Форсайт развития авиационной науки и технологий до 2030 года и дальнейшую перспективу

Интегрированная адаптивная информационно-коммуникационная инфраструктура для поддержки жизненного цикла ЛА с применением баз знаний, суперкомпьютерных вычислений и аналитических центров моделирования. В авиационной индустрии наблюдается устойчивый рост сложности создаваемых систем и, параллельно с этим, усиление международной конкуренции. В современных условиях предприятиям авиационно-космической и оборонной промышленности требуется запускать меньшее количество новых программ создания самолетов, но в то же время необходимо эффективнее реагировать на изменяющиеся внешние требования. Успех бизнеса будет определяться способностью преобразовать накопленные средства ИТ и развить их в динамическую, защищенную и интегрированную среду, способную объединить все операции в рамках единой высокофункциональной глобальной инфраструктуры. В связи с этим расширяется спектр работ по созданию новых механизмов и технологий анализа рынка, фундаментальных научных исследований, проектирования, производства и сопровождения авиационных систем в течении жизненного цикла. Совершенствуются методы управления сложными проектами с участием множества стейкхолдеров (лиц, принимающих решения, правообладателей); сокращаются циклы проектирования, производства и сборки; разрабатываются виртуальные прототипы на основе адаптивно усложняющихся цифровых моделей, позволяющих свести к минимуму необходимость создания физических моделей, снизить вероятность ошибок и необходимость доработки конструкций; ускоряются темпы обновления и модернизации самолетного парка и т.д. Чтобы обеспечить себе достойное место в мире, отечественной авиационной индустрии в ближайшие 10-20 лет необходимо перейти к принципиально новым технологиям разработки интеллектуальной продукции и формирования научно-технического задела - технологиям, основанным на активном применении баз знаний, суперкомпьютерных вычислений, цифровых моделей изделий в жизненном цикле, методов и механизмов системной интеграции. Тенденция развития ИТ такова, что современная компьютерная среда больше не может представлять собой набор разрозненных компьютеров с хранением данных в раздельных СУБД, а должна строится на базе общей инфраструктурной платформы с объединенными информационными и перераспределяемыми по требованию вычислительными ресурсами. Преимуществом платформы являются общие стандарты, встроенные средства интеграции, унифицированные инструменты безопасности и управления. Сейчас крупнейшие поставщики CAD/CAM/CAE/PLM технологий ведут создают платформы с широкими возможностями масштабирования, способные работать в PLM-среде любого типа и размера, содержащей от сотен до миллионов единиц информации, а также работать и с огромными массивами документов, и сложной 3D-геометрией. Благодаря использованию встроенных средств фильтрации данных, позволяющих мгновенно получать результаты поиска, высокоэффективной визуализации 3D-данных, совмещенную с нужной информацией об изделии, платформы качественно ускоряют процессы принятия оптимальных решений. Ответом на возрастающую сложность авиационных систем, а так же необходимость их сопровождения на протяжении всего жизненного цикла стала разработка и совершенствование научно обоснованных методов и технологий создания сложных систем. Это направление, предполагающее создание механизмов интеграции для разнородных систем, принято называть термином «system engineering», что на русский язык часто переводят как «системная инженерия». В течение последних 10-15 лет энергично разрабатываются международные, национальные и корпоративные стандарты по системной инженерии, создаются методики и механизмы их реализации. Это вызвано тем, что резко сокращаются сроки доведения изделия от идеи до массового серийного производства (в 4 раза за последние 50 лет). Применение методов системной инженерии позволяет добиваться сокращение стоимости жизненного цикла изделия за счет использования единого комплекса языковых средств на базе общей онтологии и компьютерного моделирования. С помощью унифицированных механизмов осуществляется адаптивное, циклически усложняющееся, моделирование и симуляция процессов ЖЦ ещё до начала реального производства. Реализация комплексного подхода системной инженерии, включая определение стейкхолдеров, проектирование архитектур, создание механизмов и технологий поддержки перспективных проектов, должно осуществляться в рамках обеспечивающей сетевой инфраструктуры интеграции, включающей базы знаний, суперкомпьютерные ресурсы, моделирования, аналитических центров принятия решений, опирающейся на отраслевую информационно-коммуникационную компьютерную инфраструктуру. Управление данными и знаниями Сегодня организации отрасли владеют огромными массивами данных, созданных в ходе их деятельности. Эти данные хранятся в несвязанных между собой базах данных. Поиск, изучение и принятие решений на основе плохо формализованных сведений отнимают много времени и оказываются весьма дорогими. В связи с этим, в аэрокосмической отрасли активно развиваются подходы, связанные с активным использованием Баз Данных, извлечению из них знаний и постепенному переходу от управления данными к управлению знаниями. Повторное использование лучших решений и передового опыта позволяет извлекать пользу из накопленных знаний, снижать уровень риска и ускорять процессы разработки новых, более совершенных изделий. База знаний в общем случае определяют как особый тип базы данных, хранящей, кроме собственно результатов НИОКР, метаданные их поясняющие и описание контекста в котором данные применяются. Для обеспечения перспективных исследований и разработок необходимо сформировать, консолидировать и эффективно использовать информационные ресурсы отрасли в отраслевой сети информационно-вычислительных центров организаций с базой данных, пакетами программ для расчета и оптимизации, компьютерными моделями и т.д. База должна содержать структурированную информацию по аэро-газо-гидродинамике, прочности, аэроупругости и долговечности конструкций, устойчивости и управляемости, акустике, экологии, конструкторскую документацию по сопровождению экспериментальной и стендовой базы, описание методик, исследований, технологических процессов и средств их поддержки, электронные описания конструкции изделий и т.д. Разделы базы по направлениям создают и сопровождают организации отрасли соответствующего профиля. Создание распределенной отраслевой базы знаний возможно лишь на основе общей расширяемой компьютерно-ориентированной онтологии как основы формирования единого информационного пространства авиационной отрасли, согласованного с международными стандартами. Только на основе общей онтологии возможно конструктивное определение научно технологического задела как продукции в унифицированных формах представления, а национальной базы данных, механизмов и технологий авиастроения как реального механизма поддержки описаний этой продукции, ориентированной на классы пользователей и компьютерных программ и достаточной для практического применения. Результаты НИОКР должны быть представлены в НБДА в виде интеллектуальной продукции, ориентированной на классы пользователей и машинную обработку. Для чего необходимо разработать нормативные документы и систему критериев оценки полезности продукции по экономически обусловленной оценке реальными потребителями. Отчетная документация о проведенных НИОКР в виде унифицированных электронных документов должна храниться в Базе Данных наряду с метаданными и другими сведениями о работах в унифицированном представлении. Массивы экспериментальных и расчетных данных, как результаты НИОКР, должны быть представлены в форматах, соответствующим международным стандартам, для использования промышленными комплексами программ обработки и анализа. Программные комплексы как результаты НИОКР должны быть ориентированы на обработку данных в стандартизованном представлении и написаны в виде, ориентированном на применение в распространенных программных средах. Описания методов и технологий должны иметь не только текстовой и графический формат, но и быть представлены в виде интерактивных 4D электронных мультимедийных руководств. Дальнейшее использование результатов НИОКР, которое и является самой объективной оценкой их полезности, должно централизованно фиксироваться. Необходимо разработать нормативные документы по представлению результатов НИОКР в виде интеллектуальной продукции, ориентированной на классы пользователей и машинную обработку. Такой подход позволит: - более аргументировано управлять контрактами на основе мониторинга востребованности результатов работ с использованием автоматизированных и экспертных механизмов контроля за их использованием; - отказаться от необходимости многократных перемещений данных по сети и снять многие вопросы, связанные с защитой интеллектуальной собственности отрасли и контролем за несанкционированной передачей данных и несанкционированным использованием программных продуктов в обход имущественных прав владельцев интеллектуальной продукции. Оптимизация расходов на НИОКР реально может осуществляться лишь на основе анализа результатов об исследованиях прототипов, представленных в виде интеллектуальной продукции в электронных архивах и Банках Данных. Необходимо разработать нормативные документы по представлению результатов НИОКР и систему оценки их полезности. Это должен быть интегральный показатель, учитывающий не только экономический эффект интеллектуальной продукции, но и, например, её место в системе приоритетов (национальных, отраслевых), значимость, перспективность и др. Должна быть выработана отраслевая политика формирования информационных ресурсов по проектам, по изделиям, для связи с другими отраслями и госорганами. Суперкомпьютерные вычисления Высокопроизводительные вычисления позволяют многократно сократить время разработки новых образцов летательных аппаратов и сократить материальные и финансовые издержки. Расширение рынка ракетно-космических услуг и обострение конкурентной борьбы диктуют необходимость в создании отраслевого суперкомпьютерного центра, фонда алгоритмов, программ и служб поддержки прикладных сервисов, унифицированных для проведения многодисциплинарных исследований. Использование суперкомпьютеров позволяет: - Проводить комплексные многодисциплинарные исследования значительно большего набора альтернативных вариантов реализации и введения дополнительных критериев оценки для многокритериальной оптимизации. - Существенно углубить понимание реальных явлений за счет более адекватных вычислительных моделей и наглядно представить те или иные процессы путем их 4D-визуализации. - Сократить сроки разработки и качество образцов продукции, новых технологий и производственные затраты путем использования виртуальных аналогов, позволяющих свести к минимуму необходимость создания физических прототипов. Внедрение новых суперкомпьютерных технологий имитационного моделирования для оптимизации перспективных летательных аппаратов на базе концепции «виртуальный самолет» должно обеспечить сокращение затрат на разработку новой авиационной техники (в том числе за счет снижения объемов испытаний), повышение летно-технических характеристик новых самолетов, повышение надежности новых летательных аппаратов, повышение экономичности и эксплуатационной технологичности, а также увеличение ресурса и срока службы новых летательных аппаратов. Вычислительное моделирование стало равноправным партнером теоретических и экспериментальных пионерских исследований для комплексных проектов и миссий. Вокруг супер-ЭВМ должны фактически интегрироваться различные направления исследований. Наряду с аппаратными ресурсами супер-ЭВМ, ее службы предоставляют операционные системы, компиляторы, отладчики, библиотеки программ, пользовательские сервисы и т.д. Централизованные суперкомпьютерные сервисы не только предоставляют мощные вычислительные ресурсы отдельным пользователям, но и способствуют применению всеми участниками унифицированных программных средств и отработке наиболее эффективных общих механизмов, без применения которых невозможны комплексные многодисциплинарные исследования. Эти же унифицированные механизмы будут поддерживать концепцию единого информационного пространства, без которого невозможно сквозное вычислительное моделирование этапов жизненного цикла. Следующим этапом после активного применения централизованных суперкомпьютерных сервисов и освоения пользователями общих подходов и механизмов становятся распределенные вычислительные сервисы на основе инфраструктуры Grid. Основой Grid являются стандарты, системные интерфейсы API и построенное на их основе ПО промежуточного уровня (middleware), которое обычно рассматривают как ПО, расслоенное между операционной системой и приложениями и предоставляющее ряд сервисов для корректного и эффективного их функционирования в Grid. Она может объединять вместе не только специализированные центры супер-ЭВМ, но постепенно превратиться в распределенную инфраструктуру глобального масштаба. Вместе с технологиями сетей высокой пропускной способности и принятием стандартов она может поддерживать различные распределенные приложения, включая и поддерживающую концепцию SOA (архитектура ориентированная на распределенные сервисы). Информационно-коммуникационная инфраструктура. Информационные и вычислительные ресурсы отрасли должны поддерживаться с помощью механизмов и сервисов интегрированной адаптивной информационно-коммуникационной безопасной инфраструктуры, которая объединяет инфраструктуры организаций отрасли и может эволюционировать и адаптироваться к новым требованиям и сервисным моделям. При ее создании следует руководствоваться общими отраслевыми требованиями ко всем погружаемым в нее компьютерным системам по унификации интерфейсов, форматов, сервисов для интеграции наследуемых и внедряемых систем. Необходима увязка плана развития информационных технологий со стратегическими планами развития отрасли и создание мощной единой инфраструктуры безопасности. С развитием такого направления как Центры Обработки Данных (ЦОД) с терминальным доступом меняется парадигма информационной безопасности (ИБ) в корпоративном сегменте. Теперь в ИБ в большей степени нуждается не клиент, а сервер и меняются как антивирусные, так и иные решения в этой области. Использование ЦОД и механизмов виртуализации позволяет гибко и оперативно перераспределять аппаратные и программные ресурсы в соответствии с потребностями групп пользователей. Оптимизируется стоимость программных ресурсов, затраты на которые с годами будут увеличиваться в связи с ужесточением законодательства по несанкционированному использования ПО. Требования безопасности являются общими для предприятий отрасли и должны диктовать общие архитектурные решения. Архитектура вычислительной сети организации отрасли строится с учётом как повышенных требований к безопасности данных организации, так и заказчиков работ и услуг. Сеть организации делится на физически раздельные сегменты. Основанием для такого деления служит уровень конфиденциальности находящихся там информационных активов. Такая архитектура, включающая ЦОДы с виртуальными ресурсами и сетями терминального доступа (“тонкий клиент”), общую сеть организации и межсетевые шлюзы, позволит пользователю со своего рабочего места обращаться к разнообразным информационным активам при соблюдении требований по ИБ. Наряду с этим, группы пользователей, объединяющиеся в рамках проекта, практически моментально получают в свое распоряжение выделенную виртуальную сеть с виртуальными ресурсами, службами поддержки конечного пользователя, информационного центра и коммуникаций, сервисами организации групповой работы (базы данных проекта, вычислительные мощности, управление выполнением работ по проекту и т.д.). После завершения работ по проекту все виртуальные ресурсы возвращаются в общий пул ресурсов организации. Принципиально меняется подход и технология создания и сопровождения информационной инфраструктуры организаций, в рамках которой применяемые архитектуры, механизмы поддержки которых должны быть максимально унифицированы. Все автоматизированные системы организации должны строится на основе единого подхода, привязываться к единой онтологии, общим нормативно-справочным данным, унифицированным механизмам и сервисам инфраструктуры. Для реализации такого подхода должна быть принята общая информационная политика в отрасли, которая должна ориентироваться на тенденции стремительного развития ИТ в мировой аэрокосмической индустрии и учитывать динамичную государственную информационную политику. Необходимо создавать и механизмы реализации такой политики. Либо на основе ведущих организаций отрасли по ИТ, либо включая разделы по ИТ в федеральные целевые программы, комплексные проекты и др.

Похожие:

	Основы государственного управления Об утверждении Основ государственной политики в области обеспечения ядерной и радиационной безопасности Российской Федерации на период...		Отчет по выполнению второго этапа муниципального контракта «выполнение... Определение генеральной стратегической цели и системы стратегических целей социально-экономического развития г. Сургута до 2017,...
	Федеральной целевой программы «Развитие фармацевтической и медицинской... Для прикладных научных исследований и экспериментальных разработок, выполняемых по договорам на проведение научно-исследовательских,...		Конкурсная документация конкурса с ограниченным участием на выполнение... «Доклинические исследования инновационных лекарственных средств» федеральной целевой программы «Развитие фармацевтической и медицинской...
	Стратегическими целями развития транспортной системы России в соответствии... ...		О деятельности российской В 2003 году Российская академия наук, как и ранее, проводила фундаментальные и прикладные исследования в соответствии с Приоритетными...
	Российской федерации Долгосрочного социально – экономического развития российской федерации на период до 2030 года		Решение о программе комплексного развития систем коммунальной инфраструктуры... Новосибирска на 2018 – 2030 годы и признании утратившим силу решения Совета депутатов города Новосибирска от 18. 12. 2013 №1020 «о...
	Современные тенденции развития науки и технологий Организатором выступает Агентство перспективных научных исследований, г. Белгород		Современные тенденции развития науки и технологий Организатором выступает Агентство перспективных научных исследований, г. Белгород