Деловая слава России


Новости


МЕЖОТРАСЛЕВОЙ АЛЬМАНАХ

Свежий номер альманаха, Архив номеров, Подписка на альманах, Реклама в альманахе, Контакты



РАЗВИТИЕ НАУКИ В РОССИИ



Опрос

Нужно ли стремиться вернуть в Россию учёных, уехавших жить и работать за границу?
Да, не стоит упускать умных и талантливых людей
Скорее да, но вряд ли наше государство сможет обеспечить им заграничный уровень жизни
Скорее нет, лучше обеспечить хорошие условия тем, что ещё не уехали
Нет, лучше вложить средства в воспитание и развитие молодых учёных
Другое








Деловая слава России » Наука » Методы моделирования сложных систем

Наука: Методы моделирования сложных систем - 28-06-2015, 11:56

Методы моделирования сложных систем 

Виталий Валерьянович ПАНОВ
вице-президент РИА, академик-секретарь Секции Военно-технические проблемы РИА, действительный член РИА,

Игорь Борисович ШЕРЕМЕТ
начальник 3 ЦНИИ Минобороны России, доктор военных наук, член- корреспондент РИА

Владимир Андреевич ИЩУК
ведущий научный сотрудник 3 ЦНИИ Минобороны России, кандидат физико-математических наук,действительный член РИА

 

ОБ ОРГАНИЗАЦИИ РАЗРАБОТКИ И ПЕРСПЕКТИВАХ ПРИМЕНЕНИЯ СИСТЕМ МОДЕЛИРОВАНИЯ В ИНТЕРЕСАХ ОБОРОННО-ПРОМЫШЛЕННОГО КОМПЛЕКСА РОССИИ 

 

На решение проблем в интересах оборонно-промышленного комплекса (ОПК) России помимо традиционных научно-исследовательских учреждений и научно-производственных объединений ориентированы новые структуры, создание которых было вызвано, среди прочего, стремлением научной общественности сохранить творческий потенциал исследователей и разработчиков средств вооруженной борьбы. К числу таких организаций относятся Российская инженерная академия (РИА), а также государственное бюджетное учреждение Российская академия ракетных и артиллерийских наук (РАРАН), которые создавались при поддержке ведущего научного центра страны – Российской академии наук (РАН).

 

 

Ведущими учеными страны еще в середине 90-х годов предлагалось изыскать формы сотрудничества этих организаций. Предлагалось, в частности, учредить под эгидой РАН объединенный Научно-технический совет, в который предполагалось включить представителей РИА, РАРАН, некоторых отраслевых академий (например, Академии медицинских наук) и общественных организаций (Российской академии естественных наук (РАЕН), Академии военных наук (АВН) и других), основной целью деятельности которого на начальном этапе было бы привлечение ведущих коллективов ученых для формирования долгосрочных программ проведения исследований. Основная цель виделась в  достижении прорыва в области высоких технологий, условием которого является осуществление цепочки фундаментальныхи прикладных исследований и их воплощение в опытно-конструкторских разработках и реализация в серийном производстве.

 

 

Важным этапом активизации деятельности РИА явилось заключение в 2014 году Соглашения о сотрудничестве Российской академии наук и Российской инженерной академии, подписанного президентом РАН В.Е. Фортовым и президентом РИА Б.В. Гусевым, которым предусмотрено формирование в рамках РАН и РИА совместных научных коллективов для решения конкретных научно-технических проблем для различных отраслей промышленности, а также привлечение РИА к участию в работе по формированию основных направлений развития отечественной науки.

 


В рамках заключенного соглашения секция РИА «Военно-технические проблемы»  провела работу по установлению творческих контактов с рядом организаций РАН, таких, например, как Институт прикладной математики им. В. Келдыша РАН (ИПМ РАН), Институт проблем управления РАН, Институт математики Сибирского отделения РАН, воплощенных как в выполнении совместных работ, так и в проведении научно-технических конференций. Характерным примером стала состоявшаяся в мае 2014 года в 3 ЦНИИ Минобороны России научно-техническая конференция, посвященная проблемам применения и направлениям развития систем моделирования военных действий в интересах обоснования перспектив развития вооружения и военной техники (ВВТ).

 

 

Целью конференции являлась консолидация сил научно-исследовательских организаций (НИО) Минобороны России, организаций ОПК, высшей школы, РАН, РИА, РАРАН и других в интересах создания математических моделей боевых действий для обеспечения исследований перспектив развития и обоснования комплектов ВВТ войсковых формирований Сил общего назначения Вооруженных Сил РФ (СОН ВС РФ) на основе использования моделей, реализованных на базе перспективных информационных технологий моделирования, с учетом основных факторов, оказывающих существенное влияние на ход и исход моделируемых военных действий.

 

 

Актуальность рассмотренных на конференции вопросов подтверждается недавним заявлением президента РАН В.Е. Фортова в печати о рассмотрении «Математического моделирования», в том числе в рамках проектов в оборонной сфере, в качестве третьего перспективного направления реализации проектов РАН. Секцией РИА «Военно-технические проблемы» в сотрудничестве с ее коллективным членом 3 ЦНИИ Минобороны России и с ИПМ РАН накоплен большой опыт по созданию моделирующих комплексов, в том числе в рамках выполнения работ по развитию вычислительного высокопроизводительного комплекса и специального программного обеспечения макета Расчетно-моделирующего комплекса (РМК), установленного в 3 ЦНИИ Минобороны России.

 

 

Актуальным направлением сотрудничества РАН, РИА, РАРАН, вузов, НИО Минобороны России и организаций ОПК России является консолидация усилий в разработке и применении систем моделирования в интересах обеспечения формирования нового технологического уклада развития экономики страны, ее оборонно-промышленного сектора. В рамках этого уклада «промышленное производство должно базироваться на открытиях в области биотехнологий, нанотехнологий, поиска новых материалов в информационно-коммуникационных, когнитивных, мембранных, квантовых технологиях, фотонике, микромеханике, робототехнике, генной инженерии, технологиях виртуальной реальности, термоядерной энергетике».

 

 

При создании новых вооружений новый технологический уклад предполагает интеграцию в новые виды вооружения и военной техники достижений нано-био-инфо-когнитивных технологий (НБИК-технологий) и других. Без использования достижений в новых научных направлениях дальнейшее наращивание количества оружия не приведет к повышению качества и эффективности боевых средств, что, несомненно, будет учтено при формировании новой госпрограммы вооружений до 2025 года, в которой предусмотрено использование новейших военных инновационных технологий, широкое применение робототехники и оружия на новых физических принципах.

 

 

Роль интегратора применительно к оборонно-промышленному комплексу России в настоящее время возложена на Фонд перспективных исследований, в задачи которого входит содействие созданию прототипов новых вооружений, определение приоритетных направлений, на которых должны быть сконцентрированы усилия всего оборонного комплекса по созданию условий для отражения прогнозируемых угроз безопасности России. Как показывает опыт, различные, в том числе апробированные, организационные формы воздействия научных организаций и структурных подразделений РАН, РИА, РАРАН, АВН в области разработки и применения систем моделирования обеспечивают возможность формирования профильного экспертного сообщества, включающего специалистов следующих трех категорий.

 

 

Первая – специалисты в области отдельных направлений НБИК-технологий, обладающие глубокими знаниями о возможностях и сроках создания той или иной технологии, получаемых при этом физических эффектах. Вторая категория – военные специалисты, способные оценить степень влияния таких эффектов на облик образцов и комплексов вооружений, военной и специальной техники (ВВСТ), системы вооружения в целом, на формы и способы ведения военных действий. Третья категория – специалисты в области разработки и производства ВВСТ, способные оценить возможность внедрения (освоения) разработанных технологий в образцы ВВСТ, предстоящие затраты, связанные с модернизацией производства.

 

 

В результате оценки перспективности НБИК-технологий такими специалистами может быть определен приоритетный ряд реализуемых в определенной последовательности технологий, способных в максимальной степени повысить эффективность системы вооружения. Прикладные исследования в интересах создания сложных наукоемких изделий, в том числе военного назначения, должны предусматривать разработку и использование компьютерных моделей прототипа (макета) изделия. Кроме того, должны быть проведены исследования с обоснованным использованием инновационных технологий, базирующихся на соответствующих компьютерных моделях. Для изделий военного назначения в качестве таковых могут быть применены технологии:

 

 

• формирования искусственно воспроизводимой (виртуальной) среды (обстановки) применения создаваемого изделия;
• обоснования концепций построения семейства перспективных сложных наукоемких изделий (систем);
• обоснования тактико-технических требований к характеристикам перспективных образцов сложных наукоемких изделий (систем);
• обоснования сбалансированного структурно-функционального облика конфигурации сложного изделия (системы);
• проведения оценочных испытаний наукоемких изделий (систем) для различных условий их применения;
• технико-экономической оценки создания и применения сложного наукоемкого изделия (системы);
• подготовки персонала по эксплуатации сложных наукоемких изделий (систем) с использованием соответствующих компьютерных тренажеров;
• другие технологии.

 

В основу рассмотренных инновационных технологий для ряда типов создаваемых сложных наукоемких изделий может быть положен Расчетно-моделирующий комплекс (РМК), разработанный 3 ЦНИИ Минобороны России при участии структурных подразделений РИА, РАРАН, а также ряда НИО промышленности. Опыт применения РМК свидетельствует о возможности существенного сокращения сроков и затрат на разработку и экспериментальную отработку создаваемых сложных наукоемких изделий.

 

 

Обращаясь к проблемам использования моделирования при формировании нового технологического уклада, обратим внимание на развитие и применение полномасштабных технологий виртуальной реальности. Такие технологии, способные оказать основополагающее влияние на решение важнейших задач реформирования отраслей военно-промышленного комплекса России, приобретают приоритетное значение. Именно эти технологии представляют возможность предварительного создания быстрых макетов (прототипов) сложных наукоемких изделий, проведение их оценочных испытаний с использованием математического моделирования, обеспечивая тем самым минимизацию рисков заказчика.

 

 

Применение на ранних стадиях создания вооружения 3D-моделей, воссоздающих облик будущих образцов военной техники, в значительной степени способствует формированию технологических цепочек в конструкторских, технологических и производственных средах на всех стадиях жизненного цикла изделий, создавая на предприятии единое информационное пространство для конструкторов, технологов и специалистов в области управления и контроля качества выпускаемой продукции.

 

 

Технологии высокополигонального 3D-моделирования обладают существенным преимуществом, так как обеспечивают высококачественную визуализацию объектов, изделий и особенностей их эксплуатации. Первое дает возможность проектантам, инвесторам и заказчикам увидеть конечный результат создаваемых изделий (трехмерные объекты выполняются с соблюдением масштабов, что еще на стадии проектирования позволяет увидеть преимущества и недостатки создаваемых изделий). Второе значительно облегчает процесс качественного обслуживания за счет использования современных мультимедийных технологий.

 

 

Применение виртуальных 3D-объектов на несколько порядков дешевле создания макетов, обеспечивает наибольшую гибкость при моделировании изделий, модернизации и эксплуатации, является единственно возможным способом для их быстрого воссоздания или ремонта. Преимущества 3D-моделей и в том, что с их помощью легко можно проследить характеристики изделий, их работоспособность, результаты испытаний, сроки эксплуатации и восстановления.

 

 

Кроме того, в значительной степени (до 50%) сокращаются сроки создания и согласования конструкторской и технологической документации, что в свою очередь сокращает сроки выпуска готовых изделий, а также приводит к снижению общей стоимости проекта (до 10%). На сегодняшний день возможности современного моделирования безграничны. Прежде всего это относится к моделированию технологических процессов создания сложной техники на всех стадиях жизненного цикла изделий, включая проектное и инженерное проектирование.

 

 

В настоящее время в НИИ «Высокие технологии» (Ижевск) накоплен опыт выполнения работ по моделированию сложной военной техники с глубокой детализацией элементов, созданию интерактивных приложений для ситуационных центров управления, формированию моделей для организации цифровых производств с применением аддитивных технологий. Созданное и апробированное программное обеспечение, в дополнение к стандартным программам, позволяет в значительной степени упростить этапы моделирования и повысить качество итоговых анимаций и научных визуализаций.

 

 

Для практической реализации технологий упомянутым институтом разработана архитектура графических суперкомпьютеров, последние модификации которых по своим параметрам не уступают мировым аналогам. Наиболее значимые результаты были получены институтом в рамках выполнения НИОКР Федеральной целевой программы (ФЦП) развития пилотируемой космонавтики и включают в себя интерактивные и анимационные материалы производства ракетной техники, пусков и пилотируемых полетов, стыковки с Международной космической станцией (МКС) и возвращения спускаемых аппаратов, материалы по освоению Луны, выполненные на уровне требований шестого технологического уклада.

 

 

Создание действующих систем виртуального окружения правомерно рассматривать как комплексную проблему, поэтапное решение которой будет оказывать самое серьезное воздействие на науку, производство, обороноспособность, образование и социальную сферу страны. Сложность и требования к организациям ОПК по ускорению создания перспективных сложных наукоемких изделий, в том числе и военного назначения, обусловливают важность разработки и применения при их создании инновационных информационных технологий на базе использования моделирования соответствующих процессов и систем. В связи с этим является актуальным и перспективным дальнейшее сосредоточение усилий РАН, РИА, РАРАН, НИО Минобороны и организаций ОПК на проведение фундаментальных и прикладных исследований в интересах разработки и применения инновационных информационных технологий с использованием систем моделирования имитации функционирования и развития классов процессов и систем, в том числе и военного назначения.

 

 

Учитывая накопленный Секцией «Военно-технические проблемы» опыт участия в работах 3 ЦНИИ Минобороны России по созданию моделирующих комплексов, в том числе РМК, перспективной областью сотрудничества РАН и РИА представляется дальнейшая разработка и исследование областей применения систем моделирования. При этом на основании выполняемых Секцией в течение ряда лет исследований по развитию основ и разработке инженерных технологий управления процессом выработки и мониторинга эффективной военно-технической политики целесообразно было бы создать условия для завершения проекта «Концепции моделирования при управлении военно-технической политикой с учетом перспектив развития информационных технологий в интересах создания перспективных систем вооружения», разработанного под руководством академика РИА А.В. Шатрова.

 

 

В рамках предложенного ранее Секцией формирования научно-исследовательского Сектора Института инженерных проблем РИА и в соответствии с Соглашением о сотрудничестве РИА с РАН представляется целесообразным создание совместно с одним из ведущих профильных институтов РАН (ИМП, Институтом проблем управления, ИМ СО РАН и другими) Лаборатории математического моделирования, предназначенной для изучения процессов развития ОПК России и решения смежных инженерных проблем. В ближайшей перспективе такая Лаборатория могла бы сосредоточить усилия для завершения разработки упомянутого проекта Концепции. Перспективным является создание совместной Лаборатории по проблемам суперкомпьютерного моделирования в интересах поддержки системного проектирования сложных высокотехнологических изделий.

 

 

Уровень развития информационных технологий и систем моделирования процессов и разнообразие возможных областей их применения требуют поиска и реализации путей координации проводимых исследований и совершенствования организационных форм взаимодействия как в области углубления научных знаний, так и при решении народнохозяйственных и оборонных задач. Проведение таких работ является необходимым условием обеспечения перспектив применения систем моделирования как для проведения экспертиз инициатив Фонда по перспективным исследованиям, так и в интересах решения перспективных задач по формированию нового технологического уклада развития ОПК России.

 

 

Межотраслевой альманах №49/2014 год

 

Другие новости по теме:


Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь. Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.


АКТУАЛЬНО


Календарь событий:

«    Май 2019    »
ПнВтСрЧтПтСбВс
 
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
 

Архив новостей:

Май 2019 (2)
Апрель 2019 (2)
Март 2019 (2)
Февраль 2019 (5)
Январь 2019 (4)
Декабрь 2018 (6)