Какие цифровые решения пришли в промышленность из атомной энергетики
В рамках проекта «Цифровое слово» РБК совместно с компанией Positive Technologies рассказывает о цифровизации промышленности в России. Первый выпуск был посвящен цифровизации нефтехимической компании «Сибур», второй — IT-решениям ретейлера X5 Group, третий — цифровым технологиям в авиакомпании «Аэрофлот». Герой нового выпуска — госкорпорация «Росатом». На ее примере рассказываем, как цифровые решения применяются в атомной энергетике.
Где в атомной промышленности живет «цифра»
Как вся индустриальная сфера, атомная отрасль переживает цифровую трансформацию и активно внедряет цифровые решения, которые делают производство более гибким, эффективным, а главное, безопасным. Информационные технологии помогают снизить риск ошибки при анализе важных показателей в работе АЭС на 25%. По последнему исследованию InsightAce Analytic, ожидается, что в ближайшие семь лет мировой рынок ИИ-технологий в области атомной энергетики будет расти на 6,19% год от года.
На российском рынке госкорпорация «Росатом» уже известна как поставщик цифровых продуктов для высокотехнологичных отраслей промышленности. По соглашению с правительством «Росатом» является координатором «дорожной карты» развития в РФ нового индустриального ПО. Эта задача стала особенно актуальной после ухода с отечественного рынка крупных иностранных IT-компаний, что ограничило возможности российских предприятий в использовании зарубежного промышленного софта.
В 2022 году до 80% производств в РФ использовали зарубежные цифровые продукты. Теперь же правительством страны поставлена цель к 2030 году добиться полной импортонезависимости по целым классам промышленного программного обеспечения. Достижение этого ориентира, как считают в компании, требует кооперации и координации сотрудничества российских разработчиков и индустриальных заказчиков. Такой подход во многом основан на опыте атомной отрасли.
Согласно долгосрочному цифровому видению госкорпорации «Росатом», в 2030 году не менее 30 стран мира будут использовать ее цифровые решения. Выручка госкорпорации от цифрового направления в 2022 году превысила 30 млрд руб., это в семь раз больше по сравнению с 2021 годом.
Александр Вибе, генеральный директор «Русатом — Цифровые решения»:
«Росатом» — это цифровая компания. Во-первых, мы занимаемся внутренней цифровизацией и очень активно внедряем цифровые решения в свою работу. Одна из самых масштабных технологий — цифровой шаблон АЭС. Мы создаем цифровой двойник атомной электростанции, и это большой вызов для нас. Во-вторых, мы ведем коммерческую деятельность в области цифровых продуктов и выходим на российский рынок с конкретными IT-решениями. И в-третьих, это, конечно, наше партнерство с государством, в рамках которого мы инициируем большие цифровые проекты в стране».
Сегодня в портфеле «Росатома» более 60 цифровых продуктов, услуг и решений. Это системы математического моделирования (САЕ-класс), PLM-системы (позволяют отслеживать полный жизненный цикл изделия, включая создание, продажу, монтаж, ремонты и утилизацию), информационные технологии, связанные с капитальным строительством (ТИМ-решения), цифровые решения для «умного» и безопасного города, а также цифровая инфраструктура.
Как работает ПО для математического моделирования
Еще в ходе реализации «атомного проекта» в 1940-е годы советским атомщикам потребовался огромный объем математических вычислений. Впоследствии в математические модели были переведены испытания. Так постепенно в атомной отрасли накапливались необходимые компетенции, и в итоге сформировалась одна из передовых школ математического моделирования.
Дмитрий Фомичев, исполнительный директор по матмоделированию «Русатом — Цифровые решения»:
«Еще во времена Минсредмаша (Министерство среднего машиностроения СССР. — «РБК Тренды»), когда проектировались первые реакторные установки, ученые создавали математические модели, чтобы определить параметры их работы. Эти параметры выходили из математических уравнений и численно формировали облик будущей реакторной установки, режимы ее работы и эксплуатации. Так создавалось понимание, что такое реакторная установка в целом. К чему это привело? Сегодня практически все процессы моделируются в виртуальной среде. По сути, мы можем на экране посмотреть, что происходит в любой точке реакторного пространства, какие у этого явления численные параметры, определить режим работы реакторной установки и, если нужно, скорректировать его».
Сегодня проводить такие манипуляции можно с помощью цифровой системы для математического моделирования «Логос», разработанной «Росатомом». Это импортонезависимый продукт для расчетов, анализа и симуляции физических процессов при решении инженерных задач в российской промышленности.
С помощью «Логоса», например, можно смоделировать тройниковое соединение — типовой узел, который соединяет трубы между собой и широко используется в тепловой или атомной энергетике. Сначала строится его геометрическая модель, затем ее разбивают на отдельные контрольные объемы — чем их больше, тем более точной будет математическая модель. Таких элементов может быть несколько миллиардов, поэтому подобные вычисления проводятся на суперкомпьютерах. В системе можно задать так называемые граничные условия: откуда будет поступать вода, какой она будет температуры, с какой скоростью и под каким давлением она будет идти. Так и описывается облик расчетной модели, которую специалист планирует моделировать. С этими данными впоследствии работают инженеры-расчетчики и научные сотрудники.
Система позволяет проводить виртуальные испытания и прогнозировать чрезвычайные ситуации на производстве. Например, можно задать в трубопроводе ситуацию, когда происходит смешение холодной жидкости и горячего пара. Благодаря моделированию можно узнать, какая разница температур будет допустима для работы, а при каких параметрах труба лопнет. Такие ситуации можно заранее прогнозировать в виртуальной среде.
Где применяется ПО для математического моделирования
Сегодня «Логос» используют более 150 предприятий из разных отраслей. Как отметила директор по цифровизации «Росатома» Екатерина Солнцева, по функциональности «Логос» на 62% соответствует аналогичным системам мировых конкурентов, которые разрабатывают их не менее 30 лет.
Андрей Деулин, начальник отдела Института теоретической и математической физики:
«Изначально «Логос» создавался не только для атомной энергетики, но и для других отраслей промышленности. Например, сейчас он активно применяется в судостроении для решения задач гидродинамики, моделирования движения подводных и надводных кораблей, расчета прочности при различных волновых нагрузках. «Логос» помогает в области самолетостроения, позволяет решать вопросы, связанные с полетом и посадкой воздушного судна. Система также эффективна в решении задач, связанных с аэродинамикой автомобилей, их прочностью».
Один из продуктов в линейке «Логоса» — «Логос Платформа» — позволяет российским разработчикам и пользователям объединять свои усилия для эффективного внедрения российского ПО в интересах обеспечения технологического суверенитета в области математического моделирования. «Логос Платформа» дает возможность самостоятельно добавлять к функционалу «Логоса» свои расчетные программы, чтобы решать специфические отраслевые мультидисциплинарные задачи. «Это обеспечивает привлечение знаний всего научного сообщества, чтобы каждый мог инкапсулировать свои разработки и применить функции «Логоса» для своих целей», — отмечает Андрей Деулин.
Искусственный интеллект: удобство пользователя, качество продукции
По данным за 2022 год, 14% проектов, которые реализует «Росатом» в рамках Единой цифровой стратегии, связаны с нейротехнологиями и искусственным интеллектом. В «Росатоме» ИИ применяется в целом ряде направлений: видеоаналитике, мониторинге оборудования, предиктивной аналитике, анализе неструктурированного текста.
Евгений Гаранин, вице-президент по цифровизации и IT АО «ТВЭЛ» («Росатом»):
«Мы одними из первых в отрасли начали заниматься проектами в области искусственного интеллекта. Возьмем, к примеру, закупочную деятельность — в ней задействовано много людей, нужно соблюсти множество регламентов, разобраться в нормативных документах. Это очень долго, сложно и напрягало пользователей. Техническое задание, которое пользователю нужно отправить на согласование в разные службы — к финансистам, бухгалтерам, юристам и т.д., много раз возвращалось обратно по причине несоответствия стандартам, из-за чего процесс закупки шел медленно. Мы сделали так, чтобы искусственный интеллект перед отправкой на согласование анализировал всю информацию в ТЗ и, если в нем что-то не так, давал сигнал о том, что и где нужно исправить».
Развитие цифровой промышленности: вызовы и риски
«Росатом» развивает свою IT-инфраструктуру и внедряет новые цифровые решения, позволяющие повышать эффективность бизнеса и качество оказываемых услуг. При этом одно из ключевых направлений работы госкорпорации — содействие обеспечению цифрового суверенитета страны.
Александр Вибе:
«Зарубежный софт разрабатывается 30–40 лет. Сейчас, имея зрелые процессы, которые нельзя или невозможно быстро заменить, нам необходимо догонять зарубежных конкурентов всего за три-пять лет. Если мы этого не сделаем сейчас, то наша промышленность будет быстро устаревать и отставать от мировых лидеров. Цель любого разработчика — быстро довести продукт до своего конечного пользователя. Поэтому соединение зрелой культуры российских корпораций с динамичным характером IT-индустрии позволит сформировать оптимальный подход к развитию промышленного софта. Сегодня мы стараемся идти именно таким путем».