European Spallation Source

Научные исследования с использованием нейтронов могут пролить свет на некоторые из величайших загадок Вселенной посредством анализа структуры и динамики материалов способами, недоступными для других методов. Ученые, работающие в таких отраслях, как энергетика, здравоохранение, материаловедение и охрана окружающей среды, будут использовать многодисциплинарный научно-исследовательский центр European Spallation Source (ESS), в котором применяется самый мощный в мире источник нейтронов, чтобы увидеть и изучить атомные структуры и силы. Центр ESS проектируется учеными для ученых. Ожидается, что в нем будут работать до 3 000 исследователей в год.

Почему нейтроны так интересны? «Нейтроны не имеют электрического заряда, это отличные датчики, позволяющие исследовать атомы и молекулы, не повреждая их, — рассказал Ролан Гароби (Roland Garoby), технический директор центра ESS. — Например, мы можем увидеть, что происходит, когда лекарство взаимодействует с молекулами, и гораздо лучше понять его действие. Можно надеяться, что это приведет к разработке более эффективных лекарств».

«Ученые могут использовать нейтроны для изучения материалов на молекулярном или даже атомном уровне и видеть то, что невозможно увидеть с помощью других методов, таких как рентген или магнитно-резонансная томография, — объяснил Гароби. — Есть и другие научно-исследовательские центры с источниками нейтронов, но именно в ESS будет размещен самый мощный ускоритель протонов в мире, генерирующий больше нейтронов. Использование наиболее эффективных замедлителей позволит нам получать из них больше нейтронов, пригодных для научных целей. В результате пучки нейтронов на приборах будут в 100 раз ярче, чем в любых других научных центрах, работающих в этой сфере сегодня. Эти преимущества дадут ученым возможность быстрее проводить исследования и точнее определять структуру материалов на уровнях, недоступных для других источников нейтронов»

ESS состоит из 23 зданий, которые сейчас находятся на разных этапах строительства. Европейские лаборатории, университеты и научные учреждения разместят в ESS оборудование в качестве взносов в рамках научно-технического сотрудничества. Это оборудование будут использовать для проектирования, разработки и производства крупных деталей ускорителя, мишеней (дисков из нержавеющей стали, содержащих блоки из вольфрама — тяжелого металла с избытком нейтронов), приборов, научно-исследовательских лабораторий, программного обеспечения, систем контроля и других систем. В связи со сложностью проекта команде ESS необходимо четко координировать работу и интегрировать отдельные разработки в общую компоновку научно-исследовательского центра, еще до их фактического выпуска для применения на стройплощадке. С этой целью ESS использует для управления информацией решение Plant Information Referential, которое позволяет обеспечить безопасную совместную работу и эффективное управление элементами проекта. Что касается проектирования, ESS использует параллельный подход, выполняя, в частности, проектирование строительных конструкций и разработку основного технологического оборудования одновременно.

«ESS начинался как проект, создаваемый с нуля, — рассказал Петер Родаль, руководитель отдела проектирования и обеспечения интеграции в ESS. — Мы начали проектировать центр с помощью решения CATIA компании Dassault Systèmes, поскольку оно было наиболее широко распространено среди всех участников проекта. На ранних этапах проекта ESS компания Dassault Systèmes выпустила платформу 3DEXPERIENCE®, которая стала значительным шагом вперед: она позволила нам координировать проектирование и строительство сооружений, состоящих из миллионов деталей, как одного объекта, путем интеграции 3D-проектов всех участников в одну трехмерную мастер-модель. Сюда входит все — от строительных конструкций и оборудования до мельчайших компонентов. Собрать все наши данные на одной платформе — это уникальная возможность. Независимо от того, какое программное обеспечение — CATIA или стороннее решение — используется для проектирования, платформа 3DEXPERIENCE интегрирует всё».

«Когда речь идет о контроле конфигураций и управлении консолидацией, единая платформа крайне важна, так как она дает целостное представление об объекте, — продолжил он. — Наши сотрудники консолидируют все данные на платформе, что дает актуальную информацию о текущем состоянии проекта. Например, трехмерные модели еженедельно загружаются на платформу, что позволяет нам вовремя обнаруживать все противоречия и проектные несоответствия в программе CATIA. Благодаря такому уровню контроля мы можем исправить проект прежде, чем сделаем следующий шаг».

Компания TECHNIA сыграла крайне важную роль в обеспечении своевременного и успешного внедрения платформы 3DEXPERIENCE. «Когда мы внедряли решения компании Dassault Systèmes, TECHNIA отвечала за координацию нашего трехстороннего сотрудничества, — сказал Родаль. — Мы проводим ежегодные встречи, на которых сообщаем компании Dassault Systèmes о нашем опыте работы с платформой, а специалисты Dassault Systèmes информируют нас о планируемых разработках. Например, если мы делаем на платформе что-то, что невозможно осуществить готовыми средствами, мы пытаемся убедиться, что действуем в соответствии с планом разработки. А если мы разработали то, чего нет на платформе, мы готовы предоставить компании Dassault Systèmes возможность воспользоваться результатами нашего труда. Наша совместная работа приносит выгоду всем партнерам».

«Компания TECHNIA поддерживает нас при всех обновлениях программного обеспечения и помогает гарантировать правильную работу системы, — объяснил Родаль. — Всего у нас 80 специалистов, обученных работе с CATIA, и для них труднее всего было привыкнуть к новым методикам и извлечь максимальную выгоду из совместной работы, возможность которой обеспечивает платформа. Переход от изолированной работы на своем компьютере к согласованному подходу, при котором несколько человек работают над одной и той же моделью, требует некоторых усилий».

Родаль и его команда связываются со строительными бригадами на местах через платформу <strong>3D</strong>EXPERIENCE. «Строители подключаются к платформе, чтобы получить доступ ко всем моделям. Если в проекте есть какие-то изменения, они получают об этом информацию, поскольку изменения консолидируются на платформе, прежде чем мы доставляем их на места, — сказал он. — Все согласны, что преимущества работы с одним источником достоверной информации перевешивают любые опасения по поводу изменения привычного способа работы, существовавшие у некоторых инженеров. Теперь все используют именно новый способ, поскольку понимают обоснованность нашего решения перейти на платформу 3DEXPERIENCE».

«Компания ESS получила ощутимую выгоду благодаря платформе 3DEXPERIENCE. Возможность принимать решения на ранних этапах процесса разработки и взаимосвязь требований и геометрических параметров проекта означают, что нам не нужно думать о том, где что разместить — это уже задано на платформе с самого начала, — заявил Родаль. — Это экономит время при создании документации».

«Работа над мастер-моделью также привела к повышению безопасности процессов строительства и техобслуживания, поскольку проектные решения и задачи могут быть смоделированы в виртуальной среде, прежде чем рабочие начнут строить или ремонтировать часть объекта. Последовательность установки виртуально планируется на платформе 3DEXPERIENCE, до того как процедура фактически выполняется в реальности. Мы также рассматривали проекты совместно с местными заинтересованными группами с помощью цифровой мастер-модели, чтобы они могли заранее увидеть законченный центр и посмотреть, как он впишется в окружающую среду,» — сказал Родаль.

«У нас множество партнерских институтов в странах-участницах по всей Европе, и совместная работа с ними с помощью единой платформы, такой как <strong>3D</strong>EXPERIENCE, соответствует нашим потребностям в параллельном проектировании,» — сказал Родаль. Кроме того, поставщики, многие из которых также используют CATIA, являются неотъемлемой частью работы по проектированию и строительству ESS. «Мы работаем двумя разными способами, — заявил Родаль. — Большинство наших партнеров работают через платформу, но если поставщик использует последнюю версию CATIA, он может подключиться к платформе <strong>3D</strong>EXPERIENCE и работать вместе с нами над параллельным проектированием. Или они загружают проекты в нашу систему, а мы самостоятельно размещаем их в мастер-модели».

«Поскольку в проектировании и строительстве центра ESS участвует множество заинтересованных сторон, расположенных по всей Европе, нам нужно обеспечить наличие у каждого участника проекта актуальных данных (с учетом всех вносимых изменений), а также отсутствие расхождений в процессе проектирования, — сказал Хенрик Линдблад (Henrik Lindblad), руководитель группы управления жизненным циклом и поддержки производства в ESS. — Мы внедряем все эти данные в свою трехмерную мастер-модель и можем ссылаться на эту общую модель во время регулярных организационных собраний, на внутреннем уровне и при общении с нашими партнерами, чтобы обеспечить четкую координацию всех участников. Это позволяет нам принимать быстрые и правильные решения по таким вопросам, как интеграция и изменения требований. Особенно важна для нас возможность выявлять любые несоответствия, касающиеся установки, на самых ранних этапах и исправлять их до начала фактической установки компонентов на объекте».

Значительная часть оборудования в ESS сложна и относится к нескольким областям, например электротехнике, механике и программному обеспечению. Чтобы проверить корректность работы оборудования, Родаль и его команда используют решение CATIA Systems с Dymola, моделируя операции в виртуальной среде, прежде чем производить их физически.

Все команды используют рабочий процесс и функции документооборота приложения ENOVIA, чтобы оптимизировать совместную работу и соблюдать сроки выполнения проекта. «Мы используем автоматические оповещения и подписки, чтобы обеспечить бесперебойную работу, и документооборот, чтобы контролировать версии и изменения, — сказал Родаль. — Кроме того, органы сертификации могут получить доступ ко всей нашей документации на платформе для проверки соответствия нормам».

ESS также использует 3DEXPERIENCE ENOVIA для отслеживания спецификаций и требований в ходе всего процесса проектирования. «Проектирование зданий и окружающих систем — это, вероятно, наиболее сложная интеграция из всех, которыми мы занимаемся в ESS, — сказал Линдблад. — Мы используем возможности управления требованиями, которые дает приложение ENOVIA, в частности, чтобы убедиться в соответствии проекта нормам. В настоящее время мы изучаем возможность использования DELMIA для моделирования и проектирования последовательности установки, что позволит нам выдавать рабочим на местах инструкции, созданные на основе виртуальных тестов. Наши тесты показывают хороший результат, и я очень надеюсь, что мы сможем внедрить этот процесс в ближайшем будущем».

«Работа по обновлению и управлению объектом будет продолжаться и после сдачи проекта, — добавил Родаль. — Накапливая свои данные на платформе, мы можем обеспечить отслеживаемость на многие годы вперед».

Проект European Spallation Source ожидает яркое будущее, наполненное интереснейшими научными открытиями. Отслеживание истории его развития, от идеи до строительства, с помощью платформы 3DEXPERIENCE обеспечит его устойчивость для будущих поколений. «ESS — отличный пример того, что могут вместе реализовать европейские государства: они объединяют свои знания и навыки для создания передового центра, который будет играть ведущую роль в мировых научных исследованиях в течение долгого времени,» — заключил Гароби.