Инициатива ASSESS и будущее инженерного анализа – воплощая мечты в реальность

Два года назад в статье «Будущее инженерного анализа» автор уже рассказывал о Саммите по инженерному анализу и предложенных им 8 принципах развития программного обеспечения в этой области, призванных сделать инструменты инженерного анализа доступными для повседневного использования рядовыми инженерами. Напомним эти принципы:

• Инженерный анализ и моделирование должны стать неотъемлемой и органичной частью обычного процесса проектирования. Это предполагает тесную и по возможности «бесшовную» интеграцию между программным обеспечением для графического проектирования и ПО инженерных расчетов, с тем, чтобы выполнение соответствующих расчетов и моделирования стало для рядового проектировщика таким же обычным и рутинным делом, как создание трехмерной модели или выпуск чертежей.
• Изменение роли расчетного анализа и моделирования при принятии проектных решений. На смену текущей практике, когда CAE в лучшем случае используется лишь для проверки уже детально разработанного проекта (с проработанной геометрией и трехмерной моделью), должны прийти системы, где именно предварительный расчетный анализ и моделирование подсказывают оптимальные проектные (в том числе геометрические) решения.
• Обеспечение разумного баланса между скоростью и точностью расчета, при автоматической проверке исходных данных и оценке возможной погрешности и достоверности результатов расчета.
• Развитие инструментов сохранения, описания и использования знаний и опыта, которые позволили бы передавать их новым поколениям проектировщиков.
• Широкое развитие инструментов создания и расчета гетерогенных моделей для междисциплинарного моделирования (прочность, гидравлика, теплообмен, электромагнетизм, био- и нанотехнологии и т.д.), в том числе с интеграцией различного ПО различных разработчиков.
• Простота и легкость использования для рядовых инженеров. Работа с расчетной моделью должна происходить в доступных и понятных проектировщику терминах. Специализированные процедуры (генерация и настройка сетки, настройка параметров решателя и т. п.) должны быть максимально автоматизированы и выполняться с оптимальными параметрами с автоматическим учетом специфики рассчитываемой модели, а результаты расчета - представлены в наглядном и удобном для принятия проектных решений виде.
• Облачные вычисления, в том числе с мобильных устройств. Использование облачных вычислений может значительно повысить доступность инженерного анализа, упростить развертывание и использование соответствующих программных средств, и в конечном счете заметно уменьшить стоимость владения ими.
• Пересмотр политики лицензирования, с тем чтобы сделать ее более гибкой, а инструменты инженерных расчетов и моделирования – более доступными широкому кругу инженеров.

Обсуждение ASSESS под снежными завалами

Но более важно, что Конгресс дал участникам прекрасные возможности поделиться своими идеями, подходами и последними достижениями и обсудить их друг с другом. Два раунда брифингов в первый день (12 + 14 брифингов) включали сообщения о всевозможных результатах исследований и разработках по тематике ASSESS. Это был как раз тот момент, когда я пожалел, что не умею создавать собственных дублей, чтобы присутствовать на всех брифингах одновременно! Поэтому упомяну тут только тот брифинг, на котором присутствовал и который впечатлил меня больше всего – презентация Кеном Уэлчем (Ken Welch) новой программы прочностного анализа SIMSOLID, базирующейся на технологии, не требующей генерации сетки и вообще разбиения рассчитываемой геометрии на традиционные конечные элементы!

Тот факт, что эта технология (метод внешних конечноэлементных аппроксимаций) была придумана, исследована и реализована на практике нашим бывшим соотечественником, коллегой - математиком из Белоруссии Виктором Апановичем, особенно вдохновляет.

На второй день работы Конгресса участники разбились на 7 рабочих групп по ключевым темам ASSESS:

• Демократизация моделирования
• Достоверность результатов моделирования
• Вызовы бизнеса (смена бизнес-моделей)
• Гетерогенные модели
• Синхронизация интересов и усилий коммерческих, правительственных и научных организаций
• Потенциальные прорывные технологии
• Подготовка к грядущим переменам.

Консультативный комитет ASSESS и начало регулярной работы

Первой задачей было создание документов ASSESS (манифеста ASSESS) для объяснения наших идей и намерений. Для этого была создана специальная рабочая группа. К настоящему моменту ее работа практически завершена, документы готовы к окончательному утверждению и распространению. При этом наиболее важная (на взгляд автора) часть манифеста – то, каким образом ASSESS собирается реализовывать свои идеи на практике. Для этого под руководством Консультативного комитета будут использоваться разнообразные способы, в том числе:

• Проведение ежегодных Конгрессов ASSESS, с участием сообщества экспертов и аналитиков, разработчиков ПО, исследователей и пользователей средств инженерного моделирования для рассмотрения текущего состояния, проблем, целей и необходимых мер для реализации инициативы ASSESS;
• Создание и использование других разнообразных возможностей встреч, обсуждений и обмена опытом и развития сотрудничества;
• Стимулирование исследований по решению ключевых проблем реализации ASSESS;
• Продвижение прорывных технологий для более эффективных решений по инженерному моделированию;
• Поощрение стратегий (направлений) разработки ПО, соответствующих философии ASSESS, в частности:
  • ПО для решения специализированных инженерных задач
  • Инструменты сохранения и повторного использования знаний
  • Специализированные программные компоненты совместного использования
• Сбор и публикация историй успеха реализации и использования ASSESS;
• Поддержка разработки необходимых стандартов.

• Финансирование деятельности (изыскание соответствующих возможностей);
• Преимущества для конечных пользователей;
• Демократизация инженерного моделирования;
• Достоверность результатов инженерного моделирования;
• Вызовы бизнеса (смена бизнес-моделей)
• Инженерное моделирование сложных систем (многоуровневое моделирование)
• Синхронизация интересов и усилий коммерческих, правительственных и научных организаций.

Также заработал отдельный веб-сайт, на котором будет размещаться вся информация по ASSESS.

Следующий конгресс ASSESS намечено провести 1-3 ноября 2017 года.

Идеи ASSESS на других событиях 2016 года

Удивительно, как быстро происходит сейчас реализация инновационных подходов в CAE! Так, моделирование в «облаке» использовалось уже в почти 50% докладов на CAE Conference, а оптимизация проектов на основе моделирования (причем часто с использованием гетерогенных моделей) упоминалась там уже как нечто само-собой разумеющееся! Инструменты многокритериальной и междисциплинарной (в гетерогенных моделях) оптимизации уже доступны и активно используются (как пример – modeFRONTIER фирмы Esteco). Эти программы, как ожидается, будут представлены и на международной конференции по оптимизации LION11 в Нижнем Новгороде в июне этого года.

Резко активизировались и разработки в области топологической оптимизации. Так, одним из наиболее интересных событий на COFES 2016 был специальный брифинг знаменитого Тэда Блэкера (Ted Blacker, Sandia National Laboratories) о проекте «PLATO» (Plausible Topology Optimization program). Рассказывалось о разработанной программной системе для топологической оптимизации и результатах ее работы, с изготовлением последних с помощью 3D печати (см. http://www.sandia.gov/plato3d/index.html).

Но самым большим шоком для автора на COFES 2016 был пленарный доклад и брифинг Эндрю Хесселя (Andrew Hessel) из исследовательской группы фирмы Autodesk в области био- и нанотехнологий (http://bionano.autodesk.com). Оказывается, компьютерное моделирование в области синтеза ДНК и биоинженерии развивается сейчас с такой скоростью, что результаты способны полностью преобразить жизнь уже нынешних поколений! Сам тот факт, что ведущая мировая САПР-компания имеет в своем составе подобную группу и активно финансирует ее исследования и разработки, о многом говорит. Все это выглядит весьма многообещающе (и слегка пугает… )!

Эндрю Хессел показывает крупномасштабную информационную модель живой клетки

Эндрю Хессел демонстрирует компьютерную трехмерную молекулярную модель вируса

Компьютерная программа декодирования генетического кода (ДНК)

НТП Трубопровод подает пример!

Мы уже рассказывали на портале isicad о нашей первой «облачной» разработке СТАРТ Экспресс Онлайн. Работа в этом направлении активно продолжается, подробнее об этом можно прочитать тут.

В нашей программе Гидросистема расчета многофазного течения в трубопроводах мы реализовали одну из самых современных и продвинутых расчетных моделей – так называемую TUFFP (Tulsa University Fluid Flow Projects) Unified Model. Однако для корректного задания всех настроек (выбора замыкающих соотношений) требуются знания эксперта. Нельзя ли «вложить» хотя бы часть этих знаний в программу? Для этого мы решили использовать созданную TUFFP базу данных экспериментальных результатов по многофазному течению. Теперь Гидросистема сама подбирает оптимальный набор замыкающих соотношений по набору безразмерных параметров, характеризующих характер многофазного течения в заданном трубопроводе. Тем самым наша программа теперь обеспечивает более точный расчет многофазного течения для пользователей – не экспертов! (Подробнее о новой возможности см. статью).

Мы также рассматриваем возможность реализовать доступ через «облако» к нашим программам Гидросистема, Предклапан, Штуцер-МКЭ и некоторым другим. Следите за последними новостями на нашем веб-сайте!

Присоединяйтесь к инициативе ASSESS, давайте вместе сделаем наши проекты и решения высокоэффективными с помощью средств инженерных расчетов и компьютерного моделирования нового поколения!