УДК 658.512.25:658.518.3

К вопросу прогнозирования показателей качества и надежности перспективных конструкторско-технологических решений

On the issue of quality and reliability data prediction of promising design and technological solutions

Введение

При формировании перспективных конструкторско-технологических решений (КТР) на ранних стадиях жизненных циклов изделий (ЖЦИ) ракетно-космической техники (РКТ) центральное место занимает проблема обеспечения достижения показателей качества и надежности не ниже передовых отечественных и мировых аналогов. Под формированием КТР понимается сложная система мероприятий по модернизации действующих или проектированию новых КТР, включающая постановку, описание и итеративное уточнение целей (передовых значений показателей качества и надежности), задач и критериев, а также синтез вариантов КТР и выбор из них наиболее рационального. Поскольку в условиях неполноты информации на ранних стадиях ЖЦИ РКТ система формирования КТР относится к классу слабоструктурированных, то определяющее значение с точки зрения сокращения итераций формирования (уточнения) КТР и по степени влияния на последующие стадии ЖЦИ РКТ имеет задача прогнозирования показателей качества и надежности [1, 2].

Поскольку на ранних стадиях ЖЦИ РКТ нечеткость принимаемых решений по КТР приводит к значительным затратам времени и средств, то основным направлением сокращения длительности цикла и затрат является внедрение отраслевой интегрированной системы технологического обеспечения разработки и постановки на производство изделий РКТ на базе массивов типовых КТР [3, 4].

С учетом особенностей процесса управления созданием сложной наукоемкой техники и технологии в рамках данного подхода задача формирования КТР рассматривается не фрагментарно, а как единая для ранних и последующих стадий ЖЦИ РКТ. Методическая схема расчлененного (итерационного) решения основной задачи представляется в виде нечеткой двухуровневой иерархической системы, обеспечивающей её последовательно-параллельное решение [4].

Декомпозиции задачи формирования на первом уровне при постановке вариантов КТР в виде подзадач, целей, условий и ограничений, критериев предпочтения обеспечивают прогнозирование определяющих параметров расчетных моделей, значения которых зависят от уровня (темпа) научно-технического прогресса; значений показателей, определяющих области возможных решений, целевую эффективность и трудоемкость, а также предельных значений показателей, используемых при определении ТУ системы и подсистем.

На втором уровне осуществляется синтез вариантов декомпозиции КТР, их согласование по критериям предпочтения и выбор наиболее рационального варианта КТР на основе оптимизации показателей качества и надежности  при заданном суммарном научно-техническом уровне проекта .

С точки зрения сокращения цикла и затрат на формирование КТР определяющее значение имеет первый уровень, где осуществляется прогнозирование показателей качества и надежности.

Методическая схема и типовой алгоритм процесса управления формированием перспективных КТР

Формирование перспективных КТР под будущее изделие РКТ формируется по методической схеме:

1.    На первом уровне (исходные данные процесса) конструкторы задают параметры качества и надежности базовых элементов конструкции нового изделия , по которым будет вестись оценка вариантов их изготовления.

2.    Формируется перечень изделий-аналогов  и изделий мирового уровня, включая структуру КТР и производства, которые формируют множество возмущающих факторов случайной и неслучайной природы, непосредственно влияющих на уровни показателей  изделий данного класса (вида, типа, конструктивного ряда) и их составных частей (элементов, деталей, узлов, агрегатов, блоков и т.д.)

3.    Осуществляется исследование статистического поведения показателей качества и надежности как функции применяемых КТР  и ретроспективный сравнительный анализ показателей качества и надежности изделий данного класса и изделия мирового уровня на установленных временных интервалах упреждения равным планируемому времени разработки . Определяется естественная тенденция статистического поведения каждого конкретного показателя качества и надежности на данном интервале упреждения для отечественных изделий и изделий мирового уровня.

4.    По выявленной системе отклонений показателей от мирового уровня проводится анализ массивов КТР производственной базы предприятий РКТ и выявление системы технологических проблем:

• устаревшее оборудование, СТО, необходимость отработки новых режимов;
• необходимая модернизация оборудования и СТО;
• необходимая разработка модернизированных способов и методов, совокупностей методов в переделах или принципиально новых технологий.

5.    На основании данных системы технологических проблем проводится формирование перечня технологических НИР по обоснованию прорывных технологий и определение прогнозных значений показателей  изделий данного класса на установленных временных интервалах упреждения равным планируемому времени разработки . Отбираются для дальнейшего сравнения и выбора варианты НИР по критерию обеспечения надежности не ниже заданного  и качества не ниже мирового  .

6.    На втором уровне проводится прогнозирование показателей  и оптимизация состава технологических НИР по критерию . Из сформированных вариантов системы прорывных исследований отбирается наиболее эффективный по критерию минимальной стоимости реализации проекта развития многономенклатурной группы изделий системы заданного типа:

Выводы

1. Предложенный подход существенно отличается от применявшихся ранее, основанных на моделях задач целочисленного программирования и предполагающих итеративный перебор всех возможных вариантов КТР.
2. Применение методов прогнозирования , , ,  в сочетании с аппаратом структурной декомпозиции и уточнения вариантов КТР, согласования и выбора на основе метода порогов несравнимости обеспечивает единый подход к формированию массива эффективных КТР на всех уровнях декомпозиции в условиях неполноты информации на ранних стадиях ЖЦИ РКТ.

Библиографический список

1. Касаев К.С., Полтавец Г.А., Булавкин В.В. Системный подход к сложным техническим объектам / Энциклопедия «Новые наукоемкие технологии в технике», том 10. – М.: ЗАО НИИ «ЭНЦИТЕХ», 1997. – 452 с.
2. Полтавец Г.А. Глобальная модель трехуровневой сложной системы / Вестник МАИ. – М.: Изд-во МАИ. – 2012 – том 19. – №3. – С. 62-75.
3. Матвеев Ю.А. Методы прогнозирования характеристик летательных аппаратов. – М.: МАИ, 2004. – 79 с.: ил.
4. Пантелеев К.Д. Структурная декомпозиция, синтез и многокритериальный выбор альтернатив при формировании производственных систем // Вестник машиностроения. – 2008. – №4. – С. 81–84.

Пантелеев Константин Дмитриевич – канд. техн. наук, ведущий научный сотрудник ФГУП «НПО «Техномаш» им. С.А. Афанасьева. Тел.: 8 (495) 689-95-26. E-mail: K.Panteleev@tm.fsa / Panteleev Konstantin Dmitrievich – Ph.D. in Engineering Sciences, Leading Research Officer of FSUE «NPO «Technomac» named after S.A. Afanasyev. Тел.: 8 (495) 689-95-26. E-mail: K.Panteleev@tm.fsa

Юрцев Евгений Сергеевич – директор центра ФГУП «НПО «Техномаш» им. С.А. Афанасьева. Тел.: 8 (495) 689-95-26. E-mail: E.Yrcev@tmnpo.ru / Yurtsev Evegeniy Sergeevich – Center Director of FSUE «NPO «Technomac» named after S.A. Afanasyev. Тел.: 8 (495) 689-95-26. E-mail: E.Yrcev@tmnpo.ru