1-ша хвиля: САПР в машинобудуванні – звіт

Після 1-го технологічного мітапу кластерів ІАМ по ВІМ-технологіям в липні, тема «САПР в машинобудуванні» звучала відразу на кількох заходах спільноти АППАУ та кластерів ІАМ в серпні та вересні. Цим звітом ми підводимо підсумки онлайн вебінару 26 серпня, круглого столу в Одесі 1 вересня, а також кількох експертних обмінів з вендорами. Загалом, в обмінах прийняли участь представники Міністерства стратегічних галузей промисловості, компаній ПАТ «ФЕД», Electron, Softprom, CADFEM, MDEM, Soft engineering, ІТ САПР, НТУ «Київський політехнічний Інститут», НТУ «Харківський політехнічний інститут», ІК «Восток инжиниринг», керівники та учасники кластерів ІАМ з Запоріжжя та Харкова, й ці обміни вже охопили більше 100 фахівців. Свідчень керівників та експертів достатньо, щоб зробити певні аналітичні висновки. Й оскільки в АППАУ ми вперше настільки близько наближаємось до цієї теми спільно з кластерами ІАМ – назвемо це «1-ою хвилею», – по аналогії з маркетинговими опитуваннями.

Ключові питання обмінів

Аженда вебінару 26 серпня задала напрями та теми обговорення, й вона апелює до питань доступності сучасного програмного забезпечення для широких кіл машинобудівників, наявності розвинутих технічних політик підприємств, системи підготовки кадрів, актуальності центрів прототипування й ширше, – інфраструктури спільного користування. Звісно, про круті кейси КБ «Південне» чи «Мотор-Січ» ми знали й раніше – подібні обміни, тільки в менших масштабах, були в 2019 з учасниками руху 4.0 «Аркада» та «ІМАТЕК», КБ «Південне» та іншими учасниками ринку в нашому клубі Discovery 4.0.  Цього разу ми намагались зрозуміти поставлені питання в більш широких рамках, й з залученням безпосередніх учасників кластерів ІАМ з Запоріжжя, Харкова та Миколаєва – адже кому як не їм підіймати питання розвитку машинобудування та інжинірингу. Й питання кластерів звучить зараз дещо по іншому – мова про вищезгадані елементи не в окремих, елітних КБ чи підприємствах –

а про доступність та ефективність всієї цифрової та інноваційної інфраструктури розвитку для малих та середніх підприємств в машинобудуванні.

Поширення та стан сучасних САПР в Україні

Отже, якщо порівнювати з темою ВІМ, проникнення технологій CAD/CAM/CAЕ / PDM є значно кращим у вітчизняному машинобудуванні. Продукти САПР в машинобудуванні відомі з кінця минулого століття й сьогодні сотні українських підприємств в машинобудуванні та інжинірингу використовують різні програмні продукти для проектування, розрахунків, симуляції та тестів, а далі й виготовлення машинобудівної продукції. Водночас цей ринок має недоліки типові для будь-якого програмного забезпечення всіх наших промислових хайтек сегментів, а саме

  • На ринку існує маса нелегальних копій САПР відомих виробників.
  • Чим дорожчий, складніший та-або більш інноваційний продукт – тим менше його поширення.

Експерти коментували обидва явища та нові тренди. Зокрема, Михайло Сорокін, СЕО «Восток инжиниринг» каже, що «нелегальним ліцензіям приходить кінець. Політика вендорів спільно з Microsoft дозволяє швидко виявляти нелегальні копії й накладати санкції на компанії, які ними користуються». Наприклад, під санкції РТС за останній рік попали кілька десятків компаній в Україні, які нелегально використовували продукти цього виробника.

Щодо поширення більш складних та нових продуктів, представники електротехнічних САПР (Eplan) та машинобудівних (Softprom) в один голос кажуть про відставання українських підприємств. Бороденко Микола (ТОВ «Електрон», провідний дистрибутор Eplan в Україні) розповідав також про внутрішні перешкоди пов’язані з рівнем знань інженерів – навіть досвідченим інженерам важко переходити з САD на СAE, мова про інші парадигми та мислення, про навички роботи з даними та об’єктами, а не тільки з графікою. Микола, а потім й колеги з «Софтпром» кажуть, що в нас ще є маса підприємств, які ще не перейшли навіть на найпростіші CAD-системи, – багато проектних робіт, як і раніше, виконується в аналоговому (паперовому) вигляді на кульманах! Також сумнівно виглядає використання простих програм САПР типу Аutocad, їх функціонал вже не відповідає сучасним вимогам проектування.

Між тим, функціонал сучасних, спеціалізованих систем дійсно вражає, – найбільш яскравим в цьому сенсі була презентація Вадима Гаріна з CadFem про можливості продуктів як Ansys.

Рис. 1 Системи CAE як ANSYS сьогодні є обов’язковими для виробників складних виробів – більшість розрахунків щодо поведінки виробу в різних ситуаціях відбувається в цифровому двійнику й ще до задовго до того, як продукт запускається у виробництво.

Втішає те, що вендори та дистрибутори САПР, все ж, прикладають масу зусиль для розвитку ринку. Наприклад, ТОВ «Електрон» в 2019 році забезпечило безкоштовними ліцензіями 3 Центри Індустрії 4.0. Тарас Баган з центру 4.0 «КПІ» розповідав про досвід навчання студентів, й констатував, що багато випускників їхньої кафедри (АТЕП / ТЕФ) намагаються принести отримані знання та практики в фірми, де вони працевлаштовуються.

Водночас, точної інформації про поширення тих чи інших видів САПР в Україні, очевидно, немає – принаймні, ніхто з експертів про це не згадував, а окремі з них стверджують, що такі дослідження ніколи не проводились.

Переглянути повне відео вебінару 26 серпня:

Бенчмаркингові приклади

Серед найбільших яскравих прикладів фірм, які працюють на сучасному європейську рівні виділимо 2 компанії, учасників наших заходів.

МДЕМ, філія нідерландського суднобудівного концерну DAMEN з Миколаєва є членом АППАУ та спів-засновником Морського кластеру України, й тому вже добре відома нашій спільноти. Станіслав Селезньов, СТО МДЕМ дуже добре представив новітні розробки компанії, які ведуться спільно з іншими підрозділами DAMEN й з використанням систем 3D Experience від Dassault Systemes. МДЕМ є практично, єдиними в Україні, хто використовує такі продукти в суднобудуванні. Це продукти класу PLM, що дозволяють автоматизувати й перевести в цифровий простір практично всі процеси життєвого циклу продукту – розробки, проектування, виготовлення, експлуатації. Про детальний досвід подібних use-cases в машинобудуванні є наш детальний опис з Ганновера ще від 2017 року. Але, як каже Станіслав, подолання крос-функційних бар’єрів й новизна підходів є дійсно складними змінами для організацій й розповсюдження 3D experience навіть в ЄС не таке вже й значне. Саме тому MDEM масу уваги та часу приділяє перенавчанню персоналу.

Рис. 3 в переході на PLM МДЕМ запроваджує детальну й велику програму навчання співробітників. Це показує наскільки уважно керівництво компанії відноситься до нових викликів Індустрії 4.0, як головного пріоритету розвитку компанії.

Інший приклад з машинобудування – ПАТ ФЕД. Кейс про впровадження елементів Індустрії 4.0  на цьому підприємстві вийшов в нас ще в 2018 році, але тоді ми не згадували про системи CAD/CAM. Між тим, саме ці системи – разом з верстатами ЧПУ є головними засобами автоматизації виробництва на рівні ОТ. Конструктори та оператори ФЕД користуються легальними версіями Solidworks та SolidCAM, ІТ-команда регулярно їх оновлює й слідкує за новинками від свого вендора (Soft engineering). Подібні системи – як і сучасна система планування та керування виробництвом (PDM / APS / MES від IT-Enterprise), можливо, випадають з поля зору журналістів, які дуже люблять говорити про швейцарські верстати на ФЕД. Але з огляду на питання автоматизації виробництва, вимог його підготовки, планування, дотримання технологічних режимів, гнучкості (мова про одиночне та дрібносерійне виробництво) тощо,  саме цей комплекс програмних продуктів ОТ-ІТ забезпечує злагоджену та ефективну роботи близько 100 цих верстатів на ПАТ ФЕД й робить підприємство одним з кращих машинобудівників та експортерів України. Рекомендуємо також переглянути цю публікацію про ФЕД,

вона акцентує на системному підході до цифрової трансформації в машинобудуванні, як ключовому фактору успіху, – а не тільки чи не просто оновленні виробничих фондів, як цього прагнуть більшість вітчизняних машинобудівників.

Формулювання головних викликів САПР для вітчизняного машинобудування

Можна підсумувати, що загальне відставання в інноваційному та цифровому розвитку в машинобудуванні є нашим головним, спільним викликом. «Cучасні засоби PLM прискорюють швидкість проектування до 30%», – каже Станіслав Селезньов. Й враховуючи той факт, що МДЕМ є єдиними в Україні, хто використовує продукти класу PLM (3D Experience), неважко прогнозувати як швидко зростатиме розрив між українськими машинобудівниками та зарубіжними. «Європейська тенденція – це драматичне скорочення часу випуску суден, причому – нових моделей. Мова йде не про роки будівництва, а радше про місяці, причому окремі моделі будуть продаватись зі складу. При такому стані речей, розрив з вітчизняними виробниками в суднобудуванні стає практично непоборним», – каже Станіслав.

Все ж, це глобальний виклик варто розділити на комплекс причин або більш детальних викликів, що лежать в його основі. Спільно з експертами, на вебінарі 26 серпня ми склали наступний перелік:

  1. Загальна низька культура підприємств. В якій рівень знань та навичок персоналу, технічна культура та парадигми менеджменту не відповідають викликам інноваційності та глобальній конкуренції в секторі машинобудування. Експерти констатували, що не зважаючи на наявність окремих передових підприємств, загальна культура залишається низькою.
  2. Слабкий рівень трансферу знань та технологій. Кілька експертів наголошували, що придбання дорогого програмного продукту автоматично не вирішує поставлених завдань. Персонал обов’язково має проходити навчання, потрібно змінювати бізнес-процеси, повністю переглядати бібліотеки елементів, змінювати самі підходи до проектування тощо. Й все це займає немалий час. Управління цим періодом (так звана learning curve), скорочення часу та витрат на нього можливо завдяки грамотному керуванню, залученню консультантів та експертів з досвідом, системному навчанню. Керівники натомість, часто допускаються помилок, коли починають економити на цих необхідних інвестиціях, й натомість, збільшують час на освоєння. Інший фактор в цих аспектах –

    відсутність в Україні спеціалізованих прикладних Центрів прототипування та експертизи Індустрії 4.0, в тому числі в сфері машинобудування, які б більш системно та потужно займались трансфером прикладних знань та технологій.

  3. Доступність програмного забезпечення, яка знижується. Переважним чином, й особливо для МСП, цей виклик стосується низької платоспроможності підприємств в умовах нерозвинутих фінансових інструментів в країні. Цей фактор спричинює пошук дешевих, але менш якісних продуктів САПР. Водночас, проблема доступності дійсно є складною. Тренд переходу на SaaS не є очевидним й стосується не всіх вендорів, але точно є тренд переходу на повністю ліцензійні продукти. Це означає, що сучасні продукти САПР стануть менш доступними для широких кіл екосистеми машинобудування. Антон Васильєв, сертифікований викладач SolidWorks з НТУ ХПІ, в обмінах експертної групи детально аналізує чинники впливу на доступність ПЗ. Серед них:
    • очевидна обмеженість навчальних ліцензій;
    • сумнівна можливість створювати осередки колективного користування (це порушує ліцензійні умови);
    • умови погодинної оплати за користування – як досить гнучкі, але й все одно не вирішують завдань розвитку – адже період learning curve займає місяці;
    • певні «ідеологічні» конфлікти між інтересами споживачів та вендорів (це загальна ситуація в світі – споживачів «підсаджують» на голку, коли платити потрібно постійно, – про це багато говорили також на конференції Системних інтеграторів в липні в контексті SCADA-систем) тощо.

… й зрештою приходить до висновку, що «скоріше всього, кращі шанси в нашій країні має недорогий інженерний софт, який буде просуватись на умовах SaaS».

Рис. 4 Член АППАУ, дистрибутор «Електрон» є лідером в постачанні EPLAN для підприємств України, й займає найбільшу частку ринку.

Колега Антона, керівник кафедри ТММ та САПР НТУ «ХПІ» Микола Ткачук додає до цього можливі опції про орендування, або лізинг ліцензій. В свою чергу, Володимир Таран, СЕО  “Електрон” каже, що їх компанія вже готується до переходу Eplan на SaaS й проактивно взаємодіє зі своїми клієнтами (рис.4).

  1. Слабкий рівень PDM (Product Data Management) – підготовки та уніфікації конструкторської та технологічної документації, з приведенням її в цифровий вигляд. Відсутність таких елементів, робить неефективними системи CAD/CAE, оскільки «автоматизація хаосу породжує автоматизований хаос». Цей фактор особливо властивий великим державним операторам, наприклад, Укрзалізниці й Михайло Сорокін неодноразово його згадує у своїх виступах.
  2. Відсутність системних підходів у впровадженні САПР на підприємствах часто породжує «зоопарк» програмних продуктів навість в межах одного підприємства. Найчастіше цей виклик пов’язаний з відсутністю стратегії розвитку підприємств, включно зі сферою технологій.

Перші 3 виклики визнані експертами критичними, останні два – радше мінорні.

Цей перелік був підтверджений потім в інших обмінах з вендорами та користувачами САПР. Й в цілому ці висновки добре корелюються з тими, що ми констатували в звіті «Індустрія 4.0 та машинобудування» в 2018 році.

 

Напрями дій спільноти

Як реакцію на вказані виклики, експерти розглянули 7 стратегічних напрямів дій:

  1. Фактор «Доступність»: необхідно започаткувати діалог з великими міжнародними вендорами про оптові закупівлі, й де учасники спільнот (кластери ІАМ + АППАУ) отримують оптові знижки. Інша опція – надання  єдиних платформ (необмежена кількість ліцензій) для великих операторів як Укрзалізниця, чи Укроборонпром на умовах довгострокового кредитування. Звісно, вирішувати подібні завдання без гарантій та участі державних структур неможливо.
  2. Інший фактор доступності – стимулювання наших розробників випускати вітчизняні конкурентні продукти, зокрема, в сегменті low-end. Користувачам добре відомо про продукти класу PDM від вітчизняного IT-Enterprise, які впроваджені на ПАТ ФЕД та низці інших підприємств, включно з Укроборонпромом. Є також інші розробники в Україні й за умови кращого стимулювання, вони могли б повністю закривати сегменти low-end для масового користувача САПР.
  3. В контексті доступності та кращої інтеграції в технологічні екосистеми великих брендів, потребує дослідження така опція як стимулювання розробок Apps та елементів бібліотек для відомих САПР. Адже потенціал українських ІТ-розробників є загальновизнаним в світі й ми зовсім не виключаємо того, що частина якогось відомого софта в сфері САПР машинобудування насправді розробляється в Україні – подібних прикладів ми знаходимо багато в інших сегментах. Питання полягає в тому, як перейти з ланки tier-N (сировини) до tier-1 або tier-2 – визнаного провайдера в екосистемі світового бренду. Це дасть визнання Україні й зробить політики брендів більш м’якими, а місцеві екосистеми значно сильнішими. Іншими словами, ми маємо якось показувати привабливість нашого ринку для великих брендів. І якщо мова не йде про обсяги продажу, тоді про що?
  4. Трансфер знань та технологій: тут необхідна допомога від міжнародних донорів у створенні Центрів прототипування та Індустрії 4.0 (Центрах 4.0 та DIH). Такі центри є сьогодні в більшості країн ЄС, й одна з їх головних ролей – трансфер знань та технологій до широких ринків. На відміну від вендорів, вони роблять це в більш довгостроковому, екосистемному форматі, з залученням широких кіл бізнесу, влади, науки та освіти, експертного середовища, а головне – за підтримки місцевих фондів та міжнародних грантів. В Україні такі Центри створюються з 2018 року на базі провідних технічних університетів, але поки це радше волонтерські структури, без виділеного штату та фінансування. Прикметно в цьому контексті, що Центр 4.0 «ХАІ» ніяк себе не проявив впродовж цих заходів серпня, хоча можливостей було чимало. В липні 2021 наш уряд затвердив постанову №750 про створення Центрів 4.0, яка надає право місцевим органам самоврядування створювати такі центри за рахунок місцевих бюджетів. Микола Ткачук, НТУ «ХПІ» в рамках цих експертних обмінів надав низку детальних опцій, як можна було б покращувати співпрацю ЗВО з ринком й краще готувати спеціалістів – з них видно великий, й ще не реалізований потенціал співпраці.
  5. Трансфер знань та експертизи також можливий вже в рамках України від передових організацій. Ми бачимо їх вже чимало на ринку й окремі з них готові ділитись своїм досвідом. Як їх можна було б стимулювати розділяти свій кращий досвід та знання? Очевидно, спільні цілі кластерного розвитку є одним з перших інструментів, що власне й продемонстрували ці обміни – їх би не було, якби ця потреба не була озвучена кластерами ІАМ з Запоріжжя, Харкова та Миколаєва, не було б і цього звіту. Але, що ще ми можемо запропонувати фахівцям таким організацій, як MDEM, ФЕД чи КБ «Південне»? Навіщо їм витрачати свій час на зростання, можливих конкурентів? Фактори очевидних спільних завдань кластерів, як професійні стандарти, ріст культури ринку, підготовка кадрів, тощо – діють на рівні цінностей, але звісно мають обмеження. Можливо. варто запозичувати досвід ІТ-кластерів в Україні, де, наприклад, участь експертів в навчаннях молодих спеціалістів додатково оплачується? Як щодо інших інструментів – кампусів, технологічно-інноваційних днів, хакатонів, конкурсів тощо? Ми точно знаємо, що університети готові до таких заходів, але чи готові самі машинобудівники? – до цього часу їхня активність залишається дуже низькою.
  6. Стандартизація змінює культуру й прискорює розвиток підприємств. Ця тема майже не звучала в наших експертних обмінах, хоча АППАУ її постійно підіймала в інших заходах по стандартизації впродовж серпня та вересня. Різниця в стандартах колишніх ГОСТ та ЄС реально існує, цей розрив ще не подоланий й це спричинює додаткові витрати інженерних компаній в експорті. Про це рік тому ясно говорили інші наші експерти з АСУТП,  наприклад, Антон Кротюк з TerraWatt Group. При переході на роботу з німецькими генпідрядниками їх компанія змушена була нести значні витрати на перенавчання спеціалістів. Водночас, які стандарти необхідно виводити на рівень ДСТУ – це питання належить ще вивчати, поки що експерти це ніяк не коментують.
  7. Необхідно також навчати викладачів й прискорювати перехід на нові системи САПР. Олексій Шевченко з “Запорізької політехніки” повторив на мітапі думку, яку ми часто чуємо в подібних обмінах – готувати сучасних працівників можуть тільки ті університети, де самі викладачі як кажуть «на рівні».

Як же впроваджувати ці напрями дій на практиці? АППАУ, спільно з керівництвом кластерів ІАМ пропонує учасникам ринку консолідовані та скоординовані дії. Перші кроки вже сплановані й події розгортаються наступним чином:

  • 16-17 вересня низка обмінів та обговорення зазначених напрямів дій відбудеться на між-кластерному обміні в Харкові. Інженерна столиця України має прийняти рішення щодо створення Центру прототипування в машинобудуванні в Харкові й, власне, на цю тему пройде 1-ий обмін.
  • Ми також вітаємо включення в цю велику дискусію кластерів ІАМ Мінстратпрому. Департамент діджиталізації промисловості, який очолює Ігор Лисицький активно включився в цю дискусію 1 вересня на одеському круглому столі. Мова йде за впровадження PLM для вітчизняного суднобудування, але ніщо не заважає розширити рамки на низку секторів.

Рис. 5 Ігор Лисицький та Олена Жукова ( СЕО МДЕМ та в.о. Морського кластеру України) на круглому столі «PLM в суднобудуванні» в Одесі 1 вересня.

  • Спільно з Мінстратпромом ми розробляємо проектну заявку для міжнародної технічної допомоги щодо вирішення стратегічних завдань розвитку,  які зазначені вище. Активність спільноти, конкретність та релевантність пропозицій в цій програмі розвитку є запорукою успіху.

Ці обміни продемонстрували силу об’єднаної експертної спільноти. Очевидно, що

спільно ми можемо рухатись значно швидше та ефективніше не тільки в подібній аналітиці, але й у вирішенні спільних викликів.

Виконавча дирекція АППАУ щиро дякує всім залученим експертам за ваші думки та пропозиції. Принагідно дякуємо GIZ-Ukraine, без яких не було б і проекту розвитку кластерів ІАМ – й це добрий приклад співпраці з міжнародними організаціями в розвитку вітчизняного машинобудування.

АППАУ запрошує учасників ринку приєднуватись до наших ініціатив та активніше залучатись до роботи асоціації спільно з кластерами ІАМ. Довідкова інформація – звертайтесь на info@appau.org.ua