CC BY
54
УДК 629.7.036.001 (075.8)
ОСОБЕННОСТИ ПРОВЕДЕНИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНО-СТОИМОСТНОГО АНАЛИЗА ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ КОНКУРЕНТОСПОСОБНОСТИ ГАЗОТУРБИННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
© 2007 М. В. Силуянова, И. В. Завалишин
«МАТИ» - Российский государственный технологический университет им. К.Э. Циолковского, г. Москва
В статье представлена методология повышения конкурентоспособности газотурбинных двигателей за счет обеспечения сбалансированных соотношений качественных и стоимостных показателей методом функционально-стоимостного анализа производственных стадий жизненного цикла в современных технических и эко -номических условиях.
Повышение конкурентоспособности газотурбинных двигателей на внутренних и внешних рынках путем достижения методом функционально-стоимостного анализа (ФСА) сбалансированных соотношений качественных и стоимостных показателей в современных технических и экономических условиях невозможно без разработки и освоения новых технологических процессов проектирования, производства и эксплуатации, позволяющих обеспечить требуемые функциональные свойства и эффективные технико -экономические показатели на всех стадиях жизненного цикла.
Эффективность создаваемых авиационных газотурбинных двигателей предопределяется качеством проектирования. Проектируемые объекты будут превосходить по своим характеристикам лучшие образцы только тогда, когда в процессе проектирования применяются прогрессивные методы и используются результаты научных исследований, передовой опыт, изобретения и открытия.
Высокое качество проектирования должно обеспечиваться в приемлемые сроки, иначе заложенные в проекте научно-технологические идеи и технические решения морально устаревают еще до начала эксплуатации создаваемых изделий. Поэтому повышение качества проектных работ и сокращение сроков конструирования и технологического проектирования являются важнейшими факторами создания конкурентоспособных газотурбинных двигателей.
Объективным препятствием повышению качества проектирования и сокращению сроков выполнения проектных работ, а значит и повышению конкурентоспособности, является несоответствие между сложностью современных газотурбинных двигателей и применяемыми методами и средствами проектирования. В современных условиях решение этой проблемы может быть обеспечено только на основе применения новых информационных технологий на всех стадиях жизненного цикла сложных технических систем.
В определении места и роли систем функционально-стоимостного анализа в жизненном цикле (ЖЦ) изделия на различных предприятиях наблюдаются существенные различия. Само понятие функционально-стоимостного анализа со временем меняло свое значение. Предлагается определять ФСА как процесс комплексной оценки и всестороннего анализа функций и параметров изделия на всех стадиях жизненного цикла. Это позволяет все противоречия, касающиеся конструктивно-технологических, эксплуатационных и стоимостных свойств изделия, разрешить еще в информационном слое.
Главной проблемой создания полноценной системы ФСА является отсутствие методологического единства и единых форматов данных для представления комплексных конструктивно-технологических решений. Методологическое единство основано на формализованном представлении пространства проектирования и требует применения типо-
вых форм представления данных и знаний об объектах и процессах их создания и эксплуатации. В настоящее время компании-разработчики программно-методических средств берутся в основном за создание узкоспециализированных объектно-ориентированных систем, а так как единых стандартов на форму представления данных и знаний об изделии пока нет, то стадии жизненного цикла стыкуются плохо [1].
Причина информационной и методологической разрозненности проблемно-ориентированных систем кроется и в инерционности их развития по сравнению с программно-аппаратными средствами. Требуется повышать рациональность представления каждого структурного элемента комплексной системы для того, чтобы ее создание смогло завершиться хотя бы в сроки, соизмеримые со сроками смены поколений технического обеспечения автоматизированных систем и критических технологий.
Конкурентоспособность авиационного газотурбинного двигателя принимается как неформальная многофакторная оценка сбалансированного соотношения свойств, показателей качества и суммарных ресурсов на всех стадиях жизненного цикла, обеспечивающего преимущества по сравнению с аналогами в определенном сегменте рынка в заданном объеме выпуска и интервале времени.
Для получения конкурентоспособных проектных решений необходимо управлять процессом разрешения противоречий методами функционально-стоимостного анализа. Управление требованиями, предъявляемыми к сложным техническим системам, и управление программой их реализации выполняется на основе комплексной оценки вариантов решений.
Основными принципами формирования взаимосвязанной совокупности методик формулирования и решения задач, методов и средств автоматизации проектирования авиационной техники, обеспечивающими требуемый уровень конкурентоспособности проектных решений, являются: принцип системного единства, принцип комплексности и принцип информационного единства.
Принцип системного единства состоит в том, что на всех стадиях и этапах жизненного цикла изделий и систем их проектирования, производства и эксплуатации функционирование и развитие систем информационной поддержки обеспечивается в едином пространстве взаимосвязанных и взаимодействующих автоматизированных систем.
Принцип комплексности заключается в том, что обеспечивается взаимосвязь всех видов проектирования структурных элементов и всего объекта в целом для всех стадий и этапов жизненного цикла сложных технических систем.
Методологическое единство автоматизированных систем является основой для создания эффективно функционирующего виртуального предприятия на основе современных СЛЬБ-технологий. Это актуально не только для аэрокосмических предприятий, но и любых организаций, занимающихся созданием наукоемкого высокотехнологичного продукта, претендующего на статус конкурентоспособного.
В настоящее время в большом количестве различных СЛВ-систем (САПР) сложилась математическая модель представления конструкции изделия. В системах технологической подготовки производства СЛМ-сис-темах (АСТПП) формируются модели технологических процессов и средств технологического оснащения. Актуальными для обеспечения информационного единства являются задачи передачи данных из СЛВ-систем в СЛМ-системы и другие системы автоматизации проектирования и производства, еще более сложными являются задачи согласования и гармонизации внутренних моделей и языков, которые успешнее всего решаются методами создания комплексных СЛО/СЛМ-систем на основе общих баз данных.
Методология повышения конкурентоспособности объединяет методики декомпозиции и структурирования проектов сложных технических систем, распараллеливания проектных работ по стадиям и этапам жизненного цикла, имитационное моделирование изделий, технологических систем и конструктивно-технологических решений с сохране-
нием целостности объектов моделирования, позволяющие получать рациональные варианты решений со сбалансированными функциональными, конструктивными, технологическими и стоимостными (технико-экономическими характеристиками) [2].
Для функционально-стоимостного анализа сложных технических систем на всех стадиях жизненного цикла и их исследования методами математического моделирования в соответствии с предлагаемой методологией газотурбинный двигатель, средства и процессы его производства и эксплуатации представляются в виде взаимосвязанных типовых математических моделей.
Б(Р) = (В, ЯБ, ДО, г),
(1)
В = {О, Р, N1,
О = {А, Р, Т}, где Т с А и Р,
(2)
(3)
базовые множества параметров элементов А, Р, Т сложной технической системы и свойств (контуров) этих элементов рА, рР, рТ.
Понятие контур является абстрактным и используется для представления совокупности свойств определенного назначения. По назначению при функционально-стоимостном анализе свойства подразделяются на четыре взаимозависимые группы:
Ь = {Р, К, Т, 5},
(5)
где В - группа базовых множеств элементов (объектов), свойств (контуров) и параметров сложной технической системы (газотурбинного двигателя); ЯВ - группа отношений, определяемых на базовых множествах; У(^ -возмущающие воздействия и ограничения, как функции от времени (ресурс, цикл и другие показатели); р - процедурно-алгоритмическая среда.
рр - функциональные, рК - конструктивные, рТ - технологические, р5 - стоимостные (технико-экономические).
На основании выше изложенного, каждое из множеств свойств объектов РА, РР, рТ делится по уровню назначения на подмножества:
рА рР рТ
_Л_
_л_
( ( >
Р = р01 = {РАР,рАК ^рАТ,рлзррр,рРКРРТ,рРЗрТр,рТк ^,рТТ,рТ3}} .
Аналогично, каждое из множеств параметров объектов ЫА, №, N подразделяется на подмножества:
N N N
_л_
N=М01 = {ЫАр, ^АК, мАТ, МАЯ, Мрр, Мрк,Мрт,Мр/Мтр,Мтк,Мтт,Мт^}.
С учетом выше изложенного формулу (2) можно записать в виде:
В = {О, Р°Ь, №Ь}.
(6)
р = {рА, рР, рТ},
N = {МА, МР, МТ},
& = {(о, 0),(0, р), (0Ю, рр), (р, N (М М)}
(4)
где 0 - группа базовых множеств элементов сложной технической системы (газотурбинного двигателя), включающая А - базовое множество элементов исходного объекта (изделия), Р - базовое множество элементов технологической системы (порождающей среды), Т - базовое множество элементов конструктивно-технологических решений; р -объединяет рА, рР, рТ - базовые множества свойств (контуров) элементов сложной технической системы; N - включает МА, МР, N -
Пространство проектирования сложных технических объектов, укрупнено представленное в терминах взаимосвязанных свойств (контуров) и параметров {(рр, Nр), (рК, N), (рТ, ЫТ), (р5, NS)}, методологически и организационно подразделяется на четыре сопряженных подпространства, в которых по специализированным методикам проектирования выполняются обособленные проектные работы.
Проектирование в подпространстве ((рр, Nр), (рК, N)) обеспечивает функциональное совершенство. Подпространство ((рК, НК), (рТ, NT)) определяет реализуемость изделия в технологической системе. Проектирование в подпространстве ((рТ, NT), (р5, №)) дает возможность оценить и обеспечить технологичность конструкции изделия.
В подпространстве ((р, Nр), (р5, NS)) выполняется согласование результатов оценки функционального совершенства, реализуемости и технологичности изделия, и определяется конкурентоспособность комплексных проектных решений.
Методика функционально-стоимостного анализа обеспечивает последовательное установление и уточнение оценок вариантов проектных решений (интервалов, границы которых сближаются) при переходе от начальных стадий и этапов жизненного цикла к последующим для всего ЖЦ на основе имитационного моделирования изделий, технологических систем и процессов их создания
и эксплуатации, что способствует повышению эффективности и конкурентоспособности.
Список литературы
1. Силуянова М. В. Комплексная оценка проектных решений для сложных технических систем // Общероссийский научнотехнический журнал «Полет». - 2007. - №5.
2. Силуянова М. В. Применение функционально-стоимостного анализа для обеспечения принципа комплексности при проектировании сложных машиностроительных объектов // Журнал «Технология машиностроения». - 2007. - №6.
FEATURES OF THE COST-FUNCTION ANALYSIS IN THE PROCESS OF GAS-TURBINE ENGINES COMPETITIVE STRENGTH HEIGHTENING
© 2007 M. V. Silujanova, I. V. Zavalishin
“MATI” - Russian State technological university n.a. K.E. Tsiolkovsky
The article reviews the methodology of gas-turbine engines competitive strength heightening in modern technical and economic conditions by providing the balanced ratio of qualitative and cost indexes with the use of the cost-function analysis of manufacturing stages of the life cycle.
І7І
