предварительный план-график реализации проекта

ПРЕЗЕНТАЦИЯ,
прилагаемая к заявке о предоставлении
гранта от ООО «Системы МФМ»
Наименование инновационного проекта:
Программное обеспечение для 3D
инженерного прочностного анализа
композиционных материалов с учетом
немеханических воздействий
Наименование организации: ООО
«Системы Многомасштабного
Физического Моделирования»
Тула, 18/03/2013
1. Резюме инновационного проекта (далее – Проект)
Общ ее описание Проекта
Перспективы разработки
1.
Прогнозирование
механических
характерис тик
новых
композиционных материалов, включая биокомпозиты и «умные»
материалы, изменяющие свои свойс тва при немеханических
воздейс твиях,
с
использованием
многомасштабного
моделирования с учетом взаимодейс твия матрицы и
армирующей составляющей.
 Создание прототипа (преальфа верс ия) специализированного
ПО для прочнос тного инж енерного анализа композитов нового
поколения с использованием методик и многомасштабного
моделирования, включая оценку прочнос тных
э ффек тивных
харак терис тик с учетом взаимодейс твия матрицы и армирующей
составляющей
2.
Прогнозирование поведение композиционных материалов при
немеханических воздействиях (рад иационные, температурные)
с использованием многомасштабного мод елирования с учетом
взаимодействия матрицы и армирующей составляющей.

 Создание специализированного ПО для исследования и
прогнозирования свойс тв вновь создаваемых композиционных
материалов, повед ения элементов конс трукций из них (с учетом
немеханических воздейс твий (радиационные, температурные), с
учетом случая неупругой матрицы, «умных» композитов)
использованием многомасштабного моделирования с учетом
взаимодейс твия матрицы и армирующ ей составляющ ей, с
возможностью его интеграции с существующими CAD/CAE.
Стадия проекта, на которую подается данная заявка
 Стадия 1.
Динамика развития Проекта до настоящего времени
 Получен статус резидента Сколково, выполнены работы (в
качестве соисполнителя ГК по разработке ПО д ля прочнос тного
инженерного
анализа),
с формировано
ядро
команд ы,
подготовлен укрупненный алгорит, методика и прототип модуля
(предальфа версия) для 3D прочнос тного инж енерного анализа
композиционных материалов.
Текущее состояние

Разработана предварительная методика расчета э ффективных
характерис тик материала. Разработана методика расчета
напряж енно-деформированного
состояния
с
учетом
наложения/перераспределения
конечных
деформаций.
Разработан
предварительный
бизнес-план
проекта,
проработана возмож нос ть использования метода спектрального
элемента в нес тационарных задачах, возможнос ть реализации
ПО на гибридных супер ЭВМ. учета немеханических воздейс твий
(радиационные, температурные).
Срок начала проекта: 04/2013; Срок окончания проекта: 04/2015
План достижения
1.
Методика и прототип модуля (предальфа версия) для 3D
прочностного
инженерного
анализа
композиционных
(армированных) материалов, изменяющих свои свойства
при механических и немеханических (радиационных,
температурных) воздействиях. Учет изменеия НДС от
немеханических воздействий.
2.
Методика и прототип (предальфа версия)
прочностного
инженерного
анализа
композиционных (армированных) материалов.
для 3D
«умных»
2.1. Армирующие волокна с памятью формы.
2.2. Армирующие волокна изменяющие свои свойства при
«электрическом воздействии».
2.3. Методика и прототип модуля (предальфа версия) для 3D
прочностного
инженерного
анализа
композиционных
материалов с неупругой матрицей.
2.4. Методика и прототип модуля (предальфа версия) для 3D
прочностного инженерного анализа биокомпозитов.
2.5. Методика и прототип модуля (предальфа версия) для 3D
прочностного инженерного анализа (оценка эффективных
характеристик)
нанокомпозитов
(вариант
изменения
поверхностного слоя при нагружении).
2.6. Методика и прототип модуля (предальфа версия) для 3D
прочностного
инженерного
бетона,
армированного
композиционной арматурой с заданными свойствами.
2.7. Методика и прототип модуля (предальфа версия) для 3D
прочностного
инженерного
анализа
композиционных
(армированных) материалов, при образовании в них дефекта
(разрушения , изменения прочностных характеристик части
включений).
2
2. Целевой рынок и конкуренция
Потребности потребителей
Преимуществ ами такого подхода, по срав нению с существующими, являются:
1. Возможность задав ать микроструктуру материала в представ ительном объеме, тем самым,
появ ляется инструмент для гибкой работы исследов ателя при проектировании новых
композиционных материалов.
2. Возможность моделиров ания различных эффектов в локальном представ ительном объеме:
физической и геометрической нелинейности, связанных термомеханических задач, фазов ых
переходов , в лияния радиоактивного и электромагнитного излучения.
3. Возможность моделиров ания в новь создав аемых композиционных материалов различной
природы: материалы с памятью формы, «умные» материалы, тканые и в олокнистые
композиты, композиты с различными типами матрицы и в ключениями, биокомпозиты.
4. Возможность использов ания данного ПО в различных системах инженерного анализа, что
создает удобств о для инженера, позв оляя в строить данное решение в привычную для него
систему моделирования.
Разработки аналогичных продуктов
 ANSYS Composite, Composites Modeler for Abaqus , CATIA Composi tes Design,
PATRAN La minate Modeler, ESAComp, ESI Visual Composi te Ma terials, HyperSizer,
Hel ius:CompositePro , Helius:MCT.
 Возможность за давать пользовательские материа лы, строить трехмерную
модель слоя (ячейки), строить для него ра счетную сетку и вычислять
эффективные свойства на основа нии конечно элементного а на лиза . Во всех
а на лога х отсутствует: на ложение/перераспределение конечных деформа ций,
возможность решения сверхбольших /дета льных за дач за счет эффективного
ра спара ллелива ния, предла гаемые решения не интегрируются в существующие
CAD, отсутствует решение многих связа нных за дач.

Для преодоления описанных выше ограничений аналогов, потребуется их
переработка сравнимая с созданием нового продукта.
Существующие решения на рынке
Наименование
модели/ продукта
Стадия
Наличие решателя для
нанокомпозитов, материалов
с памятью формы, умных
материалов, биокомпозитов
Наложение/пере
распределение
конечных
деформаций
Распараллелив
ание на уровне
ядра для MPI,
CUDA
Интеграц
ия в
сторонни
е CAD
Цена/ стоимость
владения, [руб]
ANSYS Composite
На рынке
-
-
-
-
1700000
Helius:CompositePro
На рынке
-
-
-
-
1500000
Схема коммерциализации
Продажа продукции конечным потребителям; продажа лицензий на технологию и/ или продукт; создание дистрибуторских или партнерских каналов; интеграция с CAD.
Сегменты рынка на который ориентирован продукт
Россия, Европа, Азия, США
 Машиностроение, автомобилестроение, нано-индустрия, строительство,
нефтегазовая отрасль, авиа- и космическая индустрия, медицина и
биотехнологии.
Оценка рынка
Мировой рынок
Внутренний рынок
Источники:
Потенциальные потребители продукта проекта
Западные пакеты + отрасли (медицина, ядерные технологии)
[2012]
[2017]
[2020]
В количественном выражении, млн.тонн
12
14.3
17.1
В денежном выражении, млрд.$
21
29.9
36.8
В количественном выражении, тыс.тонн
20
28
35
В денежном выражении, млрд.руб
12
17
21
www.lucintel.com, www.compositesworld.com, www.tencate.com, www.prnewswire.com, www.researchandmarkets.com,
3
3. Технология и интеллектуальная собственность
Описание инновации
В основе проекта лежат следующие технологии:
1. Методика многомасштабного моделирования, предложенная профессором
Существующие
Джейкобом Фишем;
2. Методика численного моделирования нелинейно-упругих задач с уче том
наложения/перераспределения конечных деформаций в представительном
объеме материала;
3. Ме тодика расчета эффективных характеристик материала при переходе от
уровня представительного объема к макроуровню с учетом материала с
памятью формы во включениях.
Описание научно-технической новизны

Впервые предлагается проводить расчет эффективных свойств композитов для
широкого спектра применения (нанокомпозиты, биокомпозиты, композиты из
материалов с памятью формы, тканые композиты, запредельное поведение,
термомеханические
задачи)
с
возможностью
учета
наложения/перераспределения конечных деформаций с интеграцией в любую
CAD.
Предлагаемый проект
существующих CAD.

Сочетание собственного конечно-элементного ядра с собственной реализацией
моделирования композитов даст большую гибкость и оперативность в будущем.
Такой продукт всегда можно оперативно дополнять и развивать. Также
обеспечивается стратегическая независимость и надежность, так как точно
известно, что заложено в программный код. Если речь идет о резинокордных
композитах, то доподлинно известно, что каждая компания мирового уровня,
производящая шины, имеет и разрабатывает собственный программный
комплекс и не полагается только на продукты, имеющиеся на рынке.

позволит
существенно
расширить
 Российские патенты
‒ [Название патента, правообладатель, область, дата,
срок]
 PCT
‒ [Название патента, правообладатель, область, дата,
срок]
‒ Планируемые патенты
функционал Планируемые

В предлагаемом пакете на основе общего метода многих масштабов
предлагается
обеспечить
возможность
моделировать
все
твердые
деформируемые среды, где типичным является разрывность материальных
свойств и наличие нескольких масштабов структуры. Наличие собственного
кода для производителя позволит наращивать функциональные возможности в
будущем без ограничения. Уже сейчас проект нацелен на более широкие
области
применения,
включающие
нелинейность
физическую
и
геометрическую. Например, моделирование резино-кордных композитов, или
функционально-градиентных материалов, пористых сред. Последнее позволит
добавить моделирование грунтов, связанных процессов фильтрации. При
моделировании грунтов без сомнения будет добавлена функциональность,
основанная моделировании случайных реализаций и вероятностных оценках.
Метод многих масштабов позволяет в том же программном комплексе
моделировать любые гофрированные, сотовые и подобные пластины, опираясь
на строгий асимптотический анализ и трехмерное описание структуры.
Моделирование сложных явлений, тем более нелинейных вызывает
необходимость использования нескольких программных пакетов для
обеспечения надежности. Это явно касается такого сильно нелинейного
явления, как прогрессивное разрушение и деградация структурных элементов
композита.
патенты N/A
патенты
 Российские патенты
‒ [Название патента, правообладатель, область,
ожидаемая дата заявки, ожидаемая дата получения
патента]
‒ PCT
‒ [Название патента, правообладатель, область,
ожидаемая дата заявки, ожидаемая дата получения
патента]
4
4. Команда и соинвестор Проекта
Краткое резюме ключевых членов команды Проекта
План по привлечению инвестиций
Привлечение финансирования на текущую стадию
Руководитель проекта:
зарубежных компаний (например,
для компании Michelin).
 Шешенин Сергей Владимирович
 12.1990 - н.в. Зам. заведующего
 Общее руководство проектом,
кафедрой Механики композитов
научное консультирование
МГУ, ученый секретарь
 Степень участия в проекте: Полная
диссертационного совета пpи МГУ,
занятость
лауреат Ломоносовской примии,
 Решение ряда прикладных задач
член ГАММ, доктоp физикомногомасштабного моделирования
мaтемaтических нaук, профессор.
для крупных российских и
Улькин Дмитрий Александрович





математического моделиров ания гидроразрыв а
пласта. Ру ков одств о гру ппой
Разработка в ычислительных алгоритмов и их
в ысокопроизв одительных в ычислений при
адаптация для в ысокопроизв одительных
разработке прочностного промышленного
систем, ру ков одств о гру ппой разработчиков
пакета конечно элементного анализа
Ру ков одитель гру ппы в ысокопроизв одительных  2010-2011 младший нау чный сотру дник
в ычислений
Институ та Прикладной Математики им М.В.
Зона отв етств енности: Нау ка и технологии
Келдыша
Степень у частия в проекте: Полная занятость
 2011 по настоящее в ремя ру ков одитель гру ппы
в ысокопроизв одительных в ычислений компании
Сфера деятельности и релев антный опыт:
ФИДЕСИС
математическое моделиров ание и разработка
программного обеспечения. Разработка
исследов ательских приложений для
Джейкоб Фиш
 [Роль в проекте]
 [Предполагаемая должность]
 [Зона ответственности: Наука и
технологии/ Коммерциализация и
продажи/ Финансы и инвестиции]
занятость/ частичная занятость/
консультант по договору]
 [Сфера деятельности и релевантный
опыт]
 [Полное юридическое наименование соинвестора]
 [Аффилированнос ть с cоинвестором]
 [Механизм
внесения
инвес тиции
(Фидесис)+11(Т-Нано)+ 26(Сколкково)
в
компанию-учас тника]
2
 [Профиль cо-инвес тора: опыт в реализации подобных проектов,
финансовое состояние соинвестора]
 [каким образом и в какой срок соинвес тор планирует возвращать
инвестиции]
 […]
Привлечение финансирования
реализации проекта
на
последующих
этапах
 [Оценка объема необход имых инвес тиций на всех с тадиях проекта
вплоть до коммерциализации] 45+45
 [Каким образом будет осуществляться финансирование проекта после
завершения текущей стадии (на которую запрашивается грант)]
 [Два последних места работы с
указанием должности]
 [ Степень участия в проекте: Полная  […]
24.03.2014
5
5. Дорожная карта и финансовый план Проекта
1.
Укрупненный план развития Проекта:
– План коммерциализации (в перспективе ближайших 5 лет)
– План по привлечению инвестиций
– План R&D:
1. Определение эффективных механических характеристик композиционного материала по его
составляющим и структуре – III/2013
2. Вычисление оптимальных эффективных механических характеристик композиционного материала –
IV/2013
3. Создание базы данных для хранения свойств композиционных материалов – I/2014
4. Моделирование базовых элементов конструкций из композитов – II/2014
5. Моделирование процессов деформирования конструкций из композитов со сложной геометрией – III/2014
6. Адаптация критериев разрушения для расчета композитов – IV/2014
7. Моделирование процессов разрушения, закритическое деформирование, остаточная прочность – I/2015
– План по защите интеллектуальной собственности
2.
Финансовый план Проекта:
– Запрашиваемый объем денежных средств (с пропорцией Сколково/Соинвестор) 39 (26/13) на 14 месяцев
– Расходы по Проекту (с разбивкой по основным статьям - ФОТ, оборудование, комплектую щие и т.д., по
возможности приведите диаграмму) Программисты (6-7), Внешние консультанты (ядерная отрасль, ВИАМ) по
базам материалов / Мини СуперЭВМ / ПК повышенной произв (3-4) / маркетолог
– Ожидаемые ключевые финансовые результаты и ориентировочный срок их достижения
24.03.2014
6
ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ ПЛАН-ГРАФИК РЕАЛИЗАЦИИ ПРОЕКТА
Ключевые действия
Сроки реализации
Стадия, на которую
привлекается грант
Текущий статус
(Завершенные мероприятия)
I, год
II, год
III,
год
IV,
год
I, год
II, год
III,
год
IV,
год
Последующие стадии
I, год
II, год
III,
год
IV,
год
˅
˅
˅
˅
Исследования и разработки
1. Определение эффектив ных механических
характеристик композиционного материала по
его составляющим и структуре
˅
˅
2. Создание базы данных для хранения св ойств
композиционных материалов
˅
˅
3. Моделиров ание процессов деформиров ания
конструкций из композитов
˅
˅
4. Моделиров ание процессов разрушения,
закритическое деформиров ание, остаточная
прочность
˅
Маркетинг и внедрение
1. [Мероприятие]
˅
2. [Мероприятие]
˅
Интеллектуальная собственность
1. [Мероприятие]
˅
2. [Мероприятие].
˅
Финансирование
1. [Мероприятие]
˅
2. [Мероприятие]
˅
Конфиденциально
Команда Проекта (укрупненно)
Краткое резюме ключевых членов команды Проекта
Руководитель проекта:
зарубежных компаний (например,
для компании Michelin).
 Шешенин Сергей Владимирович

12.1990 - н.в. Зам. заведующего
 Общее руководство проектом,
кафедрой Механики композитов
научное консультирование
МГУ, ученый секретарь
 Степень участия в проекте: Полная
диссертационного совета пpи МГУ,
занятость
лауреат Ломоносовской примии,
 Решение ряда прикладных задач
член ГАММ, доктоp физикомногомасштабного моделирования
мaтемaтических нaук, профессор.
для крупных российских и
Король Марина Георгиевна
 Член совета директоров
 [Предполагаемая должность]
 Зона ответственности:
Коммерциализация и продажи
 Степень участия в проекте:
Фиш Джейкоб
 [Роль в проекте]
 [Предполагаемая должность]
 [Зона ответственности: Наука и
технологии/ Коммерциализация и
продажи/ Финансы и инвестиции]
консультант по договору
 [Сфера деятельности и релевантный
опыт]
 [Два последних места работы с
указанием должности]
 […]
занятость/ частичная занятость/
консультант по договору]
 [Сфера деятельности и релевантный
опыт]
 [Два последних места работы с
указанием должности]
 [ Степень участия в проекте: Полная  […]
Улькин Дмитрий Александрович
в ысокопроизв одительных в ычислений при
разработке прочностного промышленного
 Разработка в ычислительных алгоритмов и их
пакета конечно элементного анализа
адаптация для в ысокопроизв одительных
 2010-2011 младший нау чный сотру дник
систем, ру ков одств о гру ппой разработчиков
Институ та Прикладной Математики им М.В.
 Ру ков одитель гру ппы в ысокопроизв одительных
Келдыша
в ычислений
 2011 по настоящее в ремя ру ков одитель гру ппы
 Зона отв етств енности: Нау ка и технологии
в ысокопроизв одительных в ычислений компании
 Степень у частия в проекте: Полная занятость
ФИД ЕСИС
 Сфера деятельности и релев антный опыт:
математическое моделиров ание и разработка
программного обеспечения. Разработка
исследов ательских приложений для
математического моделиров ания гидроразрыв а
пласта. Ру ков одств о гру ппой
24.03.2014
Научное консультирование проекта
Федик Иван Иванович
директор НИИ НПО "Луч”, доктор технических наук, профессор, член-кор.
РАН. Основные направления научной деятельнос ти: ядерная энергетика
в космосе, механика, теплофизика, лазерные установки; член Научного
совета по атомной энергетике РАН, член бюро Совета по проблемам
материалов для термояда РАН, член бюро Проблемного совета
Отд еления технологии машинос троения РАТН, член Центрального
правления Ядерного общес тва России, член оргкомитета ежегодной
международной конференции "Ядерная энергетика в космосе"; лауреат
Государственной премии; награжден орденом Трудового Красного
Знамени.
7 программистов - ядро команды:
 Хлуденев
 Добровольский
 Антон
 Андрей
 Комолова Елена Дмитриевна, к.ф. -м.н., разработчик-тестировщик.
Сфера деятельнос ти и релевантный опыт: решение задач прикладного
моделирования и расчеты на прочнос ть. Два пос ледних мес та работы с
указанием должнос ти] 2010-2013гг ДОАО ЦКБН ОАО Газпром, отдел
прочнос ти, инженер 2007-2010гг ООО ПСП "Стройэкспертиза",
инженер.
 Кукушкин
 Петровский
8