Разработка и производство радиоэлектронных устройств и комплексов промышленного и специального назначения
 
 
25.11.2017
COTS технологии PDF Печать E-mail

Быть конкурентоспособным – главная задача, стоящая перед всеми участниками рынка военных и специальных систем. В сегодняшних условиях жесткой конкуренции рыночные законы создания новых поколений систем диктуют производителям необходимость сокращения сроков разработки и производства, обеспечения современного функционала, надежности и качества на фоне недостаточных кадровых, временных и финансовых ресурсов. Создать конкурентоспособные отечественные оборонные системы, гарантировать долговременный успех этого бизнеса невозможно без грамотного учета новейших общемировых бизнес-тенденций и инженерных достижений в области современных встраиваемых компьютерных COTS-технологий (Commercial off the Shelf), как аппаратных, так и программных.

Проекты, в которых используются COTS технологии,объединяет одно - для их создания широко использованы готовые аппаратные и программные компьютерные технологии открытого типа, ранее широко апробированные и/или стандартизованные на рынке общепромышленных гражданских приложений. То есть COTS-технологии - это технологии, нормативная база которых развивается и поддерживается как в рамках международных (IEC/МЭК, ISO) и национальных (ANSI, DIN, IEEE, ГОСТ) организаций по стандартизации, так и в рамках крупных профессиональных международных консорциумов (ARINC, PCISIG, VITA, PICMG, GroupIPC и т.д.) Стандартизация ведётся совместными усилиями большого числа конкурирующих, в том числе наиболее крупных компаний-производителей. Главным фактором начала процесса стандартизации конкретной открытой компьютерной технологии является её широкое признание рынком, то есть большим числом фирм-производителей и потребителей, работающих в различных вертикальных и горизонтальных секторах рынка: промышленных системах, телекоммуникации, машиностроении и робототехнике, стационарных и бортовых военных встраиваемых системах и т.д. Пример открытых COTS-технологий системного уровня для приложений повышенной надежности - магистрально-модульные шинные интерфейсы: VMEbus, CompactPCI, сетевые и коммуникационные интерфейсы: Ethernet, MIL-STD-1553, RS422/485, ARINC-429/629 и т.д.

Преимущеста продуктов COTS

Оборонные приложения требуют значительных мощностей обработки, объемов памяти и пропускной способности сети. Коммерческие продукты способны удовлетворить эти требования так, как никогда не могли специально разработанные военные технологии вычислительной обработки, потому что продукты COTS разрабатываются в условиях высококонкурентного и быстро меняющегося мира потребительской электроники. И в то время как производительность, объемы и пропускная способность в условиях коммерческого рынка растут, цена снижается в результате рыночной борьбы конкурентов. Это положительно отражается на соотношении цена/производительность для военных вычислительных приложений. Однако, продукты COTS не только влияют на соотношение цена/производительность. Их применение отражается на таких характеристиках как долговечность, сокращение рисков, возможность модернизации, ремонтопригодность. Продукты COTS предлагают соотношение цена/производительность, необходимое пользователям военных вычислительных систем, и одновременно - уменьшают общую стоимость поддержки изделия на протяжении всего срока службы.

Понимание природы устаревания
За последние десятиление возможность использования решений COTS стало реальностью для военных вычислительных систем. Широта выбора, современная технология, снижение затрат - лишь некоторые из преимуществ, получаемых военными системными интеграторами, генеральными подрядчиками и их заказчиками. Однако, реализация концепции COTS также ставит проблемы. Возможно, самая важная из них - как системные проектировщики могут реализовать преимущества COTS в экономическом и производственном отношении без ущерба для долгосрочной целостности системы.

При том, что производители полупроводникового оборудования выпускают на рынок улучшенные процессоры примерно раз в три месяца, а новые поколения - каждые полтора года, вычислительная мощность стала доступна системным проектировщикам как никогда ранее. Обратная сторона этого стремительного технологического развития, однако - неизбежно сопутствующее ему устаревание компонентов. При разработке эффективных мер против устаревания компонентов важно понимать природу этой проблемы. В принципе устаревание бывает трех типов:

Технологическая эволюция - когда разрабатывается новое поколение технологии, в результате чего предыдущее полностью устаревает. Обычно новое поколение обеспечивает улучшенную производительность и расширенную функциональность, часто при более низкой стоимости. Однако при этом важен эволюционный характер развития, когда новое поколение, как правило, выполняет ту же функцию, что предыдущее.

Технологическая революция - когда появляется новая технология, превосходящая старую.

Влияние рынка - когда спрос на компонент или технологию падает до уровня, когда изготовители считают продолжение производства экономически неоправданным. Значение этой проблемы растет, так как рынки оборонной и аэрокосмической промышленности уже не имеют достаточного покупательской способности, чтобы убедить изготовителей продолжать производство, например, какого-либо процессора.

Каждый тип устаревания ставит собственные проблемы, и эффективный ответ можно получить только при комплексном подходе.

Расширенная поддержка жизненного цикла

Один из наиболее эффективных способов снизить затраты на поддержку изделия и риск устаревания - расширенная поддержка жизненного цикла изделия. Разработчики оборонных и аэрокосмических систем хотят в полной мере использовать преимущества технологии COTS в отношении производительности и характеристик продукции, однако не менее важна необходимость длительного поддержания стабильности системы.

Обновление технологии. Использование стандартов, тщательное проектирование и разделение между аппаратным и программным обеспечением эффективно продлевает срок службы системы на десять-пятнадцать лет без значительной реорганизации. Изменения элементной базы полупроводникового оборудования не представляют проблем для приложения заказчика.

Долгосрочное управление. Фундаментальным элементом COTS технологий является подход к вопросам долгосрочной поддержки – в связи с которым для этой программы планируется длительный срок службы. Организация по управлению жизненным циклом продукта (PLM)  состоит из трех групп:

  • техническая поддержка
  • долгосрочная поддержка (в дополнение к возможности делать закупки перед снятием с производства, заказчики могут также сразу приобретать все компоненты, необходимые на весь срок службы изделия; и, в силу соглашения о долгосрочной поддержке (LTS), компания хранит запасы компонентов, находящихся в собственности заказчика)
  • ремонтное обслуживание

С полным правом открытой COTS-технологией можно назвать и ту, которая является стандартом де-факто, то есть является широко распространённой на различных целевых рынках и/или создается известным производителем. В качестве примера можно назвать ряд известных операционных систем общего назначения: MS Windows NT, UNIX, AIX, Solaris и встраиваемых операционных систем реального времени: VxWorks, OS9, pSOS+, VRTX, QNX, OSE, LynxOS и, соответственно, широкий класс инструментальных технологий разработки в рамках названных операционных систем: C/C++, ADA и т.п.

В самом общем смысле можно сказать, что COTS-технология - это та технология, львиная доля инвестиций в которую определяется не военным, а офисным и/или общепромышленным "рынком". Под это определение попадают архитектуры процессоров, сетей, графики; инструментальные программные технологии, операционные системы (ОС), прикладное и инструментальное ПО для различных ОС, полупроводниковые технологии и т.д. и т.п., вплоть до идеологии (алгоритмы, методология, архитектуры) продуктов. Поскольку сегодня даже апробированная, доказанная широким рынком идеология коммерческого продукта стоит очень дорого.

Таким образом, сегодня для реализации систем специального назначения в подавляющем большинстве случаев ставится вопрос о выборе и адаптации(если адаптация необходима) ряда конкретных компьютерных COTS-технологий, а не вопрос создания новой технологии. В действие вступает популярный принцип NDE (Non-Developmental Item) - использование "неразрабатываемых заново технологий". Это не технический принцип. Это принцип менеджмента и бизнеса. Таких примеров подхода к производству продукции специального назначения можно привести немало. Этот подход, имея подчас видимые недостатки (например, вполне возможна некая "избыточность" конкретной боевой системы), с лихвой себя окупает в большинстве военных приложений за счет сокращения инвестиций в новые разработки, сокращения сроков создания системы и минимизации времени вывода готового изделия на рынок.

Отметим основные мотивы и тенденции, характеризующие сложные процессы формирования современной технической и бизнес-политики на рынке компьютерных технологий военного назначения последнего десятилетия:

  • резкое снижение военных бюджетов стран-производителей и потребителей;
  • усиливающаяся локальная и международная конкуренция между поставщиками за военные заказы, приводящая, в частности, к требованию ускорения выхода на рынок с готовым продуктом и снижению цен;
  • подавляющее преимущество в темпах и качестве технологического развития общегражданских компьютерных технологий над военными, приводящее к перетоку производительного капитала с военного рынка на гражданский;
  • усиление рыночных процессов диверсификации производства, аутсорсинг;
  • ориентация независимых производителей базового программного и аппаратного обеспечения не только на рынок военных ОЕМ-потребителей, но и на рынок промышленных, научных, медицинских, коммуникационных и тому подобных гражданских приложений;
  • увеличение общего количества приложений компьютерных технологий для решения задач в военной сфере, наряду с резко возрастающей сложностью/наукоёмкостью и информационной насыщенностью боевой техники;
  • уменьшение затратной доли аппаратного обеспечения в стоимости новых боевых компьютерных систем и возрастание долей проектного менеджмента/инжиниринга, прикладного программного обеспечения, определяющей стоимость сопровождения и модернизации сложной аппаратно-программной среды

Перечисленные выше "влияющие факторы" диктуют главный вывод: время, когда "военные компьютерные технологии" определяли как с финансовой, так и с технологической точки зрения лицо всего компьютерного мира, прошло. Сегодня "гражданский рынок" средств вычислительной техники, как наиболее финансо-содержащий, диктует свои общие технологические, организационные и бизнес-правила жизни рынку "военному".

Это основополагающий "глобальный" принцип и ключевая тенденция в развитии современных военных компьютерных технологий. Непонимание его или недооценка имеют только одно последствие: ускоряющееся отставание на фоне серьёзных финансовых и временных затрат. С минимальным или нулевым конечным результатом. В конечном итоге, учитывая всю важность задач, решаемых средствами компьютерных технологий по обеспечению совокупных боевых характеристик военной техники, недоучёт этого глобального принципа гарантированно приведёт к потере имеющихся основных конкурентных преимуществ и, как следствие, уходу с рынка. Важно подчеркнуть, что формулировка этого принципа применима к любому производителю.

Ещё один важный вывод, прямо следующий из предыдущего: абсолютное большинство новейших военных компьютерных систем сегодня являются отражением лучших технологических достижений, устойчивых стандартов де-факто и де-юре из мира общегражданских, общепромышленных аппаратных и программных технологий. В перспективе эта тенденция будет только усиливаться.

Сложность современных военных компьютерных систем, их разнообразие, необходимость сокращения прямых и косвенных инвестиций в их разработку, модернизацию и сопровождение, требования интенсификации процесса создания новых поколений техники вследствие ужесточающейся локальной и международной конкуренции, развитие кооперационной инфраструктуры ведения совместного бизнеса по производству-продаже-сопровождению, в том числе и с зарубежными компаниями, поиск путей повышения эффективности и гарантий собственных инвестиций крупными ОЕМ-производителями военной техники, объективно заставляют военных аналитиков вставать на путь использования наиболее распространённых, открытых, стандартизованных компьютерных технологий, адаптированных на уровне механических, логических, электрических и системотехнических международных стандартов для создания широкого спектра законченных приложений, в том числе жесткого военного исполнения.

Современная методология создания военных встраиваемых систем реального времени на базе открытых стандартных аппаратных и программных технологий основывается на общей идеологии NDI (Non-Developmental Item), "неразрабатываемых заново", готовых модульных аппаратных и программных изделий/компонентов,  означая следующее:

  • заказчик не будет заново финансировать разработки модульных аппаратных и программных компонентов и, тем более, технологии их создания, что значительно дороже. Один и тот же компонент, например одноплатный компьютер с определённой операционной системой, может быть использован для реализации самых разнообразных проектов - от тренажёра до управления РЛС, от сонара до системы АСУ ПВО или управления огнем;
  • преимущественное, с целью удешевления, использование стандартных и совместимых, серийно выпускаемых аппаратных модульных компонентов соответствующего исполнения для создания военной техники;
  • 100-процентная программная совместимость модулей коммерческого, промышленного и военного исполнения, что позволяет минимизировать стоимость процесса по созданию конечного боевого изделия в целом

Изделия COTS. COTS - "готовые к применению модули коммерческого исполнения" (Commercial Off-The-Shelf). Рабочий температурный диапазон: от 0 до +50 или 70°С. Могут использоваться в качестве технологического, тестового или тренажерного оборудования.

Изделия ROTS. ROTS - "готовые к применению модули повышенной надежности" (Rugged-Off-The-Shelf). Рабочий температурный диапазон: от  -40 до +85°С. Эти изделия уже могут использоваться в боевых системах.

Изделия MOTS. MOTS - "готовые к применению модули военного исполнения" (Military-Off-The-Shelf). Рабочий температурный диапазон:  от -55° до +105 или 125°С. Отличаются наиболее жесткими техническими и эксплуатационными характеристиками. Используются в критичных к надёжности бортовых, в том числе авиационно-космических приложениях, в сложных промышленных системах.

Открытые коммерческие, промышленные и военные компьютерные технологии находят применение и в России. Отечественные производители военной и специальной техники всё чаще сталкиваются с рыночными законами создания новых поколений конечных изделий, с необходимостью сокращения инвестиций в разработку, создания новых современных, в том числе международных, коопераций для организации производства и сопровождения новой техники, с необходимостью сокращения сроков выхода готового изделия на рынок. Использование устаревших решений, нестандартных компонентов приводит к сложности модернизации, малому выбору модульных аппаратных и программных компонентов и как следствие - повышение цены и увеличение сроков, снижению конкурентоспособности. Несоблюдение стандартов всегда почти наказуемо!

Современные аппаратные и программные COTS-технологии являются тем самым реальным базисом, вокруг которого сегодня и строится здание так называемых "двойных" технологий, способных эффективно работать как в промышленных,  так и в жестких военных приложениях при использовании единого программного инструментария.

COTS-технологии, как правило, являются серийными базовыми аппаратными и программными компонентами, предназначенными как для интеграции единичных заказных целевых систем, так и для комплектования собственного серийного производства оригинального целевого оборудования. То есть COTS-технологии - это инструмент создания систем, некая технологическая основа, а не конечная система. Они позволяют использовать огромный парк готовых покупных аппаратных и программных компонентов, при необходимости разрабатывать и производить собственные оригинальные модули и программное обеспечение, концентрируясь на самом главном и дорогом: системотехнике, менеджменте, инжиниринге, внедрении и сопровождении собственной целевой системы, разработке прикладного математического обеспечения, на реализации своего технологического ноу-хау в минимальные сроки.

Таким образом, использование открытых COTS-технологий сегодня - один из наиболее эффективных механизмов создания современной конкурентоспособной военной техники. Это современные технологические и организационные методы работы, ориентированные на концентрацию усилий производителей конечной военной продукции на свои главные конкурентные преимущества.

Обновлено 07.01.2011 12:47