Научно-исследовательский институт

Когда говорят ?научно-исследовательский институт?, многие до сих пор представляют нечто вроде академического заповедника, где теоретики в белых халатах что-то чертят на досках, оторвавшись от земли. Это, пожалуй, самый живучий стереотип. На деле же, особенно в прикладных отраслях вроде нашей — СВЧ-техники и изоляторов — научно-исследовательский институт или просто исследовательское подразделение компании — это чаще всего помещение, пахнущее припоем и озоном, где на столах рядом с ноутбуком валяются обгоревшие образцы ферритов и разобранные узлы. Граница между ?научной? и ?инженерной? работой здесь настолько размыта, что её почти нет. И это ключевой момент, который многие заказчики, да и молодые специалисты, не сразу понимают.

От чертежа к образцу: где рождается реальный продукт

Возьмём, к примеру, разработку нового циркулятора или изолятора. Теория неодимовых магнитов и ферритовых сердечников — это основа, но она ничего не стоит без сотен часов ?прогонки? на стендах. Я помню один проект по широкополосному изолятору для базовых станций. По расчётам всё сходилось идеально, но первые же образцы показывали потери на высокочастотном краю диапазона выше расчётных на 15%. Стандартный отчёт научно-исследовательского института мог бы констатировать: ?теория подтверждена, несовпадение обусловлено производственным допуском?. Но мы-то понимали, что заказчику нужен рабочий продукт, а не отчёт.

Пришлось буквально разобрать несколько образцов и под микроскопом смотреть на пайку волноводов. Оказалось, технологи на производстве, стараясь улучшить механическую прочность, чуть увеличили количество припоя в критичном месте, что и вызывало паразитные ёмкостные эффекты. Ни одна теория этого не предскажет — только практика, только эмпирика. Вот это и есть ежедневная работа: постоянный диалог между расчётными моделями и ?железом?. Иногда кажется, что 70% времени уходит не на науку, а на решение таких вот технологических ?головоломок?, которые в учебниках не описаны.

Именно в таких условиях работает, к примеру, команда ООО Сиань Хунъань Микроволна. Если зайти на их сайт hoanisolator.ru, где компания представлена как специализированное предприятие по разработке и производству СВЧ-продуктов, то за сухими формулировками скрывается как раз эта самая реальность. Их научно-исследовательский отдел — это не абстракция, а конкретные люди, которые знают, как ведёт себя конкретная марка феррита не только в идеальных условиях, но и при перепадах температуры в уличном шкафу связи или в условиях вибрации. Это знание куётся именно в таких ?неакадемических? условиях.

Провалы, которые учат больше, чем успехи

Говорить только об успехах — нечестно. Были и откровенные провалы. Один запомнился особенно. Пытались адаптировать конструкцию изолятора, отлично работавшего в стационарных условиях, для мобильных применений в авиации. Усилили корпус, пересчитали крепления. Но не учли в полной мере циклические термоудары. В лаборатории всё проходило, а на испытаниях в термокамере с вибрацией после полусотни циклов пошла микротрещина в месте пайки волновода. Клиент, естественно, вернул партию.

Тогда пришлось на ходу менять подход. Вместо того чтобы просто усиливать конструкцию, полностью пересмотрели саму концепцию механического соединения, перешли на другую технологию пайки с иным ТКЛР. Это отбросило проект на месяцы и вышло дороже. Но этот провал стал отправной точкой для внутреннего стандарта по проверке всех новых разработок на термоциклирование с вибрацией, даже если заказчик прямо этого не требует. Теперь это обязательный пункт. Иногда кажется, что настоящая научно-исследовательская культура формируется не тогда, когда всё идёт по плану, а когда приходится разгребать последствия таких вот ошибок и систематизировать горький опыт.

Этот опыт, кстати, напрямую касается и вопросов надёжности. Многие мелкие фирмы, особенно на раннем этапе, гонятся за параметрами в паспорте — КСВН, вносимые потери, рабочая полоса. И забывают про ?скучные? тесты на долговечность. А ведь для того же оператора связи отказ одного изолятора в удалённой базовой станции — это огромные убытки. Поэтому в нашей практике акцент сместился. Да, мы по-прежнему боремся за каждый децибел, но теперь не меньше сил уходит на то, чтобы гарантировать, что этот децибел не поползет в худшую сторону через пять лет эксплуатации под дождём и снегом.

Связь с производством: не ?сбросить чертёж?, а вести диалог

Ещё одна критичная точка — взаимодействие отдела разработки с цехом. Классическая ошибка — это когда научно-исследовательский институт (или отдел) выдаёт ?идеальную? документацию и считает свою работу законченной. На практике же передача в серию — это начало нового этапа проблем. Конструктор может предусмотреть допуск в 10 микрон, но если на производстве нет станка, который может его стабильно выдерживать на всей партии, то вся затея рушится.

У нас был случай с тонкой юбкой ферритового диска в резонаторе. По модели нужно было выдерживать толщину 0.5 мм с точностью ±0.05. Конструкторы нарисовали. А технологи пришли и сказали: ?При шлифовке таких деталей у нас брак по трещинам будет под 30%, это нереально для серии?. Пришлось срочно собирать совместное совещание — инженеры-расчётчики, технологи, даже снабженцы (чтобы понять, можно ли закупить феррит другой, более прочной марки). В итоге пересмотрели всю геометрию узла, пожертвовали немного в одном параметре, но получили технологичную конструкцию. Без этого постоянного диалога научно-исследовательская деятельность повисает в воздухе.

Этот практический аспект хорошо виден в работе предприятий, которые сохранили полный цикл. Вот взять ООО Сиань Хунъань Микроволна (информация с hoanisolator.ru). То, что они занимаются не только разработкой, но и собственным производством и техобслуживанием, — это не просто строчка в описании. Это принципиальная позиция. Она означает, что люди, которые создали продукт, несут за него ответственность на всех этапах и вынуждены налаживать те самые прямые связи между лабораторией и сборочной линией. Иначе просто не выжить в рынке, где конкуренция идёт не только по цене, но и по стабильности качества партии в тысячу штук.

Инструменты и стенды: чем на самом деле смотрят на сигнал

Говоря о практике, нельзя не упомянуть инструментарий. В публикациях часто мелькают красивые картинки векторных анализаторов цепей последнего поколения. Безусловно, это must-have. Но в ежедневной рутине не менее важны, скажем так, ?кустарные? стенды. Самодельные держатели для испытаний на изгиб кабеля, переделанная печь для термоциклирования, которую собрали из списанного оборудования лет десять назад и которая до сих пор незаменима.

Один из самых полезных инструментов в нашей лаборатории — это старый осциллограф с аналоговой ЭЛТ, который давно списали. Но когда нужно быстро оценить форму импульса или поймать паразитный выброс, ?цифра? иногда слишком задумчива, а на этой ?старушке? всё видно сразу, в реальном времени. Это к вопросу о том, что оснащение научно-исследовательского института — это не только дорогие покупные приборы, но и огромный пласт собранного, переделанного, адаптированного под конкретные задачи оборудования. Это тоже часть культуры.

Или вот ещё момент — программное обеспечение для моделирования. HFSS, CST — мощные штуки. Но любая модель — это упрощение. Мы всегда закладываем в расчёт некий ?коэффициент неопределённости?, полученный эмпирически из прошлых проектов. Например, для определённого типа соединений мы знаем, что смоделированные потери нужно умножить примерно на 1.1, чтобы получить цифру, близкую к реальности на первом прототипе. Эта ?магия чисел? нигде не записана в мануалах к софту, это именно внутренняя база знаний, которая и отличает опытный коллектив от новичков.

Что в сухом остатке? Конкуренция опытом

Так что же такое современный научно-исследовательский институт в прикладной сфере? Это, в первую очередь, концентрация не столько теорий, сколько практического опыта, часто неудачного, оформленного в процедуры, стандарты и внутренние методики. Это место, где ценят не только учёную степень, но и ?чувство материала?, когда инженер по звуку сверления или по виду скола может предположить, что не так с технологическим процессом.

Конкуренция сегодня происходит именно на этом поле. Не на поле патентов (хотя и это важно), а на поле предсказуемости и надёжности продукта. Клиент, будь то крупный интегратор или государственный заказчик, всё меньше покупает ?кота в мешке?. Он хочет понимать, как продукт ведёт себя в реальной жизни, а не в идеальных условиях лабораторного стола. И чтобы дать ему эту уверенность, нужно самому пройти через термоциклы, вибрации, разборы брака и ночные бдения у стендов.

Поэтому, когда я смотрю на сайты компаний вроде ООО Сиань Хунъань Микроволна, для меня ключевыми являются не громкие слова о инновациях, а упоминание полного цикла и технического обслуживания. Это косвенный признак того, что там, вероятно, существует тот самый необходимый диалог между разработкой и жизненным циклом изделия. Что их научно-исследовательская деятельность — это не отдельная функция, а часть единого процесса по созданию вещей, которые должны долго и безотказно работать там, где их поставили. А в конечном счёте, ради этого всё и затевается.