CC BY
3«Труды МАИ». Выпуск № 81
www.mai.ru/science/trudy/
УДК 621.3, 004.9, 519.24
Об интерпретации результатов испытаний компонентов радиолокационных станций при оценке рисков ее создания
Сучков К.И.
Радиотехнический институт имени академика А.Л. Минца, ул. 8-го Марта, д. 10, стр. 1, Москва, 127083, Россия e-mail: info@rti-mints.ru
Аннотация
В рамках настоящей статьи рассматривается задача комплексной интерпретации данных об испытаниях блоков и модулей РЛС со стенда генерального конструктора и информационной системы управления жизненным циклом РЛС для расчета текущего уровня готовности этих компонентов. Рассмотрена методология оценки эффективности процесса создания РЛС на основании анализа комплексного показателя риска, рассчитываемого по информации о реальной трудоемкости.
Ключевые слова: радиолокационная станция, стенд генерального конструктора, готовность компонента, риск, жизненный цикл изделия.
Введение
При оценке рисков создания унифицированных РЛС требуется непрерывный мониторинг (на всем протяжении жизненного цикла) степени готовности модулей и
конструкторско-технологических систем, входящих в состав РЛС. Для этих целей в ОАО РТИ разработан стенд Генерального конструктора (СГК), на котором проводятся комплексные испытания компонент РЛС от этапа математической модели до готового серийного образца. По результатам испытаний формируются данные о текущей готовности компонент РЛС[1].
Объединение испытаний виртуальных (математическая модель) и реальных (опытный или серийный образец) объектов, с одной стороны, открывает дополнительные возможности (в частности, по управлению жизненным циклом (ЖЦ) изделий, начиная с более ранних стадий их создания), а с другой - ставит новые, ранее не решавшиеся, задачи. Следует отметить, что в последнее время все больше авторов склоняются к использованию, наряду с термином «ЖЦ изделия», аналогичного термина «ЖЦ модели», вследствие чего возникла и оформилась специфичная область знания, названная «системной инженерией» (в англоязычной литературе - system engineering).
В данной статье рассматривается возможность объединения методологии испытаний на СГК (относящейся, как к стадиям ЖЦ моделей, так и изделий) с методами оценки рисков, применяемыми в процессе создания РЛС [2].
Современные методы разработки РЛС на основе информационных систем управления жизненным циклом (ИСУЖЦ) позволяют, как оперировать соответствующими объемами данных, так и включать в них данные о ходе разработки компонент РЛС и систем автоматизированного проектирования (CAD), с которыми тесно интегрирована ИСУЖЦ. Хранение в ИСУЖЦ данных по разработке
предыдущих поколений РЛС позволяет организовать более точное прогнозирование хода создания новых поколений РЛС.
Методы оценки рисков, предложенные в [3], опираются, во-первых, на высокоточные измерения характеристик компонент РЛС на СГК и, во-вторых, на базу данных ИСУЖЦ. Существенно, что методы оценки риска опираются на данные по готовности компонент РЛС, в качестве количественной меры которой используется соответствующий коэффициент готовности кг.
В связи с этим, применительно к проблеме оценки рисков создания РЛС, возникает несколько новых задач:
1. Разработка алгоритма пересчета измеренных на СГК параметров компонент РЛС в коэффициенты готовности, с учетом нерегулярного характера графика испытаний на СГК, что должно компенсироваться использованием данных ИСУЖЦ.
к=Г(1, 1оц, 1изм, О, 3, Р) (1)
• к -вектор коэффициентов готовности
• 1 - время,
• 1:оц - момент времени, в который строится оценка;
• 1изм - момент времени, в который имеются данные испытаний с СГК;
• О - массив измерений на СГК
• Б - вектор трудоемкости массива задач, относящихся к разработке данного модуля
• Р - все остальные переменные (атрибуты модуля, такие, как, надежность, набор ТТХ, текущие измерения на стенде ГК, динамика этих измерений, и т.д.), их
набор может варьироваться в зависимости от конкретной модели и постановки задачи
2. Разработка методики адаптивной обработки данных испытаний компонент РЛС, которая должна повысить точность оценки рисков (5р) создания РЛС, за счет учета, как текущих измерений на СГК, так и ретроспективных (в частности, данных по предыдущим поколениям) и прогнозных значений показателей готовности компонент (кГ, Р) РЛС, с учетом финансовых (Б) и временных (1) ограничений на всех этапах жизненного цикла.
М: 5р(1, 1оц, О, к, Б, Р) (2)
где
• 1 - время
• 1оц - момент времени, на который производится оценка риска
• О - массив измерений на СГК (в зависимости от характера измерений может представлять собой вектор или тензор, полученный для вектора моментов времени измерений 1=1ИЗМ)
• к - вычисленный вектор коэффициентов готовности (в момент времени, в который осуществляется оценка риска 1=1Оц)
• Б - вектор трудоемкости массива задач, относящихся к разработке данного модуля
• Р - все остальные переменные (атрибуты модуля, такие, как, надежность, набор ТТХ, текущие измерения на стенде ГК, динамика этих измерений, и т.д.), их набор может варьироваться в зависимости от конкретной модели и постановки
задачи.
При сборе, обработке и хранении результатов испытаний компонент РЛС, в частности, для оценки рисков их создания, важно принимать во внимание весь массив исходных данных, как поступающих в реальном времени с СГК и САПР, так и хранящихся в ИСУЖЦ. Это необходимо для оценки рисков создания перспективных РЛС, чтобы обеспечить совместную обработку информации о научно-техническом и технологическом заделе предприятия. В общем виде, формула расчета риска создания РЛС р(1:) может быть записана следующим образом:
р(1) = ^ 1оц, О, к, S, Р) (3)
где f - это некоторая функциональная зависимость, представляющая модель риска, формализуемая при помощи соответствующих алгоритмов.
Для иллюстрации поставленной задачи рассмотрим конкретный пример и приведем его решение в простейшем модельном случае.
Характеристика исследуемых данных
Исходными данными для оценки рисков создания РЛС нового поколения (рис. 1) в ОАО РТИ, поступающими в автоматизированную систему управления рисками, являются, во-первых, результаты испытаний на СГК, во-вторых, данные системы сбора, обработки и хранения данных (в составе ИСУЖЦ РТИ), и, в-третьих, данные, поступающие в реальном времени из систем САО[3].
Рисунок 1. Оценка рисков создания РЛС нового поколения
Для решения задачи расчета готовности компонент РЛС необходимо учитывать разнородный характер информации, поступающей с СГК и ИСУЖЦ. В то время как данные с ИСУЖЦ поступают непрерывно в реальном времени, то испытания на СГК проводятся на отдельных промежутках времени (не обязательно равной протяженности и не обязательно регулярно).
Информация о трудозатратах на разработку и производство модулей, блоков, комплексов РЛС, в т.ч. данные о планируемых и фактических сроках выполнения этапов жизненного цикла, осуществляют программные комплексы из состава ИСУЖЦ.
В качестве исходных данных используются:
• дата начала и дата окончания (или длительность) выполнения задачи (этапа);
• планируемая трудоемкость задачи (в человеко-месяцах или человеко-днях);
• текущая степень завершения задачи (в %, от 0 до 100%)
- по проведенным испытаниям на стенде ГК
- по трудозатратам
- по экспертной оценке.
По условиям задач, строятся соответствующие план-графики по каждому 1-му компоненту. Для того чтобы получить данные по каждому компоненту (в зависимости от времени), следует сложить исходные трудозатраты по всем работам, относящимся к данному модулю. Соотношение отрезков времени, для которых планируются трудозатраты показаны на схеме:
• начало работ - левая граница линейки времени, обозначенная пунктиром,
• - момент времени в который строится оценка,
• Т - плановый срок разработки модуля.
Расчет уровня готовности
Будем полагать, что в момент времени ^ разработка математической модели компонента А составила один месяц. Разработка модели распределена на три задачи (рис. 2), трудозатраты по каждой из которых запланированы на уровне 20 человеко-дней. Поэтому суммарные трудозатраты на данной стадии ЖЦ компонента А составят 60 человеко-дней, или, если пересчитать по календарным нормам, Зчеловеко-месяца.
Задача 1 [20 ч-д]
Задача 2 [20 ч-д]
Задача 3[20 ч-д]
Модуль А: Этап ЖЦ «ММ» [60 ч-д = 3 ч-м]
Рисунок 2. Разработка модели, распределенная на три задачи
Аналогичным образом, можно получить значения трудозатрат, относящихся к стадиям ЖЦ компонента А (рис. 3). Приведённые оценки относятся к планируемым трудозатратам, т.е. оценке, которая строится в момент времени (начальный ^ - пока работы над компонентой еще не начались, либо, когда работы уже идут, в промежутке между ^ и Т - плановым сроком разработки модуля).
ММ[3 ч-м]
ЭО [2 мес., 20 ч-м] II ОО [1.5 мес., 9 ч-м] II СО [1.5 мес., 6 ч-м]
Т
Рисунок 3. Значения трудозатрат модуля А по стадиям жизненного цикла
I
I
о
Так как информация о выполнении проектов накапливается для каждого компонента, это дает исходные данные для построения графиков готовности каждого компонента в зависимости от времени. При этом необходимо учесть не только планируемые трудозатраты по всему ЖЦ, но и значения оценок начальных трудозатрат, вложенных предприятием перед началом работ.
Будем полагать, что в момент ^ характеристики процесса создания компонента А составят следующие значения:
• планируемые трудозатраты по текущему этапу ЖЦ - 3 ч-м
• общие планируемые трудозатраты по всему ЖЦ - 38 ч-м
• оценка начальных трудозатрат, вложенных ОАО РТИ - 12 ч-м
• оценка общей трудоемкости создания модуля А - 50 ч-м
Тогда, начальный коэффициент готовности к0=кГ(О)=12/50=0.24.
Для построения оценки математического ожидания случайного коэффициента готовности кГ{() будем использовать следующие предположения:
• в течение отдельных этапов ЖЦ модуля коэффициент готовности линейно зависит от времени X;
• распределением темпов роста кО в пределах одной стадии ЖЦ пока пренебрегаем.
Если принять во внимание неравномерность выполнения задач, то рост коэффициента готовности от к0 до 1 представится ломаной линией, отдельные отрезки которой соответствуют периодам с постоянными трудозатратами (рис. 4).
о о,1 ог о,з о,4 05 ов о.7 ое оа 1
Задача 1 [10 ч-д]
Задача 2 [20 ч-д]
Задача 3 [30 ч-д]
1П 9 ¿ап 23 1ап 30
Модуль Б: Этап ЖЦ «ММ» [60 ч-д = 3.0 ч-м]
Рисунок 4. Зависимость коэффициента готовности от времени для трех
перекрывающихся задач
Наиболее общий подход можно представить для любой зависимости трудозатрат от времени 8(1,0(1)), причем следует подчеркнуть, что трудозатраты являются функцией распределения трудовых ресурсов по компетенциям и квалификации С(1). Конкретный вид зависимости коэффициента готовности от трудозатрат определяется применяемой моделью. В качестве базовой примем модель, в рамках которой коэффициент готовности растет от значения к0 (в момент времени 10) до 1 (в момент завершения создания компонента 1=Т), что прямо пропорционально вложенным трудозатратам, т.е.
= К о + (1 - К о)
(4)
где т - переменная интегрирования, а С(1) - функция распределения трудовых ресурсов по времени.
В простейшем случае, когда трудозатраты Б(1) равномерно распределены по времени, для построения математического ожидания коэффициента готовности можно использовать его линейную или экспоненциальную зависимость от трудозатрат (и, соответственно, от времени):
Рисунок 5. Зависимость коэффициента готовности от времени
Имея, таким образом, данные по трудоемкости можно пересчитать в соответствующую временную зависимость коэффициент готовности - сначала для каждого компонента по отдельности, а затем для системы в целом (с учетом взаимодействия компонент, их критичности и сложности разработки).
Еще раз подчеркнем, что значение к0 в начальный момент времени является детерминированным (не случайным), а определяется по результатам испытаний на СГК.
Выводы
Оценка эффективности процесса создания РЛС на основании комплексного показателя риска, рассчитываемого по информации о реальной трудоемкости, позволяет осуществить переход от детерминированного нормирования процессов проектирования к стохастическому планированию и управлению ресурсами, влияющими на качественные показатели процессов создания. Высокая точность оценок текущего риска процесса создания РЛС достигается за счет данных о реализовавшихся параметрах компонент РЛС оперативно получаемых со стенда Генерального конструктора.
Библиографический список
1. Боев С.Ф., Слока В.К., Рахманов А.А. Принципы и подходы к проектированию РЛС дальнего обнаружения нового поколения // Материалы Девятой Всероссийской научно-практической конференции «Перспективные системы и задачи управления». Таганрог, Изд-во ЮФУ, 2014. С. 5-7.
2. Боев С.Ф. Концептуальная основа системы автоматизированного эскизно-технического проектирования перспективных радиолокационных станций дальнего обнаружения // Журнал «Вестник компьютерных и информационных технологий». 2014. №8. С. 3-10.
3. Боев С.Ф., Дембицкий Д.Н., Петраков А.М., Казанцев А.М., Панкратов В.А. Событийная модель оценки рисков создания радиолокационных станций дальнего обнаружения // Электронный журнал «Труды МАИ», 2015, №80: http://www.mai.щ/science/tщdy/puЫished.php?Ю=57034 (дата публикации 26.03.2015).
