170921 00 tankВипробуване США застосування готової комерційної продукції покращує швидкість та знижує вартість розробки військових систем. Саме COTS компоненти дають можливість отримати необхідне для потреби часу рішення в стислі терміни та за меньші гроші.

 

Сьогоднішній матеріал присвячений питанню використання COTS компонентів у військовій сфері – до чого рано чи пізно прийде українське військо, хоча в окремих системах вони вже можуть використовуватись і без акценту на цьому

 

Ні для кого не секрет, що регіональні військові організації по всьму світу все частіше зайняті пошуком більш економічно ефективних та доступних за ціною електронних систем, які можна постачати в найкоротші строки. Відпрацьована модель для виконання цих вимог міститься у схемі використання COTS компонентів (commercial-off-the-shelf - готове комерційне електронне обладнання), що вже давно практикується у США як ефективний підхід для зниження витрат і прискореного розгортання передових технологічних рішень. Серед інших переваг застосування електронного обладнання COTS - покращена взаємосумісність та спрощення процесів модернізації систем шляхом використання відкритих стандартів та чітко визначених технологічних дорожніх карт. Розробники військових систем в Україні можуть звернути увагу на успішне застосування в американській аерокосмічній та оборонній промисловості електронного обладнання COTS як структурних елементів для ключових потужних систем. Протягом більш ніж двадцяти років, Міністерство оборони США доводило: використання електронного обладнання COTS у потужних системах, розгорнутих у жорстких бойових умовах, - такого як бортові обчислювальні машини (Mission Computers), радіолокаційні станції, засоби радіоелектронної боротьби (EW) та розвідки, спостереження та рекогносцировки (ISR), а також мережеві комутатори - знизить експлуатаційні витрати та прискорить його розробку і розгортання.

 

Старий підхід з розробки потужних оборонних систем, у якому залучено замовлене проектування та фірмові технології, більше не є вигідним. Системні інтегратори США виявили, що проекти на замовлення значно дорожчі та потребують більше часу на впровадження. Вони почали задіювати рішення COTS як альтернативу замовним військовим, космічним та комерційним аерокосмічним рішенням, через які ті змушені вести справи з одним єдиним постачальником. Підхід COTS надає системним інтеграторам доступ до широкого діапазону повністю протестованих і придатних для польових умов виробів з відкритою архітектурою. Впродовж останніх двох десятиріч у США, в різних програмах було переконливо доведено, що застосування структурних елементів COTS знижує витрати та прискорює поставку інноваційних рішень для війська.

 

170921 01 tank

Модулі обробки цифрових сигналів CHAMP-XD1 та CHAMP-XD2 на основі процесора Intel Xeon-D дозволяють досягати швидкостей обробки даних суперкомп’ютерів на надійних вбудованих системах / Фото: Curtiss-Wright

 

Актуальним для розробників систем питанням є те, чи можуть вони не використовувати технології COTS? Спеціалістам, в завдання яких входить управління бюджетами для військових платформ, слід визначити, які плюси ними буде здобуто для своїх ключових програм за допомогою використання COTS компонентів. Вони побачать новий світ широковикористовуваних відкритих стандартів та відкритої архітектури, який надає доступ до електронного обладнання найвищої на сьогодні продуктивності, а також цілісну дорожню карту майбутніх технологій із швидшим строком досягнення. Раніше, деякі міжнародні інтегратори оборонної індустрії, незважаючи на зацікавленість скористатися перевагами моделі COTS, вагалися через занепокоєння щодо обмежень які регламентуються Правилами міжнародної торгівлі зброєю ITAR («International Traffic in Arms Regulations»). Добрі новини полягають у тому, що зараз існують провідні постачальники технологій COTS, що мають широку присутність в Європі, і виготовляють вироби, які вільні від обмежень ITAR, або не мають таких потенційних обмежень. Окрім зниження витрат і ризиків невиконання програми, досягнутого завдяки використанню апаратного обладнання COTS, також досягається захист додаткових позитивних характеристик, наданих системним інтегратором в країні. Будь-яка необхідна інтеграція, програмний додаток та розробка на системному рівні, необхідні для модифікації платформи на базі COTS із метою задоволення конкретних потреб кінцевого користувача, все ще можуть здійснюватися у межах країни.

 

Іншою важливою та все більш поширеною тенденцією в розробці військових систем є зменшення часових рамок, протягом яких необхідно надати клієнту робочі рішення. У США Міністерство оборони здійснило суттєве відхилення у бік скептичного мислення. Через скорочення бюджету на проекти з досліджень та розробок, на даний час Міністерство оборони США вимагає від системних інтеграторів демонстрації робочого програмного додатку, побудованого на новітній технології як варіанту рішення, після чого виконується остаточна система з можливістю розгортання, в якій використовуються технології наступного покоління. Цей підхід, який називається «спіральною розробкою», дуже добре підтримується за допомогою моделі COTS. Пов’язаною із ним тенденцією є бажання Міноборони США отримати електронні рішення з доведеним високим рівнем технологічної готовності («technology readiness level» - TRL), що означає можливість демонстрації запропонованого рішення, зі сподіванням на здійснену попередню сертифікацію та проведене затвердження шляхом попереднього розгортання. Закладеним в електронному обладнанні COTS підходом ідеально дотримуються вимоги до перевіреної та випробуваної технології. Продукція COTS має підвищену надійність, досягнуту придатністю для використання в польових умовах та удосконаленістю завдяки використанню масовим споживачем у багатьох програмах, за численних зовнішніх та робочих умов. Результатом цього є реальні дані, що використовуються для постійного покращення продуктивності системи та її надійності.

 

Історичний крок назад від дорогого системного проектування, виконаного на замовлення, та у напрямку до розповсюдженого використання електронного обладнання COTS, - і відкритої архітектури - уперше був продиктований змістом службової записки, написаної колишнім міністром оборони США Вільямом Перрі (William Perry) в 1994 році. У записці міністра Перрі, Міністерство оборони США отримало розпорядження використовувати продукцію COTS в усіх можливих випадках. За останні два десятиріччя, Міністерство оборони США перетворило підхід COTS на обумовлений договором мандат. Допоміжним засобом для досягнення успіху в рамках підходу COTS стала розробка міцної екосистеми конкурентами з постачання електронного апаратного обладнання. Ці постачальники, які співпрацювали у таких торговельних організаціях, як VITA (www.vita.com), разом з учасниками-представниками головних військових фірм-підрядників та державних закладів, постійно визначали, покращували та сприяли використанню провідного на сьогодні апаратного обладнання COTS та електротехнічних стандартів. Цими стандартами, - такими як VMEbus («VersaModule Eurocard bus») та його потужнішим і продуктивнішим наступником VPX (V - VME, P - PCI та X) - встановлюються та модернізуються найбільш розповсюджені форм-фактори апаратних модулів, з’єднувачі та електричні інтерфейси для побудови сучасних військових систем. В даний час, модульна та системна архітектура VMEbus та VPX перетворилася на фактичні стандарти для створення військових систем США.

 

Читачеві важливо розуміти, що поняття «COTS» у даному контексті не стосується системних компонентів, розроблених для використання на комерційному ринку. Навпаки, військова продукція COTS спеціально розроблена постачальниками COTS, які зосереджують увагу на військовому ринку. Ці постачальники особливим чином розглядають та вирішують завдання, що постають перед розробниками систем, які мають формувати системи та рішення, здатні оптимально функціонувати у жорстких умовах. Проектна експертиза застосовується до компонування, охолодження обладнання та вибору пристроїв, для забезпечення оптимальної роботи модулів та систем COTS під час знаходження в умовах надзвичайно високих температур, вібрацій та ударів, в яких зазвичай перебувають повітряні, наземні та морські платформи військового призначення. Військова продукція COTS відрізняється від комерційних використанням спеціалізованих технологій компонування та удосконаленого терморегулювання для досягнення вельми тривалого строку служби військових платформ, з одночасним уможливленням впровадження новітніх передових електронних технологій - таких як процесори Intel Xeon, пристрої FPGA («Field-Programmable Gate Array» - програмована користувачем вентильна матриця) та GPGPU («general-purpose computing on graphics processing units» - обчислення загального призначення на графічних процесорах). Окрім цього, у військових підсистемах COTS унікальним чином розглядаються питання стосовно обмежень розмірів, ваги та потужності, що перешкоджає доданню нових функцій у транспортні засоби, площа яких все більше обмежується - такі як танки, вертольоти і безпілотні літальні апарати.

 

170921 02 tank

Компактні, надлегкі бортові комп’ютери на базі COTS та мережеві комутатори ідеальні для використання на автоматичних платформах з обмеженим простором, вагою та потужністю і наземних транспортних засобах / Фото: Curtiss-Wright

 

До того ж, використання структурних елементів COTS прискорює виникнення нових інноваційних військових функцій шляхом звільнення системного розробника від зобов’язання проектування, будування та сертифікації основної апаратної інфраструктури для їх рішень. Наявна сучасна екосистема від постачальників апаратного обладнання COTS, підтримана у військових колах, в яких активно залучаються доведені переваги відкритої архітектури та відкритих стандартів, дозволяє системним розробникам зосереджувати увагу на своїх власних найсильніших конкурентних сторонах у плані інтеграції та функцій програмного забезпечення. В наш час зниженого фінансування оборони та зменшених ресурсів для здійснення науково-дослідних робіт, використання структурних елементів COTS дозволяє системним розробникам ефективніше витрачати наявні в них обмежені ресурси на розробку нових ключових функцій.

 

Іншими словами, значне досягнення, викликане залученням підходу COTS полягає у тому, що виробники запасних частин звільняються від необхідності розробляти основну інфраструктуру засобів обробки своєї системи. Замість цього, апаратне обладнання обробки можна придбати - набагато швидше та економічно ефективніше - серед постачальників, які здобули великий та унікальний досвід у зміцненні та компонуванні ультрасучасних комерційних технологій. Більш того, провідні постачальники продукції COTS впровадили ускладнені та ретельно обмірковані засоби обслуговування для зменшення ризиків морального зношування, і таким чином здобули ефективне підтримання електронним обладнанням COTS надзвичайно довготривалого строку служби більшості військових платформ.

 

З часу вперше розпочатої міністром Перрі ініціативи впровадження COTS технологій, відбулася важлива зміна стосовно того, звідки беруть початок різкі трансформації функціональних можливостей.  Багато років тому, функціональність залежала від апаратного обладнання. Однак, зараз спостерігається зовсім інша картина. У сучасному світі, функціональність, головним чином, обумовлена інноваціями у програмному забезпеченні, такому як складні програмні алгоритми FFT («fast Fourier transform» - швидке перетворення Фур'є), що використовуються в удосконалених додатках з обробки сигналів, радіолокаційних даних та зображень. Для підтримки цих програмних додатків, постачальники технологій COTS розробляють апаратні модулі та компактні підсистеми із використанням сучасних найпотужніших мікропроцесорів, пристроїв FPGA та GPGPU. Це дозволяє оборонній промисловості зосереджуватися на тих галузях, де інвестування в інновації матиме найбільший вплив, на передових додаткових інноваціях, які дозволяють їм відрізнятися від конкурентів та надавати військам удосконалені функції, які ті потребують щонайшвидше.

 

170921 00 tank

Інтегрована технологія COTS для обробки даних, роботи з мережею і керування відео-сигналами / Фото: Curtiss-Wright

 

Сьогодні, процесори технологій COTS, засновані на стандартах VME та VPX, мережеві комутатори та графічні модулі формують базу військової апаратної інфраструктури США. Переваги, отримані таким чином, є безперечними. Наприклад, для розробників систем радіоелектронної боротьби та засобів радіолокації значно логічнішим буде інвестування своїх ресурсів в апаратну частину системного рішення, аніж витрачання свого часу на розробку модуля процесора Intel, який ті можуть легко, швидко та економічно ефективно придбати у декількох надійних постачальників COTS-компонентів. Системні розробники також знижують ризик невиконання програми, оскільки апаратне обладнання COTS надається вже після завершення процесів розробки, перевірки на придатність та попередньої сертифікації. У результаті, військо на полі бою швидше отримує нові удосконалені функції. Підхід COTS дозволяє виробникам запасних частин та компонентів спрямовувати свої обмежені ресурси на розробку додатків, заснованих на унікальному програмному забезпеченні, які можуть працювати разом із перевіреними, легкодоступними структурними елементами COTS. Це також сприяє інноваціям та полегшує для виробників OEM процес впровадження наступної хвилі новітніх технологій, таких як штучний інтелект, глибинне навчання, когнітивна радіоелектронна боротьба, машинне навчання, 3D-дисплеї та доповнена реальність.

 

Кен Еванс, компанія Curtiss-Wright Defense Solutions

 

Для отримання додаткової інформації щодо переваг електронного обладнання COTS, запрошуємо завітати на сайт: www.curtisswrightds.com.

 

PS: Редакція спеціалізованого інформаційного інтернет-порталу Defence-UA.COM запрошує фахівців оборонної промисловості та представників Міністерства оборони України до дискусії по проблемі використання COTS компонентів для потреб оборони. Спробуємо розібратись в тому чи в змозі використання COTS компонентів допомогти швидко підвищити рівень обороноздатності держави та бойових спроможностей українського війська та чи, взагалі, доречно їх використання. Дискусія може, в тому числі, відбутись і в ході круглого столу для фахівців, який, в разі потреби, інформаційно-консалтингова компанія Defense Express готова організувати та провести.

 

Пропозиції та матеріали для публікації прошу надсилати на мою адресу (тисніть тут).

 

Валерій РЯБИХ

Редактор спеціалізованого інформаційного Інтернет-порталу Defence-UA.COM,

Директор з розвитку інформаційно-консалтингової компанії Defense Express

 

! При використанні вмісту сайту обов’язковим є активне гіперпосилання на defence-ua.com, що не закрите від індексації пошуковими системами

Переклад

ukarzh-TWenfrdeitptrues