Анализ повышения эффективности жизненного цикла образцов техники радиоэлектронной борьбы путем обеспечения и реализации модернизационного задела

Введение. Одним из наиболее эффективных и экономически целесообразных путей оптимизации жизненного цикла (ЖЦ) [1–4] (Karpukhin, Anosov, Byvshikh, 2017; Dmitriev, Byvshikh, 2018; Anosov R.S., Anosov, Byvshikh, 2019; Burenok, 2014) является модернизация [5–8] (Burenok, 2009; Glazunov, Dmitriev, 2008; Cole, 2015; Anosov, Byvshikh, Dmitriev, 2017) образцов техники РЭБ [8] (Anosov, Byvshikh, Dmitriev, 2017). Модернизация образцов техники радиоэлектронной борьбы (РЭБ) требует гораздо меньших средств [9] (Byvshikh, Dmitriev, Zhukov, 2013) по сравнению с затратами на создание нового образца, особенно при реализации модульного принципа построения [10] и принципа запланированной модернизации [6, 9, 11] (Glazunov, Dmitriev, 2008; Byvshikh, Dmitriev, Zhukov, 2013; Davis, 1996), когда уже на стадии разработки образца закладываются технические и конструктивные возможности для последующей модернизации. Это особенно актуально для техники РЭБ, поскольку в силу ярко выраженного конфликтного характера РЭБ создание средства РЭБ обусловливается принятием противником на вооружение нового радиоэлектронного средства (РЭС). В настоящее время обновление таких РЭС может происходить с периодом 10–15 лет, что делает возможность реакции на это путем создания нового средства РЭБ весьма проблематичным, поскольку длительность НИОКР по созданию современных эффективных средств РЭБ может составлять от 5 до 10 лет. Заранее прогнозировать технические характеристики новых РЭС противника затруднительно. Поэтому для достижения требуемой эффективности РЭБ в приемлемые сроки фактически нет альтернативы запланированной модернизации, при которой повышение тактико-технических характеристик средства РЭБ для эффективного подавления нового РЭС противника можно достичь не только в гораздо более сжатые сроки, но и с меньшим техническим риском [6, 12] (Glazunov, Dmitriev, 2008; Anosov, Byvshikh, Dmitriev, 2018).

Модели и расчетные соотношения. В работе [1] (Karpukhin, Anosov, Byvshikh, 2017) рассмотрена задача минимизации стоимости ЖЦ при заданной (не ниже требуемой) функциональной или боевой эффективности образца, где в качестве критериального показателя выбраны среднегодовые затраты на единичный образец на протяжении всего ЖЦ:

, (1)

или в упрощенном виде

(2)

где: свойства образца и условия их реализации в момент t [1] (Karpukhin, Anosov, Byvshikh, 2017); – число изделий образца, поставленных в войска; – момент начала ЖЦ (начало НИОКР); – момент окончания ЖЦ (снятие с вооружения); – момент поставки в войска; – длительность ЖЦ ( ), которая определяется тем периодом, на котором образец сохраняет достаточный уровень эффективности (не ниже требуемого); – стоимости НИР, ОКР, серийного производства, стоимость капитального ремонта и стоимость эксплуатации в год соответственно.

При реализации модернизационного задела в образце несколько увеличиваются затраты на ОКР и серийное производство, поскольку требуется внесение некоторой конструктивной и (или) функциональной избыточности для обеспечения модернизационной пригодности [9] (Byvshikh, Dmitriev, Zhukov, 2013). Также требуются ассигнования на ОКР по модернизации. Отметим, что затраты на ОКР по модернизации значительно меньше затрат на ОКР по разработке совершенно нового образца. Также важным эффектом запланированной модернизации является снижение затрат на производство модернизируемых изделий, поскольку нет необходимости производить новые изделия, но достаточно проводить доработку уже существующих изделий. При этом зачастую не требуется новых носителей (транспортной базы), несущих конструкций, ряда технических систем. Длительность эксплуатации при сохранении эффективности образца за счет модернизационных мероприятий значительно увеличивается, при этом нет необходимости разрабатывать новый полномасштабный образец, что обусловливает снижение среднегодовых затрат. Как альтернативу модернизации для обеспечения такой же функциональной (боевой) эффективности будем рассматривать последовательную замену друг другом новых образцов [13–15] (Lutsenko, Orlov, Byvshikh, 2017; Golovachev, Kotyashev 2007; Chuev, Spekhova, 1971). Т.е. можно рассматривать две стратегии поддержания функциональной (боевой) эффективности: можно заменить устаревший образец совершенно новым, затем этот новый заменить еще более новым и т.д., или производить замену устаревших образцов модернизируемыми (рис. 1).

Рисунок 1. Стратегии поддержания требуемого уровня эффективности образца: Э_тр – требуемый уровень эффективности; t – время

Источник: составлено авторами.

Положим, что технико-экономические показатели новых образцов одинаковы. Пусть при стратегии замены новыми образцами проведено μ ОКР. Снижение среднегодовых затрат при модернизациях одного образца по сравнению с разработкой ряда новых образцов запишем как:

, (3)

где индекс м относится к случаю модернизируемого образца; τ – суммарная длительность эксплуатации образцов без модернизации, равная длительности эксплуатации одного образца с модернизацией; – затраты на изделие с оптимальным уровнем МПр.

В работе [9] (Byvshikh, Dmitriev, Zhukov, 2013) приведены среднестатистические соотношения затрат на стадиях ЖЦ образцов техники РЭБ, актуализированные их значения приведены в таблице 1.

Таблица 1

Среднестатистические соотношения затрат на стадиях ЖЦ образцов техники РЭБ

Примем, что затраты на разработку модернизируемого образца складываются из затрат на проведение полномасштабной ОКР без обеспечения МПр, затрат на обеспечение оптимального значения МПр и затрат при модернизации на разработку новых ТУ, РКД, ЭД.

Используя значения таблицы 1, в выражении (3) выразим стоимости стадий ЖЦ через стоимость серийного производства:

(4)

Отметим, что τ=Т – t_{ниокр ,}где t_ниокр – длительность НИОКР.

Анализ зависимости. Далее приведены графики зависимости при различных значениях параметров.

Рисунок 2. Повышение эффективности ЖЦ единичного образца в зависимости от числа его модернизаций: Т – длительность ЖЦ; t_ниокр = 5; n = 20

Источник: составлено авторами.

Снижение эффективности ЖЦ образца при μ=1 объясняется тем, что в этом случае создан более дорогой по сравнению с обычным образец с повышенной МПр, но эффект от обеспечения МПр не реализован, поскольку модернизация далее не проводилась.

Рисунок 3. Повышение эффективности ЖЦ единичного образца при модернизации в зависимости от серийности n: Т = 25; t_ниокр = 5. Источник: составлено авторами.

Как следует из графика, темпы повышения эффективности ЖЦ единичного образца при модернизации в зависимости от серийности снижаются, что обусловлено тем, что повышение эффективности ЖЦ при модернизации обеспечивается в основном за счет снижения затрат на ОКР. При отнесении этого снижения затрат к единичному образцу (изделию) этот эффект снижения затрат нивелируется тем более, чем выше серийность образца. Однако это не означает, что модернизация при высокой серийности нецелесообразна.

Выражение (4) базируется на среднестатистических соотношениях в затратах на образец техники РЭБ. Соотношения для реальных образцов могут значительно отличаться от усредненных, так и затраты на обеспечение МПр (при построении зависимостей принято 13,4С^сер) могут также отличаться от принятых в (4). Поэтому представляется целесообразным рассмотреть зависимость повышения эффективности ЖЦ единичного образца от затрат на обеспечение модернизационного задела.

Рисунок 4. Повышение эффективности ЖЦ единичного образца при модернизации в зависимости от затрат на обеспечение модернизационного задела: С_м* – затраты на модернизационный задел в долях от стоимости серийного образца; Т = 25; t_ниокр = 5; n = 10

Источник: составлено авторами.

Как следует из графика, при повышении затрат на обеспечение модернизационного задела может сложиться ситуация, когда даже двукратная модернизация не обеспечивает повышение эффективности ЖЦ. Это обусловливает необходимость технико-экономического анализа эффектов от создания модернизационного задела для каждого конкретного образца.

Заключение. Таким образом, анализ зависимости (4) и иллюстрирующих ее графиков подтверждает целесообразность модернизации в аспекте повышения эффективности ЖЦ и позволяет сделать следующие выводы: 1) эффективность ЖЦ при обеспечении модернизационного задела повышается тем больше, чем больше модернизаций будет проведено на ЖЦ образца; 2) обеспечение МПр особенно актуально для мелкосерийных образцов, какими являются образцы техники РЭБ (при меньших n – выше ); 3) существует некоторое значение соотношения между затратами на модернизационный задел и числом модернизаций, при превышении которого модернизация не дает повышения эффективности ЖЦ.

Эффекты модернизации, рассмотренные в аспекте относительного повышения эффективности ЖЦ единичного образца, возможно, выглядят довольно скромно. Однако при оценках затрат в абсолютных показателях [9] (Byvshikh, Dmitriev, Zhukov, 2013) значимость эффекта реализации модернизационного задела очевидна.

Представленные результаты подразумевают, что меры по обеспечению МПр не ухудшают другие характеристики образца (надежность, ремонтопригодность, контролепригодность и т.д.). Зачастую повышение какой-либо характеристики может негативно сказываться на других показателях качества образца. Так, если меры по повышению МПр ухудшили надежность, то это повысит затраты на ремонты, и при большой серийности и длительности эксплуатации повышение этих затрат в целом может быть значительным настолько, что сделает обеспечение МПр экономически нецелесообразным. Это обусловливает актуальность исследований вопросов комплексной оптимизации качества вооружения, военной и специальной техники и техники РЭБ, в частности.