Лекции и учебные пособия по системному анализу

Системный анализ

«Основы теории систем и системного анализа»

В. Н. Спицнадель

Оглавление    
Глава 3.3, «Теория циклов» Глава 3.5, «Значение полного жизненного цикла»

Глава 3.4, ПЖЦ ТС — принцип и объект оценки и управления

Известно, что свойства ТС закладываются при проектировании, обеспечиваются при производстве и поддерживаются при эксплуатации.

Материалы 15-й конференции ЕОКК

Ранее было отмечено, что в целях установления наивысших результатов надо принимать решения по разработке сложных систем не только данных на основе анализа, но и их синтеза.

Но что означает синтез данных для оптимизации ТС с учетом принципа оптимальности? Поскольку свойства ТС закладываются при исследовании и проектировании, обеспечиваются на производстве и поддерживаются при эксплуатации [Широков А.М. Надежность радиоэлектронных устройств: Учеб. пособие для вузов. М.:  Высш. шк., 1972. 272 с.; Азгальдов Г. Райхман Э. Квалиметрия: методы, проблемы, сфера применения // Методы количественной оценки качества продукции (квалиметрия): Материалы 15-й конференции ЕОКК. М.: Изд-во стандартов, 1972. С. 14—23 и др.], то реализация оптимальных свойств достигается на каждом из этапов разработки ТС с последующим суммированием. Но это противоречит принципу эмерджентности! Возникает задача оптимизации этапов исследования, создания и эксплуатации ТС с учетом их взаимосвязи и взаимодействия, т. е. как единого целого. Научная постановка этой задачи является новой, не нашедшей пока отражения в отечественной и зарубежной литературе. Задача соответствует принципу оптимальности, а точнее, заключительной части его формулировки, так как оптимизация является лишь структурной и параметрической, а не методологической!

Обращаем внимание на тот факт, что в современной научно-технической литературе не все этапы создания ТС отражены в понятии «жизненный цикл». Его содержания различны. Между тем единое истолкование данного понятия — необходимая методологическая предпосылка перестройки управления научно-техническим прогрессом, в частности объективной оценки технических систем.

Анализ описания состава существующих жизненных циклов показывает, что в них отсутствуют некоторые важные этапы научно-технической деятельности (НТД). Например, в работе Г. Поспелова «Управление научными исследованиями»  [Слово лектора. 1976. N 1.  С. 34—46] схема жизненного цикла системы (образца новой техники) не имеет этапа ликвидации, наступающего после физического или морального устаревания техники, а этапы проектирования и конструирования представлены в аванпроектах (?) и опытно-конструкторских работах. Есть этап подготовки серийного производства, но неизвестны принципы ее организации — научные или опытные данные конкретного производства. Те же недостатки, только в большей степени присущи и схеме цикла системы [США: современные методы управления / Г.А. Арбатов, Б.3. Мильнер, Л.И. Евенко и др. / Под ред. Б.3. Мильнера. М.: Наука, 1971. 336 с.], где отсутствует этап подготовки производства. В книге Д.И. Бобрышева «Организация управления разработками новой техники» [М.: Экономика, 1971. 167 с.] цикл создания новой техники не имеет технологического этапа: сразу же за конструированием следует изготовление опытных образцов. Цикл изделия в работе В.А. Петрова, Г.И. Медведева «Системная оценка эффективности новой техники» [Л.: Машиностроение, 1978. 256 с.] представлен в виде исследования, проектирования, производства и эксплуатации, т.е. отсутствуют этапы технологический и ликвидации. Неоднократно говорится о комплексе наука — техника — производство, не раскрывая содержание названных этапов. При таком подходе не выявляется и процесс создания техники, т.е. ее развитие. Также неполно представлен [Широков А.М. Надежность радиоэлектронных устройств: Учебн. пособие для втузов. М.: Высш. шк., 1972. 272 с.] жизненный цикл радиоэлектронной системы, состоящей из проектирования и эксплуатации. Даже в таком документе, каким является законодательство СССР по изобретательству [Законодательство по изобретательству / Под ред. А.И. Доркина. М.: ГК СССР по делам изоб. и откр., ЦНИИПИ, 1979. Т. 2. 293 с.] под жизненным циклом понимается период времени с начала разработки (?) до момента снятия (?) с производства объекта. Государственный стандарт [ГОСТ 15001-88. Системы разработки и постановки продукции на производство. Продукция производственно-технического назначения. М.: Изд-во стандартов, 1988. 30 с.] формулирует жизненный цикл как «совокупность взаимосвязанных процессов последовательного изменения состояния продукции от формирования исходных требований до окончания ее эксплуатации или потребления». Этапы конкретно не раскрываются, и явно отсутствует ликвидация. В стандартах ИСО серии 9000 [Системы качества. Сб. нормативно-метод. док. М.: Изд-во стандартов, 1989. 120 с.] не предусматривается этап исследования, где разрабатывается ТТЗ на ТС в полном объеме, материально-техническое снабжение почему-то стоит после проектирования, отсутствует технологический этап, «обнаучивающий» будущее производство, наблюдается повтор стадий (например, контроль и проведение испытаний есть составляющая производства, хранение — эксплуатации и т. д.). Подобные примеры можно продолжить [Николаев В. И. Системотехника — научная основа развития технического потенциала производства // Материалы 4-го Всесоюз. симп. По проблемам системотехники 25—27 января 1978 г. / Под ред. В.И. Николаева. Л.: Судостроение, 1980. С. 10—16; Организация систем управления созданием и развитием технической продукции. МР 299030-23-М-81. Л.: ЦНИИ «Румб», 1981. 115 с. и др.]. Неполнота жизненного цикла препятствует принятию оптимального решения по ТС, не достигается универсальность понятия, не обеспечивается тем самым оптимальность управленческих решений более широкого класса задач. Поэтому свою позицию, в отличие от общепринятой, мы обозначим новым понятием (табл. 3.3).

Предлагаем ввести в научный оборот понятие «полный жизненный цикл» (ПЖЦ) НТД (ТС) с дальнейшей конкретизацией и оптимизацией цикла как единого целого. Его мы распространяем на два объекта исследования: собственно на разрабатываемые технические системы и на созидательную деятельность по их развитию. Введение данного понятия можно рассматривать как утверждение нового методологического принципа исследования, оценки сложных объектов как систем и управления их развитием. Наше предложение можно исторически обосновать. Средневековый ремесленник часто выступал в трех ипостасях — инженера, художника и рабочего. Строители античных храмов и готических соборов, создавая их, были одновременно архитекторами, инженерами и, так сказать, подрядчиками, прорабами. В те времена замысел и его исполнение не были полностью оторваны друг от друга и часто осуществлялись одним и тем же лицом или группой лиц без строго разделения обязанностей. Синтезированный характер творчества оставался очевидным.

Последующее развитие общественного производства углубило специализацию: ученые посвятили себя исследованию объективных законов действительности, инженеры — разработке конструкций и технологий, а рабочие стали создавать материальные ценности в производстве. Однако, несмотря на исторически необходимое разделение труда, единство творческого процесса сохранилось и в нашу эпоху с той лишь разницей, что реализуется в коллективе. И в наше время деятельность ученого, художника и рабочего немыслимы друг без друга.

Возможно, мы живем накануне того времени, когда диалектическая спираль общественного развития снова приведет нас к единению умственного и физического труда на более высокой степени прогресса общества к новому воплощению творческого процесса в одной личности. Это произойдет на основе повышения культурно-технического уровня трудящихся. В истории техники и производства можно найти доказательства такой тенденции развития [Кулагин Г. А. Рабочий — управляющий — ученый. М.: Сов. Россия, 1982. 224 с.].

В связи с ростом сложности решаемых техническими системами (особенно военными) задач, повышением роли исполняемых ими функций, увеличением расходов и времени на их исследования, их разработку и эксплуатацию актуальной проблемой становится перестройка процесса создания ТС. Он может быть представлен как определенная последовательность состояний во времени — от рождения замысла на разработку системы до снятия ее с эксплуатации и последующей ликвидации включительно. Взаимосвязная структурно и функционально совокупность этих процессов и составляет ПЖЦ. Схематично структуру можно представить этапами исследования, проектирования (конструирования), технологической проработки (технологии), производства, эксплуатации и ликвидации.

Г.С. Поспелов (Управление НИ. Ж. Слово лектора», 1976) Замысел новой системы
Целевые НИР
Конкурсные аванпроекты
ОКР
Капитальное строительство
Серийное производство
Прекращение производства и снятие с эксплуатации
С.А. Саркисян (БТС. Анализ и прогноз развития. М.: Наука, 1977) Создание аналога и формирование ТЗ
Создание технической концепции и ее реализация (КП, изг. ОО, испытания)
Развертывание серийного производства и подготовка кадров
Снятие с серийного производства и эксплуатации
М. М. Четвертаков (Организация СУ созданием и развитием технической продукции. Л. ЦНИИ «РУМБ», 1981) Формулировка концепции
Проектирование
Освоение
Эксплуатация
Модернизация
Ликвидация
Е. Г. Яковенко (Экономические циклы жизни машин. М.: Машиносроение, 1981) Исследования
Проектноконструкторские работы
Опытно-экспериментальные работы
Подготовка производства
Освоение и серийное производство
Освоение и эксплуатация
Законодательство по Изобретательству (1979 г.) От начала разработки до момента снятия с производства (смены технологии)
ГОСТ 1500188. Разработка и постановка продукции на производство От формирования исходных требований к продукции до окончания ее эксплуатации
Системы качества (Сб. НМД: Стандарты сер. ИСО 9000. 1989) Маркетинг
Проектирование МТС
Подготовка и разработка ПП
Производство
Контроль и испытания
Упаковка и хранение
Реализация и распределение
Монтаж и эксплуатация
Техническая помощь в обслуживании
Утилизация
В.Н. Спицнадель (Полный Жизненный цикл ТС. М. Л. АН СССР, 1979) Исследование
Проектирование
Технологический этап
Производство
Эксплуатация
Ликвидация

Таблица 3.3 — Жизненные циклы систем, состав и структура

Необходимость введения понятия ПЖЦ обуславливается двумя основными обстоятельствами.

Во-первых, на современном этапе НТР превращение науки в современную производительную силу происходит не только по ее отдельным достижениям, направлениям, но и в целом и результируется переводом всего общественного производства на более высокий научно-технический уровень развития. Практика показывает, что такие высокие темпы НТП обеспечиваются тогда, когда этапы научного исследования, конструирования, производства и эксплуатации образуют единый, непрерывный процесс. И наоборот — их разобщенность и неполнота порождают сбои в процессе создания ТС и оптимальной последовательности движения от одного этапа к другому. Отсюда неудовлетворительное положение дел с внедрением разработок в производство и низкая эффективность многих эксплуатируемых ТС. Знание же и организация созидательной деятельности на основе ПЖЦ будет способствовать исправлению существующего положения.

Во-вторых, необходимы такие взаимосвязи реализации этапов ПЖЦ, которые обеспечили бы максимальную социально-экономическую эффективность при фиксированных затратах или заданную эффективность — при минимальных затратах. Однако до сих пор в теории и практике в лучшем случае оптимизируются лишь отдельные этапы, к тому же неполного жизненного цикла. Между тем известно, что поэтапная оптимизация неравносильна оптимизации системы в целом. К тому же отсутствие системного подхода к анализу жизненного цикла приводит к большим ошибкам — например, при расчете стоимости многих ТС. Следовательно, при организации деятельности на основе жизненного цикла необходимо использовать системный подход и оптимизировать все этапы вместе по критерию эффективности, соответствующему общим целям учитывающему полные затраты и другие важные показатели ТС.

Какие же этапы составляют цикл?

Первый этап ПЖЦ — исследование — начинается с замысла (формирования концепции), осознания потребностей в развитии или замене существующих ТС в связи с расширением и изменением характера задач или созданием принципиально новых систем на базе новых открытий либо изобретений. Затем реализуется маркетинг как система общепризнанных стандартов эффективной предполагаемой сбытовой деятельности. Маркетинг призван обеспечить непрерывный поток ресурсов, денежных средств, информации о требованиях рынка и изменениях во всех факторах внешнего окружения. Таким образом, маркетинг рассматривается как система регулирования рынка.

Представляется важным вопрос об анализе рынков — перспективных и текущих потребностях покупателей. Какие товарные позиции с учетом своего профиля имеют достаточный рыночный потенциал в той или иной стране? Какие изменения необходимо внести в товарную и ценовую политику, методы рекламы и стимулирования сбыта, организацию распределения и послепродажного обслуживания? Это далеко не полный перечень проблем стратегического характера, связанного с риском, которые должны решать управленческие службы любого экспортера. Малейший просчет и ошибка при принятии стратегических решений могут вызывать цепочку неоправданных неэффективных действий, значительную трату финансовых, трудовых и материальных ресурсов.

Маркетинговые исследования создают информационную базу. На основании ее уточняется замысел, проворится интенсивные исследования.

Замысел формируется рядом действий, основными из которых являются следующие: анализ новых задач и выявление требований к системам, предназначенным для решения задач; выдвижение первоначальных тактико-технических требований к новым ТС, связанных с поставленными задачами и прогнозируемыми на ближайший период достижениями науки, техники и производства (при этом важно, чтобы требования как можно полнее отражали цели новой системы, представляя исследователям и проектировщикам широкую возможность поиска рациональных путей решения поставленных задач); поиск научно-исследовательскими и промышленными организациями научных и технических принципов решения новых задач; разработка нескольких вариантов первоначального проекта в целях выявления «облика» ТС, основных взаимосвязей ее элементов, путей решения важных технических проблем и определения необходимых ресурсов для создания и функционирования такой системы; исследование эффективности и оптимизация ее параметров при выборе предпочтительного варианта.

Конечным результатом замысла являются предложения или рекомендации по решению изучаемой проблемы в виде характеристик системы, объема и источников ресурсов для ее разработки и функционирования, а также оценка сроков ее создания и эксплуатации. Для выбора оптимальной системы требуется разработка нескольких принципиально различных вариантов ТС, отвечающих единому замыслу.

Вторым этапом жизненного цикла является проектирование — творческое предопределение ТС. Оно начинается с изучения технического задания, его анализа и дальнейшего уточнения. При этом отсеиваются менее предпочтительные схемные варианты системы и проектирование ведется при меньшем числе альтернатив. Разработка проектов систем включает исследовательский фрагмент по схеме: анализ системы « ее синтез « анализ « синтез. Поскольку требования заказчика представляют собой главным образом указания о направлениях поиска, в процесс проектирования исследовательская работа ведется по проблемам, поставленным на первом и выявленным на втором этапах ПЖЦ. Проектирование, как правило, осуществляется сначала «концептивно», т.е. в виде чернового наброска, преимущественно мысленно и экспериментально, а  затем проходит «конструктивную» фазу, предопределяющую оформление.

Изучение отдельных проектных альтернатив продолжается и на третьем этапе жизненного цикла — технологической проработке конструкции на основе технологии как науки о производстве. К сожалению, должного внимания этой науке пока не уделяется, хотя она очень сложна и мало формализована. Если 50 лет тому назад технология являлась на 99% искусством и на 1% наукой, то даже в наши дни она все еще остается «искусством» на 50% [Жаворонков Н. К горизонтам химической техники // Наука и жизнь. 1970.  N 4. С. 75—86]. Еще раз подчеркнем, что наличие высоких процентов «искусства» в технологии определяется ее функциональной сложностью. Даже самый простейший технологический процесс, который для специалиста кажется элементарным, на самом деле представляет собой систему со сложными закономерностями. Например, пайка может показаться весьма простым процессом. Однако исследования показали, что число переменных превышает цифру 10, причем физике химическая природа многих из них существенно различна (плавление, растекание, диффузия, кристаллизация др.). Чтобы дать общее представление о сложности пайки, сделаем элементарный анализ. Прежде всего, справедливо говорить о ней как системе, состоящей в первом приближении из отдельных элементов (рабочих операций, оборудования, приспособлений, инструментов и пр.). При оценке такой системы нужно знать все элементы и все связи между ними. Даже если их представить в двух состояниях, что число таких связей резко возрастает и достигнет цифры 290. Рассмотреть все указанные состояния для принятия решения невозможно.

На современном этапе НТР роль прогрессивных технологических процессов в экономическом и социальном отношении возрастает. Так, многие материалы (нержавеющая сталь, поливинилхлорид, силиконы и др.), ставшие за последнее время неотъемлемой частью промышленного производства, были разработаны 50—100 лет тому назад. Однако широкое распространение они получили лишь после того, как были разработаны технологические процессы, которые позволили дешево и в любых количествах производить и обрабатывать материалы с заданными свойствами. Разумеется, внедрение в производство разных технологий связано с использованием новых машин и приборов, новизна которых не всегда означает коренное изменение принципов их работы. Кстати, в этом прослеживается связь между двумя этапами жизненного цикла.

В настоящее время получила широкое распространение точка зрения о том, что уровень жизни людей и экономические и социальные успехи любой страны в значительной степени зависят от состояния и уровня развития технологии — одного из основных направлений современного НТП.

Дальнейшее соревнование отдельных проектных решений (альтернатив) продолжается в процессе производства — четвертом этапе жизненного цикла ТС. В отличие от этапа технологической проработки, производство есть реальный целенаправленный процесс непосредственного превращения сырья и полуфабрикатов в полезную продукцию. Для него характерны две особенности. Если три предыдущих этапа осуществлялись в основном на теоретической основе без особой проверки, то рассматриваемый этап открывает возможность проверки целого ряда допущений, расчетных и исходных данных, выводов. Далее, при выборе предпочтительной альтернативы (системы) на первых трех этапах очень сложно с достаточной степенью точности и достоверности оценить полные затраты. Имеется опасность принять неправильные решения. По результатам же фактических затрат ресурсов (финансовых, трудовых, материальных) на этапе производства выбор ТС делается гораздо точнее и достовернее.

Такие же особенности характерны и для пятого этапа жизненного цикла — эксплуатации ТС. Здесь имеет место окончательная оценка теоретических исследований и результатов производства. Если окажется необходимым его усовершенствовать, то соответствующую задачу целесообразно решать и применительно к методам и приемам всех предыдущих этапов. Эксплуатация охватывает промежуток времени от момента приобретения системы потребителем, т.е. поставки на баланс предприятия-потребителя, до ее списания. Причем существенное значение имеют применение системы по назначению, ее техническое обслуживание, ремонт, хранение и транспортировка. Эксплуатация заканчивается, когда система подверглась полному физическому или моральному износу, а восстанавливать ее по техническим или экономическим соображениям нецелесообразно.

Оценивая системно этапы жизненного цикла НТД, нужно признать, что все они не только взаимосвязаны между собой, но и следуют один за другим.

В научно-технической литературе описание жизненного цикла заканчивается, как правило, снятием ее с эксплуатации. Куда ТС поступает дальше? Что с ней делают? Влияют ли эти действия на эффективность ТС и оптимизацию ее жизненного цикла? Пока эти вопросы в соответствующей литературе остаются без ответа.

Системный подход к ряду этапов жизненного цикла устанавливает не только связь этапов между собой, но и  следование их один за другим в определенном порядке или сочетании. Он дает возможность увидеть весьма существенный недостаток. Обычно мы говорим только об этапах прогрессивного развития ТС в процессе созидательной работы и совершенно забываем, что прогресс  включает и моменты регресса, в нашем случае устаревание системы. Ее ликвидация закономерна. Однако и здесь необходимо  достичь положительного эффекта.

Взаимосвязь прогресса и регресса — один из законов прогрессивного развития вообще и технического прогресса в частности. Обратимся к практике. Выпуск новых ТС предполагает их более высокое качество, чем прежних.

Среди тех, которые подлежат ликвидации, кроме непригодных есть элементы (детали) еще вполне подходящие (по долговечности) для эксплуатации. В массовом количестве они идут под пресс. В то же время многие из них могли бы работать еще долгое время. При существующей практике затраты на обеспечение показателя долговечности при разработке (кстати, немалые) оказываются потерянными безвозвратно. Показатель экономической эффективности, возможно, был бы выше, если бы долговечность всех элементов ТС планировалась примерно одинаковой. Предусмотреть это можно лишь в случае, если при создании системы станут учитывать требования этапа ликвидации.

Проблема одинаковой долговечности элементов конструкции имеет и другую сторону — необходим поиск путей и средств утилизации как стадии ликвидации. За рубежом некоторые приборы, например, не идут под пресс, а поступают на специальную центрифугу. При этом прибор разваливается на составляющие элементы, которые в дальнейшем путем разогрева превращаются в жидкую массу и через нее продувается сжатый воздух, В зависимости от своего удельного веса масса при такой продувке оседает в специальные каналы: более тяжелая — ближе и быстрее, более легкая — дальше и медленнее. Затем полученные чистые материалы идут в повторное производство. Таким образом, обеспечивается не только экономический, но и экологический эффект. Даже отдельные примеры показывают, насколько актуальна задача использования отходов производства и их переработки. Для ее решения требуется разработка научной теории ликвидации отслужившей техники, отходов производства, мусора и т.д.

И не только по направлению утилизации. В более широком контексте подготовку кадров необходимо осуществлять также по ПЖЦ личностного объекта (субъекта). В чем ее суть?

Думается, что обучение вопросам управления должно быть сквозным и непрерывным. К сожалению, процесс овладения обществом этой области знаний и культуры пока развивается только вширь, т. е. направлен на изучение его только взрослым населением (по горизонтали). Например, даже в Методических рекомендациях Госстандарта СССР по всеобучу в области качества продукции выделены лишь  три группы обучающихся: рабочие, инженерно-технический персонал и главные специалисты. А надо бы организовать образование и вглубь (по вертикали) таким образом,  чтобы оно охватило все слои населения. Выделим при этом следующие уровни образования: дошкольное, школьное (начальное, среднее, средне-специальное) и высшее (вузы и  ИПК) (см. схему 3.2).

Структура полного жизненного цикла научно-технической деятельности (НТД)

Схема 3.2 — Структура полного жизненного цикла научно-технической деятельности (НТД)

Следует форсировать подготовку соответствующих кадров. Параллельно с этим в вузах страны необходимо запланировать создание кафедр системного проектирования и производства, которые выпускали бы специалистов по разработке техники, превращающейся в полезную продукцию после завершения прогрессивных этапов жизненного цикла. К решению поставленной проблемы целесообразно  подключить все научно-технические общества — группы, отделы, секции. В качестве примера можно привести работу секции «Системотехника» НТО радиотехники, электроники и связи им. проф. А.С. Попова, где подобные вопросы уже решаются.

Таков состав ПЖЦ (НТД). Переходя к анализу этапов,  обнаруживаем, что каждый из них обладает своими особенностями и назначением. Наибольшее внимание уделим  ранним этапам разработки, поскольку именно здесь принимается решение о целесообразности создания ТС, формируются ее основные контуры. От правильности этого решения во многом будет зависеть не только техническая эффективность системы, но и ее стоимость, так как все последующие изменения и доработки обходятся очень дорого, не давая подчас должного эффекта. В связи с исключительной важностью ранних этапов разработки именно они; в первую очередь нуждаются в тщательном анализе, оценке и управлении. Большое и определяющее значение имеет результат анализа при установлении общественной потребности в конкретных ТС и условий их использования, т.е. на предпроектной стадии. Здесь, по существу, еще не производятся никакие затраты, и поэтому основная цель анализа — предупредить ненужные расходы, помочь обосновать выбор оптимального решения. Учитывая исключительную важность такого этапа, Госстандарт в своей документации предусмотрел так называемый аванпроект. Это самостоятельный вид работы, выполняемый до начала разработки изделия для более глубокого предварительного изучения комплексов вопросов, определяющих необходимость и целесообразность его создания, пути и разработки, производства и эксплуатации.

Весьма результативным является анализ и на этапе проектирования, когда выбираются наиболее рациональные проектные и конструкторские решения. Постепенно возможный от анализа эффект уменьшается. На этапе производства, где система изготовляется, расходуются огромные средства, на разработчика начинает давить груз материальных, трудовых и финансовых затрат. Поэтому в ряде случаев трудно перейти к более эффективным мероприятиям: отказаться, например, от одного метода изготовления и освоить другой, более выгодный. Значит, может возникнуть необходимость изменения существующей концентрации сил, при которой основной объем исследовательских работ приходится на анализ этапа производства. Нельзя сказать, что в научно-технической литературе анализу ранних этапов жизненного цикла не придается большого значения. Так, в «Типовой методике определения эффективности научно-исследовательских работ в вузах» (М.: Изд-во МАИ, 1977. 32 с.) коэффициент значимости этапа исследования 3, этапа проектирования — 2, технологического — 1,5 и производственного — 1,2.

Каждый из этапов жизненного цикла системы ориентируется на повышение эффективности, которая в первом приближении может быть представлена как сопоставление достигнутого системного эффекта (т.е. совокупного эффекта по всем этапам ПЖЦ) с затратами на его достижение. По своей сущности это интегральный критерий эффективности, так как он является функцией частных показателей этапов ПЖЦ, включая в себя все качественные и количественные характеристики цикла. Заметим, что такой критерий отражает взаимосвязь различных этапов ПЖЦ, их взаимное влияние. Действительно, стремление улучшить тактико-технические показатели системы, т.е. увеличить эффект, как правило, достигается усложнением схемы, повышением требований к отдельным ее узлам. А это сразу сказывается и на конструкции, и на технологии, даже на эксплуатационных показателя, а следовательно, и на затратах. Подобная взаимосвязь этапов выявляет недостатки ТС. Значит, в процессе управления развитием техники можно вносить коррективы в целях максимизации эффекта как в ее схему, так и в конструкцию и технологию. Связь между этапами ПЖЦ и функциями управления показана на схеме 3.3.

Однако существуют и внутренние обратные связи между всеми этапами ПЖЦ, особенно между технологией и конструированием. Во многих случаях технологический метод, например в радиопромышленности, влияет на будущую конструкцию элементов, а следовательно, и систем. Иными словами, технология выступает основным фактором, определяющим развитие конструкции как в частных технических решениях, так и в общем ее построении. Важная задача в процессе проектирования — выдача конструкторам научно обоснованных данных, полученных при использовании той или иной технологии.

На практике этапы проектирования и технологии зачастую реализуются слишком автономно и жестко последовательно, что приводит к резкому снижению эффективности жизненного цикла. Кроме того, единению этих этапов в рамках одного последовательного ряда действий препятствуют и некоторые положения государственных стандартов. Так, в ГОСТе 2.109—73 отмечается, что на рабочих чертежах не допускается помещать технологические указания. Такой пункт, по нашему мнению, является ошибочным, снижает гибкость управления и поэтому требует корректировки. Не случайно, что в отраслевых стандартах, приближенных к производству, она уже произведена. Например, в ОСТ4 ГО.010.209 оговорено, что в технических требованиях чертежа печатной платы... помимо особых требований, вносимых конструктором, необходимо указывать метод изготовления плат.

Модель управления развитием ТС по ПЖЦ (объемно-матричная схема)

Схема 3.3 — Модель управления развитием ТС по ПЖЦ (объемно-матричная схема)

где:

  1. выбор темы: оценка важности и новизны объекта исследования;
  2. выбор конструкторско-технологической схемы ТС: оценка назначения, надежности, технологичности конструкции, эргономических, эстетических и других показателей;
  3. выбор производственного процесса и средств технологического оснащения: оценка технологической подготовки производства;
  4. применение производственного процесса и средств технологического оснащения: оценка их в сопоставлении технологическими показателями;
  5. выбор режимов использования ТС: оценка удобства и безопасности обслуживания, качества  и эффективности применения;
  6. выбор режимов транспортирования, разборки, утилизации: оценка этих возможностей;
  7. выбор организационной структуры управления НИР, обеспечения научно-технической информацией, организация материально-технического снабжения;
  8. выбор и создание конструкторских служб, уровня механизации и автоматизации, методов увязки с другими этапами ПЖЦ;
  9. выбор и создание технологических служб, уровня механизации и автоматизации, методов увязки с другими этапами ПЖЦ;
  10. выбор и создание производственных цехов, служб, отделов, организация концентрировании, специализации, кооперирования и пр.;
  11. выбор исправлений выявления резервов интенсивного использования ТС, формирование бригад обслуживания;
  12. выбор методов разборки ТС, их транспортирования и утилизации;
  13. оптимизация проведении НИР, выработка и осуществление управляющих воздействий, и принятие решений;
  14. оптимизация проведения проектирования, наработка и осуществление управляющих воздействий и принятие решения;
  15. оптимизация производственного процесса, выработка управляющих воздействий и принятие решения, анализ и оценка;
  16. оптимизация производственного процесса с учетом производственной обстановки, выработка и осуществление управляющих воздействий, принятие решения, их анализ и оценка;
  17. устранение помех и отклонений от оптимальной работы ТС, оптимальное рассредоточение персонала, ремонтных мощностей;
  18. оптимизация методов разборки, транспортирования и утилизации ТС, их оценка;
  19. определение фактических значений показателей НИР, регистрация, хранение и передача научной информации, прогноз НИР;
  20. определение фактических значений показателей проектирования, регистрация, хранение и передача информации;
  21. определение фактических значений показателей технологического этапа, регистрация, хранение и передача технологической информации;
  22. определение фактических значений показателей производства, регистрация, хранение и передача производственной информации;
  23. учет и анализ информации применении ТС по назначению, техническая диагностика, контроль работы, учет выполнения ремонтных работ;
  24. учет и анализ показателей разборки, транспортирования и утилизации ТС, контроль работы ликвидационной службы;
  25. замысел (формирование концепции), маркетинг, патентный поиск, уточнение задачи, выдвижение первоначальных тактико-технических требований, поиск принципов решения новых задач, прикладные исследования;
  26. поисковые фундаментальные исследования: рассчитаны на перспективу и направлены на развитие технической теории;
  27. научно-технические исследования (развитие и конкретизация в целях решения определенного класса инженерных задач) и исследования прикладные (конкретизация, определение возможности использования уже проведенных научно-технических и поисковых исследований при разработке данного инженерного объекта);
  28. концептирование: мысленно, эскизно или экспериментально делается предварительная проработка в целях обоснования конструирования;
  29. конструирование: посредством изображения замысла он определяется ТС;
  30. традиционная технология (технологические процессы);
  31. природосберегающая технология;
  32. единичное производство;
  33. серийное производство;
  34. массовое производство;
  35. транспортирование;
  36. хранение;
  37. ремонт;
  38. техническое обслуживание;
  39. использование по назначению;
  40. доставка;
  41. разборка;
  42. утилизация.

При изучении тенденций развития научных исследований и разработок значительный интерес представляет соотношение затрат по отдельным составляющим жизненного цикла. Согласно данным некоторых обследований, затраты в промышленности распределяются следующим образом [Эффективность и организация использования научных результатов // Зарубежная электронная техника. 1970. N 11. С. 19—352]:

  • изучение и теоретические исследования — 5−10%;
  • конструирование продукции — 10−20%;
  • изготовление опытного образца — 40−50%;
  • налаживание производства продукции — 5−15%;
  • исследование конъюнктуры сбыта — 10−25%.

Приведенные цифры показывают, что самые большие удельные затраты приходятся на производственный этап. Поэтому большинство специалистов считают технологию как науку о производстве тем краеугольным камнем, который ныне определяет направления технического прогресса.

Теперь поставим вопрос: какова продолжительность жизненного цикла современных ТС? Безусловно, она зависит от вида системы. Например, по данным ЦНИИТМАШ [Гаврилов Е.И. Экономика и эффективность научно-технического прогресса / Под ред. Е.Н. Блокова. Минск: Высшэйша  шк., 1975. 318 с.], для многих систем механического типа в течение первых 3 — 4 лет характерен постепенный рост количества внедряемых нововведений, в последующие 5 — 7 лет, когда новшества раскрывают свои потенциальные возможности, происходит их наиболее широкое распространение. Следующие 4—5 лет, характеризуемые исчерпанием технико-экономических преимуществ, отличаются значительным спадом в применении технического принципа, к этому времени уже ставшего традиционным. В итоге продолжительность использования новых научно-технических разработок в производстве составляет 12—16 лет.

Поскольку указанный срок во многом определяется спецификой разрабатываемого объекта, то особый интерес представляют обобщенные оценки. Согласно им, общественно необходимое время на прохождение научной идеи от стадии фундаментальных и поисковых исследований до производственной и коммерческой реализации новых видов продукции составляет 10—15 лет, из них на прохождение пути от прикладных исследований до серийного производства уходит 6—7 лет. Заслуживают внимания и такие цифры. Статистические оценки завершенных НИР составляют 4,5 года для фундаментальных исследований, 3 — для прикладных и опытно-конструкторских работ и 2,5 года — для непосредственного внедрения разработок. Эти оценки не адекватны действительности, ибо относятся к не связанным между собой указанным стадиям. Но если полный комплекс научно-технических работ будет представлять собой непрерывное чередование названных стадий, то общая длительность цикла превысит 12 лет, не считая возможных временных разрывов между ними.

Известно, что продолжительность работ по созданию новых видов техники сокращается медленно. Оптимизация ПЖЦ может привести к уменьшению этих сроков, а следовательно, и сокращению соответствующих полных затрат. Между тем уменьшение среднего статистического срока НИОКР (период между открытие финансирования и началом серийного  производства) хотя бы на полгода  (либо по наиболее сложным работам — на один квартал) позволяет получить к 2000 г. экономический эффект при разработке больших ТС только в машиностроительной и авиационной промышленности до 8—10 млрд. рублей [Саркисян С.А., Ахундов В.М., Минаев Э.С. Большие технические системы. Анализ и прогноз развития. М.: Наука, 1977. 350 с.]. Поэтому оптимизация ПЖЦ наряду с оптимизацией параметров системы и ее структуры является одним из важных путей ускорения НТП.

Оглавление    
Глава 3.3, «Теория циклов» Глава 3.5, «Значение полного жизненного цикла»