В. Петропавловский

О подготовке специалистов по радиоэлектронике для научно-производственных и коммерческих структур в современных условиях

На основе электронных технологий 21 века предлагаются структуры учебных планов для безотсевной подготовки современных специалистов по радиоэлектронике для научно-производственных и коммерческих структур народного хозяйства. Для реализации предлагаемых планов показана необходимость создания коммерческих учебно-научных центров в рамках ведущих российских технических университетов.

Настоящая статья является продолжением ряда публикаций автора на данную тему [1-10], так как вывод радиоэлектронной промышленности России из многолетнего застоя зависит не в последнюю очередь и от уровня е╦ специалистов. Ни для кого не является секретом, что прилавки наших магазинов завалены западной бытовой радиоэлектроникой, в то время как у нас на дачах до сих пор над╦жно работают советские при╦мники и телевизоры до- и послевоенного выпусков, что свидетельствует о высоком качестве их проектирования и производства!

Куда же делись их создатели и производители? Часть уехала за рубеж, другие организовали (приватизировали) или перешли в коммерческие структуры, остальные досиживают в бюджетных предприятиях до пенсии (если не сократят под благовидным предлогом). Аналогичная ситуация сложилась и в вузах, о "смешной" зарплате профессуры которых не говорит только ленивый! Правда, некоторые правительственные чиновники говорят о взятках вузовских преподавателей, благодаря которым якобы выживает вузовская система?! Не знаю где, а в технических вузах почему-то не предлагают! По правде сказать, технические вузы держатся на низких конкурсах или возможности "откосить" от армии!

В то же время, вузы завалены заявками на продвинутых специалистов по радиоэлектронике. Так например, на нашу кафедру из НПО "Рубин" пришла заявка на таких молодых специалистов с предложением по зарплате $1000 в месяц. При разговоре с руководителями НПО я поинтересовался, а есть ли у них такие электронщики, на что они ответили, что с большим трудом разыскали в России и ближнем зарубежье несколько человек, прописали их в Москве и купили им квартиры!

Таким образом, складывается следующая парадоксальная картина - все хотят получить готовых специалистов экстра-класса, но никто не желает вкладывать средства в их подготовку, пусть это делают нищие профессора и государство. В тоже время, состоятельные господа и даже не очень богатые граждане (снимая последние штаны) стремятся дать своим чадам самое лучшее образование, вполне понимая, что знания - товар непортящийся и что при любых катаклизмах их дети будут всегда на уровне с соответствующим приличным дипломом.

А как обстоят дела на западе? Чтобы получить такое образование как в МИФИ, МВТУ, МГУ или ФИЗТЕХ-е, надо выложить $100000√120000 за 5 лет, - вот почему там родители копят деньги всю жизнь на образование своих детей, зная, что будущее им обеспечено (заявки на студентов - будущих выпускников лежат у деканов с 3√4 курсов). А наши журналисты вбивают нам мысль и умиляются тем, что якобы западные студенты зарабатывают себе на обучение летом на бензоколонках! Недавно одна наша знакомая эмигрантка (кстати, окончившая харьковский университет) сообщила из Нью-Йорка, что для того, чтобы поступить и учиться в тамошнем колледже (типа советского техникума), с не╦ потребовали $100000 за 4 года обучения!

Какой же вывод можно сделать из всего сказанного? Чтобы в России получить достойное образование в области продвинутых технологий радиоэлектроники, необходимы не только интеллектуальные, но и материальные затраты самих студентов.

О подготовке специалистов по радиоэлектронике в России 21 века

Наступивший 21 век пров╦л грань между специалистами, разрабатывавшими радиоэлектронную аппаратуру [2-6]:

• на транзисторах, а также ИМС малого и среднего уровня интеграции (МИС и СИС);
• на сверхбольших ИМС (СБИС) типа классических однокристальных микроЭВМ, программируемых логических интегральных схем (ПЛИС), а также RISC-процессоров в виде цифровых сигнальных процессоров (ЦСП или DSP-процессоры) и SoC (system on chip или система на кристалле).

В настоящее время во всех вузах, за немногим исключением, студентов учат проектировать радиоэлектронную аппаратуру (РЭА) по первому способу на электронных компонентах типа "рассыпухи", которую обычно компонуют на печатной плате, а е╦ пайку осуществляют, погружая плату в ванну с расплавленным оловом или с помощью старого допотопного паяльника! Кстати, по такой технологии работают большинство радиоэлектронных заводов как в России, так и в Юго-Восточной Азии, Китае и Латинской Америке.

Такой способ производства РЭА обеспечивает занятость большого количества деш╦вых низкоквалифицированных сборщиков на заводских конвейерах в слаборазвитых странах.

Однако экономические потрясения и кризисы, охватившие в последнее время Юго-Восточную Азию и Латинскую Америку, показали, что современные продвинутые технологии проектирования РЭА на СБИС позволяют отказаться от основного преимущества слаборазвитых стран, а именно ≈ деш╦вых рабочих рук [7]! То есть, на современном высокотехнологичном автоматизированном производстве требуется небольшое количество высококвалифицированных операторов с высшим образованием, обеспечивающих гибкость, широкую номенклатуру выпускаемых изделий, масштабность и высокую производительность, исключая при этом влияние человеческого фактора на производство. И кстати, американцы не торопятся передавать продвинутые технологии в слаборазвитые страны, приберегая рабочие места на таких производствах для своих граждан!

Поэтому в настоящее время требуется поштучная подготовка высококвалифицированных специалистов, а не вал посредственных середнячков. Отсюда следует, что в ближайшие годы в российских вузах ожидается коллапс по радиоэлектронным специальностям, а в выживших кафедрах на коммерческих условиях в небольших группах (до 5√10 студентов) будут поштучно готовиться суперспециалисты для проектирования РЭА с помощью продвинутых электронных технологий.

Несмотря на вс╦ сказанное, наши вузы продолжают с завидным упорством штамповать новых безработных радиоэлектронщиков, которые идут работать куда угодно, но только не по специальности. При этом такая ситуация всех устраивает, так как в государственных вузах при таком финансировании и уровне зарплаты преподавателей лучшего ничего не сделаешь. Когда я на кафедре говорю преподавателю о необходимости перехода на обучение студентов продвинутым технологиям 21 века в РЭА ≈ он отвечает, что скажите спасибо, что вообще появляюсь иногда на кафедре (при обещанной в этом году зарплате доцента порядка $150). Вот почему за последние месяцы по ряду известных мне предприятий, связанных с продвинутыми электронными технологиями (ПЛИС и DSP-процессоры), прокатилась волна повышения зарплаты выпускникам вузов до 9√10 тыс. рублей, а в МИФИ уч╦ный совет принял постановление о предоставлении защитившемуся аспиранту должности доцента с персональной надбавкой 9 тыс. руб. Несмотря на это, приходится безуспешно уговаривать выпускников вуза поступать в аспирантуру, так как их тут же перехватывают коммерческие фирмы за первоначальную зарплату на уровне $500. Кроме того, ежегодно происходит отток из вузов наиболее квалифицированных преподавателей в те же коммерческие структуры.

Заинтересованный читатель может спросить, а какие знания нужны для успешной работы по новым технологиям на СБИС последних поколений. К ним, в частности, относятся:

• свободная работа с продуктами MS Office;
• умение работать в сети Internet;
• конструирование электронных приборов и систем с помощью САПР типа AutoCAD;
• разработка принципиальных схем, моделирование их работы и проектирование печатных плат с помощью САПР типа OrCAD v.9 и PCAD 2002;
• проектирование, моделирование и анализ аналоговых электронных схем с помощью САПР типа SPICE;
• проектирование цифровых устройств на языке VHDL;
• проектирование цифровых устройств на однокристальных микроЭВМ типа MCS 51;
• проектирование сверхскоростных цифровых устройств на RISC-процессорах с цифровой обработкой сигналов (типа TMS и SHARC);
• проектирование нестандартных цифровых узлов и автоматов на программируемых логических интегральных микросхемах (ПЛИС) фирм ALTERA и XILINX c помощью САПР типа MAX+PLUS II (QUARTOS) и др.;
• проектирование нового поколения цифровых устройств и автоматов на одном кристалле СБИС с помощью SoC (system on chip) - технологии;
• работа на уровне администратора в сети Netware.

На западе и в России специалистов такого уровня называют "системными интеграторами", и чтобы их готовить, вузам необходимо обеспечить:

• фундаментальную университетскую физико-математическую подготовку с предварительным обучением будущих студентов в специализированных лицеях при университетах;
• значительные инвестиции в учебную и лабораторную базу для организации первоклассных учебно-научных лабораторий, оборудованных по последнему слову техники и снабж╦нных сертифицированными, а не взломанными программными продуктами наиболее продвинутых западных и отечественных разработчиков программ;
• привлечение к учебному процессу в вузе лучших специалистов и преподавателей с окладом не ниже $1000 (для примера, в этом году предполагается повысить ставки доцентов и профессоров до $150√200);
• выполнение студентами учебно-исследовательских работ, прохождение производственной практики и написание диплома должно осуществляться в известных научных лабораториях или коммерческих фирмах, связанных с реальными разработками;
• в дипломе выпускника обязательно должна быть фамилия научного руководителя.

Просмотрев перечисленные требования, искушенный читатель скажет, что сегодня это невозможно и что вс╦ это фантазии и прожектерство автора статьи. Да, действительно, трудности имеют место, но как любят говорить в России: "ДАЛЬШЕ ТАК ЖИТЬ НЕЛЬЗЯ"! Что же делать? Ниже автор излагает свою точку зрения для решения поставленных задач.

Вначале хотелось бы вспомнить, как подобные проблемы решались ранее в России. Например, такой известный всем институт народного хозяйства имени Плеханова (в настоящее время это Российская Экономическая Академия) вырос из торгового коммерческого училища, основанного в конце 19 века на средства московских купцов для подготовки нужных им кадров в области экономики и торговли. Ссылаясь на опыт предков, я пров╦л беседы с рядом руководителей коммерческих структур, занимающихся бизнесом в области торговли радиоэлектронными компонентами (преимущественно западными) и проектированием РЭА с помощью продвинутых технологий. К таким организациям, руководителям которых "за державу обидно", в частности, относятся фирмы Microlab Systems, Fyton, КТЦ-МК, Точка опоры, СКАНТИ-РУС, Родник, Редан и так далее. Не отстают от них и заинтересованные в продвижении на российский рынок своих ИМС такие известные фирмы, как ALTERA, Analog Devices, Макро Тим, Texas Instruments и Motorola (и их российские дилеры ЭЛТЕХ, AUTEX, ARGUSSOFT). Итогом общения с перечисленными организациями является идея создания на коммерческих началах независимого платного учебно-научного центра на базе продвинутых вузов Москвы и Санкт-Петербурга с целью поштучной подготовки (можно и по заказу с заданной специализацией) системных интеграторов на базе продвинутых электронных западных технологий. При этом, чтобы в вузах не было отсева, предлагается ввести следующие промежуточные ступени при получении образования (рис. 1). Первые 2√3 года студент, в зависимости от типа вуза, получает общую физико-математическую подготовку по программе университета или технического вуза с получением диплома об общем образовании. При этом форма обучения (платная или за сч╦т бюджета) определяется вузом. Далее студентам предлагается на выбор:

• проучится ещ╦ один год для получения диплома бакалавра в вузе (за сч╦т бюджета) по старой технологии на "рассыпухе";
• или два года для защиты диплома инженера на тех же условиях.

Рисунок 1. Структурная схема подготовки специалистов по радиоэлектронике для коммерческих и государственных структур на базе учебно-научного центра

Одновременно с этим коммерческий учебно-научный центр (УНЦ) предлагает студентам на платных условиях (кстати, за наиболее способных студентов плату за обучение готовы вносить и коммерческие организации) получить образование и диплом бакалавра за один год на базе продвинутых технологий и первоклассно оборудованных учебных лабораторий и классов. Наиболее способным студентам предлагается 2√3-х летнее обучение для получения образования и диплома системного интегратора. Одновременно с этим УНЦ на коммерческих условиях может предоставлять возможность студентам-бюджетникам посещать интересующие их курсы с выдачей образовательных сертификатов. Кроме того, УНЦ гарантирует своим выпускникам устройство на работу с достойной оплатой!

Однако, наиболее интересным в УНЦ будет являться безотсевная форма обучения. В группах по специальности "бакалавр" и "системный интегратор" будет проходить естественный отбор наиболее способных студентов, успешно осваивающих вышеуказанные технологии проектирования РЭА. Остальная же часть студентов может по сокращ╦нной программе специализироваться в области менеджмента по продажам электронных компонентов и продвижению радиоэлектронной технической и бытовой аппаратуры. При этом срок обучения можно сократить до 4 лет с выдачей диплома бакалавра по специальности "менеджер" или "провайдер" радиоэлектронной аппаратуры и электронных компонентов. Вполне понятно, что диплом "провайдера" потребует дополнительного срока обучения (например, до одного года с прохождением практики в коммерческих фирмах).

Многим из наиболее активных и подвижных студентов прид╦тся по душе данная специализация, и в будущем из них вырастут новые директора и организаторы дилерских радиоэлектронных фирм. Таким образом, каждый учащийся найд╦т себе дело по силам и по душе. Вс╦ сказанное выше относится и к специалистам, которых коммерческие фирмы могут направлять в коммерческий учебно-научный центр для переподготовки с отрывом и без отрыва от работы.

При этом резко возраст╦т профессиональный уровень и авторитет выпускников УНЦ, так как, заплатив свои деньги за современное образование, они будут учиться, а не пропускать более половины занятий для подработки, как сейчас происходит в бюджетных вузах, ссылаясь на то, что им не на что жить. Следует ещ╦ раз подчеркнуть, что все надежды на подготовку в государственных вузах "халявного", в смысле "бюджетного или бесплатного" современного продвинутого специалиста, необходимо оставить раз и навсегда, так как за зарплату $150√200 доценты и профессора никогда не смогут и не захотят их выучить! Каким же критериям должен отвечать современный специалист или "системный интегратор" в области проектирования РЭА? На рис. 2 привед╦н один из возможных вариантов структуры этапов подготовки таких специалистов.

Рисунок 2. Структура основных этапов подготовки СИСТЕМНЫХ ИНТЕГРАТОРОВ по радиоэлектронике на базе продвинутых радиоэлектронных технологий 21 века

На первом этапе (1√3 курсы), кроме классической физико-математической подготовки студент должен обязательно прослушать курс по дискретной математике (на западе под этим понимают основы владения компьютером - Computer Science). Кроме того, в качестве базового образования он должен в совершенстве уметь обрабатывать информацию и готовить документацию с помощью стандартных пакетов прикладных программ (ППП) MS Office, AutoCAD, OrCAD, PCAD и так далее.

Следующим этапом в обучении является получение базовых знаний в области электрорадиотехники, знакомство с языками высокого (С, С++) и низкого (Ассемблер) уровня и основ теории измерительной информации (2√4 курсы).

4 и 5 курсы обучения полностью определяются продвинутыми радиоэлектронными технологиями на базе последних конструкторских и технологических достижений в области создания новых поколений CISC- и RISC-микропроцессоров, а также СБИС программируемой логики (ПЛИС). В связи с этим резко возрастает роль умения работать с инструментальными интегрированными программными и техническими средствами для автоматизации проектирования, отладки и контроля цифровых автоматов как на западе, так и в среде российских наиболее продвинутых системных интеграторов цифровой схемотехники.

Поэтому сегодня будущему системному интегратору необходимо освоить курсы по проектированию цифровых устройств на тр╦х "китов" в СБИС-исполнении:

• CISC и RISC однокристальные микроконтроллеры;
• БИС программируемой логики или ПЛИС;
• DSP процессоры.

Обязательным является освоение принятого как стандарт во вс╦м мире языка VHDL для проектирования цифровых устройств на ПЛИС, который позволяет решать свои проблемы даже неспециалистам с помощью специализированных ППП cо всем известной графической оболочкой типа Word на уровне написанной программы на языке VHDL или структурной схемы в виде библиотечных блоков без привычной принципиальной схемы, чем обычно гордятся электронщики! В качестве примера можно привести следующий случай. Когда я спросил знакомого компьютерщика, по какой схеме он собрал 20-разрядный реверсивный сч╦тчик, который был реализован на ПЛИС, он ответил, что не знает. С помощью САПР он написал на языке VHDL программу, выбрал из библиотеки сч╦тчиков необходимый ему сч╦тчик по заданным параметрам и указал число двоичных разрядов, после чего загрузил е╦ в ПЛИС. Разработка принципиальной схемы такого устройства и е╦ реализация на стандартной логике (МИС и СИС) вместе с проектированием и изготовлением печатной платы даже сегодня заняло бы не меньше месяца! У него же на вс╦ это ушло несколько минут.

Заключительной фазой в освоении элементной базы СБИС являются чтение курса по SoC или system on chip, особенностью которых является объединение в одной СБИС RISC-процессора, ОЗУ, ПЛИС и устройств ввода/вывода. Большой интерес специалистов к таким чипам объясняется тем, что, несмотря на их высокую стоимость, изготовления печатной платы всего устройства на базе нескольких СБИС оказывается в конечном сч╦те дороже, чем реализация того же устройства на SoC. Здесь ещ╦ не учитывается время и стоимость модернизации и исправления аппаратных и конструкторских ошибок, которые в SoC исправляются программным пут╦м.

Одним из положительных качеств отечественного системного интегратора является его широкая эрудиция в области современной элементной базы, однако, как только заходит речь об инструментальных средствах отладки и проектирования этих СБИС, так тут же их энтузиазм гаснет. Дело в том, что в России как на высшем уровне, так и среди разработчиков сложилось мнение, что наш электронщик "на коленке и микропроцессор подку╦т", а поэтому нам эти средства не нужны, да и стоят они дорого. Поэтому в вузе преподаватель на лекции рисует на доске квадрат с названием МИКРОПРОЦЕССОР и бежит радостно докладывать о внедрении микропроцессоров в учебный процесс. Поэтому до сих пор я не могу в России найти кафедру, где бы выпускник на деле мог бы построить цифровое устройство на микропроцессоре (МП). На микропроцессорных кафедрах вам будут охотно показывать макеты с МП, отдельные их узлы и так далее. Но как только спросишь, а как быть, если МП не работает? Все начинают жаловаться на нехватку средств на приобретение даже программатора и так далее. Но даже и не в этом беда ≈ эти господа даже не знают, а какие есть и нужны средства отладки и проектирования этих СБИС. Поэтому в конце обучения студенты обязательно должны прослушать курс по инструментальным средствам отладки и проектирования микропроцессоров.

Следует сказать, что, начиная с 3√4 курса и до защиты диплома, студент обязательно должен вести учебно-исследовательскую работу в научных лабораториях вуза или в коммерческих фирмах, занимающихся проектированием и разработкой РЭА.

Предложенная схема подготовки системных интеграторов похожа на методику, применяемую в МФТИ, где студенты до 3 курса учатся в институте, а далее распределяются в отраслевые институты, где им 2 года читают лекции по специальным дисциплинам сотрудники этих институтов. В такой подготовке есть свои плюсы и минусы. Однако, в настоящее время, когда вся академическая и отраслевая наука находится на "мели", в этих институтах студенты (на мой взгляд) выполняют роль "Ваньки Жукова".

Литература

1. Петропавловский В.П. Микропроцессорные средства измерений. М.: МИФИ, 1993. 112 с.
2. Petropavlovscy S.V., Petropavlovscy V.P. / Advanced microprocessor technologies in measuring systems of real time and problems of high school in training system engineers / The 1-st Int. Conf. "DSP its applicat.". Proceedings. V. 4-E. M. Russia: ISTI, 1998. P. 271√272.
3. Петропавловский В.П. Современные технологии проектирования ИС РВ на базе передовых микропроцессорных технологий виртуальной электроники / Сб. науч. труд. сесс. МИФИ-99. Т. 6. М: МИФИ, 1999. С. 165√166.
4. Петропавловский В.П. Парадигма цифровой электроники XXI в. в измерительных системах и промышленных контроллерах // Промышленные АСУ и Контроллеры. 1999. ╧ 10. С. 1√7.
5. Петропавловский В.П. Радиоэлектроника 21 века и проблемы подготовки специалистов в высшей школе / Сб. науч. труд. сесс. МИФИ-2000. Т. 1. М: МИФИ, 2000. С. 165√166.
6. Петропавловский В.П. Перспективы и особенности проектирования электронных измерительных систем на СБИС типа "система на кристалле" (продвинутые микроэлектронные технологии) / Сб. науч. труд. сесс. МИФИ-2001. Т. 1. М: МИФИ, 2001. С. 166√167.