CC BY
66
УДК 623.9
М.Ш. Гареев, Р.Е. Григорюнов, И.Н. Филатов
ОПРЕДЕЛЕНИЕ УРОВНЯ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО РИСКА РАЗРАБОТКИ ВООРУЖЕНИЯ И ВОЕННОЙ ТЕХНИКИ
M.S. Gareev, R.E. Grigoryunov, I.N. Filatov
DETERMINING THE LEVEL OF SCIENTIFIC AND TECHNOLOGICAL RISK OF WEAPONS AND MILITARY EQUIPMENT DEVELOPMENT
Рассмотрен подход к определению уровня научно-технического риска реализации требований к вооружению и военной технике на ранних этапах разработки. Приведен гипотетический пример, опирающийся на теоретические положения предлагаемого подхода.
ОЦЕНКА КАЧЕСТВА, ОПЫТНО-КОНСТРУКТОРСКАЯ РАБОТА, РАЗРАБОТКА ВООРУЖЕНИЯ, НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ РИСК, УПРАВЛЕНИЕ РИСКОМ.
A method assessment of scientific and technical risk of implementation of requirements for arms and military equipment in the early stages of development is considered in the article. A hypothetical example, based on the theoretical principles of the proposed approach, is described.
QUALITY ASSESSMENT, R & D WORK, WEAPON DEVELOPMENT, SCIENTIFIC AND TECHNICAL RISK, RISK MANAGEMENT.
В настоящее время существует объективная необходимость определения научно-технического риска реализации требований к вооружению и военной технике (ВВТ) на ранних этапах разработки. Результаты анализа рисков, возникающих в течение жизненного цикла изделия, позволяют сделать вывод о том, что наибольшее значение имеют риски, сопровождающие разработку ВВТ. Это обусловлено большой стоимостью разработки изделий с одновременно высокой степенью неопределённости конечного результата [1].
Разработка ВВТ как одна из стадий жизненного цикла состоит из нескольких этапов. Выполнение каждого из этапов заканчивается контрольными мероприятиями, призванными определить соответствие создаваемого образца ВВТ предъявляемым тактико-техническим требованиям (ТТТ). Очевидно, что наибольший интерес вызывает оценка научно-технического риска выполнения ранних этапов разработки [2, 8]. Рассмотрим порядок его определения, для чего требуется рассмотреть систему определений.
Научно-техническим риском ЯНТ П, связанным с успешным завершением проекта (этапа проекта) П (разработкой научно-технической продукции (НТП)), называется вероятность того, что какой-либо из этапов (подэтапов) работ окажется неудачным и ход их выполнения будет прекращен.
Начальным научно-техническим риском RНТП(0) называется априорная (до начала выполнения проекта П) вероятность прекращения работ на каком-либо этапе (подэтапе).
Этапным научно-техническим риском RНТП(ЭП) называется вероятность прекращения работ по проекту П на этапе (подэтапе) п по причинам научно-технического характера или в дальнейшем при условии, что предыдущие этапы (подэтапы) Э1, Э2,..., Эп-1 были завершены успешно.
Потери (непроизвольные потери ресурсов) - это выделенные на разработку материальные средства, которые расходуются для компенсации возникающих различных абсолютно непредвиденных расходов. К ним следует отнести:
Т а б л и ц а 1
Оценки начального научно-технического риска
Качество признака Характеристики состояний ШТЩО)
Малое значение Успех возможен, т. к. имеются прецеденты: Произведённый прогноз затрат на контроль показал, что денежные средства и время, отведённые на контроль, позволяют провести контроль всех характеристик продукции, в соответствии с обобщённым перечнем. Принято решение о типах испытаний, подготовлены все необходимые условия. Имеется квалифицированный персонал и программное обеспечение для обработки результатов контроля. Имеются квалифицированные эксперты для принятия достоверного решения о качестве продукции. 0,47
Среднее значение Предложение технически осуществимо: Произведённый прогноз затрат на контроль показал, что денежные средства и время, отведённые на контроль, позволяют провести контроль характеристик продукции, в соответствии с оптимизированным перечнем. Принято решение о типах испытаний, подготовлены все необходимые условия. Имеется квалифицированный персонал и программное обеспечение для обработки результатов контроля и принятия решения. 0,68
Большое значение Теоретически осуществима рискованная идея: Произведённый прогноз затрат на контроль показал, что денежные средства и время, отведённые на контроль, позволяют провести контроль лишь нескольких характеристик продукции из предполагаемого оптимизированного перечня. Принято решение о типах испытаний, подготовлены базовые условия. Отсутствует квалифицированный персонал и программное обеспечение для обработки результатов контроля и принятия решения. 0,85
возможные потери (ВП) резервов денежных средств, предназначенных для компенсации факторов неопределенности. Обусловлены они, как правило, ошибками, вызванными неточностью выбранного метода принятия решения;
потери первого рода (ППР), определяемые вероятностью прекращения разработки ВВТ по причине научно-технического характера;
потери второго рода (ПВР), возникающие из-за необходимости дополнительного финансирования заданной опытно-конструкторской работы (ОКР), выполняемой с отставанием от директивного срока;
потери третьего рода (ПТР), обусловленные запаздыванием начала серийного производства ВВТ из-за несвоевременности выполнения предыдущих этапов.
Далее вводится ряд допущений, имеющих принципиальное значение при оценке научно-технического риска:
процесс реализации проекта (этапа проекта) П представляется в виде N последовательно выполняемых этапов (подэтапов) Э1, Э2,..., Эи-1 в соответствии с установленным планом-графиком работ;
финансирование проекта П осуществляется поэтапно в момент начала выполнения 1-го этапа (в момент £() при условии успешного завершения предыдущего этапа Эг-1, г = ;
вероятность успешного выполнения любого из этапов П равна нулю при отсутствии финансирования;
вероятность прекращения процесса принятия решения о качестве продукции при успешном выполнении всех этапов П равна нулю.
С учетом принятых допущений рассмотрим порядок определения научно-технического риска выполнения этапа проекта П.
По признакам, интерпретированным к проекту П, из табл. 1 выбирается значение научно-технического риска RНТП(0) [5].
Качество признаков может иметь и другую градацию, отличающуюся от приведенной в табл. 1. Например, предельно низкое, почти низкое, чуть лучше, чем низкое, почти среднее, среднее, чуть лучше, чем среднее, почти высокое, высокое, чуть лучше, чем высокое, наивысшее. Очевидно, что в этом случае будут другие характеристики состояний и другие значения научно-технического риска, которые целесообразно определять с помощью энтропийного подхода с целью получения «оптимальных» коэффициентов.
Тогда для каждой градации качества признака можно рассчитать энтропию [6, 7]:
Н =-Ё Рг^ПРг ,
(1)
К
1
НТПгр
К
m
НТПР
(4)
где т - количество экспертов, привлечённых к работе в составе комиссии.
Разброс точечных прогнозов отдельных
экспертов относительно КНТПгр рассчитывается по формуле:
D = -
1
m -1
m /
т (
к*
- К,
, у.
(5)
j=i
а коэффициент вариации, характеризующий степень единодушия экспертов по точечным прогнозам, - по выражению
41)
V = -
Кк
(6)
где п - число характеристик каждого i-го состояния.
Следовательно, начальный коэффициент научно-технического риска в зависимости от качества признака будет представлять отношение Hj/H max
Далее рассчитываются значения научно-технических рисков для каждого подэтапа выполнения проекта П с помощью выражения:
Rnrn (Эт ) = RHm КНТП (Эт )' i = 1L (2)
где L - количество подэтапов; КНТП - коэффициент научно-технического риска, значения которого определяются на основе статистических или экспертных данных.
В силу трудности сбора статистических данных предпочтение отдается методу экспертных оценок. Так, если для каждого этапа получить КНТП max и КНТП min, то среднее значение (точечный прогноз), даваемое экспертом j, находится по зависимости:
КНТП} = 2 (КНТП max + КНТП min)• (3)
Точечный прогноз всей группы экспертов будет равен (при одинаковом доверии к каждому эксперту)
НТПгр
Если предусмотрено выполнение этапа проекта П в L - подэтапов, то значение научно-технического риска определяется с помощью соотношения
Кнтп (Э ) = ЯНТП (0 )-Пк (Э,) (7)
1=1
где К(Э, ) = Янтп (Э, )/Янтп (Э-1). (8)
Вероятность успешного завершения этапа может находиться с помощью рекуррентной зависимости, начиная с расчета величины Рп -вероятности успешного выполнения последнего подэтапа, т.е.
Рп =1 - КНТП (Эп )>
Рп-1 = 1 - КНТП (Эп-1 V1 - КНТП (Эп Р1 = 1 - РНТП (Э1 V1 - Рнтп (Эк )■
(9)
j=1
Следовательно, вероятность «доживания» этапа П до подэтапа Эк (в зависимости от соотношения начального и текущего значений научно-технического риска) будет рассчитываться согласно выражения.
рпу(эк) = 1 - рнтп Э )/1 - янтп (эк), (10)
где Экн - подэтап, с которого начат процесс принятия решения.
Если ввести начальное значение научно-технического риска КНТП(0), т.е. задать априорную вероятность прекращения этапа П, то вероятность успешного завершения этапа проекта находится по зависимости.
Научно-технический риск
Т а б л и ц а 2
Подэтапы выполнения ЭП
Л и 9
§ §
яи ин
е
т
и * 2 Я ан н в
Я 8 5 ° 8 « ° И
<и о « ей
а
т
о £ «
а а
£ § и ч
^ 8
3
и н
ае & «
и
ел
е д
е &
О
о <и <а X £ ° ин
х
е т
о ю Й о
о
е
2 « не ол и и э
ат
О со
и Я
в и
X
е т
а
н е я О
« §
о
£ С
б Ъ
* й £2 ти
е д
ев
о $
^ Л
& а еп
В *
С § Й и
^ ' о ае и Е ти он ю ^ ае а н
£
о
и
о н
«
и
& Л о а
а в т о
д
о в
ей со
со
о в
И
н е Я
О
КНТП
0,69
0,56
0,44
0,35
0,22
0,10
0,08
шт (Эш)
0,47
0,38
0,30
0,24
0,15
0,07
0,06
рп = 1 - янтт (Э„ ). 1-*НТпЭ\ • (11)
1 - КНТП\Эп)
Рассмотрим порядок определения научно-технического риска выполнения этапа эскизного проектирования (ЭП) разработки учебно-тренировочного средства (УТС) пусковой установки ракетного комплекса (ПУ РК) [4] при условии, что известно об успешном завершении подэтапа проведения технической экспертизы.
Каждый этап стадии разработки считается завершенным после принятия результатов работы, т. е. проведения контроля качества научно-технической продукции.
Контроль качества включает следующие подэтапы: получение информации об исходных ограничениях по времени и материальным затратам, требуемой достоверности; формирование обобщённого перечня контролируемых характеристик; оптимизацию полученного множества характеристик, в соответствии с их значимостью и стоимостью; выбор стратегии
контроля, проведение контроля, сбор и обработку результатов контроля; принятие решения о качестве продукции.
Этап эскизного проектирования включает в себя следующие подэтапы [3, 9]:
анализ данных, материалов и результатов ранее проведенных исследований, в том числе по зарубежным аналогам;
определение состава, назначения составных частей, основных тактико-технических характеристик, разработку схемы деления структурной вариантов изделия;
оценку модернизационного потенциала, уровня стандартизации и унификации, расчет надежности, метрологического и эргономического обеспечения, обитаемости и технической эстетики;
оценку технико-экономических показателей;
проведение технической экспертизы ЭП; доработку ЭП по результатам технической экспертизы;
оценку возможности серийного производ-
Т а б л и ц а 3
Вероятность успешного завершения подэтапов ЭП
Подэтапы выполнения ЭП
к
<и
5в
н
со
а н
Л
И
и
Н §
Й
а® й ен
1 § е
и 5«
ае тт
О О
оа о ¡г
й 3
& 4
X У.
от
_ <и К о о Л
еа в
Ей« ит " о ''
х ю е
н а
га ^ о
«
о
не § 4
Ж
эт Л ^
§ 3
« и
<и н
н е я О
« §
о
£ С
б Ъ
* й £2 ти
й И
о £
^ Л
& а еп
В *
С § Й и
^ ' о ае и £ ти он ю ^ ае а н
£
Рп
0,68
0,78
0,88
0,86
0,99
0,94
0
ства, приемку этапа.
Исходя из вышеизложенных положений решение задачи можно свести к следующей схеме. По признакам, интерпретированным к рассматриваемому проекту П, из табл. 1 выбирается величина начального научно-технического риска ЯНН 1(0). Поскольку известно о завершении двух этапов: получения информации об исходных ограничениях по времени и материальным затратам, формирования обобщённого перечня контролируемых характеристик, то можно считать, что доказаны техническая осуществимость принятия достоверного решения о качестве продукции в планируемом периоде. Следовательно, из табл. 1 целесообразно выбрать значение ЯНТП(0) = 0,68.
Рассчитываются величины научно-технических рисков для каждого подэтапа эскизного проектирования по формуле (2). При расчете используем наиболее распространенные на практике значения коэффициентов КНТП, полученных исходя из предпосылок, описанных в формулах (3 - 6). Результаты вычислений представлены в табл. 2.
Определяются вероятности успешного вы-
полнения этапа эскизного проектирования с помощью зависимости (9). Итоговые результаты также представлены в табл. 3.
Рассчитывается значение научно-технического риска выполнения этапа эскизного проектирования при условии, что успешно завершен подэтап проведения технической экспертизы:
КНТП (ЭЬ ) = Р(Пу1 Э1> Э2,...> ЭЬ-1) = п
= 1 -П Р1 = 1 - 0,68 х 0,78 х 0,8 х 0,88 х 0,86 =
,=ь
= 0,68
Результаты применения методики показывают, что научно-технический риск выполнения этапа эскизного проектирования УТС пусковой установки ракетного комплекса имеет относительно высокое значение даже при условии успешного завершения технической экспертизы.
Следует предположить, что данная методика может быть положена в основу определения прогнозных затрат на выполнение разработки образцов ВВТ [10].
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Костогрызов А.И. Инновационное управление качеством и рисками в жизненном цикле систем: практическое руководство для системных аналитиков/ А.И. Костогрызов, П.В. Степанов. -М.: ВПК, 2008 - 404 с.
2. Филатов И.Н. Основы проектирования РСЗО и ПТРК [Текст]/ И.Н. Филатов, А.Е. Филю-стин, Д.Л. Тукеев. - СПб.: МО РФ, 2002 - 176 с.
3. ГОСТ РВ 15.203-2001 Система разработки и постановки продукции на производство. Военная техника. Порядок выполнения опытно-конструкторских работ по созданию изделий и их составных частей. Основные положения. - М.: Госстандарт России, 2002 - 111 с.
4. Сергеев С.Ф. Виртуальные тренажеры: проблемы теории и методологии проектирования/ С.Ф. Сергеев//Биотехносфера. - 2010. - № 2 (8). -С. 15
5. Дубров А.М. Моделирование рисковых ситуаций в экономике и бизнесе [Текст]/ А.М. Дубров, Б.А. Лагоша, Е.Ю. Хрусталёв. - М.: Финансы и статистика, 2000. - 172 с.
6. Клейменов Ю.А. Проблемы и особенности
оценки соответствия оборонной продукции (работ, услуг) и связанных с нею процессов установленным требованиям/ Ю.А. Клейменов, В.В. Миронов, В.А. Щеглов// Вооружение и экономика. -2012. - № 3 (19). - С. 4.
7. Хинчин А.Я. Понятие энтропии в теории вероятностей/ А.Я. Хинчин// Успехи математических наук. - 1953. - № 3 (55). - С. 3.
8. Лутай Л.Н. Метод агрегированной оценки риска научно-технического проекта, учитывающий степень новизны работ/ Л.Н. Лутай, Е.С. Яшина// Радиоэлектронные и компьютерные системы. - 2010. - №3(44). - С. 146.
9. ГОСТ РВ 0015-215-2010 Система разработки и постановки продукции на производство. Военная техника. Организация и порядок проведения технической экспертизы в процессе разработки изделий. - М. Госстандарт России, 2011. -20 с.
10. Мартыщенко Л.А. Военно-научные исследования и разработка вооружения и военной техники: учебник/ Л.А. Мартыщенко. - СПб.: МВАУ, 1993 - 184 с.
REFERENCES
1. Kostogryzov A.I. Innovative quality management and risk management in the life cycle of systems: a practical guide for systems analysts / A.I. Kostogryzov, P.V. Stepanov. - M.: VPK, 2008 -404 p.
2. Filatov I.N., Fundamentals of MLRS and ATMS [Text] / I.N. Filatov, A.E. Filyustin, D.L. Tukeyev. - SPb.: RF DoD, 2002 - 176 p.
3. GOST RV 15.203 - 2001 System development and launch of new products. Military equipment. The order of the development work on the creation of products and their components. The main provisions.
- M.: State Standard of Russia, 2002. - 111 p.
4. Sergeev S.F. Virtual simulators: theory and design methodology/ S.F.Sergeev//Biotechnosphere.
- 2010. - №2(8). - p. 15.
5. Dubrov A.M. Simulation of risk situations in economics and business [Text] / A. Dubrov, B.A. Lagos, E.Yu. Khrustalyov. - M. : Finances and Statistics, 2000. - 172 p. (rus.)
6. Kleimenov Y. Problems and features of con-
formity assessment of defense products (works, services) and related processes with the requirements / Y.A. Kleimenov, V.V. Mironov, V.A. Sh'eglov / / Weapons and Economy. - 2012. - № 3 (19). - p. 4.
7. Khinchin A.Y. The concept of entropy in probability theory / A.Y. Khinchin / / Advances Mathematical Sciences. - 1953. - № 3 (55). - p. 3.
8. Lutai L.N. Method aggregate risk assessment of scientific and technological project, taking into account the degree of novelty of the work / L.N. Lutai, E.S. Yashin / / Radio- electronic and computer systems. - 2010. - № 3 (44). - P. 146.
9. GOST RV 0015- 215- 2010 System development and launch of new products. Military equipment. Organization and procedure of the technical expertise in the development of products. - M. State Standard of Russia, 2011. - 20 p. (rus.)
10. Martyshchenko L.A. Military research and development of weapons and military equipment: the textbook / L.A. Martyshchenko. - St. Petersburg.: MMAU, 1993 - 184 p.
СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ/AUTHORS
ГАРЕЕВ Марат Шамильевич - адъюнкт; Михайловская военная артиллерийская академия; 195009, ул. Комсомола, 22, Санкт-Петербург, Россия; e-mail: mark-on@mail.ru GAREEV Marat S - Mikhailovskaya Artillery Academy; 195009, Komsomola Str. 22, St. Petersburg, Russia; e-mail: mark-on@mail.ru
ГРИГОРЮНОВ Роман Евгеньевич - адъюнкт; Михайловская военная артиллерийская академия; 195009, ул. Комсомола, 22, Санкт-Петербург, Россия; e-mail: grigoryunov@yandex.ru GRIGORYUNOV Roman E. - Mikhailovskaya Artillery Academy; 195009, Komsomola Str. 22, St. Petersburg, Russia; e-mail: grigoryunov@yandex.ru
ФИЛАТОВ Игорь Николаевич - начальник отдела организации научной работы и подготовки научно-педагогических кадров; Михайловская военная артиллерийская академия; 195009, ул. Комсомола, 22, Санкт-Петербург, Россия; e-mail: filin.05@mail.ru
FILATOV Igor N - head of Department of organization of scientific work and training of the teaching staff; Mikhailovskaya Artillery Academy; 195009, Komsomola Str. 22, St. Petersburg, Russia; email: filin.05@mail.ru
© Санкт-Петербургский государственный политехнический университет, 2013
