Математическое моделирование и ИПИ-технологии в автоматизированном проектировании сложных РЭС Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

Жаднов В.В., Иофин А.А. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И ИПИ-ТЕХНОЛОГИИ В АВТОМАТИЗИРОВАННОМ ПРОЕКТИРОВАНИИ СЛОЖНЫХ РЭС

Накопленный опыт проектирования радиовысотомерных систем для современных противокорабельных ракет Х-35Э, предназначенных для оснащения корабельных («Уран-Э»), береговых («Бал-Э») и боевых авиационных комплексов фронтовой, корабельной, армейской и морской патрульной авиации, авиационных сверхзвуковых противокорабельных ракет Х-31А, противокорабельных ракет 3М-54Э, 3М-54Э1, 3М-

54ТЭ, 3М-54ТЭ1 противокорабельных ракетных систем "Калибр-ПЛЭ" и "Калибр-НКЭ", многоцелевых ракет Х-59Э комплекса ракетного оружия "Овод-МЭ", противокорабельных ракет "Яхонт" и др. показывает, что традиционные методы проектирования, основанные на экспериментальных исследованиях макетных и опытных образцов, становятся все менее эффективными в связи с постоянно ужесточающимися требованиями (в первую очередь, по надежности), а также сжатыми сроками разработки.

Казалось бы, что удельный вес передовых методов проектирования, основу которых составляют методы математического моделирования (немыслимые без применения компьютеров), должен постоянно возрастать, тем более, что это нашло свое прямое отражение и в последней (1998 г.) редакции комплекса военных стандартов «Мороз». Однако, большинство рекомендуемых там (читай - обязательных) математических моделей были разработаны еще в середине 80-х годов прошлого века, а методы их решения ориентированы на проведение «ручных» расчетов, что естественным образом сказалось на точности расчетов и возможности их применения при проектировании современной аппаратуры.

Кроме того, можно констатировать, что на предприятиях ВПК основную часть специалистов пока еще составляют инженеры преклонного возраста, которые в силу понятных причин (в том числе и зарплаты), отнюдь не стремятся к освоению современных CAD-/CAE-систем. Что касается молодых специалистов, привлечению которых на ряде предприятий уделяется повышенное внимание (вплоть до привлечения студентов), то здесь иногда складывается парадоксальная ситуация: выпускник вуза, который год (а иногда и более) отработал на предприятии, призывается на службу вместо того, чтобы продолжить работу по специальности.

Таким образом, на наш взгляд, основная проблема явно низкого уровня внедрения современных методов проектирования состоит не столько в недостаточном развитии самих методов и оформлении их юридического статуса (стандартизации, сертификации и т.д.), неполном обеспечении (в том числе и по материальным причинам) парка компьютеров, а в элементарном отсутствии специалистов, которые владеют ими, понимают их преимущества и могут оценить положительный эффект при решении инженерных задач.

Тем не менее, несмотря на объективные трудности, внедрение современных методов проектирования является актуальной задачей, на решение которой должны быть направлены усилия как руководителей предприятий, так и преподавателей вузов. В этой связи можно отметить положительные тенденции, связанные не только с повсеместным внедрением систем проектирования печатных плат (например, ACCEL, PCAD, OrCAD, Protel DXP), но и систем моделирования физических процессов (электрических, тепловых, механических), протекающих в схемах и конструкциях аппаратуры, систем расчета показателей надежности и др.

Так, на УПКБ «Деталь» при проектирования радиовысотомерных систем, наряду с системами конструкторского проектирования (PCAD, AUTOCAD и др.), для анализа и обеспечения тепловых режимов конструкций и элементов аппаратуры в течении многих лет применяются программные комплексы АСОНИ-КА-Т [1] и ТРиАНА [2], а для анализа и обеспечения надежности аппаратуры в последние годы начал применяться программный комплекс (ПК) АСОНИКА-К [2]. В базе данных ПК содержатся характеристики надежности российского справочника «Надежность ЭРИ», американского MIL HDBK 217 и китайского GJB/s 299. Благодаря этому специалисты предприятия не только получили возможность проводить детальный анализ тепловых режимов, но и одновременно оценивать их влияние на показатели надежности составных частей и радиовысотомерных систем в целом, т.е. на практике применять технологию надежностно-ориентированного проектирования [3].

Другой важный аспект, который также нельзя не учитывать при проектировании радиовысотомеров это то, что они являются составной частью систем управления современных ракет и должны работать в комплексе с другими системами, разрабатываемыми на предприятиях Корпорации «Тактическое ракетное вооружение» (г. Королёв), в которую, кроме УПКБ «Деталь» (г. Каменск-Уральский) входят предприятия, расположенные в Москве, Лыткарино, Дубне, Омске, Таганроге, Самаре, Азове и др. городах. Нетрудно заметить, что разработчики аппаратуры территориально разобщены, поэтому для более эффективной работы в приоритетном направлении деятельности Корпорации, которым является разработка, производство, поставка и модернизация управляемых ракет и ракетных комплексов, необходимо применение информационных технологий для объединения всех участников процесса разработки ракет нового поколения.

Практической реализацией информационных технологий являются ИПИ(CALS)-технологии, которые позволяют осуществить непрерывную информационную поддержку продукции на протяжении всего жизненного цикла (в том числе и на этапе проектирования). Если принять во внимание, что в ближайшее время в состав Корпорации войдет еще ряд предприятий, расположенных в различных регионах России, то применение на всех предприятиях Корпорации современных методов проектирования без их интеграции в инфраструктуру ИПИ-технологий практически невозможно.

Программный комплекс АСОНИКА-К (версия 4.0) установлен на рабочие станции служб надёжности ФГУП "МНИРТИ", ФГУП "НИИ АА им. акад. В.С. Семенихина", ФГУП "НИИ ИТ" и ЗАО "ВИВОССиОИ", в локальную сеть ГУДП "КБ ИГАС "Волна" и ОАО "УПКБ "Деталь", применялся для проведения расчётов надёжности изделий по заказам ФНПЦ "РПКБ", ФГУП "НИИ ТП", ФНТЦ "Модуль", ОАО "РИРВ", ОАО "КБ "Луч", ФГУП "КБ "Аметист", ДООО "ОКБ ИРЗ" и ГУП "ГНЦ РФ "ВЭИ им. В.И.Ленина". ПК АСОНИКА-К используется в учебном процессе КГТУ и МИЭМ для студентов, обучающихся по направлению "Проектирование ЭС", а также в МИЭМ и УКЦ ОАО "Родник-Софт" для ИТР, обучающихся на курсах повышения квалификации и переподготовки кадров очной и дистанционной форм обучения.

Однако, в настоящее время использование ИПИ(CALS)-технологий нельзя рассматривать только как формальное выполнения требований международных стандартов ISO серии 10303. Наряду с внедрением PDM/ PLM-систем для управления документооборотом необходимо применять масштабируемые сетевые СУБД (Oracle, MSSQL и др.), позволяющие в полном объеме использовать возможности сетевых технологий. В этом плане несомненным преимуществом обладают программные средства, реализующие методы математического моделирования, созданные в технологии «клиент-сервер». Их преимущества проявляются особенно сильно на ранних этапах проектирования, когда проводятся поисковые работы, в которых участвуют инженеры различных специализаций (системотехники, схемотехники, конструктора, теплотехники и др.), т.к. при использовании «клиент-серверных» приложений существенно упрощается организация моделирования как одного и того же изделия (комплекса) разными специалистами, так и разных изделий одним специалистом, независимо от территориального расположения предприятий-разработчиков

[4]. Применение РМ-систем на этих этапах вряд ли целесообразно, так как основную часть информационного обмена составляют текущие результаты исследований, а не документация, для управления которой, в первую очередь, и предназначены PDM-системы.

Многолетний опыт научно-технического сотрудничества ОАО «УПКБ «Деталь» в области математического моделирования, сетевых и информационных технологий с ведущими вузами России (УГТУ-УПИ, МИ-ЭМ, КГТУ, ПГУ и др.) показывает, что для развития научно-технического потенциала необходима организация непрерывной информационной поддержки проектных исследований не только внутри отдельно взятого предприятия, но и Корпорации в целом, включая опытное и серийное производство, что позволит более эффективно решать на высоком профессиональном уровне самые сложные инженерные задачи по созданию управляемого оружия нового поколения (в том числе и радиовысотомерных систем), превосходящего лучшие мировые образцы.

ЛИТЕРАТУРА

1. Засыпкин С.В. Моделирование тепловых режимов радиоэлектронных средств с оптимизацией удельного расхода охлаждающего воздуха. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук.-М: МИЭМ, 1995.-210 с.

2. Жаднов, В. В., Сарафанов А. В. Управление качеством при проектировании теплонагруженных радиоэлектронных средств. // В. В. Жаднов, А. В. Сарафанов. - М.~: Изд-во «Солон-Пресс», 2004. -

4 64 с.

3. Жаднов В. В., Иофин А. А. Обеспечение надёжности радиовысотомеров при проектировании //

Надёжность и качество: Труды Международного симпозиума «Надёжность и качество - 2003». - Пенза:

Изд-во Пенз. гос. ун-та, 2003. - с. 42-43.

4. Жаднов В. В., Жаднов И. В., Игнатовский А. Н., Иофин А. А. Информационная поддержка моделирования РЭА на ранних этапах проектирования // Надёжность и качество: Труды Международного симпозиума в 2-х ч. Ч. 1. / Под. ред. Н.К. Юркова. - Пенза: Изд-во Пенз. гос. ун-та, 2004. - с. 186188.