К созданию отечественной универсальной интегрированной инженерной программной платформы: что же такое проект «Гербарий»

Организационная структура проекта

• Головной исполнитель проекта: АО «Системы управления»,
• Соисполнители: ЗАО «Топ Системы», ООО «Рексофт».

• управление архитектурой создаваемых решений (на данный момент это ЕСУ и ИИПП),
• управление функциональными требованиями к ЕСУ и ИИПП,
• разработка и описание единой модели данных и единой модели процессов для программных средств, реализующих технологию и удовлетворяющих требованиям конечных пользователей и разработчиков инженерного программного обеспечения (ИПО),
• методологическое обеспечение проекта,
• техническая экспертиза и квалификационное тестирование разрабатываемых в рамках проекта ЕСУ и ИИПП.

ООО «Рексофт» отвечает за разработку единой среды для управления модулями инженерного программного обеспечения (ЕСУ ИПО).

Предпосылки проекта

• Инженерные задачи должны решаться на основе цифрового представления моделей изделий. Обычно это 3D модель, обогащённая широким набором атрибутивной информации, используемой для решения конкретной задачи. И сейчас нет единого средства представления такой модели. В первую очередь имеется в виду не формат хранения, а программная библиотека, обеспечивающая решение задачи управления цифровой моделью.
• При решении инженерных задач необходима реализация большого числа функций, связанных с визуализацией цифровых моделей. Это может быть просто вывод 3D графики, представляющей образ модели в различных режимах. Это может быть визуализация параметров какой-то инженерной задачи (граничных условий). Это может быть визуализация расчётной модели или результатов расчёта. Для выполнения всех этих функций имеются стандарты только самого нижнего уровня (например, OpenGL), что делает решение в каждом случае разработки инженерного ПО крайне трудоёмким.
• Очень важной для инженерного ПО является возможность обмена данными со сторонними приложениями в стандартных форматах (например, STEP). Для каждого разработчика это является «головной болью».
• Имеется задача генерации различных документов и отчётов: чертежи, схемы, эпюры и другие виды документов.
• Для хранения цифровой модели изделия и связанных с ней данных инженерных задач нужны универсальные инструменты записи/чтения информации в файл, которые будут соответствовать современным требованиям: обеспечивать компактность хранения, удовлетворять требованиям приложений по производительности, обеспечивать возможность расширения объектной модели приложения, позволять использовать формат хранения на различных вычислительных платформах. И самое главное, результирующий формат хранения должен быть открытым.

Технические, архитектурные и организационные задачи проекта

Кроме задач технического и архитектурного характера, ФПИ поставил перед собой задачу разработки организационных решений, обеспечивающих развитие рынка инженерного ПО. Здесь имеется в виду формирование предпосылок для распространения существующих программных систем, решающих инженерные задачи, а также организация взаимодействия между компаниями-потребителями специализированного ПО и разработчиками таких решений с целью оперативной разработки новых продуктов под заказ.

Для решения первой группы задач, связанных с разработкой платформенного решения для выполнения программ инженерного назначения (интегрированной инженерной программной платформы — ИИПП), была выбрана компания «Топ Системы». Причин для этого достаточно. Во-первых, наша компания ведёт разработку конечных программных продуктов для инженеров уже почти 25 лет. У нас есть огромный опыт по разработке управления цифровой моделью изделий различного назначения, а также решения различных инженерных задач на её основе. Мы хорошо знаем, как такие задачи решаются, что и как нужно сделать для того, чтобы решать их более эффективно. И, что особенно важно, мы понимаем, как не стоит делать, чтобы не получить в будущем ограничений. Немаловажным фактором является то, что мы хорошо знаем рынок инженерного ПО, и можем общаться с коллегами по цеху с тем, чтобы принимать правильные решения по формированию архитектурного облика будущего решения.

Нужно учитывать, что ФПИ – очень серьёзная организация, строго контролирующая сотрудников своих лабораторий. Соответственно, в составе компании «Топ Системы» появилась отдельная лаборатория.

Наряду с ИИПП в рамках проекта разрабатывается решение, призванное обеспечить организацию разработки и распространения новых программных продуктов инженерной направленности – «Единая среда управления» (ЕСУ). За эту часть проекта отвечает компания «Рексофт», имеющая большой опыт разработки продуктов, ориентированных на использование web-сервисов. Если ИИПП является основой для выполнения инженерных приложений, то ЕСУ является средой, помогающей в организации разработки и последующем распространении таких продуктов. По сути это портал, обеспечивающий размещение заказов на разработку инженерных программ, каталогизацию готовых приложений, публикацию SDK ИИПП для разработчиков. Одной из важнейших задач, решаемых ЕСУ является обеспечение возможностей по квалификационному тестированию модулей инженерного ПО с целью обеспечения качества работы различных версий и инсталляций, предназначенных для работы на различных операционных системах.

Дополнительные сведения о нашем проекте и лаборатории, о компании «Рексофт» и о ФПИ можно получить в недавней isicad-публикации «На базе российского ядра 3D RGK создаётся первая отечественная интегрированная инженерная программная платформа».

Целевой продукт – интегрированная инженерная программная платформа

ИИПП должна обеспечивать решение следующих задач:

• Управление цифровой моделью данных приложений CAD/CAM/CAE. Под управлением понимается наличие API по формированию модели данных, обеспечение целостности модели при различных модификациях, обеспечение контроля над взаимосвязями между различными объектами и т.д.;
• Открытый программный интерфейс, обеспечивающий возможность расширения логики поведения объектов модели;
• Хранение/восстановление данных цифровой моделью. Должна обеспечиваться работа с открытым расширяемым форматом хранения;
• Обеспечение протокола взаимодействия с модулями инженерного ПО. Должна обеспечиваться загрузка и выполнение приложений сторонней разработки. При этом приложения должны обмениваться данными друг с другом;
• Обмен данными в стандартных форматах;
• Графическая подсистема. Должна обеспечиваться функциональность 2D и 3D графики, необходимая для решения задач в приложениях CAD/CAM/CAE;
• Подсистема поддержки пользовательского интерфейса должна обеспечивать базовый инструментарий для разработки пользовательского интерфейса различных инженерных приложений при помощи унифицированных объектно-ориентированных средств;
• Визуализация структуры модели. В состав ИИПП должны войти компоненты, отвечающие за формирование и отображение таких элементов управления, как дерево структуры сборки, история построения модели, состав инженерной задачи и т.д.

Кликните для увеличения

Программные требования к продукту

• Наличие открытого многоуровневого API. По сути мы разрабатываем SDK со всеми атрибутами такого набора: документация, примеры, материалы для сборки конечного приложения.
• Открытая расширяемая объектная модель. Платформа должна обеспечивать возможность внедрения в модель объектов приложений с новым поведением. Они должны полноценно взаимодействовать с другими объектами модели, сохраняться в файл, причём не исчезать даже в тех случаях, если данное приложение не запускается в составе конкретного АРМ.
• Кроссплатформенность. Понятно, что от нас требуется поддержка работы ИИПП на различных операционных системах разной разрядности, включая сертифицированные ОС для работы на отечественных предприятиях ОПК.
• Поддержка многопоточных вычислений. Платформа должна обеспечивать решение различных задач с использованием параллельных и многопоточных вычислений на многопроцессорных компьютерах. Соответственно, в платформе обеспечивается возможность как внутреннего, так и внешнего распараллеливания вычислений. Многие из решений данного направления были нами отработаны в процессе работы над RGK.
• Поддержка облачных технологий. Большинство компонентов ИИПП разрабатываются с учётом готовности к использованию клиент-серверных и облачных технологий.

Напомню, что в рамках разработки T-FLEX CAD версий 12 и 14 мы написали полностью новую графическую библиотеку, что обеспечило нашей CAD системе максимальный уровень производительности. Об этом можно прочитать в статье «В Польше сравнили T-FLEX CAD 12, SolidWorks 2012 и Inventor 2012», которая занимает первое место в isicad-рейтинге читательской популярности за все годы. Соответствующая библиотека позволит нам в будущем разработать приложения для ИИПП, обеспечивающих функциональность генерации фотореалистичных изображений и проигрывания сценариев анимации. Соответственно, мы производим доработку обоих компонентов для обеспечения требований «Гербария» и включаем их в состав ИИПП.

Генерируемые в T-FLEX CAD фотореалистичные изображения сложно отличить от фотографий реальных объектов

Перспективы использования ИИПП