ПОВЫШЕНИе ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВ
КОНЦЕПЦИЯ ПОВЫШЕНИЯ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЙ
ЭФФЕКТИВНОСТИ РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВ ВООРУЖЕНИЙ
Посупонько Н.В., директор НИИ СИИС, к.т.н., академик АПНБ
Лысенко В.Ф., заместитель.директора по науке
Губенко О.А., заместитель.главного конструктора.
г. Ростов-на-Дону, тел.(8632) 65-21-01
Актуальный разговор: Продолжение.
Начало см. в журналах “ИНФОРМОСТ” - “Средства связи” №№ 12, 13
или на нашем сайте (наш архив)
Силовые структуры РФ (МО, ФСБ, ФАПСИ, МВД, МЧС) в своей функциональной деятельности широко используют радиоэлектронные средства вооружений (РСВ), включающие в себя средства информатизации, телекоммуникаций и связи, играющие важнейшую роль в обеспечении национальной безопасности.
Как показывает мировая и отечественная практика, разработка и изготовление сложных современных РСВ, таких как аппаратура и комплексы связи, спецсвязи, радиоэлектронного управления и др., а также обеспечение высокого уровня готовности и эффективности их применения в условиях эксплуатации, требуют больших людских и материальных затрат. В условиях ограниченных финансовых ресурсов, выделяемых силовым ведомствам, задача сокращения этих затрат при сохранении боевой эффективности РСВ является первоочередной для обеспечения безопасности страны, в том числе и информационной.
Тактико-технические, экономические и эксплуатационные характеристики РСВ можно связать интегральным показателем эффективности (Э), представляющим отношение боевой эффективности (Эб) к стоимости жизненного цикла (СЖЦ).
Критерий “боевая эффективность” характеризует меру целесообразности применения системы оружия и в упрощенном виде может быть представлен произведением 3-х вероятностных показателей:
· вероятности того, что работающая система будет непрерывно функционировать в течение срока службы - “надежность”;
· вероятности того, что система готова к выполнению задания в произвольный момент времени - “боеготовность”;
· вероятности того, что при функционировании система успешно выполнит свою задачу - “боеспособность”.
Жизненный цикл РСВ включает в себя периоды использования по назначению, оперативное и периодическое техническое обслуживание и ремонт (ТОР). Эффективность их эксплуатации, в первую очередь, связана с повышением доли времени использования по назначению при приемлемых затратах. Боевая эффективность РСВ зависит как от организационных мероприятий по обеспечению ТОР, так и от эксплуатационной технологичности (ЭТ) СТЭ РСВ.
ЭТ определяется как вероятность того, что любой элемент системы будет поддерживаться в исправном состоянии или будет возвращен в это состояние в результате ремонта в течение определенного периода, во время которого ТОР будет проводиться в соответствии с предписанными в эксплуатационной документации процедурами.
СЖЦ складывается из закупочной стоимости и стоимости эксплуатации. В стоимость эксплуатации входят затраты на ТОР, контрольно-диагностическое оборудование, ЗИП, обучение персонала, транспортные расходы. Закупочная стоимость определяется затратами на разработку и изготовление аппаратуры.
Требуемые значения показателя Э обеспечиваются системой технической эксплуатации (СТЭ), содержащей информационно - измерительные подсистемы (ИИП) ТОР, реализующие функции определения технического состояния (ТС) при проведении регламентных и ремонтных работ.
Принятая система критериев позволяет однозначно определять общую эффективность РСВ и производить их сравнение по технико-экономическим показателям. Так при одинаковых параметрах боевой эффективности, системы с более высокой СЖЦ имеют более низкий показатель общей эффективности (Э). Необходимость повышения общей эффективности РСВ в условиях ограничения финансовых ресурсов требует с одной стороны обеспечения боевой готовности, надежности и эффективности боевого применения, а с другой стороны снижения затрат на разработку, изготовление и эксплуатацию этих средств, достигающих значительных размеров. Актуальность проблемы состоит в том, что с ростом сложности РСВ, применением при их построении новой элементной базы (СБИС, ПЛИС, элементы памяти, микропроцессоры) значительно возрастают временные и материальные затраты на проведение регулировочных работ, приемо-сдаточных испытаний при изготовлении, ТОР в условиях эксплуатации.
Анализ современного состояния процедур контроля и диагностирования ТС РСВ при их изготовлении и эксплуатации показывает низкий уровень автоматизации используемого оборудования. Изготовление РЭА на предприятиях России требуют значительных производственных затрат. Одной из главных причин такого положения является низкая
степень автоматизации контрольно-диагностических операций при регулировке, ремонте и испытаниях различных устройств РЭА. Используемое для этих целей оборудование является узкоспециализированным, малопроизводительным, требует высококвалифицированных специалистов. Применяются наборы специализированных пультов, ориентированных на конкретные объекты контроля и большая номенклатура стандартных измерительных приборов общего применения, что приводит к необходимости оборудования дорогостоящих рабочих мест.
Аналогичная картина наблюдается и в условиях эксплуатации, например, выполнение всех требований, заложенных в ТУ и регламентах технического обслуживания для радиостанций сухопутной подвижной радиосвязи, составляет от 1 до 3-х часов затрат времени оператора. При этом регистрация результатов контроля производится вручную, не исключены грубые ошибки операторов. Реализация диагностических процедур (поиск и устранение неисправностей) может достигать десятков часов, а для цифровых объектов контроля, содержащих элементы памяти и микропроцессорные СБИС, ручные средства вообще оказываются непригодными.
Анализ формулы эффективности показывает, что введение в состав ИИП высокопроизводительных автоматизированных систем контроля и диагностирования (АСКД), позволяет повысить значение показателей Эб (надежности, боеготовности, боеспособности) и, после оптимизации структуры АСКД по критерию минимизации их стоимости, провести оптимизацию СТЭ по критериям снижения СЖЦ для решения общей задачи оптимизации показателя эффективности РСВ.
Сокращение времени проведения регламентных и ремонтных работ приводит к повышению коэффициента готовности, кроме того, использование АСКД позволяет с большей достоверностью определять ТС РСВ и таким образом повысить их боеспособность, что в целом приводит к повышению значения Эб. Сокращение числа рабочих мест и обслуживающего персонала приводит к уменьшению СЖЦ. При этом увеличивается общее значение показателя эффективности Э.
Применение АСКД позволит оптимизировать систему ТОР с точки зрения снижения эксплуатационных затрат и повышения коэффициента готовности РСВ. В процессе эксплуатации решаются две основные задачи: проведение плановых (регламентных)
проверок и ремонта. При централизованной системе ремонта для поддержания
работоспособности используется ЗИП, ремонтируемый и пополняемый на заводах - изготовителях. При этом эксплуатирующие органы несут значительные затраты на хранение рабочих комплектов, а также на оплату изготовления дополнительных комплектов и транспортные расходы.
Внедрение АСКД позволяет организовать систему децентрализованного ремонта на
месте эксплуатации, что позволит резко сократить эти расходы, а также повысить
готовность РСВ к использованию за счет сокращения времени регламентных работ. Возможность накопления в базах данных АСКД информации о параметрах объектов контроля позволяет решать задачи прогнозирования ТС и перехода на систему ТОР по фактическому состоянию.
В таких условиях не вызывает сомнений актуальность применения автоматизированного многофункционального высокопроизводительного оборудования, выполненного на базе РС-совместимых компьютеров для комплексного контроля параметров аппаратуры РСВ и входящих в её состав цифровых и аналого-цифровых узлов, как при её производстве, так и при эксплуатации. Зарубежные средства контроля и диагностирования недоступны из-за их высокой стоимости. Кроме того, зависимость от импортного оборудования неприемлема при изготовлении и эксплуатации РСВ с точки зрения обеспечения национальной безопасности РФ.
Российский рынок АСКД весьма ограничен как по номенклатуре, так и по функциональным возможностям. Ряд производителей выпускают платы ЦАП и АЦП, позволяющие на их базе строить виртуальные приборы с использованием персональных компьютеров.
Нашим институтом разработана и реализуется концепция комплексного применения АСКД различного назначения. АСКД строятся по магистрально-модульному принципу путем агрегатирования из базового набора программно-управляемых измерительных модулей для конкретных видов контроля. Такой подход позволяет значительно сократить затраты на их проектирование и изготовление.
Состав базового набора функциональных модулей позволяет заменить весь спектр измерительных приборов. Модули компонуются в едином конструктиве и объединяются между собой посредством стандартного интерфейса. Использование в составе АСКД персональных компьютеров позволяет на базе современных средств программирования реализовать в автоматизированном режиме алгоритмы контроля и диагностирования, упростить процедуру обработки, регистрации и хранения информации о ТС объектов контроля. Опыт их использования на объектах МО, ФАПСИ подтверждает высокую
технико-экономическую эффективность. Нами производится разработка систем для комплексного контроля различной РЭА в условиях производства и эксплуатации (системы параметрического контроля, контроля монтажных структур, контроля цифровых, аналого - цифровых узлов РЭА). В связи с отсутствием на рынке России АСКД цифрового контроля особое внимание было уделено разработке данного класса аппаратуры.
В НИИ СИИС в настоящее время создана виртуальная контрольно-диагностическая лаборатория для проведения контроля цифровых и аналого-цифровых устройств РЭА. Разработанная аппаратура является высокопроизводительной универсальной системой с переменной конфигурацией, настраиваемой и адаптируемой под конкретные объекты контроля. Система позволяет производить автоматизированный контроль и диагностирование неисправностей основных классов РЭА (аналоговых и цифро - аналоговых устройств, содержащих БИС и СБИС, в том числе микропроцессоры, схемы памяти, ЦАП, АЦП и ПЛИС). Программное обеспечение, функционирующее под управлением Windows 9x, позволяет оперативно создавать и корректировать тесты и
программы диагностирования, выводить на экран образы печатных плат и схем ОК, выполнять функции режимов работы и виртуальных приборов.
Диагностические алгоритмы разрабатываются путем моделирования соответствующих объектов контроля на ЭВМ с последующей реализацией в системе.
Конструктивно система выполнена в виде набора РС-совместимых модулей с размерами печатной платы 115х200 мм, встраиваемых в офисный или промышленный компьютер, и способна работать в автономном режиме и локальных сетях.
Назначение
- динамический контроль цифровых и цифро-аналоговых устройств, в том числе содержащих микропроцессорные элементы, поиск неисправностей с использованием управляемого щупа с точностью до сменного элемента при производстве, эксплуатационном техническом обслуживании и ремонте РЭА;
- использование в качестве автоматизированного рабочего места разработчика РЭА при разработке и отладке тестов контроля и диагностических программ;
- контроль цифровых потоков в каналах связи и каналообразующей аппаратуре;
- управление быстропротекающими технологическими процессами с регистрацией и привязкой к точным меткам времени.
Технические характеристики
1) количество параллельных двунаправленных цифровых каналов контроля – от 32 до 256;
2) количество неповторяющихся тестовых наборов – до 8192;
3) частота смены тестовых наборов в диапазоне от 2,44 кГц до 5 МГц при использовании внутреннего генератора или с частотой внешнего генератора;
4) режимы: однократное и циклическое тестирование с выдачей воздействий и регистрацией откликов;
циклическое тестирование без регистрации откликов;
шаговый режим и тестирование с остановом на заданном такте с продолжением по таймеру или действию оператора;
сигнатурный анализ;
логический анализ;
генерация сигналов произвольной формы;
контроль частоты, уровней, статистических параметров сигналов, многоканальное осциллографирование сигналов;
5) параметры тестирования: смена входов/выходов в темпе подачи тестовых наборов;
маскирование откликов на любом такте;
синхронизация от внутренней или внешней частоты тактирования;
отображение процессов на экране дисплея в виде временных диаграмм;
уровни выходных сигналов в диапазоне от 3 до 15 В;
компарирование двух уровней входных сигналов в диапазоне от 0.1 до 20 В;
6) разбраковка по принципу “годен-брак” и поиск неисправностей в соответствии с оптимизированным графом, с выдачей информации о месторасположении элементов и точках подключения контрольного щупа.
В настоящее время ведутся работы по расширению её функциональных возможностей (введение генератора сигналов произвольной формы, повышение динамического диапазона осциллографа, увеличение частоты смены тестовых наборов до 30-40 МГц)
Преимущества
По массогабаритным характеристикам система меньше существующего оборудования в 10-20 раз, по стоимости в 4-5 раз дешевле зарубежных аналогов, высокотехнологична в изготовлении и может быть поставлена “под ключ” в течение двух-трёх месяцев. В работе не требует использования специалистов высокой квалификации.
Благодаря малым габаритам и весу может обеспечить создание высокомобильных переносных рабочих мест и найти широкое применение в системах технического
обслуживания и ремонта (ТОР) аппаратуры гражданского и военного назначения. Это позволит изменить стратегию ТОР аппаратуры, обеспечивая ремонт отказавших изделий непосредственно на месте эксплуатации, что резко сократит затраты на ЗИП и его восстановление на заводах-изготовителях. При модернизации и увеличении номенклатуры проверяемых объектов имеет возможность реконфигурирования и расширения значений и диапазонов контролируемых параметров путем применения дополнительных плат и адаптеров.
ВЫВОДЫ
Повышение технико-экономической эффективности и поддержание высокой боевой готовности РСВ, при снижении стоимости её жизненного цикла, является важнейшей задачей, решение которой является одним из основных факторов обеспечения информационной безопасности РФ.
В предлагаемой концепции предполагается использование при изготовлении и эксплуатации РСВ высокопроизводительных универсальных АСКД, что даёт следующие результаты:
1.Повышение технико-экономической эффективности РСВ;
2.Повышение боеготовности РСВ за счет сокращения времени проведения ТОР;
3.Повышение боеспособности РСВ за счет увеличения показателя достоверности определения ТС;
4.Изменение стратегии ТОР для сокращения эксплуатационных затрат и повышения боевой эффективности РСВ;
5.Возможность реконфигурации контрольно-диагностического оборудования под новые объекты контроля без приобретения новых систем контроля;
6.Снижение СЖЦ за счет сокращения числа рабочих мест при изготовлении и ТОР РСВ и снижения квалификации обслуживающего персонала и, связанных с этим, производственных и эксплуатационных затрат.