„I pro řešení malých detailů ocelových konstrukcí jsme použili metodu konečných prvků, to je ta zásadní změna,“

uvedli v rozhovoru pro časopis Konstrukce Lubomír Šabatka (L.Š.) a Juraj Šabatka (J.Š.) z firmy IDEA StatiCa s. r. o. – jedni z tvůrců světově unikátního software, který zjednodušuje a urychluje práci statiků, a za který získali ocenění v soutěži Česká hlava.

Váš program dokáže věrně simulovat, jak se bude projektovaná stavba chovat v reálném provozu. Jak výrazně (resp. minimálně) se výsledky získané v rámci simulace liší od skutečnosti?
L.Š.: My samozřejmě nemůžeme simulovat skutečnost. Statici potřebují nástroj pro projektování, ne pro výzkum. Norma definuje vlastnosti materiálů a provozní zatížení. Náš model pak simuluje, jak se konstrukce vyrobená z normového materiálu vypořádá s normovým zatížením. Výpočetní model je zjednodušenou fikcí skutečné konstrukce. My děláme vše pro to, aby se naše fikce ke skutečnosti co nejvíce blížila.

Závisí blízkost výsledků výpočetního modelu k reálu například na materiálech použitých v rámci stavby?
J.Š.: Statici musí konstrukce navrhovat podle platných norem. Zaručené vlastnosti materiálů jsou normami definované. Naše programy musí respektovat primárně „normový“ materiál.

Z čeho jste při návrhu software vycházeli, z jakých myšlenek a úvah a čím to je, že se vám takový program podařilo sestavit jako prvním na světě?
L.Š.: Myšlenka našeho programu Connection se rodila dlouho. Ocelové styčníky se počítaly a stále počítají metodou komponent. Je to spolehlivá a jednoduchá metoda, ale pracuje s velkou mírou zjednodušení a je odvozena pro několik typických případů. My jsme chtěli nabídnout řešení pro obecný tvar styčníku. Ta zásadní změna je, že jsme pro řešení jednotlivých detailů použili metodu konečných prvků (MKP), která je jinak běžná pro analýzu celé konstrukce. Druhou podmínkou bylo, aby se takový model dal spočítat rychle a projektant nemusel na výsledky čekat hodiny.

V zahraničí neměli zájem v rámci staveb simulovat i na detailních prvcích, jak se budou chovat v extrémních případech?
J.Š.: Zájem samozřejmě byl celosvětový, to jsme si ověřili. Problém byl, že odborníci na většině zahraničních ocelářských akademických pracovišť rozumí oceli, ale už méně MKP. Potom logicky vymýšlejí nástroje, které na této metodě založené nejsou. Ve firmách, jako je naše, je naopak MKP běžnou záležitostí. A tak jsme to dali dohromady.

„Odborníci na většině zahraničních
ocelářských akademických pracovišť
rozumí oceli, ale už méně MKP.“

Jak se vlastně před uvedením na trh „simuluje“ a testuje správnost software, který by měl dokázat přesně simulovat chování reálných staveb?
L.Š.: My, jako softwarová firma, nemůžeme dělat experimenty se skutečnými dílci konstrukcí. To je úkol pro akademickou obec, univerzity a vědecká pracoviště. Takových testů bylo provedeno mnoho, jsou publikovány a my jsme některé využili. Tomu se říká validace. Druhou cestou je, že svůj model neporovnáváte se skutečnou konstrukcí, ale si jiným matematickým modelem. Tomu se říká verifikace. Všichni projektanti znají software jako ANSYS nebo ABAQUS. Jsou to expertní MKP programy, kde lze skutečně modelovat téměř realitu. Ale je to velmi pracné a drahé, protože i tyto modely je nutno nejen vytvořit, ale také validovat. Naše modely jsou řádově jednoduší, ale máme je verifikované právě těmito vyššími numerickými modely. Třetí krok je verifikace, kdy naše modely srovnáváme s obecně používanými analytickými metodami v normách. Třeba na čelní desce se čtyřmi šrouby toho už moc nevymyslíte. Ale pokud naladíte svůj model tak, aby tuto desku posoudil stejně jako norma, pak bude fungovat dobře i na případy, které norma nepokrývá. 

Již několik let se diskutuje o úrovni mladých inženýrů, které na trh připravují vysoké školy. Co si o jejich znalostech myslíte? Případně, co byste doporučoval změnit, aby kvalita studentů byla vyšší?
J.Š.: U nás je to tak, že potřebujeme stavaře a IT inženýry. Nejlépe oboje v jednom. Noví talentovaní lidé k nám stále přicházejí, my už si je potom vychováme. S kvalitou studentů bych to až tak špatně neviděl. Spíš je problém, že školy nerozlišují mezi výchovou masy a špiček. A velký problém je společenské ohodnocení našeho oboru. Stavaři rozhodně nejsou na špici platových žebříčků. A to také rozhoduje, jak kvalitní studenti se na univerzity hlásí.

„S kvalitou studentů bych to až tak špatně
neviděl. Spíš je problém, že školy
nerozlišují mezi výchovou masy a špiček.“

L.Š.: Talenti to u nás vůbec mají těžké. Celé společenské klima je nastavené, že se má pomáhat slabým a potřebným. To určitě ano, ale potřebujeme podporovat i ty silné. V Česku špičky moc vychovávat a podporovat neumíme.

Jak velký je váš tým? Kolik z nich jsou programátoři a kolik lidé, kteří chodí „do terénu“ mezi projektanty?
J.Š.: Náš tým nyní čítá 35 lidí. Jde o zaměstnance, spolupracovníky z univerzit na částečný úvazek, máme kolegy i v zahraničí. Programátorů je třetina. Velkou část týmu tvoří produktoví inženýři, kteří celosvětově podporují prodej a zajišťují zákaznickou podporu. Naprostou většinu komunikace se zákazníky provádíme online.

Jak byste své vítězství v soutěži Česká hlava okomentovali?
J.Š.: Česká hlava je ocenění za přínos vědě. My nejsme vědecká instituce, ale důvodem, proč jsme titul získali je, že vědu děláme od začátku do konce. Od myšlenky až po prodej a péči o zákazníky. Díky tomu jsme prvotní myšlenku dostali do světa. Vědecký základ našich produktů děláme hlavně s univerzitami (Fakultou stavební ČVUT v Praze a Fakultou stavební VUT v Brně). Tak připravujeme unikátní metody a modely. Pak ale musíme vyvinout a vyrobit stejně unikátní softwarové programy – to dělá náš vývoj. A do třetice musíme oboje předchozí prodat. A protože náš obor je malý, musíme prodávat celosvětově. Museli jsme vymyslet a vybudovat unikátní prodejní model. S trochou nadsázky si říkáme „malá globální firma“.

L.Š.: Často se u nás jako příklad úspěchu české vědy uvádějí patenty prof. Holého. Ano je to skvělé, jeho patenty vydělaly České republice několik miliard. Ale z těch tří výše uvedených faktorů se podařila jen ta první třetina. Zbytek na sebe vzala americká firma a většina zisku proto skončila tam.

V tuzemsku je v souvislosti s MKP známá osoba profesora Walda z ČVUT. Předpokládám, že jste v rámci této pokročilé metody spolupracovali i s ním?
L.Š.: Profesor Wald je našim dlouholetým partnerem. Původní nápad na obecné řešení styčníků jsme udělali spolu někde u piva. Název metody CBFEM (Component Based Finite Element Method) vymyslel on. František Wald úspěšně šíří a propaguje metodu CBFEM v akademických kruzích.

„František Wald úspěšně šíří a propaguje
metodu CBFEM v akademických kruzích.“

J.Š.: Úspěch CBFEM v ocelových konstrukcích se snažíme replikovat při vývoji nástrojů pro navrhování detailů betonových konstrukcí. Ve spolupráci s profesorem Walterem Kaufmannem z ETH Zürich vznikla Continuous Stress Field Method (CSFM), kterou jsme vložili do naší aplikace IDEA StatiCa Detail. Tam jsme na začátku. Betonáři jsou ještě konzervativnější než oceláři. Ale už otáčíme kormidlem pomyslného tankeru.

Na trhu působíte 10 let. Je o vás známo, že prakticky tvoříte obor Počítačová statika. Jaká je vlastně nyní situace? Důvěřují již všichni statici počítačům nebo v rámci navrhování stále raději použivají kalkulačku, tužku a papír?
L.Š.: Ano, IDEA StatiCa má letos desáté výročí, ale já jsem první komerční statický software udělal už v roce 1988. V devadesátých letech jsme s programy IDA, Nexis a SCIA Engineer přesvědčili statiky, že tužka už není cesta.

J.Š.: Dnes má nějaký 3D MKP program na řešení vnitřních sil v konstrukci prakticky každý. A my se snažíme počítačové navrhování posunout dál. Ale to je celosvětový trend. Na poslední Autodesk University v Las Vegas jsme viděli prezentaci projektu přehrady včetně všech přilehlých sítí a budov, které jedna norská firma navrhla bez použití jediného listu papíru.

Na váš způsob modelování styčníku jste získali patent. Jak se na patent „malé firmy a navíc z Česka“ dívali ze začátku zahraniční klienti? Důvěra byla velká nebo naopak?
J.Š.: Patent hraje hlavně roli v odstrašení potenciálních kopírovačů. V našem oboru navíc patentování není zrovna běžné, protože software jako takový se patentovat nedá. My jsme šli cestou ochrany použité metody modelování. Nemáte představu, co bylo za práci přesvědčit patentové úředníky, že to je možné. Český patent nám byl přidělen letos v lednu – po čtyřech letech. Evropský a americký je stále v řízení. Ale už ten český má velký význam. Naši konkurenti operují globálně a těžko mohou o svých produktech říkat: „Můžete s námi počítat všude, jenom ne v Česku.“

Lze software aplikovat na simulaci chování již postaveného objektu?
J.Š.: Ano, to samozřejmě lze. Například firma ARUP ve Velké Británii s naším software nedávno dělala forenzní analýzu konstrukce, která za provozu nefungovala tak, jak se čekalo. U skutečné konstrukce můžete použít přesnější vstupní data, protože znáte reálný stav.

Váš produkt používá již cca 2 500 statiků celého světa. Co děláte pro to, aby počet rostl?
J.Š.: Budujeme si vlastní síť distributorů. Dnes máme zástupce ve více než 30 zemích. Zároveň se snažíme dostat mezi hlavní hráče v oboru. Chvíli trvalo, než nás začali brát vážně. My jsme se důsledně snažili nekonkurovat jejich produktům, ale naopak našimi produkty doplňovat jejich portfolia. Dnes z šesti hlavních hráčů máme partnerské smlouvy se třemi. Přes jejich prodejní sítě se k zákazníkům dostáváme mnohem rychleji.

„Chvíli trvalo, než nás velcí hráči v oboru
začali brát vážně.“

Je vývoj řešení ukončen, nebo již nyní pracujete na vylepšení? Určitě z řad klientů již nyní máte plno zpětných vazeb. V jakém jsou směru?
L.Š.: Zmínil jsem tu fikci a skutečnost. Naše firemní motto zní: „Počítejte včerejší odhady“… Matematické modely nemohou nikdy nahradit realitu, ale můžeme je neustále realitě přibližovat. Včerejší odhady se vždycky dají nahradit něčím lepším. Do toho nám klienti moc nemluví. Mnohem více nás tlačí do propojení našeho software s jinými nástroji na trhu, které nejčastěji používají 3D MKP – jako SCIA Engineer, SAP2000, ETABS, Robot ale hlavně s konstrukčními programy typu Tekla nebo Advance Steel. Všichni známe magické slovo BIM – Building Information Modeling. BIM je jednou z cest jak dramaticky zvýšit produktivitu projektantů.

Někde jste se zmínili, že například společnost „Hilti staví svoje produkty na naší technologii…“ Prosím o vysvětlení?
J.Š.: Hilti je výstižný příklad firmy, která vyrábí hardware, ale software do ní proniká stále víc. Významná část firmy už vyrábí softwarové produkty, které přináší konkurenční výhodu pro jejich hardware. Například mezi statiky velmi oblíbený program Profis podporuje prodej jejich kotevní techniky. Poslední verze programu Profis je už postavena na naší technologii CBFEM. Je to takové Hilti s IDEA StatiCa inside. Díky Hilti se 50 tisíc statiků po celém světě dozví, že ocelové styčníky je lepší počítat metodou CBFEM.

„Díky Hilti se 50 tisíc statiků po celém
světě dozví, že ocelové styčníky
je lepší počítat metodou CBFEM.“

Váš software ocení především statici ocelových a betonových konstrukcí, kteří řeší přípoje, styčníky, segmenty konstrukcí resp. detaily a stěny, průřezy, předpjaté prvky. Jak je to v případě dřevěných konstrukcí?
L.Š.: My umíme statiku, a proto děláme statiku. Na našich MKP programech pro ocelové a betonové prvky a detaily stavíme náš rozvoj. Dřevěné prvky přijdou poměrně brzy. Kompozity ocel‑beton se přímo nabízí. Naše krédo „Počítejte včerejší odhady“ nám vydrží nadlouho.