El concepto de desarrollo de Sistemas radiotécnicos

15 February 2014
¿Dónde nos encontramos?

Actualmente en Rusia las empresas estatales, antiguos institutos de investigaciones científicas que se hicieron constructores lucrativos se dedican al diseño de producción de sistemas radiotécnicos o antiguas fábricas tratan de organizar el diseño de nuevos productos. Ni el primer modelo ni el otro de empresa de diseño no presentaron la viabilidad durante más de 20 años.
Las empresas estatales de diseño son muy burócratas y no pueden facilitar la requerida flexibilidad para este tipo de actividad por concepto de recursos humanos, gestión de proyectos de desarrollo de sistemas complejos, implementación de sistemas modernos de calidad, etc. Como resultado tienen bajo rendimiento del trabajo, alto costo de diseño, largo plazo y a veces baja calidad de producto. Todo esto, con rara excepción, no permite a los productos de empresas rusas de industria de radio competir con las mejores compañías del mundo. Vemos la solución de problema en creación de una empresa (¿privada?) de nuevo tipo, donde el proceso clave será el proceso de diseño de producción. En tal empresa todos otros procesos serán de servicio y así se crearán las requeridas condiciones iniciales para la construcción de la empresa de diseño efectiva. Solamente en dichas condiciones se puede crear y desarrollar las escuelas científicas e ingenieras prácticamente perdidas en los años 90.

Los procesos de diseño de producción, principales dificultades y caminos de solución.

Los sistemas radiotécnicos modernos (RTS) son resultado de trabajo conjunto de ingenieros de varias especializaciones con alta participación de soporte lógico especial. El diseño de producción efectivo de esta clase de sistemas requiere los procesos especiales que aseguren calidad del diseño de producción en sentido de garantía de funcionalidad requerida en plazos y limitaciones programados de disponibles recursos financieros y humanos. La demanda de dichas tecnologías en las prácticas mundiales se justifica por ejemplo con la existencia de procedimientos de certificación de soporte lógico en Europa y los EE.UU. para los productos de aviónica y medios terrestres de gestión de tránsito aéreo. Las principales causas tecnológicas de mala calidad de diseño, y a veces la frustración completa de proyectos, son requerimientos formulados inadecuadamente y por consecuente bajo nivel de verificación. Esto lleva a revelación de defectos críticos en una etapa final de diseño, cuando la corrección de los mismos costará decenas y centenares veces mayor. No es tan raro el caso cuando los problemas serios se detectan ya en la etapa de operación, y en aquel caso la búsqueda y corrección de los defectos costará miles veces mayor. Otro problema serio es estudio insuficientemente detallado de riesgos técnicos en temprana etapa de diseño. La experiencia de desarrollo muestra que solamente varios por ciento de todo el trabajo en nuevo proyecto es realmente riesgoso, y es esta parte de trabajo que no permite acabar el proyecto a tiempo. La empresa diseñadora tiene que continuar estudiando las soluciones técnicas nuevas y realizando las pruebas de nuevos procesos tecnológicos para minimizar los riesgos técnicos. Dichos estudios de manera permanente son necesarios, además, para que cada nuevo producto sea realmente nuevo.

El factor esencial que influye en tiempo del diseño de producción en las condiciones actuales es el tiempo de fabricación de conjuntos electrónicos. El tiempo garantizado del diseño de producción y producción de un circuito impreso complejo (10-14 capas) con el montaje de elementos es de 4 a 5 meses para hoy día, de los cuales la mayor parte de tiempo ocupa el suministro de elementos electrónicos. El siguiente problema por su importancia en el proceso de producción de electrónica es el acceso al proceso tecnológico de calidad del montaje superficial. La empresa diseñadora debe desarrollar este proceso en sus propias instalaciones o establecer relaciones estratégicas con las respectivas fábricas.

El uso repetitivo de soluciones aprobadas es el factor básico de aumento de rendimiento del trabajo de diseñadores.

La idea principal de aumento de rendimiento del trabajo de diseño de producción de RTS es acumulación y reuso de soluciones ya aprobadas. La noción “reuso” comprende el uso reiterado de todos los elementos del proceso de diseño de producción, incluyendo lo siguiente: requerimientos, ensayos y pruebas, entrono de ensayo, diseño de producción de código y diagramas eléctricos, documentación de diseño. La implementación de uso reiterado en práctica de diseño permitirá ahorrar muchos años de trabajo de ingenieros.
A pesar de gran variedad de productos se puede seleccionar los elementos “estándares” en la mayoría de casos que requieren los mayores esfuerzos de la parte de diseñadores. Estos elementos son: — amplificadores de potencias UHF de varias bandas para los transmisores concentrados de 2 kW de L-banda 1030/1090 MHz para uso en radares secundarios, sistemas activos integrales de vigilancia que usan señales de radares secundarios para cálculo de posición de fuente de señal
• 2 kW de L-banda 1500 MHz para uso en sistemas de defensa civil
• 1.5-1.8 kW de S-banda 2700-2900/3100 MHz para uso en radares primarios
• otras frecuencias y potencias por solicitud de cliente,
— Módulos de recepción/transmisión de radar activo de barrido electrónico en mencionadas bandas, así como módulos transceptores de Х-banda de potencia hasta 100 W — Plataforma para diseño de producción de AESA digital de toda banda con capacidad de síntesis distribuida o concentrada de señal y la formación digital de diagramas de recepción. — Las plataformas de cálculo con base en los sistemas de cristal con las funciones de

• Procesadores multi-núcleo de sistema operativo predefinido, controladores y cadena de herramienta para diseño de producción y ajustes de aplicaciones y controladores, incluyendo los medios de ajuste de tiempo real
• Interfaces de red Ethernet con varios tipos de nivel físico (100BASE-TX, 1000BASE-TX/FX) y capacidad de construcción del sistema de tiempo único por medio de protocolo IEEE-1588
• Coprocesadores a base de lógica programada (FPGA), medios de multiplexaje de procesadores con el procesador central y los respectivos controladores del sistema operativo
• Utilidades para el bajo nivel de pruebas de periféricos y sus controladores
• Interfaces en serie de alta velocidad de megagigas con base en tecnología CDR con capacidad de transmitir datos por fibra óptica con uso de protocolos estandarizados o elaborados especialmente por encargo, así como los medios de transmisión sincrónica de datos de alta velocidad
— Sintetizadores digitales con capacidad de formación lógica de señal con prácticamente cualesquier leyes de modulación angular y por amplitud.
— Componentes físicos analógicos y digitales para procesamiento digital de señales – plataformas con herramienta, aptos para programar algoritmos de procesamiento digital de señales, o ya previamente programados para solución de tareas de procesamiento primario de señales de radar — Equipamiento físico y lógico para procesamiento de señales y datos de varios regímenes de detección secundaria, por ejemplo RBS, GTA (gestión de tránsito aéreo), S o régimen ADS-B 1090 ES, incluyendo medios de procesamiento monopulso.
— Antenas y elementos de antenas, por ejemplo, radar activo de barrido electrónico o DOS para ello, antenas omnidireccionales o sectoriales. Todos los elementos físicos, físicos y lógicos pasan ensayos intensos con uso de equipos de medición modernos por metodología acordada por cliente.
En dependencia de características de uno u otro dispositivo el reuso puede realizarse en varios niveles.
• El uso de elementos acabados y disponibles: “tomar y usar ahora mismo”: tarjetas, unidades. celdas, elementos físicos y lógicos - elementos de arquitectura del sistema.
• El uso de elementos no formalizados estructuralmente: “elaborar para el cliente” - soluciones tecnológicas y de diagrama, la forma de las cuales se aplica de acuerdo con los requerimientos del cliente.
• El uso de competencias y procesos aprobados para creación de nueva solución por encargo.
El “estándar” se puede considerarse la tarjeta electrónica o el canal multifuncional de radares secundarios monopulso o ADS-B en forma de armario con entrada de AF y salida de mensajes de protocolo estándar de transmisión de datos en dependencia de nivel de integración. Y el segundo enfoque es más efectivo ya que permite reducir considerablemente el número de uniones, volumen de equipos, aumentar fiabilidad, capacidad tecnológica y reducir el costo.

La cooperación de compañías en proyectos.

La situación típica en las compañías diseñadoras, que tienen raíces en los Institutos Científicos y Oficinas de Diseño soviéticos, es carencia de recursos ingenieros para sostenimiento de alto nivel técnico y tecnológico de equipos. La situación se hizo más aguda en los últimos años, cuando se requiere la creación de equipos y maquinaria de nivel mundial.
La solución del problema se ve en creación de una compañía independiente, la especialización de la cual será el seguimiento de las más modernas tecnologías y capacidades técnicas por concepto de medios radiotécnicos y la creación de componentes competitivos con base en los mismos. El foco permanente de la compañía en todos los aspectos de diseño de producción permitirá aumentar permanentemente el nivel profesional de ingenieros y gerentes técnicos, las capacidades tecnológicas y, en resultado, facilitar alto rendimiento del trabajo y mantener la calidad de producción en más alto nivel. La filosofía de dicho enfoque se basa en modelo estratificado de competencias.

Tendencias en diseño de producción de medios radiotécnicos.

El desarrollo de componentes electrónicos y los procesos relacionados de uso de ellos pasa de modo exponencial en los últimos años, dando a ingenieros cada día más nuevas posibilidades de aumento de funciones que anteriormente fueron imposibles y reducción de valor de productos. Se ven bien las siguientes direcciones de desarrollo en diseño de producción de medios radiotécnicos.
• reducción de valor de equipamiento físico por implementación de nuevos procesos y componentes digitales más integrales;
• posibilidad de construcción de sistemas "más digitales" que anteriormente, la aproximación de procesos digitales a antena digital de barrido electrónico.
• creación de sistemas digitales radiotécnicos, donde se puede alcanzar mejores especificaciones por uso de métodos de procesamiento de datos y señales que no se usaron anteriormente.
• sistemas radiotécnicos digitales es la reducción de tiempo y aumento de calidad de nuevos desarrollos por modelación más profunda. Teniendo este concepto, la aprobación de nuevas soluciones técnicas se realiza en modelos y no en equipos reales.
• sistemas radiotécnicos digitales es la posibilidad de profunda automatización de procesos de medición en fábrica que mejora el proceso de producción y reduce costos de labor humana.
• sistemas radiotécnicos digitales es repetición y estabilidad de características en proceso de operación.

Se espera que la realización de mencionadas capacidades técnicas junto con la realización de medidas de proceso y organización permita hacer lo siguiente en cada nueva generación de equipos:
• Reducir el volumen de equipos electrónicos 2-5 veces;
• Reducir el valor de equipos electrónicos 3-4 veces;
• Aumentar la vida mínima de servicio hasta el fallo en el 20-100%;
• Reducir el tiempo de diseño de producción de nuevo producto hasta 2-3 años en comparación con 5-10 años de hoy día con la respectiva reducción de valor de diseño de producción;
• Reducir los costos de operación por minimizar o eliminar completamente defectos críticos de proyecto para la fecha de entrega de equipos para la operación.
• Reducir la parte de labor manual de bajo rendimiento en proceso de producción y puesta en operación.
11 de julio de 2014