Co to jest FEAS ?

- Uniwersalny system metody elementów skończonych.

Jak jest duży ?

-Ponad 100 tysięcy linii kodu (Fortran77 i trochę C), 2 tysiące procedur - po prostu około 100 osobolat !

Kto go napisał ?

- Grupa zdolnych zapaleńców, którzy przeżyli piękną przygodę.

Przepis na napisanie systemu MES: zebrać kilkunastu bardzo zdolnych ludzi, zamknąć ich w jednym pomieszczeniu na 10-12 godzin na dobę (soboty i niedziele też są pracujące), dać sprzęt i oprogramowanie, przygotować dobry projekt systemu, ... i po 5-8 latach będzie wynik.

Często zadaje sobie pytanie - dlaczego wystartowałem do tak gigantycznej pracy, do pracy, która pochłonęła 10 lat najskuteczniejszej działalności zawodowej, mnóstwo czasu, energii, ... A rezultat? Wynik, czyli system FEAS, musi przeminąć tak jak każda aplikacja komputerowa. Zbyt szybko niż oczekiwania autorów. Nawet najbardziej zaawansowane systemy po 10-15 latach stają się często zapominane i najczęściej nie przechodzą do historii.

Pomysł napisania systemu MES powstał w połowie lat 80. Metoda Elementów Skończonych była wówczas najpowszechniejszą dyscypliną uprawianą na wydziałach budowlanych i mechanicznych. Każdy ważniejszy ośrodek dążył do wytworzenia własnego systemu. W użyciu było wiele małych i dużych programów i systemów. Dominowały wówczas dwa systemy krajowe:

WAT-KM - system legenda tworzony przez zespół prof. Szmeltera w Wojskowej Akademii Technicznej,

Strains - niezwykle elegancki system (przyjął koncepcję amerykańskiego Streesa), z bardzo wygodnym językiem wprowadzania danych i czytelnym wyjściem graficznym, wytworzony w Instytucie Dróg i Mostów PW pod kierunkiem doc. Bzymka.

WAT-KM był powszechniej używany w zastosowaniach z budowy maszyn, natomiast Strains w zastosowaniach budowlanych. Strains był jedynie systemem do analizy statycznej konstrukcji. Rozwinięciem systemu Strains miał być system Interstrains. System ten przygotowywano do nowej koncepcji pracy z komputerem (pojawiły się terminale). Niestety po wyjeździe do USA doc. Bzymka pracy nad Interstrainsem nigdy nie ukończono.

W drugiej połowie lat osiemdziesiątych pojawił się możliwości organizacyjne i finansowe powołania zespołu, którego zadaniem miało być wytworzenie ogólnego, profesjonalnego systemu MES.

Koncepcja nowego systemu opierała się na dwóch zasadach: system MES ma być w pełni interaktywny tzn. ma zrywać z klasycznym układem preprocesor, procesor, postprocesor oraz system MES ma być programem dedykowanym do praktyki inżynierskiej. Ta druga zasada eliminowała charakter studialny i eksperymentalny pewnych typów elementów i algorytmów.

Nowy system miał być całkowicie interaktywny. Było to dość odważne założenie. Wszystkie większe systemy MESowskie składały się (i wiele ciągle składa się) z preprocesora (program do przygotowania danych) z procesora oraz postprocesora (program do obróbki danych). Taki układ jest naturalny dla pracy wsadowej. Chcieliśmy systemu interaktywnego. Wyczuwałem, ze przyszłość należeć będzie do pracy interaktywnej.

Założenie, że system ma być interaktywny zaowocowało kolejną decyzją o ograniczeniu korzystaniu z pamięci zewnętrznej (dyskowej). A były to czasy kiedy PC miał 640 KB i pamięć była bardzo droga. Przewidzieliśmy, że po kilku latach sytuacja się zmieni.

System FEAS jest programem w pełni oryginalnym. Cała jego struktura i forma jest oryginalnym wytworem zespołu autorskiego.

System był tworzony w środowisku UNIXa. Myśleliśmy, że ten system zdominuje rynek CADowski. Tak było przez wiele lat. Teraz zaczną pewnie dominować WindowsNT i FEASa czeka przeprowadzka w to środowisko.

Wszyscy jednak polubiliśmy UNIXa, i ciągle cenimy jego zalety. UNIX był dla nas świetnym środowisko pracy zespołowej.

Zespół autorski tworzyłem od początku. Był pomysł (a to ciągle jest najważniejsze) potem należało zdobyć pieniądze, zorganizować zdolnych ludzi oraz zdobyć pomieszczenia.

Prawdopodobnie zadziałała protekcja prof. Grabowskiego, który był przekonany do potrzeby utworzenia zespołu tworzącego oprogramowanie. Jak zwykle najtrudniej w takiej sytuacji jest zdobyć ludzi. Początkowo chciałem się oprzeć już na doświadczonych twórcach oprogramowania. Na wydziale wówczas działali: Zenon Grodzki, Jan Hasior, Włodzimierz Sobczyk, Jan Ustaszewski i Sławomir Zieliński. Trudno było ich jednak namówić do pracy w nowym zespole, który miał bardzo precyzyjnie określony cel - napisać system MES. Profesjonalizm tych ludzi był wielki i mocno zabiegałem o ich współpracę.

Niestety przedłużający się sprawy "formalne" związane z powołaniem Zespołu spowodowały, że pierwszy skład nigdy się nie ukonstytuował. (Warto wiedzieć, że tak naprawdę zorganizowano Ośrodek Metod Komputerowych dla dobrej realizacji przedsięwzięć typu wytworzenie systemu MES. Cóż zostało z tej koncepcji ? ).

W końcu przełamano bariery formalne i można było organizować Zespół. Zespół otrzymał pomieszczenia 331 i przyległy do niego pokój 300, który powstał z zagospodarowania korytarza.

Dość łatwo poszło z zatrudnieniem ludzi. Daleko jeszcze było do wypełnienia limitu 12 etatów ale było już z kimś wystartować. Praca zespołu zaczęła się w zasadzie od wpadki. Zespół miał korzystać ze sprzętu komputerowego Ośrodka Metod Komputerowych ale niestety byliśmy zbyt "wymagającym" klientem i szybko się okazało, że żeby napić się świeżego mleka trzeba mieć krowę.

Był już Zespół, opracowaliśmy koncepcję systemu, powstawały projekty poszczególnych podsystemów a dostęp do komputera stawał się tragiczny: SM4 (odpowiednik PDP) przestał dobrze działać, zakupiony IZOT (kopia VAXu) nigdy nie wszedł do eksploatacji. I tak zrodziła się najtrudniejsza decyzja, że trzeba zorganizować własne laboratorium komputerowe. Wybór padł naPC UNIXa z wielodostępem. Organizacja własnej pracowni komputerowej zajęła ponad rok - a niestety czas płynął. W tym czasie zespół nie mógł pracować na pełnych obrotach. Nie było wówczas też fachowców od UNIXa.

Szczęśliwie natomiast wybraliśmy kompilatory NDP (Fortran77, Pascal, C++). Produkt firmy Microway był rzeczywiście dla profesjonalistów i nie było z nim większych kłopotów.

Większość czasu wówczas traciłem na organizowanie bytu Zespołu - a szczególnie na organizowanie dobrego systemu operacyjnego.

Tak naprawdę kłopoty minęły jak do użytku oddaliśmy system Acer 1100 (PC386) z 16 dwumonitorowymi stacjami pracujący w systemie SCO Unix. Połowa stacji przeznaczona była do dydaktyki (dość szybko napisaliśmy podsystem dydaktyczny KAM) ale ponad rok "szukano" sali dla nich.

(...)

1989 - start pracy nad FEASem

1990 rok - uruchomienie własnego laboratorium (Acer 1100+14 terminali + system operacyjny SCO)

1991 rok - obsługa dwumonitorowych terminali programem Kermit2

1989/90 - Biblioteka Elementów Skończonych

1990 rok - gotowy KAM (wersja DOS)

1990 rok - wydanie podręczników (3 tomy)

1991/92 - wdrażanie do dydaktyki KAMa (w dwunastu Uczelniach !)

1992 rok - gotowy FEAS

1993/94 - wdrożenie FEASa

1995 roku nowy komputer główny (Pentium) i SCO ODT 3.0

1995 rok - uruchomienie przedmiotu "Metoda Elementów Skończonych" i pełne oblężenie FEASa, chwile dużej satysfakcji

1995 rok - uruchomienie przedmiotu " Modelowanie Konstrukcji Metoda Elementów Skończonych"

1997 rok - likwidacja przedmiotu "Metoda Elementów Skończonych"

Przyszedł czas eksploatacji systemu. Od 1992r. w ramach zajęć z przedmiotu Mechanika Budowli studenci rozwiązują zadania korzystając z podsystemu KAM. Do dydaktyki wchodzi również system FEAS ale niestety już z pewnymi oporami. Dopiero wprowadzenie atrakcyjnego przedmiotu Metoda Elementów skończonych w miejsce Mechaniki budowli zaowocowało powszechnym stosowaniem FEASa na Wydziale. Studenci rozwiązują zadania z wykorzystaniem elementów prętowych, tarczowych i płyt. Odkrywamy pierwsze błędy np. bardzo nieefektywne algorytmy rysowania siatek, wyznaczania konturu. Pamiętam zajęcia, na których pilnowałem studentów, żeby nie pisali komendy GRAF>kn, co skutecznie spowalniało pracę. Algorytm rysowania konturu szybko poprawiliśmy. Od 1995 prowadzimy własny przedmiot Modelowanie Konstrukcji MES. W pracowni coraz częściej pojawiają się studenci korzystający z naszego systemu przy własnych pracach projektowych czy dyplomowych. W 1994r. na prośbę grupy studentów, powstaje koło naukowe Modelowanie Konstrukcji MES. Każdy z członków koła przygotował jeden przykład i po zebraniu wszystkich opracowań powstał pomysł podręcznika z przykładami obliczeń. Potem nad podręcznikiem pracują studenci - stażyści: Piasecki, Niewczas, Pluta, którzy pod kierunkiem Beaty Pawłowskiej opracowują przykłady do podręcznika z przykładami modelowania i obliczeń konstrukcji.

Wdrożenie MESu na Wydziale zbiegło się z pewną determinacją i wolą wdrażania rzeczy nowoczesnych, wyprzedzających praktykę. Była pewna wizja spełnianej misji i ochota zmian. Później przyszła reforma zamieniona na kryzys ekonomiczny i szybko się okazało i prorocy nowego porządku, w zagrożeniu, stali się kustoszami starego ładu. Wdrażanie FEASa generowało za sobą wiele zmian, a to nie było w cenie. Dalszą historię już łatwo sobie dopisać. "FEAS i wszyscy z nim związani muszą zniknąć" - taka byla diagnoza władzy.

Zenon Grodzki - absolwent matematyki UW z roku 1970 - senior zespołu, spokojnie pracował nad procedurami czytającymi, po odejściu Jacka Jankowskiego przejął podsystem GRAF,

Jacek Jankowski - absolwent matematyki UW z roku 1988 - autor podsystemu GRAF,

Andrzej Kurowski - kilka fakultetów (bez upragnionego końca) - główny informatyk w zespole, później prowadzi podsystem PROFIL. Niestety już nie żyje.

Zbigniew Kacprzyk - absolwent IL PW z roku 1980 - wymyśliłem i zaprojektowałem FEASa, zorganizowałem zespół, napisałem główny moduł Master (sterowanie pracą systemu i realizacja algorytmów MES), wiele procedur pomocniczych (najbardziej jestem dumny z powielacza komórek),

Marcin Maj - absolwent MEiL PW z roku 1986- świetny znawca MES, autor wielu elementów skończonych (BES), po odejściu Jurka Orysiaka prowadzi podsystem OK, jeden z niewielu, który opanował edytor legendę - vi, bardzo sprawny programista.

Julisz Nakielski - absolwent MEiL PW z roku 1988- roczny pobyt w zespole głównie poświęcił na naukę języka angielskiego, pracował przy podsystemie PROFIL, wyemigrował do USA,

Jerzy Orysiak - absolwent matematyki UW z roku 1988 - rekordzista pod każdym względem, autor podsystemów GS i OK, biblioteki numerycznej (MN), niezwykle wydajny i skuteczny programista, twórca wielu oryginalnych algorytmów, tytan pracy,

Bogusław Pawlak - abslowent IL z roku 1988 - element skończony płyty cienkiej to jego dzieło, pracował powoli w swoim tempie ale zostawił po sobie porządnie działający element i miłe wspomnienia,

Beata Pawłowska - absolwentka IL z roku 1988 - zaczęła prace na samym początku, wzięła urlop macierzyński (dwóch synów) i jak wróciła to już był FEAS, książki z przykładami to jej dzieło, żmudne testowania i szukania błędów, nauka studentów, generatory siatek dla struktur,

Włodzimierz Sobczyk - absolwent MEiL z roku 1978 - doświadczony programista, niestety krótko w zespole (na samym początku), współtwórca PROFILa, baza katalogów wyrobów stalowych i aluminiowych to jego dobra robota,

Mirosław Sokól - absolwent MEiL PW z roku 1986 - bardzo uzdolniony pracownik, praca przy BES, potem przy KAMie, ciągle mam wyrzuty, że źle pokierowałem jego pracą i rozstaliśmy się, obecnie w USA,

Tomasz Sokół - absolwent IL z roku 1988 - autor wielu elementów skończonych, podsystemu WS, bardzo liczyłem, że zidentyfikuje się z FEASem i dalej będzie przy nim pracował,

Paweł Wewiór - absolwent IL z roku 1988 - dość krótko w zespole (głównie był w wojsku), praca nad elementami skończonymi o fizycznych funkcjach kształtu,

Eligiusz Postek - absolwent IL z roku 1980 - autor biblioteki elementów parabolicznych (praca jak dotąd nie włączona do systemu),

Piotr Kapela - absolwent IL - autor studialnego modułu Język Komend (praca nie wykorzystana w FEASie), miłośnik Pascala

Współpracownicy:

Przemysław Świąder - mistrz TeXa, przekonał nas do filozofii Tex, jego dzieło to skład pierwszych podręczników. Niestety już nie żyje.

Zdzisław Woźniak - absolwent SiMR z roku 1976- autor dwumonitorowego kermita, sprawny programista w asemblerze,

Marian Zmyślony - abslowent matematyki z roku 1976 - współpracownik zespołu, prymitywy geometryczne do generatora siatek to jego dobra praca, autor procedur renumeracji,

Były też sekretarki;

Beata Wójcik a po niej Ania Spocińska.

Krótko pracował też Paweł Dąbrowski.

Zespól w pełnym składzie działał bardzo krótko - w latach 1988-91 - niewiele ponad 2 lata. Potem był dość już systematyczny zjazd w dół. Szybko odczuliśmy niechęć władzy do tego co robimy. Do problemów niemożliwych do rozwiązania urastały sprawy proste, np. podłączenie linii telefonicznej do modemy, zakup karty sieciowej, materiały biurowe, itp. Władza (dziekan, kierownictwo OMK) i niektórzy koledzy z zespołu Mechaniki Budowli patrzyli na nas z niechecią

Twórca algorytmu jednocześnie kodował moduł. Mieliśmy dość twarde zasady komentowania modułów i testowania. Pracowaliśmy w środowisku UNIXa wykorzystując Fortran77 oraz C.

(...)

Najbardziej sprzęt i słabe środowisko systemowe w pierwszej fazie działania zespołu.

Zbyt późno dostaliśmy dobre warunki sprzętowo-systemowe do pracy a zbyt wcześnie przyszedł kryzys. Wokół pojawiało się wiele atrakcyjnych miejsc pracy i trudno było utrzymać zespół "chartów".

Szkoda, że do mety dobiegło tak niewielu. Nigdy nie umiałem pogodzić się z odchodzeniem młodych ludzi, którzy dopiero rozwijali swój talent. Każde odejście przeżywałem jako ogromną osobistą porażkę.

Dumny jestem z tego, że miałem szansę pracować tak z wieloma zdolnymi ludźmi. Wspomnienia tej niezwykłej, zespołowej pracy zapamiętam na długo.

Koncentracja i przeżycie wspólnej pracy.

Tak, ta nadzwyczajna koncentracja wielu ludzi, którzy porozumiewają się niezwykłym językiem symboli i haseł. Koncentracja w czasie tworzenia była tak wielka, że często zapominałem o głodzie, pragnieniu, ... i niestety rodzinie. Godziny, dni spędzane w innym świecie, w świecie w którym system (FEAS) stawał się coraz inteligentniejszym partnerem są obecnie bardzo miłym i wdzięcznym wspomnieniem.

Po wielogodzinnej pracy zdążało mi się wsiąść w samochód i przejechać kilka czerwonych świateł. Pracowaliśmy również w dni wolne od pracy i w święta (nie dzwoniły wtedy telefony) aż do oporu do stanu pełnego wyczerpania.

Późno zauważyłem, że do Uczelni nie pasuje taki styl pracy. Uczelnia jest miejscem do robienia kariery naukowej (w sensie klasycznym: tzn. stopnie naukowe i stanowiska) oraz do dydaktyki.

Zespól w takiej formie musiał przestać istnieć. Niestety wielu znalazło się, którzy wiele wysiłku wkładali w przyśpieszenie tego procesu.

Jest kilka imponujący osiągnięć: np. olbrzymia liczba przeróżnych generatorów siatek, wielka szybkość rozwiązywania układów równań (np. konstrukcja o 3000 niewiadomych jest rozwiązywania na Pentium 90 poniżej 10 sekund !), otwartość architektury, olbrzymia liczba wykonanych przykładów i testów.

Jeśli coś mam policzyć ważnego, złożoną i odpowiedzialną konstrukcję to robię to systemem FEAS. FEAS jest twardym systemem, któremu można ufać.

Zbigniew Kacprzyk
Warszawa, 1997