CC BY
6
Orlovskaya Nina Fedorovna, doctor of technical sciences, professor, norlovskaya@sfu-kras.ru, Russia, Krasnoyarsk, Siberian Federal University, Institute of Oil and Gas,
Ivanova Svetlana Ivanovna, senior lecturer, sv-2247si@mail.ru, Russia, Krasnoyarsk, Siberian Federal University, Institute of Oil and Gas,
Kramarenko Vladislav Alexandrovich, undergraduate, kramersambo@mail.ru, Russia, Krasnoyarsk, Siberian Federal University, Institute of Oil and Gas
УДК 621.317
DOI: 10.24412/2071-6168-2022-5-191-196
АНАЛИЗ ПОДХОДОВ К РЕШЕНИЮ ЗАДАЧИ ЭКОНОМИЧЕСКОГО ОБОСНОВАНИЯ ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ ЖИЗНЕННОГО ЦИКЛА ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ СПЕЦИАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ
А.В. Мякотин, Е.В. Комаров, А.Я. Моргунов, В.А. Питенко, А.А. Бурлаков
В статье рассмотрены различные подходы, направленные на обоснование продолжительности жизненного цикла технических средств специального назначения. Проведен анализ работ, включающих данные подходы, исследования предметной области, что позволило выявить основные достоинства и недостатки каждого из подходов. Выработаны обобщенные критерии, которые возможно использовать при решении данной задачи применительно к техническим средствам специального назначения, и определены направления дальнейших исследований.
Ключевые слова: технические средства, жизненный цикл, оптимизация.
Решение задачи экономического обоснования продолжительности жизненного цикла (ЖЦ) технических средств (ТС) специального назначения (СН) представляет собой расчет наиболее выгодной, исходя из затрат, длительности каждого его этапа, что позволяет контролировать расходы на производство и эксплуатацию изделия. В статье рассмотрены существующие подходы к решению данной задачи.
Методика определения экономически оптимального срока эксплуатации, позволяющая рассчитать наиболее выгодный, исходя из затрат, момент замены существующей ТС на новую, предложена в [3]. В данной методике рассматривается бесконечный во времени процесс, при котором через каждое определенное количество лет ТС снимается с эксплуатации и заменяется только что изготовленной точно такой же, при этом не учитывается фактор морального старения. Оптимальным сроком эксплуатации считается период времени, при котором будут минимальны общие затраты на разработку, производство и эксплуатацию всех экземпляров ТС, сменяющих друг друга в этом бесконечном циклическом процессе.
Данная методика позволяет определить для любого ТС экономически оптимальный срок его эксплуатации, по истечении которого целесообразнее становится приобретение нового средства, чем эксплуатация существующего. Достоинством данной методики является ее простота и наглядность проведения расчетов. К недостаткам данного подхода следует отнести:
необходимость сбора статистической информации по результатам эксплуатации ТС с целью выявления временной зависимости количества и характера отказов, определяющих затраты на ремонт, а также суммарные потери от простоя ТС;
расчет проводится для ТС одной и той же системы без учета освоения в производстве и выпуска ТС новых поколений;
не осуществляется учет морального старения ТС.
В работе [2] представлена математическая модель оптимизации продолжительности эксплуатации ТС. Для обоснования подхода к решению данной задачи делается предположение, что соотношения между затратами, связанными с эксплуатацией изделий в течение всего срока службы, а также затратами на разработку и производство, определяются показателями надежности ТС. Для создания более надежных средств требуются дополнительные расходы на разработку и производство. В то же время эксплуатация высоконадежных ТС приводит, как правило, к снижению эксплуатационных расходов и повышению эффективности применения таких средств.
К недостаткам данной модели следует отнести отсутствие учета динамики технического прогресса, а, следовательно, и морального старения образцов ТС, что значительно снижает достоверность получаемых результатов.
В [4] на основе информационной модели ЖЦ ТС, в состав которой включены временные, экономические, тактико-технические, надежностные параметры состояния, определяющие фазы ЖЦ, предложен метод определения вектора временных параметров и их связи с экономическими параметрами описания ЖЦ ТС.
Особенностью данного метода является использование принципа «обратного отсчета» в определении временных параметров ЖЦ ТС с анализом возможных последствий. Сущность данного принципа, следующая:
1. Определение экономически оптимального срока эксплуатации ТС и предельно допустимого срока серийного производства с учетом факторов физического и морального старения. Моральное старение при этом учитывается как фактор, снижающий потребительские качества ТС, а, следовательно, снижающий цену изделия. Эксплуатационные расходы при этом не уменьшаются.
2. Определение оптимального времени возможного прекращения серийного производства, исходя из условия, чтобы последний экземпляр ТС находился в эксплуатации в течение определенного времени.
3. Определение необходимой длительности серийного производства, исходя из располагаемых ресурсов (производственные мощности, ассигнования) и необходимого количества ТС.
4. Определение времени начала разработки.
Предложенный методический подход позволяет определить предпочтения по количественным критериям относительно параметров ЖЦ ТС. Достоинствами данного метода являются:
определены аналитические зависимости временных и стоимостных показателей ЖЦ ТС;
введение в качестве ограничения продолжительности ЖЦ ТС коэффициента, характеризующего темп морального старения;
проведение оптимизации продолжительности ЖЦ ТС посредством применения принципа «обратного отсчета», позволяющего рассчитать оптимальные продолжительности этапов ЖЦ ТС с учетом обеспечения требуемой эффективности группы ТС, исходя из необходимого количества данных средств, их качественных показателей, возможностей предприятий оборонной промышленности.
К недостаткам данной модели следует отнести использование в ней допущения, что эксплуатационные расходы, включая затраты на плановые ремонты, определяются линейной зависимостью от времени и данная функция непрерывна. Фактически же, эта зависимость имеет значительные разрывы в моменты проведения плановых ремонтов, что не может не сказаться на результатах расчетов. Кроме того, данная модель не учитывает динамику изменения цены на изделия в процессе серийного производства ТС, а также динамику затрат на проведение капитальных ремонтов.
В работе [1] представлен подход к решению задачи оптимизации плана опытно-конструкторской работы (ОКР) с применением метода динамического программирования. В ходе решения данной задачи определяется: оптимальное количество разра-
боток ТС, время их окончания, продолжительность, затраты на их реализацию на заданном интервале при условии минимизации суммарных затрат на разработку, производство и эксплуатацию ТС.
На основании полученных результатов принимается решение по оптимальной политике переоснащения на плановом периоде, при этом определяется оптимальная продолжительность ОКР, их количество, время окончания, время замены устаревшей ТС.
Решение данной задачи требует введения определенных допущений, а именно: замена существующих средств ТС на новые осуществляется в течение одного года; освоение производства средств ТС нового комплекса осуществляется в течение одного года после завершения его разработки. Данные допущения значительно увеличивают погрешность расчетов, т. к. при этом не учитываются возможности промышленности по выпуску требуемого количества ТС. Кроме того, введение косвенного учета морального старения через цену на продукцию, не в полной мере отражает реальную динамику научно-технического прогресса ввиду наличия только одного потребителя на данный вид продукции оборонной промышленности и инструктивный порядок определения цен [5].
Более общие постановки задачи о замене оборудования на основе минимизации функции затрат на конечном плановом периоде рассматриваются в работах [6-10], в которых для поиска решений предлагается использовать математический аппарат динамического программирования. При этом в начале каждого единичного отрезка времени, составляющего плановый период, принимается один из возможных вариантов решения:
оставить старую единицу оборудования;
произвести капитальный ремонт старой единицы оборудования возраста;
приобрести новую единицу оборудования того же образца;
приобрести новую единицу оборудования нового образца.
Авторы работ [11, 12] рассматривают оптимизацию времени замены оборудования, основанную на минимизации суммарных приведенных затрат на эксплуатацию существующего образца и приобретение нового на бесконечном временном интервале.
В работах [7-10, 13, 14], посвященных оптимизации процесса развития парка оборудования, авторы предлагают ряд постановок задачи о замене оборудования, в которых в качестве критериальной используется функция суммарных затрат, связанных с полным удовлетворением спроса.
Решение данной целевой функции (ее минимизация) может быть осуществлено методом динамического программирования. Результатом решения задачи является количество образцов и список пар, определяющих сами образцы. При этом, авторами предлагается алгоритм решения задачи при разбиении планового периода на три момента времени пересмотра парка техники.
Достоинствами данного подхода является учет спроса в зависимости от времени и характеристик изделий, что в значительной мере определяет облик новых изделий и формирует их цену, а также определяет оптимальную политику замены по годам, количеству и качеству поставляемых изделий.
Недостатком рассмотренной модели замены оборудования является то, что в ней не нашли отражение возможности промышленности по освоению и производству изделий. Кроме того, введение ограничений на количество возможных пересмотров парка изделий в течение планового периода, значительно снижает достоверность и актуальность получаемых значений.
Наряду с рассмотренными методологическими подходами к решению задачи оптимизации продолжительности ЖЦ изделий производственно-технического назначения существует целый ряд работ, использующих в качестве критериев замены такие показатели как рентабельность, себестоимость, производительность оборудования, ка-
чество производимой продукции и другие. Данные критерии могут быть использованы только при решении задач о замене изделий производственно-технического назначения. В данной работе они не рассматриваются.
Таким образом, на основании анализа работ, посвященных проблеме определения оптимальной продолжительности ЖЦ ТС СН, можно сделать следующие выводы:
1. В настоящее время оптимизация продолжительности ЖЦ осуществляется как по отдельным стадиям ЖЦ, так и за весь ЖЦ изделий в целом.
2. Для решения задачи определения оптимальной продолжительности ЖЦ ТС используются различные математические методы, которые можно разделить на две большие группы: аналитические (дифференциальное и вариационное исчисление, принцип максимума Л. С. Понтрягина и др.) и численные (динамическое, линейное, нелинейное, стохастическое программирование, методы регулярного и случайного поиска и др.).
3. В качестве критериев, которые возможно использовать при решении данной задачи применительно к ТС, необходимо выбирать такие показатели как: суммарные затраты, время, качество, которые в наибольшей степени отражают особенности использования современных ТС.
4. В настоящее время не существует универсального методологического подхода к решению задачи оптимизации продолжительности ЖЦ ТС, что требует проведения соответствующих исследований и разработки математического аппарата, позволяющего учитывать основные особенности разработки, производства и эксплуатации ТС, динамику научно-технического прогресса и требуемого уровня качества на заданном интервале программного периода.
Список литературы
1. Чуев Ю. В., Спехова Г. П. Технические задачи исследования операций. М.: Изд-во «Советское радио», 1971. 244 с.
2. Гимади Э.Х. Выбор оптимальных шкал в одном классе задач типа размещения, унификации и стандартизации. В кн.: Управляемые системы. Новосибирск, 1970. Вып. 6. C. 59 - 68.
3. Бешелев С.Д., Гурвич Ф.Г. Экспертные оценки. М.: Наука, 1973.
159 с.
4. Литвак Б.Г. Экспертная информация. Методы получения и анализа. М.: Радио и связь, 1982. 184 с.
5. Айвазян С.А., Енюков И.С., Мешалкин Л.Д. Прикладная статистика. Исследование зависимостей. М.: Финансы и статистика, 1985. 487 с.
6. Дрейпер Н., Смит Г. Прикладной регрессионный анализ: В 2-х кн. Кн. 1 / Пер. с англ. Ю.П. Адлера и В.Г. Горского. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Финансы и статистика, 1986. 366 с.
7. Ферстер Э., Ренц Б. Методы корреляционного и регрессионного анализа. М.: Финансы и статистика, 1983. 302 с.
8. Глущенко А.С. Распределение вероятностей числа собственных паретовских альтернатив. В кн.: Анализ нечисловых данных в системных исследованиях. М.: ВНИИСИ, 1982, Вып. 10.
9. Соболь И.М., Статников Р.Б. Выбор оптимальных параметров в задачах со многими критериями. М.: Наука, 1984. 110 с.
10. Ланнэ А.А., Улахович Д.А. Многокритериальная оптимизация. Л.: ВАС, 1984. 94 с.
11. Льюис К.Д. Методы прогнозирования экономических показателей / Пер. с англ. М.: Финансы и статистика, 1986. 133 с.
12. Никитин С.М. Инфляционный процесс: Сущность и причины // Мировая экономика и международные отношения. 1987. № 10. С. 63-65.
13. Жуков Г.П., Викулов С.Ф. Вероятностно-статистические методы анализа в экономике: Учеб. пособие. М.: МФИ, 1980. 126 с.
14. Андерсон Т. Статистический анализ временных рядов. Пер. с англ. М.: Мир, 1976. 755 с.
Мякотин Александр Викторович, д-р техн. наук, профессор alexsandrmyakotin@gmail.com, Россия, Санкт-Петербург, Военная академия связи,
Комаров Евгений Владимирович, канд. воен. наук, доцент, скс, komarovv53@mail.ru, Россия, Санкт-Петербург, Военная академия связи,
Моргунов Алексей Яковлевич, канд. воен. наук, доцент, vchery@yandex.ru, Россия, Санкт-Петербург, Военная академия связи,
Питенко Валерий Александрович, старший преподаватель, valalpit@yandex.ru, Россия, Санкт-Петербург, Военная академия связи,
Бурлаков Андрей Анатольевич, канд. воен. наук, доцент, burlakov38@,gmail.com, Россия, Санкт-Петербург, Военная академия связи
ANALYSIS OF APPROACHES TO SOLVING THE PROBLEM OF ECONOMIC JUSTIFICATION OF THE LIFE CYCLE OF SPECIAL-PURPOSE TECHNICAL MEANS
A.V. Myakotin, E.V. Komarov, A.Ya. Morgunov, V.A. Pitenko, A.A. Burlakov
The article discusses various approaches aimed at substantiating the life cycle of special-purpose technical means. The analysis of works involving these approaches, research of the subject area was carried out, which made it possible to identify the main advantages and disadvantages of each of the approaches. Generalized criteria have been developed that can be used in solving this problem in relation to special-purpose technical means, and directions for further research have been determined.
Key words: technical means, life cycle, optimization.
Myakotin Alexander Viktorovich, doctor of technical sciences, professor, alexsan-drmyakotin@,gmail.com, Russia, St. Petersburg, Military Academy of Communications,
Komarov Evgeny Vladimirovich, candidate of military sciences, docent, SCS, koma-rovv53@mail.ru, Russia, St. Petersburg, Military Academy of Communications,
Morgunov Alexey Yakovlevich, candidate of military sciences, docent, vchery@yandex.ru, Russia, St. Petersburg, Military Academy of Communications,
Pitenko Valery Aleksandrovich, senior lecturer, valalpit@,yandex. ru, Russia, St. Petersburg, Military Academy of Communications,
Burlakov Andrey Anatolyevich, candidate of military sciences, docent, burla-kov38@gmail.com, Russia, St. Petersburg, Military Academy of Communications
