых показателей (комплексный мониторинг и анализ влияния показателей или группы показателей друг на друга);
• Дерева эволюции принятия решения (анализ хронологии и перспективности ветки развития с отслеживанием изменения ключевых показателей);
• Динамики изменения показателя (анализ динамики достижения целевого показателя и чувствительности к изменениям в проекте).

Следующий доклад был посвящен передовому программному ПО инженерного анализа, внедряемого группой компаний (ГК) CompMechLab на территории России. С презентацией о внедряемом ПО выступил Антон Алексашкин, начав с представления ГК CompMechLab, головной компанией в которой является ООО Лаборатория “Вычислительная механика”. Спикер рассказал, что ГК CompMechLab – spin-off структура СПбПУ, а также ключевой стратегический партнер Центра НТИ СПбПУ.

• «Среди основных направлений деятельности ГК можно выделить НИР/НИОКР в современном CAD/CAE/CFD/PLM ПО, разработку цифровых двойников (Digital Twins) изделий и процессов, курсы обучения по работе в инженерном ПО, дистрибьюцию инженерного ПО и техническую поддержку пользователей», – поделился спикер.

В связи с наступлением новой реальности многие иностранные вендоры ушли с российского рынка, однако российские разработчики инженерного ПО готовы предлагать эффективные и качественные инструменты для решения актуальных задач компьютерного проектирования и моделирования. Антон Алексашкин рассказал о программных продуктах ряда партнеров ГК CompMechLab, представители которых не смогли присутствовать на панельной сессии лично. Так, было подробно освещено программное обеспечение FlowVision (разработка московской компании ООО «ТЕСИС») – мультидисциплинарной платформы, предназначенной для решения широкого класса задач гидрогазодинамики, FSI-задач, задач теплопереноса, горения и электродинамики.

Спикер сообщил, что в основе FlowVision лежат численные решения трехмерных стационарных и нестационарных уравнений динамики жидкости и газа, включающие в себя законы сохранения массы, импульса (уравнения Навье-Стокса) и уравнения состояния.

Для расчета сложных движений жидкости и газа, которые сопровождаются дополнительными физическими явлениями (например, турбулентностью, горением, контактными границами раздела, пористостью сред, теплопереносом и пр.), в математическую модель включаются дополнительные дифференциальные уравнения для их описания.

Обладающая собственным генератором конечно-элементной сетки, программная платформа FlowVision позволяет моделировать ньютоновские и неньютоновские жидкости, решать задачи гидродинамики в 3D постановке для до-, сверх- и гиперзвуковых скоростей, моделировать горение многофазного течения, а также изотропное и анизотропное сопротивление среды.

Спикер отметил, что ПО FlowVision уже более 20 лет известно не только в России, но и в мире, и применяется инженерами-расчетчиками в таких отраслях, как атомная энергетика, двигателестроение, судостроение, автомобилестроение, гражданское и промышленное строительство.

Также Антон Алексашкин представил ПО «Универсальный механизм», разработку ООО «Вычислительная механика».
Данное ПО предназначено для моделирования динамики и кинематики плоских и пространственных механических систем, таких как подвески автомобилей и грузовой техники, вагонные тележки, траки гусеничной техники, различные приводы винтовых систем.

Типы решаемых ПО «Универсальный механизм» задач – это и линейный анализ, и задачи динамики, в том числе динамики сложных тем (multi-body systems), прямые и обратные задачи кинематики, анализ долговечности элементов конструкций и т.п. При проведении различных типов анализа могут быть использованы все необходимые величины: координаты, скорости, ускорения, силы реакций в шарнирах, усилия в пружинах и т.д.

ПО «Универсальный механизм» широко используется в железнодорожной и транспортной отрасли, а также в оборонной промышленности, и известно не только в России, но и в странах СНГ, Китае, Австралии.

В конце своего доклада Антон Алексашкин упомянул и о возможности внедрения на предприятия отечественного программного комплекса QForm (разработка ООО «Кванторформ», г. Москва), призванного заменить продукцию ушедших из России компаний ESI Group и Autoform.

QForm – это модульная программная система, предназначенная для моделирования процессов штамповки и экструзии металлов. Данное ПО отлично подходит для моделирования большинства производственных задач: горячей, тёплой и холодной объёмной штамповки, свободной ковки, вальцовки, раскатки и многих других операций.

Далее, свой доклад представил генеральный директор АО «АСКОН» Максим Богданов. В ходе выступления эксперт рассказал о компании, а также выделил основные направления развития организации, среди которых двигателестроение, авиастроение и судостроение. Кроме того, спикер представил единую платформу PLM консорциума «РазвИТие», позволяющую присоединять к себе или интегрироваться с различными программными продуктами в области инженерного анализа.

• «Текущие решения АО “АСКОН” и консорциума “РазвИТие” вместе с современными отечественными расчетными методиками и специализированными платформами позволяют разрабатывать Цифровые двойники изделий высокого уровня адекватности», – поделился докладчик.

Продолжил серию выступлений руководитель направления внедрения и технического сопровождения разработок ООО «Фидесис» Вячеслав Попов. Докладчик представил обзор функциональных возможностей программных решений CAE Fidesys.
Презентацию спикер начал с рассказа о компании ООО «Фидесис», которая представлена на рынке уже с 2009 года. Также организация является членом NAFEMS – международного агентства по методам конечных элементов и стандартизации. ПО CAE Fidesys входит в реестр отечественного ПО Минсвязи и Минцифры.

ПО CAE Fidesys представляет собой модульную платформу, предназначенную для решения статических и динамических задач прочности, волновой динамики, тепловых задач. Также CAE Fidesys позволяет осуществлять расчет слоистых композиционных материалов, проводя гомогенизацию гетерогенной структуры и определяя эффективные свойства материала. ПО CAE Fidesys уникально тем, что, в отличии от российских и зарубежных аналогов, инженер-расчетчик с его помощью имеет возможность применять не только метод конечных элементов, но и метод спектральных элементов, позволяющий значительно снизить время расчета для сложных динамических задач.

Во время доклада Вячеслав Попов выделил сильные стороны CAE Fidesys:

• «На сегодняшний день можно выделить целый ряд преимуществ CAE Fidesys. Среди них: высокая точность и скорость вычислений, возможность распараллеливать решения на ядрах кластера или суперкомпьютера, гибкий и надежный генератор конечно-элементных сеток, большое количество поддерживаемых CAD-форматов, кроссплатформенность, низкие минимальные аппаратные требования, невысокая стоимость и возможность использования облачной версии».

В завершении своего доклада Вячеслав Попов поделился, что ООО «Фидесис» разрабатывает функциональный модуль для моделирования аддитивного производства из металлопорошков методом селективного лазерного сплавления, и в ближайшее время данное решение будет доступно заказчикам.

О современных инструментах мультидисциплинарной платформы COMSOL Multiphysics^® рассказал руководитель отдела технической поддержки и продвижения ООО «КОМСОЛ» Сергей Янкин. COMSOL Multiphysics^® представляет собой интегрированную модульную платформу для численного моделирования и оптимизации практически любой физической или физико-химической системы. Основным используемым алгоритмом решения является метод конечных элементов, однако для ряда задач доступны формулировки на основе метода граничных элементов, а также трассировки частиц и лучей.
Сергей Янкин отметил, что в ПО COMSOL можно создавать расчетные модели для решения задач механики и акустики, гидрогазодинамики и тепломассообмена, электродинамики и оптики, химии и электрохимии. Особая ценность заключается в возможности моделирования сопряженных процессов и решения сложных мультидисциплинарных задач.

Также эксперт сообщил о специализированном инструменте ПО COMSOL, позволяющем на базе разрабатываемой расчетной модели или группы моделей построить свою утилиту, которая является своего рода кастомизируемым под пользователя приложением для работы с типовыми для конкретной организации моделями.
Сергей Янкин добавил:

• «Специализированная среда разработки CAE-моделей позволяет кастомизировать интерфейс пользователя с точки зрения удобства управления настройками модели и решателя, а также добавления необходимых макросов и скриптов, что позволяет типизировать расчеты и минимизировать время как настройки расчетной модели, так и обработку результатов».

Стоит отметить, что компания COMSOL, являясь шведской компанией, приняла решение остаться на рынке России и продолжает в полном объеме работать с российскими клиентами.

Доклад о программных продуктах APM руководителя расчетного отдела ООО «НТЦ «АПМ» Дмитрий Александров завершил серию выступлений.
Спикер рассказал о том, что в линейке программных продуктов APM можно выделить два основных продукта – APM FEM и APM WinMachine.

Дмитрий Александров отметил, что система базового прочностного анализа APM FEM (интегрированная с CAD-системой КОМПАС-3D) предназначена для выполнения экспресс-расчетов напряженно-деформированного состояния объектов и изделий в 2D и 3D постановке. В то же время APM WinMachine предназначен для детализированного проектирования и расчета механического оборудования и конструкций в области машиностроения, и позволяет решать такие задачи, как анализ напряженно-деформированного состояния, устойчивости, вынужденных колебаний, трещиностойкости, усталости, а также проводить нелинейный анализ. Программный продукт APM WinMachine построен по модульной схеме, что обеспечивает удобство его использования под узконаправленные отраслевые задачи машиностроения. Среди решаемых задач – задачи механики разрушения, гармонического анализа, расчета элементов трубопроводов и проведения топологической оптимизации конструкций.

Дмитрий Александров добавил:

• «“НТЦ “АПМ” также разрабатывает программные модули для решения задач строительной механики, будь то кирпичные строения, железобетонные конструкции или даже деревянное домостроение. Наша компания получила все необходимые сертификаты соответствия для применения продуктов APM в строительной отрасли».