Незеркальное отражение

В списке цифровой продукции, выведенной Росатомом на рынок 2022 году, особняком стоит REPEAT — импортонезависимая платформа модельно-ориентированной среды проектирования и математического моделирования. С самого начала к этому продукту было приковано пристальное внимание специалистов из самых разных отраслей, так как есть все основания полагать, что REPEAT с успехом может конкурировать с такими "грандами", как Matlab, Amesim, ETAP и др. При этом, как заверяют разработчики, REPEAT никоим образом не является зеркальным отражением зарубежного ПО. Руководитель проектного офиса по цифровизации АО "Русатом Сервис" (Госкорпорация "Росатом") Юрий Степанов рассказал о платформе REPEAT, ее возможностях и перспективах.

Пакет REPEAT (Real-time Platform for Engineering Automated Technologies) – ПО, разработанное в "Росатоме" специалистами Инженерно-технического центра "ДЖЭТ". С его помощью можно создавать математические модели сложных объектов и процессов, включая цифровых двойников. REPEAT разработан на базе современных архитектурных решений, в том числе облачных технологий. Это полностью российский продукт, который заслуженно можно назвать достойной конкурентной альтернативой зарубежному ПО данного класса (в ближайшем будущем составит конкуренцию Matlab, Simulink, ETAP, Simcenter Amesim и др.).

Должен отметить, что при разработке нашего продукта мы отказались от идеи зеркального копирования и полного замещения зарубежного ПО, поставив себе целью создание продукта, работающего в конкретных отраслях и по конкретным задачам. Первые три модуля, включенные в первый релиз REPEAT - теплогидравлика, автоматика и электрика - прошли многолетнее испытание атомной отраслью. В этих областях мы можем составить конкуренцию не только Matlab, но и другим зарубежным и российским вендорам. Наши модели отличаются высокой точностью, сравнимой по уровню с требованиями самых высокотехнологичных отраслей- таких, как атомная, в которых работают и модели иностранных вендоров. Могу с уверенностью сказать, что сегодня с помощью REPEAT можно решить любую задачу, связанную с упомянутыми тремя областями. Три наши библиотеки заняли место в реестре российского ПО, а библиотека теплогидравлики – единственная в России имеет аттестацию Ростехнадзора для применения в тренажерах и проверки проектных решений.

При этом у REPEAT есть ряд ценных преимуществ, выгодно отличающих его от зарубежных аналогов: облачная инфраструктура с гибким доступом через Web-браузер с любого устройства, интеграция данных и моделей, встроенная библиотека параллельных вычислений.

Надо отметить, что параллельные вычисления нашли применение лишь в одном нашем demo-кейсе. Такая возможность есть, она заложена в ядре, но на практике такого рода задач мы пока не встречали. Ядро системы настолько оптимизировано, что потребности в использовании суперкомпьютера для распараллеливания вычислений не возникало. В ходе проведения тестирования под нагрузкой 50 пользователей запустили на моделирование все свои модели, но в итоге удалось загрузить всего 4% одного ядра процессора. Мы пришли к выводу, что параллельные вычисления необходимы скорее для каких-то суперсложных задач, а в подавляющем большинстве случаев достаточно нескольких серверов с хорошей производительностью.

REPEAT позволяет минимизировать стоимость создания того или иного оборудования, установки, системы, позволяя, как минимум, исключить из этого процесса значительную часть натурных испытаний и производить необходимое тестирование на виртуальных моделях. Уже после этого наиболее оптимальные варианты можно отбирать для построения натурных образцов и проведения испытаний в реальности. Это значительно сокращает как время, так и стоимость всего процесса создания объекта. Таким образом, REPEAT можно использовать до создания реальных прототипов, то есть на самых ранних стадиях проектирования, а также при проверке проектных решений.

Пакет REPEAT отличает универсальность. Разработчики заложили в него возможность адаптации под специфику отраслей, в которых он будет использоваться. Несмотря на то, что изначально наш продукт разрабатывался для "атомки", он будет незаменим практически в любой отрасли, где инженерам приходится сталкиваться с физическими процессами, моделирование которых доступно в REPEAT. В первую очередь, конечно, речь об энергетике и связанных с ней сферах, однако этим список возможных приложений REPEAT не ограничивается. Например, библиотека ELECTROCITY может использоваться в автомобилестроение для моделирования электрических процессов при проектировании электромобилей.

Сейчас наши разработчики готовят специальные библиотеки для других отраслей. Собственно, задача подготовки библиотеки для любой отрасли заключается в создании исчерпывающего списка физических процессов в этой отрасли и изложения их на языке математики. Математика, которую мы применяем, самая разная. Например, комбинация явного и неявного метода Эйлера, методы трапеции для решения дифференциальных уравнений, а для решения узловых задач существуют собственные решения и авторская библиотека, которую мы также зарегистрировали. Она использует систему линейных алгебраических уравнений на основе LU-разложения. Это основные методы в текущих библиотеках. После появления новой библиотеки платформа REPEAT очень легко сможет ее подхватить и смоделировать отсутствующие на сегодняшний день процессы. В целом, по нашим оценкам, в течение ближайших пяти лет мы завершим формирование всех библиотек, которые необходимы для российской промышленности.

На сегодня пользователю предлагаются на выбор три варианта. Первый - настольная версия, которая может быть как однопользовательской, так и многопользовательской.

Второй — облачная версия, которая предполагает в том числе продажу вычислительных ресурсов. Зачастую предприятие вынуждено приобретать очень большие вычислительные ресурсы, проводить какие-либо симуляции, но все это - в течение ограниченного периода времени. После чего эти дорогостоящие ресурсы простаивают. Облако эти вопросы эффективно снимает. Есть возможность передавать в него модели, поднимать большое количество вычислительных ядер, получать результаты симуляции и платить исключительно за время вычисления.

Третий вариант – коробочная версия для частных (закрытых) облаков и настольных компьютеров; эта опция предусмотрена для крупных клиентов, имеющих требования, связанные с запретом распространения информации за периметр организации, для которых использование стороннего центра обработки данных запрещено.

В наших планах есть такая идея, как создание сообщества по моделированию. Мы считаем, что тема математического моделирования недостаточно широко представлена, налицо дефицит информации, форумов, площадок для общения. И мы решили сделать первый шаг – создали партнерства с вузами. В Казанском государственном энергетическом университете и в Томском политехническом университете открыли школы моделирования, оснастив там классы тренажерами АЭС ВВЭР-1200 и продуктом REPEAT, на котором работает и тренажер в том числе. Предоставили наше ПО Ивановскому государственному энергетическому университету, ведутся переговоры с МЭИ и МИФИ. В каждом вузе присутствует научный руководитель, отвечающий за функционирование школы моделирования. Он обладает широкими компетенциями, ведет регулярную коммуникацию с нашими специалистами, ответственными за ту или иную часть математической модели, в том числе тренажера.

На следующий год запланировано создание аналогичных партнерств с промышленными предприятиями. Это важно, так как выпускник профильного вуза с большей вероятностью будет заинтересован в работе на профильном предприятии, если там будет установлен софт, на котором он проходил обучение. Мы ожидаем, что через год сообщество начнет зарабатывать, монетизировать свои наработки, реализовывать пилотные кейсы и пилотные продажи.

Интерес к REPEAT проявили и зарубежные партнеры. Китайские партнеры уже приобрели у нас несколько лицензий на теплогидравлический код, один из компонентов REPEAT. На 2023 год запланирован старт продаж в России. В течении двух лет, думаю, к покупателям присоединятся Индия, Китай, Армения и Беларусь.