Понятие инжиниринг, возникшее в Европе в XVI веке вместе с появлением инженерной профессии, означает практическое использование научно-технических знаний для создания систем, устройств, материалов и организации процессов [1].
Основная задача современной промышленности — создание глобально конкурентоспособной и востребованной продукции нового поколения в кратчайшие сроки, требует гораздо более быстрых темпов развития, коротких циклов, низких цен и высокого качества, чем когда-либо прежде.
Решение этой задачи стимулирует развитие современной инновационной экономики знаний в условиях стремительного развития технологий, тотальной компьютеризации и автоматизации, глобализации и гиперконкуренции, постоянно ускоряющихся изменений и кардинальной переоценке роли знаний:
1) Быстрое и интенсивное развитие и применение передовых информационно-коммуникационных технологий, наукоёмких компьютерных технологий, нанотехнологий, которое носит «надотраслевой характер», и способствует кардинальному изменению характера конкуренции и позволяет «перепрыгнуть» десятилетия экономической и технологической эволюции.
Риc. 1. Передовые информационно-коммуникационные технологии
2) Мировые наука и промышленность сталкиваются со всё более сложными комплексными проблемами, которые не могут быть решены на основе традиционных, «узкоспециализированных», подходов. Решение этих проблем приводит к интеграции отдельных научных дисциплин в меж-, мульти- и транс- дисциплинарные научные направления; к интеграции отдельных модулей и компонентов в иерархические системы более высокого уровня; к развитию мега-систем, которые обеспечивают уровень функциональности, который не достижим для их отдельных компонентов.
3) В фундаментальных научных исследованиях появился термин «меганаука», связанный с мегапроектами создания исследовательских установок, финансирование, создание и эксплуатация которых выходит за рамки возможностей отдельных государств: Международная Космическая Станция, Большой Адронный Коллайдер, Интернациональный Термоядерный Экспериментальный Реактор.
Рис. 2. Большой Адронный Коллайдер
4) Отличительной характеристикой времени является создание с применением современных нанотехнологий новых функциональных и smart-материалов; материалов с заданными физико-механическими и управляемыми свойствами, сплавов, полимеров, керамик; композитов и композитных структур, которые, с одной стороны, являются «материалами-конструкциями», а с другой стороны, сами являются составной частью или компонентом макроконструкции (автомобиля, самолета, и т. д.).
Для успешного решения перечисленных задач необходимы постоянная генерация, применение, накопление и трансфер новых знаний, создание и развитие наукоемких технологий с последующим их объединением в технологические цепочки нового поколения, разработка наукоемких инноваций и создание современных «цифровых» / «умных» производств.
Центральной и самой наукоемкой технологией среди всех технологий, обеспечивающих конкурентоспособность продукции нового поколения, является компьютерный инжиниринг, для которого характерны такие черты как мультидисциплинарность и надотраслевой характер.
Глубокое проникновение компьютерных технологий в инженерную деятельность определило возникновение качественно новых трендов в технологическом и промышленном развитии [1]:
– Рост сложности систем и интеграцию социальной составляющей в процессы проектирования и управления системами; переход на уровень работы с социотехническими системами;
– создание распределенных интегрированных рабочих сред — «интеллектуальных конвейеров»;
– переход к парадигме управления жизненным циклом продуктов и систем;
– разработку сложных цифровых моделей материалов, процессов, систем на основе интеграции научных знаний и применения статистических методов обработки большого количества данных (Big Data);
– переход к оперированию цифровыми моделями на всех стадиях жизненного цикла, включая проектирование материалов с заданными свойствами и моделирование поведения изделий, компонентов и систем.
Рис. 3. Рендер стадиона: получение изображения по модели с помощью компьютерной программы
Использование компьютерных технологий в инжиниринге позволяет справиться с вызовом значительного роста сложности при разработке высокоэффективных и безопасных технических систем, а также обеспечить высокую скорость создания новых продуктов в соответствии с запросами рынка. Использование компьютерных технологий позволяет сокращать время разработки и значительно экономить материальные затраты [2].
Применение компьютерного моделирования, современных средств коммуникации и совместной работы, позволяет радикально повысить производительность инженерного труда, обеспечить доставку необходимых компетенций в нужные место и время.
Такой конвейер для инженерного труда, оснащенный мощными инструментами автоматизации, моделирования и обработки информации, предоставляет конструктору, инженеру, технологу, проектировщику интеллектуальную коллективную рабочую среду с возможностями быстрой разработки изделий и систем практически любой сложности.
Тренды развития программного инжиниринга:
– Интеграция CAD/CAE-систем и составляющими PLM-продуктов;
– Рост интереса к решениям в области цифрового производства на основе 3D геометрических моделей и 3D оптимальных моделей, полученных в результате применения мультидисциплинарных CAE-систем и программных систем для оптимизации элементов конструкций;
– Решения для работы в географически распределенной среде;
– Переход головных разработчиков военной и специальной техники на контракты полного жизненного цикла;
– Рост спроса на мобильные и облачные технологии, интегрированные инженерные платформы, программное обеспечение с открытым доступом.
– Сегменты рынка и ключевых услуг технологического инжиниринга по отраслям:
– Авиакосмическая промышленность: Проектирование, расчетно-конструкторские работы, виртуальные испытания. Исследования, консультации, дизайн-услуги;
– Автомобилестроение: Проектирование, расчетно-конструкторские работы, виртуальные испытания. Технологический консалтинг и дизайн-услуги;
– Электротехника / Коммуникации и связь: Прикладные исследования в области электроники и электротехники, магнетизма и световых технологий для разработки новых технологий в области коммуникации, компьютеров, электромеханических систем, специального программного обеспечения;
– Промышленность/Строительство: Проектирование, расчетно-конструкторские работы, дизайн-услуги, консультационные услуги по эксплуатации крупных технических систем;
– Судостроение: Концептуальное проектирование, технологический консалтинг, дизайн-услуги;
– Машиностроение: Проектирование, расчетно-конструкторские работы, дизайн-услуги.
Литература:
- Высокотехнологичный компьютерный инжиниринг: обзор рынков и технологий / научный редактор К. В. Дорофеев, руководитель группы В. Н. Княгинин. — СПб.: Изд-во Политехн. Ун-та, 2014. — 110 с.
- Компьютерный инжиниринг: учеб. пособие/А. И. Боровков [и др.]. — СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2012.
