Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Роль испытаний и их планирования в разработке новых высоко технологичных товаров машиностроения И
1.1. Концепция единства жизненных циклов продукции и технологии 11
1.2. Управление и планирование деятельности предприятий-производителей высокотехнологичных товаров 17
1.3. Стратегическое планирование: роль и место в экономике предприятия...19
1.4. Сокращение затрат на испытания и на разработку товара в целом- одна из задач стратегического планирования 23
1.5. Влияние продолжительности периода испытаний и разработки высокотехнологичных товаров в целом на финансовые результаты деятельности предприятия 25
1.6. Влияние качества высокотехнологичных товаров на положение предприятия на рынке, его финансовые результаты и деловую репутацию ...26
1.7. Инновации на этапе испытаний как способ улучшения финансовых результатов предприятия и перспектив его развития 28
1.7.1. Инновационная деятельность на рынках высокотехнологичных товаров - средство реализации маркетинговой стратегии 28
1.7.2. Исследование влияния технологий создания и испытаний высокотехнологичных товаров на стратегическое планирование их разработки 30
1.8. Постановка задач диссертационного исследования 40
Выводы по главе 1 41
Глава 2. Исследование методов планирования инновационной деятельности в машиностроении 42
2.1. Модели товара 42
2.2. Модели циклов товара 48
2.3. Планирование маркетинговой стратегии и принципы ценообразования 50
2.4. Основные понятия и подходы в стратегическом планировании 55
2.5. Основные математические методы планирования испытаний 60
Выводы по главе 2 ..75
Глава 3. Разработка алгоритмов и критериев решения задачи стратегического планирования испытаний 77
3.1. Стратегическое планирование и программное заявление испытаний товара 77
3.2. Разработка математических моделей оценки влияния затрат времени и средств на испытания на финансовые результаты реализации инвестиционного проекта разработки товара ...90
3.3. Разработка алгоритмов стратегического планирования испытаний 99
3.4. Разработка критериев выбора варианта стратегического плана испытаний 105
Выводы по главе 3 „ 108
Глава 4. Макропроектирование испытаний с использованием сииергических технологий и оценка его экономической эффективности 109
4.1. Разработка синергической технологии испытаний высокотехнологичных товаров и методики оценки ее экономической эффективности 109
4.2. Макропроектирование и оценка затрат на объекты испытаний
для использования в синергической технологии ,...116
4.3. Оценка затрат на имитационные технические обстановки и их макропроектирование для использования в синергической технологии 118
4.4. Пример комггаексирования функциональных проверок при испытаниях авиационных комплексов 122
Выводы по главе 4 125
Заключение... 126
Список литературы » 131
Дополнительный список литературы 134
- Сокращение затрат на испытания и на разработку товара в целом- одна из задач стратегического планирования
- Постановка задач диссертационного исследования
- Основные математические методы планирования испытаний
- Разработка критериев выбора варианта стратегического плана испытаний
Введение к работе
Работа посвящена актуальной проблеме повышения конкурентоспособности и экономической эффективности высокотехнологичных товаров машиностроения за счет повышения эффективности стратегического планирования.
Рынок высокотехнологичных изделий машиностроения чаще всего имеет олигополистический характер. Такой рынок состоит из небольшого числа продавцов, весьма чувствительных к политике ценообразования и маркетинговым стратегиям друг друга. Научно-техническая революция привела к росту темпов морального старения товаров. По некоторым оценкам эти темпы возрастают вдвое каждые пять лет.
Относительно низкая конкурентоспособность отечественных товаров машиностроения связана, в частности, с рядом факторов маркетингового, технического, технологического характера. Влияние налоговых факторов на конкурентоспособность отечественных товаров в настоящей работе не рассматривается.
Маркетинговые, технические, технологические факторы должны учитываться в процессе стратегического планирования деятельности предприятия.
Необходимость в системе стратегического планирования предприятия - производителя высокотехнологичных товаров (далее просто «предприятия») возникает в связи с тем, что:
1) с учетом быстрых перемен во вкусах, технологиях, конкуренции предприятие не может полагаться только на существующие товары. Покупатель хочет новых и усовершенствованных товаров. Поэтому конкурирующие организационно-производственные системы (далее ОПС) прилагают максимум усилий, чтобы обеспечить покупателей желанными новинками. Следовательно, у каждой ОПС должна быть своя программа разработки новых и усовершенствования, модификации уже существующих товаров;
2) в связи с усложнением новых образцов высокотехнологичных товаров затраты на их разработку растут;
3) цикл разработки высокотехнологичных товаров имеет большую длительность (например, для авиационного комплекса четвертого поколения он составляет 10-15 лет). Это повышает неопределенность условий рыночной деятельности
Поэтому новаторство - дело весьма рискованное. По данным Ф.Котлера /1/: на рынке товаров широкого потребления терпит неудачу 40% всех предлагаемых новинок; на рынке товаров промышленного назначения - 20%; на рынке услуг-18%. При этом ущерб может измеряться огромными суммами. Например, на
своей неудачной модели «Эдзел» фирма «Форд» по некоторым оценкам потеряла около 350 млн. долларов.
Это повышает риски инновационной и инвестиционной деятельности. Для йспытьгоающих известные финансовые трудности отечественных предприятий машиностроения такой риск может носить катастрофический характер, т. е. приводить к потере платежеспособности предприятия.
При переходе к рыночным отношениям, либерализации экономики возрастает роль прогнозирования и планирования. Это может быть обусловлено имущественной ответственностью учредителей и акционеров за результаты финансово-хозяйственной деятельности.
Стратегическое планирование, разработка новых его методов и моделей особенно актуальны в условиях современной России и стран СНГ.
Это обусловлено тем, что перспективное, текущее, оперативное планирование хорошо разработаны и традиционно использовались предприятиями машиностроительного комплекса.
Задачи стратегического планирования для отечественных машиностроительных предприятий относительно новы. Это связано с тем, что в период директивной экономики задачи стратегического планирования решались центральными j директивными органами (Военно-промышленной комиссией при Совете Министров СССР, Госпланом и др.).
При этом часто параметры экономической эффективности, конкурентоспособности на мировых рынках считались второстепенными. Главными же считались эффекты «стратегического сдерживания», «догнать и перегнать» и т.п.
Поэтому современные машиностроительные предприятия сталкиваются с большими методическими трудностями именно в стратегическом планировании.
Одновременно с этим в настоящее время именно эти вопросы вышли на первый план. Это связано с действием ряда факторов:
1) финансовым кризисом и отсутствием адекватной финансовой и протекционистской поддержки большинства отраслей машиностроения со стороны государства;
2) ужесточением и тотальным характером конкурентной борьбы;
3) тем, что международная торговля изделиями машиностроения ведется под реальные деньги, а не под связанные кредиты для своих политических союзников;
4) перемещением конкуренции на более высокие уровни товара: на третий (гарантия, поставка, послепродажное обслуживание).
5) усложнением изделий машиностроения и соответствующим ростом затрат времени и средств на их разработку. Это приводит к росту числа возможных вариантов распределения использования ограниченного объема финансовых ресурсов. Таким образом возрастает значение формальных методов финансового менеджмента маркетинговой стратегии;
6) особое значение придается качеству товаров, которые должны быть испытаны в условиях, адекватных реальным условиям эксплуатации. Затраты на испытания на всех этапах разработки составляют более 50% всех затрат на разработку;
7) обществом все более осознается необходимость эксплуатации все более экологичных товаров, которые требуют меньших затрат сырья, наносят минимальный ущерб окружающей среде и др.
В связи с этим стратегическое планирование должно занимать гораздо большее место в деятельности машиностроительных предприятий с длительным циклом разработки товара, чем в деятельности предприятий, чьи товары и услуги имеют менее длительные рыночный и жизненный цикл.
ПРОБЛЕМА ИССЛЕДОВАНИЯ такова:
Повышение уровня сложности и многофункциональности высокотехнологичных товаров машиностроения приводит к все большему увеличению затрат времени и средств на их разработку, что часто не позволяет предприятиям создавать товары, конкурентоспособные на мировом рынке как по их цене и качеству, так и по скорости их разработки и времени их появления на рынке. В связи постоянным увеличением объемов инвестиций, необходимых на разработку новых и модифицированных высокотехнологичных товаров, ростом рисков инвестиционной деятельности и вероятности неконкурентоспособности товара при длительном сроке его разработки результатом деятельности предприятия может стать его неплатежеспособность и дальнейшее банкротство.
ЦЕЛЬ ИССЛЕДОВАНИЯ:
минимизация затрат на разработку новых и модификацию существующих образцов высокотехнологичных товаров машиностроения за счет разработки методов и моделей стратегического планирования, синергической технологии испытаний на базе комплексирования ряда функциональных проверок товара в одном эксперименте, сокращения затрат на объекты испытаний и на создание имитационной технической обстановки для их проведения.
ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ:
1) определить понятия «стратегическое планирование испытаний» и «стратегический план испытаний»;
2) разработать математические модели оценки влияния затрат времени и средств на испытания на финансовые результаты реализации инвестиционного проекта разработки товара;
3) ввести понятие и определить содержание программного заявления испытаний;
4) предложить алгоритм решения задачи стратегического планирования испытаний и разработать критерии оценки эффективности стратегических планов испытаний;
5) предложить синергическую технологию испытаний высокотехнологичных товаров машиностроения, разработать критерии оценки ее экономической эффективности и процедуры оценки затрат на испытания по результатам макропроектирования объектов испытаний и имитационных технических обстановок (на примере авиационного комплекса).
ОБЪЕКТОМ ИССЛЕДОВАНИЯ является процесс испытаний при разработке высокотехнологичных товаров машиностроения.
ПРЕДМЕТ ИССЛЕДОВАНИЯ - стратегическое планирование испытаний высокотехнологичных товаров машиностроения.
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ:
При проведении научных исследований использовались методы системного анализа, моделирование, экономико-математические методы планирования и оптимизации.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ:
1. Разработаны математические модели оценки влияния затрат времени и средств на испытания на финансовые результаты инвестиционного проекта по разработке нового высокотехнологичного товара машиностроения.
2. Разработаны алгоритмы решения задачи стратегического планирования испытаний при разработке высокотехнологичных товаров машиностроения при наличии аналога разрабатываемого товара и без него.
3. Разработаны критерии оценки эффективности стратегического плана создания новых высокотехнологичных товаров машиностроения, в соответствии с которыми обеспечивается такое распределение затрат, которое:
при жестких ограничениях на выделяемые средства, т.е. при относительной (по фавнению с нормами) обеспеченности разработки товара федствами не более 1, Приводит к равной вероятности достижения конкурентоспособного состояния по всем факторам и уровням товара;
при некоторой избыточности выделяемых для разработки товара федств, т.е. при относительной обеспеченности проекта более 1, приводит к вложению федств в работы, обеспечивающие максимальный рост вероятности достижения конкурентоспособного состояния по конкретному фактору и уровням товара.
4. Разработана синфгическая технология испытаний, основанная на ком- плексировании ряда функциональных провфок сложных изделий машиностроения в одном специально спроектированном экспфименте; процедуры и критерии макропроектирования объектов испытаний и имитационных технических обстановок для испытаний.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ диссфтационной работы определяется тем, что при использовании ее результатов:
1) сокращение денежных затрат на испытания высокотехнологичных товаров машиностроения может дать возможность маневрирования при ценовой конкуренции;
2) сокращение времени на испытания и разработку товара в целом позволяет обеспечить пфиод монопольного положения товара на рынке (с возможностью получения в этот пфиод свфхприбыли);
3) позволяет повысить полноту провфок всех функций товара при испытаниях, включая пфеходные режимы, которые невозможно провфить при ординарной технологии испытаний;
4) при уменьшении фоков разработки высокотехнологичных товаров машиностроения путем сокращения времени на испытания появляется возможность снизить финансовые риски инвесторов и самих предприятий, связанные с инновационной деятельностью.
РЕЗУЛЬТАТЫ ВНЕДРЕНИЯ:
Основные результаты работы внедрены в рамках опьгтно-конструкторской работы " Разработка мишенной обстановки, имитирующей по эффективной поверхности рассеивания промышленные объекты и технику" (шифр "Кегельбан"), выполнявшейся в соответствии с Постановлением ЦК КПСС и Совета Министров СССР (19864993г. г.).
Разработанные метод стратегического планирования испытаний высокотехнологичных товаров машиностроения, математическая модель оценки экономической эффективности комплексированных имитационных технических обстановок при летных испытаниях авиационных комплексов, метод логического проектирования .имитаторов, методика комплектования имитаторов в имитационную техни-"Іческую обстановку внедрены:
1) войсковой частью 21239, что позволило:
-сократить затраты на испытания, что значительно снизило стоимость разработки таких высокотехнологичных товаров машиностроения, как авиационный комплекс, и повысить конкурентоспособность разрабатываемых товаров за счет {возможности назначения более низких, чем у конкурентов, цен;
- сократить время на проведения полной программы испытаний, что, во-первых, позволяет обеспечить возможность интенсификации эксплуатации испытательной трассы, во-вторых, быстрее конкурентов или одними из первых выйти на рынок и удовлетворить потребность в новом товаре и за счет преимущества монопольного положения на рынке получить сверхприбыли от реализации разработанного товара;
- повысить полноту испытаний авиационного комплекса, что повышает его конкурентоспособность за счет высокого качества, подтвержденного максимально необходимым объемом испытаний.
2) войсковой частью 36852 при проектировании четырехпозиционной радиоконтрастной дистанционноуправляемой имитационной технической обстановки, позволившей:
- значительно повысить качество испытываемых с ее применением товаров за счет возможности проверить переходные режимы при изменении положений автоматизированной имитационной технической обстановки, что невозможно при ординарной технологии испытаний;
- снижение затрат на программу испытаний и сокращение времени на их проведение за счет сокращения числа полетов, необходимых для реализации программы испытаний авиационного комплекса.
ДОСТОВЕРНОСТЬ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ обеспечивается применением в ходе диссертационного исследования методов системного анализа, моделирования (имитационная модель), различных экономико-математических методов, методов математической статистики, методов оптимизации и др.
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ:
Результаты работы докладывались и обсуждались:
на Всероссийской научно-технической конференции 1996 года (Московский государственный авиационный институт);
на конференции по теме "Современные проблемы маркетинга" под руководством проф. Перекалиной Н.П. в 1997 году (Московский авиационно-технологический институт (РГАТУ) им.С.Орджоникидзе.
Сокращение затрат на испытания и на разработку товара в целом- одна из задач стратегического планирования
По некоторым оценкам трудоемкости этапов разработки высокотехнологичных образцов машиностроения могут находиться в следующем соотношении: НИР- 10%; эскизный проект - 15%; технический проект -(15-20)%; опытных образцов - (55-60)%.
Стратегическое планирование при разработке высокотехнологичных товаров решает задачи:
1) оптимального распределения ресурсов,
2) минимизации затрат,
3) снижения рисков.
Возможность сокращения затрат связана с содержанием работ на этапах разработки товара и с используемыми в процессе разработки технологиями.
При разработке сложных товаров машиностроения имеет место следующая последовательность экспериментов:
1) на этапе научно-исследовательской работы (аванпроекта) преимущественно используются автоматизированные технологии проектирования и конструирования как на уровне элементов блоков, так и на уровне товара в целом, проводят мысленные эксперименты; разрабатывают варианты компоновки подсистем в составе товара, проводят математическое моделирование выполнения функций, макетирование (физическое моделирование) наиболее новых и важных технических решений конструкции;
2) на этапе эскизного проекта используются автоматизированные технологии проектирования и конструирования на уровне элементов блоков, разрабатываются технологии их производства; проводятся мысленные эксперименты, математическое моделирование работы подсистем, элементов; разрабатываются чертежи; создаются образцы и проводятся лабораторные испытания элементов и блоков товара в имитируемых условиях;
3) на этапе технического проекта разрабатывают чертежи на товар, проводят полунатурное моделирование работы товара в лабораторных условиях;
4) на этапе опытных образцов испытаниям подвергаются натурные образцы товара в естественных условиях. Параллельно с испытаниями проводится так .называемое сопровождающее математическое или полунатурное моделирование работы товара в условиях, аналогичных условиям эксперимента. Такое моделирование используют для диагностики возможных отказов, проверки вариантов доработки конструкции, разработки вариантов улучшения конструкции и качества. Использование сопровождающего моделирования позволяет сократить затраты на испытания, так как модельные эксперименты значительно дешевле натурных. Совершенствование планирования и технологий испытаний позволило бы/8/:
1) снизить риски выхода на рынок с недостаточно качественным товаром;
2) раньше выйти на рынок с разработанным товаром;
3) снизить общие затраты на разработку.
Следовательно, можно сделать вывод, что при стратегическом планировании необходимо уделить особое внимание процедурам, позволяющим снизить затраты на испытания высокотехнологичных товаров, что позволило бы предприятию-разработчику в рамках стратегии ценообразования расширить диапазон маневрирования ценой на рынке, вследствие чего повышаются конкурентоспособность, объем сбыта продукции и, как следствие, улучшаются финансовые результаты работы.
Продолжительность периода разработки товара также является объектом стратегического планирования.
Период разработки высокотехнологичного товара включает в себя сле-ідующие этапы:
- НИР (аванпроект); -эскизный проект; -технический проект;
- этап опытных образцов, где происходят испытания.
По некоторым оценкам время разработки высокотехнологичных товаров [машиностроения составляет приблизительно 12 лет и по этим этапам распределяется следующим образом: первые три этапа (НИР, эскизный проект, технический проект) - 5 лет; последний этап (этап опытных образцов) - 7 лет.
Следовательно, сокращение времени испытаний могло бы резко уменьшить время разработки самого товара, что позволило бы предприятию:
1) выйти на рынок с совершенно новым товаром и при использовании "стратегии снятия сливок" при назначении цены товара получить сверхприбыль от его реализации;
2) быстрее (и дешевле) заменить товар, находящийся на спаде рыночного цикла, на более современный и усовершенствованный товар, чтобы не потерять покупателей, не снизить, а возможно и повысить объем продаж, что также положительно влияет на финансовые результаты работы предприятия.
Таким образом сокращение времени разработки товара за счет сокращения периода испытаний повышает:
1) конкурентоспособность;
2) объем сбыта;
3) привлекательность для инвесторов и с точки зрения надежности вложения средств, и с точки зрения времени их оборачиваемости.
Постановка задач диссертационного исследования
Материалы проведенных в первой главе исследований позволяют определить в качестве целей работы: минимизацию затрат на разработку новых и модификацию существующих образцов высокотехнологичных товаров машиностроения за счет использования методов и моделей стратегического планирования, использования синергической технологии испытаний на базе комплексиро-вания ряда функциональных проверок товара в одном эксперименте с использованием автоматизированных имитационных технических обстановок.
Для достижения целей работы необходимо решить следующие задачи работы:
1) определить понятия «стратегическое планирование испытаний» и «стратегический план испытаний»;
2) разработать математические модели оценки влияния затрат времени и средств на испытания на финансовые результаты реализации инвестиционного проекта разработки товара;
3) ввести понятие и определить содержание программного заявления испытаний;
4) предложить алгоритм решения задачи стратегического планирования испытаний и разработать критерии оценки эффективности стратегических планов испытаний;
5) предложить синергическую технологию испытаний высокотехнологичных товаров машиностроения, разработать критерии оценки ее экономической эффективности и процедуры оценки затрат на испытания по результатам макропроектирования объектов испытаний и имитационных технических обстановок (на примере авиационного комплекса);
1. Стратегическое планирование разработки высокотехнологичных товаров машиностроения особенно актуально в силу того, что:
- их разработка требует больших затрат времени и средств;
- за время разработки изменяется рыночная среда, что повышает риск разработки высокотехнологичных товаров с длительным циклом разработки;
- оптимальное распределение ресурсов способно сократить затраты на разработку товаров.
2. Испытания являются важной составляющей процесса разработки высокотехнологичных товаров машиностроения.
3. Стратегическому планированию испытаний уделяется недостаточное внимание.
4. Технологии испытаний - один из основных факторов, влияющих на стратегическое планирование.
5. Необходимо разработать методы стратегического планирования и синер-гические технологии испытаний при разработке высокотехнологичных товаров машиностроения.
Организационно-производственная система (ОПС) - это множество элементов, персонал, соединенные структурно и функционально таким образом, чтобы на заданном множестве условий реализовать определенное множество целей.
Проектирование - это создание конкретных образцов будущего, конкретных деталей разработанных программ.
Проект - это решение относительно конкретного мероприятия, сооружения, изделия, необходимого для реализации того или иного аспекта программы.
Международные стандарты определяют инновацию как конечный результат инновационной деятельности, получивший воплощение в виде нового или усовершенствованного продукта, внедренного на рынке, нового или усовершенствованного технологического процесса, используемого в практической деятельности, либо в новом подходе к социальным услугам/9/.
Инновации внедряют в результате инновационного процесса. Считают, что инновация должна обладать свойствами научно-технической новизны, производственной применимости, коммерческой реализуемости.
Инновация - это принятое к распространению нововведение. Нововведение предполагает использование новшества. В свою очередь новшеством называют новый метод, порядок, изобретение/9/.
Модели товара необходимы для повышения эффективности стратегического планирования разработки товаров как в случае калькулирования стоимости работ или затрат на достижение определенных параметров товара при наличии аналога, так и для экспертного планирования этих расходов при отсутствии аналога.
Возможность разработки того или иного вида моделей определяется самим объектом и располагаемой о нем информацией.
Известен ряд классификаций моделей. Например, могут выделять модели: предметные (описание разговорной речью), структурные схемы, графики, математические. В последнем случае могут выделять аналитические и имитационные модели. С точки зрения физической реализации модели выделяют: математические модели; полунатурные модели; натурные или физические модели.
Практически считают, что затраты на испытания возрастают в 10 раз при переходе от математических к полунатурным моделям и еще в 10 раз - при переходе от полунатурных к физическим моделям. Поэтому при испытаниях опытных образцов часто для сокращения затрат на диагностику отказов и предварительную проверку правильности доработок проводят сопровождающее полунатурное или математическое моделирование.
Прежде чем использовать модель в процессе испытаний, необходимо проверить, отвечает ли она предъявляемым требованиям.
Основные математические методы планирования испытаний
Как уже отмечалось, затраты времени и(или) средств на испытания составляют более половины затрат на создание нового товара. Поэтому они обязательно должны планироваться. Подход в планировании зависит от того, проводится ли эксперимент по исследованию механизма явлений или по подтверждению модели.
Наиболее часто в отечественной практике встречаются недостатки процесса испытаний, связанные с тем, что в процессе испытаний:
1) проверяются не все, а только часть функций (не обеспечивается функциональная полнота испытаний), что снижает техническую достоверность результатов испытаний;
2) выбранные условия испытаний (план испытаний) не позволяют достичь наихудших (максимальных или минимальных) значений воздействующих факторов, что тоже не позволяет обеспечить достоверность результата испытаний; 3) длительность одного эксперимента и число экспериментов недостаточны для того, чтобы случайный отказ проявился;
4) малое число экспериментов не позволяет с достаточными статистическими точностью и достоверностью оценить параметры товара (Это повышает неопределенность при принятии решения о соответствии товара предъявляемым требованиям и, соответственно, возможности его реализации потребителям.);
5) в процессе анализа неправильно интерпретируются результаты экспериментов и это приводит к неправильной диагностике причин и последствий наблюдавшихся в процессе испытаний отклонений параметров, отказов.
Планирование испытаний является одной из функций управления испытаниями. При планировании определяют:
1) перечень испытаний, которые необходимо произвести для достижения целей;
2) нормативный уровень затрат на достижение целей испытаний.
Классификации методов планирования экспериментов связаны с используемыми при таком планировании моделями объектов экспериментальных исследований. Это порождает две трактовки в определении множества методов математической теорией планирования эксперимента:
1)в соответствии с первой (узкой) трактовкой эту теорию отождествляют с регрессионным и факторным планированием (При разработке таких планов рассматриваются и используются регрессионные модели объектов испытаний. Однако большинство реальных объектов не может быть описано регрессионными моделями, в том числе - в силу дискретности реальных процессов.);
2) в соответствии со второй (расширительной) трактовкой под математической теорией планирования эксперимента понимается совокупность математических методов, каждый из которых позволяет в соответствии с определенными задачами испытаний найти необходимые условия или(и) количество реализаций эксперимента/8/. При этом рассматриваются имитационные модели (функциональные испытания), и частные виды моделей: модели повышения обученности, модели надежности объектов испытаний и другие.
При широком подходе к методам теории планирования экспериментов могут быть отнесены/8/:
- логико-математические функциональные планы: полный, интегральный, усеченный/18/;
-регрессионное, факторное планирование/19,20/; - интерпретация испытаний как процесса повышения "обученности" системы/21/;
-интерпретация испытаний как процесса повышения надежности/22/ -статистический корреляционный метод/23/; -расчет на основе базовых коэффициентов/23/;
- методы переводных коэффициентов и бальных оценок, рассматриваемые как разновидности метода базовых коэффициентов, а также модификация этого метода, используемая иногда с целью повышения точности метода/23/;
- расчет объемов испытаний (числа экспериментов) для обеспечения статистической достоверности (доверительной вероятности) результата испытаний/14/;
- использование условных вероятностей (теоремы Байеса) для оценки условной вероятности достижения результата в зависимости от уровня затрат на это/24/;
- использование функций штрафа для определения объемов испытаний, обеспечивающих минимум суммарных затрат на испытания и устранение недостатков в процессе эксплуатации/25/.
Кратко охарактеризуем наиболее практически значимые методы.
Известна методика построения плана при интерпретации испытаний как процесса повышения надежности. Эффективность экспериментальной отработки (испытаний) жидкостного ракетного двигателя характеризуется достигнутым уровнем надежности, а также затратами средств и времени на отработку.
Представляется, что эта методика применима для испытаний сложных технических систем произвольного назначения. Это связано с тем, что по сути летные испытания являются испытаниями товара в натурных , т.е. естественных, условия эксплуатации.
Критерий оптимизации экспериментальной отработки формулируется как достижение заданного уровня надежности при минимальных затратах средств и времени.
При такой постановке конкретизируются задачи этапа летных испытаний жидкостного ракетного двигателя, анализируется оптимальное распределение ресурсов между этапами стендовой (лабораторной) отработки и летных испытаний. Оптимизация производится исходя из следующих предпосылок: -условия подтверждения надежности сформулированы в виде: P=l,P„ PronpHJ j3, где: Р - частотность безотказной работы; Рн, Рю - соответственно, расчетное и заданное значение нижней границы одностороннего доверительного интервала вероятностей безотказной работы. j, j3 - соответственно, принятое для расчета и заданное значение доверительной вероятности. Этапы стендовых доводочных испытаний и летных испытаний рассматривают как последовательности испытаний жидкостного ракетного двигателя штатной конструкции, квалифицированных как успешные. Допускают, что увеличением объема стендовых испытаний можно компенсировать определенную неуверенность в достоверности имитации летных условий, если при этом jHM J3- Из приведенных выше соотношений можно найти эквивалент летных и стендовых испытаний: Э = NnJNm = m(l-j3)/ln(l-J3/JHM). Следовательно, если проведено NCH стендовых и N ли летных испытании, то эквивалентное, т. е. приведенное к летным условиям число испытаний, запишется в виде: N, = N + NCH 1п(Нз)Лп(Нз/)„м). Считают, что если капиталовложения на имитацию летных условий находятся в области допустимых значений, то наибольший экономический эффект достигается только результатами стендовых испытаний/22/. Однако, этот вьюод не может быть признан достаточно корректным, так как практически невозможно в наземных условия создать комплекс летных условий. А связанная с этим неопределенность может быть источником отказов в реальном полете (эксплуатации).
Разработка критериев выбора варианта стратегического плана испытаний
Выбор оптимального варианта стратегического плана испытаний проводится в соответствии с критерием оценки эффективности.
В зависимости от обеспеченности разработки товара средствами и временем критерий может быть сформулирован по-разному/26/.
При жестких ограничениях на выделяемые средства, т.е. при относительной (по сравнению с нормами) обеспеченности разработки товара средствами не более 1, критерий может быть сформулирован как минимум затрат на разработку при обеспечении заданных срока разработки и качества.
При некоторой избыточности выделяемых для разработки товара средств т.е. при относительной обеспеченности проекта более 1, критерий может быть сформулирован как достижение максимума качества товара при определенных времени разработки и полном использовании выделенных ресурсов.
При критерии, предусматривающем минимизацию затрат при ограничении на параметры процесса испытаний, варианты макропроекта предлагается генерировать таким образом, чтобы поэлементно уменьшить затраты на технические средства и виды работ по проведению испытаний.
Критерий будет сформулирован следующим образом: минимизировать объем затрат на испытания на этапе опытных образцов (ІСоо 0 при заданных ограничениях на технические параметры (Пз) и время выполнения испытаний (too з): где: і - номер варианта плана макропроектирования испытаний.
При критерии, предусматривающем максимизацию качеств объекта испытаний, варианты макропроекта генерируют таким образом, чтобы вложение денежных средств приводило к наибольшему росту качества разрабатываемого товара.
Критерий будет сформулирован следующим образом: максимизировать параметры разрабатываемого товара (ПІ) при заданных ограничениях на объем затрат (ІСооз) И время выполнения испытаний (too3): где: і - номер варианта плана макропроектирования испытаний.
Технические параметры представляют собой совокупность заданных техническим заданием или техническими условиями параметров товара и характеристик процесса испытаний, в частности, таких как полнота проверки функций при испытаниях, полнота имитации внешних условий, статистическая достоверность результатов (доверительная вероятность) испытаний.
Структура критериев позволяет решать поставленные задачи оптимизации стратегического плана как задачи линейного программирования, где в первом критерии в качестве минимизируемой функции является сумма затрат на реализацию плана испытаний по затратным элементам, а во втором критерии максимизируется функция качества товара, определяемая как сумма показателей качества товара в соответствии с моделью разрабатываемого товара.
Известно, что в общем виде задача линейного программирования /35/ формулируется следующим образом: найти максимальное (минимальное) значение целевой функции:
Следует отметить, что задача с двусторонними ограничениями щ Xj , pj может быть приведена заменой переменных Xj = 0 + Uj к задаче только с верхними границами 0 , щ , 5), где 65 = Pj + оц - верхняя граница на новую переменную Uj .
Особенностями задач линейного программирования являются то, что множество допустимых решений (допустимая область) представляет собой выпуклый многогранник, а наибольшее значение целевая функция принимает в одной из его вершин (угловых точек).
К задаче линейного программирования сводятся многие планово-экономические модели, например, для планирования опытного производства образцов в рамках стратегического планирования испытаний может быть использована модель задачи планирования производства, называется также задачей планирования сырья или производственных мощностей/36/.
1. Предложены формулировки вариантов программного заявления этапа испытаний с применением синергической технологии.
2. Стратегическим планом испытаний предложено называть решение относительно распределения во времени и пространстве ограниченного объема финансовых ресурсов между затратами на опытные образцы, средства испытаний, на разработку методик испытаний, подготовку персонала и испытательной базы, на мероприятия по оценке и обеспечению безопасности испытаний.
3. Разработана математическая модель, позволяющая оценить влияние затрат на испытания на финансовые результаты деятельности предприятия.
4. Разработан алгоритм стратегического планирования испытаний, позволяющий решать задачи такого планирования как при наличии так и при отсутствии аналога разрабатываемого товара.
5. Разработан критерий оценки вариантов стратегических планов испытаний, позволяющий оптимизировать процесс испытаний как при относительно (по сравнению с нормами) недостаточности, так и при относительной избыточности средств.
Похожие диссертации на Стратегическое планирование испытаний при разработке высокотехнологичных товаров машиностроения
