Приборы и контрольные устройства для обеспечения разработки, производства и эксплуатации ЭВМ

В.Г. Желнов

История возникновения и развития в институте особого подразделения, занимавшегося на протяжении двух десятилетий созданием специализировной контрольно-измерительной аппаратуры (КИА), предназначенной для разработки, производства и эксплуатации технических средств вычислительной техники, связана с именами трёх руководителей, стоявших у истоков развития отечественной вычислительной техники: главного инженера, д.т.н. Башира Искандаровича Рамеева, директора Виктора Алексеевича Шумова и начальника отдела измерительных приборов Анатолия Кузьмича Щенникова. Каждый из них был по-своему талантлив и находился, что называется, на своём месте (что далеко не всегда бывает). Давно уже нет в живых никого из них, но светлую и благодарную память об этих мудрых и исключительно порядочных людях я сохраню до конца своей жизни.

В конце 1958 года, будучи преподавателем кафедры автоматических и измерительных устройств Пензенского индустриального института (который я сам закончил в 1953 году), я был приглашен А.К. Щенниковым в руководимый им отдел, по совместительству, на должность ведущего инженера. Мы были знакомы с 1948 года, когда я ещё учился в школе, а он уже был широко известным в стране радиолюбителем-коротковолновиком, и все эти 10 лет он оставался моим учителем и наставником в области конструирования приемно-передающей и измерительной аппаратуры и спортивной работы в эфире. Ему я, в первую очередь, обязан тем, что в 1955—56 годах дважды становился чемпионом ДОСААФ СССР по коротковолновой связи. Он же, по сути дела, на долгие годы определил мою творческую судьбу. Мне была предложена очень интересная и ответственная работа, по поводу чего необходимо сделать некоторое отступление.

Традиционной функцией метрологических служб на разрабатывающих предприятиях является, как правило, обеспечение тематических подразделений и опытного производства необходимыми мерами и измерительными приборами и периодическая поверка их на соответствие паспортным данным. Для этой функции структура подобных подразделений обычно состоит из служб поверки, ремонта и хранения КИА. Однако во многих случаях обеспечить все нужды разработчиков путём использования серийно выпускаемой контрольно-измерительной аппаратуры не удавалось в силу отставания радиоизмерительной промышленности от быстро растущих потребностей новых областей радиоэлектроники. Именно такая ситуация сложилась в НИИУВМ в конце 1950-х годов, причём здесь указанный разрыв был особенно велик. Это объяснялось тем, что огромный талант и творческая прозорливость, присущие Б.И. Рамееву, позволяли ему, одновременно с решением насущных проблем по созданию ЭВМ на доступном тогда уровне, смотреть далеко вперёд и ставить задачи, казавшиеся по тем временам фантастическими. Например, в ряде лабораторий (в том числе В.Т. Мошенского) проводились исследовательские работы по созданию узлов ЭВМ, основанных на применении элементов СВЧ; с появлением туннельных диодов исследовались возможности их применения в качестве логических элементов и т. п. Главной целью подобных работ была попытка сделать прорыв в повышении быстродействия ЭВМ. Выполнение их натыкалось на практическое отсутствие промышленных импульсных средств измерений, работающих в области единиц наносекунд. Да и само слово «наносекунда» в ту пору в инженерной среде было малоупотребимо и звучало так же непривычно, как слово «триллион» в экономике лет десять назад. Имелись, впрочем, и более простые задачи создания нестандартной КИА, например, стендов контроля технологических процессов серийного производства элементов и узлов ЭВМ, измерения температуры малогабаритных ЭРЭ и т. п.

Таковой была ситуация в институте в конце 1950-х гг., когда, с одобрения директора и главного инженера, А.К. Щенников начал создавать в своём отделе специальную лабораторию, которая и должна была решать перечисленные выше задачи. Руководителем лаборатории был назначен выпускник Ленинградского политехнического института Виктор Кириллович Елисеев, к тому времени уже зарекомендовавший себя как талантливый инженер и хороший организатор. В его лаборатории я и начал работать с декабря 1958 года.

Память не сохранила все проводившиеся в первые мои годы разработки, но самую первую работу помню очень хорошо. Это был ручной пульт процентной разбраковки бумажных конденсаторов, который использовался в одном из цехов завода ВЭМ при производстве универсальной сеточной модели УСМ, главным конструктором которой, как и многих других аналоговых вычислительных машин, в ту пору был один из самых старейших сотрудников и основателей института Н.С. Николаев. Работу эту мы выполняли совместно с товарищем по школе и радиоклубу, ныне ветераном института, Ю.Л. Соколовым. И хотя она успешно закрыла существующую проблему, в ней, как и в ряде последующих работ, ещё сильно ощущался дух радиолюбительства – как в схемном, так и в конструкторском отношении. Профессионализм пришёл не сразу.

Совместительская работа в НИИУВМ занимала всё большее и большее место в моей жизни, и летом 1960 года я принял окончательное решение расстаться с преподавательской работой и перейти в НИИУВМ на должность начальника лаборатории. Первоначально в ней работало всего несколько человек. Теперь в составе отдела приборов имелось уже две лаборатории, занимавшихся разработкой нестандартных средств измерений. Со временем наши пути разойдутся: лаборатория В.К. Елисеева разрастётся в крупнейшее подразделение, занимающееся разработкой систем и комплексов спецназначения. Разрастётся и наш коллектив, но специализация работ сохранится.

Наиболее памятными разработками начала 1960-х годов были работы по созданию импульсных осциллографов наносекундного диапазона. Первоначально это были громоздкие и весьма энергоёмкие приборы с использованием в усилителях вертикального отклонения так называемого принципа бегущей волны, требующего большого количества мощных электронных ламп. Для примера скажу, что популярный тогда среди импульсников двулучевой осциллограф ДЭСО-1 с полосой пропускания 60 МГц имел размеры бытового шкафа средней величины, вес – несколько центнеров и потреблял мощность около полутора киловатт, что позволяло иногда тайком использовать его в холодное время года в качестве отопительного прибора. «Наш» был более компактным и не таким энергоёмким, а полосу пропускания имел 100 МГц, но ведь это был не серийный, а «штучный» прибор, где можно было не соблюдать целый ряд ограничений, действующих при разработке серийной аппаратуры, и тем самым, в какой-то степени, упростить решение задачи.

С появлением сверхбыстродействующих переключающих элементов (например, лавинных транзисторов и кремниевых диодов с малым временем переключения) появилась возможность создания так называемых стробоскопических осциллографов, которые сравнительно просто и изящно позволяли конструировать приборы с полосой пропускания до несколько сотен и даже тысяч МГц. Один из таких осциллографов нашей разработки (ОНИ-1) довольно широко и долго использовался в институте. В период его создания в лабораторию пришло несколько очень способных молодых специалистов-радиоэлектроников: Б.М. Кисин, А.В. Гальченко, А.В. Саблин, Н.М. Дегтярев и др. Немного позже пришёл В.Т. Андрюшаев. Он и Б.М. Кисин в короткий срок зарекомендовали себя бесспорными лидерами, о которых нельзя не сказать особо. Наряду с высокими инженерными способностями, позволявшими выполнять им задачи любой сложности, это были (пишу «были» потому, что они давно уже покинули институт) люди высочайшей культуры, подлинные интеллигенты, прекрасно знающие художественную литературу, музыку, любящие природу, обладающие тонким чувством юмора и очень скромные в личном отношении. Они сыграли ведущую роль во всех последующих наших разработках, о которых речь пойдет ниже. В течение почти трёх десятилетий, до самого ухода из института, они были для меня не просто сотрудниками и первыми помощниками в работе, а верными друзьями, единомышленниками и воспитателями многих десятков молодых инженеров.

Перечисленные выше (а также другие, подобные им) работы, выполненные на начальном этапе нашей деятельности, характеризовались двумя признаками: во-первых, они носили характер единичных разработок и, во-вторых, не были связаны с главным направлением деятельности института, которым на этапе 1960-х годов, бесспорно являлось создание второго (полупроводникового) поколения ЭВМ «Урал». С 1962 года картина начала резко меняться. Для разработки комплекса унифицированных функциональных элементов (или, как их ещё именовали, модулей) полупроводниковых ЭВМ, получившего шифр «Урал-10», потребовалась сначала нестандартная исследовательская аппаратура, из которой наиболее серьёзным прибором был разработанный нами генератор пачек импульсов ГПИ-1. Он оказал серьёзную помощь создателям комплекса в отработке параметров модулей. Далее возник ещё более серьёзный вопрос. Поскольку предполагаемый объём серийного производства модулей исчислялся миллионами единиц, в конце 1962 года возникла необходимость в специальном стенде, позволяющем оперативно контролировать ряд их статических и динамических параметров. Причём стенд этот должен был иметь полный комплект конструкторской и эксплуатационной документации для серийного производства. Такие требования ставились перед нами впервые и, естественно, существенно повышали ответственность разработки, что дополнительно усугублялось сжатыми сроками, отпущенными на её выполнение. Несмотря на это, мы были очень горды тем, что «сам» Б.И. Рамеев оказал нам такое доверие, видимо окончательно поверив в наши возможности.

Мы работали тогда «по-рамеевски» – увлечённо, засиживаясь до позднего вечера. Работы вели В.Т. Андрюшаев, Б.М. Кисин, А.В. Гальченко и автор этих строк. Конструкторскую часть вело конструкторское бюро М.П. Князева, в котором непосредственные работы выполняли, в частности, молодые специалисты – супруги Л.С. и А.И. Елатонцевы. Стенд был построен ещё на электронных лампах. Статические параметры контролировались стрелочным прибором, а динамические – специализированным электронно-лучевым индикатором. Работы были завершены в августе 1963 года и получили высокую оценку Б.И. Рамеева. Стенд, получивший название С-1, изготовлялся серийно на Пензенском заводе ВЭМ и Волжском заводе РТЭ и широко применялся на последнем в массовом производстве модулей «Урал-10». Несколько позже был разработан ещё один стенд У-604В аналогичного назначения, гораздо более простой и компактный, но имеющий значительно меньшую производительность, чем С-1, так как предназначался для ремонтных работ в условиях эксплуатации ЭВМ «Урал». Основным его разработчиком был инженер С.Н. Басович. Этот стенд также выпускался серийно, причём предусматривалась его специальная приёмка.

В те же годы нашей лабораторией было разработано несколько моделей приставок к осциллографам, предназначенных для измерения параметров импульсов тока в координатных шинах устройств оперативной памяти ЭВМ «Урал». При этом требовалось, чтобы высокие импульсные потенциалы, действующие на этих шинах, не искажали результат измерения импульсов тока. Широкополосные осциллографы с дифференциальным входом, применяемые ныне для этих целей, в те годы разработчиков оперативных запоминающих устройств не удовлетворяли по своим параметрам. Приборы указанного назначения (ИУИТ, ПИТ, ПИТ-В) широко применялись на всех стадиях создания ЭВМ «Урал» – от исследований при разработке до серийного производства.

Но наиболее мощный импульс для развития нашего коллектива, на долгие годы определивший основной профиль его деятельности и значимость в масштабах, далеко выходящих за институтские рамки, дала ситуация, сложившаяся в промышленности на грани 1963—64 годов. В это время возник кризис в контроле импульсных параметров ферритовых сердечников (ФС) с прямоугольной петлей гистерезиса, применяемых в оперативных запоминающих устройствах (ОЗУ) ЭВМ. Работы по созданию таких ОЗУ в институте уже несколько лет успешно велись под руководством одного из ведущих «рамеевцев» – Г.С. Смирнова. В описываемый период им проводилась разработка ОЗУ с полупроводниковым управлением на ФС типа С-1 (М1,5ВТ) внешним диаметром 1,2 мм для ЭВМ «Урал» 2-го поколения. При всей скромности тогдашних объемов оперативной памяти по сравнению с существующими ныне, речь шла о возможной потребности в ФС порядка десятков миллионов штук и более. Между тем предприятия , осуществляющие в ту пору производство ФС для ОЗУ и представленные, в основном, Астраханским заводом «Прогресс» и заводом приборов и ферритов (г. Кузнецк Пензенской обл.), не располагали никакой промышленной аппаратурой их массового контроля, так как её серьезной разработкой и серийным производством никто всерьёз не занимался.

Не вдаваясь в подробности, перечислю основные требования к подобной аппаратуре, исходя из требований разработчиков запоминающих устройств и специфики массового производства ФС.

1. Необходимость 100%-ного контроля ФС диктовалась противоречием, заключающимся в том, что требование высокой однородности импульсных параметров ФС (амплитуды, длительности, устойчивости к разрушению информации и т.п.), необходимой для устойчивой работы основного узла ОЗУ – магнитного куба, не обеспечивалось технологией производства ФС, которая зависела от сочетания большого количества различных факторов (количества исходных материалов, давления отпрессования, температуры обжига и т. п.). Это приводило к значительной дисперсии этих параметров.

2. При указанных выше масштабах производства ФС, имеющих к тому же легко прослеживаемую тенденцию к дальнейшему росту, контроль мог быть только автоматическим с производительностью, на первых порах, не менее 2-3 тыс. сердечников/час.

3. Автоматы должны иметь достаточно высокие метрологические показатели и, что не менее важно, обладать высокой надежностью, так как попадание в результате сбоев в их работе даже незначительного количества бракованных ФС (порядка 0,01%) в матрицу магнитного куба, имевшую весьма высокую трудоемкость и стоимость изготовления, делало её непригодной для ремонта. Естественно, что, как и ранее упоминавшийся стенд С-1, автоматы должны были иметь всю необходимую техническую документацию для серийного производства.

Чтобы как-то выходить из описанной выше ситуации, некоторые заводы-изготовители ФС пользовались примитивными ручными стендами, в которых сердечник надевался на иглу вручную, а считанный с него импульс наблюдался на экране обычного осциллографа и сравнивался с изображением «эталонного» сигнала, нанесенным на прозрачную маску. В лучшем случае, разбраковка ФС велась на единичных макетных образцах автоматов, разработчики которых не были профессионалами в области создания измерительной техники, а лишь специалистами по ОЗУ соответствующих подразделений. Подобный опыт разработки КИА, довольно широко распространенный в описываемую эпоху, приносил, как правило, отрицательные результаты: каждый должен заниматься своим делом.

Во второй половине 1963 года подобная ситуация никоим образом не удовлетворяла Б.И. Рамеева, тем более, что в качестве одного из основных пользователей ЭВМ «Урал» второго поколения он видел военных, требования которых к технологии производства изготавливаемых для них технических средств, включая и применяемую КИА, всегда были особенно строгими.

Осенью 1963 года я был приглашен к Б.И. Рамееву, где передо мною была поставлена задача: в предельно короткий срок выполнить ОКР по разработке автомата для контроля ФС типа М1,5 Вт с внешним диаметром 1,2 мм . Автомату был присвоен шифр У-700. Автором технического задания (ТЗ) являлся зам. главного конструктора ЭВМ «Урал» по ОЗУ Г.С. Смирнов. В качестве базового принципа работы автомата был задан известный принцип сравнения с эталоном, при котором в измерительную часть автомата поступает разность сигналов, считанных с проверяемого сердечника и специально отобранного сердечника, принимаемого за эталон. Если эта разность не превышала по амплитуде некий заданный порог, сердечник считался годным. Этот принцип являлся наиболее простым по реализации, в то же время обладал весьма существенным недостатком, так как его использование приводило к неоправданному выбраковыванию значительного количества ФС, вполне пригодных для работы в запоминающих устройствах. В ОКР разрешалось применять все компоненты комплекса «Урал-10»: модули, ячейки, панели, шкафы, источники питания и т.п. Для облегчения разработки предлагалось использовать манипулятор и усилитель разработанного ИТМ и ВТ и изготовленного Московским заводом САМ в количестве 20 шт. автомата, не нашедшего применения в силу практической неработоспособности.

Для начала директор нашего института В.А. Шумов предложил нам с Г.С. Смирновым и В.Т. Андрюшаемым побывать в некоторых организациях Москвы и Киева, у которых имелись сведения по ведущимся там аналогичным работам для ознакомления с последними. Совершив это турне, мы убедились в том, что все проведенные там разработки носят исключительно макетный характер и не могут являться основой для нашей ОКР. Никаких сведений об аналогичных зарубежных разработках мы тогда также не имели. Поэтому действовать пришлось самостоятельно.

Независимо от типа и сложности все автоматы контроля ФС состоят из трёх основных частей: генератора испытательных импульсов тока, механической части (манипулятора) и измерительной части. В манипуляторе ФС автоматически подаются на измерительную позицию, где сердечник пронизывается измерительной иглой, представляющей собой два склеенных между собой и изолированных друг от друга проводника, замыкающих два электронных контура. Через один из них пропускаются измерительные импульсы тока, а со второго считываются импульсы с ФС, поступающие в измерительную часть, по результатам работы которой сердечник направляется в одну из групп «годные» или «брак». Поскольку параметры ФС в той или иной степени зависят от внешней температуры, контроль их, как правило, осуществляется в термостатированном режиме. Генератор импульсов тока (ГИТ) представляет собой формирователь программы испытательных импульсов тока со строго нормированными параметрами (амплитудой, длительностью фронтов, осцилляциями на вершине импульса и т.п.), цель которых – запись и считывание с ФС «единиц» и «нулей» в предельно утяжеленных режимах, гарантирующих дальнейшую устойчивую работу ФС в ОЗУ. Назначение измерительной части особых комментариев не требует. О её особенностях в различных моделях разработанных нами автоматов будет рассказано ниже.

Несмотря на накопленный опыт создания КИА, на первых порах разработки автомата мы столкнулись с большим количеством трудностей. В особенности это касалось механической части. И это понятно, так как до этого нам не приходилось работать со столь мелкими деталями; внутренний диаметр ФС составлял всего 0,8 мм ; естественно, что измерительная игла должна иметь ещё меньший диаметр, и при заданной нам производительности автомата, порядка 1 сердечник в секунду, обеспечение надежной подачи ФС на иглу вызывало первоначально большие трудности. Переданные нам образцы манипуляторов не обеспечивали необходимой надежности. К тому же, разработчики ИТМ и ВТ применили иглу неразрезной конструкции, от которой мы сразу решили отказаться, так как при её простоте, относительно высокой прочности она гальванически объединяла токовый контур с потенциальным, что приводило к возникновению большой, трудно компенсируемой и очень нестабильной во времени помехи, соизмеримой с полезным сигналом. Разрезанную же иглу (с диаметром рабочей части порядка 0,6 мм ) первое время никак не удавалось изготовить: она была непрочной, часто ломалась, расклеивалась или замыкалась накоротко. По предложению директора В.А. Шумова в институте был объявлен конкурс по разработке иглы, который выиграл один из наиболее высококвалифицированных механиков, пользовавшийся высокой репутацией у «самого» В.И. Рамеева, ныне покойный В.С. Сергеев. Он выбрал материал иглы, тип клея, отработал технологию склейки, а проблему короткого замыкания обеих половин иглы решил путем добавления в клей мелкозернистого абразивного порошка. После этого игла «пошла».

Довольно сложную и новую для нас проблему представляла разработка оконечных формирователей импульсов ГИТа с максимальной амплитудой 0,5А±0,5%, длительностью передних фронтов не более 0,2 мкс (при существующих в то время транзисторах совместить эти два требования было непросто) и дрейфом установленной амплитуды не более ±0,5 % за 150 часов эксплуатации. Проблему обеспечения высокой стабильности токов решили «лобовым» путём, поместив все оконечные каскады формирователей в термостат (этому принципу мы остались верны во всех последующих моделях автоматов). Из-за отсутствия необходимых промышленных приборов пришлось разрабатывать специальные точные калибраторы для точной установки амплитуды импульсов тока. Всеми перечисленными проблемами создания ГИТа с первой и до последней модели автомата занималась группа разработчиков (позднее – лаборатория) под руководством Б.М. Кисина и А.В. Гальченко – двух блестящих схемотехников, продолжавших заниматься разработкой генераторов в течение почти 15 лет.

В автомате была необходима (пока не очень сложная) цифровая часть, обеспечивающая заданную программу испытательных импульсов тока и общую синхронизацию всех узлов автомата. С этой задачей отлично справился выпускник Пензенского приборостроительного техникума Анатолий Викторович Малышев, направленный к нам на работу осенью 1963 года. До этого в лаборатории не было ни одного специалиста по цифровой технике. С Малышевым нам крупно повезло: всего через несколько месяцев работы этот 17-летний парень зарекомендовал себя как чрезвычайно одаренный специалист, которого в шутку инженеры, много старше его по возрасту и стажу работы, окрестили «великим логиком». Позже он закончит ВТУЗ, станет одним из идеологов и ведущих разработчиков всех последующих моделей автоматов, вырастет до начальника отдела, проявив, наряду с творческими, отличные организаторские способности в течение 30 лет работы в институте.

Измерительной частью автомата занимался В.Т. Андрюшаев. Несмотря на относительную простоту структуры при её разработке возникло немало проблем. В качестве основы быстродействующих дискриминаторов разностного сигнала нами были применены арсенид-галлиевые туннельные диоды. Много претензий было к промышленному усилителю УШ-10, доставшемуся нам от автомата ИТМ и ВТ: он был нестабильным, громоздким и ненадежным. Пришлось вносить в него доработки. Забегая вперед, скажу, что уже в 1965 году мы выпустили и передали в производство автомат У-701, отличавшийся от У-700 тем, что вместо указанного усилителя был введен транзисторный усилитель собственной разработки.

В октябре 1964 года разработка автомата У-700 была закончена. Были изготовлены и налажены 2 опытных образца; конструкторским бюро, которым руководил начальник лаборатории П.М. Краснов, был выпущен полный комплект документации для производства автоматов. В ноябре, по инициативе Б.И. Рамеева, приказом 8-го Главного управления ГКРЭ была создана междуведомственная комиссия по приемке автомата У-700. Она была очень солидной: в нее входило 17 членов, представлявших ведущие НИИ и заводы-изготовители ФС – Москвы, Ленинграда, Минска, Казани, Астрахани, Пензы, Загорска и Кузнецка. Впервые в нашей стране мы сдавали столь серьезный экзамен. Комиссии были предъявлены все необходимые в таких случаях документы и оба образца автомата. Приемка происходила с 17 по 21 ноября 1964 года и закончилась весьма успешно. Комиссия констатировала, что автомат разработан в полном соответствии с техническим заданием, результаты испытания образцов соответствуют техническим условиям на автомат, и он может быть рекомендован к серийном производству и использованию на заводах-изготовителях ФС. Естественно, не обошлось без замечаний и рекомендаций, но в целом комиссией был отмечен высокий уровень разработки, учитывая который институту было рекомендовано ускорить начало работ по созданию автоматов, использующих принцип измерения абсолютных параметров ФС.

Надо ли говорить, какую радость и гордость испытывали мы после завершения работы этой комиссии и как рвались к разработке принципиально новой модели автомата? Однако, не все поначалу сложилось так, как нам хотелось: руководством института было принято решение об изготовлении партии автоматов У-700 в количестве 10 штук на собственном опытном производстве, поручив, естественно, нашей лаборатории курирование их производства и наладку. Налаженные автоматы срочно передавались Кузнецкому заводу приборов и ферритов и (частично) Астраханскому заводу «Прогресс». По документации, переданной Пензенскому заводу ВЭМ, в 1965 году было изготовлено 25 автоматов У-700 и У-701.

В 1965 году мы получили, наконец, возможность начать работы по созданию нового автомата, техническое задание на который вновь было выдано Г.С. Смирновым. При этом, однако, оно было обсуждено и одобрено на существовавшей в то время Рабочей координационной группе по ОЗУ и ДЗУ, председателем которой был А.С. Федоров. Автомат получил шифр У-705. Он отличался от своих предшественников (У-700 и У701) не только принципом контроля, но и диаметром контролируемых сердечников. Если автоматы У-700 и У-701 были предназначены только для контроля конкретного «уральского» сердечника М 1,5 Вт, то новая модель была рассчитана на разбраковку любых типов ФС, имеющих внешний диаметр 1,0; 1,2 и 1,4 мм и время переключения от 0,4 до 1,2 мкс, что существенно расширяло спектр его пользователей. Естественно, что это заставило нас ввести в ГИТе широкую регулировку амплитуд токов записи и считывания (от 0,43 до 0,94 А), а также токов разрушения «единицы». Кроме того, была реализована методика испытания ФС двумя парами токов записи и считывания: в вилке ±10 % от номинального тока данного сердечника (с соответствующими токами, разрушающими «единицы»). В измерительной части должен был осуществляться контроль весьма большого количества параметров считанных с ФС импульсов: коэффициента устойчивости ФС на большом и малом токах, отношения амплитуд неразрушенных «единиц» на большом и малом токах, длительности импульсов перемагничивания, времени максимума сердечника и, наконец, амплитуды сигналов «единицы» с сортировкой сердечников на 6 групп «годных» и седьмую – «брак» по её величине.

Сегодня, по прошествии времени, мне представляется, что включение в Техническое задание столь большого количества подлежащих контролю параметров являлось следствием «крестьянской жадности» разработчиков запоминающих устройств: сомнительны необходимость одновременного контроля коэффициента устойчивости на больших и малых токах считывания, времени перемагничивания и так называемого времени максимума; необходимость введения столь большого количества групп годных ФС. Вполне естественны такие широкие возможности в лабораторных исследованиях при отработке методов контроля ФС, для условий же массового применения автоматов в заводских условиях можно было обойтись и более простой методикой контроля, что принесло бы значительный экономический эффект за счет удешевления автомата.

Резко возросло и требование Технического задания в части производительности автомата: вместо 2500 серд./час в У-700 и У-701 – 15 тыс. серд./час. Об обеспечении такой производительности путем модернизации старого манипулятора не могло быть и речи: нужна была разработка принципиально нового механизма. Для её выполнения я впервые привлек в качестве контрагента филиал Московского института «ВНИТИПрибор», незадолго до того открывшийся в Пензе. Разработка выполнялась конструкторским отделом этого института под руководством начальника отдела Н.П. Вырыпаева, моего старинного приятеля, опытного инженера-механика. Ими была предложена принципиально новая кинематическая схема манипулятора с одной иглой (а не с четырьмя, которые были в У-700) и ряд оригинальных решений по технологии изготовления некоторых его составных частей. В середине 1967 года разработка манипулятора была завершена. Проходила она негладко и доставила нам много волнений и хлопот. Сказывалась молодость и неопытность нового коллектива, отсутствие собственной производственной базы. Сроки завершения работы неоднократно переносились. И, тем не менее, новый рубеж был взят: средняя производительность 15 тыс. серд./час была обеспечена.

Поскольку электронная часть автомата значительно усложнилась по сравнению со старыми моделями, разработка её потребовала соответствующего увеличения количества разработчиков. Но к тому времени и численность лаборатории заметно возросла за счет выпускников Пензенского политехнического института разных лет: Г.И. Лобанова, Е.С. Грубник, В.Я. Древина, Э.С. Батина, П.Т. Красичкова, В.К. Соловьева, В.В. Тихонова и других. Измерительная часть структурно и конструктивно была разбита на блоки, каждый из которых выполнял функцию контроля одного из заданных в Техническом задании параметров, например, коэффициента устойчивости, времени перемагничивания и т.п. За каждым из блоков были определенные разработчики, ведущую роль осуществлял В.Т. Андрюшаев. Генераторной частью занималась группа разработчиков во главе с Б.М. Кисиным и А.В. Гальченко, а всеми цифровыми узлами обеих частей автомата ведал А.В. Малышев.

В ноябре 1967 года автомат У-705 был предъявлен междуведомственной комиссии. Интерес к нему был очень велик, что вполне понятно из вышесказанного. Поэтому наряду с членами комиссии работали наблюдатели некоторых НИИ и заводов. Широко были представлены и специалисты Пензенского завода ВЭМ, так как практически уже было известно, что серийное производство автомата будет осуществляться именно на нем. Приёмка длилась с 16 по 23 ноября и прошла очень успешно. Все параметры автомата соответствовали требованиям Технического задания и Технических условий, некоторые даже с запасом. В выводах комиссии, в частности, отмечено, что это – первый советский автомат нового (второго) поколения, в котором благодаря применению принципа абсолютного контроля параметров ФС выход годных сердечников возрос примерно в 3,5 раза по сравнению с принципом контроля по эталону. Уже одно это обстоятельство давало огромный экономический эффект, так как производство ФС в стране, к тому времени, приближалось к 1 млрд. штук в год. Не менее чем в 6 раз возросла производительность автомата. Комиссия отметила, что «автомат У-705 стоит в одном ряду с лучшими зарубежными моделями» и рекомендовала институту использовать его в качестве базовой модели для разработки автомата, рассчитанного на разработку ФС с внешним диаметром 0,8 и 0,6 мм . По завершении корректировки документации по замечаниям комиссии, как и предполагалось, восемь её копий были переданы Пензенскому заводу ВЭМ, где после подготовки производства с 1969 года началось серийное изготовление автомата.

К нашим заботам добавились постоянные контакты с СКБ завода и выпускающим цехом. Всего за период 1969-74 годов заводом было выпущено 160 автоматов У-705. Автоматы разбирались заводами-изготовителями ФС, что называется в «драку»; были случаи, когда партии их отгружались самолетами, в частности, в г. Астрахань. Соответственно, возникли ещё и заботы по командированию наших специалистов на предприятия-пользователи для оказания помощи в освоении автоматов.

Еще на этапе разработки автомата У-700, а тем более теперь, понадобились собственные специалисты по точной механике. В лаборатории обратил на себя внимание как способный инженер-механик Э.С. Батин, хотя и электрик по образованию. Из филиала «ВНИТИПрибор» позднее к нам перешел ведущий инженер В.С. Зюзин, способный и опытный конструктор. В макетной мастерской отдела отлично работал В.Г. Соколов, токарь по профессии, а по существу мастер на все руки. Зарождалось собственное конструкторское подразделение, без которого создание нового автомата для контроля ФС уменьшенных типоразмеров было бы немыслимо, так как наши контакты с филиалом «ВНИТИПрибор» прекратились. В этом подразделении, которым несколько лет руководил Э.С. Батин, долгие годы работали Н.И. Сидористова, В.И. Пахалин, А.Н. Колотилин, Н. Кондратьев, Н.А. Анохина, Л.К. Филатова и некоторые другие.

В 1968 году потребность в контрольной аппаратуре для микросердечников диаметром 0,6 и 0,8 мм в стране начала стремительно расти. В Москве образовалась мощная организация – НИЦЭВТ, приступившая к созданию единой системы ЭВМ третьего поколения – ЕС ЭВМ. Росли масштабы работ по созданию супер-ЭВМ и в другом, давно существовавшем центре разработки – Московском ИТМ и ВТ. Стремление к резкому повышению ёмкости и быстродействия оперативной памяти вновь создаваемых ЭВМ вызвало требование ежегодного производства быстродействующих микросердечников в миллиардных масштабах.

В силу сказанного, с конца 1967 года в нашей лаборатории, на этот раз по техническому заданию ИТМ и ВТ и при их же финансировании, интенсивно развернулись работы по созданию автомата У-706 для разбраковки микросердечников указанных диаметров. И хотя базовая структура автомата У-705 была сохранена, повышение быстродействия ФС повлекло за собой много переработок: укорочение передних фронтов импульсов считывания ГИТа, увеличение быстродействия всех устройств контроля параметров ФС, введение некоторых новых блоков и т.д.

Очень много проблем возникло при переработке конструкции манипулятора. В связи с уменьшением размеров ФС до 0,6 х 0,4 х 0,13 мм потребовалось уменьшение диаметра разрезной иглы до 0,25 мм , повышение точности изготовления всех деталей и узлов кинематики манипулятора и деталепроводов, повышение чистоты отработки последних. Решение этих проблем потребовало привлечения все большего числа подразделений института. Так, для отработки процесса изготовления игл и ещё некоторых деталей был привлечен отдел главного технолога, где на нас много работал И.М. Синичкин и Л.Д. Мишина. В отработке наиболее точных деталей механизма принимали активное участие рабочие высочайшей квалификации из опытного производства: В.В. Кусакин, Н.И. Беспалов В.П. Тюрин, С.П. Тюрин, В.П. Бычков и другие.

Летом 1969 года два опытных образца автомата У-706 со всей необходимой документацией были предъявлены междуведомственной комиссии, которая в период с 15 по23 июля 1969 года провела приемку опытного образца, дав ему высокую оценку и рекомендацию к запуску автомата в серийное производство. После освоения последнего в 1970 году (вновь на Пензенском заводе ВЭМ) автоматы У-706 партиями стали приобретаться заводами Астрахани, Кузнецка, Загорска, Ленинграда, Минска, Еревана и других городов. С 1970 по 1978 годы заводом ВЭМ было выпущено 242 автомата У-706.

Таким образом, плоды нашей работы приобрели общесоюзный характер.

Наши автоматы являлись единственными серийно выпускаемыми в СССР изделиями данного назначения (забегая вперед, скажу, что такое положение сохранится вплоть до окончания «ферритового века» в запоминающих устройствах).

В 1973 году группа специалистов городов Москвы, Астрахани, Кузнецка, в том числе автор этих строк, были удостоены звания Лауреатов Государственной премии СССР в области науки и техники за «Разработку методов и создание технических средств комплексного механизированного и автоматизированного технологического процесса для массового производства устройств памяти электронных вычислительных машин» . Автомат У-706 экспонировался на Выставке достижений народного хозяйства СССР, и в 1974 году группа его ведущих разработчиков во главе с главным конструктором была награждена комплектом из Золотой, Серебряной и Бронзовых медалей.

Жизнь, однако, продолжала выдвигать все новые и новые требования как в части увеличения количества производимых в стране ФС, так и в части дальнейшей их миниатюризации и увеличения быстродействия. Соответствующие требования выдвигались и к аппаратуре контроля. В 1969 году в лаборатории была завершена научно-исследовательская работа «Комплекс», в которой рассматривалась возможность концептуально нового подхода к структуре автоматов третьего поколения. В измерительной части вместо создания устройств и блоков, каждый из которых предназначен для контроля какого-либо определенного параметра ФС, предлагалось разработать комплекс унифицированных «обезличенных» блоков, допускающих использование в произвольных комбинациях не только в автоматах контроля ФС, но и в других устройствах контроля технических средств вычислительной техники. В состав этих блоков должны входить широкополосный усилитель, быстродействующий блок аналого-цифрового преобразования (АЦП) амплитуды сигнала или его мгновенного значения, многоканальных генератор строб-импульсов с регулируемой задержкой и блок калибровки АЦП. В генераторной части предлагалось создание также унифицированных одноканальных формирователей импульсов тока положительной и отрицательной полярности с широким диапазоном регулировки амплитуды, регулируемой длительностью импульсов и их передних фронтов и нормированной линейностью последних; калибраторов амплитуды токов; программного многотактового генератора, позволяющего подключать любой из указанных выше формирователей к любому такту при возможности многократного повторения любого однократного такта или пар тактов. Естественно, во всех перечисленных выше блоках и узлах электронной части предполагалось использование новейших электрорадиоэлементов (в том числе интегральных микросхем). Рассматривались вопросы создания принципиально нового манипулятора, рассчитанного на работу с ФС внешним диаметром от 0,3 до 0,8 мм , имеющего более простую систему подачи сердечников, с производительностью до 50 тыс. серд./час и высокотехнологичной иглой новой конструкции. С конструкторами отделения, руководимого М.П. Князевым, серьезно прорабатывались вопросы перехода на новую конструктивную базу блоков, панелей, шкафов, тумб и т.п., более соответствующую требованиям технической эстетики и унификации того времени.

К сожалению, размеры данной статьи не позволяют детально перечислить десятки других требований схемно-технического, конструкторского и технологического характера, а также повышенных требований к метрологическим характеристикам аппаратуры нового поколения.

В 1970 году мы приступили к разработке автомата, основанного на результатах НИР «Комплекс». Техническое задание и финансирование работы вновь исходило от теперь уже традиционного нашего заказчика – ИТМ и ВТ. Между тем, мы по-прежнему организационно существовали в виде лаборатории в составе отдела метрологии. В начале 1971 года стало совершенно ясно, что такое положение давно стало анахронизмом и не может сохраняться далее. В мае 1971 года приказом В.А. Шумова в институте был организован самостоятельный отдел специализированной КИА для нужд вычислительной техники. В состав отдела первоначально вошли две лаборатории электронных устройств (начальники В.Т. Андрюшаев и Б.М. Кисин), группа конструкторов-разработчиков манипуляторов (руководитель Э.С. Батин) и макетная мастерская. Начальником отдела был назначен автор этих строк. По порядку нумерации отделу следовало присвоить 13-ый номер. Но при подписании приказа Виктор Алексеевич лукаво посмотрел на меня и спросил: «Ну что, не будем занимать 13-ый номер?». И присвоил отделу № 14.

К этому времени и в более поздние строки лаборатория и отдел пополнились новыми специалистами: В.Е. Гуторовым, С.А. Казменковым, Г.В. Кабановым, В.М. Дубровиным, Ж.С. Акжигитовым, В.Н. Свистуновым, В.Б. Рыжковым, В. Харнаевым, А.Т. Семахиной, А.С. Костиной и др. Некоторые из них прошли «боевое крещение» в работах по оказанию технической помощи заводу ВЭМ и предприятиям-пользователям в наладке и эксплуатации автоматов У-705 и У-706, а также в выполнении НИР «Комплекс». Поэтому для проведения новой сложной и крупномасштабной ОКР у нас уже имелось достаточное количество подготовленных специалистов.

В связи с полным обновлением схемной и конструкторской базы я, как Главный конструктор, принял решение о введении новой иерархической индексации аппаратуры третьего поколения. Вся создаваемая нами аппаратура получила название «изделия КФ» (контроля ферритов). За этим обозначением следовал буквенный шифр, отражавший функциональное назначение конкретного устройства или блока, например КФА-автомат, КФГ-генератор, КФА/АЦ1-блок аналого-цифрового преобразования и т.д. Были выпущены общие технические условия на изделия КФ, избавившие нас от необходимости составлять многостраничные ТУ на каждое вновь выпускаемое изделие и бесконечным повторением одних и тех же общих мест. Образцом для проведения подобной технической политики в части унификации, системы индексации и т.п. была деятельность Главного конструктора ЭВМ «Урал» - Б.И. Рамеева, которого я считал и считаю для себя недосягаемым авторитетом. К сожалению, в 1968 году он покинул наш институт, перейдя на работу в НИЦЭВТ.

Работа над новым автоматом продолжалась около 4-х лет. Разработкой основных его частей руководили: по генератору (ГИТу) – Б.М. Кисин и А.В. Гальченко, по измерительной части – В.Т. Андрюшаев и Г.И. Лобанов, по манипулятору – Э.С. Батин и В.С. Зюзин при активнейшем участии рабочих макетной мастерской, среди которых особенно отмечу пришедшего в 1971 году В.А. Сидористова. Разработкой цифровой части, объем и значимость которой резко возросли, успешно руководили А.В. Малышев и Э.Г. Каграманов. Резко возросли также роль и объем работ в конструкторском отделении (в отделе А.И. Елатонцева), разрабатывающем новые, отличные от «уральских», конструктивы электронной части автомата. Здесь большой творческий вклад внесли лично А.И. Елатонцев, а также П.М. Краснов, Е.П. Камолина, В.А. Шадчнев, В. Мотькин и ряд других конструкторов. Активно участвовали в разработке сотрудники ОГТ и опытного производства. Много забот легло на плечи работников отдела, осуществляющих общее обеспечение работ: зам.начальника отдела В.Я. Древина, диспетчера А.С. Кадомцевой, экономиста И.Ф. Зюзиной, монтажников макетной мастерской В.В. Попова и Ю.Н. Решетова.

В октябре 1974 года мы предъявили на междуведомственные испытания автомат КФА-1 – полностью отличающееся от ранее разработанных изделие, в котором нашли своё отражение перечисленные выше концепции. Он позволял производить разбраковку ФС диаметром от 0,3 до 0,8 мм со средней производительностью 40 тыс. сердечников в час. Его генератор содержал цифровой программный блок, реализующий совместно с 6-ю формирователями импульсов тока 2-х типов (по 3 на каждую полярность) набор практически неограниченного количества испытательных программ. Ядром измерительной части являлись 8 однотипных блоков АЦП и 6-канальный генератор строб-импульсов, позволяющие с помощью цифрового блока управления осуществлять контроль целого ряда импульсных параметров ФС: амплитуды, мгновенных значений, отражений тех и других, времени перемагничивания и т.п. Существенно была повышена точность контроля параметров. В манипуляторе автомата была введена кинематическая схема, значительная более простая по сравнению с манипулятором автоматов У-705, У706. Количество групп «годные» было сокращено (по результатам эксплуатации предыдущих автоматов) до 3-х, зато была введена новая группа – «непроверенные», куда направлялись ФС в случае сбоев в контактной системе, которые автоматически регистрировались и индицировались с помощью специального устройства. Была значительно упрощена конструкция измерительной иглы и технология её производства. Как и во всех предыдущих моделях, манипулятор был помещен в термостат, обеспечивающий проверку ФС при температурах 35±0,5? С и 50±0,5? С. В связи с новизной и многообразием возможностей автомата испытания опытных образцов (их, как всегда, было два) производились в очень большом объеме и продолжались 10 дней. Итоги их были весьма успешными. Комиссия дала ОКР очень высокую оценку, отметив её принципиальную новизну, большое количество удачных схемных и конструкторских решений, широкую унификацию, и рекомендовала автомат к серийному производству на заводе ВЭМ, где после подготовки производства в 1975 году за период 1976 – 1979 годов было выпущено 163 автомата.

Следует отметить, что объём работ по оказанию технической помощи заводу ВЭМ в период подготовки производства и выпуска первых партий автомата КФА-1 был значительным. Ведущими сотрудниками отдела был прочитан на заводе цикл лекций по матчасти автомата с демонстрацией всех операций настройки. Совместно были налажены первые партии автоматов. За это нам была выражена благодарность руководством завода: главным инженером В.С. Прохоровым, заместителем директора по производству Н.В. Рящиным и начальником выпускающего цеха Б.Н. Барановым. Автомат КФА-1 был очень хорошо принят на заводах-изготовителях ФС. «География» его, как и предыдущих моделей, была очень широкой. Автомат экспонировался в 1977 году на ВДНХ и был отмечен серебряной и бронзовыми медалями.

С 1975 года мы приступили к разработке очередной модели третьего поколения автомата – КФА-2. На сей раз, в формировании Технического задания и финансировании ОКР соучаствовали ИТМ и ВТ и НИЦЭВТ. Усилиями последнего (к тому времени развернувшегося до очень больших масштабов) на ряде заводов страны начался крупносерийный выпуск машин ЕС ЭВМ. Соответственно, ещё более возросла потребность в ФС, поэтому главным требованием к новому автомату было увеличение производительности до величины порядка 100 тыс. сердечников в час. Ещё одним требованием было обеспечение двусторонней связи автомата с ЭВМ с целью создания на заводах автоматизированной системы управления технологическим процессом массового производства ФС. Требования менее значительного характера возникли в ходе эксплуатации автомата КФА-1, обнаружившей некоторые его слабые места, а также из желания повысить сервисные возможности автомата. Над разработкой нового автомата трудился весь коллектив отдела, в состав которого добавились ещё два новых сектора (так теперь именовались лаборатории): механических устройств (начальник – В.С. Зюзин) и цифровых устройств (начальник – А.В. Малышев).

Несмотря на широкое использование устройств и блоков базовой модели КФА-1, разработчики внесли в новую модель большое количество новых оригинальных технических решений. Основное требование в части повышения производительности было реализовано путем введения в автомат двух манипуляторов, работавших в поочерёдном режиме. В сам манипулятор было внесено множество изменений, направленных на упрощение его обслуживания и повышение надежности, в частности, более простая конструкция контактной системы и иглы. В электронной части был расширен диапазон амплитуд и длительностей времени перемагничивания ФС, повышена универсальность измерительной части и ГИТа, разработаны новые блоки: КФА/ИФ1, обеспечивающий интерфейс между автоматом и ЭВМ, и КФА/БЦ1 – цифровой блок, в котором была сосредоточена вся система управления измерительной частью. Благодаря введению новой конструкции термостата внешний вид автомата стал более привлекательным.

При подготовке к лабораторным и междуведомственным испытаниям автором настоящих строк совместно с В.Т. Андрюшаевым была разработана принципиально новая, статистическая методика оценки метрологических характеристик автоматов взамен методики оценки по повторяемости результатов контроля – каждый раз навязываемый нам разработчиками ОЗУ и отвергаемый нами как не отвечающий базовым принципам метрологии. Эта методика была признана заказчиками и успешно применена при проведении испытаний автомата КФА-2.

Все перечисленные выше нововведения были высоко оценены междуведомственной комиссией, проходившей с 5 по 14 декабря 1977 года и рекомендовавшей автомат к серийному производству. К сожалению, к моменту начала выпуска автомата интерес к использованию ФС в ОЗУ начал стремительно падать. Причиной этого явилось освоение отечественной промышленностью элементов памяти на интегральных микросхемах. И, как это нередко случалось в стране с «плановым хозяйством», переход с одной элементной базы на другую происходил неорганизованно и в пожарном порядке. Во второй половине 1970-х годов заводы, осуществляющие выпуск ФС, располагали огромным парком отечественного и импортного оборудования, рассчитанного на годовой выпуск ФС порядка десятков миллиардов штук: устройствами для приготовления шихты, прессами, печами для обжига ФС, автоматами нашей разработки и т. п. Все это в короткие сроки начало становиться ненужным. Как в зеркале, эта ситуация отразилась и на производстве автомата КФА-2: за три года заводом ВЭМ было выпущено всего 30 автоматов, часть которых не нашла сбыта и осталась на заводе.

К началу 1980-х годов «автоматная эра» нашего отдела постепенно закончилась. Отдел в то время представлял собой сильный и сплоченный коллектив подлинных профессионалов в области специализированной контрольно-измерительной техники. По мнению многих, он являлся уникальным подразделением не только в рамках института, но и далеко за его пределами, способный и дальше решать сложные задачи по своему профилю. Однако у руководства института, давно сменившегося к тому времени, это мягко говоря, энтузиазма не вызывало. Ещё более равнодушной была позиция чиновников главка. В конце концов, автору однажды было заявлено: «У нас без твоей тематики достаточно головных болей». Между тем, в число этих «болей», наряду со ставшими доминирующими в ПНИИММ работами по созданию АСУ, главным образом, оборонного назначения, входили и некие другие, также не отвечающие профилю института направления, выглядевшие чрезвычайно привлекательно, но при более или менее глубоком анализе, в силу многих причин, не имевших практического выхода в народное хозяйство (что и подтвердилось в течении прошедших полутора десятилетий). Отдел стали «пристраивать» к этим направлениям, в результате чего он потерял традиционное лицо и де-факто перестал существовать. Рассказ о его дальнейшей деятельности в рамки данной статьи не входит.

На склоне жизни, вспоминая описанные события, горжусь тем, что удалось создать коллектив, ядро которого составляла группа чрезвычайно одаренных и, что не менее важно, увлеченных людей. Со многими из них я проработал три десятилетия и не имел ни одного конфликта, исключая дискуссии творческого характера. Горжусь тем, что специалисты из ближайшего окружения Б.И. Рамеева считали меня «рамеевцем», хотя я и не принимал непосредственного участия в создании ЭВМ «Урал». Наиболее важные результаты проведенных нами работ нашли отражение в ряде авторских свидетельств, журнальных статей и докладов на различных конференциях. Но не это главное, а то, в какой атмосфере творческого подъема и самоотверженности проходили наши разработки и какое широкое признание и применение они получили, это я считаю высшей наградой за труды.

В заключение хочу выразить глубокую благодарность тем службам института, которые принимали участие в разработке и изготовлении опытных образцов наших изделий: конструкторскому отделению, ОГТ, опытному производству, а также общетехническим службам, в особенности начальнику ОТД А.И. Лапиной, которую мы перед каждой комиссией ставили в тяжелое положение, передавая на оформление необходимую документацию чуть ли не в последнюю ночь, и которая ни единого раза не подвела нас. Прошу также извинения у тех лиц, которые участвовали в разработках и изготовлении опытных образцов автоматов и не были персонально упомянуты мною в данной статье: причиной этого является не злой умысел, а большой срок, прошедший со времени описываемых событий.

Об авторе: Вячеслав Григорьевич Желнов - Лауреат Государственной премии,
начальник лаборатории (отдела) специализированной контрольно-измерительной аппаратуры (1960-1981 гг.)
Статья помещена в музей с разрешения автора 11.06.2008 г.