Пензенское государственное научно-производственное предприятие Рубин
Создание в Пензе первых предприятий, по разработке и изготовлению вычислительной техники (1948-1953 гг.)
В настоящее время Пензенское Государственное научно-производственное предприятие «Рубин» является одним из лидирующих научно-исследовательских предприятий в России в области вычислительной техники.
Главный корпус ГНПП «Рубин»
А начиналось все 50 лет назад в далеком 1948 г.
В марте 1948 г. на заводе САМ был создан отдел математических машин, состоящий из конструкторского бюро электроинтеграторов и специализированной электротехнической лаборатории. Начальником отдела был назначен Е.В. Барышников, заведующим лаборатории Н.С. Николаев, а начальником КБ О.Е. Кроник.
Это подразделение первым в Пензе начало заниматься электронными вычислительными устройствами. Первый заказ на изготовление электронно-лампового интегратора по материалам эскизов, разработанных под руководством профессора А.И. Гутенмахера, отдел получил из ИТМ и ВТ АН СССР. В течение первой половине 1948 г. шла интенсивная подготовка — формировались кадры, пополнялось приборное хозяйство. К концу 1948 г. был подготовлен опытный образец электронно-лампового интегратора
В период с 1949 по 1952 гг. коллективом отдела были созданы электронно-ламповые интеграторы
Опытный образец интегратора
Электроинтегратор ЭЛИ-12-1
Основными участниками разработки и внедрения интеграторов в народное хозяйство от филиала СКБ-245 (НИИУВМ) были Н.С. Николаев, Э.С. Козлов, Е.М. Сегаль, Е.В. Барышников, И.К. Кутний, И.Н. Костырин, П.В. Пекорин, А.К. Щенников, Л.И. Бирюкова, О.Е. Кроник и еще целый ряд исполнителей работ.
Большую теоретическую и практическую помощь в создании интеграторов оказали сотрудники ИТМ и ВТ АН СССР, в их числе лауреат Сталинской премии, зав. лаборатории электромоделирования, д. т. н., проф. Л.И. Гутенмахер, лауреат Сталинской премии, ст. научн. сотр., к. т. н. Н.В. Корольков, директор ИТМ и ВТ, академик М.А. Лаврентьев, зам. директора ИТМ и ВТ д. ф.-м. н. В.А. Диткин и др.
В 1951 г. на базе отдела математических машин при заводе САМ было создано Конструкторское бюро — дублер Московского СКБ-245. Его начальником стал Н.С. Николаев.
Позднее в 1952 г. КБ было преобразовано в отдел аналоговых математических машин. Именно этот отдел влился в созданный на заводе САМ 9 февраля 1953 г. Пензенский филиал Московского СКБ-245, который считается родоначальником Государственного
Основной целью создания филиала было подключение Пензенского завода САМ к разработкам и производству электронных цифровых вычислительных машин.
Филиал первоначально состоял из одного отдела, руководимого Николаем Сергеевичем Николаевым. В этот отдел входили электротехническая лаборатория Эрика Сергеевича Козлова и конструкторский сектор, которым руководила Ольга Ефимовна Кроник.
Разработка аналоговых вычислительных машин (1953-1980 гг.)
Тематика работ, выполнявшихся в филиале в 1953-1954 гг. имела следующие направления:
- Разработка аналоговых вычислительных машин и устройств для решения систем обыкновенных дифференциальных уравнений.
- Разработка аналоговых вычислительных устройств для решения дифференциальных уравнений в частных производных
- Разработка аналоговых устройств для автоматического и автоматизированного управления объектами.
В рамках первого направления были разработаны и серийно выпускались на заводе САМ интегратор МПТ-11 (модель постоянного тока) с комплектом нелинейных блоков КНБ и интегратор МПТ-5.
В рамках второго направления в лаборатории Э.С. Козлова разрабатывались сеточные аналоговые устройства, для решения краевых задач теории поля, описываемых дифференциальными уравнениями в частных производных. Они широко применялись для обеспечения нужд разведки нефти и газа, а также определения условий оптимальной эксплуатации нефтяных и газовых месторождений. С этой целью разрабатывались, изготавливались, налаживались и внедрялись сеточные модели нефтяных пластов, а также были разработаны БДС-блоки дополнительной сетки, расширяющие функциональные возможности модели. Для этих же целей применялась разработанная в лаборатории Э.С. Козлова сеточная аналоговая вычислительная машина Одновременно по второму направлению в отделе Н.С. Николаева проводились работы по созданию автоматов тяговых расчетов — АТР. Эти аналоговые устройства не включались в контур управления локомотивом для обеспечения автоматического управления, а служили советчиками машинисту по оптимальному ведению поезда данным маршрутом.
В январе 1955 г. инженером Геннадием Васильевичем Вшивцевым в одном из Московских депо был введен в опытную эксплуатацию макетный образец АТР-1.
В 1953 г. филиалу была поручена разработка самого крупного в мире сеточного электроинтегратора Задание граничных условий в данном интеграторе осуществлялось по заданной временной программе. Для снятия результатов решения использовались ручное и автоматическое измерительные устройства, а также электронно-лучевой индикатор нестационарного режима, позволяющий наблюдать, измерять и фиксировать на фотопленку кривые наблюдаемых процессов. Количество радиоламп в электромодели было более 1000. Необходимая площадь для размещения аппаратуры ЭИ-С составляла около 300 м2
Разработка сеточного электроинтегратора ЭИ-С была успешно завершена в 1957 г. и сдана в промышленную эксплуатацию во ВНИИнефть. Эксплуатация ЭИ-С в 1956-1985 г. позволила с крупным народнохозяйственным эффектом решить комплекс задач большой государственной важности по разработке нефтяных месторождений.
Важнейшим этапом внедрения в народное хозяйство универсальных сеточных моделей в начале 60-x годов явилось создание и серийный выпуск универсальной сеточной электромодели УСМ-1. Конструктивно УСМ-1 была выполнена по блочно-агрегатному принципу, предусматривающему возможность комплектации аппаратуры потребителем в зависимости от вида решаемых задач. Модель УСМ-1 позволяла исследовать физические процессы, описываемые дифференциальными уравнениями в частных производных эллиптического типа, в том числе стационарных электрических и магнитных полей, потенциального движения несжимаемой жидкости, стационарных тепловых полей, ряда других аналогичных задач, а также дифференциальными уравнениями в частных производных параболического типа, в том числе для исследования явлений теплопроводности, диффузии, распространения электромагнитного поля в проводящих средах и решения других задач, приводимых к таким уравнениям физических процессов.
В модели УСМ-1 была реализована возможность программного управления заданием граничных условий, широкого изменения масштабов времени решения задач, автоматическое измерение и регистрация (печать) значений искомых функций.
Реализованные в УСМ-1 функциональные и эксплутационные возможности позволили серийно выпускать эту модель более пяти лет (на заводе САМ всего было выпущено около 20 машин).
География поставок моделей УСМ-1 была весьма обширна: Казань, Краснодар, Киев, Москва — для решения задач разведки и эксплуатации нефтяных месторождений, Москва и подмосковное Реутово - для решения задач разработки космических аппаратов, города Обнинск и Рига — для решения задач атомной энергетики, Восточная Сибирь, Якутск — для решения задач мерзлотоведения.
В 1963-1964 гг. под научным руководством Н.С. Николаева и Э.С. Козлова был разработан эскизно-технический проект универсальной сеточной электромодели УСМ-2, в котором было предложено создание ряда электромоделей для решения краевых задач теории поля различной степени сложности, в том числе электромодели с автоматической R-R-сеткой и R-C сеткой. Предполагалось, что электромодели будут подключаться для работы к цифровой ЭВМ. Однако идея создания ряда универсальных моделей поддержки не нашла.
А вот на модель с автоматической R-R-сеткой заказчик нашелся — институт ВНИИнефть. В 1965 г. коллектив лаборатории Э.С. Козлова приступил к разработке для него аналого-цифрового комплекса с автоматической R-R сеткой, который получил условное название «Сатурн».
Комплекс представлял собой совокупность автоматизированной сеточной АВМ «Вега» и универсальной ЭВМ М-220.
Значительный вклад в разработку АЦВК «Сатурн», созданный под руководством Н.С. Николаева, Э.С. Козлова, внесли инженеры В.С. Тюньков, О.С. Львов, Н.И. Соболев, В.А. Мирошкин, В.Н. Пункевич, А.С. Шафоростов, А.К. Наумова, а также К.Г. Кострицына, М.С. Козлова, В.С. Мачинская, К.П. Маренникова и многие, многие другие.
Тестовое программное обеспечение АЦВК «Сатурн» было написано лабораторией В.П. Спавлиня Рижского политехнического института. Контрольные задачи для проверки правильности функционирования АЦВК «Сатурн» разрабатывались сотрудниками лаборатории моделирования ВНИИнефть, под руководством канд. геолого-минералогических наук М.М. Максимова.
АЦВК «Сатурн» в 1967 г. был успешно испытан и передан в опытную эксплуатацию институту ВНИИнефть. В течение ряда последующих лет одновременно с его эксплуатацией проводилась модернизация комплекса, в 1971 г. был разработан АЦВК «Сатурн-1М».
Введение ограничений в каналы задания граничных условий обеспечивало решение задач оптимизации разработки нефтяных месторождений в режиме максимального отбора нефти с эксплуатируемых скважин при минимальных объемах воды, закачиваемой в нагнетательные скважины, а также уменьшение число таких скважин.
АЦВК «Сатурн-1М» успешно эксплуатировался во ВНИИнефть до середины 80-х годов. В создании устройств оптимизации ведущими разработчиками были инженеры В.М. Любченко, Д.И. Стариков, а также молодые инженеры И.А. Юдин, Г.А. Майоров, В.С. Павлов.
В 1970-1973 гг. по заказу Всесоюзного научно-исследовательского института геологии и инженерной геологии (ВСЕГИНГЕО) для решения задач оценки эксплуатационных запасов подземных вод и составления долгосрочных прогнозов режима баланса подземных вод на отдельных больших территориях, был разработан АЦВК «Сатурн-2». Этот комплекс обеспечивал решение нелинейных задач фильтрации, тепломассопереноса подземных вод, фильтрации в многослойных средах и объемной фильтрации, обратных и инверсных задач фильтрации, а также ряда других. Комплекс состоял из АВМ «Вега-2» и ЦВМ М-222.
В создании АЦВК «Сатурн-2» под руководством Н.С. Николаева иЭ.С. Козлова принимали участие О.С. Львов, В.А. Мирошкин, Д.И. Стариков, Н.И. Соболев, В.М. Любченко, З.А. Голенкова, В.И. Богонин, А.К. Наумова, С.Н. Стрелкова, К.Г. Борисов, М.С. Козлова, С. Трусова, В.С. Мачинская, М.А. Сюзюмова, Н.С. Козлова и многие другие.
Контрольные задачи разрабатывались лабораторией В.Н. Алтуниной, при участии Б.К. Мещерякова, В.И. Ковалева, Н. Левандовской, а тестовое программное обеспечение — специалистами кафедры Н.П. Сергеева Пензенского политехнического института — В.И. Горбаченко, В.В. Осиповым.
Особо следует отметить вклад, внесенный в создание комплексов сотрудниками опытного производства и макетной мастерской отделения № 1. Поскольку объем аппаратуры АЦВК «Сатурн» составлял порядка 20 шкафов III-II типа «Урал», а АЦВК «Сатурн-2» — более 99 таких шкафов, занимаемая площадь для АЦВК «Сатурн-1» составляла более 40 м2, а для АЦВК «Сатурн-2» было выстроено специальное помещение, площадью более 200 м2.
Сроки выполнения работ были жесткими, и поэтому комплексная наладка аналого-цифровых комплексов осуществлялась на объектах заказчика в очень сжатые сроки. Только благодаря самоотверженному труду бригад инженеров-наладчиков, слесарей и электромонтажников П.В. Борисова, Н.В. Лачугина, Н.С. Кадомцева, Ю.Г. Бахмача, Г.И. Тарасова, А.С. Шагалина, А.И. Храмова, В.Г. Стульникова, Г.А. Мещерякова, А.И. Никулина, В.Б. Поделько, И.К. Перекусихина, А.И. Ширикова, И.Е. Левина, Уханина и многих других, самоотверженно работавших по 10-12 часов в сутки, работы были выполнены в заданные сроки.
Полная автоматизация сеточных АВМ при существовавшей в конце 60-х — начале 70-х годов элементной базе и технологии приводила к созданию очень крупных и относительно дорогих систем. Несколько другой подход был реализован при создании специализированных сеточных АВМ «Марс-1» с R-сеткой и «Марс-2» с RC-сеткой, разработанных по техническому заданию управления Военно-морского флота для ЦНИИ им. Крылова. Особенностью этих АВМ был ручной набор параметров сетки и автоматическое считывание результатов с выводом на печатающие устройства и устройства отображения.
В состав АВМ «Марс-1» входили пять блоков постоянной сетки, пять блоков параллельной сетки, удлинитель сечения, удлинитель параметра, пульт управления, автоматическое измерительное устройство, устройство печати, блок питания, устройство визуализации и блок задания границ условий. Сетка имела специальную конфигурацию с общим количеством узловых точек порядка 64000. Автоматическое считывание результатов моделирования с выводом на печать и возможностью отображения функций по определенному сечению на устройстве визуализации позволяло значительно сократить длительность решения и эффективно использовать АВМ для моделирования физических полей.
АВМ «Марс-2» содержала в своем составе 12 блоков сетки БС-64Р, пульт управления, автоматическое измерительное устройство с блоком печати и блоком отображения, блок задания граничных условий на 200 каналов. Блок сетки содержал 64 двухкоординатные узловые точки с магазинами сопротивлений и конденсаторов, набираемых вручную. Считывание решения осуществлялось двухступенчатым коммутатором, ступени которого располагались в блоках сетки БС-64Р и автоматическом измерительном устройстве и были развязаны повторителями.
Ведущими создателями АВМ «Марс-2» и «Марс-1» были: Э.С. Козлов, Д.И. Стариков, Н.Т. Прокофьев, И.А. Коновалов, А.С. Шафоростов, В.С. Павлов, В.И. Макаров, Н.Н. Егорова, К.Г. Борисов, И.Н. Кострицына, С. Трусова, Б.К. Мещеряков и многие другие.
АВМ «Марс-1» и «Марс-2» длительное время очень эффективно использовались ЦНИИ им. Крылова для решения задач расчета физических полей.
В начале 80-х годов в состав ЕС ЭВМ «Ряд-3» в соответствии с техническим заданием были включены специализированные процессоры для решения проблемно-ориентированных задач, в том числе краевых задач теории поля. Приказом министра радиопромышленности от 14.07.83 г. была открыта научно-исследовательская работа «Градиент» с целью исследования принципов построения и возможности создания на современной элементной базе спецпроцессора для решения краевых задач теории поля в составе проблемного ориентированного комплекса подключаемого к ЭВМ «Ряд-3» и обеспечивающего производительностЭ.С. Козловx106 эквивалентных операций цифровой машины за секунду.
Соисполнителями работы «Градиент» были Рижский и Пензенский политехнические институты и Ленинградское НПО «Светлана»в части разработки и исследования бескорпусных ключей.
Для выполнения НИР «Градиент» были привлечены как специалисты по аналого-цифровой технике лаборатории Э.С. Козлова, так и специалисты по цифровой технике отдела В.И. Мухина. Структура устройства представляла собой многопроцессорную систему, включающую процессор управления и связи и сеточные мультиплексоры (от 8 до 16). В состав каждого сеточного мультиплексора входила матрица 16х16 узловых процессоров из микросборок, преобразователей код — проводимость, код — ток/напряжение и преобразователей напряжение — код, а также цифровой процессор доуточнения решения.
В результате исследований был разработан макет сеточного мультипроцессора в виде стойки типа ЕС ЭВМ, но из-за сложности изготовления прецизионных массовых микросборок преобразователей код — проводимость и код — ток/напряжение, Разработка аналоговых и аналого-цифровых вычислительных комплексов выполнялась на достаточно высоком научно-техническом уровне. Предприятием по этому направлению работ было получено более 100 авторских свидетельств и патентов, опубликовано несколько десятков научных работ, а Э.С. Козлову и Д.И. Старикову за активную изобретательскую работу было присвоено почетное звание «Заслуженный изобретатель СССР».
