Введение к работе
Актуальность работы.
Современное развитие средств телекоммуникаций (ТКС) характеризуется постоянно повышающимся быстродействием, миниатюризацией, возрастающей сложностью, интеграцией в единые комплексы связи, что физически сближает источники и рецепторы помех. Это приводит к ужесточению требований по обеспечению электромагнитной совместимости (ЭМС) и к необходимости ее учета на стадии проектирования устройств и систем телекоммуникаций, поскольку неполный или неверный учет этих требования приводит к значительному росту временных и материальных затрат производителя на последующую доработку создаваемой электронной аппаратуры и снижению ее конкурентоспособности. Все это и обострило проблему обеспечения ЭМС.
При оценке электромагнитной совместимости средств ТКС должны рассматриваться задачи внутрисистемной оценки ЭМС, когда учитываются непреднамеренные помехи, создаваемые средствами и устройствами конкретного объекта, а также задачи межсистемной оценки ЭМС, когда в качестве источников помех рассматриваются различные типы РЭС уже существующей группировки. В то же время, обеспечение функционирования отдельных подсистем в одной системе также является задачей обеспечения межсистемной ЭМС.
Это особенно актуально для мобильных комплексов оперативной обработки и передачи информации (МКООПИ), в составе которых могут использоваться одновременно различные средства связи и телекоммуникаций, представляющие собой сложную многоуровневую иерархическую многомерную систему. Отсюда следует необходимость их системного рассмотрения, базирующегося на едином подходе ко всем их составным частям с учетом взаимного влияния друг на друга, в части обеспечения ЭМС, и на систему в целом.
В связи с этим, для обеспечения конкурентоспособности изготовляемой продукции на внутреннем и внешнем рынке на промьппленных предприятиях требуется создание систем управления процессами обеспечения ЭМС (менеджмента в области ЭМС), которая на промышленном предприятии должна
являть- \
4 ся составной частью системы менеджмента качества (СМК). Ее требования и рекомендации по разработке, внедрению, функционированию и контролю установлены в семействе стандартов ISO серии 9000.
Существующий комплекс международных стандартов ISO 9000 регламентирует, прежде всего, комплекс необходимых организационных действий и мероприятий по менеджменту качества, не давая никаких количественных оценок и не учитывая скрытых резервов качества сложных и больших систем. Руководство комитетов ISO, понимая несовершенство такого отношения, основное внимание уделило рассмотрению процессов обеспечения качества. Основной задачей при этом является изменение идеологии процесса проектирования с включением методов проектирования с использованием системы менеджмента качества'. На практике это предполагает использование системного подхода к обеспечению ЭМС изделий, начиная с ранних этапов жизненного цикла, а именно, при выборе их концепции построения, в ходе схемотехнического, конструкторского и технологического проектирования, а также в ходе процесса производства с учетом использования средств активного контроля.
Определенные успехи были достигнуты в решении задач обеспечения ЭМС различных ТКС, создании методов оценки электромагнитной обстановки (ЭМО) и ЭМС, методов разработки и гармонизации национальных и международных стандартов и технического регулирования. Большой вклад в области разработки методов, алгоритмов и программ, обеспечивающих выполнение требований ЭМС при проектировании ТКС, внесли отечественные ученые: Ке-чиев Л.Н., Князев А.Д., Князь А.И., Гурвич И.С. и др.; в области разработки НТД: Кармашев B.C., Балюк Н.В. и др. Вопросам менеджмента в области ЭМС посвящены работы зарубежных ученых: Т. Уильямса, Д. Уайта и др.
Однако, проведенный анализ методов обеспечения ЭМС РЭС показал, что в имеющихся работах в основном уделяется внимание вопросам, связанными с обеспечением внутрисистемной ЭМС, в то же время, эффективность функционирования мобильных радиоэлектронных комплексов в большей степени определяется межсистемной ЭМС. А именно эти вопросы сегодня в от-
5 крытой печати отражены слабо. В связи с чем назрела необходимость разработки эффективных подходов к обеспечению межсистемной ЭМС мобильных радиоэлектронных комплексов, особенно локализованных в ограниченном пространстве.
Кроме того, анализ состояния исследований за рубежом свидетельствует, что научные организации США, Франции, Германии, Китая и др. сегодня уделяют этому вопросу большое внимание. В частности, эффективную систему осуществления технического регулирования в области ЭМС имеют государства - члены Европейского Союза. В РФ после вступления в силу Федерального Закона «О техническом регулировании» для всех разрабатываемых и изготовляемых элементов и устройств телекоммуникаций различных назначений и видов должны быть установлены обязательные требования ЭМС и изготовители технических средств (ТС), в том числе ТКС, должны будут подтвердить соответствие своей продукции этим требованиям с использованием форм обязательной сертификации или декларирование соответствия. Это обстоятельство предъявляет более высокие требования к организации работ на отечественных промышленных предприятиях-разработчиках и изготовителях средств ТКС, что и обострило актуальность поставленной в работе задачи.
В тоже время, сегодня в России отсутствует основной документ в области ЭМС - регламент по ЭМС. Это принципиально изменяет действующий в РФ порядок технического регулирования в области ЭМС, в соответствии с которым изготовители не несут ответственности за соответствие разрабатываемых и изготовляемых ТКС требованиям ЭМС, если эти требования не приведены в государственных стандартах или иных нормативных документах, имеющих обязательный характер. Проблема заключается в том, что на сегодняшний момент имеются документы (стандарты), регламентирующие требования ЭМС. Но при этом в РФ отсутствуют соответствующие документы, регламентирующие требования по порядку их реализации. Поэтому, сегодня главный конструктор решает сам, каким образом он будет обеспечивать вьтолнешіе требований по ЭМС, заложенные в ТЗ, при условии, что они вообще заданы. Но при этом у
нас есть ограничения, которые также заложены в ТЗ - материальные ресурсы и сроки. Для выгоды предприятия и то, и другое должно быть минимальным. Эта самостоятельность дает главному конструктору свободу выбора, которая не связывает его конкретными способами и методами обеспечения ЭМС, но с другой стороны, не гарантирует, что ЭМС будет обеспечена при учете заданных ограничений. Именно все это и определило важность и практическую значимость решаемой в диссертации научно-технической задачи - обеспечение межсистемной электромагнитной совместимости МКООПИ, в том числе его подсистем, локализованных в ограниченном пространстве, с использованием системы менеджмента качества.
Целью настоящей диссертационной работы является повышение качества разработки радиоэлектронных средств и эффективного обеспечения межсистемной ЭМС мобильных комплексов оперативной обработки и передачи информации, в том числе его подсистем, локализованных в ограниченном пространстве, с использованием системы менеджмента качества при ограничении на временные, технические и финансовые ресурсы.
Поставленная цель достигается решением следующих задач:
- анализ методов обеспечения ЭМС при разработке РЭС;
-обоснование использования СМК для обеспечения ЭМС;
-выбор критериев эффективности обеспечения ЭМС МКООПИ с использованием СМК;
обоснование алгоритма оценки электромагнитной обстановки (ЭМО) в местах предполагаемой дислокации МКООПИ;
разработка методики оценки ЭМС МКООПИ с радиоэлектронными средствами, размещенными в заданном районе дислокации;
разработка алгоритма реализации систематизированных мероприятий, обеспечивающих ЭМС при разработке РЭС с использованием СМК;
разработка проекта стандарта организации, регламентирующего требования по порядку реализации, предъявляемых к продукции, требований по ЭМС.
7 Методы исследований
При решении поставленных задач использовались принципы системного анализа, методы теории больших систем, методы математического моделирования, элементы теории экранирования, методы и средства обеспечения электромагнитной совместимости, принципы теории СМК.
На защиту выносятся:
Алгоритм реализации систематизированных мероприятий, обеспечивающих ЭМС при разработке РЭС;
Критерии эффективности обеспечения ЭМС МКООПИ с использованием СМК.
Требования к интегральному критерию качества элементов АФУ МКООПИ.
Алгоритм оценки электромагнитной обстановки в местах предполагаемой дислокации МКООПИ.
Методика обеспечения ЭМС МКООПИ с радиоэлектронными средствами, размещенными в заданном районе дислокации.
Основные научные результаты:
Проведено обоснование использования СМК для эффективного обеспечения ЭМС на всех этапах его ЖЦ.
Разработан алгоритм реализации систематизированных мероприятий по обеспечению ЭМС при разработке РЭС с использованием СМК.
Предложен комплексный подход к решению задачи ЭМС МКООПИ.
4. Разработан проект стандарта организации, регламентирующего требова
ния по порядку реализации, предъявляемых к продукции, требований по ЭМС.
Практическая значимость результатов работы: Использование полученных в работе результатов позволяет:
обеспечить эффективное управление процессом разработки, производства и испытаний РЭС;
снизить затраты и сократить сроки их разработки за счет более полного учета, существенно влияющих факторов;
- снизить объем последующих доработок, вызванных отсутствием требований ЭМС, на самых ранних этапах проектирования и систематизированных мероприятий, оформленных в виде проекта стандарта организации, регламентирующего порядок выполнения этих требований.
Реализация результатов. Результаты теоретических и экспериментальных исследований использованы в ОКР «Агитпункт», выполненные при непосредственном участии автора, при разработке МКООПИ. Они нашли практическое применение на ряде предприятий при проектировании перспективных помехоустойчивых средств и устройств систем связи, а также реализованы при разработке мероприятий по обеспечению ЭМС элементов ТКС и в ТЗ на разработку новых перспективных помехоустойчивых видов аппаратуры (ООО «НИИИСТ»). Результаты внедрены в нормативные документы ФГУП «МНИР-ТИ» (СТП ИУЯШ 460004.001-2003). Результаты также внедрены в учебный процесс МИЭМ на кафедре «Радиоэлектронные и телекоммуникационные устройства и системы». Имеются 3 Акта внедрения.
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы опубликованы в рецензируемых научно-технических журналах. Докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях: 10-й Российской НТК по электромагнитной совместимости технических средств и электромагнитной безопасности, 2008 г., г. Санкт-Петербург; 6-й международной конференции по информационным и телекоммуникационным технологиям в интеллектуальных системах, 2007г., Греция; международной НТК «Инноватика -2007», г. Сочи; международной НТК «Инноватика -2008», г. Сочи.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 8 работ, в том числе 1 статья в журнале из Перечня ВАК РФ.
Объем и структура диссертации
Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы из 78 наименований. Основной текст диссертации изложен на 154 страницах и содержит 39 рисунков и 33 таблицы.
