В.А. Фараджев
ЧИСТОЕ НЕБО
(воспоминания ветерана института к 75-летию МНИИПА)
|
|
В.А. Фараджев
ЧИСТОЕ НЕБО
(воспоминания ветерана института к 75-летию МНИИПА) |
|
Раскрывается роль МНИИПА в создании АСУ, предназначенных для противовоздушной обороны и управления воздушным движением страны.
Подробно рассматриваются 3 разработки института, непосредственным участником которых являлся автор. Они относятся к различным периодам деятельности института: периоду разработки отдельных приборов, устройств и подсистем на базе аналоговой техники; периоду перехода к разработке АСУ ПВО на базе цифровой техники; периоду перехода к созданию и внедрению крупных комплексных территориальных АСУ широкого назначения.
5 апреля 2007 года исполняется 75 лет со дня образования Московского НИИ приборной автоматики (МНИИПА) – одного из ведущих предприятий страны по созданию современных комплексных территориальных автоматизированных систем управления широкого назначения. Особые достижения и заслуги институт имеет в области разработки АСУ, предназначенных для противовоздушной обороны и управления воздушным движением страны. В этом смысле его с полным основанием можно отнести к числу тех надежных защитников Родины, которые обеспечивают ей «чистое небо».
За 75 лет своего существования институт прошел большой и сложный путь, насыщенный множеством событий и фактов. Главный результат его деятельности за прошедшее время – это разработка, испытания и внедрение огромного количества приборов, устройств, подсистем и систем управления различного назначения, основанных на применении техники различного вида.
На протяжении своего творческого пути институт всегда опирался на передовые достижения науки и техники. Однако зачастую этого было недостаточно. При выполнении многих работ приходилось сталкиваться со сложными проблемами и задачами, успешное выполнение которых могло быть осуществлено только на базе новых идей, методов и технических решений. И такие новые пути институт находил и успешно их применял, выступая в роли первооткрывателя. Многие научно-технические проблемы и задачи были решены институтом и его специалистами впервые в стране.
В итоге была создана современная научная школа института, отличительными чертами которой являются творческий подход, глубокий анализ автоматизируемых процессов, тщательная отработка применяемых методов и способов решения задач. Эта школа является достойным вкладом в отечественную науку и способствует успешному решению поставленных перед институтом задач.
Но самым ценным достоянием института, безусловно, является его творческий коллектив нескольких поколений – создатели и руководители, генеральные и главные конструкторы, ученые и высококвалифицированные специалисты-проектировщики, инженеры и производственники. Именно благодаря их глубоким знаниям, богатому практическому опыту и самоотверженному труду институт сумел добиться успехов и получить заслуженное признание.
Я с полным основанием могу отнести себя к воспитанникам и ветеранам института. В июне 1954 г. после окончания Военной артиллерийской инженерной академии им. Дзержинского молодым инженер-лейтенантом я был направлен для дальнейшего прохождения воинской службы в НИИ-5 ГАУ МО (так тогда назывался МНИИПА) и закончил работу в институте в апреле 1994 г. Таким образом, с институтом у меня связано 40 лет жизни. Это время – лучшие годы моего жизненного пути, насыщенные творчеством; участием в важных, сложных и масштабных разработках; совместной деятельностью с интереснейшими людьми и специалистами. Они сопровождались чувством радости и удовлетворения от выполняемой работы, чувством причастности к большим и важным для страны делам.
В канун 75-летия родного для меня института хочу поделиться личными воспоминаниями о работе в стенах института, на испытательном полигоне и объектах внедрения. При этом мне хочется остановиться на трех разработках, непосредственным участником которых я был. Они относятся к разным периодам моей деятельности, и в них я выступал в разном качестве. Но все они оставили глубокий след в моей жизни, и о них я часто вспоминаю, анализируя пройденный жизненный путь.
Здравствуй, здравствуй Альма-матер –
Дорогой наш МНИИПА,
Наш всевидящий локатор,
К достижениям тропа.
Ты привил нам вкус к науке,
Научил всегда дерзать,
Испытав творенья муки,
И вершины покорять.
Мы – твои родные дети.
Пусть горит твоя звезда.
И пока живем на свете,
Не забудем никогда!
2. Первая работа, с которой началась моя деятельность в институте
Первое, что меня приятно поразило при поступлении на службу в институт, это удивительно благоприятная и теплая общая атмосфера, царившая в нем, а также исключительно внимательное и благожелательное отношение к молодым сотрудникам. Особенно это ощущалось после академии с ее «уставными отношениями». Признанные ученые, доктора и кандидаты наук, профессора и доценты, лауреаты и авторы известных трудов-монографий, разработчики многих известных приборов и систем, трудившиеся в институте, никоим образом не проявляли свою исключительность, и всегда были готовы прийти на помощь молодым специалистам. Общаться с ними было легко и просто, а само общение всегда было очень эффективным. Все это самым благоприятным образом повлияло на процесс моего «вживания» в новую сферу деятельности и в новый коллектив.
Мне очень повезло, поскольку при поступлении в институт я был сразу подключен к начавшейся тогда разработке - созданию радиооптического гиростабилизированного приборного комплекса управления огнем 57 мм зенитного орудия самоходной установки ЗСУ-57-2. Этот комплекс впервые в практике зенитного приборостроения должен был обеспечивать стрельбу по воздушным целям на ходу. Комплекс проектировался на базе аналоговой техники. Руководил разработкой д.т.н. З.М.Бененсон. Активными участниками разработки являлись сотрудники института В.А.Сартори, Ж.С.Шахназаров, Г.К.Чиченкин. Все они к тому времени имели богатый опыт разработки приборных комплексов различного назначения. В качестве молодых специалистов к разработке был привлечен я и А.И.Тимофеенко (вместе со мной окончивший академию и получивший распределение в институт).
Мне была поручена самостоятельная работа, связанная с разработкой быстродействующего двухполярного магнитного усилителя. Он являлся составной частью приборного комплекса. Работал я с большим увлечением и упорством. Прямого аналога подобного усилителя тогда не было. Поэтому пришлось проявить творчество. В результате устройство было создано на уровне изобретения. За него я получил первое в своей жизни авторское свидетельство на изобретение.
Экспериментальный образец приборного комплекса был разработан достаточно быстро. Это было связано с использованием уже имевшихся аналогов. Новым в разработке являлась стабилизирующая система, обеспечивающая стрельбу на ходу. Она была построена на основе применения гироскопов разного вида. На подмосковном полигоне «Кубинка» нам выделили самоходную установку. На ней и был смонтирован весь экспериментальный образец. В «Кубинке» производился первоначальный обкат и притирка всей установки с приборным комплексом. После этого установка была направлена для испытаний на полигон в Капустин Яр. Туда же направилась и вся наша бригада разработчиков. При этом в ее состав входил также и водитель экстра класса самоходной установки, служивший в «Кубинке».
На полигоне в Капустин Яре вначале было произведено обучение боевого расчета самоходной установки. После этого были произведены пробные стрельбы. И завершилось все испытаниями с зачетными стрельбами по воздушным целям на ходу. При этом непосредственная стрельба производилась по специальному «рукаву» из брезента, прикрепленному к хвосту самолета с помощью троса. А самоходная установка двигалась по сильно пересеченной местности с ухабами, подъемами, спусками и разворотами. Эту езду производил наш виртуоз-водитель.
В период проведения испытаний вся наша бригада жила неразлучной дружной семьей. Мы находились рядом не только во время работы, но и во время отдыха. По воскресеньям все вместе ездили на пляж и на базар. При этом возил нас туда и обратно на нашей родной самоходке наш преданный водитель. Это было очень удобно, необычно и экзотично.
Испытания опытного образца приборного комплекса прошли успешно. Все мы возвращались домой в хорошем настроении и с глубоким чувством выполненного долга. Мне лично было поручено доставить в Москву «рукав» с дырками от попаданий снарядов, служивший вещественным доказательством результатов испытаний. И я был чрезвычайно горд этим поручением.
На основе опытного образца приборного комплекса, успешно прошедшего испытания, далее было организовано его серийное производство.
Позднее наши родные самоходки с приборным комплексом участвовали в военном параде на Красной площади в Москве. И мы, участники разработки, наблюдали это по телевизору с глубоким чувством удовлетворения.
3. Наиболее интересная и яркая работа, участником которой я являлся
К концу 50-х годов прошлого века задача организации эффективной противовоздушной обороны страны существенно усложнилась. Это было связано, прежде всего, с возросшими выходными характеристиками воздушных целей вероятного противника за счет увеличения их скорости, маневренности, возможности создания различного вида помех, введения конструкций с малой отражающей поверхностью. При этом также существенно возросло и само количество воздушных целей, выражаемое в виде ожидаемых массированных воздушных налетов вероятного противника.
Существовавшие к тому времени средства обнаружения и сопровождения воздушных объектов, а также активные средства ПВО (предназначенные для борьбы с воздушными целями противника), несмотря на их непрерывное совершенствование, уже не могли эффективно справляться со стоящими перед ними новыми сложными задачами.
Существенное повышение эффективности противовоздушной обороны страны могло быть достигнуто только путем повышения уровня автоматизации решаемых задач в указанных средствах ПВО и путем объединения этих средств в комплексные территориальные автоматизированные системы управления ПВО.
Однако аналоговая техника, на базе которой к данному моменту были разработаны отдельные средства и подсистемы ПВО, уже себя исчерпала. С ее помощью нельзя было решить возросший круг задач и обеспечить требуемую точность, скорость, пропускную способность, мобильность, надежность и другие важнейшие характеристики. Кроме того, аналоговая техника предполагает узкую направленность ее применения. А в данном случае требовалась техника универсального назначения.
Необходим был существенный прорыв, связанный с переходом к разработке автоматизированных подсистем и систем управления для ПВО на базе новой техники, которая могла бы обеспечить решение всех указанных глобальных задач. И такой прорыв был осуществлен путем перехода к базовой цифровой технике. Он был выполнен в рамках и по результатам проведения ОКР «Луч-1», заданной институту в начале 1958 г.
Данная ОКР была направлена на создание комплексной территориальной автоматизированной системы управления силами и средствами ПВО страны в тактическом соединении на базе цифровой вычислительной техники. Составными частями этой системы являлись автоматизированные информационные подсистемы, подсистемы управления активными средствами ПВО (ИА, ЗРВ и радиопротиводействия) и командный пункт тактического соединения (КП ТС), оснащенный комплексом средств автоматизации. Главным конструктором системы «Луч-1» был назначен А.Л.Лившиц, ставший в 1960-м году директором института. Главным конструктором комплекса средств автоматизации КП ТС был назначен Н.Н.Никитин.
Переход на новую базовую технику потребовал существенной перестройки деятельности института. Прежде всего, нужно было срочно готовить специалистов нового профиля – как разработчиков самой техники (прежде всего, управляющих ЭЦВМ), так и разработчиков программного обеспечения широкого назначения. Овладение новыми профессиями производилось на ходу – как с помощью организации различных курсов обучения, так и методом самоподготовки.
В результате проведенного глубокого анализа руководством института в лице А.Л.Лившица и его заместителя по науке З.М.Бененсона было принято важное стратегическое решение: в своих первых проектах не разрабатывать самим управляющие ЭЦВМ, а использовать в качестве базовых управляющие ЭВМ разработки других специализированных организаций; при этом недостающие специальные устройства разрабатывать собственными силами. Так, вычислительный комплекс КП ТС разрабатываемой территориальной автоматизированной системы «Луч-1» состоял из ЭВМ «Радон» разработки НИЦЭВТ и спецвычислителя «Кристалл» разработки самого института. В состав спецвычислителя входили: долговременное запоминающее устройство памяти (ДЗУП), устройство памяти табличных функций (УПТФ), устройство управления табличными функциями (УУТФ) и устройство памяти на магнитном барабане. При этом все эти дополнительные устройства, работающие совместно с ЭВМ «Радон», позволили существенно повысить ее вычислительные возможности. Разработка спецвычислителя «Кристалл» производилась под руководством главного конструктора А.М.Маркуса.
В состав комплекса средств автоматизации КП ТС, помимо вычислительного комплекса «Радон – «Кристалл», входила также аппаратура средств связи и передачи данных, аппаратура отображения и аппаратура документирования.
Для разработки программного обеспечения требовались специалисты двух видов – алгоритмисты и программисты.
Задача алгоритмистов состояла в разработке всей идеологии конкретного автоматизируемого процесса (в этом смысле они выступали в роли специалистов-системщиков) и представление ее в виде четкой и ясной блок-схемы алгоритма, в которой по установленной форме отражались правила обработки информации, все выполняемые процедуры и порядок их выполнения. При этом разработке алгоритма предшествовала формализация всех участвующих в вычислительном процессе величин с определением их типа и размещением в зонах памяти.
Задача программистов состояла в разработке программы ЭВМ на основании заданного алгоритма. При этом разрабатываемая программа, с одной стороны, должна полностью соответствовать заданному алгоритму, а, с другой стороны, должна быть предельно экономной как по потребной памяти команд, так по потребному быстродействию.
Указанные задачи алгоритмистов и программистов касались как разработки функционального программного обеспечения (задач обработки информации о воздушной обстановке и задач управления активными средствами.), так и разработки общего программного обеспечения (задач операционной системы реального времени и задач комплексного проектирования всего программного обеспечения КП ТС).
За почти 50 прошедших лет в технологии разработки программного обеспечения произошли грандиозные изменения. Сегодня при разработке подобных систем управления можно воспользоваться уже готовыми операционными системами широкого назначения (в том числе, реального времени). Разработка функционального программного обеспечения осуществляется на основе широкого применения языков программирования различного уровня и назначения. Широко используются универсальные системы управления базами данных (СУБД).
В те же времена для разработки подобных систем управления все это было недоступно, хотя тогда уже появлялись первые универсальные операционные системы и языки программирования. Но применять все это было крайне нецелесообразно, т.к. они требовали повышенных ресурсов ЭВМ (по памяти команд, памяти чисел, быстродействию). А огромнейший объем функциональных задач (который нужно было решать в реальном масштабе времени) при ограниченных ресурсах используемой ЭВМ можно было реализовать лишь при строжайшей экономии этих ресурсов. Вследствие этого требовалась разработка специальной крайне экономной операционной системы реального времени и «ручная» (в машинных кодах, без применения языков программирования) разработка программ для всего функционального программного обеспечения. При всей этой разработке борьба шла буквально за каждую команду и операцию.
Под руководством А.Л.Лившица и З.М.Бененсона была разработана идеология автоматизации всех процессов управления в проектируемой системе, и на ее основе были отработаны алгоритмы и программы по всем требуемым функциональным задачам – обработки информации о воздушной обстановке и управления активными средствами: управления и наведения истребителей-перехватчиков (ИП), управления зенитно-ракетными комплексами (ЗРК) и управления средствами радиопротиводействия (РПД). При выполнении этой работы специалисты института опирались на передовые достижения науки и техники, новейшие математические методы. Именно тогда начала формироваться современная научная школа института.
Я являлся непосредственным участником разработки системы управления группировкой ЗРК. На эту систему возлагалось автоматизированное решение трех основных задач: целераспределение; целеуказание; формирование команд на ЗРК и обработка докладов от ЗРК. В задачу целераспределения входило распределение всех воздушных целей (выделенных для группировки) между конкретными ЗРК (целевыми каналами ЗРК) таким образом, чтобы получить наибольший суммарный эффект действия по всей совокупности выделенных целей. Задачей целеуказания являлось выдача на конкретные ЗРК координат и параметров движения назначенных им воздушных целей (в соответствии с результатами целераспределения) для обеспечения скорейшего поиска целей, перехода на сопровождение, подготовки к пуску и пуска ракет. В последнюю из указанных задач входило формирование команд на конкретные ЗРК («целеуказание с правом на пуск ракеты», «целеуказание без права на пуск ракеты», «отмена целеуказания», «отмена права на пуск») и обработка докладов от ЗРК об их текущем состоянии («готов», «не готов», «целеуказание принято», «переход на сопровождение», «подготовка к пуску», «пуск ракеты»).
Разработка автоматизированного решения задачи целераспределения (идеологии и алгоритма) была поручена мне, а задачи целеуказания (идеологии и алгоритма) – моему коллеге и товарищу Юрию Михайловичу Гиршовичу. Задача формирования команд на ЗРК и обработки докладов от ЗРК возлагалась на нас обоих.
К моменту начала нашей разработки уже существовали автоматизированные системы управления комплексами ЗРВ в нашей стране и за рубежом (в том числе, американская система «Сейдж»). Но во всех этих системах задача целераспределения решалась (как нам было известно) вручную: решения о назначении конкретных ЗРК по конкретным целям принимал человек – командир группировки ЗРВ. Автоматизированная система предоставляла ему лишь необходимые расчетные данные о возможностях комплексов по обстрелу целей. Для борьбы с отдельными нарушителями воздушного пространства такое ручное целераспределение было вполне оправданным, так как не требовало дополнительных затрат и ресурсов, и в тоже время обеспечивало необходимый эффект. В условиях же массированного воздушного налета, когда необходимо принимать решения о назначении ЗРК в количестве десятка и более по целям в количестве нескольких десятков, обеспечить эффективное действие группировки с помощью ручного целераспределения уже становится весьма затруднительным и проблематичным. В первую очередь это связано с тем, что система управления должна работать в режиме реального времени. Поэтому время на принятие решений является весьма ограниченным (измеряемым секундами-десятками секунд). А сами решения должны непрерывно корректироваться и изменяться в силу непрерывно изменяющейся воздушной и наземной обстановки (информации о целях и ЗРК). При этом количество возможных (конкурентных между собой) вариантов распределения всей совокупности целевых каналов по всей совокупности целей в каждом цикле целераспределения измеряется сотнями и тысячами. И из этого количества необходимо выбрать наилучший вариант (или хотя бы близкий к нему).
С учетом вышеизложенного с целью повышения эффективности действия группировки ЗРВ главными конструкторами системы «Луч-1» и комплекса средств автоматизации КП ТС было принято решение о переходе в проектируемой системе на автоматическое целераспределение, обеспечивающее максимальный суммарный эффект использования всей совокупности ЗРК по всей совокупности целей. Именно такая задача и была поставлена передо мной. И я приступил к ее решению с огромным интересом и энтузиазмом.
Задача целераспределения в общей постановке относится к классической задаче выбора оптимальной системы параметров планирования и управления. Для ее решения должен быть, во-первых, сформулирован и выражен через систему искомых параметров показатель качества – критерий, определяющий соответствие планов и команд управления поставленной цели. Во-вторых, должны быть определены условия работы системы и вытекающие отсюда ограничения, которым должны удовлетворять искомые параметры. Конечной целью является вычисление экстремума (максимума или минимума) показателя качества при условии выполнения имеющихся ограничений. В весьма широком классе народно-хозяйственных, технических, военных и других задач показатель качества может быть выражен линейно через параметры управления и планирования, а условия, которым должны удовлетворять искомые параметры, могут быть записаны в виде линейных равенств или неравенств. Вычисление экстремума показателя качества для этих случаев составляет предмет линейного программирования (более правильным является использование термина «линейное планирование», вместо термина «линейное программирование»).
Линейное программирование как математическая дисциплина зародилось в Советском союзе. У его истоков стоял советский ученый-математик Канторович Л.В., которому впоследствии (в 1975-м году) вместе с американским ученым Купмансом Т. была присуждена Нобелевская премия по экономике – «За разработку теории оптимального распределения ресурсов». В научно-технической литературе СССР систематическое описание теоретических основ, задач, методов и приложений этой новой математической дисциплины впервые появилось только в 1961-м году (как раз к началу нашей разработки) - в виде книги Юдина Д.Б. и Гольштейна Е.Г. «Задачи и методы линейного программирования» в издательстве «Советское радио». Оба автора являлись сотрудниками нашего института и именно того головного подразделения, в котором работал и я. Для меня это оказалось очень важным, так как было, у кого поучиться и консультироваться.
Мне необходимо было, прежде всего, провести проработку, показывающую, что поставленная задача может быть корректно сведена к «транспортной задаче целочисленного линейного программирования», для которой к тому времени уже существовали математические методы ее решения. За достаточно короткий срок я эту задачу выполнил, разработав (сначала в общем виде, а затем и детально) показатель качества и ограничения на параметры управления. Это выглядело следующим образом.
В составе группировки ЗРВ имеются целевые каналы ЗРК - А1, А2,…,Аm. При этом каждый одноканальный комплекс представляется в виде одного целевого канала, а каждый многоканальный комплекс – в виде нескольких целевых каналов (по числу каналов в составе многоканального комплекса). Для действия группировки ЗРВ выделены воздушные цели - В1, В2,…,Вn. . При этом по каждой цели задан ее количественный состав (количество одиночных целей в составе групповой) – k1, k2,…,kn. Задачей целераспределения (производимой периодически в каждом цикле целераспределения) является распределение всех имеющихся в распоряжении целевых каналов (i=1, 2,…,m) по всей совокупности выделенных группировке воздушных целей (j=1,2,…,n), т.е. определение всей совокупности параметров управления xij. При этом xij=1, если i–й целевой канал назначается для действия по j-й цели с правом на пуск ракеты, и xij=0 – в противном случае. Ожидаемый эффект действия при назначении i-го целевого канала по j-й цели выражается в виде величины cij. Эта величина носит вероятностный характер и представляет собой математическое ожидание числа обслуженных (пораженных) типовых целей. При ее вычислении учитывается вероятность невыхода цели из зоны поражения комплекса, вероятность отработки целеуказания, важность цели (задаваемая вручную в виде коэффициента важности, эквивалентного числу типовых целей) и другие факторы. Для параметров управления существует система ограничений (совокупность величин ai и bj), отражающая тот факт, что в каждом цикле целераспределения каждый i–й целевой канал может быть назначен не более, чем по одной одиночной цели с правом на пуск ракеты, и что по каждой j-й цели может быть назначено не более кj целевых каналов с правом на пуск ракеты. В каждом цикле целераспределение должно осуществляться таким образом, чтобы суммарный ожидаемый эффект действия всей совокупности целевых каналов по всей совокупности целей (показатель качества управления) был максимальным.
После того, как стало ясным, что задача целераспределения может быть корректно сведена к задаче целочисленного линейного программирования, возникла очень важная и серьезная проблема. Дело в том, что математические методы, обеспечивающие нахождение максимума линейного показателя качества при линейных ограничениях на параметры управления были к тому времени уже известны. Однако все они требовали достаточно больших вычислительных ресурсов. А возможности центрального вычислительного комплекса (ЦВК) «Радон» - «Кристалл» были весьма ограничены, и их едва хватало на решение основных функциональных задач. И тогда руководством института А.Л.Лившицем и З.М.Бененсоном было принято решение о разработке специального устройства линейного программирования (УЛП), работающего параллельно с ЦВК. Разработка УЛП была поручена моему коллеге и товарищу Григорию Григорьевичу Рабиновичу. Он успешно с этой задачей справился, и очень быстро был изготовлен опытный образец этого устройства. Параллельная работа ЦВК и УЛП осуществлялась следующим образом. ЦВК производил вычисление величин cij, ai, bj и отправку их в УЛП. УЛП осуществляло решение задачи нахождения максимума показателя качества при заданных ограничениях и сообщало ЦВК о готовности решения. ЦВК принимал от УЛП результаты решения в виде совокупности параметров управления xij = 1.
При детальной дальнейшей проработке алгоритма целераспределения пришлось столкнуться со многими интересными проблемами, и находить их решение. Одну из них я для себя условно называл «эффектом Буриданова осла». В известной притче говорится о том, что ослу предложили на выбор огромное количество копен свежего сена – одна другой лучше. В поисках наилучшей копны осел зациклился, так ничего себе не выбрав, и в результате умер от голода. При выборе наилучшего варианта целераспределения также можно оказаться в подобной ситуации, если не предусмотреть специальных мер. Дело в том, что значение показателя качества управления, полученное в очередном цикле целераспределения, может незначительно отличаться в большую сторону от значения этого показателя, полученного в предыдущем цикле. Однако набор параметров управления xij = 1 в очередном цикле может отличаться от соответствующего набора в предыдущем цикле. Если слепо действовать в соответствии с решением очередного цикла, то в ряде случаев придется производить неоправданные перенацеливания комплексов: отменять назначения по старым целям и давать назначения по новым целям. В результате происходят неоправданные дополнительные углубления целей, вследствие чего может быть исключена возможность их дальнейшего обслуживания (поражения). Не вдаваясь в детали, отмечу, что в отрабатываемом алгоритме были приняты специальные меры, направленные на стабилизацию принятых решений по управлению: решения о назначении комплексов по целям пересматривались лишь в том случае, когда этого действительно требовала изменившаяся воздушная и наземная обстановка.
Другая проблема была связана с расширением возможностей использования комплексов (целевых каналов) для повышения эффективности управления. Было найдено решение, в соответствии с которым в процесс целераспределения включались не только свободные комплексы, но также и комплексы, произведшие пуск ракеты. В этом случае по докладу от ЗРК о пуске ракеты определялось время его занятости по обслуживаемой цели, которое затем корректировалось в соответствии с изменением астрономического времени. В каждом последующем цикле целераспределения возможность обслуживания других целей таким комплексом определялась с учетом оставшегося времени его занятости по текущей цели.
Следующая проблема была связана с парированием возможного маневра целей. Один из методов ее решения реализовался путем назначения по целям, помимо основных комплексов (с правом на пуск ракеты), также и резервных комплексов (без права на пуск ракеты). Резервные комплексы назначались из числа тех, которые не были задействованы в качестве основных. Резервному комплексу выдавалось целеуказание, заранее отработав которое, он имел преимущество перед другими комплексами при возможном последующем назначении его в качестве основного (в случае состоявшегося маневра цели).
При подготовке к полигонным испытаниям системы я стал заниматься детальными исследованиями разработанного алгоритма целераспределения. В качестве основного метода исследования был принят метод математического моделирования. При этом моделирование производилось как на самом ЦВК совместно с УЛП, так и на универсальной ЭВМ. В составе общей модели, помимо исследуемого алгоритма, присутствовали: модель задания воздушной обстановки для группировки ЗРВ; модель, имитирующая работу ЗРК; блок оценки результатов целераспределения. В результате проведенных исследований удалось установить зависимость качества управления от различных характеристик: маневренности целей; ошибок в определении координат и параметров движения целей; периодичности решения задачи целераспределения; глубины обстановки при предварительном отборе целей для ЗРК и ряда других. Это позволило подобрать оптимальные численные значения для целого ряда величин, используемых в алгоритме. Кроме того, моделирование позволило выявить и устранить ряд имевшихся недоработок, а также набрать статистику по эффективности управления. Поэтому можно сказать, что подготовка к полигонным испытаниям была произведена достаточно серьезная и тщательная.
Разработку программы алгоритма целераспределения для ЦВК и программ математических моделей для исследования алгоритма целераспределения выполняла Н.А.Рахлина. Разработку программы алгоритма целеуказания для ЦВК выполняла Г.А.Свиридова. Обе они являлись специалистами высокого класса; трудились самоотверженно, с увлечением и с большим интересом.
При испытаниях системы «Луч-1» на полигоне Капустин Яр был предусмотрен специальный этап (этап IIa) с использованием летных средств для испытания разработанной системы управления группировкой ЗРК. Испытания подтвердили высокую эффективность примененного метода целераспределения.
У меня до сих пор сохранились воспоминания о подробностях проведения этих испытаний. Воздушный налет на группировку строился так, что должны быть обслужены (сбиты) все цели. Планировалось два заключительных одинаковых налета со сдвигом в одни сутки. В результате первого налета одна цель оказалась пропущенной. Вечером в домике Генерального конструктора А.Л.Лившица собрались основные специалисты для «разбора полетов» – З.М.Бененсон, В.Е.Зуссер (начальник отдела, в котором создавалась система управления ЗРК), Ю.М.Гиршович и я. На основе данных системы документирования стали проводить анализ принятых системой решений по целераспределению. В результате установили, что причиной пропуска одной цели является недостаточно корректный учет глубины обстановки при предварительном отборе целей для ЗРК. Сразу же обсудили, как надо исправить допущенную некорректность, чтобы для ЗРК давалось предпочтение более близким целям (при прочих равных условиях). Я тут же ввел необходимые корректуры в алгоритм. Н.А.Рахлина сходу ввела необходимые корректуры в программу. Срочно вызвали из гостиницы радиомонтажницу – прошивальщицу матричных программных субблоков (дело было уже ночью) и отправили ее для перепрошивки на площадку, где находился аппаратурный комплекс системы. К утру все необходимые корректуры были готовы.
Отражение повторного налета прошло успешно – все цели были обслужены (сбиты). И все мы, участники этих событий, испытали чувство глубокого удовлетворения от добротно выполненной работы и от причастности к тому делу, которое обеспечивает «чистое небо» для нашей Родины.
Так завершилась эта интересная и яркая работа, в которой мне довелось и посчастливилось участвовать. Она оставила во мне глубокий след и наилучшие воспоминания на всю оставшуюся жизнь – о самой деятельности и о замечательных коллегах-друзьях.
По результатам этой работы я подготовил и успешно защитил кандидатскую диссертацию.
В заключение хочется сказать несколько слов об Анатолии Леонидовиче Лившице и Залмане Михайловиче Бененсоне, под непосредственным руководством которых я работал и которых считаю своими учителями. Анатолий Леонидович – выдающийся ученый и организатор, умеющий эффективно руководить крупными и сложными проектами с сотнями и тысячами исполнителей. Ему свойственны творческий подход, научная интуиция, опора на молодые перспективные кадры. Залман Михайлович – Ученый с большой буквы широкого профиля, блестящий математик, умеющий глубоко проникать в суть изучаемых проблем и находить их правильное и эффективное решение. В значительной степени благодаря их талантам, умениям, энергичности и целеустремленности институт совершил грандиозный скачок в своей деятельности и занял ведущее положение в отрасли. Обоим присущи замечательные человеческие качества - открытость, доброта и внимательность по отношению к коллегам и соратникам. Светлую память о них я буду хранить до конца своих дней.
4. Наиболее важная и значимая работа, участником которой я являлся
За 40 лет работы в институте я являлся участником большого количества научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ; работ, связанных с созданием новых образцов военной техники и систем, их испытанием и внедрением. Конечно, их сравнительная важность, значимость и масштабность, их вклад в укрепление обороноспособности и развитие науки и научно-технического прогресса страны были различными. Различными были и роль и доля моего участия во всех этих работах.
Наверное, для меня все же наиболее значимой и важной по совокупности всех частных критериев была работа, связанная с созданием и внедрением первой в стране крупной комплексной территориальной автоматизированной системы ПВО. В этой работе я выступал в роли заместителя главного конструктора автоматизированного командного пункта системы по программному обеспечению.
При выполнении этой работы большую часть времени я провел в командировке на объекте, где располагался командный пункт внедряемой автоматизированной системы. Данной работе я отдавал все свои знания и опыт, не жалея сил и здоровья. К этому времени я занимал должность заместителя начальника научного отдела института, был кандидатом технических наук и имел ученое звание «старший научный сотрудник». И, конечно, эта работа обогатила меня в широком плане и дала огромное моральное удовлетворение.
Для радикального повышения эффективности противовоздушной обороны страны необходимо было ее строить на базе комплексных территориальных автоматизированных систем управления силами и средствами ПВО. Назначение их состоит в объединении информационных подсистем и подсистем управления активными средствами в единую систему с обеспечением их взаимодействия через командный пункт системы, оснащенный необходимым комплексом средств автоматизации.
К разработке такой автоматизированной системы (первой в стране) с развертыванием ее в тактическом соединении ПВО северо-западного района страны и приступил институт в 1969 г. Главным конструктором системы был назначен заместитель директора института И.К.Филатов, а его заместителями: С.В.Володин (первый заместитель), Ю.М.Гиршович (по общесистемным вопросам), А.Н.Макаров (по сопряжению средств системы и организации функционального контроля), И.Т.Шаповалов (по подсистеме информации), Л.Ф.Макаревич (по системе связи и передачи данных), Б.Ф.Балаев (по управлению зенитно-ракетными средствами), А.Б.Годовский (по общим вопросам). Главным конструктором комплекса средств автоматизации КП ТС был назначен А.З.Минкин, а его заместителями: О.Ю.Ланэ (по аппаратурно-техническим решениям), А.В.Карпов (по математическому обеспечению), Крым Л.А. (по конструированию). Мне, в ранге заместителя ГК по математическому обеспечению, было поручено руководство всеми работами по математическому обеспечению на объекте развертывания системы.
Весь объем работ, который предстояло выполнить, условно можно разбить на две части: работы общесистемного назначения, и работы в части комплекса средств автоматизации КП ТС.
Первая часть работ была направлена на организацию развертывания и на обеспечение сопряжения всех элементов (подсистем) системы между собой и с КП ТС. Для этого нужно было разработать соответствующие правила и порядок взаимодействия для каждой пары взаимодействующих объектов и реализовать их в виде протоколов взаимодействия. При этом при необходимости нужно было произвести требуемые доработки указанных подсистем. Необходимо было также развернуть в системе все требуемые средства связи и передачи данных. Наконец, требовалось разработать и отладить систему функционального контроля, с помощью которой устанавливается правильность взаимодействия элементов автоматизированной системы между собой. В эту часть работ входила также разработка общесистемной документации. В выполнении этих общесистемных работ активное участие принимали В.И.Мельник, А.П.Тарбеев, Б.Ревякин, Л.В.Бормашев, Ю.С.Кащеев.
Вторая часть работ состояла из двух составляющих: разработка аппаратуры комплекса средств автоматизации КП ТС («железа»); разработка и отладка программного обеспечения комплекса («интеллекта»).
Проведенные в рамках ОКР «Луч-1» испытания показали, что предъявленный опытный образец комплекса средств автоматизации КП ТС не удовлетворял требованиям по производительности. Основная причина этого – недостаточность ресурсов (в первую очередь, быстродействия) примененного на КП ТС центрального вычислительного комплекса, состоящего из ЭВМ «Радон» и спецвычислителя «Кристалл». С целью устранения этого недостатка в институте были развернуты работы по проектированию нового вычислительного комплекса «Гранит» (с заменой ЭВМ «Радон» на новую ЭВМ) с существенно более высокими вычислительными возможностями (по быстродействию, памяти чисел и команд). Разработка нового вычислительного комплекса производилась под руководством главного конструктора А.З.Шостака. Активное участие в этой разработке принимали А.М.Бойкевич, И.В Бесхмельнов, М.Г.Гуржиенко, Н.А.Калашников, Е.Д.Монюшко, Я.С.Розенберг, Б.М.Федотов, В.А.Финкельштейн, С.С.Харитонов, Ф.Ф.Черненко.
Вычислительный комплекс «Гранит» и стал использоваться в качестве центрального вычислительного комплекса на КП ТС разрабатываемой системы.
Были проведены также необходимые доработки комплекса средств связи и передачи данных, комплекса отображения и комплекса документирования, входящих в состав комплекса средств автоматизации КП ТС.
Что касается программного обеспечения (ПО), то за основу была взята та его часть, которая была разработана и испытана в рамках ОКР «Луч-1. При этом данное ПО необходимо было перевести на язык другой ЭВМ. С этой целью была разработана автоматизированная система перевода. Данная система осуществляла автоматический перевод для тех команд, где не требовалось участие человека, и выявляла те места программы, где вмешательство человека являлось необходимым и обязательным.
Полученное путем указанного автоматизированного перевода базовое программное обеспечение далее необходимо было существенным образом доработать и дополнить для устранения выявленных недостатков и учета имевшихся замечаний (по результатам ОКР «Луч-1»), а также для реализации дополнительных задач, возлагаемых на внедряемую систему.
Весь объем программного обеспечения ЦВК КП ТС условно делился нами на две части: функциональное ПО и общее ПО.
В состав функционального программного обеспечения входило ПО, реализующее целевые задачи системы: обработки информации по формированию воздушной обстановки; управления активными средствами ТС; управления и наведения ИП; управления ЗРК; управления средствами РПД. Разработка данных задач функционального ПО осуществлялась отдельными подразделениями, входящими в состав головного подразделения по разработке внедряемой системы.
В состав общего программного обеспечения входило ПО, реализующее обеспечивающие задачи: операционной системы реального времени; отображения информации; документирования информации; тренажа; комплексной отладки; технологии разработки ПО и ряда других задач. Разработка данных задач общего ПО осуществлялось отделом комплексного проектирования программного обеспечения, входящего в состав головного подразделения по разработке внедряемой системы. В задачи данного отдела входило также проведение работ по организации взаимодействия всех элементов ПО между собой, по настройке всего программного обеспечения на конкретные условия его применения, по проведению комплексной отладки ПО, по обеспечению надежности функционирования ПО, по выпуску общесистемной документации на ПО. Начальником этого отдела был тогда А.В.Карпов, а я являлся его заместителем. При этом вся моя деятельность происходила в основном на объекте внедрения системы, где приходилось взаимодействовать со всеми разработчиками программного обеспечения.
Объем программного обеспечения КП ТС внедряемой системы (реализующей достаточно сложные задачи) составлял порядка 150 тысяч команд, что по тем временам было достаточно уникальным явлением. Опыт проектирования и внедрения подобных крупных и сложных программных комплексов по существу отсутствовал (это была первая в стране комплексная территориальная автоматизированная система ПВО). Поэтому многие возникающие проблемы и задачи приходилось решать впервые, открывая новые пути, методы и способы решения. В настоящих воспоминаниях хочу остановиться на некоторых, наиболее интересных из них.
Очень важным было своевременное принятие решения о необходимости дополнительной разработки в составе ПО имитационных программных средств: средств, имитирующих работу источников информации о воздушной обстановке, и средств, имитирующих работу управляемых активных средств (ИП, ЗРК, РПД). Наличие этих имитационных средств (обеспечивающих входную информацию о воздушной обстановке и обратную связь от управляемых объектов) позволяло эффективно решать сразу целый комплекс возникающих проблем – проводить автономную и комплексную отладку программного обеспечения, выполнять контроль работоспособности программного обеспечения в целом, осуществлять автономный и комплексный тренаж лиц боевого расчета системы, проводить проверки работоспособности и испытания системы при ограниченном количестве экспериментов с использованием летных средств. Для имитации данных от источников информации использовалась специально разработанная аппаратура – многодорожечный комплект аппаратуры магнитной записи (КАМЗ), в котором на различных дорожках записывалась информация от различных источников информации. При этом запись и воспроизведение информации производились в реальном масштабе времени. Это был очень мощный и эффективный инструмент широкого использования.
Очень важной и сложной проблемой являлась проблема эффективной диспетчеризации вычислительного процесса, без решения которой нельзя было удовлетворить требования по производительности системы даже с учетом применения вычислительного комплекса «Гранит» с более высокими вычислительными возможностями. Ведь основная ЭВМ была одна, с одним процессором, а потребителей машинного времени в виде отдельных программ была огромная масса (при этом все они являлись потребителями в реальном масштабе времени). Требовалась организация оптимального распределения ресурса ЭВМ (по быстродействию) между потенциальными претендентами на его использование с учетом огромного количества факторов (при этом зачастую противоречивых): приоритетности задач, заданной периодичности решения задач, заданной связности между задачами, исключения потери входной информации заданного вида и целого ряда других. И эту задачу удалось успешно решить, несмотря на ее огромную сложность и нетривиальность. Не вдаваясь в детали реализации, укажу, что в составе операционной системы реального времени был разработан специальный механизм диспетчеризации вычислительного процесса с учетом указанных факторов, и осуществлена его настройка на конкретные условия применения.
Другой не мене важной и сложной являлась проблема обеспечения требуемой надежности функционирования вычислительного комплекса КП ТС. Она была решена путем применения двухмашинного комплекса, в котором попеременно одна ЭВМ выполняла роль основной, а другая – резервной машины. На основной машине производилось решение всех задач, и осуществлялся обмен со всеми внешними абонентами. Кроме того, основная машина периодически осуществляла передачу требуемой опорной информации в резервную машину. Эта информация предназначалась для того, чтобы на ее основе плавно продолжить (а не начинать заново) решение всех задач на резервной машине, в случае если она принимала на себя функции основной машины. Переключение с основной машины на резервную осуществлялось автоматически. Для этого в основной машине был предусмотрен аппаратный контроль и контроль хода вычислительного процесса, по результатам которых при необходимости и осуществлялось само переключение. Для контроля вычислительного процесса применялись различные блоки контроля, которые осуществляли контроль информации на противоречивость, на разрыв связей, на зацикливание вычислительных процедур и т.п. Резервная машина могла взять на себя функции основной и самостоятельно, если в течение определенного времени прерывалась связь с основной машиной. Основная машина, вместо переключения на резервную машину (при возникновении соответствующего сигнала), продолжала работать самостоятельно, если в течение определенного времени прерывалась связь с резервной машиной. В этом случае на основной машине включались блоки контроля и в том числе те их части, которые работали на восстановление информации. Данные разработанные механизмы и средства в составе операционной системы реального времени, а также их настройка на конкретные условия применения обеспечили необходимую надежность работы комплекса средств автоматизации КП ТС (аппаратуры и программного обеспечения) в соответствии с требованиями на систему.
В реализации всех указанных задач по функциональному и общему программному обеспечению самое активное участие принимали: в части задач комплексного проектирования ПО: С.В.Володин, А.В.Карпов, В.М.Арефьев, Н.А.Рахлина; в части задач обработки информации о воздушной обстановке: А.Н.Зубковский, Э.Н.Хохлов, Ю.А.Толпышкин, Н.Л.Перминов, А.С. Трещалин., Ю.И.Бахмутский, М.С.Зильберфарб, Р.А.Клейменова, А.И.Куницына; в части задач управления активными средствами ПВО: Б.Ф.Балаев, Л.Л.Горинштейн, И.М.Пахомов, Т.А Чукеева, А.Николаева; в части задач управления и наведения истребителей-перехватчиков: Н.К.Алейников, Б.А.Невский, В.Ф.Калинин, Г.П.Бубнов, С.Г.Пронин, В.В.Бронякин, Т.Б.Свистова, Н.Ф.Назарова, Н.А.Луценко, Н.А.Дмитриева, Ю.А.Жаркова; в части задач управления ЗРК: Ю.М.Гиршович, Г.А.Свиридова; в части задач управления средствами радиопротиводействия: В.А.Карпов, В.Г.Черноморцев; в части задач операционной системы реального времени: В.Т.Торопчин, К.К.Колин, Ю.Г.Клевцов, Н.С.Цибульник, Л.Г.Жаворонкова, Е.И.Завиновская, В.Фролова; в части задач отображения информации: Ю.К.Тютюнников, В.М.Лелюхин, С.И.Дерябина, М.А.Ершова, Л.П.Логачева, В.С.Муравьев, Л.Г.Александрова; в части задач документирования информации: В.П.Хрипкова, А.Т.Петрова; в части задач технологии разработки ПО: .В.И.Бузылев, В.В.Ведихов, З.В.Комарова.
Все перечисленные работы по системе в целом и по комплексу средств автоматизации КП ТС, уникальные по своей сложности, новизне и объему, были выполнены в установленный срок. Система успешно прошла испытания и в начале 1979 г. была принята Заказчиком.
Во всем этом огромная заслуга принадлежит, прежде всего, главному конструктору системы И.К.Филатову. Благодаря его высокому профессионализму, энергичности, целеустремленности, настойчивости, организованности, умению разрешать конфликтные ситуации и находить взаимоприемлемые решения удалось преодолеть все трудности и преграды и добиться поставленной цели. Самой высокой оценки заслуживает его штаб в лице заместителей главного конструктора системы, главного конструктора комплекса средств автоматизации КП ТС и его заместителей (перечисленных выше). И, конечно, успех был достигнут благодаря напряженному труду всего коллектива разработчиков, проявившему высокий профессионализм, самоотверженность, энтузиазм и высокое чувство ответственности за порученное дело.
В ходе создания, испытания и внедрения этой первой для страны и для института комплексной территориальной автоматизированной системы управления силами и средствами ПВО был выполнен целый комплекс крупных научно-технических задач на основе решений, отличающихся оригинальностью и новизной:
-разработана и проверена на практике методология проектирования и внедрения крупных комплексных территориальных АСУ, учитывающая специфику районов развертывания;
-разработана и реализована система сбора, обработки, обобщения и укрупнения информации о воздушной обстановке с обеспечением требуемого ее качества;
-разработана и реализована система управления активными средствами ПВО (ИА, ЗРВ, радиопротиводействия), обеспечивающая требуемую эффективность их применения (с реализацией различных режимов работы);
-разработаны и проверены на практике принципы построения системы связи и передачи данных, позволяющие осуществлять эффективный обмен телекодовой и речевой информацией между объектами системы;
-разработано дееспособное программное обеспечение (функционирующее в режиме реального времени) для средств автоматизации всех видов КП системы общим объемом свыше 1 миллиона команд;
-разработаны и опробованы научные методы комплексной отладки и проверки работоспособности системы, которые позволили провести отладку и испытания системы при ограниченном количестве экспериментов с использованием летных средств.
В результате всего этого удалось существенным образом повысить эффективность тактических соединений ПВО, составляющих основу противовоздушной обороны страны.
Решенные при создании, испытании и внедрении данной системы научно-технические проблемы и полученный при этом опыт явились мощной основой для осуществления дальнейшей программы развития АСУ ПВО страны и нашли широкое применение в новых перспективных и модернизации ранее созданных АСУ как для ПВО, так и для других областей применения (в первую очередь, для управления воздушным движением страны).
После успешного завершения работ по данной системе разработка крупных комплексных территориальных автоматизированных систем управления широкого назначения стала основным направлением деятельности института.
Следует отметить, что в настоящее время эта система продолжает успешно функционировать после проведения ее модернизации с заменой аппаратуры на более современную.
За создание данной комплексной территориальной автоматизированной системы авторскому коллективу в составе 12 человек в 1979 г. было присвоено звание Лауреата Государственной премии. Среди них 8 сотрудников МНИИПА: И.К.Филатов, С.В.Володин, А.Н.Макаров, И.Т.Шаповалов, А.З.Минкин, О.Ю.Ланэ, Н.В.Мохин и Е.Н.Кондратьева.
Многие сотрудники института были награждены орденами и медалями. Мне был вручен орден «Знак почета». Награждение происходило в торжественной обстановке в московском Кремле.
5. Заключение
Последние 12 лет я работал в разных компаниях по специальности АСУ различного назначения. Приобретенные в институте знания, практический опыт, системный подход, организаторские навыки позволили мне достаточно легко входить в курс новых дел и успешно выполнять возложенные на меня обязанности.
Анализируя свой трудовой путь длительностью в 52 года, делаю для себя однозначный вывод о том, что 40 лет творческой деятельности, проведенные в МНИИПА, являются лучшими годами моей жизни. И за это я бесконечно благодарен родному институту и моим дорогим коллегам и друзьям, с которыми мне довелось и посчастливилось вместе работать.
В заключение хочу отметить, что последние 15 лет являлись чрезвычайно трудными для института. Это было связано, прежде всего, с проблемами финансирования большинства НИР и ОКР. Но институт сумел выстоять, продолжить успешно функционировать и сохранить ведущее положение в своей отрасли. И в этом огромная заслуга его сегодняшних руководителей – Генерального директора С.С.Свердлова и Генерального конструктора Я.В.Безеля, сумевших преодолеть возникшие трудности и придать институту новый импульс в его деятельности.
Статья передана в журнал «Вопросы радиоэлектроники» 17.01.07.