Роль жизненного цикла при проектировании технических систем

СОДЕРЖАНИЕ

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Изучение данной темы является достаточно актуальной для современного проектирования нестандартного оборудования, так как понятие «жизненного цикла технического объекта» имеет ярко выраженную теоретическую направленность для проектировщика оборудования.

Понятие «жизненный цикл технического объекта» следует рассматривать как основу деятельности по проектированию нестандартного оборудования: с ним связываются и цели проектирования – окончательные и промежуточные, распределение и расходования ресурсов, а также другие аспекты по управлению всем процессом проектирования нестандартного оборудования.

Прежде всего, это связано с  тем, что любой процесс проектирования непосредственно разбивается на стадии или этапы проектирования, , которые ассоциируются с определенными  видами работ или функций, выполняемых разработчиками в тот или иной момент развития проекта. Этапы характеризуются направленностью выполняемых функций на достижение локальных (для этапа) целей проекта.

Необходимость отслеживания целей  приводит к понятию контрольных точек — моментов разработки, когда осуществляется подведение промежуточных итогов, осмысление достигнутого и ревизия сделанных ранее предположений.

Исходя из всего вышесказанного, целью данной работы является необходимость охарактеризовать сущность и основные этапы, составляющие понятие «жизненный цикл технического объекта».

Достижение данной цели предполагает решение ряда следующих задач:

1.Охарактеризовать роль концепции  жизненного цикла при проектировании  сложных технических систем.

2. Охарактеризовать содержание стадии проектирования технического объекта.

3. Охарактеризовать содержание стадии производства технического объекта.

4. Охарактеризовать стадию эксплуатации  технического объекта.

Предметом исследования является процесс создания технического объекта.

Объектом исследования является теоретическое понятие «жизненный цикл технического объекта».

В ходе работы нами использовались следующие  методы: описательный, сравнительный, системный.

Теоретико-методологической базой для написания данной работы является соответствующая литература, которую с достаточной степенью условности можно разделить на учебную, монографическую и публицистическую.

 

 

1. РОЛЬ ЖИЗНЕННОГО ЦИКЛА ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ

 

Любой технический объект, создаваемый  человеком, в конце концов, изнашивается в процессе эксплуатации или устаревает морально, то есть перестает удовлетворять возросшим требованиям.

Интервал времени от начала создания технического объекта до конца его  эксплуатации, называют жизненным циклом технического объекта, при этом за начало жизненного цикла традиционно принято понимать зарождение идеи о необходимости создания системы, а за конец – снятие ее с эксплуатации [6, с. 55].

Структура жизненного цикла технического объекта приведена на рис. 1

 

Рис. 1 Структура жизненного цикла технического объекта.

 

Анализируя данную схему, необходимо сделать ряд следующих выводов, что основными составляющими  любого жизненного цикла технического объекта являются следующие [3, с. 56]:

1) маркетинговые исследования потребностей рынка;

2) генерация идей и их фильтрация;

3) техническая и экономическая  экспертиза проекта;

4) научно-исследовательские работы  по тематике изделия;

5) опытно-конструкторская работа;

6) пробный маркетинг;

7) подготовка производства изделия на заводе-изготовителе серийной продукции);

8) собственно производство и сбыт;

9) эксплуатация изделий;

10) утилизация изделий.

Стадии с четвертой по седьмую  являються предпроизводственными, и их можно рассматривать как  комплекс научно-технической подготовки производства [3, с. 56].

Основные параметры, характеризующие  границы стадий жизненного цикла  изделия, приведены в табл. 1.

 

Таблица 1

Границы стадий жизненного цикла изделия 

Стадия	Начало стадии	Окончание стадии
Маркетинговые исследования рынка	Заключение договора на проведение исследований	Сдача отчета по результатам исследований
Генерация идей и их фильтрация	Сбор и фиксирование предложений  по проектам	Окончание отбора проектов-конкурентов
Техническая и экономическая  экспертиза проектов	Комплектация групп оценки проектов	Сдача отчета по экспертизе проектов, выбор проекта-победителя
НИР	Утверждение ТЗ на НИР	Утверждение акта об окончании НИР
ОКР	Утверждение ТЗ на ОКР	Наличие комплекта конструкторской  документации, откорректированной по результатам испытаний опытного образца
Пробный маркетинг	Начало подготовки производства опытной  партии	Анализ отчета о результатах  пробного маркетинга
Подготовка производства на заводе-изготовителе	Принятие решения о серийном производстве и коммерческой реализации изделий	Начало установившегося серийного производства
Собственно производство и сбыт	Продажа первого серийного образца  изделия	Поставка потребителю последнего экземпляра изделия
Эксплуатация	Получение потребителем первого экземпляра изделия	Снятие с эксплуатации последнего экземпляра изделия
Утилизация	Момент списания первого экземпляра изделия с эксплуатации	Завершение работ по утилизации последнего изделия, снятого с эксплуатации

 

Таким образом, можно сделать следующий вывод о том, что основным содержанием целевых исследований в процессе управления жизненным циклом изделия являются: анализ прогнозируемого состояния объектов, определение ожидаемых и фактических результатов, оценка приоритетности в решении локальных задач, выявление предпочтительных направлений использования ресурсов.

Как уже указывалось выше, при  таком анализе возникают следующие  вопросы:

- какие факторы, условия и  на каких стадиях следует подвергать  оценке?

- какой должна быть система  критериев оценок?

- какие методологические подходы  и приемы следует использовать в ходе оценки?

Целесообразно в ходе управления жизненным  циклом изделия опираться на систему  контрольных точек цикла.

На всех контрольных точках анализируют  отклонения качественных и количественных параметров изделия от проектных  значений по техническим и экономическим критериям и вырабатывают соответствующие решения по критерию «эффект-затраты». Количество контрольных точек (КТ) зависит от характера изделия.

Мы считаем, что можно выделить следующие контрольные точки (КТ) в структуре жизненного цикла технического объекта:

КТ-1 - решение о начале проекта;

КТ-2 - окончание технического проекта (решение о разработке рабочей  документации и изготовлении опытного образца);

КТ-3 - окончание ОКР (решение об изготовлении опытного образца);

КТ-4 - окончание пробного маркетинга (принятие решения о начале серийного производства и коммерческой реализации изделия);

КТ-5 - оценка качества серийно выпускаемой  продукции (решение о повышении  качества и надежности);

КТ-6 - оценка необходимости обновления или модернизации продукции;

КТ-7 - оценка оптимальности методов сбыта продукции;

КТ-8 - оценка целесообразности и методов капитального ремонта изделий в процессе эксплуатации;

КТ-9 - оценка целесообразности снятия изделия с производства;

КТ-10 - снятие изделия с эксплуатации и передача его на утилизацию.

Длительности всех стадий жизненного цикла изделия коренным образом  влияют на его экономическую эффективность [3, с. 58].

Особое значение имеет сокращение сроков научно-технической подготовки производства, в том числе и обеспечение определенной параллельности выполнения отдельных этапов.

Для этого, на наш вигляд, необходимо:

- снизить до минимума все  изменения, вносимые в изделие  после передачи результатов от  одного этапа к другому;

- определить и реализовать рациональную параллельность работ, фаз, стадий цикла;

- обеспечить сокращение затрат  времени на выполнение отдельных  этапов.

Решение первой задачи обеспечивается инженерно-техническими методами (стандартизация, унификация, обеспечение качества и  надежности, применение САПР и т. д.).

Решение второй задачи осуществляется путем применения планово-координационных  методов.

Решение третьей задачи связано  с первой и состоит в использовании  организационных методов (развитие технического обеспечения, автоматизации, средств планирования, функционально-стоимостного анализа, опытного производства).

 

2. СТАДИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

 

Проектирование – это комплекс работ с целью получения описаний нового или модернизируемого технического объекта, достаточных для реализации или изготовления объекта в заданных условиях [6, с. 59]. Объектами проектирования могут быть изделия (например, ЛА, ЭВМ) или процессы (например, процесс управления автоматическим КА).

Комплекс проектных работ включает в себя теоретические и экспериментальные  исследования, конструирование, разработку технической и проектной документации [6, с. 59].

О. В Афанасьева в процессе прохождения стадии проектирования выделяет еще две стадии: концептуального и технического проектирования [1, с. 5].

Она считает, что на стадии концептуального проектирования определяется необходимость и принципиальная возможность (осуществимость создания конкретной системы); вырабатываются цели и критерии ее применения и проектирования, определяется внешний облик системы; обосновываются основные тактико – технические характеристики и оцениваются ресурсы, необходимые для дальнейших работ; формализуется и согласовывается с Исполнителем задание на техническое проектирование системы [1, с. 5].

Стадия же технического проектирования, по мнению О. В. Афанасьевой включает в себя такие этапы, как техническое задание, техническое предложение, аванпроект, эскизный проект, технический проект и рабочий проект [1, с. 5].

Самым длительным и трудоемким этапом здесь является рабочий проект, в  процессе которого изготавливаются опытные образцы и проводятся испытания с последующей корректировкой по их результатам технической документации.

Этот цикл (доводка изделия) повторяется до тех пор, пока опытный образец не будет полностью удовлетворять требования технического задания (ТЗ).

Она обращает внимание, тем не менее, на то обстоятельство, что традиционно  этапы технического и рабочего проектирования на практике принято объединять под  общим названием опытно – конструкторские  работы (ОКР), которые традиционно  заканчиваются испытаниями образца системы. Именно по результатам этих испытания и принимается решение о принятии технического объекта и его производстве [1, с. 6].

Еще более дробное деление стадии проектирования содержится в работе А. А. Лебедева [6].

Он считает, что сначала следует выделить первый этап, который он определяет как внешнее проектирование [6, с. 56].

Такое наименование, по его  мнению, связано с тем обстоятельством, что проектируемый технический объект рассматривается как компонент более крупной технической системы

(надсистемы), учитывается  взаимодействие технического объекта  с окружающей средой, и, в частности,  с другими компонентами надсистемы, оцениваются результаты, которые получит надсистема от создания проектируемого технического объекта, и затраты ресурсов на ее создание.

Этот этап обычно выполняется  совместными усилиями заказчика  и разработчиков в НИИ заказчика  технического объекта, а также в  НИИ и ОКБ разработчиков. В  рамках реализации данного этапа  происходит формулирование общих требований к проектируемому техническому объекту, которые будут служить исходными данными для дальнейших опытно – конструкторских работ.

Внешнее проектирование технического объекта начинается с установления необходимости создания нового технического объекта и формулирования его  назначения и задач. Затем определяются основные ограничения на техническое, экономические и организационные решения, в рамках которых должен в дальнейшем разрабатываться проектируемый технический объект; примерами таких ограничений могут служить тип старта летального аппарата, или вид топлива для двигательной установки, сроки создания и эксплуатации технического объекта, допустимые затраты на его создание.

Результатом внешнего проектирования является создание тактико – технического задания для дальнейшего проведения опытно – конструкторских работ.

Данные результаты внешнего проектирования дают возможность в  дальнейшем приступить к реализации следующего этапа стадии проектирования.

В рамках второго этапа  стадии проектирования, по мнению Лебедева, осуществляются опытно – конструкторские работы, целью проведения которых является реализации тактико-технического задания.

На подэтапе технического предложения работы развертываются в условиях, когда на проектируемый  технический объект уже наложены некоторые требования и ограничения, которые были определены на этапе внешнего проектирования.

В свою очередь одной  из задач технического предложения  является формирование требований и  ограничений, в рамках которых будет  происходить проектирование самого технического объекта. Для этого уточняется облик технического объекта, то есть корректируется тактико-техническое задание, и типы элементов, устанавливаются диапазоны характеристик элементов, обеспечивающих выполнение техническим объектом своего прямого назначения.