Анализ проблем диверсификации прикладных исследований в наукоемкой промышленности с учетом возможностей использования испытательной и полигонной базы

При разработке новой авиационной техники зачастую возникает потребность в создании новых объектов экспериментальной и полигонной базы (ЭПБ) для проведения испытаний как на стадии прикладных исследований, так и на стадии выполнения опытно-конструкторских работ (включая проведение сертификационных испытаний). Существующие стенды могут быть не рассчитаны на работу с более крупной авиационной техникой или ее элементами, а также не обеспечивать условия близкие к реальным, а модернизация экспериментальной базы под заданные требования бывает невозможна.

Традиционно основная часть объектов ЭПБ всегда была сосредоточена на базе ведущих отраслевых научно-исследовательских институтов. Причем создавались универсальные объекты, предусматривающие использование на всех стадиях исследований и разработок. Такая государственная политика была обусловлена следующими аспектами:

• -    в научно-исследовательских институтах сосредоточены самые квалифицированные (высококвалифицированные) сотрудники, которые непосредственно при-

• думывали и разрабатывали новые технологии;

• -    наличие большого количества конструкторских бюро, для каждого из которых экономически нецелесообразно строить собственные стенды, что определяет потребность в универсальности экспериментальной базы, а также необходимость обеспечения независимости результатов испытаний;

• -    необходимость обеспечения достаточной загрузки ЭПБ [1, 2].

На сегодняшний же день в РФ реализован переход к управлению промышленными организациями наукоемких отраслей через государственные корпорации, одновременно контролирующие предприятия смежных отраслей и даже некоторые исследовательские институты. В сфере авиастроения реализуется политика объединения конструкторских бюро и т.д. Однако, до сих пор не прослеживается четкая государственная политика по созданию, развитию и поддержанию экспериментальной базы. С одной стороны, предполагается, что основной фонд экспериментальных объектов содержится на балансе у государства (в научно-исследовательских институтах), но отдельные субсидии на поддержания ЭПБ не предоставляются. С другой стороны, на создание новых стендов претендуют «коммерческие» промышленные организации, причем, при непосредственной финансовой поддержке государства. Также необходимо отметить, что одной из актуальных проблем эксплуатации ЭБ является обеспечение ее загрузки [1], что накладывает ряд ограничений на возможности содержания множества специализированных стендов.

Описанное выше обуславливает целесообразность разработки методического инструментария для обоснования государственной политики в области диверсификации создания и использования экспериментальной базы в наукоемких отраслях промышленности.

В работе предлагается метод (основанный на теории массового обслуживания), который позволяет определить условия, при которых целесообразна диверсификация использования экспериментальной базы на стадиях прикладных исследований и опытно-конструкторских работ (ОКР).

Метод определения рациональных условий диверсификации использования экспериментальной базы в интересах выполнения прикладных исследований и разработок

Рассматривается два варианта государственной политики в области использования экспериментальной базы при возникновении необходимости обеспечения проведения испытаний в новых условиях, которые не могут быть реализованы в рамках существующих объектов.

• 1.    Создается универсальный стенд, на котором проводятся все виды исследований и испытаний (как на стадии исследований, так и на стадии ОКР)

• 2.    Создаются отдельные стенды, специализированные под испытания на разных стадиях жизненного цикла.

Рассмотрим модель эксплуатации ЭБ, основным критерием эффективности является прибыль организации от содержания ЭБ. Далее рассматриваем два варианта обслуживания заявок – на различных специализированных объектах ЭБ или универ- сальном стенде. Причем, при проведении испытаний на стадии ОКР заказчики готовы доплатить надбавку за срочность, которая убывает со временем t, прошедшим с момента получения заявки по известной функции F(t). Объекты экспериментальной и полигонной базы рассматривались как каналы или узлы обслуживания в виде систем массового обслуживания (СМО), например, в работе [3].

Предположим, что заявки на испытания в рамках прикладных исследований и ОКР поступают (случайным образом) соответственно с интенсивностями λ 1 и λ 2 заявок в сутки. Пусть средние продолжительности выполнения данных видов испытаний равны τ 1 и τ 2 часов. Если потоки событий «заявка поступила» и «заявка выполнена» являются простейшими (интервалы между событиями распределены согласно показательному распределению), тогда, в случае испытаний на специализированных стендах, интенсивности обслуживания в зависимости от дальности равны:

1 1 д = -; д2 = —

• ^{т т 2}. (1)

Данная система представляет собой две независимые одноканальные СМО. Предполагается, что если на момент поступления заявки очередь занята, то заявка находится в режиме ожидания, а стоимость надбавки за срочность уменьшается пропорционально времени в очереди.

Для указанных СМО предполагается оценка длительности очереди для каждой заявки, а также средней длительности очереди.

В случае проведения испытаний на универсальном стенде поток заявок будет общим X = Д + Д , но предлагается учитывать временные и финансовые затраты на переоборудование объекта ЭБ для обеспечения проведения другого вида испытаний:

• . 1 , . 1д=—; ^2=—г-т1 +Ат т 2 +ЛГ1

Здесь Л т — временные затраты на переоборудование объекта для проведения испытаний вида k (принимает значение 1 для стадии прикладных исследований и 2 для стадии ОКР).

В рамках имитационной модели задается следующее правило. Пусть i – порядковый номер обслуживаемой (а не полученной) заявки. Тогда, если k = k j, то 7 = Н , в противном же случае - i '

Н = 7.

Также при наличии нескольких видов испытаний в очереди отдается предпочтение заявкам с надбавкой за срочность во избежание финансовых потерь. Т.е. предполагается, что научные исследования можно спланировать так, что ожидание в очереди (возможно длительное) не столь критично, также можно задать правило максимальной длительности очереди, когда приоритет обслуживания заявки на испытания в рамках прикладных исследований будет наивысшим (например, во избежание срывов сроков контрактов).

В результате моделирования за фиксированный промежуток времени может быть оценено количество полученных заявок, число обслуженных из них, временные затраты для определения стоимости надбавки за срочность, коэффициент загрузки стендов.

После определения значения указанных характеристик можно переходить к оценке прибыли организации за проведение испытаний. Для определения граничных условий, при которых достигается паритет для рассматриваемых стратегий диверсификации использования ЭПБ, предлагается вы- писать выражения, описывающие прибыль предприятий для указанных стратегий.

Пусть за временной период T было проведено N и N ^' испытаний в рамках прикладных исследований, N и N ^' испытаний в рамках ОКР соответственно в случаях специализированных и унифицированного объектов ЭПБ. Для указанных видов испытаний имеется фиксированная выручка R , а также дополнительная надбавка Л R ₂ ( t ) для стадии ОКР.

При отказе от диверсификации использования ЭБ прибыль сокращается по причине увеличения длительности обслуживания заявок за счет повышения общей загрузки стенда (слияние потоков заявок), появления затрат на переоборудование стенда с подг , а также увеличения части за- трат на проведение испытаний в рамках прикладных исследований. В противовес указанным изменениям сокращаются затраты на создание и поддержание работы ЭБ (далее обозначим в виде амортизационных затрат). Затраты на проведение одного эксперимента обозначим с эксп , при- чем на стадии прикладных исследований стоимость испытаний на специализированных с эксп и универсальном с эксп стендах будут отличаться. Амортизационные затраты будем считать за указанный времен-аморт             аморт нои период:   СХс (T ) + С2с (T ) и

Саморт у (T ) соответственно.

Тогда выражения для прибылей можно представить в следующем виде:

N 2

П = N • r + £(R + ЛR2 (t)) - n • с - n2 • c7 - с (t) - со (t) -=1                       '                                                                                       (4)

^N 1^{' N} 2^'

П = ^(Rx - спод) + ^(R + ЛR2 (t ) - спод) - N • еТс - N; • егккс - Саморт (T) j=1              1           l=1                                                                                                    (5)

где

подг	подг с1	, при	k	* k j -
с = 1
j                  1	0	, при	k j	= k j -
подг	подг С 2	, при	kl	* k - 1
с = *	0	, при	kl	= k t - 1

Сравнивая значения прибыли, можно определить условия, при которых рациональна каждая из рассматриваемых стратегий диверсификации использования ЭПБ.

Заключение

Таким образом, в работе представлен метод, позволяющий сравнивать эффективность стратегий диверсификации использования экспериментальной и поли- гонной базы на стадиях прикладных исследований и опытно-конструкторских работ, включая оценку целесообразности создания унифицированных стендов для испытаний в рамках указанных видов работ. Предложенный подход направлен на повышение обоснованности принятия решений о создании и использовании объектов экспериментальной базы в наукоемкой промышленности.