Для обеспечения технологической независимости РФ и решения актуальных вопросов импортозамещения в САПР в организациях Госкорпорации «Росатом» с 2016 года разрабатывается уникальная для России отечественная импортонезависимая система полного жизненного цикла «САРУС», которая применима как для предприятий ОПК, так и для гражданских отраслей промышленности. «САРУС» построена на собственной цифровой промышленной платформе с собственным же геометрическим ядром, способным обеспечить развитие системы до «тяжелого» класса. При разработке продукта использованы самые передовые цифровые технологии и архитектуры, удовлетворяющие потребности лидеров авиастроения, машиностроения, судостроения и прочих отраслей промышленности.
«САРУС» — не просто замена разрозненным видам иностранного или отечественного программного обеспечения для управления жизненным циклом изделий, предприятием и производством. Это совокупность информационных систем и их комплексов, обеспечивающих сквозную 3D-технологию — технологию создания, эксплуатации и управления изделиями на основе единой цифровой модели (цифрового двойника). Открытые инструменты разработки (API) и организация по единому и в то же время модульному принципу обеспечивают решению гибкость развития и широкие возможности кастомизации уже существующих продуктов.
Архитектура
Архитектура и геометрическое ядро «САРУС» изначально разрабатывались с учетом перспективного развития до «тяжелого» класса в полной независимости от иностранных решений. Стоит отметить, что разработчик входит в структуру Государственной корпорации по атомной энергии «Росатом» и является одним из самых надежных хранителей данных и технологий.
На сегодняшний день в «САРУС» входят системы CAD (конструкторского проектирования) и CAE (обеспечения инженерных расчетов), PDM (управления данными об изделии) и CAPP (технологической подготовки производства), а также CAM (разработки управляющих программ ЧПУ). Кроме того, имеются MES (система управления производственными процессами), системы BI (информационного анализа) и BPMS (моделирования процессов жизненного цикла изделий), IETM (интерактивных электронных технических руководств) и ILS (интегрированной логистической поддержки), система управления базами данных и ряд иных систем и комплексов.
Комплексное решение «САРУС», четыре уровня архитектуры
Единая платформа — это еще и универсальный формат данных для технологии цифрового двойника, их структурированное хранение и передача на всех этапах жизненного цикла изделия между различными информационными системами в составе системы полного жизненного цикла, а также между ними и внешними системами. Первые осуществляют взаимодействие без использования конвертеров, поскольку применяют единую объектную модель и общие базовые технологии. Для взаимодействия со вторыми предусмотрены механизмы информационного обмена через файлы в стандартных или согласованных форматах. Единая информационная среда, система справочников и эргономичный интерфейс обеспечивают удобную работу с изделием на всем его жизненном цикле и возможность комплексной автоматизации процессов создания изделий и управления предприятием и производством.
Отличительные особенности
Одни из главных особенностей «САРУС» — импортонезависимость и информационная безопасность. Это первая отечественная защищенная платформа, которая выполнена по правилам разработки безопасного ПО, позволяет обрабатывать информацию согласно требованиям ФСТЭК и МО до уровня «Cовершенно cекретно» и может быть использована в том числе в критической информационной инфраструктуре (КИИ). Имеется двойное разграничение доступа — по уровням конфиденциальности и выполняемым темам.
«САРУС» функционирует на собственной платформе, написанной с нуля на языке C++, не требует дополнительных проприоритарных компонентов или платформ, а также применяет только отечественные или компоненты с открытым исходным кодом. Система имеет открытый формат и позволяет создавать собственные инженерные приложения.
Кроссплатформенность — еще одна важная отличительная особенность решения. Платформа «САРУС» способна заменить Microsoft.NET, работать под управлением отечественных операционных систем (Astra и Alt Linux) и на базе российских аппаратных комплексов.
Модели цифрового двойника
Для интеграции с другими решениями и предоставления возможности перехода с импортных и российских решений в единую среду, промышленная платформа «САРУС» осуществляет поддержку основных форматов данных, их открытие, преобразование, обработку и структурированное хранение. Для эффективного развития кооперации в разработке программных решений платформа имеет открытый API и инструменты разработки. Программные модули осуществляют взаимодействие, включая обмен данными, без применения конвертеров, поскольку все системы используют единую объектную модель и общие базовые технологии. Для взаимодействия с программами сторонних производителей предусмотрены механизмы информационного обмена через файлы в стандартных или согласованных форматах. Еще одним средством обмена данными является применение продукта системы полного жизненного цикла «Комплекс средств интеграции», разработанной в
Росатоме сервисной шины предприятия (ESB). Данный метод имеет наиболее сбалансированный характер даже при небольшом количестве систем и несложных интеграционных ландшафтах. Его отличают высокая скорость обмена и слабая связанность приложений, что делает такую схему подходящей для интеграции большого количества приложений с последующим масштабированием решения.
Этапы внедрения и перспективы развития
В 2022 году была завершена апробация базовой версии «среднего» класса. Работа велась в рамках постановления Правительства РФ, по заданию Минпромторга России, в соответствии с требованиями отраслей (в лице технических заказчиков от авиа-, судо- и машиностроения) и в кооперации с ведущими отечественными разработчиками программного обеспечения и научными школами (НИЯУ, МИФИ, КАИ, НЦФМ и др.).
Решения данного класса внедряются в, первую очередь, в организациях Росатома. Модули системы управления производством применяются на машиностроительных предприятиях. Апробация программных решений успешно проведена на реальных изделиях ведущих организаций среднего машиностроения. В 2023 году начато внедрение решений «среднего» класса и технологий систем полного жизненного цикла на предприятиях, а также развитие «тяжелой» версии системы САРУС и ряда ее отраслевых версий. Все новые продукты в составе «САРУС» должны будут обладать всеми отличительными особенностями уже разработанных систем: высоким функционалом, повышенным уровнем удобства использования, кроссплатформенностью, бесшовной интеграцией и гибкой кастомизацией, высоким уровнем защищенности и полной импортонезависимостью.
Внедрение «САРУС» возможно как единой сквозной цифровой технологией, так и покомпонентно, с возможностью интеграции с историческими системами
В качестве основных эффектов в результате внедрения «САРУС» при создании и эксплуатации изделий следует отметить сокращение сроков проектирования изделий до 40%, а также сокращение сроков подготовки опытного и серийного производства, высокую точность планирования и оптимизацию загрузки производственных ресурсов. В масштабах управления предприятием это дает повышение прозрачности и управляемости, снижение запасов и цен на закупаемую продукцию, а также повышение производительности труда.
С 1 января 2025 года органам государственной власти и государственным предприятиям запрещается использовать иностранное ПО в критической информационной инфраструктуре (КИИ). Используемые в промышленности российские САПР классифицируются как системы «среднего» класса и не соответствуют требованиям по функциональности, предъявляемым высокотехнологичными отраслями промышленности и, тем более, организациями оборонно-промышленного комплекса РФ. Главным недостатком существующих отечественных САПР является то, что они в большей степени развивались и распространялись коммерческими организациями, ориентированными на получение прибыли. Такой подход был направлен на наполнение функциональностью, проработку интерфейсов, решениями под заказ, а не на развитие технологического суверенитета и безопасности. В результате принятые архитектурные решения таких систем не позволяют им развиться до уровня «тяжелого» класса без серьезного реинжиниринга, а на этот процесс могут уйти годы даже при наличии научно-технической базы и необходимых компетенций. Иностранные решения также продемонстрировали свою ненадежность в обеспечении поддержки и лояльности и не могут обеспечить требования по информационной безопасности. В связи с этим «САРУС» на сегодняшний день является единственным полностью импортонезависимым решением САПР. Как уже отмечалось, архитектура и геометрическое ядро«САРУС» изначально разрабатывались с учетом перспективного развития до «тяжелого» класса в полной независимости от иностранных решений. При этом «САРУС» уже поддерживает импорт из большинства распространенных зарубежных САПР. Для создания российского геометрического ядра для промышленного ПО «тяжелого» класса у «САРУС» есть серьезный задел в виде геометрического ядра, функциональные возможности которого максимально приближены к ядру «тяжелого» класса. В 2022 году ядро было зарегистрировано в Реестре программ для ЭВМ. Оно обладает передовыми возможностями для создания, хранения, восстановления и расчетов трехмерных моделей физических объектов при их проектировании (CAD), технологической подготовке производства (CAM) и инженерных расчетах (CAE). Развитие российского геометрического ядра
продолжается в соответствии с потребностями высокотехнологичных предприятий ОПК, выработаны архитектурные решения по реализации ядра «тяжелого» класса, позволяющие снять ограничения по использованию оперативной памяти и быстродействию выполнения методов ядра.
В перспективе в системе обеспечения инженерных расчетов запланирована реализация теплового анализа в нестационарной постановке, а также термопрочностных расчетов составных частей конструкций, то есть возможность совместного теплового расчета конструкции с последующим ее прочностным анализом.
Заключение
Объем средств, вкладываемых в создание отечественных САПР, несопоставим с таковым у зарубежных компаний, поэтому полноценно заменить иностранные разработки, тем более в области создания цифровых двойников, ни одна отечественная САПР не сможет. Основная задача создания отечественных САПР — технологическая независимость и защита критических технологий отраслей промышленности.
Для решения этих задач Росатому удалось сформировать высококвалифицированный коллектив с уникальными компетенциями в области разработки ПО и информационной безопасности, а также организовать устойчивую кооперацию с ведущими российскими компаниями — разработчиками инженерного ПО, что позволило создать востребованные защищенные отечественные программные продукты и обеспечить их развитие и доработку уже в самом ближайшем будущем
