CC BY
779
Бизнес в законе
2’2014
2.7. ВЛИЯНИЕ ДЕКОМПОЗИЦИИ РАКЕТ-НОСИТЕЛЕЙ НА ТОЧНОСТЬ ПЛАНИРОВАНИЯ ЦЕН
Вейко Алексей Владимирович, ведущий инженер,
Место работы: ФГУП «Центральный научно исследовательский институт машиностроения»
Аннотация: Задача - Основной проблемой, стоящей перед лицами, осуществляющими планирование цен на средства выведения, является достижение максимальной точности в прогнозе при лимите временных ресурсов. В связи с этим является актуальным определение рационального уровня декомпозиции объектов.
Модель - В ходе решения поставленной задачи были собраны статистические данные о технико-экономических показателях ракет-носителей семейства «Ariane». На основании этих данных был получен оптимальный уровень декомпозиции объекта.
Выводы - Для планирования цен оптимальным уровнем декомпозиции, будет являться 5-ый уровень структурирования ракета-носителя (разделение на конструкции, двигатели и системы управления ракетных блоков), поскольку дальнейшее разукрупнение будет сопровождаться неприемлемым ростом трудоемкости сбора информации.
Рамки исследования/возможность последующего использования результатов научной работы - Применимо на практике для планирования управления развитием отечественных космических транспортных систем
Оригинальность/ценность - Данная работа предназначена для лиц принимающих решения относительно направления развития космических транспортных систем.
Ключевые слова: ракета-носитель, анализ тенденций, планирование стоимости
INFLUENCE OF CARRIER ROCKETS DECOMPOSITION ON THE ACCURACY OF PRICE PLANNING
Veiko Alexey Vladimirovich, leading engineer Work place: Federal State Unitary Enterprise Central Scientifically Research Institute of Mechanical Engineering
Annotation: Task - The main problem facing specialists who are planning the launch vehicle prices, is to achieve maximum accuracy in the forecast under the time resources limitation. In this sense, definition of a reasonable level of objects decomposition is actual.
Model - statistics were collected on the technical and economic performance of family of carrier rockets «Ariane» during solving this problem. Based on these data, the optimal level of the object decomposition was obtained.
Conclusions - to plan the price, the optimal level of decomposition will be the fifth level of rocket carrier structuring (the division into structure, engines and control system of rocket units) since further disaggregation will be followed by an unacceptable increase in the complexity of information-gathering.
Framework research/possibility of the subsequent use of results of scientific work - It is applicable in practice to plan the development management of domestic space transportation systems. Originality/value - This work is directed for decision-makers concerning about development trends of space transport systems
Keywords: launch vehicle, trend analysis, cost estimation
Движущей силой процесса совершенствования методологии управления развитием системы ракетнокосмической техники (РКТ) Российской Федерации является постоянно протекающие изменения величин и направлений воздействий на нее со стороны внешних сил: военных, научно-технических, финансовоэкономических, производственно-технологических, кадровых и других факторов. Этот процесс определяется целевыми установками политики государства по осуществлению космической деятельности, направленной на сбалансированное развитие и устранение диспропорций в направлениях развития системы РКТ1 и ракетно-космических предприятий.
Обеспечение правового регулирования КД в целях развития экономики, науки и техники, укрепления обороны и безопасности и дальнейшего расширения международного сотрудничества Российской Федерации осуществляется на основе Федеральных Законов Российской Федерации (например, «О космической деятельности»). Согласно ним обоснование и формирование плановых документов может быть представлено в виде многоуровневой системы планирования включающей в себя следующие уровни: прогнозный, долгосрочный, среднесрочный и краткосрочный.
Основной задачей, решаемой на первых трех уровнях планирования, является формализация и уточнение требований, предъявляемых со стороны потребителей результатов КД, а также формирование управляющих воздействий, осуществляющих перевод системы ракетно-комической техники в требуемое состояние. При этом, в части ракета-носителей (РН) разработка мероприятий по переводу системы будет усложняться ростом технического совершенствования изделий, потребовавшим от научно-методического аппарата планирования цен учета большего числа факторов, влияющих на точность прогнозирования. Применительно к РН важность повышения точности увеличивается, поскольку рынок производства и эксплуатации космических транспортных систем является монопсоническим, а, следовательно, его профиль будет полностью зависеть от действий государственного заказчика. Исходя из этого, рассмотрим существующие методы планирования цен. Традиционно, в соответствии с [3, c. 120-127] в качестве подходов к оценке стоимости разработки, изготовления и эксплуатации выступают стоимостно-функциональные зависимости. Рассмотрим их более подробно на примере ракет-носителей:
Cni = 24 • M• Кт • K„ • К^
ЫЙ65 е [5,...,10] (1)
CDi = 17 • Ыпдг • K
Кд • К„Л
ЫЙдг е [20,...,30] (2)
CBi = 22 • M
• K • K • K ,
пдг v пё v hd v да ,
Mпдг е [50,...,80] (3)
1 Под системой РКТ в исследовании понимается взаимосвязанная совокупность космической техники и наземной космической инфраструктуры.
42
Вейко А. В.
ВЛИЯНИЕ ДЕКОМПОЗИЦИИ РАКЕТ-НОСИТЕЛЕЙ НА ТОЧНОСТЬ ПЛАНИРОВАНИЯ ЦЕН
где Мй6д - сухая масса изделия (в тоннах),
КЙ1 е [0,...,1] - коэффициент сложности изготовления изделия (зависящий от существования предшествующего образца), Кпд е [1.1,...,1.3] коэффициент сложности, зависящий от количества ступеней на изделие, К6й - коэффициент удорожания по сравнению с 2008 годом.
Если рассматривать перспективные изделия (сухой массы от 50 тонн и выше), то зависимость ошибки существующих моделей от сухой массы изделий будет представлять из себя следующий график (Рис. 1). Графический анализ данных показывает, что уже на минимальном диапазоне (около 100 тонн сухой массы) отклонение составляет 70 процентов. Аналогичная ситуация будет наблюдаться и для более легких изделий, например, в [2, с. 9] проиллюстрирована возможность отклонения в стоимости ракета-носителя более на 300 процентов.
Сухая масса оделил, т.
Рис. 1. Диапазон неопределенности в стоимости ракета-носителя
Источник: составлено автором.
Необходимо отметить, что, несмотря на то, что данный подход является достаточно глубоко математически проработанным, однако, на его точность будут оказывать влияние следующие факторы:
1. Полученные модели сильно зависят от первоначальной выборки. Так, например, неправильный выбор исходных данных привел к существенному превышению потребного финансирования для программ по созданию марсоходов.
2. Определение риска превышения цены по доверительному интервалу (как предлагается, например в [1, с. 4]) является неприемлемым, поскольку не учитывает процесс разработки изделий. Кроме этого, с производственной точки зрения данный интервал должен описывать все возможные варианты производственных операций по созданию ракетных блоков, а, следовательно, распределение остатков не является нормальным, что ставит под сомнение возможность применения методов регрессионного анализа.
3. Построение аппроксимирующих моделей для ракет-носителей не является возможным в силу существования принципиально разных технологических решений, например использование разных пар топлива для ракет-носителей.
4. Использование регрессионной зависимости для определения экономических параметров изделий РКТ нецелесообразно в силу существования различных
неформализованных параметров таких как: компоновочная схема и тип двигательной установки.
Агрегировано данные недостатки свидетельствуют о необходимости произведения декомпозиции объектов при проведении процесса прогнозирования стоимости изделий ракетно-космической техники. При этом, глубина декомпозиции будет ограниченна выдвинутым Л. Заде «принципом несовместимости», в соответствии с которым по мере детализации модели в нее вносится все больше недостаточно определенных факторов, что неизбежно приводит к возрастанию трудоемкости процесса сбора информации. В итоге, на определенном этапе усложнении модели, несмотря на кажущуюся высокую точность, обусловленную детализацией описания, модель оказывается все более практически неприменимой. При этом, в настоящее время отсутствуют научные труды посвященные проблеме определения оптимального уровня декомпозиции ракет-носителей на составляющие компоненты.
Исходя из этого, рассмотрим решение задачи определения необходимого уровня декомпозиций для ракет-носителей, на примере семейства ракет-носителей «Ariane 1-5». Выбор в качестве основы именно изделий из одного семейства обусловлен тем, что данная выборка будет являться относительно однородной. На основании данных Европейского космического агентства данные ракеты-носителя могут быть описаны при помощи следующих исходных данных (Табл. 1).
Таблица 1
Исходные данные по ракета-носителям семейства «Ариан»
№ бл. Топливо Сухая масса, т. Ракета-носител и
1 40 42L 42Р 44L 44LP 44Р 5 ЕСА 5 G
1 Гептил 13,3 1
2 Гептил 3,3 1 1 1 1 1 1 1
3 Гептил 1,2 1
4 Гептил 4,6 2 4 2
5 Гептил 17,5 1 1 1 1 1 1
6 Водород 1,3 1 1 1 1 1 1
7 Водород 14,7 1
8 Водород 4,5 1
9 Водород 12,6 1
10 Водород 1,2 1
11 РДТТ 0,034 1
12 РДТТ 3,1 2 2 4
13 РДТТ 38,6 2
14 РДТТ 38,2 2
Сухая масса блоков ракета-носителя, т. 17,7 22,1 31,2 28,3 40,3 37,4 34,4 96,4 90,2
Стоимость пуска, млн. долл. 32 45 75 75 85 100 90 220 185
Источник: составлено автором.
На основании этих данных, возможно, построить следующую зависимость стоимости пуска от сухой массы ракетных блоков изделия:
Сы = 0,0022 • Мш, (4)
где МЙ6д - сухая масса изделия (в килограммах).
Расчеты по данной формуле показывают, что достигаемая точность планирования цен будет составлять около 22 процентов. Для определения динамики точности прогнозирования цен от уровня детализации объекта проведем построение соотношений по третьему уровню декомпозиции (Рис. 2).
43
Бизнес в законе
2’2014
Рис. 2. Укрупненная структура цен на ракетные блоки
Источник: составлено автором.
При этом в условиях отсутствия информации о стоимости ракетных блоков данная декомпозиция будет осуществляться на основе решения следующей оптимизационной задачи:
min(max( Ci - Е At •(Mi,j У
j-1
)), (5)
где Ci - стоимость пуска изделия, Mi . - сухая масса
блока, At , Bt статистические коэффициенты, определяющие изменение стоимости блоков от их параметров (с разделением по типу топлива), Ni - количество блоков.
Результатом решения этой задачи будет являться следующий набор коэффициентов:
Таблица 2.
Результат решения оптимизационной задачи.
Топливо А В
Амил/гептил 0,013 0,77
Кислород/водород 0,089 0,77
РДТТ 0,325 0,398
Источник: составлено автором.
Результаты расчетов по полученным соотношениям показывает, что размер ошибки будет составлять 19 процентов.
Проведенная в [4] декомпозиция по пятому уровню показывает, что отклонение будет составлять не более 10 процентов. Агрегировано данные о точности планирования цены и трудоемкости сбора необходимой информации могут быть представлены в виде (Табл. 3).
Таблица 3.
Точность планирования цены.
Уровень декомпозиции Точность, процентов Трудоемкость*
1 22 3
3 19 27
5 10 243
9 4** 19683
* исходя из утроения объемов информации на каждом из уровней декомпозиции
** требуемая точность технических предложений Источник: составлено автором.
Исходя из этого, график зависимости точности от трудоемкости операции по планированию может быть представлен следующим графиком (Рис. 3):
Рис. 3. Точность планирования цен в зависимости от трудоемкости
Источник: составлено автором.
Таким образом, для планирования цен оптимальным уровнем декомпозиции, будет являться 5-ый уровень структурирования ракета-носителя, поскольку дальнейшее разукрупнение будет сопровождаться неприемлемым ростом трудоемкости сбора информации.
Список литературы:
1. Dean E. B. Parametric cost analysis a design function. Nasa Langley research center. Transaction of the American Association of Cost Engineers 33rd Annual Meeting San Diego CA 2528 June 1989. 12 с.
2. Falcon 9. Launch Vehicle NAFCOM Cost Estimates. August 2011. NASA Associate Deputy Administrator for Policy. 9 с.
3. NASA. Cost estimation handbook. National Aeronautics and Space Administration NASA Headquarters Cost Analysis Division 300 E Street SW Washington, DC 20546-00012008. 2008. 341 с.
4. Вейко А.В. Уточнение модели стоимости создания средств выведения в современных условиях. - Королев: Космонавтика и ракетостроение №2 (71), 2013. -C. 160-164.
РЕЦЕНЗИЯ
на статью «Влияние декомпозиции ракет-носителей на точность планирование цен» Вейко А. В.
В рецензируемой работе проводится оценка влияния уровня декомпозиции ракета-носителя на точность и трудоемкость процесса планирования цен. Выявлена динамика изменения точности планирования стоимости пуска космической транспортной системы.
По существу рецензируемая статья является работой направленной на выявлении оптимального соотношения точности прогнозирования и трудоемкости выполнения расчетов.
Указанное направление исследований является актуальным как с точки зрения оценок технических предложений, так и для решения проблем анализа тенденция развития экономических параметров предприятий отрасли.
Несмотря на использование упрощающих допущений, разработанный подход и полученные результаты имеют реальную научную и практическую значимость и могут быть использованы в проектных исследованиях.
Рецензируемая статья заслуживает опубликования в журнале «Бизнес в законе».
д.э.н.
А.А. Чурсин
44
