Технологический прорыв в системах компьютерного проектирования — цифровое моделирование. Переход к данным технологиям позволит сделать процесс создания новых продуктов в любых сферах принципиально более эффективным

Основа основ создания любого изделия — проектирование — переживает очередную технологическую революцию. В свое время возможность перенести чертежи с бумаги на компьютерный экран казалась чудом. Следующим прорывом стали технологии 3D, или способность проектировать любой объект трехмерным. Сейчас же мировые технологии проектирования вступают в новую фазу — в так называемую область цифрового моделирования, или прототипирования, когда объект на экране компьютера не только выглядит, но и виртуально функционирует точно так же, как в реальной жизни. Об этом журналу «Эксперт» рассказывает Марк Параскева, вице-президент европейского подразделения компании Autodesk, являющейся мировым лидером в области технологий компьютерного проектирования.

— Господин Параскева, сейчас все говорят о финансовом кризисе, который в разных областях тормозит развитие и внедрение новых технологий. Оказывает ли кризис отрицательное влияние на прогресс технологий цифрового проектирования?

— Не думаю, что кризис особенно сдерживает развитие технологий цифрового проектирования, систем класса САПР, так как это развитие напрямую связано с четырьмя глобальными тенденциями, которые с наступлением кризиса не утратили своей актуальности. Первая тенденция — это то, что мы называем цифровой жизнью. Сегодня многие вещи, с которыми мы имеем дело в повседневности: фотографии, музыка, видео, книги и источники информации, — существуют и все больше используются именно в цифровом формате. Вторая тенденция — глобализация. И это очень интересно, потому что Россия находится в эпицентре процесса глобализации. В России стали доступны зарубежные продукты и технологии, а российский опыт, в свою очередь, широко распространяется по миру, и все это ведет к большим изменениям, влияющим на жизнь и работу большинства граждан. Третья тенденция — инфраструктурный бум. В России я смотрю в окно и почти повсюду вижу строительство. Не только здесь, но и в развитых западных странах вся инфраструктура уже устарела, ее нужно менять. Население земного шара растет, в обозримом будущем оно увеличится с шести до девяти миллиардов. Где будут жить все эти люди? В основном не в деревне, а именно в городах, и мы не думаем, что развитие новой инфраструктуры будет замедляться. И четвертая тенденция, может быть самая острая, — это изменение климата. Последние сто лет мир развивался, не думая о конечности ресурсов и энергии. Мы просто брали у природы все, что нам нужно. Понятно, что в будущем так жить уже не получится. Поэтому самая большая проблема и важная тенденция — это поиск таких путей и методов долгосрочного экономического развития, которые были бы наиболее энергетически эффективны и безопасны для экологии.

— Какое отношение упомянутые тенденции имеют к развитию технологий цифрового проектирования?

— Самое непосредственное. Если подумать обо всем этом в свете бизнеса Autodesk, то надо начать с того, что с помощью наших продуктов мы помогаем заказчикам проектировать все, что в этом мире строится и производится. К примеру, когда вы сегодня проснулись и приняли душ, вода, поступающая в ваш дом, наверняка прошла через сеть труб, которые были спроектированы с помощью решений Autodesk. Сам душ также наверняка был спроектирован с помощью наших программных продуктов. Когда вы завтракали, то добавляли в кофе молоко, которое, скорее всего, пакетировалось машинами, разработанными с использованием программ нашей компании. Если вы ехали на работу на машине или на метро, то и машина, и вагон метро также, скорее всего, были спроектированы с нашей помощью. Наконец, вы приходите в какое-то здание — большинство из них проектируется с помощью программных продуктов Autodesk. В конце дня вы идете домой, смотрите кино, играете в компьютерные игры. И тут наши продукты применяются для создания специальных эффектов, трехмерных сцен и впечатляющих персонажей. Как видите, программное обеспечение, которое мы разрабатываем, используется заказчиками для проектирования практически всего созданного человеком мира. Мы внимательно отслеживаем все мировые тенденции и развиваем свое ПО таким образом, чтобы оно отвечало все более усложняющимся запросам.

— А почему развитию технологий компьютерного проектирования способствуют такие тенденции, как глобализация и потепление климата?

— Раньше проектирование того, о чем я говорил, выполнялось на бумаге — на кульманах. Теперь все делается с помощью компьютера, и наши заказчики могут проектировать что-то в Москве, а строить в Санкт-Петербурге, разрабатывать во Владивостоке, а производить в Шанхае. И это стало возможным только с развитием цифровых технологий. Глобализация стимулирует совершенствование систем проектирования и, что очень важно, обмена данными. Стремительное развитие современной инфраструктуры, даже в пределах, скажем, города, уже не может обеспечиваться усилиями одной-двух местных проектных организаций, которые к тому же работают по старинке. Если взять Лондонскую олимпиаду, то все здания, которые были построены для нее, проектировались в разных уголках мира. Что касается климатических изменений, то рассмотрим простой пример: согласно проведенным исследованиям, 37 процентов выбросов углекислого газа в атмосферу происходит при эксплуатации зданий. При этом количество электроэнергии и прочих ресурсов, которые будет использовать здание, зависит прежде всего от того, как оно было спроектировано. Именно на этом этапе наши решения могут оказать неоценимую помощь: сократить количество материалов, необходимых для постройки, оптимизировать энергопотребление за счет баланса естественного и электрического освещения… Мы можем даже предложить варианты повторного использования компонентов здания, после того как оно будет демонтировано. Аналогично можно просчитать жизненный цикл автомобиля или любого другого промышленного изделия. Таким образом, возвращаясь к вопросу о влиянии кризиса, могу сказать, что кризис способен лишь замедлить наше поступательное движение, но оно в любом случае продолжится. Программное обеспечение, которое мы разрабатываем, является критически важным для прогресса, так как позволяет проектировать мир, который будет окружать нас завтра.

— Но все-таки, если говорить не о долгосрочной перспективе, а о нынешней ситуации, кризис наверняка вносит коррективы в ваш бизнес? Как конкретно меняются запросы ваших заказчиков?

— Я хочу отметить, что сейчас спрос, в общем-то, растет во всех направлениях нашего бизнеса. Однако заказчики достаточно осторожно относятся к долгосрочным инвестициям, особенно когда серьезные вложения необходимо делать единовременно. Поэтому в настоящее время они стремятся к двум целям. Во-первых, растянуть расходы на более длительный период времени. И во-вторых, добиться более быстрой окупаемости инвестиций. Заказчики, которых я встречаю по всему миру, и Россия здесь не исключение, все как один стремятся в краткосрочной перспективе сэкономить как можно больше средств. При этом хочу подчеркнуть, что наши клиенты понимают: если они могут внедрить сейчас самую современную технологию, то это позволит им реально сэкономить деньги и усовершенствовать свой бизнес. Приведу некоторые примеры. Многие заказчики по-прежнему совершают ошибки при строительстве. У многих есть проблемы с качеством на производстве. Что им позволяют сделать технологии цифрового проектирования? Они дают возможность спроектировать изделие или модель объекта с помощью компьютера до того, как будет потрачен первый рубль на строительство или производство. Мы называем это виртуальным или цифровым прототипом. И я думаю, что эти технологии особенно важны для России. Ваши инженеры славятся своей изобретательностью, нестандартным подходом к решению задач. Раньше им приходилось для каждой новой идеи изготавливать физический прототип изделия и потом проверять, как он будет реально выглядеть и функционировать. В результате выяснялось, что вот здесь что-то не работает, вот эту деталь лучше сделать по-другому. Далее следовал длинный и очень затратный цикл внесения исправлений, изготовления следующего физического прототипа… Революционность технологии цифрового прототипа заключается в том, что вы сначала полностью воспроизводите объект на компьютере, а уже потом переносите его в физический мир. Инженер или архитектор может спроектировать изделие, здание, дорогу в виртуальной реальности и посмотреть, как его задумка будет работать в максимально приближенных к реальным условиях. И только после этого запускать процесс производства или строительства. Недавнее очень интересное исследование показало, что самые лучшие, эффективные и производительные компании строят почти на 50 процентов меньше физических прототипов, чем компании слабые. Вы ведь представляете, какая это экономия — предварительно не создавать образцы изделий, отслеживать все ошибки еще на этапе проектирования, а не когда вам надо сломать стену в здании, чтобы провести коммуникации. Таким образом, новое поколение программных продуктов для моделирования позволяет предприятиям в конечном итоге серьезно сокращать расходы и сроки разработки, повышать качество изделий и, тем самым, свою конкурентоспособность.

— Переход от простого компьютерного черчения к цифровому моделированию — это сейчас, можно сказать, основной тренд в области проектирования?

— Совершенно верно. Вот смотрите: наша компания начала свою деятельность 26 лет назад. Что тогда было сделано? Были взяты линии, дуги, круги, которые кто-то вычерчивал на бумаге, и их перенесли на компьютерный экран. Сегодня все это кажется очень простым. Но тогда, почти 27 лет назад, это была сложнейшая задача. Второй наш шаг в области развития технологий заключался в переходе к трехмерному проектированию в 1990−х годах. А сейчас осуществляется переход к новому качеству проектирования — цифровому моделированию или, как мы это называем, к технологии цифрового прототипа. Это значит, что в модели изделия содержится вся информация о материалах, которые пойдут на его изготовление, обо всех элементах, которые приводят его в действие. Мы можем оценить его энергопотребление на протяжении всего жизненного цикла, имитировать работу проектируемого механизма. Например, мы проектируем какой-нибудь рычаг и можем в виртуальном режиме проверить его на напряжение, на то, какую нагрузку он выдержит, прежде чем сломается. В трехмерном проектировании мы просто видели, как этот продукт выглядит. Сейчас мы кроме этого можем проверить, как проектируемое изделие будет работать.

— Когда стали появляться подобные программы проектирования нового поколения?

— Первые такие программы начали появляться году в 2005−м, и сейчас идет их динамичное развитие. В прошлом году Autodesk приобрел в общей сложности 12 компаний, большинство из которых специализировались на так называемых средствах анализа, позволяющих не только проектировать, но и анализировать работу изделия или функционирование объекта строительства.

— Другими словами, возможность анализировать проект — это сейчас основной вопрос, решение которого позволит технологиям проектирования перейти на принципиально новый уровень?

— Да, в цифровом моделировании нам нужно понять не только внешний вид, но и все другие аспекты функционирования изделия. И нам нужно будет еще в течение многих лет разрабатывать новые и новые средства для анализа, имитации, моделирования работы изделия. Я бы сказал, что мы только начали движение по пути к полному цифровому моделированию. Но мы считаем, что это путь в будущее, хотя и довольно сложный. Ведь многие методы анализа и моделирования раньше никогда не применялись на уровне программного обеспечения. Например, возвращаясь к проектированию стадиона для Лондонской олимпиады 2012 года: если вы хотите сымитировать экстренную эвакуацию зрителей, болельщиков, то раньше, во времена двухмерного проектирования, этого нельзя было сделать с помощью программного обеспечения — таких технологий просто не было. А в реальной жизни вы вообще никогда не сможете протестировать подобную ситуацию. Сейчас же на компьютере мы можем создать виртуальную имитацию чрезвычайной ситуации и посмотреть, сколько человек во время эвакуации могут пропустить выходы стадиона.

— Но ведь такие программы требуют больших вычислительных мощностей, которые не всегда доступны рядовым архитекторам.

— Очень важный момент нашей работы заключается в том, что подобные технологии должны быть простыми и широко используемыми. Точно так же, как вы включаете дома DVD-плеер и одним нажатием кнопки Play вызываете к жизни сложное технологическое решение, мы хотим сделать и здесь, мы хотим, чтобы все эти мощные технологии были легко доступны пользователю. И смею заявить, что подобное нам удается. Самые последние версии наших программных продуктов способны просчитать целый ряд важных моментов при проектировании зданий. Возьмем такую простую вещь, как размер окон. Этот параметр определяет уровень естественной освещенности, а значит, влияет на энергопотребление зданий. С одной стороны, вам нельзя делать окна слишком большими, так как здание станет менее устойчивым и прочным. Но, с другой стороны, слишком маленькие окна становятся причиной дополнительных расходов на электроэнергию. Одна из последних разработок, которую мы приобрели, Ecotect, проводит анализ естественного освещения, теней и отраженного света, анализирует уровень тепла. Ведь солнечный свет влияет не только на освещение, но и на температуру в помещении. На основе цифровой модели здания с использованием современных и доступных продуктов все эти факторы анализируются на стадии архитектурного проектирования. За счет этого специалисты оптимизируют проект еще на этапе цифрового моделирования, ведь после того как все уже построено, вы вряд ли можете что-либо изменить, ваша свобода выбора будет минимальна. Уровень электропотребления очень сильно зависит от расположения здания относительно сторон света. Поворот даже на один градус может дать 10–30 процентов экономии. Наше ПО позволяет анализировать, как будет меняться количество потребляемой энергии в зависимости от времени года и при любом изменении положения здания. Вот конкретный пример: недавно в Монголии был построен отель «Шератон». В Монголии зима очень холодная, лето очень жаркое, как и в некоторых российских регионах. Архитекторы благодаря новым технологиям сделали дизайн крыши таким образом, чтобы максимально эффективно разместить на ней солнечные батареи, была выбрана очень необычная, изгибающаяся форма. Ориентация здания относительно солнца также была проанализирована с помощью компьютерных технологий, и результаты были достигнуты потрясающие.

— В России довольно успешно ведутся разработки программного обеспечения в разных областях. Есть ли удачные примеры разработки программ проектирования нового поколения?

— Да, конечно, Россия известна тем, что здесь очень сильный интеллектуальный потенциал, особенно в области математики и в сфере высоких технологий. Мы знаем некоторые компании, у которых имеются очень продвинутые разработки в нашей области. С ними мы ведем переговоры и планируем развивать сотрудничество.

— Не могли бы вы конкретно назвать эти российские компании?

— Я с удовольствием назову их, когда мы заключим сделку.