Устройство оценки затрат на изготовление сложной технической системы в условиях неполной информации о планируемом облике
DEVICE FOR ESTIMATING THE COSTS OF COMPLEX TECHNICAL SYSTEM (CTS) MANUFACTURING UNDER INCOMPLETE INFORMATION ABOUT THE PLANNED CONCEPTUAL DESIGN

Изобретение относится к цифровой вычислительной технике, а именно к цифровым вычислительным системам для определения затрат на изготовление (создание) сложной технической системы (СТС) в условиях неполной информации о планируемом облике. При прогнозировании в условиях отсутствие информации о производственных издержках при изготовлении СТС, предлагается использовать наряду с информацией о зависимости затрат от ее основных характеристик, информацию о степени развития СТС во времени (о поколении СТС).
Изобретение может быть использовано в военной и гражданской отраслях в процессе рассмотрения Заказчиком конкурсной документации, для оценки реализуемости проектов по созданию сложных технических систем, при планировании и выполнении мероприятий государственных программ, для создания качественных и конкурентоспособных СТС и их составных частей.
Техническим результатом является повышение оперативности и точности прогнозирования затрат на изготовление (создание) СТС на ранних стадиях проектирования в условиях неполной технико-экономической информации о планируемом облике системы нового поколения, а также расширение функциональных возможностей прогнозирования при упрощении его процедуры.
Технический результат достигается тем, что система содержит (Фиг. 1) модуль ввода и хранения исходных данных (1), включающий блок памяти исходных данных (2); блок расчета функциональных зависимостей по методу наименьших квадратов (МНК) для каждого поколения (3); блок памяти функциональных зависимостей характеристик СТС и свободного члена, характеризующего поколение СТС (4); блок усреднения функциональных зависимостей характеристик СТС (5); блок аппроксимации по МНК значений поколений СТС (6); сумматор (7); модуль ввода данных и прогнозирования стоимости СТС (8), включающий блок расчета затрат на изготовление СТС (9); блок визуализации расчетного значения затрат на изготовление СТС (10). На блок памяти исходных данных (2) поступает входная статистическая информация об основных характеристиках системы по каждому поколению и приведенная к единым условиям стоимость самой системы, соответствующая набору основных характеристик. На блок расчета затрат на изготовление СТС (9) поступает входная информация об основных характеристиках системы прогнозируемого поколения. Выходом системы является поступающее с блока расчета затрат на изготовление СТС (9) на блок визуализации (10) значение затрат на изготовление СТС прогнозируемого поколения.
Оценка затрат на изготовление СТС связана с решением многопараметрической задачи.
Применение метода экспертных оценок и его модификаций [1], предусматривает возможность установления интервьюируемым специалистом соотношения оценки затрат на изготовление СТС и характеристик СТС. Обработка экспертных оценок осуществляется различными способами. С помощью определенных преобразований формируется согласованное мнение экспертов (балловый метод). Указанным методам, при оценке затрат на изготовление СТС, присущи погрешности экспертных систем, связанные с наличием фактора «субъективизма».
Известен подход к оценке затрат на изготовление СТС по статьям калькуляции [2]. При реализации указанного метода выявляется структура себестоимости и прогнозируется доля каждой статьи калькуляции в полной себестоимости будущего серийно выпускаемого изделия. Далее каким-либо укрупненным методом (например, удельных показателей) рассчитывается для нового изделия та статья калькуляции (например, основная заработная плата или затраты на сырье и материалы), доля которой наиболее высока в структуре себестоимости. Себестоимость в этом случае может быть определена по формуле
где ϕ - удельный вес статьи затрат в калькуляции себестоимости изделия определенного класса, %;
А - рассчитанная величина конкретной статьи затрат для нового изделия, руб.
Этот подход эффективно применим на стадии рабочего проектирования и изготовления опытного образца, а также при подготовке и освоении производства, так как он требует, прежде всего, определения материалоемкости по рабочим чертежам и трудоемкости по нормам времени, зафиксированным в технологических картах, которые на момент планирования разработки СТС могут быть еще не сформированы.
Известен агрегатный метод оценки затрат на изготовление сложных технических систем [3]. Метод заключается в суммировании затрат или цен отдельных конструктивных частей или узлов изделия с добавлением стоимости оригинальных узлов (деталей). Весьма важным обстоятельством при прогнозировании себестоимости агрегатным методом является то, что базой прогноза служит информация за прошедшие периоды времени и поэтому необходима корректировка полученных значений. При значительном отставании во времени аналогов и высоких темпах инфляции значение оценки будет определяться не только изменением параметров, но и изменением структуры расходов и индексов цен на материалы, комплектующие изделия, тарифов на транспортировку, электроэнергию, ставок заработной платы и т.п.
Известен подход к оценке затрат на изготовление СТС [4], основанный на методе удельных показателей себестоимость проектируемого изделия, при котором определяется на основе какого-то статистического показателя - например, удельной себестоимости единицы массы изделия или единицы производительности. В случае если за основу взята удельная себестоимость единицы массы, себестоимость изделия, руб/шт., составит
уд
где S - удельная себестоимость, руб/кг;
н
G - расчетная масса проектируемого изделия, кг.
Удельная себестоимость 1 кг массы берется как средняя величина для всех выпускаемых изделий, аналогичных по классу. Выбор одного удельного показателя, хотя и во много определяющего, делает данные подходы нечувствительными к изменению прочих характеристик технической системы.
Известны системы [5-7] для определения стоимости научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ при заключении государственных контрактов на создание сложных технических систем, не решающие сформулированную авторами задачу оценки затрат на изготовление СТС в условиях неполной информации о планируемом облике системы. Для реализации данных систем [5-6] необходим достаточный объем технико-экономической информации, как о самом создаваемом объекте, так и о проводимых работах и мероприятиях. Существенным недостатком изобретения [7] является определение экспертным путем объема затрат как для базового, так и для вновь разрабатываемого варианта изделия.
Наиболее близким прототипом из всех рассматриваемых изобретений является Система для определения стоимости проекта [8]. Для определения стоимости СТС используются методы корреляционного анализа, позволяет выявить комплексное влияние на величину себестоимости ряда основных, наиболее существенных факторов.
При использовании этого метода затраты на изготовление проектируемой СТС в общем виде можно представить как функцию выбранных характеристик:
где
1
2
k
x; х; …; x - факторы, характеризующие конструкционные и эксплуатационные параметры изделия либо какие-то факторы ценообразования.
При выборе определенного перечня характеристик технической системы, функция стоимости зависит не только от их изменения, но и от присущих данной системе новых прочих дополнительных характеристик, возникающих, предъявляемых и реализуемых в технической системе при переходе их от поколения к поколению. Существенным недостатком рассматриваемой системы [8] является ее конструктивная сложность.
С учетом этих и других проблем, существует потребность в разработке автоматизированного устройства оценки затрат на изготовление СТС в условиях неполной информации о планируемом облике.
Предложено устройство оценки затрат на изготовлении СТС, заключающееся в том, что учитываются основные характеристики прежнего поколения и возможность возникновения новых характеристик СТС планируемого поколения, отличающееся тем, что затраты на изготовление проектируемого СТС, приведенные к единым ценам, рассматриваются как функция выбранных характеристик и функция, зависящая от поколения СТС:
1
2
k
где x; х; …; x - факторы, характеризующие основные конструкционные и эксплуатационные параметры изделия, либо какие-то факторы ценообразования, присущие каждому поколению системы;
i - индекс (номер) поколения СТС (от 1 до m);
j - конкретный набор факторов (характеристик) системы (от 1 до n).
ij
1i
2i
ki
ij
На первом этапе в блоке памяти исходных данных (2) входные значений характеристик каждого поколения (X=(x; x; …; x)) и стоимости (C) группируются по условным поколениям i (i - индекс (номер) поколения, j - набор основных характеристик, k - общее количество основных характеристик)
Далее на основе исходные данные, поступающих с блока памяти (2), в блоке расчета функциональных зависимостей по методу наименьших квадратов (МНК) для каждого поколения (3) формируется зависимость затрат от основных характеристик СТС и номера поколения и сохраняется в блок памяти функциональных зависимостей характеристик СТС и свободного члена, характеризующего поколение СТС (4) в виде:
а
пок i
где  - свободный член зависимости, характеризующий постоянные расходы на создание i поколения СТС;
mmx i
1i
2i
ki
ƒ(x; x; …; x) - функциональная зависимость затрат от основных характеристик СТС.
mmx i
1i
2i
ki
mmx
1
2
k
На основе поступивших с блока памяти зависимостей ƒ(x; x; …; x) поколений от 1 до m в блок усреднения функциональных зависимостей характеристик СТС (5) производится усреднение коэффициентов при одинаковых параметрах и формируется общая зависимость ƒ(x; х; …; x), поступающая далее на сумматор (7).
а
пок i
пок
На основе поступивших с блока памяти (4) значений , поколений от 1 до m в блоке аппроксимации по МНК значений поколений СТС (6) формируется общая зависимость ƒ(i), поступающая далее на сумматор.
Полученные зависимости в блоке сумматора (7) объединяются в формулу оценки затрат на изготовление СТС, которая поступает в блок расчета затрат на изготовление СТС (9).
mn
mn
При вводе планируемых к разработке значений n-го набора основных характеристик X и индекса (номера) поколения СТС m в блоке расчета затрат на изготовление СТС (9) формируется расчетное значение затрат на изготовление СТС C, которое далее поступает на блок визуализации расчетного значения затрат на изготовление СТС (10).
Пример оценки затрат на изготовление СТС при использовании изобретения.
ij
ij
Сущность изобретения нагляднее всего проиллюстрировать на примере обработки значений затрат C на изготовление однотипных образцов СТС трех поколений (m=1, 2, 3) с различными значениями одной (k=1) основной характеристики X (табл. 1), поступивших и хранящихся в блоке памяти исходных данных (2) в виде:
i
mmx i
1
пок i
a
На основе исходных данных блока памяти (2) в блоке расчета функциональных зависимостей по МНК для каждого поколения (3) формируется зависимость C=ƒ(x)+ оценки затрат от основных ее характеристик и номера поколения. Для вышеуказанной выборки для каждого поколений получены следующие выражения, поступающие в блок памяти функциональных зависимостей характеристик СТС и свободного члена, характеризующего поколение СТС (4):
1
1
пок1
mmx1
1
1
а
для i=1: С=5,00 x+46,67; =46,67; ƒ(x)=5,00 х;
2
1
пок2
mmx2
1
1
а
для i=2: С=5,00 х+121,67; =121,67; f(x)=5,00 x;
3
1
пок3
mmx3(x1)
1
а
для i=3: С=4,82 х+146,43; =146,43; f=4,82 х.
i
пок i
пок
a
Из полученных зависимостей С, выделяются значения затрат , характеризующее поколение СТС, поступающие на блок аппроксимации по МНК значений поколений СТС (6), на котором формируется функция затрат ƒ(i), зависящая от номера поколения (табл. 2).
mmx i
mmx
1
1
На основе поступивших из блока памяти (4) функций ƒ(x) затрат в конкретном поколении на реализацию основных технических характеристик в блоке усреднения функциональных зависимостей характеристик СТС (5) формируется общая зависимость ƒ (x). В данном случае осуществляется усреднение значений коэффициента при переменной x:
По результатам поступивших с блока усреднения функциональных зависимостей характеристик СТС (5) и блока аппроксимации по МНК значений поколений СТС (6) данных на сумматор (7) формируется общая функция оценки затрат на изготовлении СТС, передающаяся на блок расчета затрат на изготовление СТС (9):
ij
В целях проверки работоспособности изобретения на вход блока расчета затрат на изготовление СТС (9) поступают значения основной технической характеристики X и значения поколений сложной технической системы i (табл. 1). Расчетное значение  поступает на блок визуализации расчетного значения затрат на изготовление СТС (10).
В табл. 3 проведены оценки затрат изготовления образцов сложной технической системы по значениям основной характеристики и поколения СТС , а также применяемые исходные данные для возможности наглядного сравнения. Среднее относительное отклонение не превышает 6%.
На фиг. 1 представлена общая схема реализации устройства для оценки затрат на изготовление СТС в условиях неполной информации о планируемом облике.
Устройство содержит модуль ввода и хранения исходных данных (1), включающий блок памяти исходных данных (2); блок расчета функциональных зависимостей по методу наименьших квадратов (МНК) для каждого поколения (3); блок памяти функциональных зависимостей характеристик СТС и свободного члена, характеризующего поколение СТС (4); блок усреднения функциональных зависимостей характеристик СТС (5); блок аппроксимации по МНК значений поколений СТС (6); сумматор (7); модуль ввода данных и прогнозирования стоимости СТС (8), включающий блок расчета затрат на изготовление СТС (9); блок визуализации расчетного значения затрат на изготовление СТС (10).
На блок памяти исходных данных (2) поступает входная статистическая информация об основных характеристиках системы по каждому поколению и приведенная к единым условиям стоимость самой системы, соответствующая набору характеристик. На блок расчета затрат на изготовление СТС (9) поступает входная информация об основных характеристиках системы прогнозируемого поколения. Выходом системы является поступающее с блока расчета затрат на изготовление СТС (9) на блок визуализации расчетного значения затрат на изготовление СТС (10) значение затрат на изготовление СТС прогнозируемого поколения.
Реализация предлагаемого изобретения на первом этапе возможна в виде аппаратно-программного комплекса на ПЭВМ, а на втором в виде автономного устройства.
Достоинствами предлагаемого изобретения являются:
- возможность оценивать затраты на изготовление сложной технической системы прогнозируемого поколения без конкретизации ее новых (дополнительных) характеристик, в том числе в условиях неполной информации об этих характеристиках;
- возможность оценивать затраты на изготовление СТС с учетом существующего объема реализаций ее набора характеристик;
- отсутствие требования наличия квалифицированных экспертов для прогнозирования затрат на изготовление сложной технической системы;
- использование легко программируемых формул, которое приводит к автоматизации процесса оценки затрат на изготовление сложной технической системы и исключение накопления ошибки при обработке исходных данных;
- конструктивная простота изобретения, минимальный набор данных для его функционирования.
Использованные источники
1. Саати Т. Принятие решений при зависимостях и обратных связях: Аналитические сети. Пер. с англ. - М.: Книжный дом «ЛИБРОКОМ». 2009. - 360 с.
2. Требования, предъявляемые к обоснованию расчета стоимости опытно-конструкторских и научно исследовательских работ, подписанных руководителем Департамента Министерства обороны Российской Федерации по ценообразованию продукции военного назначения 4.08.2010 г.;
3. Методические рекомендации по формированию начальной цены государственного контракта при размещении государственного оборонного заказа путем проведения торгов, утвержденные начальником вооружения Вооруженных Сил Российской Федерации - заместителем Министра обороны Российской Федерации 8.02.2008 г.;
4. Т.П. Варламова, Н.А. Васильева, Л.М. Неганова и др. Большая экономическая энциклопедия. - М.: Эксмо, 2008. - 816 с.;
5. Протасов А.А. (RU) и др. Автоматизированная система определения начальной цены контракта на научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы при выполнении государственного заказа. Патент на полезную модель №1336389, МПК G06Q 50/26, 2013;
6. Протасов А.А. (RU) и др. Автоматизированная система определения стоимости научно-исследовательских или опытно-конструкторских работ при заключении государственных контрактов. Патент на полезную модель №133639, МПК G06Q 50/26, 2013.
7. Бурба А.А. (RU) и др. Устройство для технико-экономической оценки выполнения научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ. Авторское свидетельство на изобретение №2470365, МПК G06Q 50/04, G06Q 10/06, 2011;
8. Брюэр Д.Т. (US) и др. Система для определения стоимости проекта. Авторское свидетельство на изобретение №2259593, МПК G06N 7/06, 2000.