Особенности жизненного цикла аварийноспасательной техники

УДК 614.8:621

Особенности жизненного цикла аварийно-спасательной техники

ISSN 1996-8493

© Технологии гражданской безопасности, 2014

Г.С. Марков, Ю.А. Онищенко, В.В. Щеголькова, М.Ю. Макарова

Аннотация

В статье рассмотрены структура и содержание основных этапов жизненного цикла технических объектов. Установлены особенности жизненного цикла аварийно-спасательной техники. Показано влияние обоснованных технических решений на эффективность применения технических средств на каждом этапе их жизненного цикла. Представлена принципиальная модель формирования суммарных затрат за жизненный цикл образца аварийно-спасательной техники. Рассмотрены основные стадии жизненного цикла образцов техники, которые исследуются при разработке предложений в государственную программу вооружения в части МЧС России.

Ключевые слова: жизненный цикл; технический объект; аварийно-спасательная техника; государственная программа вооружения, затраты; эффективность; параметры.

Features Lifecycle Rescue Equipment

ISSN 1996-8493

© Civil Security Technology, 2014

G. Markov, Y. Onishchenko, V. Shegolkova, M. Makarova

Abstract

The article describes the structure and content of the main stages of the life cycle of technical objects. The peculiarities of the life cycle of rescue equipment . Shows the effect of sound technical decisions on the effectiveness of technical means at each stage of their life cycle . A schematic model of the total costs for the life cycle of the sample rescue equipment . The main stages of the life cycle of equipment models that are investigated in the development of proposals to the state armament program of the Ministry of Emergency Situations in Russia.

Key words: life cycle; technical object; emergency rescue vehicles; state armament program costs; efficiency; parameters.

Эффективность выполнения аварийно-спасательных и других неотложных работ во многом зависит от уровня оснащенности сил МЧС России высокопроизводительными образцами аварийно-спасательной техники (АСТ) [1].

В [2, 3] достаточно обоснованно показано, что одним из путей повышения уровня технического обеспечения аварийно-спасательных сил является разработка рациональных программ технического оснащения сил МЧС России (в т.ч. ГПВ) с учетом этапов жизненного цикла образцов техники.

Интервал времени от начала создания технического объекта (ТО) до завершения его эксплуатации, называют жизненным циклом ТО. Определение понятия «технический объект» принято согласно [4]. Началом жизненного цикла (ЖЦ) традиционно принято понимать зарождение идеи о необходимости создания ТО, а окончанием — снятие его с эксплуатации и утилизация [5]. Технический объект может прекратить функционирование по различным причинам: в связи с моральным устареванием (заменяется новым, более совершенным), в связи с прекращением существования в физическом смысле (например, ТО одноразового применения или подверженный разрушению взрывом и не подлежащий восстановлению).

Жизненный цикл любого технического объекта можно разделить на три основных этапа: проектирование, производство и эксплуатация. Каждый этап ЖЦ может состоять из нескольких стадий.

Этап проектирования состоит из двух основных стадий: концептуальное проектирование и техническое проектирование. Концептуальное проектирование обычно включает проведение исследований по анализу проблемы, формированию внешнего облика ТО, обоснованию тактико-технических требований (характеристик), разработке технического задания на создание ТО. На стадии технического проектирования разрабатываются такие документы, как техническое предложение, аванпроект, эскизный проект, технический проект, рабочий проект.

Для этапа производства характерны такие стадии, как капитальное строительство, технологическая подготовка производства, изготовление, комплекси-рование, упаковка, складирование технических объектов.

На этапе эксплуатации проводится внедрение ТО в эксплуатацию, его целевое применение, обслуживание, модернизация, капитальный ремонт, снятие с эксплуатации и утилизация.

Таким образом, целесообразность создания ТО в процессе жизненного цикла вначале активно возрастает, проходя периоды становления и развития, затем происходит ее спад, сопровождающийся периодами регресса и модернизации (рис. 1.). С использованием модернизации появляется возможность на некоторое время поднять целесообразность до приемлемого

уровня, но затем технический объект устаревает до такой степени, что затраты на модернизацию оказываются неэффективными. Такой ТО снимается с эксплуатации и подвергается утилизации.

ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТЬ

СТАНОВЛЕНИЕ РАЗВИТИЕ РЕГРЕСС МОДЕРНИЗАЦИЯ I

Рис. 1. График жизненного цикла технического объекта

В результате анализа научных источников по данному направлению исследований выявлено, что разделение жизненного цикла технического объекта на этапы не является строго установленным. В интересах данного исследования для удобства анализа этапа проектирования (НИОКР) образца АСТ жизненный цикл представлен следующими этапами [6]: 1 — выбор облика; 2 — проектирование; 3 — изготовление; 4 — эксплуатация; 5 — целевое применение. При исследовании ЖЦ образца АСТ важно учитывать, что условия его функционирования на этапе целевого применения являются исходными для этапа выбора облика, т.е. процесс смены этапов представляет собой замкнутый цикл. Взаимосвязь первого и последнего этапов ЖЦ проявляется в том, что впоследствии для конкретного существующего образца АСТ в ходе его целевого применения появляется возможность определить правильность основных принципов, заложенных на первом этапе при выборе облика образца техники. Каждый из этапов имеет как прямую связь с очередным (обеспечение данными для возможности осуществления очередного этапа), так и обратную со всеми предшествующими этапами (учет ограничений, специфики этих этапов и др.).

Обеспечение высокой эффективности АСТ может быть достигнуто путем принятия обоснованных технических решений на каждом этапе ЖЦ. Ошибочные решения на каком-либо одном этапе оказывают негативное влияние на все последующие. В дальнейшем ошибочные технические решения могут существенно повлиять на все этапы жизненного цикла последующего поколения АСТ в плане их эволюционного развития. На рис. 2. представлена схема жизненного цикла АСТ.

Каждый этап ЖЦ АСТ характеризуется специфическими особенностями, подходами, методами и моделями для определения соответствующих рациональных решений [7].

На первом этапе ЖЦ при выборе облика образца АСТ на основе анализа поставленных целей, технических характеристик устанавливается тип образца и его

составных элементов. В качестве объекта исследований выступает образец АСТ в целом, а составные элементы задаются основными (обликовыми) параметрами, позволяющими определить их роль и место в составе образца. На данном этапе определяются задачи, которые призван решать исследуемый объект, способы достижения поставленных целей, а также роль и место образца АСТ в составе технического комплекса, системы технических средств (ТС). Кроме того, обосновываются критерии оценки, исследуется эффективность, устанавливаются стоимость и сроки создания и функционирования рассматриваемых вариантов образца АСТ. При этом учету подлежат такие обстоятельства, как взаимодействие создаваемого образца АСТ с другими ТС; отдаленность (иногда неопределенность) сроков применения; максимальная степень неопределенности характеристик будущего образца АСТ и условий его функционирования к моменту целевого применения; обобщенные данные по всем последующим этапам в форме соответствующих требований, допущений и ограничений.

На этапе проектирования проводятся мероприятия по обоснованию конкретных параметров образца АСТ исходя из оценки эффективности его функционирования как самостоятельно, так и в составе комплекса, системы ТС в интересах разработки проек-тно-конструкторской документации. При этом учитываются данные, полученные на первом этапе: значения основных параметров, характеристики образца АСТ, условия функционирования, критерии эффективности и т.п. Также на этом этапе определяются

Рис. 2. Схема жизненного цикла АСТ

варианты проектируемых образцов АСТ в условиях, установленных на первом этапе значений обликовых параметров и ограничений.

На этапе изготовления создаются материальные компоненты образца АСТ в соответствии с требованиями конструкторской документации, разработанной на втором этапе. При этом учитываются ограничения по материально-временным затратам в условиях конкретной производственной базы. Показатели стоимости и сроков изготовления образцов рассматриваются в качестве основных. В конструкции образца АСТ учитываются возможности технологии изготовления. Вместе с тем, технология изготовления адаптируется к особенностям конструкции создаваемого образца. На данном этапе проводится исследование производственных операций (организационно-плановых, экономического анализа, надежности и т.п.). Учитываются результаты исследований второго этапа; характеристики и ограничения производственной базы; особенности технологии производственного процесса; результаты испытаний опытного образца; затраты на создание образца АСТ в целом.

Этап эксплуатации образца АСТ характеризуется проведением взаимосвязанных по месту, времени и содержанию мероприятий, обеспечивающих хранение, транспортировку и поддержание ТС в работоспособном состоянии для применения его по целевому назначению на пятом этапе. Необходимые организационные основы и основные технические средства (устройства и приспособления) разрабатываются на этапе проектирования. В процессе эксплуатации осуществляется контроль технического состояния ТС и его компонентов, техническое обслуживание, предусматривающее профилактический и текущий ремонт, техническая диагностика и устранение неисправностей. На данном этапе реализуются алгоритмы эксплуатации ТС, разработанные на этапе проектирования.

Завершающий этап ЖЦ АСТ характеризуется проведением комплекса мероприятий по установлению вариантов оптимального использования образца. При этом учитываются конкретные условия применения, опыт и результаты использования подобной техники, технические и проектные решения, принятые на предшествующих этапах, взаимодействие образца АСТ с другими ТС комплекса (системы) ТС. На этапе целевого применения, так же как и на этапе эксплуатации, реализуются алгоритмы, разработанные на этапе их проектирования.

При этом жизненный цикл ТО должен рассматриваться как единое целое — от научных исследований и разработки нового образца до истечения срока его использования, включая утилизацию [8]. Следовательно совокупные затраты на создание и использование техники в принципе не могут превышать потенциально возможный эффект от ее применения в будущем. Отсюда увеличение затрат по одному из этапов ЖЦ АСТ повлечет их уменьшение по другим этапам. Принцип экономической целесообразности предполагает необходимость учитывать интересы одновременно и разработчиков, и изготовителей, и потребителей АСТ. Реализация данного принципа предполагает создание действенной системы управления эффективностью ЖЦ АСТ. Исходными предпосылками исследования проблем управления ЖЦ АСТ является определение его объективных временных и экономических границ. Основными параметрами временных границ являются структура и продолжительность ЖЦ АСТ, а к экономическим относятся объемные, затратные и качественные параметры цикла.

Принципиальная модель формирования суммарных затрат за жизненный цикл образца АСТ может иметь следующий вид:

£2 = 2нир + 20Кр + 2Ш + 20 + £ 2сп + 2Ту + 20П + +20Б + 2ППЭ + 20Э + 2ТЭ + 2СКР + 2СЭ + 2у +

+ £ Пп,

где 2НИР — затраты на НИР по разработке образца АСТ, руб.;

20КР — затраты на проектирование, включая капитальные вложения на развитие опытно-экспериментальной базы для изготовления и испытания опытного образца АСТ, руб.;

2ПП — затраты на подготовку производства (технологическую и организационную), в том числе на разработку технологического процесса изготовления машины, приобретение соответствующих основных средств, их монтаж и наладку; строительство новых либо перевооружение производственных мощностей под новую АСТ, разработку и изготовление средств технологического оснащения; изготовление и испытание установочной серии машин, мероприятия по охране труда и окружающей среды; подготовку новых и переквалификацию рабочих кадров; создание запасов оборотных средств, связанных с использованием новых основных фондов, руб.;

20 — повышенные затраты в период экономического освоения нового образца АСТ, руб.;

£1 2СП — суммарные затраты на изготовление серии машин в условиях освоенного производства, определяемые исходя из себестоимости машины и принятого объема производства для удовлетворения потребности в этих машинах, руб.;

2ТУ — затраты на поддержание технического уровня и качества образцов АСТ в производстве на уровне лучших мировых и отечественных достижений, руб.;

20П — затраты, связанные со снятием с производства устаревших моделей машин, руб.;

20Б — затраты специализированных организаций и предприятий на хранение и транспортирование машин к потребителю, не вошедшие в состав затрат на производство продукции, включая капитальные затраты на приобретение основных фондов этими организациями для конкретных машин, руб.;

2ППЭ — затраты потребителя АСТ по постановке их на эксплуатацию, в том числе на комплектующие изделия, сопряженное и вспомогательное оборудование, устройства и инструмент; на сооружение фундамента в связи с изменением габаритно-установочных размеров и массы машин; на монтаж и демонтаж оборудования, дополнительные сооружения (вентиляционные и охлаждающие установки, подстанции, кабельные и транспортные сети, вспомогательные и защитные устройства); развитие производственных площадей, обусловленное изменением компоновки или габаритов изделия, руб.;

20Э — повышенные затраты, связанные с недоиспользованием в период экономического освоения эксплуатационных свойств машин, руб.;

£1 2ТЭ — эксплуатационные издержки на текущее обслуживание машин, руб.;

£11 2СКР — затраты на восстановление или улучшение технико-экономических параметров находящегося в эксплуатации оборудования (средние и капитальные ремонты, модернизация), руб.;

£11 2СЭ — затраты, связанные со снятием машины с эксплуатации и подготовкой ее к сдаче в утилизацию, руб.;

£1 2у — затраты на утилизацию снятых с эксплуатации машин, включая капитальные затраты на создание специализированных мощностей, за вычетом ликвидационной стоимости, руб.;

£1 Пп — прибыль или доход, полученные от производства и реализации серии машин, являющиеся затратами у потребителя (поскольку затраты на производство машин рассчитаны исходя из себестоимости конкретных экземпляров машин), руб.

При разработке ГПВ в части МЧС России как правило рассматриваются такие стадии жизненного цикла образцов АСТ, как НИОКР, серийные поставки и капитальный ремонт [9].

Поддержание готовности техники и обеспечение боеспособности формирований постоянной готовности реализуется комплексным рассмотрением в рамках ГПВ обновляемой части системы технического оснащения сил МЧС России (НИОКР и серийные поставки) и программ ремонта и модернизации.

При этом часть типов аварийно-спасательной техники (новые) включаются в ГПВ, начиная с этапа

НИОКР, другие, принятые на оснащение, — с этапа серийных поставок, третьи, находящиеся на оснащении — с этапа эксплуатации, четвертые (неисправные, выводимые из эксплуатации) — с этапа капитального ремонта и т.д.

Для ГПВ в целом и для каждого из ее разделов (подразделов) разрабатываются и устанавливаются планируемые (достигаемые) при этом показатели (индикаторы) эффективности реализации [2]:

для НИОКР — величина прироста обобщенного показателя эффективности группировки сил вследствие оснащения ее новым образцом техники;

для серийных поставок новых образцов — уровень оснащения ими сил МЧС России;

для находящихся в эксплуатации образцов техники — доля современных (модернизированных) образцов в формированиях (подразделениях).

Реализация данного подхода к формированию ГПВ обеспечивает обоснованность принимаемых решений по приоритетам развития аварийно-спасательной техники, направлениям реформирования промышленности, объемам выделяемых ассигнований на всех этапах жизненных циклов образцов техники с оценкой их влияния на возможности и техническую готовность сил МЧС России.

Таким образом, в результате исследований установлены особенности жизненного цикла аварийно-спасательной техники, с учетом которых в ходе дальнейших исследований будет проводиться обоснование номенклатурного и количественного состава технических средств на этапах их жизненных циклов с целью создания рациональной программы технического оснащения сил МЧС России.

Литература

1. Современные технологии защиты и спасения / Под общ. ред. Р.Х. Цаликова / МЧС России. М.: Деловой экспресс, 2007. 288 с.

2. Глушков И. Н., Мельников И. Д., Остапенко С.Н., Потапов М.А. Управление развитием вооружений и военной техники. Ч. 1. Программно-целевое планирование, проблемы и перспективы. М.: ВНИИНС, 2002.

3. Марков Г.С., Онищенко Ю.А., Щеголькова В.В., Лагутина А.В. Пути повышения эффективности технического оснащения сил МЧС России федерального подчинения // Технологии гражданской безопасности. М.: ФГБУ ВНИИ ГОЧС (ФЦ), 2013. № 2 (36).

4. Половинкин А.И. Основы инженерного творчества: Учеб. пособ. для студ. втузов. М.: Машиностроение, 1988. 368 с.

5. Афанасьева О.В., Голик Е.С., Первухин Д. А. Теория и практика моделирования сложных систем: Учеб. пособ. Спб.: СЗТУ, 2005. 131 с.

6. Ильичев А.В., Волков В.Д., Грущанский В.А. Эффективность проектируемых элементов сложных систем: Учеб. пособ. М.: Высш. школа, 1982. 280 с.

7. Ильичев А.В. Эффективность проектируемой техники: Основы анализа М.: Машиностроение, 1991. 336 с.

8. Карпунин М.Г., Любинецкий Я.Г., Майданчик Б.И. Жизненный цикл и эффективность машин. М.: Машиностроеине, 1989. 312 с.

9. Научно-методическое и информационное обеспечение выполнения Государственной программы вооружения (ГПВ-2020) в 2011—2013 годах в части мЧс России: Отчет о науч.-исслед. раб. М.: ФГБУ ВНИИ ГОЧС (ФЦ), 2011.

Сведения об авторах

Марков Генрих Семенович: к. т. н., с. н. с., ФГБУ ВНИИ

ГОЧС (ФЦ), вед. н. с.

121352, Москва, ул. Давыдковская, 7.

Тел.: (495) 735-28-89.

E-mail: genrich2012@yandex.ru

SPIN-код — 8619-6727.

Онищенко Юрий Анатольевич: ФГБУ ВНИИ ГОЧС (ФЦ), с. н. с.

121352, Москва, ул. Давыдковская, 7. Тел.: (495) 735-28-89. E-mail: uao-630807@yandex.ru SPIN-код — 2024-3051.

Щеголькова Вероника Викторовна: ФГБУ ВНИИ ГОЧС (ФЦ), нач. отд.

121352, Москва, ул. Давыдковская, 7. Тел.: (495) 735-28-89. E-mail: ast33o@yandex.ru SPIN-код — 3915-7006.

Макарова Мария Юрьевна: ФГБУ ВНИИ ГОЧС (ФЦ), м. н. с.

121352, Москва, ул. Давыдковская, 7.

Тел.: (495) 735-28-89.

E-mail: maryswiss@yandex.ru

SPIN-код — 7643-1250.

Information about authors

Markov Henry S.: PhD (Technical Sc.), senior researcher, Federal Government Budget Institution "All-Russian Research Institute for Civil Defense and Emergencies" (Federal Center of Science and high technology), Leading Researcher. 121352, Moscow, str. Davydkovskaya, 7. Tel.: (495) 735-28-89. E-mail: genrich2012@yandex.ru SPIN-scientific — 8619-6727.

Onishchenko Yuriy А.: Federal Government Budget Institution "All-Russian Research Institute for Civil Defense and Emergencies" (Federal Center of Science and high technology), senior researcher. 121352, Moscow, str. Davydkovskaya, 7. Tel.: (495) 735-28-89. E-mail: uao-630807@yandex.ru SPIN-scientific — 2024-3051.

Shegolkova Veronica V.: Federal Government Budget Institution "All-Russian Research Institute for Civil Defense and Emergencies" (Federal Center of Science and high technology), department head. 121352, Moscow, str. Davydkovskaya, 7. Tel.: (495) 735-28-89. E-mail: ast33o@yandex.ru SPIN-scientific — 3915-7006.

Makarova Maria Y.: Federal Government Budget Institution "All-Russian Research Institute for Civil Defense and Emergencies" (Federal Center of Science and high technology), junior researcher. 121352, Moscow, str. Davydkovskaya, 7. Tel.: (495) 735-28-89. E-mail: maryswiss@yandex.ru SPIN-scientific — 7643-1250.