5.3.1. Этапы проектирования. Задачи, решаемые в ходе
технического предложения, эскизного и технического проектов
Если обратиться к схеме жизненного цикла образца вооружения (рис. 89), то видно, что основными этапами стадии разработки являются:
техническое предложение;
эскизный проект;
рабочий проект.
Техническое предложение – совокупность исследований и разработок, содержащих тактико-техническое и экономическое обоснование целесообразности создании нововведения и возможные варианты конструкторских решений по его созданию на стадии ТП определяются конструктивные и эксплуатационные особенности создаваемого нововведения (по вариантам создания) в сравнении с существующими объектами или аналогами, выявленными в результате патентных исследований. Объем работ устанавливают по ГОСТ 2.11873. Техническое предложение, как правило, включает:
предварительный тактико-технико-экономический анализ и выбор принципов конструктивного оформления, состав и структуру объекта;
анализ технического уровня (ТУ) предполагаемого объекта и сравнение с современными отечественными и зарубежными достояниями науки и техники по основным тактико-техническим и экономическим показателям;
план (сроки, стоимость) выполнения исследований и разработок, включая изготовление объекта, его испытание и подготовку производства;
оценку потребного количества объектов;
расчет ориентировочной стоимости опытных объектов, серийных, а также затрат на организацию производства;
ориентировочные сроки начала поставки объектов;
уточненный состав организаций- разработчиков, предприятий изготовителей и предложения по необходимой кооперации;
сравнительную экономическую оценку вариантов объекта и оптимального (рационального) из них;
уточненный расчет периода эффективного применения и цены нововведения.
Эскизный проект – совокупность конструкторских документов содержащих принципиальные конструктивные решения, основные технические параметры и габаритные размеры, позволяющие сулить об устройстве и принципе работы создаваемого нововведения. Объем и содержание работ на этой стадии определяет ГОСТ 2.119-73.
Эскизный проект содержит:
разработку документов: ведомости эскизного проекта; пояснительной записи; общего расположения; перечня основных исследований и разработок, а также макетных работ; обоснования уровня унификации и стандартизации; расчета трудоемкости и ориентировочной стоимости; перечня основного и нового оборудования; технология и организация изготовления; укрупненного сетевого графика изготовления;
калькуляцию ориентировочной стоимости нововведения, в том числе опытного объекта;
определение завода-изготовителя и проработку основных вопросов технологии изготовления, а также уточнение трудоемкости и ориентировочной стоимости изготовления серийных объектов;
тактико-технико-экономические показатели, не установленные ТТЗ;
уточнение основных тактико-технико-экономических показателей, установленных ТТЗ;
сопоставление проектируемого нововведения с аналогичными зарубежными и отечественными объектами по абсолютным и относительным затратам;
окончательное определение предприятия-изготовителей опытного объекта (партии), установочной серии и серийного или массового производства;
предварительные ведомости заказа материалов и оборудования с расшифровкой по основной номенклатуре.
Технический проект – совокупность конструкторских документов, содержащих окончательные технические решения по устройству создаваемых нововведений, окончательные ведомости заказа материалов и комплектующего оборудования, окончательную цену, стоимость оснастки и исходные данные для разработки рабочей конструкторской документации. Состав работ и документация технического проекта выполняется:
расчет ориентировочной цены опытного объекта;
расчеты, подтверждающие тактико-технико-экономические показатели, установленные ТТЗ;
анализ конструкции на технологии;
оценка эксплуатационных данных нововведения, критериев эффективности;
сводные и спецификационные ведомости на сырье, материалы, комплектующие изделия (элементы);
расчет трудоемкости изготовления объектов, входящих в опытный комплекс, по видам работ предприятий-изготовителей, согласованный с базовой технологической организации;
обоснование коэффициентов серийности для перехода от трудоемкости опытного объекта к трудоемкости серийного объекта;
распределение по цехам прямых и косвенных затрат для обоснования уровня стоимости нормо-часов и накладных расходов;
обоснование уровня дополнительной заработной платы;
обоснование уровня затрат на изготовление оснастки, стендов, макетов;
сопоставление абсолютных и удельных показателей эффективности нововведений с отечественными и зарубежными аналогами.
5.3.2. Поиск технических решений на этапах проектирования
На всех перечисленных выше этапах проектирования широкое распределение получил функционально-стоимостной подход к поиску новых технических решений, в котором разработчики учитывают основные законы и принципы развития технических систем.
В настоящее время известно несколько основных законов развития объекта проектирования:
прогрессивной эволюции;
максимального соответствия выполняемых функций и структуры;
стадийного развития и др.
Предпочтение отдается методу поиска технических решений с помощью прогрессивной эволюции, сущность которого рассматривается ниже. Поиск ТР включает несколько этапов.
1. Анализ объектов-прототипов:
выполнение основных и дополнительных функции;
построение обобщенного “дерева” (графа) функций;
выявление базовой структуры объекта;
анализ принципов технической реализации.
2. Исследование “дерева” (графа) противоречий объекта:
анализ “узких мест” объектов-прототипов;
выявление ограничивающих факторов;
определение (установление) основного противоречия объекта;
анализ “дерева” противоречий объекта.
3. Формирование технического решения (формирования концепции объекта, подсистемы, элемента):
выявление способов преодоления противоречий объекта;
поиск альтернатив технической реализации объекта;
определение совокупности свойств и показателей (ТТХ) объекта.
4. Формирование “дерева” функций объекта:
определение множества основных и дополнительных функций;
установление числа уровней декомпозиции функций;
декомпозиция функции объекта;
выделение набора типовых операторов;
отображение функций i – того порядка на множестве операторов;
трансформация “дерева” функций.
5. Формирование фундаментальной структуры объекта:
анализ методов аппаратной и программной реализации;
построение временных диаграмм активности операторов уровня;
эквивалентные преобразования операторов;
формирование функциональных модулей;
формирование связей на уровне функциональных модулей;
выбор базовых функциональных структур;
выделение типовых функциональных подсистем.
6. Формирование морфологической структуры объекта проектирования:
выбор технических средств для реализации объекта (подсистемы);
формирование таблиц соответствия конструктивных модулей;
обоснование разработки оригинальных технических средств (подсистем, элементов);
преобразование элементов (подсистемы) функциональной структуры;
покрытие функциональных подсистем конструктивными модулями (техническими средствами);
формирование конструктивных модулей высокого порядка (уровня);
формирование альтернативных вариантов объекта;
анализ достоверности функционирования объекта проектирования.
7. Оценка показателей качества и выбор окончательного варианта технического решения (объекта):
выбор стратегии сравнительного анализа вариантов объекта;
обоснование методики оценки показателей качества объекта;
формирование документации на объект.
В ходе поиска технических решений на этапах проектирования особое внимание уделяется оценке стоимости объекта (подсистемы, элемента), которая осуществляется различными методами: корреляционно-регрессионными, экспертными или аналоговыми, учитывающими эволюцию объекта. Согласно аналоговому методу величина стоимости 
на проектируемый объект (при наличии одного прототипа) рассчитывается по формуле
, (10)
где 
- стоимость аналога (прототипа);
- переводной коэффициент.
Наибольшая трудность при вычислении стоимости заключается в определении обоснованной и достоверной величины 
. При наличии одного прототипа коэффициент находиться с помощью выражений
, (11)
, (12)
где 
- частный переводной коэффициент.
Формула (11) используется для определения коэффициента 
по одному базовому параметру (характеристике), а формула (12) – если число базовых параметров включено 
параметров.
При наличии двух прототипов 
и 
, где прототип 
более поздний и, следовательно, наиболее близкий к проектируемому объекту 
, чем прототип 
, появляется возможность уточнить величину переводного коэффициента. Этого можно достичь за счет уточнения формул (11) и (12), которые в данном случае примут вид
, (13)
где 
- i-й базовый параметр первого аналога (прототипа) 
.
Значение степеней показателя 
определяется с помощью информации 
по прототипам 
и . Если условно принять 
за прототип, а 
за проектируемый объект, то в соответствии с формулами (11) и (12) можно записать:
. (14)
Прологарифмируем выражение (14)
.
Отсюда следует, что
. (15)
Если имеется три прототипа (аналога) 
, 
, с известной для них информацией 
, то на основе прототипов и определяются величины показателей 
. Данные о третьем прототипе 
можно использовать для уточнения найденных величин . Приняв за прототип , вычисляют частные коэффициенты
, (16)
где получены с помощью зависимости (15).
Очевидно, что теперь можно найти расчетные величины стоимости 
(для объекта 
) по формуле
Затем сравнить их с фактически известной величиной 
. Тогда
.
Чем больше величины этих разностей, тем в большей коррекции нуждается соответствующий показатель . Однако всякое изменение его приводит к увеличению другой разности:
,
где 
Величины показателей целесообразно корректировать так, чтобы сумма разностей была минимальной. Допустим, что окончательно величины 
оказались равными 
. Тогда по формуле, аналогичной (13), нетрудно найти итоговый коэффициент перевода
, (17)
Существуют и другие подходы к решению этого вопроса, но все они имеют существенные недостатки, что не позволяет использовать их на практике. Особый интерес при этом вызывает учет фактора неопределенности и временного фактора, так как они в значительной мере влияют на стоимость объекта проектирования.
Учет фактора неопределенности осуществляется с помощью известных подходов, используемых в теории принятия решения. Как правило, выделяют следующие причины возникновения неопределенности:
из-за действия случайных факторов, подчиняющихся известным объективным законам;
из-за действия случайных факторов, подчиняющихся неизвестным законам;
из-за конфликтных ситуаций и др.
Формульные зависимости для количественной оценки неопределенности имеются в ряде источников, рекомендованных к разделу 5.
5.3.3. Учет временных факторов при прогнозировании
стоимости разработки объекта проектирования
Анализ существующих способов учёта времени при прогнозировании затрат на разработку показывает, что временные показатели, характеризующие уровень технического прогресса и накопленного научного потенциала, к наиболее характерным представителям которых может относиться календарное время начала разработки 
, должны вводиться в соответствующие модели прогнозирования в совокупности с ТТХ. Для этого целесообразно использовать зависимости вида
;
, (18)
где 
- статистические коэффициенты;
- показатели времени, например, время (год) начала разработки;
- ТТХ объекта проектирования (РСЗО, РК).
Временные показатели, характеризующие продолжительность разработки, также могут в отдельных случаях быть использованы для прогноза затрат на разработку. Модель прогноза в этом случае описывается зависимостью
, (19)
где 
- средние затраты на разработку объекта, являющиеся функцией вектора его характеристик 
, календарного времени начала разработки и других факторов.
В общем случае соотношение представляется в виде
. (20)
Для практического применения зависимости в интересах решения динамических задач военно-экономической оценки возникает необходимость в аналитическом описании изменения затрат на разработку РСЗО, РК по её стадиям, т.е. в знании 
.
Получение такого описания возможно на базе статистической обработки фактических данных о затратах на различных стадиях разработки и их продолжительности. Основные положения метода такой обработки сводятся к следующему.
Если фактические данные о текущем значении функции 
в отдельные моменты времени 
заданы, то имеем дело с обычной задачей статистической аппроксимации, т.е. с априорным заданием вида функции 
и нахождением значений её параметров, например, методом наименьших квадратов. На практике же обычно можно получить данные не о текущих значениях функции 
, а об её интегральных значениях, соответствующих отдельным стадиям разработки, т.е.
или 
, (21)
где 
- совпадает с окончанием рассматриваемых стадий разработки.
Для получения однородной статистической выборки целесообразно произвести нормирование исходных данных и перейти к новым переменным 
и функциям 
; 
(22)
Тогда выражение преобразуется к виду
; 
(23)
При 
; 
.
Анализ имеющихся стоимостных данных показывает, что в качестве аппроксимирующей функции для 
можно принять полином вида
.
При этом с точки зрения точности аппроксимации, вполне справедливо ограничиваться рассмотрением полинома не выше 4-й степени.
Исходя из очевидных условий 
, имеем
, т.е.
(24)
Подставляя (24) в (23) и проводя интегрирование, получим
, (25)
где 
; 
; 
.
Соотношение (25) может теперь использоваться для нахождения коэффициентов 
аппроксимирующего полинома (24).
Полученные выше результаты дают возможность провести описание затрат на разработку объекта проектирования как случайного процесса. Рассматривая полученные выше аппроксимирующие функции изменения текущих затрат на разработку для некоторых типов РСЗО, РК 
как отдельные реализации функции 
, нетрудно вычислить её числовые характеристики, например, математическое ожидание 
и корреляционную матрицу 
. Для практических целей удобно иметь аналитическое выражение для математического ожидания случайной функции текущих затрат на разработку 
. Оно может быть получено на основе аппроксимации табличных значений 
выражением вида
, (26)
которое с учетом условий 
трансформируется как
(27)
со среднеквадратической ошибкой аппроксимации
, (28)
где 
– количество рассматриваемых проектов.
Опыт разработки РК и РСЗО показывает, что для практических целей логично пользоваться описанием функции 
в виде полинома 2-3 степени и приближенно можно принять
при 
.
Значения коэффициентов 
сведены в таблицу 17.
Таблица 17.
Значения коэффициентов
| 0 | 4 | 3 | 2 |
| b1 b2 b3 … bQ | 8,432 -15,341 9,823 … - | 7,736 -11,913 - … 0,024 | 5,648 - - … 0,140 |
С учетом формул (23-26) среднее значение интегральных затрат на разработку объекта проектирования описывается зависимостью
(29)
В отдельных случаях может оказаться необходимым иметь дело с каноническим разложением случайной функции 
, например, в виде
, (30)
где 
– некоррелированные случайные величины с математическими ожиданиями равными нулю;
– координатные функции.
Значение дисперсии 
случайных величин и координатных функций 
определяются известными рекуррентными соотношениями
, (31)
(32)
При условии 
; 
.
Полученные результаты дают возможность определять затраты на разработку РК, РСЗО в интересах решения статистических и динамических задач военно-экономической оценки как в детерминированной, так и в статистической постановке.
Дата: 2019-02-02, просмотров: 448.
