PDF-файл статьи

Научная статья

Original article

УДК 338.5

doi: 10.55186/2413046X_2023_8_3_123

МОДЕЛИРОВАНИЕ И ОЦЕНКИ ОСНОВНЫХ СОСТАВЛЯЮЩИХ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ МОДУЛЬНЫХ БПЛА С УЧЕТОМ ВЛИЯНИЯ УНИФИКАЦИИ

MODELING AND EVALUATION OF THE MAIN COMPONENTS OF THE TECHNICAL AND ECONOMIC EFFICIENCY OF MODULAR UAVS TAKING INTO ACCOUNT THE INFLUENCE OF UNIFICATION

Давыдов Алексей Дмитриевич, канд. экон. наук, доцент кафедры «Инновационная экономика, финансы и управление проектами» ФГБОУ ВО «Московский авиационный институт», г. Москва, E-mail: addavydov1959@gmail.com

Davydov Aleksey Dmitrievich, Candidate of Economic Sciences, Associate Professor, Department of Innovative Economics, Finance and Project Management, Moscow Aviation Institute, Moscow, E-mail: addavydov1959@gmail.com

Аннотация. Значимым фрагментом оценки технико-экономической обоснования проектов новой техники является адаптация имеющегося методического аппарата и разработка новых, оригинальных элементов такого аппарата, позволяющего обосновать технико-экономическую целесообразность унификации новой техники, в том числе в виде количественных показателей.

Здесь на примере беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) представлена оценка технико-экономической эффективности БПЛА, создаваемых на принципах модульного построения.

Abstract. A significant part of the assessment of the feasibility study of new technology projects is the adaptation of the existing methodological apparatus and the development of new, original elements of such an apparatus, which makes it possible to substantiate the technical and economic feasibility of unifying new technology, including in the form of quantitative indicators.

Here, on the example of unmanned aerial vehicles (UAVs), an assessment of the technical and economic efficiency of UAVs created on the principles of modular construction is presented.

Ключевые слова: унификация, модульные беспилотные летательные аппараты, технико-экономическая эффективность, технико-экономическое обоснование проектов

Keywords: unification, modular unmanned aerial vehicles, technical and economic efficiency, feasibility study of projects

В работах [2-4] была показана предпочтительность создания новых авиационных систем как помодульно распределенных систем или семейств машин, имеющих в своем составе и унитарные и модульные системы и образцы.

Анализ методических и нормативных материалов, например [1] с изменениями и дополнениями, позволяет констатировать уязвимости методического аппарата по оценке унификации создаваемой новой техники, в том числе, для рассматриваемых модульных БПЛА. Традиционно используемый методический аппарат разработан для традиционных, унитарных БПЛА и не учитывает особенностей и специфики создания и использования как семейств унитарных БПЛА [5], так и в особенности модульных БПЛА, где принципы унификации реализованы в большей мере.

Принимаемые в этих условиях решения могут искажать сущность и прогрессивность унификации и тем самым сдерживают ее практическую реализацию, не раскрывают ее технико-экономический потенциал.

Основной целью технико-экономической оценки эффективности унификации помодульно распределенных систем БПЛА как систем новой техники является экономическое обоснование использования унификации при создании и эксплуатации систем и выбора предпочтительных вариантов систем.

Целью такой оценки является обоснование следующих элементов технико-экономического обоснования:

• обоснование рационального уровня унификации систем;
• выбор наиболее эффективных направлений и мероприятий по унификации систем;
• определение затрат и эффектов от унификации систем;
• выявление влияния унификации на экономическую деятельность предприятий, осуществляющих разработку, изготовление и эксплуатацию унифицированных систем.

Оценка технико-экономической эффективности унификации осуществляется с учетом наиболее значимых технических, экономических и организационных факторов, влияющих на эффективность унификации и анализа затрат на проведение унификации и экономического эффекта от ее внедрения по всем стадиям жизненного цикла систем.

При оценке технико-экономической эффективности унификации систем целесообразно реализовать решение следующей упорядоченной последовательности задач:

• исследование целей и задач рассматриваемого вида и направления унификации систем;
• определение (доопределение) целей искомой оценки с учетом условий и специфики принимаемых решений и их последствий;
• выявление уровней, глубины декомпозиции, связей и динамики развития объекта унификации;
• определение областей образования разновидового эффекта от рассматриваемой по целям, месту и времени унификации систем;
• выявление соответствующих источников эффекта от проведения работ по унификации систем;
• определение, выбор и формирование системы показателей и основных составляющих оценки уровня унификации систем;
• разработка системы критериев, моделей, методик и алгоритмов оценки технико-экономической эффективности унификации систем.

Основу экономико-математических моделей критериев технико-экономической эффективности унификации систем составляет совокупность моделей оценки экономической эффективности от применения унификации по всем стадиям жизненного цикла.

Определение экономической эффективности унификации является одной из значимых составляющих и базируется на общих положениях определения экономической эффективности новой техники и инвестиций (капитальных вложений).

В основе комплексного обоснования выбора предпочтительных вариантов унифицированных систем лежат комплексные критерии эффективности, в экономической основе которых — модель «приведенных затрат», отражающая влияние фактора времени, например, в виде традиционного дисконтирования. Основой данных критериев и их экономических составляющих является оценка затрат на создание рассматриваемых систем БПЛА. Таким образом, задача определения экономической эффективности унификации в составе задач технико-экономического обоснования может быть сведена к определению затрат и эффектов от внедрения унификации по всем стадиям жизненного цикла систем.

Центральным элементом методического аппарата оценки затрат на создание унифицированных помодульно распределенных систем БПЛА является разработка совокупности показателей и оценки на их основе уровня унификации систем, позволяющих на ранних стадиях создания систем количественно оценить основные экономические и технико-экономические следствия различных направлений и методов унификации.

Уровень унификации, в принципе, характеризуется соотношением унифицированных элементов (в обычном понимании — заимствованных тождественно или незначительно адаптированных элементов) и оригинальных элементов.

Показатели оценки уровня унификации позволяют количественно оценить основные технико-экономические следствия различных направлений и методов унификации систем:

• оценить достигнутый уровень унификации новой техники, рассчитать экономический эффект от унификации помодульно распределенных систем БПЛА и процессов ее создания и использования;
• выявить перспективные направления совершенствования системы мотивации разработчиков, изготовителей и потребителей унифицированных помодульно распределенных систем БПЛА: материального и морального их стимулирования;
• выявить направления подготовки и управления персоналом разрабатывающих, серийных и эксплуатирующих организаций;
• более обоснованно выбрать предпочтительный вариант создаваемых помодульно распределенных систем БПЛА.

Здесь необходимо отметить, что при оценке уровня унификации принципиальным является разрешение относительно неопределенных элементов технико-экономического обоснования по следующим составляющим этой проблемы:

• необходимо определить, с какой целью проводится искомая оценка;
• необходимо выявить, на каком уровне декомпозиции системы такая оценка осуществляется;
• необходимо учитывать для какой стадии жизненного цикла проводится такая оценка;
• необходимо определить показатели оценки уровня унификации по составу базовых технико-экономических составляющих, единиц измерения и размерности, границам работоспособности;
• необходимо определить способ (правила) использования искомых оценок в системе комплексного обоснования проектных и программных решений.

Проблема оценки уровня унификации новой техники не является в настоящее время решенной вследствие как своей многозначности и сложности, так и из-за отсутствия разработанного методического аппарата унификации, в результате чего не используются резервы совершенствования производительности труда, снижения себестоимости новой техники, улучшения ее эксплуатационных и целевых характеристик.

По проблеме сущности унификации ведутся постоянные исследования. В том числе, по проблеме совершенствования понятийного аппарата унификации, объекта унификации, методов оценки эффектов, эффективности, уровня унификации, масштаба проведения работ по унификации, управлению ею и др.

Проведенный анализ работ по оценки уровня унификации дает основания для ряда следующих укрупненных выводов.

1. В публикациях и нормативных документах по-разному понимают и описывают сущность унификации, на разных предприятиях используются различные подходы к оценке уровня унификации с одним или несколькими показателями уровня унификации.
2. Используемая совокупность показателей не рассматривается как целостная система: применяются, как правило, разрозненные, обособленные и не взаимосвязанные коэффициенты унификации. Применяемые показатели можно объединить по наиболее общим признакам в две группы: показатели оценки уровня унификации для одной системы и для совокупности систем.

Оценка уровня унификации для одной системы может быть проведена следующим образом:

• на уровне составных частей: по количеству унифицированных типоразмеров в образце относительно общего количества типоразмеров, по количеству унифицированных типоразмеров в полной совокупности образцов, по стоимости унифицированных типоразмеров относительно стоимости образца;
• на уровне узлов и деталей: по количеству составных элементов в виде отношения количества унифицированных узлов, деталей, сборочных единиц к общему их количеству; по отношению их стоимостей, по отношению трудоемкости их изготовления.

Оценка уровня унификации для совокупности систем может быть проведена с учетом системных свойств совокупности дифференцированно на уровнях составных частей, узлов и деталей образцов следующим образом:

• по количеству составных частей с учетом коэффициента применяемости образца в составе семейства (системы) как базового образца;
• по трудоемкости изготовления образцов с учетом коэффициента применяемости и объема производства отдельных образцов в семействе;
• по количеству унифицированных составных частей базового образца, применяемых в образцах, с учетом коэффициента применяемости.

3. Здесь выделим четыре основных фактора, обусловливающие формирование показателей уровня унификации: категории составных частей, применяемых в расчетах; собственно методы расчета уровня унификации; уровень декомпозиции объекта унификации; стадии жизненного цикла системы, для которых проводится оценка. При этом простое, незначительное разночтение в понимании сущности этих факторов приводит к значительному расхождению в конечном результате.
4. Оценка уровня унификации проводится на основе соизмерения комбинаций разных все же категорий составных частей системы. В ряду таких категорий составных частей относят следующие категории: стандартные, заимствованные, покупные, унифицированные и оригинальные. По определению сущности категорий составных частей, участвующих в расчете, имеются определенные разночтения. Составные части системы обычно подразделяют на унифицированные, покупные, заимствованные, стандартные, оригинальные составные части. Однако зачастую унифицированными составными частями считают все составные части за исключением оригинальных составных частей (т.е. и стандартные, и покупные и заимствованные), или все составные части за исключением оригинальных и стандартных.

Если в идентичных экономико-математических моделях отражены разные представления о сущности элементов, участвующих в расчете, то, как следствие, это приводит и к разному конечному результату и к его различной интерпретации.

5. Уровень унификации рассчитывается различными методами. В зависимости от целей оценки используются методы расчета: валовой; стоимостной; по трудоемкости; по массе.

К валовому методу расчета уровня унификации относят методы расчета: по количеству составных частей, по количеству типоразмеров, по «условной составной части». На практике широкое распространение получил валовой метод расчета уровня унификации.

Метод расчета существенно влияет на величину показателя. В зависимости от метода расчета изменяется удельный вес категорий составных частей, участвующих в расчете. Метод расчета должен исключать влияние на величину показателя тех факторов, которые не зависят от результатов деятельности по унификации.

При этом затруднительно однозначно определить метод оценки уровня унификации даже при целевой ориентации направления оценки: в каких случаях, какой метод необходимо и целесообразно использовать, на какой стадии жизненного цикла, на каком уровне декомпозиции систем, и как он отражает результат деятельности, обусловленный унификацией.

6. Одной из важных проблем унификации является определение объекта унификации, выбор уровня декомпозиции системы, на котором проводится унификация.

Наибольшее число показателей, используемых в методиках оценки уровня унификации, рассчитываются как на уровне деталей, так и одновременно на других уровнях.

Ряд показателей применяется на любом уровне декомпозиции системы, хотя сами показатели инвариантными таким уровням не являются. Поскольку содержание и уровень проявления эффекта от унификации различны в зависимости от уровня декомпозиции систем, необходимо при проведении исследования эффективности, оценки и обоснования целесообразного уровня унификации обосновывать выбор уровня декомпозиции системы для каждого конкретного случая.

В качестве примера оценки уровня унификации для помодульно распределенных БПЛА рассмотрим гипотетический пример разработки проекта семейства БПЛА на основе действующего удачного образца

Расчет технико-экономической эффективности унификации здесь осуществляется комплексно, с учетом технических, экономических и организационных факторов, влияющих на эффективность унификации и анализа затрат на проведение унификации и экономического эффекта от ее внедрения по всем стадиям жизненного цикла систем.

Экономическая эффективность характеризуется системой экономических показателей. Основными показателями экономической эффективности унификации являются снижение затрат на удовлетворение заданной (прогнозируемой) потребности. Такая потребность определяется здесь как соотношение экономического эффекта, отражающего в стоимостном выражении экономию затрат на создание, эксплуатацию и использование БПЛА по целевому назначению и соответствующих затрат на достижение такой экономии.

Экономический эффект от унификации систем может быть дифференцирован в зависимости от стадий и времени его рассмотрения и проявления, разнообразия, вида и уровня систем, учитываемых при его определении, масштаба и др.

Корректность определения эффекта и его сопоставимость по направлениям и конкурирующим объектам унификации прежде всего зависят от однозначного соответствия элементов рассматриваемых объектов по уровням декомпозиции. Такими уровнями в рассматриваемом случае могут быть: «система БПЛА — образец БПЛА», «БПЛА — подсистема БПЛА», «подсистема БПЛА — агрегат БПЛА» и т.д.

Чем на более высоком уровне иерархии систем проводится унификация, тем больший спектр источников образования и проявлений разнозначных эффектов необходимо диагностировать, тем большую значимость приобретает комплексное экономическое обоснование технико-экономической целесообразности и перспектив унификации.

Эффект от унификации в семействе БПЛА может быть реализован на всех уровнях существования систем, по всем стадиям жизненного цикла систем (разработка, серийное производство, эксплуатация) на всех уровнях производства и разделения труда (предприятие, отрасль, народное хозяйство, межгосударственные структуры).

Однако, для реализации гарантированного проявления такого эффекта необходима адекватная целям, задачам и направлениям унификации система обоснования целеполагания, адекватного стимулирования, упреждающей диагностики объектов, мероприятий и соответствующих эффектов унификации.

При современной специализации общественного производства в создании систем принимает участие ряд предприятий, специализирующихся на выпуске отдельных подсистем и систем в целом. В данной ситуации, эффект от унификации в виде снижения затрат и времени на создание систем может быть получен (и практически достижим) всеми предприятиями с соответствующим вкладом в конечный интегральный эффект каждым из них.

Источники формирования экономического эффекта от унификации зависят от специфики конкретного изделия, от его конструктивных, технологических, эксплуатационных характеристик, от потребностей и масштабов его использования и др. Проявление экономического эффекта от унификации по всем стадиям жизненного цикла систем зависит, в том числе, от адекватной реализации в организационно-экономических системах. Среди основных факторов, определяющих формирование экономического эффекта, отметим следующие факторы.

1. Стадия ОКР. Основной экономический эффект от унификации на стадии разработки систем образуется за счет использования уже разработанных и/или серийно выпускаемых подсистем-модулей, нормативно ориентированных во времени на конкретный проект, либо специально под него выбранных и/или соответственно доработанных модулей. Такой подход предсказуемо ведет к уменьшению числа разрабатываемых оригинальных подсистем и ресурсного обеспечения, ориентированного на полный цикл их создания.

Основными источниками образования экономического эффекта от унификации здесь являются:

• уменьшение объема, трудоемкости, затрат и сроков на выполнение проектно-конструкторских работ с изменением их структуры и ресурсного обеспечения;
• уменьшение объемов, затрат и сроков выполнения работ по подготовке опытного производства (разработка, обеспечение и подготовка технологических процессов, проектирование и изготовление специальной технологической оснастки, инструмента и т.д.);
• снижение затрат на изготовление соответствующих опытных систем;
• уменьшение объема, затрат, сроков на проведение испытаний с изменением их структуры и ресурсного обеспечения;
• сокращение количества разрабатываемых специализированных испытательных стендов, макетов и т.п.;
• уменьшение объемов и сроков доводочных работ.

2. Стадия серийного производства. На стадии серийного производства основной экономический эффект от унификации образуется за счет увеличения серийности ранее производимых подсистем, ввиду расширения спроса на них как следствие унификации, а также за счет сокращения номенклатуры изготавливаемых оригинальных подсистем, «вытесняемой» унифицированными. Основными источниками образования экономического эффекта на стадии серийного производства являются:

• уменьшение объема, стоимости, сроков технологической подготовки производства (разработки технологических процессов, оснастки, приспособлений, специального инструмента);
• снижение себестоимости изготовления унифицированных систем за счет снижения трудоемкости их изготовления, сокращения производственного цикла, повышения коэффициента использования оборудования и др.;
• высвобождение основных производственных фондов за счет условного высвобождения численности работающих в основном производстве; снижения удельных показателей фондоемкости систем.

3. Стадия эксплуатации. На стадии эксплуатации эффект от унификации является комплексным в технико-экономическом смысле. Унификация повышает надежность систем, что, в свою очередь, повышает их располагаемую техническую эффективность. Основной экономический эффект здесь образуется за счет повышения качества систем, а также повышения организационно-экономического уровня эксплуатации за счет улучшения эксплуатационных характеристик унифицированных систем. Конкретные источники, образующие экономический эффект, зависят от специфики целевого использования унифицированных систем, особенностей их эксплуатации и адекватной их реализации. К наиболее общим источникам образования экономического эффекта от эксплуатации унифицированных систем можно отнести следующие:

• снижение затрат на техническое обслуживание и хранение за счет уменьшения трудоемкости технического обслуживания и сокращения затрат на содержание обслуживающего персонала; уменьшение потребности в запасных частях; снижение затрат на реконструкцию и переоборудование хранилищ, сооружений; снижения затрат на контрольно-поверочную аппаратуру;
• снижение затрат и времени на текущий и капитальный ремонт за счет уменьшения их объема, увеличения сроков межремонтных циклов и др.

В качестве примера влияния показателя унификации на принимаемые решения в рассматриваемом примере будем использовать коэффициент применяемости, В общем виде коэффициент применяемости может быть представлен следующим образом:

где К_н — количество вновь разрабатываемых агрегатов;

К_з — количество заимствованных (возможно с незначительными доработками) агрегатов;

К_об — общее количество агрегатов рассматриваемой системы.

Приведем оценки рационального уровня унификации в условиях, отображенных в таблице.

Предварительные оценки показывают, что в рассматриваемом случае максимально возможно достижение уровня унификации в смысле выбранного критерия до 80 %.

Однако при этом, допускается определенное снижение целевых характеристик, что приводит к снижению количественных оценок критерия «стоимость операции». Предпочтительным (рациональным) в этом смысле уровнем унификации является уровень в 60-65%.

Отметим также, что данный показатель при использовании его как уникального показателя унификации имеет ряд недостатков, в ряду которых выделим следующие.

Данный показатель не может быть явно учтен при оценке составляющих критерия комплексной технико-экономической эффективности: получаемые экономические эффекты в этом случае необходимо оценивать дифференцированно.

Также данный показатель не отражает значимость отдельных агрегатов в целом по изделию. В рассматриваемом случае можно добиться весьма высокого показателя уровня унификации, например, по конструктивным агрегатам более 90%. Однако создание модуля навигации может аннигилировать предполагаемые эффекты. Затраты на создание новой такого модуля могут составить 30-50% затрат на создание новой образца БПЛА в семействе. В этом случае эффекты от унификации крайне незначительны по сравнению с общими затратами на создание нового изделия. Сроки создания собственно модуля навигации могут в 2-3 раза превышать сроки создания остальных агрегатов и подсистем, что приведет не только к неоправданному использованию ресурсов при длительных сроках создания таких агрегатов и подсистем, но и фактически не приведет к ожидаемому (декларируемому) сокращению сроков их создания.

С другой стороны, учет стоимостных характеристик агрегатов в виде, например, весовых коэффициентов при оценке уровня унификации может исказить значимые параметры изделия. В рассматриваемом случае представляется важной «схожесть» вновь разрабатываемых образцов в семействе с базовым образцом. При использовании взвешенного показателя уровня унификации такая «схожесть» будет отражена недостаточно.

Выводы. Задача оценки уровня унификации систем по-прежнему актуальна в силу ее многозначности и сложности, унификации имеет существенные различия при технико-экономическом обосновании проектов.

Оценку уровня унификации необходимо и целесообразно проводить в привязке к целям и задачам, ставящимся при технико-экономическом обосновании проектов. Приоритетными целями работ по унификации, определяющими выбор метода оценки уровня унификации, являются следующие цели:

• сокращение сроков создания изделия;
• сокращение затрат на создание (разработку и серийное производство) и эксплуатацию изделия;
• сокращение затрат при эксплуатации и целевом использовании БПЛА.

Ожидаемые экономические эффекты при комплексной технико-экономической оценке работ по унификации существенны и значимы при технико-экономическом обосновании проектов и программ развития БПЛА.

Список источников

1. ГОСТ 23945.0-80. Унификация изделий. Основные положения. — Москва: Стандартинфом, 1980. — 6с.
2. Горелов Б.А., Давыдов А.Д., Силаев А.В., Тихонов А.В. Модели управления развитием распределенных технических систем. // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 2018. № 3 (696). С. 92-103.
3. Горелов Б.А., Давыдов А.Д., Тихонов А.В., Тужиков Е.З. Методы и модели оценки эффективности распределенных систем авиационной техники по критерию «стоимость-эффективность-время». // Стратегическая стабильность. 2019. № 1 (86). С. 20-25.
4. Горелов Б.А., Давыдов А.Д., Тихонов А.В. Задачи управления развитием помодульно распределенных систем авиационной техники // Экономика высокотехнологичных производств. — 2020. — Т. 1, № 1. — С. 37-48.
5. Салахутдинов И.Т. Экономическое обоснование оптимального решения проблемы выбора создания транспортного беспилотного летательного аппарата на различных стадиях жизненного цикла // Инновации и инвестиции. — 2021. — №2. — С. 35-38.

References

1. GOST 23945.0-80. Unifikaciya izdelij. Osnovnye polozheniya. — Moskva: Standartinfom, 1980. — 6s.
2. Gorelov B.A., Davydov A.D., Silaev A.V., Tihonov A.V. Modeli upravleniya razvitiem raspredelennyh tekhnicheskih sistem. // Izvestiya vysshih uchebnyh zavedenij. Mashinostroenie. 2018. № 3 (696). S. 92-103.
3. Gorelov B.A., Davydov A.D., Tihonov A.V., Tuzhikov E.Z. Metody i modeli ocenki effektivnosti raspredelennyh sistem aviacionnoj tekhniki po kriteriyu «stoimost’-effektivnost’-vremya». // Strategicheskaya stabil’nost’. 2019. № 1 (86). S. 20-25.
4. Gorelov B.A., Davydov A.D., Tihonov A.V. Zadachi upravleniya razvitiem pomodul’no raspredelennyh sistem aviacionnoj tekhniki // Ekonomika vysokotekhnologichnyh proizvodstv. — 2020. — T. 1, № 1. — S. 37-48.
5. Salahutdinov I.T. Ekonomicheskoe obosnovanie optimal’nogo resheniya problemy vybora sozdaniya transportnogo bespilotnogo letatel’nogo apparata na razlichnyh stadiyah zhiznennogo cikla // Innovacii i investicii. — 2021. — №2. — S. 35-38.

Для цитирования: Давыдов А.Д. Моделирование и оценки основных составляющих технико-экономической эффективности модульных БПЛА с учетом влияния унификации // Московский экономический журнал. 2023. № 3. URL: https://qje.su/ekonomicheskaya-teoriya/moskovskij-ekonomicheskij-zhurnal-3-2023-29/

© Давыдов А.Д, 2023. Московский экономический журнал, 2023, № 3.