В настоящее время разработкой радиотехнических систем в РФ занимаются государственные предприятия, бывшие НИИ, превратившиеся в коммерческие предприятия-производители, либо бывшие серийные заводы, пытающиеся организовать у себя разработку новой продукции. Ни та, ни другая модель предприятия-разработчика за более чем 20-летний срок не показала свою жизнеспособность.
Государственные предприятия-разработчики слишком забюрократизированы и не могут обеспечить необходимую степень гибкости для этого рода деятельности в кадровой политике, управлении проектами по разработке сложных систем, внедрении современных систем обеспечения реального качества и т.д.
Как результат этого – низкая производительность труда, высокая стоимость разработки, затянутые сроки, и часто низкое качество продукции. Все это, за редким исключением, не позволяет продукции российских предприятий радиопромышленности конкурировать с лучшими мировыми компаниями.
Решение проблемы видится в создании (частного?) предприятия нового типа, где ключевым процессом будет процесс разработки. В таком предприятии все остальные процессы будут обеспечивающими, и таким образом, будут созданы необходимые начальные условия для построения эффективного предприятия-разработчика. Только в таких условиях возможно создавать и развивать практически утраченную в 90-е годы инженерную и научную школу.
Современные радиотехнические системы (РТС) – это результат совместной работы инженеров разных специализаций, с высокой долей специального программного обеспечения. Эффективная разработка такого класса систем требует специальной технологии, гарантирующей качество разработки, в смысле обеспечения заданной функциональности при соблюдении сроков и ограничений по используемым финансовым и человеческим ресурсам.
О том, что такие технологии востребованы в мировой практике, свидетельствует, например существование в Европе и США процедур сертификации программного обеспечения продуктов в области авионики и наземных средств управления воздушным движением.
Основными технологическими причинами неудовлетворительного качества разработки, а иногда и полного провала проектов, являются плохо сформулированные требования и, как одно из следствий, неудовлетворительный уровень верификации. Это приводит к тому, что критические дефекты проявляются на позднем этапе проектирования, когда их исправление стоит в десятки и сотни раз дороже. Далеко не редкость, когда серьезные проблемы выявляются уже на этапе эксплуатации, а в этом случае поиск причин и исправление таких дефектов стоит в тысячи раз дороже.
Другой серьезной проблемой является недостаточная проработка технических рисков на раннем этапе проектирования. Опыт разработки показывает, что только несколько процентов всей работы в новом проекте является по-настоящему рискованным, и именно эта часть работы не позволяет закончить проект в срок. Для минимизации технических рисков организация-разработчик обязана постоянно проводить исследования с целью заранее проработать новые технические решения, поиска и апробирования новых технологий. Такие исследования на постоянной основе также необходимы для того, чтобы каждый новый продукт был действительно инновационным.
Существенным фактором, влияющим на сроки разработки в сегодняшних условиях, являются сроки изготовления электронных узлов. Гарантированный срок разработки и изготовления сложной печатной платы (10-14 слоев) с монтажом компонентов сегодня составляет 4-5 месяцев, из которых ‘большую часть времени занимает поставка электронных компонентов. Следующей по важности проблемой при изготовлении электроники является доступ к качественной технологии поверхностного монтажа. Предприятие-разработчик обязано либо развивать такую технологию у себя, либо установить стратегические отношения с контрактными производствами.
Основная идея повышения производительности труда при разработке РТС – это аккумулирование и повторное использование (reuse) уже проверенных решений. Понятие reuse подразумевает повторное использование всех артефактов процесса разработки, включая: требования, тесты, тестовое окружение, разработку кода и электрических схем, конструкторскую документацию. Внедрение повторного использования в реальную практику проектирования позволит сэкономить многие годы труда инженеров.
Несмотря на большое разнообразие различных изделий, в большинстве случаев можно выделить “стандартные “ компоненты, требующие наибольших усилий со стороны разработчиков.
К числу таких компонентов можно отнести:
— СВЧ усилители мощности различных диапазонов для сосредоточенных передатчиков
• 2 КВт L-Диапазон 1030/1090 МГц для использования в ВРЛ, активных многопозиционных системах
наблюдения, использующих сигналы ВРЛ для вычисления местоположения источников сигнала
• 2 КВт L-Диапазон 1500 МГц для использования в системах ГО
• 1.5-1.8 КВт S-Диапазона 2700-2900/3100 МГц для использования в первичных радиолокаторах
• Другие частоты и мощности по требованиям Заказчика
— Приемные/передающие модули АФАР в перечисленных выше диапазонах, а также приемопередающие модули
Х-диапазона мощностью до 100 Вт
— Платформа для построения цифрового АФАР (ЦАФАР) любого диапазона с возможностью распределенного
или сосредоточенного синтеза сигнала и цифровым формированием приемных диаграмм.
— Вычислительные платформы на базе систем на кристалле, сочетающие функции
• Многоядерных процессоров с предустановленной операционной системой, драйверами и инструменталь-
ной цепочкой для разработки и отладки прикладного ПО и драйверов, в том числе средства отладки
реального времени
• Сетевых интерфейсов Ethernet с различными видами физического уровня (100BASE-TX, 1000BASE-TX/
FX) и с возможностью построения системы единого времени на базе протокола IEEE-1588
• Сопроцессоров на базе программируемой логики (FPGA), средства сопряжения сопроцессоров
с центральным процессором и соответствующие драйверы ОС
• Утилит для низкоуровневого тестирования периферийных устройств и их драйверов
• Высокоскоростных мультигигабитных последовательных интерфейсов на базе технологии CDR
с возможностью передачи данных по оптоволокну с использованием стандартизированных или разрабо-
танных под заказ протоколов, а также средства для высокоскоростной синхронной передачи данных
— Цифровые синтезаторы сигналов с возможностью программного формирования сигнала практически с любыми
законами амплитудной или угловой модуляции.
— Программно-аппаратные аналогово-цифровые компоненты для цифровой обработки сигналов – аппаратные
платформы с инструментальными средствами, пригодные для программирования алгоритмов цифровой обработки
сигналов, либо уже запрограммированные для решения задач первичной обработки радиолокационных сигналов
— Программно-аппаратные средства для обработки сигналов и данных различных режимов ВРЛ, например режимов
RBS, УВД, S или режима АЗН-В 1090 ES, в том числе средства моноимпульсной обработки.
— Антенны и элементы антенн, например пассивные ФАР или ДОС-ы для них, всенаправленные или секторные
антенны.
Все аппаратные и аппаратно-программные компоненты проходят интенсивное тестирование с использованием современного измерительного оборудования по согласованным с Заказчиком методикам.
В зависимости от особенностей того или иного изделия повторное использование может быть реализовано на разных уровнях:
В зависимости от уровня интеграции “стандартным” можно считать электронную плату или полнофункциональный канал МВРЛ или АЗН-В в форме шкафа с ВЧ входом и выходом в виде сообщений стандартного протокола передачи данных. Причем второй подход является наиболее эффективным, т.к. позволяет кардинально уменьшить количество межсоединений, объем аппаратуры, повысить надежность, технологичность и уменьшить стоимость.
Типичной ситуацией на предприятиях-разработчиках, корни которых уходят в советские НИИ и КБ, является нехватка инженерных ресурсов для поддержания высокого технического и технологического уровня аппаратуры. Положение особенно обострилось в последние годы, когда от предприятий теперь требуется создание техники мирового уровня.
Решение проблемы видится в создании отдельной компании, специализацией которой будет отслеживание новейших технологий и технических возможностей применительно к РТС и создание на их базе конкурентоспособных компонентов. Постоянный фокус компании на всех аспектах разработки позволит постоянно повышать профессиональный уровень инженеров и технического менеджмента, технологические возможности и, как результат, обеспечивать высокую производительность труда и поддерживать качество продукции на самом высоком уровне.
Философия такого подхода базируется на слоистой модели компетенций.
1. Технология разработки – интегрированный набор процессов, практик, организационных мероприятий, систем
мотивации и пр., гарантирующий, что из начальной идеи о создании продукта будет получен опытный образец
и КД на него, и эта работа будет выполнена в срок, с использованием известного ресурса и за известные средства.
2. Инженерные компетенции – профессиональный персонал – носитель компетенций во всех необходимых
для разработки областях деятельности, оборудование и приборы, средства моделирования и расчетов и пр.
3. Готовые технические решения и компоненты – аппаратные и программные компоненты, пригодные для использо-
вания в радиотехнических системах.
4. Радиотехнические системы, например МВРЛ, НС АЗН, ПРЛ и пр.
5. Системы систем – комплексные решения для заказчика, например оборудование наблюдения для аэропорта или
система посадки
В такой модели взаимодействуют два типа предприятий: Разработчики Систем и Разработчики Компонентов, причем каждый из субъектов взаимоотношений имеет возможность сконцентрироваться в своей деятельности на той области, где он действительно эффективен. Разработчики Систем получают возможность сосредоточить ресурсы больше на научных и прикладных аспектах, относящихся к области использования систем, отдав особенности реализации Разработчику Компонентов.
При таком разделении функций эффективность результата (сроки, стоимость, функциональность) будет напрямую зависеть от эффективности взаимодействия разработчиков систем и разработчиков компонентов.
Решение проблемы эффективности этого взаимодействия лежит в области наведения порядка в управлении требованиями, а именно, в создании практик сбора, документирования, согласования, верификации и анализа требований раздельно по слоям, относящимся к области проблем и области реализации. Именно на стыке этих двух слоев требований должна формироваться техническая основа для интерфейса взаимодействия Разработчика Систем и Разработчика Компонентов.
Частью взаимодействия Разработчика Систем и Разработчика Компонентов должны стать и совместные испытания (верификация и валидация) компонентов и систем, использующих эти компоненты. Предметом этих испытаний будет проверка соответствующего оборудования на предмет соответствия требованиям. Проведение совместных испытаний по согласованным методикам должно полностью снять все потенциальные разногласия между компаниями.
Развитие электронных компонентов и связанных с их использованием технологий в последние годы происходит экспоненциально, давая инженерам все новые возможности по наращиванию ранее недоступной функциональности и уменьшения стоимости продуктов.
Отчетливо выделяются следующие направления развития разработки РТС:
Ожидается, что реализация перечисленных выше технических возможностей вместе с реализацией организационных и технологических мероприятий позволит в каждом новом поколении техники: