Český příběh: Nejen výpočty, modelování a simulace

Humusoft vznikl v roce 1991 aktivitou pěti společníků, čerstvých absolventů kybernetiky na pražské Fakultě elektrotechnické ČVUT. Mladistvé nadšení, ochota riskovat a nezatíženost stereotypy zaměstnání v socialismu daly firmě dostatečnou dynamiku. Navíc divoká doba začátku devadesátých let přála novým myšlenkám a nemořila začínající podnikatele devastující byrokracií, jako je tomu nyní.

Počáteční nedostatek kapitálu řešila firma extrémním nasazením a přijímáním širšího okruhu zakázek v oblasti IT. Nicméně profilování směrem k technickým výpočtům, modelování a simulacím bylo patrné hned od začátku. Od roku 1993 je Humusoft výhradním zástupcem americké firmy MathWorks (software Matlab a Simulink) pro Českou republiku a Slovensko. Potom se přidal švédský systém Comsol Multiphysics – nástroj pro modelování a simulace multifyzikálních procesů, německý dSPACE – vývojové systémy pro řízení a simulaci v reálném čase a další. Hlavním cílem společnosti je však poskytovat zákazníkům komplexní služby. To znamená nejen prodej, ale především uživatelský servis na nejvyšší úrovni, nestandardní služby podle přání a maximální rychlost a korektnost ve vyřizování požadavků. Věnuje se také pořádání odborných konferencí a workshopů, na kterých účastníkům pomáhá objasnit a zvolit si vhodné simulační prostředky.

Humusoft však není jen distribuční a servisní organizací. Již od svého založení dělí společnost své síly rovným dílem mezi výrobu, prodej a servis přístrojového a programového vybavení. Z dílny Humusoftu pocházejí důležité nadstavby systému Matlab, knihovna pro interaktivní práci v reálném čase Real Time Toolbox, zobrazování dynamických modelů v prostředí virtuální reality Simulink 3D Animation (Virtual Reality Toolbox)  a spouštění simulačních modelů v reálném čase na platformě PC Real-Time Windows Target.

Dále Humusoft vyrábí již několik generací měřicích a řídicích karet pro PC nebo zajímavé elektromechanické high-tech výukové modely – vše s těsnou vazbou na software pro modelování a simulace.

Požadavky uživatelů softwaru motivovaly v posledních letech firmu k produkci vysoce výkonných vícejádrových pracovních stanic HeavyHorse, které jsou optimalizovány pro náročné numerické výpočty. Pracovní kolektiv firmy se za více než dvacet let existence rozrostl na 18 stálých zaměstnanců a proměnnou skupinu externích spolupracovníků.

Matlab a Simulink
Matlab je integrované prostředí pro vědeckotechnické výpočty, modelování, návrhy algoritmů, simulace, analýzu a prezentaci dat. Poskytuje uživatelům nejen grafické a výpočetní nástroje, ale i specializované knihovny funkcí spolu s programovacím jazykem čtvrté generace. Knihovny Matlabu jsou svým rozsahem využitelné prakticky ve všech oblastech lidské činnosti.

Matlab je vhodný pro interaktivní práci i pro vývoj širokého spektra aplikací. Během uplynulých let se stal celosvětovým standardem v oblasti technických výpočtů a simulací. Uplatnění nachází jak ve sféře vědy, výzkumu a průmyslu, tak i v oblasti vzdělávání.

Simulink je nadstavba Matlabu pro modelování a simulaci dynamických systémů. Poskytuje uživateli možnost vytvářet modely dynamických soustav ve formě blokových schémat a rovnic.

Simulink představuje grafickou platformu nejen pro modelování fyzikálních soustav, ale také pro tzv. Model-Based Design (MBD), tj. návrh řídicích systémů, systémů zpracování signálu a obrazu, komunikačních systémů a mnoha dalších aplikací. Model systému je během vývoje průběžně zpřesňován a jeho kvalita je testována při simulacích. Vyžaduje-li aplikace implementaci na softwarovou či hardwarovou platformu, nabízí Simulink automatické generování kódu z modelu.

Příkladem využití nástrojů Matlab a Simulink je vývoj robotické náhrady lidské ruky. Vývojáři pomocí nástrojů Matlab a Simulink vytvořili prostředí pro simulaci kompletní končetiny. Přínos Simulinku se ukázal při návrhu propojení umělé končetiny s nervovým systémem, které umožňuje přirozenou a intuitivní kontrolu pohybu.

Comsol Multiphysics
Comsol Multiphysics je nástroj pro simulace fyzikálních jevů, který je určen vývojářům, výzkumným i vědeckým pracovníkům a díky široké nabídce funkcí pro zobrazování vypočtených výsledků také vysokým i specializovaným středním školám. Software řeší fyzikální úlohy popsané parciálními diferenciálními rovnicemi pomocí metody konečných prvků. Program je určen k modelování a k simulaci úloh z oblasti strojírenství, elektrotechniky, chemie a z různých sfér fyziky.

Comsol Multiphysics usnadňuje pochopení řady fyzikálních a technických procesů díky názorné grafice, snadné změně vstupních parametrů a možnosti simulace dané úlohy. K programu lze volitelně přidávat specializované nadstavbové moduly z různých profesních oborů a fyzikálních oblastí.

Program Comsol Multiphysics se využívá například při návrhu lopatek parní turbíny, kdy se řeší vliv vysoké teploty na geometrii lopatky. Tepelné zatížení statorové lopatky plynové turbíny je řádově 700 °C. K řešení úlohy jsou využity specializované moduly pro pružnost/pevnost a pro přestup tepla, případně také modul pro simulaci proudění tekutin.