Как я однажды P-CAD видел
В годы моей школьной юности и студенчества, пришедшиеся на позднее советское время, я, как и многие, увлекался радиолюбительством. Мог часами рисовать схемы, паять в облаках канифольного дыма, медитировать над отладкой, вглядываясь в стрелку тестера и крохотный экранчик осциллографа. Одно только отравляло мне жизнь. Я терпеть не мог проектировать печатные платы.
Осциллограф ОМЛ-3М. Диагональ экрана — 2 дюйма.
Это занятие выглядело таким чужеродным, таким приземленным по сравнению с творческим полетом мысли за электронами и дырками схем. Во‑первых, фольгированный текстолит был дорог и дефицитен, а потому приходилось экономить каждый сантиметр площади. Берешь миллиметровку, как можно плотнее лепишь на ней корпуса. Начинаешь разводить дорожки, и видишь, что не хватает места. Несколько корпусов нужно подвинуть. А это «Copy‑Paste» на бумаге выглядело так, что приходится вытирать нарисованное, и рисовать его же чуть сбоку, восстанавливая по памяти уже проведенные к лапам дорожки. А что остается от миллиметровки после нескольких таких итераций карандашом и ластиком? Правильно, грязноватая дырка. Неизбежные ошибки, исправления, затем с горем пополам рисуем плату на текстолите нитроэмалью. Было еще чудо советской алхимии — тушь «Кальмар», которая не боялась хлорного железа, но это опять же дефицит. Травим чем придется, ну и получается, мягко говоря, не очень.
Ожидание и реальность…
Но было и светлый луч надежды в этом темном царстве. Я знал, что где-то далеко, за теплыми морями, существует программа, которая приносит людям счастье, разводя печатные платы автоматически. И эта программа называлась P-CAD.
Мечты, мечты…
Поскольку единственным доступным компьютером для меня был простенький ZX-Spectrum, поставить P-CAD хотя бы для пробы возможности не было. Однако я был так увлечен этим творением человеческого разума, что за скромные студенческие гроши купил несколько книг о своей мечте, и вечерами перечитывал их от корки до корки, мечтая, что когда-нибудь увижу P-CAD наяву.
А Интернета тогда не было…
И вот этот момент настал. Шефское предприятие организовало для студентов профильную экскурсию. Нас провели по цехам с грохочущими станками, по КБ с рядами кульманов, и наконец мы вошли в святая святых — специальный отдел, где стояли невероятные компьютеры с огромными мониторами (а тогда они были с кинескопами — представьте габариты этих кубиков), на которых в окружении причудливых символов виднелись разноцветные переплетения дорожек печатных плат P‑CAD.
Вот он, P-CAD!
Молодой начальник отдела, пыжась от гордости, поведал, как здорово они со своими девочками-подчиненными проектируют печатные платы, и по его просьбе она из операторов открыла текущий проект и немного повозила мышкой, проведя на плате еще пару дорожек.
Постепенно мое восхищение сменилось смутными сомнениями. Да, девочка разводила дорожки на экране, но при этом перед ней лежала огромная желтоватая «синька» с принципиальной схемой.
Да, это называлось «синька»
Наверное, нужно пояснить, что такое «синька», и почему она желтая. Дело в том, в конструкторской деятельности было необходимо копировать чертежи — не заставлять же инженера вручную чертить копии каждого чертежа для каждого цеха, как несчастного переписчика книг в допечатные времена. Но ксероксов в теперешнем виде мы тогда еще не знали. Поэтому документооборот выглядел следующим образом.
И за каждую подпись отвечали буквально головой…
Сперва конструктор чертил схему на большом листе ватмана. Чертеж проходил проверки, утверждения, получал необходимые подписи. Затем чертежник брал такой же большой лист полупрозрачной бумаги — кальки, накладывал ее на ватман и обводил тушью линию за линией. На полупрозрачной кальке получалась копия чертежа.
Затем в дело вступала фотокопировальная машина. Представьте себе большой стол, только со стеклянной столешницей. На него кладут кальку, а поверх нее — специальную светочувствительную бумагу. Под столом стоят мощные лампы. Они сквозь стекло и кальку засвечивают бумагу, формируя на ней копию чертежа. Затем с помощью некой алхимии это изображение проявляют и закрепляют. Копии раздают в цеха, а оригинал обычно идет в архив.
В последующих моделях для компактности стол был заменен барабаном с протяжным механизмом, но принцип контактной светокопии остался неизменным.
Картинка эта гуляет в Интернете, и на вид фотокопировальная машина вроде похожа. Правда, почему один из размеров указан 18 метров — непонятно.
Таким образом можно было быстро и безошибочно изготовить любое количество копий чертежа. Любопытно, что процесс этот был придуман еще в 19-м веке, и сначала был негативным — белые линии на мрачно-синем фоне, отсюда и название. Позже стали применять другие химикаты, копии стали позитивные, коричнево-бежевые, но название «синька» осталось.
Вот это настоящая синька
И вот такая рабочая копия принципиальной схемы лежала перед девочкой-оператором. Почему же это меня так поразило? Она водила по схеме пальчиком, смотрела что с чем соединять, и проводила мышкой дорожки. А по моим скромным понятиям, почерпнутым из книг, эта схема должна бы быть введена в компьютер изначально, и затем использоваться или для автоматической трассировки, или для проверки интерактивной разводки дорожек. Я начал понимать, что никакой автоматизацией здесь и не пахнет, а девочки на огромных экранах занимаются в точности той же работой, что и я дома на листе миллиметровки — разводят дорожки полностью вручную, не используя и десятой части возможностей программы. Разве что двигать корпуса вместе с дорожками по плате у них получается удобнее, чем мне тереть бумагу резинкой.
Набравшись смелости, я задал вопрос начальнику отдела.
— А почему бы сперва не ввести в компьютер эту принципиальную схему? Это позволило бы делать автоматическую трассировку дорожек, и было бы в десятки раз быстрее и безошибочнее.
— А кто же будет ее вводить, и под чью ответственность? — возразил начальник отдела. — Ведь это не хухры‑мухры, а официальный документ. Одно дело — светокопировальная машина, она не ошибается. Вот на синьке на угловом штампе сколько подписей — и они действительны, эта схема действительно та, что была проверена. А если ее кто‑то будет куда‑то вручную заново вводить, и допустит ошибки, то кто будет виноват? Тот кто ставил подпись на оригинале, скажет — извините, это уже не моя ответственность. Кто же тогда перепроверит ввод, и где и как поставит новую подпись «Проверил»? А если ошибка перейдет на печатную плату, в изделие, приведет к аварии? Продукция у нас серьезная, и в военку идет, и с космосом связана. Что не так — на разборки приезжает правительственная комиссия, а с ней шутки плохи. Поставившего подпись и посадить могут, так что подписываться где попало, извините, дураков нет. Вот почему девочка смотрит в схему, но никакой подписи нигде не ставит. Даже если она ошибется, мы ее ошибку тихонько исправим, а всем можно объяснить, что дал сбой компьютер.
В книгах по P‑CAD про этот момент как‑то ничего не говорилось, так что я не нашелся, что ответить. Но все же мне смутно показалось, что этот клубок технико‑юридических проблем, и особенно предложенный из него выход выглядят как‑то надуманно и неправильно.
— Ну хорошо — не отступал я от своих книжных премудростей. — А если сделать так, чтобы конструкторы сразу создавали принципиальную схему на компьютере, проверяли, утверждали, и передавали вам?
P‑CAD’ы XX века
— Ну вы же только что были в конструкторском бюро, где рядами кульманы. Обратите внимание, там в основном люди в возрасте, чертили всю жизнь карандашом. Переучить их на P‑CAD совершенно нереально, поверьте моему опыту. Вы обратили внимание, что у меня в отделе только молодежь? Только их и возможно обучать, и то только если человек сам горит энтузиазмом. Заставить всех не получится. Так что, может быть, ваше предложение и сбудется, но только в следующем поколении. Да и компьютеров, честно говоря, на всех конструкторов закупить нереально. Все что смогли выбить, только и хватило на этот отдел.
Надо сказать, что компьютеры были действительно особенные — не простые персоналки, а какие‑то специализированные рабочие станции. Гугля теперь задним числом, я никак не могу понять, что это были за машины. Вряд ли это могли быть Sun Microsystems, может какие‑то болгарские клоны, но по виду были очень внушительные. Особенно мне запомнились огромные белые «кубометры» мониторов. Наверное, действительно очень дорогие по тем временам.
не знаю что, но самое похожее на мои тогдашние впечатления…
Но вот то, что существуют инженеры‑конструкторы электронной техники, пусть и пожилые, сознательно не желающие изучать P‑CAD, даже из‑под палки — мне с моим юношеским энтузиазмом это опять же казалось непонятным и неправильным. «Надо же им просто объяснить!»… Ну ладно.
— Но если уж девочка все равно смотрит в схему, и не ставит подписи, может пусть она «тайно» введет в редакторе всю принципиальную схему, как бы для себя? Ведь это позволило бы использовать ей автоматическую разводку дорожек! — схватился я за последний козырь из своей умной книжки. — Это было бы гораздо быстрее и без ошибок!
— А автоматическая разводка дорожек нам, в общем‑то, не нужна, даже вредна — с грустью ответил он. И спустил меня с небес на землю. Оказалось, что двухсторонние печатные платы, которые делал завод для своей электроники (о многослойных речь вообще у них не шла), имели в технологии больное место — переходные отверстия. В таких отверстиях изнутри хитрым электрохимическим процессом осаждается слой меди, что обеспечивает проводимость между сторонами платы. Но низкое качество то ли химикатов, то ли оборудования (а каждый мастер, понятно, валил вину на другого) не позволяли добиться нормального качества покрытия, и оно со временем теряло контакт от нагрева, охлаждения или просто вибрации. И если спроектировать плату, грубо говоря, в пару сотен переходных отверстий, то работать она скорее всего не будет, а если и будет, то недолго.
Ночной кошмар электронщика
Буржуйская же программа P‑CAD, по словам начальника отдела, с проблемами советского производства ознакомлена не была, и, дай ей свободу, начинала шпарить каждую дорожку максимально напрямую, легко перескакивая со стороны на сторону платы и генерируя кучи этих противных переходных отверстий, в то время как посидев и подумав, без значительной части их вполне можно было бы обойтись. А если переходных отверстий все же оставалось немного, монтажники могли дополнительно аккуратно пропаять их проводочками.
Дырка на дырке…
Вот почему автоматическая разводка была отложена до лучших времен, а девочки‑операторы своим героическим ручным трудом выводили нужную топологию, компенсируя тем самым недостатки советской электрохимии.
И снова у меня возникло ощущение, что проблему усугубили для отвода глаз, и даже не пытались что‑то сделать. Ведь не зря я ночами корпел над документацией по P‑CAD, и знал, что вопрос с переходными отверстиями известен, и над этим можно работать. Что в настройках есть соответствующие весовые коэффициенты, задающие «относительные стоимости» как переходного отверстия, так и сантиметра дорожки печатной платы. И чтобы попробовать решить озвученную проблему, было бы достаточно для начала задрать «стоимость» переходного отверстия, и «удешевить» сантиметр дорожки. И тогда трудолюбивый P‑CAD весь свой искусственный интеллект направит на то, чтобы пусть сложнее заплести дорожки, но минимизировать количество отверстий, и сделает это куда быстрее и тщательнее любого оператора. Но дальше вопросов задавать уже как‑то не хотелось.
Здесь, наверное, нужно пояснение. Не знаю как сейчас, но в те времена полностью автоматизировать разводку дорожек «одной волшебной кнопкой» действительно было нереально. Этого, собственно, даже мои волшебные книги не обещали. Но все же была понятна разумная стратегия применения этого мощного инструмента — сперва ручная разводка питания и некоторых критичных цепей, затем автоматическая разводка основной части, и в конце интерактивная доводка, с исправление огрехов и автоматической сверкой ручных правок дорожек с уже введенной принципиальной схемой. И по сравнению с ручной работой это позволило бы увеличить производительность труда в десятки раз и исключить ручные ошибки разводки. А здесь я увидел, как этим огромным дорогим «микроскопом» аккуратно колют орешки, и при этом упорно не хотят ничего менять. Разговор как бы уткнулся в невидимую стену. «Видимо, люди все же не знают всех возможностей этой системы, поэтому не стремятся ее использовать по полной», нашел я для себя хоть какое‑то понятное объяснение. Хотя смутное внутреннее непонимание ситуации осталось.
Через много лет, когда и Советский Союз, и сам завод остались в истории, на встрече выпускников я вспомнил ту экскурсию. Нашлись и люди, знавшие ситуацию, и того молодого начальника отдела. И тогда как будто пелена спала с глаз.
Разумеется, тот начальник отдела знал все возможности P‑CAD куда лучше меня — он был радиолюбитель со стажем, коротковолновик, энтузиаст своего дела. Но знал он также то, что если бы даже он каким‑то чудом наладил всю окружающую работу как следует, и показал бы начальству все возможности системы — что он один может за десятерых делать работу целого отдела — то его и посадили бы делать работу всего отдела. И из перспективного начальника он превратился бы в обычного оператора ЭВМ, с соответствующей потерей зарплаты, престижности и перспектив. Вот почему он не слишком рекламировал, не сказать хуже — зачастую скрывал возможности системы, весьма правдоподобно грузил начальство «неразрешимыми» проблемами, и получал со своими девочками премии за показушно‑героическое их преодоление.
Конечно, в тех разговорах мои книжные премудрости по электронному конструкторскому документообороту выглядели в чем‑то наивно, а какие‑то проблемы действительно решить было трудно. Да только не зря говорят — кто не хочет работать, ищет оправдания, а кто хочет — ищет возможности. Все было хорошо в том уютном болотце, но развалился завод вместе со страной. Потому что экономика, построенная на таком отношении к делам, никак не могла конкурировать с теми странами, где платы научились делать многослойными, переходные отверстия — надежными, а все конструкторы сами стремились делать схемы на САПР с использованием всех их возможностей, чтобы быть первыми среди конкурентов.
До чего наука дошла…
До сих пор не могу для себя решить, правильно ли обвинять в чем‑то того молодого начальника отдела? Он верно оценил окружающие его обстоятельства, геройствовать не захотел. С волками жить — по‑волчьи выть. Но именно из таких небольших эгоистических поступков сложилась система, разбазарившая несметные материальные ресурсы, приведшие к застою огромной экономики, и развалившие целую страну, последствия чего мы до сих пор не можем расхлебать.
Ты помнишь, как все начиналось…
