Цифровые компьютерные методы применялись в авиастроении практически с первых лет промышленного применения электронно-вычислительных машин, с 50-х гг. прошлого века. Авиационная промышленность, собственно, и была одним из пионеров применения новых технологий. Почему же теперь говорят о цифровой трансформации, как о чем-то принципиально новом?

Здесь надо различать понятия цифровизации (компьютеризации, автоматизации) и цифровой трансформации. Если первое понятие – это решение существовавших ранее задач с применением средств автоматизации, то второе – перестройка самих задач, внедрение в процесс создания самолета новых, ранее не существовавших технологий.

Применительно к первому подходу можно говорить, что цифровизация процесса расчета на прочность – это более точное и быстрое решение с применением компьютерных методов, чем ранее на бумаге, что цифровизация создания рабочей документации – это решение прежних конструкторских задач с созданием трехмерных геометрических моделей, более точных, не требующих затем длительной и трудоемкой увязки. Этих примеров можно приводить много, так как сейчас без применения компьютеров не выполняются практически никакие проектно-конструкторские работы. Но это еще не цифровая трансформация.

Примером цифровой трансформации является создание «цифрового двойника» самолета – виртуального объекта, на котором можно промоделировать поведение реального самолета «в железе» или его отдельной системы, выявить первопричину отказа, проверить сценарий поведения в нештатной ситуации или сократить время обслуживания самолета в аэропорту. Это – не применение компьютеров для оптимизации существующей технологии, а создание новой технологии. Или, например, внедрение промышленного интернета вещей (IoT), виртуальной и дополненной реальности в процессы эксплуатации – это новый, ранее не существовавший процесс, позволяющий не технику самолета выявлять отказы и элементы конструкции, требующие его вмешательства, а самой конструкции самолета информировать техника о необходимости выполнить те или иные работы, указать ему зоны доступа и выдавать на удобные устройства отображения необходимые технологические сведения. Это новый процесс, которого раньше не было, который строится на стыке нескольких дисциплин. Или, к примеру, задачи топологической оптимизации элементов конструкции. Это новая ветвь конструирования, появившаяся, когда, с одной стороны, это стали позволять технологии материаловедения, с другой стороны – производственного оборудования, с третьей – цифровые технологии. В результате появилась возможность создавать детали и узлы самолета значительно меньшей массы без уменьшения прочности и ресурса.

При том, что цифровая трансформация открывает массу новых возможностей и перспектив, авиастроение является довольно консервативной областью, где подобные изменения внедряются постепенно и очень осторожно. Слишком велика ответственность и цена ошибки. Технические решения, применяемые в новых самолетах, всегда балансируют на стыке смелого полета творческой инженерной мысли, новейших достижений науки, технологий и опыта, извлеченных уроков, в том числе из аварий и катастроф. Безоглядное внедрение всех новых методов и подходов в авиастроении категорически недопустимо. Поэтому в ПАО «ОАК» значительное внимание уделяется последовательному и всестороннему изучению новых технологических подходов, практик их применения в других отраслях, где возможные побочные эффекты применения технологии не столь критичны, отработке их в пилотных задачах. И только после уверенности и в эффективности, и в безопасности технологии она выводится на промышленное внедрение. Что же в настоящее время является для ПАО «ОАК» перспективным в технологиях цифровизации? Это:

• технологии искусственного интеллекта (как бортового, применяемого в комплексе авионики самолета, так и применяемого в обеспечивающих задачах создания техники);
• аналитика на основе «Больших данных» (Big Data), семантический поиск по большим объемам информации;
• задачи проектирования, оптимизации, производства конструкций с использованием аддитивных технологий, композиционных материалов, создание изогридных конструкций;
• создание цифровых двойников самолета для решения различных задач;
• применение дополненной и виртуальной реальности при проектировании, производстве и поддержке эксплуатации самолета;
• промышленный интернет вещей (IoT);
• технологии прогнозной (предиктивной) аналитики отказных состояний.

Отработка указанных «новых» технологий выполняется одновременно с развитием и совершенствованием «старых», много лет существующих цифровых технологий. Никогда нельзя сказать, что «мы полностью овладели той или иной технологией и владеем ею в совершенстве». Такого состояния не бывает. Например, на наших предприятиях технология создания трехмерного электронного макета существует с середины 90-х гг.  прошлого века, в этой технологии разработан не один самолет. При этом объем новых требований к программному обеспечению, методическим решениям, нормативной базе с каждым годом только растет. И так по всем технологиям – требуется их непрерывное совершенствование.

Цель применения современных технологий управления жизненным циклом при разработке авиационной техники – обеспечение достижения и контроля тактико-технических и эксплуатационно-технических, целевых критериев эффективности, заданных в тактико-техническом задании на авиационный комплекс, повышение качества создаваемых изделий с сокращением сроков и затрат за счет автоматизированной сквозной поддержки на всех стадиях жизненного цикла изделия (ЖЦИ) всех процессов его разработки, изготовления и эксплуатации.

Высокая эффективность применения ЖЦИ-технологий для решения этой задачи может быть достигнута только при разработке, производстве и эксплуатации самолетов по документации строго в электронном виде, с применением цифровых технологий (ЦТ), когда все данные об изделиях структурированно аккумулируются в системе управления ЖЦИ.

Задача-минимум для достижения указанной цели – это реализовать процесс разработки, создания и эксплуатации изделия в электронном виде, с применением ЦТ, а именно – на основе «цифрового прототипа», или полного электронного определения изделия в виде совокупности структурированной электронной технической документации различных типов.

«Цифровой прототип», в случае реализации его в виде электронного подлинника всего комплекса технической документации об изделии в электронном техническом архиве, позволяет превратить электронные данные об изделии в важнейший сквозной и прозрачный бизнес-ресурс предприятия, который обеспечивает разработку и сопровождение конкурентоспособной продукции, сокращая время ее выхода на рынок, повышая качество и снижая затраты на проектирование, производство и поддержку. «Цифровой прототип» должен также обеспечить замену или существенное сокращение дорогостоящих натурных стендов и летных испытаний за счет использования прецизионных и аттестованных расчетных физико-математических моделей.

На предприятиях ПАО «ОАК» уже более 10 лет применяются методы математического моделирования, в том числе при разработке, испытаниях и обеспечении эксплуатации таких машин, как Су-57, Су-35, SSJ-100 и др. Разработаны сотни математических моделей и десятки методов подтверждения соответствия.

При этом постоянно выявляется необходимость системного подхода к внедрению технологий цифровых испытаний на всех этапах ЖЦИ, обеспечивающего не только сокращение количества натурных испытаний за счет вычислительного эксперимента, но также расчетное подтверждение достигаемых ТТХ на ранних этапах разработки АТ и расчетный контроль уровня ТТХ и ЭТХ в эксплуатации. При этом основную сложность представляет не столько разработка и даже не валидация (проверка сходимости) модели, сколько представление результатов моделирования в качестве доказательной документации при государственных испытаниях и сертификации в связи с несовершенством нормативной базы.

Кроме технологического совершенствования методов и правил работы с «цифрой» современная обстановка диктует особые требования, связанные с кибербезопасностью цифровых технологий.

На предыдущем этапе внедрения цифровых решений предприятия, входящие в группу ОАК, ориентировались, прежде всего, на технический уровень совершенства программных решений, т.е. на технологическую составляющую. При этом по результатам сравнения технических параметров и качества продуктов предпочтение в большинстве случаев отдавалось, что неудивительно, зарубежным решениям. Разумеется, ведущие зарубежные производители работают на этом рынке дольше, чем отечественные, вкладывают в НИОКР по развитию своих решений значительные суммы, опираются в своем развитии на жесткие требования своих многочисленных заказчиков из разных стран мира и отраслей промышленности, активно борются за лидерство с не менее сильными соперниками. В этих условиях цифровые решения отечественных производителей зачастую не выдерживают конкуренции. Но такая ситуация не может продолжаться. Сегодняшний день однозначно диктует требования по импортозамещению. Тем более, что по отдельным направлениям инженерное программное обеспечение отечественных разработчиков уже давно не уступает зарубежному. Так, предприятиями ОАК промышленно эксплуатируются отечественные программные продукты для выполнения широкого спектра инженерных расчетов, разработки эксплуатационной документации, сбора и анализа результатов технической эксплуатации.

Сейчас требуется систематизировать работы по формированию открытого конкурентоспособного саморегулируемого рынка отечественных инженерных программных продуктов, поддержать выведение их возможностей на уровень передовых мировых образцов, не пытаясь создать в этой области монополиста. Решение о выборе лучшего продукта и его применении в соответствии с особыми потребностями самолетостроения будет приниматься промышленностью при условии интеграции продукта с действующими системами управления ЖЦИ с учетом рыночной надежности и устойчивости поставщика, а также возможности развития и технической поддержки продукта на всем сроке создания самолета.

К приоритетам технологий цифровой трансформации относятся и задачи, связанные с выведением на новый уровень самой организации проектной работы и развития компетенций специалистов. Речь идет об активно развиваемой в последнее время дисциплине управления знаниями (knowledge management). Говоря об управлении знаниями, важно понимать, что речь идет не только и не столько об управлении информацией, документами, материалами, сколько об управлении компетенциями специалистов, их опытом, обеспечении возможности вывести уровень рабочего взаимодействия специалистов на уровень новой модели деятельности.

Для управления документированной информацией на крупных промышленных предприятиях существует много систем. Для управления технической проектной информацией и строго регламентированными процедурами ее выпуска, распространения, изменения применяются системы PDM, для управления организационно-распорядительной информацией соответствующими информационными потоками – системы документооборота и так далее (системы управления данными о персонале, финансах, материально-техническом обеспечении и прочем).

А что для управления неформализованной информацией, содержащей порою бесценный практический опыт, навыки, извлеченные из собственных и чужих ошибок уроки? Личные воспоминания, истории, рассказываемые во время перекуров, споры и совместный поиск решений при решении сложных задач. Никаких четких организационных и технических решений! А ведь это и есть во многом то, что отличает опытного специалиста – его опыт.

Почему задача управления знаниями для ПАО «ОАК» столь актуальна именно сейчас? Самолетостроение – высокотехнологичная область, отличающаяся сложными процессами, базирующимися на прежнем опыте и новых идеях. В нашей работе чрезвычайно востребована наработка сотрудниками опыта, извлекаемого из работы на предыдущих проектах. Но при этом, если 50-60 лет назад проект создания нового самолета длился 2-4 года (разработка, постройка образца, испытания), то сейчас 15-20 лет. Если раньше Главный конструктор знал всех конструкторов конструкторского бюро, работал непосредственно с ними по всем существенным конструкторским решениям, видел большую часть чертежей, то сейчас в КБ работает по несколько тысяч человек, зачастую незнакомых друг с другом. Существенно возросло число организаций-соисполнителей. Сейчас в проектно-производственной кооперации по самолету участвуют десятки фирм. Соответственно, если раньше конструктор, проходя с каждым новым проектом весь цикл создания самолета, быстро нарабатывал опыт, постигал множество аспектов разных стадий и дисциплин, применял их на новых проектах, то теперь за свой трудовой стаж он успевает поучаствовать в 2-3 проектах, что сильно ограничивает возможности как наработки опыта, так и его повторного применения.

В мире сейчас обсуждаются вопросы, связанные с «информационным взрывом» – лавинообразным увеличением объемов информации. При этом исследователи утверждают, что используется не более 3% потенциально полезной информации. Интеллектуальный капитал является основой коммерческой и профессиональной успешности организации. Пока знания отдельных сотрудников не становятся доступными другим, они являются только их личным интеллектуальным капиталом. Он должен быть выведен на общекорпоративный уровень и стать достоянием всей компании. Эффективное управление знаниями в этих условиях является неоспоримым конкурентным преимуществом.

По этим причинам в ПАО «ОАК» и в его дочерних обществах в настоящее время инициированы проекты создания системы управления знаниями (СУЗ).

Основной идеей проектов является формирование информационного контента поддержки работы сотрудников. То есть, в зависимости от квалификации и компетенций сотрудника, специфики выполняемой им в настоящий момент работы СУЗ должна подсказывать ему предыдущий опыт аналогичных работ (в виде ссылок на схожие конструкторские решения, научно-технические отчеты, данные о расследовании причин отказов и неисправностей), нормативные документы, наличие информации о перспективных исследованиях в области выполнения данной работы, давать ссылки на коллег, имевших опыт подобных работ или занимающихся сейчас схожими вопросами.

Несмотря на то, что СУЗ является не столько информационной, сколько организационной системой, эффективного управления знаниями без использования программной среды не получится. Особое внимание среди инструментов уделяется когнитивному поиску, который должен обеспечить максимально гибкое нахождение и подготовку анализа информации из всех доступных источников – и из числа информационных систем предприятия, и из внешних систем с использованием технологий искусственного интеллекта, системы онтологий, семантического разбора запросов и выдаваемых результатов.

Следующий шаг за внедрением механизмов управления знаниями в деятельность предприятий – трансформация корпоративной культуры, ее поворот в сторону построения самообучаемой организации нового типа, минимизирующей непроизводительные затраты сил, максимизирующей творческую энергию инженеров.

Таким образом, цифровая трансформация является «новым прочтением», следующим витком развития тех цифровых и организационных технологий, которые начали развиваться на протяжении нескольких десятков лет, меняя саму культуру процессов авиастроения.

Опубликовано в журнале "АвиаСоюз", август 2019г.