К вопросу о процессно -логистической модели развития электронной компонентной базы специального назначения нового поколения

системный анализ

- обеспечивает алгоритмическое единство при решении базовых (типовых) радиотехнических задач для крупного аппаратурного направления специальной техники (обработка изображений, цифровое телевидение и телевидение высокой четкости, вычислители радиолокационных станций, приемники радиотелефонной связи различных стандартов, навигационные приемники, средства опознавания, разведки, наведения, целеуказания, криптографии и т.д.);

- обеспечивает возможность технологической, схемотехнической и программной модернизации в рамках выбранного платформенного базиса в интересах развития аппаратурного направления;

- проектируется с использованием отечественных или зарубежных библиотек унифицированных или специализированных СФБ;

- является проектным продуктом, в котором с целью уменьшения площади эффективной поверхности и межсоединений, потребляемой мощности, сроков разработки проводится рациональное распределение реализации функциональных элементов и узлов архитектуры между аппаратурными и программными методами.

Таким образом, проведенные исследования позволили обосновать стратегию программного развития микроэлектроники специального назначения в виде проекта СнК, который представляет собой сложную аппаратно-программную реализацию элемента аппаратуры в виде системно ориентированной

функционально законченной субмикронной СБИС высокой степени интеграции, проектируемой на системном и кристальном уровнях с использованием сквозного маршрута САПР «аппаратура-СБИС», включающей в обязательном порядке связанные единым алгоритмом обработки сигнала процессорные элементы, блоки памяти, цифровые и аналоговые узлы.

Библиографический список

1. Хакен, Г. Синергетика / Г. Хакен. - М.: Мир. -1980.

2. Пригожин, И.Р. От существующего к возникающему / И.Р. Пригожин. - М.: Наука.- 1985.

3. Буданов, В.Г. Синергетическое моделирование сложных систем и практическая философия / В.Г. Буданов // Философские науки. - № 5. - 2007.

- С. 57-66.

4. Серков, Л.А. Синергетическое моделирование инновационных процессов / Л.А. Серков URL:// http://www.uni-dubna. ru/kafedr/mazny/sinergy.

5. Буланичев, В.А. Самоорганизация экономических систем с детерминированным хаосом / В. А. Буланичев, Л.А. Серков // Математическое моделирование. - 2007. - Т. 19. - № 4.- С. 116-126.

6. Полтерович, В.М. Диффузия технологий и экономический рост / В.М. Полтерович, А. А. Хенкин.

- М.: Наука.- 1988.

7. Гукенхеймер, Дж. Нелинейные колебания, динамические системы и бифуркации векторных полей / Дж. Гукенхеймер, Ф. Холмс. - М.- Ижевск: Институт компьютерных исследований. - 2002.

8. Малинецкий, Г.Г. Нелинейная динамика. Подходы, результаты, надежды / Г.Г. Малинецкий, А.Б. Потапов, А.В. Подлазов. - М.: КомКнига.- 2006.

9. W. Horsthemke and R. Lefever. Noise-Induced Transitions. Berlin. - Springer.- 1984.

К ВОПРОСУ о ПРОЦЕССНО-ЛОГИСТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ

развития электронной компонентной базы специального назначения нового поколения

А. А. БОРИСОВ, начальник ФГУ «22 ЦНИИИМинобороны России», канд. тех. наук

Электронная компонентная база (ЭКБ) включает широкий спектр номенклатуры электрорадиоизделий (ЭРИ) электронной техники, квантовой электроники, электротехники и электроэнергетики от пассивных изделий дискретного построения (резисторов, конденсаторов, присоединительных

yutkotov@mgul.ac.ru

устройств и т.п.) до комплексированных по функциям современных изделий активной электроники со сложными электродинамическими системами и создаваемых на принципах интегральных технологий модулей и устройств (монолитных многофункциональных схем СВЧ диапазона, сложнофункци-

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 6/2009

65

системный анализ

ональных изделий микросистемотехники, многоэлементных фотоприемных устройств, структурных лазерных решеток, преобразователей электрической энергии с адаптивными свойствами и др.)

В развитии ЭКБ можно выделить временные этапы, которые целесообразно ассоциировать как структуризированные поколения. Предлагается следующая градация поколений ЭКБ (рис. 1). В основу градации положены важнейшие группы ЭКБ и их признаки, определяющие облик поколения, а также набор типов, реализуемый исходя из требуемой номенклатуры ЭРИ, которая включается в ограничительный «Перечень электрорадиоизделий, разрешенных к применению...», и аппаратурно-системная ориентация ЭКБ, обусловленная техническими параметрами, системотехническими и схемотехническими характеристиками создаваемых комплексов вооружения.

Комплексированные многофункци-

ональные изделия, приборы и устройства, создаваемые, как правило, для каналообразующих частей радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) и радиоэлектронных средств (РЭС) на принципах интегральных технологий и сверхсложные электронные модули на принципах конструктивно-технологической интеграции отнесены к новому (пятому) поколению ЭКБ и составляют его основу.

По мере обновления поколений ЭКБ формулировалась и реализовывалась через нормативные документы система развития ЭКБ, которая периодически совершенствовалась в зависимости от динамики поколений ЭКБ. Система развития ЭКБ включала важнейшие виды деятельности различных структур, непосредственно определяющих основные направления развития ЭКБ и пути их реализации.

В совокупном (многоэлементном) варианте виды деятельности применительно к управлению созданием и применением ЭКБ для комплектации вооружения и военной техники (ВВТ) представлены на рис. 2. Одновременно с созданием ЭКБ специального (военного) назначения различных поколений формировались и совершенствовались важнейшие принципы и элементы управления

развитием ЭКБ, документируемые в совместную нормативную базу Минобороны России и оборонной промышленности в виде комплексов государственных военных стандартов [1] или руководящих документов.

Таким образом, система развития и поддержания на требуемом уровне технических и эксплуатационных свойств ЭКБ специального назначения, как и РЭА и РЭС в целом, включает совокупность организационных и технических мер (видов деятельности), правил (алгоритмов), методов (способов), а также людских, материально-технических, информационных ресурсов, обеспечивающих рациональное создание функционально полной номенклатуры ЭКБ специального назначения в соответствии с нормативным базисом Минобороны России для комплектования объектов и образцов вооружения и военной техники.

Современная сложная и динамичная рыночная среда, в том числе и применительно к размещению заказов на продукцию специального назначения, возросшие требования к техническому уровню ВВТ, кардинально изменили облик ЭКБ нового поколения, при стремлении к оптимизации расходов материально-технических и финансовых ресурсов, предопределили настоятельную необходимость дальнейшего совершенствования системы управления развитием ЭКБ.

Управление указанной системой включает учет (накопление) базы данных о развитии ЭКБ, обработку и анализ информации в этой области, формирование и внедрение механизмов организации и проведения работ по созданию ЭКБ в соответствии с принятыми алгоритмами по видам деятельности, принятие и реализацию решений по каждому виду деятельности, оценку их эффективности [2].

Сформированная в 70-80-е гг. прошлого столетия структурно-иерархическая модель системы управления развитием ЭКБ являлась эффективной при административно-командной структуре хозяйствования и основывалась, в основном, на директивных указаниях многочисленных структур исполнителям работ при слабом базировании на научно-аргументированной взаимосвязи и взаимообусловленности между элементами системы.

66

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 6/2009

системный анализ

Градация Определяющая Основные Количество рекомендо - Преимущественная

поколений и их группа изделий типы изделий ванных к применению аппаратурная

временные (признаки поколений Перечнем... типов ориентация ЭКБ

периоды поколения) изделий всех групп

1-е

поколение

1930-50-е

годы

2-е поколение 1960-70-е годы

3-е поколение 1970 - 80-е годы

Изделия вакуумной электроники, в том числе СВЧ -диапазона и дискретные пассивныеизделия

Изделия

полупроводниковой электроники и электротехнические

Изделия

микроэлектроники

Электронные лампы, в том числе СВЧ-диапазона, резисторы, конденсаторы и др.

Диоды, полупроводниковые транзисторы, тиристоры, изделия коммутационные, электроустановочные и соединители, источники тока химические и приборы электромеханические, электродвигатели постоянного и переменного тока, моточные изделия

Микросхемы цифровые и запоминающие устройства малой и средней степени интеграции, микросхемы аналоговые, АЦП и ЦАП, твердотельные СВЧ-генераторы, усилители, излучатели полупроводниковые, индикаторы, лазерные приборы, твердотельные, вторичные источники питания, приборы пьезоэлектрические и фильтры электромеханические

9-11

тысяч

Аппаратура

радиосвязи

Радиолокационная

техника

Вычислительная техника Передающие и приемные устройства систем связи Радиолокационная техника Аппаратура навигационная и прицельного наведения

Системы обработки, хранения и передачи информации

Многоканальные системы управления Авиационная техника Радиоэлектронные средства Приборы ночного видения

4-е поколение 1980-2000-е годы

Сверхбольшие интегральные микросхемы и комплексированные изделия различных диапазонов, изделия силовой электроники, электроэнергетики и волоконно-оптических средств

Цифровые и сигнальные микропроцессоры, высокоточные многоразрядные преобразователи аналоговой и цифровой информации, базовые матричные кристаллы, статистические и динамические микросхемы запоминающие информацию, комплексированные модули, твердотельные модули СВЧ-диапазонов, фоточувствительные матрицы, силовые микросхемы, фотоэлектронные матрицы, силовые микросхемы, квантовые решетки, компоненты волоконно-оптических систем передачи информации

14-17

тысяч

Высокопроизводительная вычислительная техника Электронные устройства механизмов управления Робототехническая специальная техника Ракетно-космическая техника Тепловизионная техника и автоматические системы отображения информации Электроэнергетические системы

5-е

поколение 2000-е и последующие годы

Сложнофункциональные изделия, «Системы на кристалле», структурные многофункциональные модули различных диапазонов, изделия микросистемотехники и наноэлектроники

Многофункциональные изделия микроэлектроники на принципах IP-технологий, разветвленные системы интерфейса, многоцелевые электронные датчики с управляющими и преобразующими функциями, модули АФАР, сверхширокополосные СВЧ модули различного назначения, модули адаптивной микросистемотехники и электроэнергетики, схемы интегральные оптоэлектронные, видеомодули, управляемые лазерные решетки, перестраиваемые фоточувствительные приборы, квантовые вычислители

Более 22 тысяч

Адаптивные к условиям применения системы управления Сверхточные средства поражения

Прицельно-избирательные

системы

радиоэлектронной борьбы Телекоммуникационные системы

Рис. 1. Поколения развития ЭКБ

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 6/2009

67

системный анализ

Рис. 2. Перечень важнейших видов деятельности по управлению созданием и применением ЭКБ

68

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 6/2009

системный анализ

Рис. 3. Структура универсальной модели системы управления развития ЭКБ

В новых условиях хозяйствования, при радикальном изменении облика ЭКБ, возникла настоятельная необходимость развития новой модели управления развитием ЭКБ.

В качестве одного из приемлемых вариантов предлагается процессно-логистическая модель управления, в полной мере учитывающая предпосылки системной автоматизации управления видами деятельности на основе сети информационно-аналитических средств для осуществления управления в реальном времени и возможности использования процедур иттерации процессов как инструмента повышения уровня достоверности управления.

Сущность процессно-логистической модели управления развитием ЭКБ сводится к выявлению основных видов деятельности в этой области, трактуемых как основные процессы, их ранжировки для установления строгой взаимосвязи и взаимообусловленности между процессами (выход результатов выполнения предшествующего процесса является входом последующего процесса), что соответствует классическим логистическим прин-

ципам (логике устанавливаемых алгоритмов деятельности) с одновременной ресурсной и информационной поддержкой и документированием видов деятельности по всем стадиям жизненного цикла ЭКБ, оценкой результативности и эффективности процессов и стремлением к непрерывному их улучшению для поиска и реализации оптимальных решений по управлению развитием ЭКБ.

В качестве научно-теоретической базы для такой модели предложено использовать элементы теории системологии, основные принципы и механизм которой применительно к управлению развитием ЭКБ изложены в

[3].

В схемно-графическом варианте процессно-логистическая модель управления развитием ЭКБ по аналогии с вариантом, приведенным в [3], представлена на рис. 3.

Представленная на рис. 3 модель системы управления развитием ЭКБ иллюстрирует связь между основными группами (блоками) процессов (формирование и предъявление требований заказчика, установление и проявление ответственности руководства,

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 6/2009

69

системный анализ

управление ресурсами, выявление элементов развития, оценка результативности, повышение эффективности, влияющие на конечную продукцию в виде номенклатуры ЭКБ и параметров изделий, выявление степени удовлетворенности заказчика) и процессами следующего уровня детализации (маркетинга потребностей, формирования основных направлений развития по уровню параметров, пополнения номенклатуры, аргументирования предложений в целевые программы развития основных групп ЭКБ, увязки параметров ЭКБ с РЭС в Государственной программе вооружения и др.).

Введенная в модель логистическая составляющая (логистические процедуры и алгоритмы) включает механизмы рационального использования ресурсов (научного задела, материаловедческой и технологической базы, ресурсов по материально-техническому, профессиональному и финансовому обеспечению работ) развития ЭКБ, реализуемые через программно-целевые принципы развития ЭКБ.

Основным содержанием механизмов логистики применительно к ЭКБ нового поколения также является строгая (в отличие от ЭКБ в россыпи) ориентировка ЭКБ на конечные образцы вооружения через аппаратурно ориентированные программы, составляемые конструкторами ВВТ на ранних этапах создания вооружения, и системное изложение (увязка) принципов и результатов развития ЭКБ при реализации комплексно-целевых программ по основным группам ЭКБ, включая достигаемые уровни по параметрам ЭКБ, материаловедческий, конструктивно-технологический, метрологический и другие базисы в рамках единой для каждой из групп ЭКБ комплексно-целевой программы.

Процессно-логистический подход управления развитием ЭКБ применим к любому поколению ЭКБ, приведенному на рис. 1. Однако наиболее востребованным такой подход является для пятого поколения ЭКБ, представляющего собой, как указывалось, функционально сложные интегральные схемы, модульные варианты реализации ЭКБ, эквивалентные по выполняемым функциям устройствам и блокам РЭА, построенным на ЭКБ, предшествующих пятому поколению.

Преимущество предложенной модели состоит в непрерывности управления развитием ЭКБ, которое обеспечивается стыковкой отдельных процессов (операций) во всей границе управления, а также комбинацией процессов и их взаимодействием.

При управлении развитием функционально или конструктивно сложной ЭКБ используются информационно ориентированные технические решения на основе универсальных и целевых компьютерных программ и осуществляется постоянная оценка их результативности [4]. Это достигается систематической итерацией (при проектировании функционально сложной ЭКБ специализированными отечественными дизайнцентрами) действий разработчиков ЭКБ и разработчиков финальных образцов радиоэлектронных средств систем и комплексов вооружения и военной техники.

При такой организации работ предложенная модель процессно-логистического подхода к управлению развитием ЭКБ наиболее полно отражает целевую функцию управления - достижение максимальных результатов в части требуемого облика и типизации как для многовариантной неунифицированной ЭКБ, так и для номенклатурного ряда регулярных структур унифицированной ЭКБ перспективных средств вооружения, обеспечение требуемого технического уровня и ориентирует систему менеджмента развития нового поколения ЭКБ на указанные комплексно-целевые варианты построения программ создания ЭКБ.

Основные концептуальные положения построения таких программ применительно ко всем важнейшим группам ЭКБ изложены в [5]. Комплексно-целевое планирование развития ЭКБ зародилось по инициативе органов военного управления и НИО Минобороны в 70-е годы прошлого столетия, начиная с 3-го поколения ЭКБ, и получило наибольшее развитие применительно к ЭКБ пятого поколения. Комплексно-целевому планированию предшествуют прогнозные исследования развития систем и комплексов ВВТ, проводимые при головной роли НИО видов вооруженных сил с участием головных НИИ и КБ промышленности по классам техники.

70

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 6/2009

системный анализ

Критерии и показатели, положенные в основу принципов комплексно-целевого развития ЭКБ для ВВТ

Системность развития ЭКБ

Сбалансированность развития ЭКБ с учетом потребностей потребителей и наличия рациональных ресурсов

Использование научных заделов и ориентация на прорывные технологии создания ЭКБ

Установление требуемой рациональной функционально полной номенклатуры ЭКБ и сроков ее формирования

Соответствие ЭКБ требованиям ВВСТ по техническим параметрам

Обеспечение требований по унификации и стандартизации ЭКБ

Техническая, эксплуатационная, информационная и метрологическая совместимость ЭКБ

Ориентация ЭКБ на межведомственное использование

Формирование краткосрочных и долгосрочных планов развития ЭКБ

Ориентация на использование перспективных САПР и технологий создания ЭКБ

Обеспечение самоокупаемости ЭКБ на рынках сбыта

Техническая и информационная защита ЭКБ

Правовая защита интеллектуальной собственности

Рис. 4. Основные принципы комплексно-целевого развития ЭКБ

Применительно к ЭКБ прогнозные исследования и формирование основных направлений развития ЭКБ и координация этих видов деятельности осуществляется при головной роли 22 ЦНИИИ Минобороны России с участием предприятий оборонной промышленности, создающих ЭКБ, и предприятий, участвующих в проведении единой научнотехнической политики в этой области, реализации программ и планов создания ЭКБ.

Основные принципы комплексно-целевого развития ЭКБ для ВВТ представлены на рис. 4.

Основным недостатком на начальном этапе зарождения комплексно-целевого планирования являлась слабая привязка ЭКБ к финальным образцам систем и комплексов ВВТ на ранних стадиях их создания. На конечном этапе создания ВВТ существенные изменения в облике ЭКБ (при их необходи-

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 6/2009

71

системный анализ

Информационный базис облика ЭКБ

Научно-методический базис ЭКБ

Нормативно-правовой базис ЭКБ

Маркетинг потребителей ЭКБ

Теоретические основы системного развития ЭКБ

Развитие поколений комплексов государственных военных стандартов по ЭКБ и РЭА

Структуризированная база данных по ЭКБ

Основные принципы комплексной унификации ЭКБ

Общие технические требования к ЭКБ и методы их подтверждения

Информационная поддержка развития ЭКБ

Производственно технологический базис ЭКБ

Техническая совместимость ЭКБ

Оптимизация номенклатуры. Типажи. Группы ЭКБ

Функционально-модульные принципы построения ЭКБ

Нормативная база приемки поставки ЭКБ

Нормативная база экспертных оценок развития и применения ЭКБ

Базис обеспечения качества и надежности. Сертификационный базис

Проектирование. Дизайн центры

Производство. Контроль

Экспертиза разработок и производства

Комплексная система развития и применения ЭКБ нового поколения для ВВТ

ГПВ и ГОЗ

Управленческий базис развитием и применением ЭКБ

Теоретическийбазис оценки надежности сложнофункциональной ЭКБ

Модели сертификации систем качества ЭКБ нового поколения

Ресурсный базис развития и применения ЭКБ

Процессно-логистическая модель управления

Организационно-экономический базис ЭКБ

Материально-техническое

обеспечение

Научное обеспечение разработок ЭКБ

Финансовое обеспечение

Кадровое обеспечение и др.

Комплексно-целевое и аппаратурноориентированное планирование развития ЭКБ Структура автоматизированных средств и программное функционирование

Взаимодействие разработчиков ЭКБ и потребителей Оценка результативности и эффективности управления ЭКБ

Рис. 5. Обобщенная структура комплексной системы управления развитием и применением ЭКБ нового поколения для ВВТ

72

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 6/2009

системный анализ

Рис. 6. Составление алгоритма процедур результативности управления развитием ЭКБ

Рис. 7. Перечень основных операций на стадии формирования и размещения заказов по созданию ЭКБ

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 6/2009

73

системный анализ

мости) были крайне затруднительными, дорогостоящими и часто приводили к потере темпов и сроков создания ВВТ.

Представленная модель управления системой развития ЭКБ, основанная на процессно-логистических принципах, подтверждает максимальную заинтересованность заказчиков (потребителей) в оптимизации номенклатуры ЭКБ, определяет (устанавливает) их ведущее место при предъявлении исходных требований к параметрам ЭКБ и выявляет существенную роль при оценке конечных результатов, подтверждающих удовлетворенность заказывающих органов или непосредственных потребителей продукции. Заказчик (потребитель) находится на «старте и финише» управления, то есть при формировании требований к функциональным и эксплуатационным характеристикам и техническому уровню ЭКБ и оценке конечной продукции с правом инспекционного контроля промежуточных процессов, устанавливаемых контрактами и нормативными документами.

Реализация процессно-логистического подхода при управлении развитием и применением ЭКБ нового поколения адаптируется как их алгоритмизация и документированные нормативными документами действия в единой в Министерстве обороны и оборонной промышленности комплексной системе, обобщенная структура которой представлена на рис. 5.

Степень результативности (рис. 6) удовлетворенности заказчика (потребителя) ЭКБ оценивается путем выполнения его требований и обеспечением технических и эксплуатационных характеристик объектов вооружения напрямую (или опосредствованно), зависящих от параметров и эксплуатационных свойств ЭКБ.

Важнейшими являются процессы (операции) на стадии формирования и размещения заказов по созданию ЭКБ (рис. 7).

Эффективное управление процессами развития ЭКБ, принятие рациональных научно обоснованных проектных и производственно-технических решений в этой области возможно только при широком использовании информационных технологий и компьютеризированных средств, аккумулируемых в виде информационно-аналитических систем

с развитой базой данных и базой знаний. Основой построения таких средств являются современные вычислительные и телекоммуникационные устройства и их программное обеспечение, реализующие сбор и обработку, передачу, контролируемый доступ и представленные информации по развитию ЭКБ по указанию (командам) владельца системы.

Применительно к задачам управления развитием ЭКБ в архивах доступа таких информационных средств (или сетей) должна также содержаться информация по основным алгоритмам (процедурам) деятельности, включая базу данных о потребностях в ЭКБ в соответствии с аппаратурно ориентированными программами по обеспечению ЭКБ систем и комплексов ВВТ, предусматриваемых к созданию Государственной программы вооружения и гособоронзаказам.

Таким образом, при использовании процессно-логистической модели для управления развитием ЭКБ нового поколения удается осуществить увязку множества, зачастую разнородных по конечному результату и целям блоков (групп) видов действий, представляемых соответствующими базисами системы: информационным, научно-методическим, нормативноправовым, производственно-технологическим, ресурсным, сертификационным, организационно-экономическим и управленческим, а также обеспечить максимальную ориентацию на интересы заказчика (потребителя) ЭКБ.

Библиографический список

1. Комплекс государственных военных стандартов «Климат-7» // Госстандарт России. - 1997.

2. Борисов, А. А. Тезисы серии докладов по управлению развитием электронной компонентной базы военного назначения / А. А. Борисов // Труды 22 ЦНИИИ Минобороны России, 2005-2009.

3. Борисов, А. А. Основные положения системологии как вариант научно-теоретического базиса управления развитием электронной компонентной базы нового поколения / А.А. Борисов // Экономика и производство. - 2009. - № 2.

4. Борисов, А.А. Аппаратные и программные средства управления развитием ЭКБ / А.А. Борисов, О.В. Воронков // Экономика и производство. - 2009. - № 3.

5. Борисов, А.А. Основные положения стратегии развития электронной компонентной базы новых поколений и их реализация в комплексно-целевых программах / А.А. Борисов // Экономика и производство. - 2009. - № 2.

74

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 6/2009