Принципы быстрого принятия решений в современной обороне
С момента введения в 1970-х годах системы “Observe, Orient, Decide, Act” (наблюдение, ориентация, принятие решения, действие) было хорошо известно, что наиболее важной способностью любых вооруженных сил является способность видеть, понимать и действовать быстрее и с меньшими затратами, чем противник.
Для инженеров Saab это стало источником вдохновения – создавать экономически эффективные адаптируемые решения и продукты, которые позволяют нашим клиентам перехитрить и превзойти своих оппонентов и тем самым обеспечить безопасность людей и общества. Изначально, в 1937 году, Saab был создан в соответствии с требованиями военного времени, и с тех пор идет по этому пути, добившись многих успехов в авиационных инновациях.
Цифровой двойник и Model Based Engineering в разработке Gripen E
Совсем недавно это было продемонстрировано на примере создания нашего новейшего истребителя Gripen E. В рамках “традиционных” аэрокосмических дисциплин, таких как авиационная инженерия, системы транспортных средств и механическое проектирование, Gripen E является пионером в использовании методов проектирования на основе моделей (Model Based Engineering), что позволяет всем дисциплинам иметь общее представление о современных создавайте дизайн с помощью общего цифрового двойника. Этот цифровой двойник также применяется в производстве, где 2D-чертежи на бумаге были заменены цифровыми 3D-чертежами, которые определяют каждую деталь и производственную операцию, что позволяет создавать более сложные и оптимизированные конструкции. Использование MBE позволило провести раннее моделирование и коммерческие исследования кросс-функциональных систем, что позволило с самого начала усовершенствовать конструкцию системы.
Программно-определяемая авионика и концепция «Утром CAD — днем полет»
Перспективный самолет Saab Gripen E также открывает новые горизонты благодаря своей уникальной системе авионики с проверяемым разделенным программным обеспечением, отвечающим требованиям безопасности полетов, и программным обеспечением, ответственным за выполнение задач, а также платформе авионики, не зависящей от компьютерного оборудования. Это позволяет прервать цикл мучительно долгих и дорогостоящих модернизаций, которым подвергаются другие самолеты при обновлении своего программного обеспечения или компьютерного оборудования, лежащего в его основе. Это позволяет Gripen E претендовать на концепцию “Утром – CAD, днем – полет”. Это также позволило Gripen E стать первым серийным истребителем, который летает с ИИ-агентом на борту в стандартных компьютерах авионики, демонстрируя, что маневренность, скорость и, в конечном счете, боевая эффективность больше не зависят от размера, мощности или веса вашего самолета, а скорее от того, насколько легко управлять им, адаптируйте и модернизируйте свой самолет.
Rainforest: поиск новой модели производства
Понимая, что быстрая модернизация и гибкость – это, пожалуй, самый важный фактор на поле боя сегодня, инженеры Saab продолжают внедрять инновации. В Rainforest, внутреннем стартапе Saab, занимающемся инновационными преобразованиями, инженеры изучали, как методологию MBE можно объединить с опытом, полученным от системы бортового радиоэлектронного оборудования Gripen E, определяемой с помощью SW, чтобы вывести проектирование и производство самолетов на новый уровень.
“Мы задаем себе вопрос: в Gripen E клиенты получают платформу, на которой они могут писать критически важные приложения утром и запускать их днем. Как мы можем обеспечить им такой же уровень гибкости программного обеспечения, но для реального оборудования? Мы называем это производством программно-определяемого оборудования”, – сказал Аксель Боате, глава Rainforest.
Программно-определяемое производство
“В Gripen E, благодаря разработке на основе моделей, мы имеем возможность получить практически идеальную имитационную модель и быстро понять, что необходимо сделать для улучшения конструкции. Но для реализации этих улучшений узким местом всегда является адаптация производственной системы. Адаптация существующего производства происходит медленно и статично, поскольку вам необходимо заказывать физические инструменты, формы и приспособления, необходимые для создания дизайна, и придерживаться их. Программно-определяемое производство меняет ситуацию. Оно обеспечивает нам ту же скорость и гибкость, что и при проектировании, при производстве.”
Исследования новых производственных технологий
Аксель и его команда в Rainforest были заняты изучением того, как Saab может использовать возможности цифрового мира для создания способов и средств, с помощью которых мы можем создавать то, к чему можно прикоснуться и подержать в руках. В ходе своей работы по проектированию автономной бортовой системы они изучали различные технологии, позволяющие осуществлять программно-определяемое производство в промышленных условиях в больших масштабах, где затраты на замену аппаратного обеспечения не превышают затраты на замену бортового программного обеспечения.
С помощью этой технологии количество деталей в фюзеляже может быть уменьшено по меньшей мере в 100 раз, что позволяет заменить традиционные клепаные детали машины органическими с переплетенными конструкциями.
“Мы считаем, что будущее производство Saab – это наш самый важный продукт. Мы хотим предоставить нашим клиентам свободу. Свободу не чувствовать себя привязанными к определенному дизайну, ни в аппаратном, ни в программном обеспечении. Производственный цех будет мгновенно перенастраиваться, чтобы создавать все, на что похож наш совместный цифровой двойник, не ограничиваясь дорогостоящими инвестициями в новое оборудование. Мы резюмируем это так: ”САПР утром, летать днем”.”
“Этот завод, конечно, строится не за один день и потребует существенных инноваций во многих различных видах производства, а также радикального переосмысления всего – от того, как мы проектируем детали для самолетов, до того, как мы обслуживаем самолеты. Но мы хотели сделать первые шаги на этом пути здесь и сейчас, чтобы показать, что это возможно. Одним из этих первых шагов было изучение того, как мы могли бы переосмыслить процесс создания основных несущих конструкций в фюзеляжах самолетов с помощью программного обеспечения. Вот так мы столкнулись с различными технологиями”.
Первый программно-определяемый фюзеляж самолета
Компания Saab совместно с компанией Divergent Technologies разработала и изготовила первый в мире программно-определяемый фюзеляж самолета. Фюзеляж был разработан и изготовлен без использования какой-либо уникальной оснастки или креплений, вместо этого были использованы программно-определяемые производственные мощности Divergent, которые сочетают в себе аддитивное производство лазерным порошковым сплавлением промышленного уровня с универсальной роботизированной сборкой. Фюзеляж длиной более 5 метров, состоящий из 26 уникальных печатных деталей, станет одной из самых крупных металлоконструкций, изготовленных с применением аддитивных технологий, которые когда-либо использовались для полетов с электроприводом.
“Совместная команда дизайнеров Saab и Divergent смогла оспорить многие традиционные принципы авиастроения. Благодаря аддитивному производству несущие конструкции не обязательно должны следовать прямым линиям и прямым углам в виде ребер жесткости и стрингеров, они могут органично следовать оптимальным траекториям нагрузки. Невозможно, как человек, нарисовать эти части, вместо этого они должны быть сгенерированы с помощью оптимизации и алгоритмов искусственного интеллекта”. Говорит Аксель.
Преимущества аддитивного производства в авиастроении
Этот инновационный подход к производству промышленного оборудования позволяет быстро создавать, тестировать и повторять физические структуры со скоростью, сравнимой со скоростью рабочих процессов разработки программного обеспечения. Время от разработки до получения готового продукта больше не зависит от дорогостоящих инвестиций в новое оборудование, а определяется скоростью разработки алгоритмов и временем печати или работы робота. Такой подход также снижает затраты на изменения, упрощая редизайн и реализацию инновационных идей.
Благодаря этой технологии количество деталей в фюзеляже может быть уменьшено как минимум в 100 раз, что позволяет заменить традиционные клепаные детали машин органическими, переплетенными конструкциями. Это значительно сокращает время сборки. Эта технология также обеспечивает более гибкую оптимизацию веса и функциональную интеграцию в конструкции фюзеляжа, позволяя печатать проводку, системы терморегулирования, а также гидравлические и жидкостные системы непосредственно внутри конструкции, что еще больше повышает эксплуатационные характеристики.
Первый полет и разработка БПЛА Saab Ruby
“Фюзеляж успешно прошел структурную проверку, и его запуск запланирован на 2026 год. Объединенная команда проделала отличную работу по подготовке к первому полету и прокладыванию дальнейшего пути к достижению нашей цели “Утром – CAD, днем – полет”.
В этой парадигме идет разработка БПЛА Saab Ruby. Конструкция фюзеляжа проектируется с помощью ИИ и топологической оптимизации. В качестве технологии производства – естественно аддитивное производство.
