Интеграция лаборатории ЭМС в систему распределенного проектирования прототипов изделий приборостроения

Одним из основных требований к свойствам, предъявляемых к продукту, содержащему помехообразующие и/или помеховосприимчивые элементы, является выполнение регламентов по электромагнитной совместимости (ЭМС) в соответствии с Техническим регламентом Таможенного союза (ТР ТС 020/2011) и другими действующими нормативными документами или стандартами. Для контроля выполнения данных требований на каждом этапе создания прототипа следует провести предварительные или диагностические испытания по ЭМС, сделав это на специализированных рабочих местах с помощью тестового и измерительного оборудования. На заключительной стадии изготовления прототипа необходимо осуществить сертификационное испытание в аккредитованной ЭМС-лаборатории с выдачей протокола по результатам процедуры и оформлением сертификата или декларации на подтверждение соответствия требованиям Технического регламента Таможенного союза и/или другим действующим нормативным документам и стандартам.

Таким образом, для развития подобной компетенции вместе с задачей создания и внедрения эффективной автоматизированной системы проектирования изделия или продукта возникает задача ее интеграции с автоматизированной системой сертификационных измерений и испытаний на соответствие требованиям по ЭМС.

Поставленная задача успешно решается в Центре проектирования инноваций АУ «Технопарк-Мордовия» (Саранск), где внедряется технология распределенного проектирования и создания прототипа по модели параллельного инжиниринга.

Согласно этой технологии сам прототип определен как наиболее простой вариант продукта, который содержит наиболее сложный элемент, а прототипирование рассматривается как быстрая «черновая» реализация базовой функциональности для анализа работы проектируемой системы в целом.

Очевидно, что чем быстрее будет создан прототип и подтверждено высокое качество его свойств и характеристик, тем более высокими окажутся конкурентные возможности серийного продукта. Поэтому модель параллельного инжиниринга, при которой одновременно ведут работу многопрофильные группы специалистов, успешно внедряется в практику проектирования инноваций передовых отечественных предприятий [1].

Модель реализации основана на методологии инновационного процесса пятого поколения по известной классификации Р. Росвелла [2]. Главная особенность методологии заключается в ее опоре на архитектуру и инфраструктуру интегрированных сетей и систем. На рис. 1 показана архитектура такой системы, реализуемой в ЦПИ «Технопарк-Мордовия».

Рис. 1. Структура ЦПИ в аспекте информационных технологий

В соответствии с рабочим проектом создания предприятия, ЦПИ с технологической точки зрения представляет собой ядро распределенной системы автоматизированного проектирования (САПР), содержащее средства автоматизации инженерии требований, инженерии системной архитектуры, инженерии испытаний.

В настоящее время в научно-технической литературе при представлении функциональности распределенных САПР в аспекте информационных технологий основное внимание уделяется инженериям требований и системной архитектуры [3]. Особенностью ядра распределенной САПР прототипов, реализуемого в ЦПИ, является включение в его состав автоматизированной системы испытаний, обеспечивающей инструментальную поддержку инженерии испытаний. Она имеет клиент-серверную архитектуру, работает в локальной вычислительной сети, сопрягается с другими информационными и служебными вычислительными сетями и по своему строению разделяется на две крупные части: серверный комплекс и автоматизированные рабочие места испытателей.

Серверный комплекс состоит из сервера баз данных, сервера защиты информации и сервера специальных вычислений.

Автоматизированные рабочие места испытателей служат для предоставления специалистам пользовательских интерфейсов работы с функциями системы, в том числе с общими сервисами, включающими визуализацию и документирование информации, пользование электронными справочниками, словарями и электронной базой нормативной, рабочей и руководящей информации для испытаний. Развертывание автоматизированной системы испытаний по ЭМС внутри системы распределенного проектирования ЦПИ показано на рис. 2.

Рис. 2. Схема развертывания автоматизированной системы испытаний по ЭМС на плане помещений ЦПИ

Подключение серверного комплекса испытательного центра к защищенным каналам передачи данных глобальной сети проектирования осуществляется через сервер САПР центра ЦПИ. Функционально это реализуется средствами PLM-системы Teamcenter фирмы Siemens. Архитектура системы построена по технологии «клиент-сервер» и включает расположенный на сервере САПР-центра Teamcenter Server, который предоставляет рабочим местам клиентов интерфейсы для работы с модулями системы (Teamcenter Client). Серверная испытательного центра, спроектированная как помещение специального назначения, оборудована двумя серверами HP ProLiant DL360 Gen9. Программное обеспечение серверов Teamcenter Server, Siemens NX license server, лаборатория ЭМС ЦПИ, оснащенная модульной системой сертификационных измерений и испытаний на соответствие требованиям по ЭМС (МССИИ ЭМС), радиобезэховой камерой FACT 10-4.0 Standard и измерительной камерой GTEM 5407, предназначена для проведения сертификационных (окончательных) измерений и испытаний с выдачей протокола по результатам работ. Испытания и измерения, проводимые МССИИ ЭМС в радиобезэховой камере и в измерительной камере GTEM 5407, полностью автоматизированы благодаря специализированному программному обеспечению (СПО). Автоматизация испытаний на устойчивость к радиочастотному электромагнитному полю по ГОСТ 30804.4.3-2013 (IEC 61000-4-3:2006), на устойчивость к кондуктивным помехам, наведенным радиочастотными электромагнитными полями, по ГОСТ Р 51317.4.6-99 (IEC 61000-4-6-1996), а также измерение помехоэмиссии по ГОСТ 30805.14.1-2013 (CISPR 14-1:2005), ГОСТ CISPR 15-2014, ГОСТ 30805.22-2013 (СISPR 22:2006) осуществляются с помощью СПО EMC32 модулями М1, М2, М17 МССИИ ЭМС соответственно. Все модули изготовлены компанией Rohde & Schwarz. Структурная схема модулей М1, М2 и М17 при работе в радиобезэховой камере под управлением СПО ЕМС 32 представлена на рис. 3.

Рис. 3. Структурная схема модулей М1, М2, М17 МССИИ ЭМС

СПО ЕМС 32 представляет собой программную платформу, которая помогает автоматизировать проведение измерений помехоэмиссии и испытаний на помехоустойчивость/помеховосприимчивость согласно требованиям общепромышленных и военных стандартов. СПО ЕМС 32 предусматривает сбор, запись, анализ, хранение, мониторинг и отслеживание результатов испытаний и измерений в режиме реального времени, дистанционное управление измерительным и испытательным оборудованием модулей М1, М2 и М17 МССИИ ЭМС (система СЕМS100). Модульность платформы позволяет расширять и гибко конфигурировать необходимый функционал для реализации конкретных задач.

Подъем антенной мачты и вращение поворотного стола радиобезэховой камеры FACT 10-4.0 Standard при проведении измерений помехоэмиссии и испытаний на помехо­устойчивость также осуществляются дистанционно с помощью СПО ЕМС 32 через управляющий ПЭВМ и контроллер управления антенной мачтой и поворотным столом EMCenter, что обеспечивает полную автоматизацию измерений и испытаний.

Специализированное программное обеспечение ЕМС 32 лаборатории ЭМС относится к классу прикладных программ профессионального назначения.

В автоматизированной системе испытаний обмен выходными данными встроенных программ внутри локальной вычислительной сети НИЦ выполняется посредством набора сетевых протоколов передачи данных TCP/IP. Текущая информация и сведения, полученные в результате проведения испытаний, передаются на серверы испытательного центра, где становятся доступны всем участникам распределенной системы.

Таким образом, модульная система сертификационных измерений и испытаний на соответствие требованиям по ЭМС полностью интегрируется в систему распределенного проектирования ЦПИ, что позволяет на этапе сертификационных испытаний прототипов проводить работы в дистанционно-управляемом автоматизированном режиме и обеспечивает высокую технологичность и компетентность ЦПИ АУ «Технопарк Мордовия» при разработке изделий приборостроения.