Математическое моделирование: сегодня и завтра

БОСС-профессия | Спецпроект: МАИ – школа лидеров

Центр математического моделирования МАИ — технологическая площадка для отработки прорывных исследований, создания и внедрения новых технологий.

В Центре математического моделирования МАИ готовят специалистов в области проектирования, испытаний, сертификации и эксплуатации авиационно-космической техники, а также занимаются разработкой сервисов для потенциальных заказчиков. В их числе крупнейшие компании: АО «Роснано», ПАО «ОАК», АО «ОДК», АО «ОСК», ГК «Роскосмос», COMAC, SAFRAN, LIEBHERR, AECC, ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ» и другие. Партнерами центра выступают Siemens, Dassault, «Аскон», «Топ Системы», центры сертификации (ЦАГИ, ЦИАМ, ВИАМ, ГосНИИ ГА), испытательные центры (ЛИИ ДБ, ГЛИЦ), институты РАН и другие.

Руководитель Центра математического моделирования Дмитрий Стрелец подчеркивает: результаты работы технологической площадки лежат в основе целого ряда перспективных индустриальных проектов. Среди них — создание широкофюзеляжного дальнемагистрального самолета CR929, модернизация Sukhoi Superjet New, работы по внедрению виртуальных экспериментов вместо натурных, в том числе в интересах Минобороны России, а также разработка сверхзвукового пассажирского самолета.

С другой стороны, Центр матмоделирования заинтересован в развитии научной деятельности, которая связана со стоящими перед индустриальными предприятиями задачами. К ней относятся такие важные направления, как оптимизация, создание цифровых двойников, разработка и внедрение весовой платформы.

В конце этого года центр запустит работу собственного мощного суперкомпьютера производительностью 152 терафлопс, который станет главным инструментом в реализации всех перечисленных целей.

Перспективные решения для индустрии

Одно из динамично развивающихся и особо востребованных в индустрии направлений работы центра — создание цифрового двойника.

«Сейчас активно разрабатывается концепция цифрового двойника и ведутся работы по созданию интеграционной платформы, призванной объединить различные программные продукты и обеспечить единую среду моделирования на базе имеющихся вычислительных ресурсов. Это позволит создать цифровых двойников для наших индустриальных партнеров по обозначенным проектам», — рассказывает Дмитрий Стрелец.

Разработка весовой платформы — еще одно актуальное и вместе с тем сравнительно новое направление деятельности специалистов центра. Главная задача этой работы — создать единую и удобную программную базу для весового проектирования.

«В промышленности существуют разрозненные программные решения, которые закрывают отдельные задачи в части весового проектирования, анализа, контроля изделий авиационной техники. Отсутствие слаженности этих решений ведет к снижению эффективности при практическом применении результатов весового проектирования, возникновению проблем при эксплуатации, — объясняет глава Центра матмоделирования. — Цель разработки — минимизировать технические риски, избежать необоснованных решений на ранних этапах проектирования».

В рамках учебно-исследовательского программного комплекса на базе МАИ предполагается объединить существующие и разработать новые сервисы в части проектирования, анализа и контроля веса, а также подготовить современные учебные программы, в частности дополнительного профессионального образования. Столь важная работа ведется сейчас в рамках субсидии на развитие концепции цифровой экономики совместно с Федеральным исследовательским центром «Информатика и управление» Российской академии наук и компанией ООО «Универсальные системы и технологии».

Магистратура по суперкомпьютерному моделированию

В этом году Центр матмоделирования совместно с IT-центром МАИ, институтом № 8 «Информационные технологии и прикладная математика» и Институтом системного программирования РАН запустил новую программу магистратуры «Технологии суперкомпьютерного моделирования и оптимизации сложных технических систем». Архитекторами этой единственной в своем роде программы стали Дмитрий Стрелец и старший научный сотрудник ИСП РАН Сергей Стрижак. В первый набор вошли 20 человек, которые получат уникальную возможность использовать суперкомпьютер центра в процессе своего обучения.

«Уже сегодня выбраны темы магистерских диссертаций, определены специалисты, которые будут работать с ребятами, и вычислительные мощности суперкомпьютера будут задействованы в числе прочего для проработки этих тем», — отмечает Дмитрий Стрелец.

В рамках программы учащимся будут доступны две траектории: разработчик или пользователь технологий. При этом программа ориентирована, в первую очередь, на практику и реализацию реальных проектов. Кроме обязательной части, призванной сформировать общепрофессиональные компетенции, есть профильная, разработанная под конкретные интересы студентов и задачи индустриальных партнеров, а также запросы Центра математического моделирования.

Программа обещает стать одной из самых инновационных среди магистерских направлений МАИ. Полученный комплекс знаний позволит выпускникам устраиваться на высокооплачиваемые должности ключевых сотрудников в области моделирования и разработки систем проектирования ведущих компаний.

Будущее Центра матмоделирования

Среди наиболее перспективных проектов центра, реализация которых намечена на ближайшее будущее, — сверхзвуковой пассажирский самолет.

«Работы по данному проекту мы ведем начиная с 2015 года, участвовали с ним в европейских программах, — говорит Дмитрий Стрелец. — Теперь же необходимо делать дальнейшие шаги к практической реализации идей и технологий. Поэтому мы планируем более активно развивать проект, в том числе в части математического моделирования».

Что касается более отдаленных перспектив, центр предполагает сосредоточиться на гиперзвуковых технологиях в гражданском секторе.

«Нужно нарабатывать научно-технический задел, в том числе с использованием суперкомпьютера, — поясняет руководитель центра. — Это касается газовой динамики, конструкции, прочности, новых материалов, теплопроводности и т. д. Поэтому перед нами стоит большая задача стать не просто центром работ в опытно-конструкторской сфере, но и исследовательским центром», — комментирует глава Центра матмоделирования.

Как отмечает Дмитрий Стрелец, сегодня подобные центры компетенций МАИ могут рассматриваться в качестве площадок для реализации крупных комплексных проектов. Одна из их задач — аккумулировать компетенции, объединять различные структуры университета и привлекать внешние организации и отраслевые институты в интересах исследований и разработок в высокотехнологичных отраслях промышленности.Б