• Стандарт VXI
• Техника
• Программы
• Применение
• Библиотека

Внедрение VXI-систем в аэрокосмическом комплексе России

В.Г. Свиридов, В.Н. Леньшин, ЦАТИ, Москва
Журнал "Мир компьютерной автоматизации" #3 1996г.

    Задача переоснащения испытательных и экспериментальных стендов в настоящее время является актуальной для многих организаций и предприятий аэрокосмического комплекса России. Это объясняется двумя основными причинами. Во-первых, происходит очередная смена поколений средств автоматизации, сделавших в последнее время качественный скачок в своем развитии. Во-вторых, резко возросла роль результатов испытаний и показателей качества выпускаемой продукции, получаемых с помощью систем автоматизации испытаний.

    Анализ внедрений современных автоматизированных систем в аэрокосмической отрасли показывает, что подавляющее число мировых компаний, выпускающих сложную, наукоемкую продукцию, стремятся подтвердить ее качество с помощью общепризнанных методик испытаний и тестирования, а также с помощью стандартных средств автоматизации. Одним из базовых стандартов для задач автоматизации испытаний и диагностики объектов аэрокосмического назначения является стандарт VXI, который широко используется на испытательных полигонах ведущих западных фирм. Аппаратура в стандарте VXI наиболее эффективно позволяет создавать высокопрецизионные измерительно-управляющие системы и комплексы различного назначения. При этом многие пользователи систем на базе стандарта VXI все чаще начинают признавать результаты измерений, выполненных аппаратурой VXI, в качестве эталонных показателей.

    Успешное внедрение VXI-систем в западных аэрокосмических центрах вызывает естественный интерес к стандарту VXI в аналогичных российских организациях, обнаруживающих в настоящее время определенные признаки оживления. Среди основных причин такого оживления можно выделить следующие:

• наличие зарубежных контрактов, стимулирующих эффективную эксплуатацию испытательных стендов;
• реализация совместных международных проектов, требующих стандартизации методических, программных и технических решений;
• появление заказов от отечественных организаций, требующих быстрой реализации и практического внедрения.

Следствием всех вышеперечисленных причин стало значительное повышение интереса к техническому переоснащению стендовой базы и средств автоматизации большинства ведущих отечественных организаций, таких, как НПО Энергомаш, НИИхиммаш, БОМ, ЦАГИ, ЦИАМ, ГосНИИАС и др. Очевидно, что наряду с другими техническими решениями в подобных организациях в ближайшее время будут внедряться системы на базе стандартов VME, VXI. Очевидно также, что наиболее эффективный способ модернизации измерительных систем - применение высокопрецизионной аппаратуры VXI.

    Внедрение современных средств компьютерной автоматизации на российском аэрокосмическом рынке имеет свои проблемы и свою специфику. На примере внедрения VXI для создания автоматизированных систем стендовых испытаний рискнем дать некоторые обобщенные характеристики современной ситуации в этой области.

    Для большинства организаций характерна типовая ситуация с испытательной и экспериментальной базой. Наиболее дорогостоящее и металлоемкое стендовое оборудование находится, как правило, в хорошем состоянии и полностью отвечает современному уровню. Большинство датчиков и органов управления также удовлетворяют требованиям решаемых задач и могут успешно эксплуатироваться достаточно долгое время. Используемые при проведении испытаний и исследований методики и алгоритмы вполне конкурентоспособны, а в ряде случаев уникальны и составляют "ноу-хау".

    В то же время практически все электронное и компьютерное оборудование стендов уже давно морально устарело, физически изношено и абсолютно не соответствует возможностям самих стендов. При этом требуется коренная модернизация систем измерения, управления и аварийной защиты. В большинстве случаев необходима замена кабельного хозяйства и средств коммуникации между элементами автоматизированной системы. Установленные на стендах штатные управляющие компьютеры также представляют уже отжившее поколение вычислительной техники (ИВ, СМ-2 и т.п.) и не позволяют обслуживать современные автоматизированные системы. Имеется тенденция замены устаревших компьютеров на PC-совместимые персональные ЭВМ общего применения и сопряжения их с существующими системами измерения и управления. При этом присутствует целый "зоопарк" технических и программных решений, разработчики которых уже давно уволились, не оставив по нашей традиции никаких следов о сделанных доработках.

    Эксплуатация и поддержание в работоспособном состоянии существующих систем осуществляется в большинстве случаев экспериментаторами и исследователями, не имеющими профессиональных знаний в области компьютерной автоматизации. Поэтому для многих организаций, наряду с модернизацией систем автоматизации, актуальной является и проблема переподготовки кадров.

    При внедрении современных средств автоматизации взамен имеющихся в настоящее время необходимо учитывать прикладную специфику отрасли. Полномасштабные и ответственные испытания сложных технических объектов, характерных для аэрокосмической области, имеют некоторые общие черты. Среди них можно отметить следующие:

• Широкая номенклатура регистрируемых и управляемых параметров (давления, температуры, расходы, скорости, ускорения, вибрации, перемещения и др.);
• Широкий диапазон измерительных и управляющих сигналов;
• Требования искровзрывобезопасности;
• Достаточно большая территориальная распределенность стендового оборудования.

    Основные типовые требования к системам автоматизации стендовых испытаний объектов аэрокосмической техники приведены ниже.

Для системы измерения:

• Число каналов 300 - 1000
• Диапазон сигналов 1 мкВ - 200 В
• Частота дискретизации 100 Гц - 50 кГц на канал
• Интенсивность информационных потоков до 16 Мб/с
• Объем регистрируемой информации до 4 Гб на испытание
• Точность измерения до 0, 05

Для системы управления:

• Число замкнутых контуров управления и регулирования до 100
• Число дискретных каналов управления до 500
• Время реакции системы аварийной защиты до 1 мс

Для средств коммуникации:

• Удаление пульта оператора от объекта испытаний до 1000м
• Выход на интерфейсы MIL-STD-1553В, ARINC 629 - требуется
• Выход на компьютерную сеть верхнего уровня - требуется

    Наряду с техническими проблемами, связанными со сложностью систем для автоматизации комплексных испытаний, необходимо учитывать и другие, не менее сложные, проблемы. Одной из них является проблема финансирования работ по модернизации стендового оборудования.

    Казалось бы, что такая ситуация с экспериментально-испытательной базой требует огромных затрат на ее коренную модернизацию, а средств таких в настоящее время нет. Небольшое финансирование, выделяемое из госбюджетных средств, не способно покрыть подобные затраты. Поэтому реальным источником для модернизации стендов при правильной организации дела могут и должны стать средства, получаемые от зарубежных заказчиков за проведение экспериментальных исследований и испытаний. При этом стоимость таких контрактов напрямую зависит от качества результатов испытаний и исследований, которые, в свою очередь, напрямую зависят от уровня оснащенности стендов средствами автоматизации и компьютеризации. Учитывая также то, что стоимость самой сложной автоматизированной системы значительно ниже стоимости самих стендов (объектов автоматизации) и часто соизмерима со стоимостью нескольких испытаний, окупаемость и эффективность затрат на автоматизацию в этой отрасли могут быть наиболее высокими. Дело в том, что даже минимальное улучшение качества измерительной системы в итоге значительно повышает цену результатов испытаний и исследований и, кроме того, может дать существенную экономию за счет сокращения (или исключения) малопродуктивных испытаний.

    Еще одна проблема, которую необходимо решать при внедрении передовых западных технологий в системы автоматизации аэрокосмического комплекса, это учет интереса отечественных разработчиков и производителей, традиционно решающих в отрасли проблемы автоматизации. С точки зрения ее разрешения, это, пожалуй, наиболее сложная задача. С одной стороны, в условиях открытого рынка отечественные разработки вряд ли могут сейчас конкурировать с готовыми западными решениями не только по качеству, но сейчас уже и по цене. С другой стороны, политика прямого протекционизма только отечественных производителей может привести к окончательной потере позиций в передовых аэрокосмических технологиях. Поэтому представляется целесообразной гибкая и поэтапная организационно-техническая политика, основывающаяся на следующих основных принципах.

• Осуществлять полномасштабные закупки западной техники и базовых программных средств в основном для "прорывных" областей применения и базовых организаций, используя для создания прикладных систем труд отечественных "системных интеграторов" и разработчиков прикладного программного обеспечения;
• Необходимо сосредоточиться на разработке прикладных автоматизированных систем, на разработке программного обеспечения и типовых конфигураций систем для конкретных задач и условий, готовых для последующего тиражирования в отрасли;
• Проводить разработки и освоение производства лишь в соответствии с общепринятыми стандартами и лишь тех технических компонентов, уровень которых соответствует современному западному, не пытаясь тратить средства на воспроизводство продукции "вчерашнего" дня;
• Осуществлять комплекс мер по образовательному, методическому и информационному обеспечению специалистов в части применения и развития современных стандартных средств автоматизации;

    Одной из российских фирм - системных интеграторов, имеющих значительный опыт работы с организациями аэрокосмического комплекса, является научно-производственная фирма АОЗТ ЦАТИ при Московском энергетическом институте. В ходе внедрения ряда VXI-систем в этих организациях ЦАТИ на практике столкнулся со всеми рассмотренными выше проблемами, решение которых, по нашему мнению, вполне реально и лежит в плоскости скорейшего освоения и внедрения открытых систем и технологий, открытых международных стандартов.

Литература:
А. С. Голубков. Основные направления государственной политики информатизации России - Доклады международной научно-технической конференции "Развитие и применение открытых систем" - Казань, 12-17 сентября 1994 г.
В.Н. Леньшин. Информационно-измерительные технологии на базе стандарта VXIbus (обзор) - Мир компьютерной автоматизации, №4, 1995, с. 13-27.