CC BY
65
УДК 623.438.4; 623.592
ОБОСНОВАНИЕ ОБЛИКА УЧЕБНО-ТРЕНИРОВОЧНЫХ СРЕДСТВ ПЕРСПЕКТИВНЫХ САМОХОДНО-АРТИЛЛЕРИЙСКИХ ОРУДИЙ
Ф.Н. Любарчук, П.Г. Гладков
Рассматривается методический подход к обоснованию облика учебно-тренировочных средств перспективных самоходно-артиллерийских орудий, использование которого позволяет синтезировать облик учебно-тренировочного средства, обеспечивающего достижение требуемого уровня качественного освоения перспективного САО.
Ключевые слова: учебно-тренировочное средство, самоходно-артиллерийское орудие, облик, магистрально-модульная архитектура.
Внедрение учебно-тренировочных средств (УТС) самоходно-артиллерийских орудий (САО) в образовательный процесс обеспечивает решение более 80 % задач Программы боевой подготовки сухопутных войск для подразделений артиллерии, являясь эффективным инструментом выполнения основных этапов боевой подготовки (одиночной подготовки, слаживание расчетов), методически взаимосвязывает занятия и тренировки на тренажере с учениями в поле, позволяет эффективно управлять процессом обучения и объективно оценивать результаты подготовки, снижает условность обучения и тренировок, приближает условия обучения к боевым [1, 8]. Однако, несмотря на значимость УТС в боевой подготовке, в настоящее время существует ряд недостатков, требующих разрешения, основными из которых являются - отсутствие модернизационного потенциала УТС, разработка УТС для решения ограниченного круга задач, невозможность объединения УТС в группу для решения задач подготовки и слаживания подразделений.
Выявленные недостатки определяют насущную необходимость в постановке вопроса о решении задачи по оптимизации процесса разработки УТС.
Задача построения и обоснования облика УТС, как правило, решается методами анализа и синтеза.
Процесс создания новых УТС связан с разработкой требований к ним, которые отражают качество и эффективность реализации системами своих целевых функций при определенных условиях и способах применения (использования).
Для выработки этих требований проводится процедура, получившая название обоснования облика УТС перспективного САО. Данная процедура предполагает определение состава и типа элементов будущего УТС и их представление наиболее существенными характеристиками, показывающими место и роль элементов в системе, а также связи между ними. На основе этих характеристик составляется тактико-техническое задание (ТТЗ) промышленности на разработку и производство новой технической системы УТС.
В общем случае свойства новых УТС могут описываться через показатели их качества или эффективности. Качество УТС определяется его потенциальной пригодностью для выполнения задач целевого применения. Эффективность является свойством процесса применения УТС и характеризует способность его достигать цели при своем качестве, условиях и способах применения.
Методологической основой технического обоснования облика УТС перспективного САО является архитектурное проектирование.
Сущность архитектурного проектирования определена Г. Земан-ским и состоит в следующем: «Архитектурное проектирование — это проектирование сверху вниз, определяющее каждую деталь как часть целого».
Облик УТС необходимо определять на раннем этапе разработки образца САО, чтобы наиболее качественно предъявить требования к его составу. При обосновании облика и построении УТС необходимо учитывать применение магистрально-модульной архитектуры построения [1].
В процессе формирования облика УТС принимается более 70 % решений по проекту, и от качества этих решений зависит возможность создания объекта в заданные сроки при ограниченном финансировании программы.
Методика обоснования облика УТС должна быть структурно обоснованной, позволять определять облик УТС САО на этапе разработки ТТЗ, учитывать возможность дальнейшей модернизации линейки образца САО, а, соответственно и УТС, интеграцию применяемых в перспективных САО робототехнических комплексов.
Для достижения поставленной цели в качестве математического аппарата выбраны: математический аппарат теории вероятности, методы и способы проведения и анализа данных экспертных оценок, методы системы менеджмента качества, методы работы с обобщенными критериями, в связи с тем, что математические аппараты вышеуказанных теорий позволяют наиболее широко рассмотреть структурные и функциональные свойства исследуемой системы (УТС), провести анализ и ее синтез.
Блок-схема алгоритма процесса обоснования облика УТС перспективного САО состоит из этапов, представленных на рис. 1.
Структурно методика состоит из 7 этапов. Каждый этап включает совокупность способов и методов, обеспечивающих качественное функционирование методики и достижение запланированных результатов.
1 этап методики - формирование исходных данных. Целью этого этапа является анализ объекта, сбор необходимых данных.
2 этап - обоснование иерархической структуры свойств на этапе формирования ТТЗ. На этом этапе с учетом неравноценного проявления свойств УТС в различных ситуациях, возникающих в ходе освоения перспективного САО решается задача получения значений весовых коэффициентов основных свойств УТС: назначение (Д), безотказность (р), дол-
говечность (Р3), ремонтопригодность (Р4), эргономичность (р), конструктивные (Р6) , экономические (р) с учетом различных ситуаций функционирования: приведение к бою (С), построение параллельного веера (С2), наведение на цель (С3), заряжание и производство выстрела (С 4), экстракция стреляной гильзы (С5), свертывание в походное положение Сб), техническое обслуживание (С7).
7 этап: Проверка реализуемости заданных в ТЗ параметров.
I
Рис. 1. Блок-схема алгоритма процесса обоснования облика УТС
Для определения значений весовых коэффициентов использован энтропийный подход, который позволил найти уровень изменчивости каждого свойства в пределах условия рассматриваемой задачи (табл. 1).
Таблица 1
Результаты расчета весовых коэффициентов^(пример)_
Параметры (Р) (р2 ) (Р3) (Р4) (р5) (Р6) (Р)
HJ 0,299 0,283 0,17 0,169 0,281 0,253 0,135
0,701 0,717 0,83 0,831 0,719 0,747 0,865
aJ 0,129 0,132 0,153 0,154 0,133 0,138 0,160
Корректировка решения
3 этап - формирование иерархической структуры свойств на этапе формирования ТТЗ. Целью этого этапа является определение системы связей различных свойств между собой. Задача решена с помощью одного из методов экспертного опроса [3].
4 этап - формирование комплексного показателя технического уровня исполнения УТС для включения его в ТТЗ.
Технический уровень исполнения [6] - это относительная характеристика качества, основанная на сопоставлении значений показателей, характеризующих техническое совершенство оцениваемого образца, с соответствующими базовыми (минимальными) значениями.
Для оценки технического уровня исполнения УТС Wтy использован частный случай метода обобщенного критерия - метод взвешенной суммы оценок частных показателей [8]:
п
Wтy = X Рту,г * юу, при 0 < Рту < 1, X юу = 1, (1)
г=1 г
где Рту - нормированный единичный показатель, характеризующий соответствие имитируемых характеристик объекта в УТС, при предположении, что показатели и их коэффициенты являются однородными, то есть имеют общую порядковую шкалу, при этом являются независимыми; юту - весовой коэффициент каждого г-го показателя (каждый показатель характеризуется одним или несколькими единичными показателями), определены методом ранжирования; п - количество оцениваемых узлов, агрегатов, систем (в комплексном показателе каждый показатель отдельного свойства должен быть скорректирован коэффициентом его весомости). Полученные в ходе расчета WТУ интерпретируются с помощью табл. 2.
Таблица 2
Классы технического уровня исполнения УТС_
Штатная техника Wтy =100
Класс А 85^ТУ<100 Комплексные УТС
Класс В 70^ТУ<85 Отдельные УТС
Класс С 50^ТУ<70 Электронные обучающие программы для ЭВМ
Класс Б 30^ту<50 Элементы УМБ, отдельные блоки, узлы, агрегаты, стенды и т.д.
Класс Е Wтy<30 Неприемлемые УТС
Исходя из полученного значения WТУ определены следующие выводы:
- соответствует ли УТС требуемым задачам подготовки обучаемых,
- обладает ли УТС достаточной для выполнения возложенных на него задач полнотой и адекватными математическими моделями,
- какой уровень инструкторских функций обеспечивает,
299
- на каком уровне находятся его технические характеристики, способен ли он решить задачу качественного освоения САО.
Граничные количественные значения комплексного показателя технической эффективности УТС необходимо указывать в ТТЗ на разработку перспективного САО в разделе «Требования к УТС».
5 этап - определение тактико-технических требований (ТТТ) и задание тактико-технических характеристик (ТТХ) УТС на этапе формирования ТТЗ.
Тактико-технические требования к образцу УТС - это упорядоченная по определенному замыслу совокупность количественных и качественных характеристик УТС, определяющих его свойства, используемые для выражения потребностей или ограничений в отношении этого образца
[4].
В ходе этапа определено, какие элементы должны войти в состав УТС перспективного САО [2, 5], решена задача назначения элементов УТС с учетом реализации магистрально-модульной архитектуры построения и определены основные ТТТ согласно ГОСТ РВ15201- 2003 года, которые составляют основу технического задания на ОКР.
6 этап - формирование базового функционального облика УТС с использованием магистрально-модульной архитектуры построения.
При разработке перспективных образцов САО и УТС к ним целесообразно применять на практике функционально-структурный подход (ФСП), то есть рассматривать функции и структуру образца и УТС к нему в единстве при определяющей роли функций. Такой подход позволит синтезировать образец вооружения и УТС к нему с возможностью расширения набора реализуемых функций и допускающих совершенствование технической реализации отдельных элементов и модулей без реорганизации их в целом, то есть на основе магистрально-модульной архитектуры построения.
На основе анализа знаний, навыков и умений, которые должны сформироваться у обучаемого номера расчета (офицера, технического работника) по завершении обучения на УТС сформированы основные требования к УТС. Полученный перечень требований рассматривается в качестве исходной информации при составлении набора функций и выбора функциональных модулей УТС.
Исходя из того, что полный набор функций может быть сформулирован на основе перечня требований, предъявляемых к УТС, обеспечивающих достижение цели его функционирования, проведено разбиение списка требований на группы близких по значению требований и для каждой группы определить функцию, удовлетворяющую данные требования. С помощью процедуры, основанной на разрезании нечеткого графа связи требований определены основные функции 1 уровня УТС перспективного САО (табл. 3).
Таблица 3
Функции 1 уровня УТС_
№ п/п Наименование функции
1. Получение и поддержание на уровне не ниже требуемого навыков выполнения мероприятий специальной подготовки
2. Получение и поддержание на уровне не ниже требуемого навыков выполнения мероприятий технической подготовки
3. Получение и поддержание на уровне не ниже требуемого навыков безопасной работы на объекте вооружения и предотвращение аварийных ситуаций
На основе декомпозиции основных функций 1 уровня произведено расширение 2 уровня функций УТС до 15 и построена общая функциональная схема связей (в виде графа технических требований).
Для построения структуры УТС предложен системотехнический подход, описанный в [7]. В ходе проведения расчетов определена структура требований и ограничений к УТС САО, определен информационный массив конструктивных модулей, проведена оценка реализуемости технических принципов, построена морфологическая структура УТС САО, проведена процедура оценки совместимости конструктивных модулей, проведена качественная оценка вариантов реализации функций, с помощью экспертного метода выбран вариант построения облика УТС САО, который соответствует требуемому уровню технического исполнения и способен обеспечить качественное освоение образца САО.
7 этап - проверка реализуемости заданных в техническом задании параметров. Решена задача подтверждения реализуемости заданных значений определяющих параметров на основе оценивания эффективности УТС перспективного САО [8].
7 этап - проверка условия «Цель достигнута?». Если «Да», то можно переходить к процессу создания и испытания образца УТС, если «Нет», то необходимо вернуться на этап формирования облика УТС.
Таким образом, разработанная методика обоснования облика УТС САО, отличающаяся от известных, применением при построении облика УТС магистрально-модульной архитектуры, в которой предложено и обосновано использование вышеперечисленных методов и способов, заданием на этапе формирования тактико-технического задания критериальных параметров технического уровня исполнения, позволяет сформировать облик УТС, обеспечивающий требуемый уровень качественного освоения перспективного САО.
Список литературы
1. Концепция магистрально-модульной архитектуры построения учебно-тренировочных средств образцов артиллерийского вооружения / Любарчук Ф.Н., Гладков П.Г. // Современное состояние и направления развития учебно-тренировочных средств для подготовки специалистов ракетных войск и артиллерии» (Материалы круглого стола, проведенного в рамках научно-деловой программы Международного военно-технического форума «АРМИЯ-2017», 2017. Вып. 51. МВАА. С. 247 - 250.
2. Щулипенко Д. Л. Обоснование состава тренажерного комплекса для подготовки расчетов перспективного самоходно-артиллерийского орудия и требований к его элементам: дис. ... канд. техн. наук: 20.02.14. СПб, 2011. 166 с.
3. Статистические методы анализа экспертных оценок / Т.В. Рябуш-кин, Ю.Н. Тюрин, А.А. Френкель и др. М.: Наука, 1977. 383 с.
4. Мартыщенко Л.А. и др. Военно-научные исследования и разработка вооружения и военной техники: учебник. МО РФ, 1993. Ч. 2. 250 с.
5. Отчет НИР «Разработка нормативно-правовой базы в интересах развития учебно-тренировочных средств и полигонного оборудования Вооруженных Сил Российской Федерации», шифр «Фаэтон-УТС», заключительный отчет. М.: ФГБУ «3 ЦНИИ» МО РФ, 2018. 178 с.
6. ГОСТ 15467-1979. Управление качеством продукции. Основные термины и определения. М.: Издательство стандартов, 2009. 21 с.
7. Волошин И.П. Методика обоснования модификации образцов ракетного вооружения сухопутных войск: дис. ... канд. техн. наук: 20.02.14. СПб, 1997. 217 с.
8. Любарчук Ф.Н., Гладков П.Г., Макаров А.П. Эффективность учебно-тренировочных средств перспективных самоходно-артиллерийских орудий в совокупности частных показателей // «Вооружение и военная техника. Эксплуатация, восстановление и ремонт вооружения и военной техники, техническое обеспечение». М.: ВУНЦ СВ (ОВА). С. 188 -194.
Любарчук Федор Николаевич, д-р техн. наук, доцент, felu. [email protected], Россия, Санкт-Петербург, Михайловская военная артиллерийская академия,
Гладков Павел Георгиевич, адъюнкт, pav-gladkov@yandex. ru, Россия, Санкт-Петербург, Михайловская военная артиллерийская академия
MOTIVATION OF THE LOOK SCHOLASTIC-BURN-IN FACILITIES PERSPECTIVE SELFPROPELLED-ARTILLERY GUNS
F.N. Lubarchuk, P G. Gladkov
Methodical approach is described in article to motivation of the look scholastic-burn-in facilities perspective selfpropelled-artillery guns, which use allows to synthesize the look scholastic-burn-in facility, providing achievement required level of the qualitative mas-teringperspective SAG.
Key words: scholastic-burn-in facility, selfpropelled-artillery instrument, look, mainmodule architecture.
Lyubarchuk Fedor Nikolaevich, doctor of technical sciences, docent, felu. [email protected], Russia, Saint-Petersburg, Mihaylovskaya military artillery academy,
Gladkov Pavel Georgievich, adjunct, pav-gladkov@yandex. ru, Russia, Saint-Petersburg, Mihaylovskaya military artillery academy
