Программные продукты и системы

Повышение конкурентоспособности сложных технических объектов авиационной и ракетно-космической техники может быть достигнуто только на основе активного воздействия на процессы их создания и эксплуатации, включая все стадии и этапы жизненного цикла. Эффективные целенаправленные воздействия могут рассматриваться как процесс управления качеством и экономической эффективностью. Этот процесс включает такие этапы, как выявление показателей качества и технико-экономических показателей, установление влияния на них всех составляющих процессов проектирования, производства и эксплуатации и определения на основе анализа влияний управляющих воздействий.

Одна из сторон этой проблемы (состав и уровень показателей качества и экономической эффективности) определяется на основе анализа требований потребителей с учетом возможностей и достижений науки и техники.

Вторая сторона проблемы определяется возможностями технологии на производственных стадиях жизненного цикла изделий с учетом ресурсов конкретных предприятий.

Многочисленность показателей качества и факторов технологии и производства, сложность взаимодействия между ними и их взаимовлияния, наличие прямых и обратных связей и системы ограничений технического, технологического, организационного и экономического характера, а также необходимость оценки степени риска на этапе приятия решений определяют необходимость разработки и применения в процессах технологической подготовки производства методов системного и функционально-стоимостного анализа.

Проблема функционально-стоимостного анализа относится к числу слабоформализованных и слабоструктурированных проблем, потому что показатели качества и взаимосвязанные с ними технико-экономические показатели формируются на различных стадиях жизненного цикла объектов в различных системах проектирования, производства и эксплуатации, что определяет существенные трудности ее решения.

Задачи функционально-стоимостного анализа можно разделить на два больших класса: детерминированные задачи, когда исходные данные, описывающие моделируемую ситуацию, являются полностью определенными и стохастические задачи, когда в исходной информации содержатся элементы неопределенности либо некоторые параметры носят случайный характер с известными вероятностными характеристиками.

Одна из главных трудностей решения стохастических задач состоит в самой постановке задач из-за сложности выявления и анализа значений и влияний различных факторов.

Модели формируются в темпе выполнения проектных и производственных работ, являются электронными макетами объектов и действуют всегда, а не только в период завершения работ. Модели функционально-стоимостного анализа структурированы, в процессе создания автономны и строятся по блочно-модульному принципу. Большая часть моделей создается параллельно с выполнением работ по проектированию и информационному сопровождению производства автоматизированными методами с использованием средств автоматизации сбора данных и проектирования.

Формирование и преобразование моделей функционально-стоимостного анализа выполняется в процедурно-алгоритмической среде, обеспечивающей выполнение взаимосвязанных проектных процедур и операций.

При этом для каждого структурного элемента изделия формируется и хранится конструктивное описание и для каждого варианта конструктивно-технологического решения технологическое и технико-экономическое описание. Технологическое описание конструктивно-технологического решения включает технологические элементы и технологические требования, которые могут пересекаться с конструкторскими (например, для деталей: точность, шероховатость, характеристики поверхностного слоя и т.д.).

В основе построения модели лежит понятие контура F, fi как экспликации (совокупности) свойств определенного назначения. Контур при этом рассматривается как логическая величина, истинность которой зависит от значений определяющих его контуров нижнего уровня и параметров.

Выделенные при моделировании четыре базовых множества контуров (FF – функциональные, FК – конструктивные, FТ – технологические, FS – стоимостные (технико-экономические)) образуют пересекающиеся пространства (рис. 1).

Функциональный контур FF определяется в пространстве FK конструкторских контуров. Кроме того, функциональные контуры могут быть взаимосвязаны между собой и подразделяться на входные, собственные и выходные, или внутренние. Взаимосвязи FK – FT, FT – FS, FF – FS, FF – FK аналогичны взаимосвязям функциональных и конструктивных контуров.

Методика функционально-стоимостного анализа обеспечивает последовательное уточнение оценок (интервал, границы которого сближаются) при переходе от начальных стадий и этапов жизненного цикла к последующим.

Расчеты технико-экономических показателей выполняются методами, близкими к методам расчета точности: вероятностный метод, метод максимума-минимума с одним существенным отличием – имеется возможность уточнения значений при переходе на последующие стадии, то есть организуется динамический процесс уточняемого расчета.

В состав функционально-стоимостного анализа входят: оценка технической и экономической эффективности и задачи повышения уровня эффективности (рис. 2). Основными методами оценки технической и экономической эффективности являются: расчетно-аналитический, экспертный и имитационный.

В свою очередь, оценка технической и экономической эффективности и повышение уровня эффективности ведутся в едином информационном пространстве, представленном в форме математических моделей и включающем:

-   стадии функционально-стоимостного анализа (рис. 3);

-   факторы, влияющие на показатели функционально-стоимостного анализа (рис. 4);

-   показатели функционально-стоимостного анализа (рис. 5);

-   нормативную базу.

Стадии функционально стоимостного анализа подразделяются на проектные, производственные и эксплуатационные (рис. 2), то есть они охватывают весь жизненный цикл изделия.

Следует особо отметить, что именно нормативная база является фундаментом функционально-стоимостного анализа, поскольку лишь на базе научно обоснованных норм можно осуществлять выбор рациональных вариантов, оптимальное планирование, а также производить оценку эффективности проектирования, производства, эксплуатации изделия и выполняющих эти работы организаций и предприятий.

Свою роль нормы могут выполнять, если они будут прогрессивными, научно и технически обоснованными, соответствующими современному уровню передовой техники и организации производства.

Поскольку с нормативной базой непосредственно связаны такие экономические категории конкурентоспособности, как себестоимость, прибыль и рентабельность, на предприятии возникает необходимость регламентировать с помощью научно обоснованных норм все многообразие видов деятельности, а также отдельные технологические процессы, составляющие содержание производственного процесса в целом.

Таким образом, система моделей функционально-стоимостного анализа должна быть модульной и динамической, наращиваемой с уменьшением неопределенностей вглубь по следующим стадиям реализации проектов: техническое задание, техническое предложение, эскизный проект, рабочий проект, испытание образцов.

В настоящее время в качестве двух различных направлений применения информационных технологий и вычислительной техники в машиностроении выделяются:

-   автоматизация технологических процессов и производств (автоматизация производственных процессов);

-   автоматизация проектирования (автоматизация инженерного труда).

Предметная область функционально-стоимостного анализа сложных технических систем на различных стадиях жизненного цикла определяется совокупностью двух направлений. Все многообразие задач этих направлений, взаимно дополняющих друг друга по исходным условиям и результатам решения в материальном и информационном слоях, можно объединить по группам потребителей результатов:

-   интеллектуальные системы, работающие с информацией;

-   автоматические системы, преобразующие информацию в действия исполнительных устройств.

Появление новых технических средств проектирования обеспечивает неограниченные возможности для диалога в процессе проектирования, а переход к использованию сетей и других средств телекоммуникации позволяет существенно изменить подходы к технологии проектирования, то есть превратить ранее индивидуальный процесс в коллективное творчество.

Предложенные в данной работе подходы компенсируют невозможность полной формализации закономерностей конструирования и технологического проектирования. Для решения задач функционально-стоимостного анализа по разработанной методике не требуются методы и алгоритмы полностью автоматизированной обработки и сквозного проектирования. При этом не настолько жестко, как раньше, ставятся вопросы формализации и кодирования, предусматривающие поиск однозначных соответствий, что делало процесс проектирования слишком прямолинейным и предопределенным.

При создании технических систем различного назначения, конкурентоспособность которых оценивается методами функционально-стоимостного анализа, решаемые задачи реализуются совокупностью проектных процедур и операций, которые разделяются на три большие группы: поиск новых технических решений, оценка качества и технико-экономических характеристик вариантов решений и выбор рациональных, а в лучшем случае – оптимальных решений. Важность и сложность этих задач различна и зависит от типов и сложности создаваемых изделий. Для простых изделий оценка качества и экономической эффективности не вызывает значительных сложностей и может быть проведена, например, методом экспертных оценок. При функционально-стоимостном анализе сложных изделий наибольшие трудности вызывают именно задачи оценки качества. Для построения моделей предметной области и достижения адекватности математических моделей необходима коллективная работа экспертов.

Так как сложные технические системы отличаются большим многообразием функциональных свойств и процессов их производства, значительный интерес наряду с проектированием возможных вариантов реализации представляет процесс определения условий и ограничений, который позволяет выделить область рациональных решений, включающих в свой состав оптимальные и сформировать проектные процедуры их нахождения.