Основы производства XXI века закладывались в Днепропетровске в начале 80-х
Заказ на разработку радиолокационной системы "Дон-2Н" высочайшей надежности и невиданного доселе быстродействия проложил дорогу в новую цифровую эру. Это была задача, потребовавшая высочайшего напряжения и беспримерного научного поиска.
Продолжение. Начало
Ключевым элементом технологии разработки документации стало формирование матмоделей изделий, на соответствие которым впоследствии проверялись выпущенные устройства. Эти модели были носителями опорных сигналов, характеризующих каждое конкретное изделие, и использовались на всех этапах производства, а затем и при регламентных работах во время эксплуатации.
Исток "Дона" – "Днепр"
Основой математического моделирования изделий были математические описания элементной базы (ИС, БИС). Для создания корректного описания требовались исчерпывающие характеристики микросхем, порядка 25–30 параметров, в то время как поставщики в документации указывали 10–15. Результата можно было достичь, только восполнив этот пробел, подтвердив параметры замерами на специально созданных стендах-имитаторах.
На первом этапе библиотека банка данных элементной базы (БД ЭБ) содержала более 500 описаний. Результаты удалось обеспечить трудоемкими интеллектуальными и организационными усилиями множества специалистов, принимавших участие в этом деле: только программистов трудилось не менее сотни. Полученные данные позволили подготовить фундаментальную основу проектирования цифровой аппаратуры спецвычислителя.
“ Документацию на СВУ МРЛС "Дон-2Н" вели с использованием восьмисот описаний элементной базы ”
Ее разработка потребовала обстоятельного оснащения разработчиков и конструкторов автоматизированными рабочими местами (АРМ-Р, АРМ-К), вычислительной техникой и средствами измерений. Поскольку в основном использовалось многоитерационное матмоделирование устройств и их составных частей, возникла необходимость в ресурсах с высокой производительностью и большим объемом памяти. Вычислительный комплекс САПР "Днепр" сформировали из двух (позже четырех) ЭВМ класса ЕС 1050, ЕС 1045.
Поскольку моделирование одного устройства занимало от трех до пяти суток непрерывной работы ВЧ-комплекса, мощности периодически пополнялись. В работе находились шесть АРМ-Р и два АРМ-К, 12 цифровых дисплейных комплексов ЕС-7920 (производства ДМЗ) на десять рабочих мест оператора каждый. Опытный участок изготовления фотошаблонов слоев плат оснастили восемью координатографами.
Важнейшей составной частью техоснащения процесса разработки СВУ был комплексный стенд (стенд главного конструктора), на котором имитировали все виды сигналов локатора. На макетах СВУ велись их обработка и получение на выходе информации о целях: количестве, дальности, угле места, измерялись потенциал станции и другие параметры. Возможность задавать большое количество итераций (имитаций отраженного сигнала) при испытаниях аппаратуры позволяла набирать статистику, выявлять ошибки и повышать достоверность результатов комплекса спецвычислителя.
При проверке аппаратуры СВУ на заводских приемо-сдаточных испытаниях и проведении стыковочных работ на объекте использовались рабочие места, созданные по унифицированной модели комплексного стенда.
Все техсредства разработки в среде исполнителей объединили локальной цифровой сетью. Вслед за этим на базе средств засекреченной связи (ЗАС) создали междугородную цифровую сеть передачи данных между предприятиями кооперации (КБ ДМЗ – КБ Южного радиозавода, рабочие места производства ЮРЗ).
На первичное оснащение рабочих мест разработки и создание комплексного стенда затрачено более 10 миллионов рублей (при тогдашнем курсе 68 копеек за доллар). Сквозная САПР "Днепр" стала не только инструментом автоматизированной разработки документации в КБ, но и центром зарождения автоматизированной системы управления технологическими процессами в производстве (АСУТП) Днепромаша. Внедренные ранее локальные и вводимые автоматизированные средства производства (станки с ЧПУ, обрабатывающие центры, УТК и др.) стали периферийными устройствами системы. К ним по линиям связи поступали пакеты технологической информации и рабочих программ изготовления и контроля качества изделий. Одновременно передавались данные о ходе производства. Конструкторская документация на бумаге почти не использовалась.
АСУТП впоследствии стала неразрывно связанной с успешно работавшей на заводе автоматизированной системой управления производством (АСУП), что заложило основу создания комплексной системы автоматизации деятельности предприятия.
Новая модель организации изготовления цифровой аппаратуры инициировала создание на Южном радиозаводе (Шумилин В. А., Медведев В. П., Корзин Е. С.) автоматизированного производства одно- и двухплатных ячеек на базе многослойных печатных плат с размещением на одной плате до 80 корпусов ИС высокой степени интеграции. Со временем на ЮРЗ усилиями заводчан и ОКТБ ЦНПО "Вымпел" (Курбаков В. Г., Сидоров Е. М., Карелин И. А., Корниенко Ю. Н.) создали крупнейшее в отрасли производство радиоэлектронной аппаратуры мощностью до 50 тысяч ячеек в год. Его оснастили современными комплексами автоматизированного изготовления и контроля качества, созданными при реализации программы САПР "Днепр". Эти средства применялись на всех этапах технологического цикла изготовления аппаратуры.
Таким образом, было положено начало формирования островков производства наступающего столетия.
От неверия к взлету
На ДМЗ в качестве периферийных окончаний САПР были изготовлены и введены в строй десятки единиц автоматизированного стендового оборудования, включая спецвычислители для рабочих мест проверки аппаратуры, имеющих соизмеримые скорости обработки информации с создаваемыми изделиями.
В ходе работ мы наблюдали временные спады результативности, как тогда говорили утыки, что не могло не беспокоить. В один из тревожных моментов, когда уровень неверия в успех начал преобладать над реальной оценкой состояния дел, Анатолий Басистов, оставив дела, прилетел в Днепропетровск и сутки общался с разработчиками. Оценил полученные на комплексном стенде результаты обработки имитированных отраженных сигналов, методы и организацию проведения исследований, ожидаемые итоги и сроки их достижения. Разговор с генконструктором окрылил ученых. Басистов тоже остался доволен результатами визита.
Анатолий Георгиевич подытожил: разработчики верно понимают задачу, действуют в правильном направлении. Коллективу необходимо обеспечить все условия для завершения проекта, выделив его в самостоятельную структуру в составе "Вымпела". Кроме того, необходимо поднять уровень ответственности руководителя работ, назначив Владимира Юрко заместителем главного конструктора МРЛС. Что вскоре и было сделано.
На пути к полигону
Разработка аппаратуры СВУ для полигонного образца, изготовление и испытания макетов длились около четырех лет. Сконструированы несколько функционально законченных устройств (ФЗУ) приема, обработки и оцифровки всех видов сигналов, аппаратуру в цехах ЮРЗ и ДМЗ сдали без значительных замечаний.
Ключевым моментом в оценке результатов этого этапа разработки СВУ стали натурные испытания комплекта аппаратуры цифровой обработки в составе полигонного образца МРЛС "Дон-2НП" (объект № 8, 10-й ГНИИП МО СССР). При первом включении все заработало сразу, что чрезвычайно важно. Это была большая победа разработчиков и их руководителя Владимира Юрко. Без сомнения, в этом успехе громадная заслуга главного конструктора проекта Виктора Слоки, безошибочно определившего направление поиска и исполнения проекта.
Выявленные довольно многочисленные замечания не смутили никого, поскольку они объяснялись несовершенством САПР и недостаточной достоверностью математических описаний активной части элементной базы. Их устранение представлялось вопросом совершенствования инструмента разработки и улучшений в уже работающем организме СВУ.
Для внесения изменений в аппаратуру на объекте были установлены АРМ-Р, АРМ-К, впервые в практике отрасли на линиях ЗАС и каналах ВЧ-связи организовали рабочий сверхдальний цифровой канал – сеть обмена информацией, объект № 8-КБ ДМЗ-КБ ЮРЗ. Это позволило оперативно передавать технологические программы в цеха и проводить корректировку документов. Последние в бумажном виде дублировались по каналам закрытой почты.
За полгода уточнили данные элементной базы, откорректировали первоочередные программы состава САПР. Часть приборов доработали на объекте бригады монтажного управления ДМЗ, часть заменили новой аппаратурой. При проведении совместных испытаний опытного образца локатора спецвычислитель продемонстрировал полное соответствие техзаданию и получил высокую оценку главного конструктора и генерального заказчика.
Впереди было совершенствование инструмента САПР "Днепр" – системы моделирования, расширение библиотеки описаний элементной базы, технологий проектирования ячеек, методик проверки аппаратуры. Конструкторская документация на штатную аппаратуру СВУ МРЛС "Дон-2Н" велась с использованием примерно восьми сотен достоверных описаний элементной базы – самой обширной библиотеки БД в Советском Союзе. Фундаментальная основа проектирования цифровой аппаратуры со временем стала объектом коллективного пользования предприятий "девятки".
Изготовление приборов штатного СВУ на ЮРЗ и ДМЗ (десятки тысяч ячеек и более 500 шкафов) с использованием автоматизированных средств изготовления и контроля параметров прошло без замечаний. При приемо-сдаточных испытаниях на ДМЗ многоитерационная прокачка программ проверки одной линейки СВУ (ФЗУ) занимала не более трех суток, что давало высокий уровень достоверности соответствия изделия требованиям техусловий. Сказался и уровень совершенства инструмента разработки (САПР) и программ проверки.
Впервые в истории заводов "Вымпела" годовой объем товарного выпуска радиоэлектронной продукции, изготовленной предприятиями по КД ГК, разработанной КБ ДМЗ, превысил 50 процентов.
Монтаж и наладка на объекте прошли без существенных замечаний. Автономная наладка линеек СВУ с использованием автоматизированных средств и программ заняла около трех месяцев и закончилась в установленные сроки. Успешная стыковка с аппаратурой приемного устройства подтвердила полное совпадение имитированных сигналов РЛС в контрольных программах и правильность выбранной модели автоматизированного контроля параметров спецвычислителя.
Затраты на доработку аппаратуры СВУ стоимостью десятки миллионов по результатам стыковки составили около 200 тысяч рублей. Это стало показателем успешности созданного инструмента и его эффективного применения, важным прецедентом на фоне устоявшейся модели неизбежных доводок аппаратуры, производившихся по КД ГК в стыковочных работах и комплексных испытаниях на объектах. Стоимость таких доработок аппаратуры РЛС для различных проектов составляла до десяти процентов цены.
Условный КПД разработки СВУ как уникального образца электронной техники фактически равен единице. Применяя современную трактовку оценки неуспеха, риск несоответствия созданного средства цифровой обработки заданным техтребованиям был близок нулю. Таким образом, результат этой масштабной первопроходческой работы показал, что эффективного управления рисками, их минимизации при создании и производстве суперсложных цифровых средств можно достичь при надлежащем системном научном, технологическом и организационном сопровождении.
На осуществление этой грандиозной программы ушло около 10 лет.
Окончание следует.
Владимир Костржицкий, главный инженер ДМЗ (1984–1999), лауреат Государственной премии Украины в области науки и техники, почетный радист СССР
Газета "Военно-промышленный курьер", опубликовано в выпуске № 40 (803) за 15 октября 2019 года