Концепция управления наземной космической инфраструктурой на основе мониторинга ее состояния
Направления совершенствования технической структуры НКИ
Современный режим финансирования космической деятельности обусловливает следующие направления развития НКИ:
• постепенная модернизация большинства существующих объектов без вывода их из эксплуатации;
• вывод из эксплуатации объектов достигших предельного состояния с последующим вводом их в эксплуатацию после полной модернизации;
• вывод из эксплуатации стартовых и технических комплексов морально устаревших РН. использующих высокотоксичные компоненты ракетных топлив и создание на их основе новых объектов, с максимальным использованием оборудования и сооружений, пригодных к дальнейшей эксплуатации;
• создание новых объектов с максимальным использованием оборудования и сооружений, пригодных к дальнейшей эксплуатации и входящих в состав неприменяемых в настоящее время объектов;
• передача в собственность или субаренду объектов, эксплуатация которых в сложившихся условиях нерентабельна.
Модернизация и создание новых объектов НКИ должны обеспечить совершенствование их качественного состояния и, прежде всего, улучшение следующих групп показателей:
- надежности и безопасности эксплуатации, в том числе экологической;
- уровня информационного обеспечения принятия решений при управлении состоянием и развитием НКИ;
- универсализации и унификации;
- автоматизации и механизации;
- эргономичности.
Совершенствование технической структуры НКИ должно происходить с учетом возрастающих требований к условиям подготовки составных частей РКН на технических комплексах, которые должны отвечать требованиям международных стандартов по обеспечению надежности и безопасности работ, а также по обеспечению чистоты и ТВР в помещениях.
В настоящее время в соответствии с направлениями развития средств выведения и орбитальных средств можно выделить следующие группы мероприятий, направленных на развитие технической структуры космодрома “Байконур.
1. Переоборудование существующих ТК в соответствии с дальнейшим развитием и совершенствованием средств выведения и орбитальных средств. Переоборудование ТК заключается в частичной замене ряда элементов наземного технологического и контрольно-испытательного оборудования и его доукомплектовании до необходимого состава. В случаях, когда переоборудование ТК является нецелесообразным по технико-экономическим причинам или когда решается вопрос о принятии в эксплуатацию КА, не имеющих аналогов, создаются новые ТК. Как правило, создание новых ТК обусловлено совершенствованием применяемых технических устройств, максимально возможной автоматизацией труда и проведением тестовых проверок бортовых систем РН и КА наземными информационно-вычислительными комплексами. В свою очередь, применение на ТК современного технологического оборудования накладывает непременные условия совершенствования (модернизации) технических систем, обеспечивающих работу этого оборудования. Количественное изменение состава технической структуры космодрома и качественное обновление его объектов будут происходить не только в результате появления новых отечественных средств выведения и орбитальных средств, но и вследствие расширения рынка оказания космических услуг по подготовке и запуску иностранных КА.
Из анализа прогнозных данных по запускам КА до 2020 года необходимо выполнение следующих работ:
- существующий ТК для подготовки КА связи и вещания ”Экспресс-А”, “Экспресс-АМ” необходимо дооборудовать до 2006 года под КА “Экспресс-МД”, “Луч-5” и “Гном”, затем до 2008 года - под КА “Экспресс-АК” и “Садко”, до 2010 года- под КА “Экспресс-АТ” и до 2013 года - под КА “Экспресс-МУ”;
- ТК для подготовки КА коммерческой связи “Ямал-200” до 2008 года целесообразно дооборудовать под КА “Ямал-200М”, а до 2012 года - под КА “Ямал-300”;
- ТК для подготовки КА оптикоэлектронного наблюдения “Ресурс-ДК” целесообразно дооборудовать до 2006 года под КА гидрометеорологического назначения “Электро-Л” и до 2007 года под КА многоспектральной съемки местности “Ресурс-01”;
- ТК КА для подготовки навигационного КА системы ”ГЛОНАСС” до 2005 года целесообразно дооборудовать под КА “Глонасс-М”;
- ТК КА научного назначения целесообразно дооборудовать до 2006 года под астрофизические КА “Спектр-Р” и до 2007 года - под КА “Спектр-РГ, УФ”.
Для обеспечения функционирования МКС и национальной космической станции “Мир-2М”, создание которой планируется к 2015 году целесообразно расширить и дооборудовать ТК для подготовки КА “Союз-ТМА” и “Прогресс М 1”.
2. Создание, совместно с Республикой Казахстан, космического ракетного комплекса “Байтерек”.
3. Модернизация существующих стартовых и технических комплексов под РН “Протон-М”, РН “Союз-2”, РН “Зенит-3” и РН “Циклон-2” с перспективными РБ “Бриз-М” и КВРБ.
4. Создание универсальных технических комплексов подготовки РН, РБ, КА, КГЧ, а также обеспечение заправки КА и РБ компонентами ракетного топлива и сжатыми газами в чистовых помещениях, позволяющие существенно снизить номенклатуру существующих технических комплексов РН, РБ, КА, КГЧ, повысить надежность их подготовки и снизить затраты на эксплуатацию.
5. Создание и ввод в эксплуатацию универсальных передвижных заправочных станций для заправки двигательных установок КА и РБ непосредственно на рабочих местах их подготовки.
Углубленный контроль технического состояния оборудования объектов НКИ с применением методов и средств неразрушающего контроля осуществляется выборочно по заданиям предприятий, в ведении которых они находятся. Преимущественно это оборудование и сооружения стартовых и частично технических комплексов.
Результаты контроля не систематизируются и вследствие этого затруднена работа по коррекции математических моделей изменения определяющих параметров оборудования и количественной оценке технического состояния оборудования и сооружений объектов НКИ в целом.
Продление ресурса оборудования осуществляется лишь условно: при условии углубленного контроля его технического состояния перед каждым пуском РКН, что вызвано низкой достоверностью прогнозирования изменения технического состояния оборудования.
Углубленный контроль технического состояния оборудования методами неразрушающего контроля осуществляется только до начала его функционирования и в некоторых случаях после окончания. Полученная при этом информация не позволяет с высокой достоверностью прогнозировать значения параметров оборудования, которые будут иметь место в процессе его функционирования. Для организации функционального контроля состояния оборудования необходима его доработка. Характер этой доработки и требования к ней могут быть выявлены в ходе опытных работ на оборудовании объектов НКИ, находящихся в эксплуатации. Вследствие этого целесообразно системе мониторинга дополнительно придать исследовательские функции.
Доступ органов управления эксплуатацией даже нижнего уровня иерархии к информации, полученной в процессе мониторинга технического состояния объектов НКИ, затруднен в связи с отсутствием соответствующей компьютерной базы данных.
Названные недостатки обусловлены отсутствием полноценной системы мониторинга технического состояния объектов НКИ, функционирующей в интересах всей космической отрасли. Результатами функционирования такой системы могли бы пользоваться все уровни управления эксплуатацией КСр от эксплуатационных подразделений предприятий промышленности до Федерального космического агентства.
Переход к рыночным отношениям между предприятиями промышленности, а также выход на мировой рынок космических услуг требуют совершенствования экономической работы в области эксплуатации объектов НКИ. В условиях ограниченного бюджетного финансирования важной стала задача получения объективной картины затрат на эксплуатацию объектов НКИ и подготовку к пуску РКН, а также выявления возможностей их сокращения.
Предварительные исследования эксплуатационных затрат показывают, что значительная их часть (~ 40%) связана с содержанием эксплуатационных подразделений. Для оптимизации структуры и численности этих подразделений необходима информация, на основе которой могут быть построены зависимости стоимости и продолжительности эксплутационных работ от количества и квалификации персонала их выполняющего, и соответствующий научно-методический аппарат.
Для обеспечения экономичной эксплуатации КСр важным является не только снижение эксплуатационных затрат, но и обеспечение своевременности запуска КА или, по крайней мере, минимизация задержек пуска РКН, ибо последние в случае выполнения коммерческих запусков КА сопровождаются неустойками больших размеров. Для решения этой задачи необходимо знать характеристики эксплутационных процессов и отдельных работ, от которых зависит величина задержки пуска РКН:
- продолжительность ремонта и количество ложных ремонтов;
- количество ошибок I и II рода при контроле технического состояния оборудования;
- нештатные ситуации и сопровождающие их признаки;
- решения, принятые для их устранения и результаты их выполнения;
- время доставки ЗИП и др.
Названная информация нужна также и для моделирования функционирования системы эксплуатации КСр. Сбор такой информации в настоящее время не осуществляется.
Исключительно важным также является вопрос об оценке эффективности вложения средств в модернизацию объектов НКИ и обоснования необходимого объема инвестиций в этот процесс как за счет бюджетных, так и внебюджетных средств. Предыдущий этап функционирования системы эксплуатации КСр характеризовался тем, что модернизация оборудования объектов НКИ проводилась, как правило, только в интересах обеспечения выполнения новых задач и сопровождалась качественным обновлением его технического состояния лишь в редких случаях.
Снижение эксплуатационных расходов наряду с качественным обновлением оборудования НКИ, направленным на повышение его надежности и безопасности, будет способствовать повышению конкурентоспособности российских космических услуг.
В настоящее время круг объектов, находящихся в ведении Роскосмоса постоянно расширяется. Однако до сих пор еще не сформировалась организационная структура управления (ОСУ) и система эксплуатации этих объектов в целом, адекватная сложившейся структуре космической отрасли. Как уже отмечалось выше, большая степень самостоятельности ее предприятий приводит в ряде случаев к несовпадению их собственных интересов и генеральных государственных целей, за реализацию которых несет ответственность Роскосмос. Существующая линейная структура управления, основанная преимущественно на договорных отношениях, далеко не всегда справляется с названными противоречиями. Для коррекции этой структуры необходима количественная информация о степени целевого и функционального сходства задач, решаемых на нижних уровнях системы эксплуатации объектов НКИ.
Для обеспечения выполнения все возрастающего объема услуг, предусматриваемых государственными, международными и коммерческими программами, и конкурентоспособности России на мировом рынке космических услуг в условиях ограниченного финансирования, не позволяющего осуществлять качественное обновление объектов НКИ требуемыми темпами, необходимо совершенствовать систему управления состоянием и развитием как технической, так и организационной компоненты НКИ. При этом формирование управленческих решений должно осуществляться с учетом всех факторов, от которых зависит эффективность функционирования НКИ: технических, экономических, организационных и технологических. Первым шагом на этом пути должна стать организация информационного и научно-методического обеспечения функционирования названной системы. Для решения этой задачи целесообразно создать систему мониторинга состояния НКИ, которая охватывала бы все аспекты ее (инфраструктуры) функционирования как технические, так и организационные.
Прежде чем формулировать цели и задачи мониторинга НКИ необходимо вскрыть сущность понятия мониторинга и выявить на основе анализа различных систем мониторинга наиболее существенные общие признаки, формирующие их облик.
Термин "мониторинг" появился накануне Стокгольмской конференции ООН по окружающей среде (Стокгольм, 5-16 июня 1972 г). Он образован от латинского слова "monitor", что означает "впередсмотрящий", "наблюдающий", "надзирающий", "предостерегающий" или "советующий" (One who warns or advises). Этот термин, по-видимому, появился в противовес термину "контроль", ибо в его трактовку включалось не только наблюдение и получение информации, но и элементы активных действий, направленные на получение необходимого результата в будущем. Пожалуй, можно согласиться с высказыванием Дирк ван дер Верфа: "Мониторинг ориентирован в будущее, в то время как проверка (контроль) ориентированы на прошлое.
Анализ систем мониторинга в различных областях [47] показывает, что одной из важнейших причин их возникновения послужила необходимость предотвращения опасности в самом широком понимании этого слова. Это и непосредственная угроза для жизни и здоровья человека, и угроза для объектов государственной важности и угроза экономических потерь или потерь социального характера. Поэтому главной целью мониторинга является предотвращение этой опасности посредством прогнозирования сценариев поведения объектов мониторинга и предупреждения о неблагоприятном характере этого прогноза лиц, принимающих решения.
На основании сказанного можно дать следующее определение мониторинга.
Мониторинг - это информационно-аналитический процесс обеспечения выработки управленческих решений, направленных на предотвращение неблагоприятного изменения состояния объекта мониторинга. Он включает в себя совокупность последовательных действий информационного и аналитического характера:
- наблюдение за объектом мониторинга и сбор информации об его состоянии;
- оценка текущего состояния объекта мониторинга и прогноз его изменения;
- подготовка вариантов управленческих решений с оценкой риска их принятия.
Под системой мониторинга будем понимать систему, реализующую процесс мониторинга.
Исходя из данного выше определения мониторинга, систему мониторинга можно интерпретировать как систему поддержки принятия решений в системе управления состоянием объекта мониторинга (рис. 6.7). Наиболее важными решениями, которые должны поддерживаться системой мониторинга наземной космической инфраструктуры, как организационно-технической системы, являются следующие решения:
о продлении срока службы и ресурса объектов НКИ;
о возможности допуска этих объектов к проведению конкретных запусков космических аппаратов;
о необходимости выполнения на них ремонтно-профилактических и ремонтно-восстановительных работ;
о необходимости внесения изменений в состав и конструкцию оборудования объектов НКИ, организационно-штатную структуру эксплуатационных подразделений и организационную структуру управления эксплуатацией КСр.
Кроме того, чрезвычайно важной является поддержка принятия оперативных решений, обеспечивающих наилучший в сложившихся обстоятельствах выход из нештатных ситуаций.
Значительная часть объектов НКИ относится к числу опасных производственных объектов, т. к. в их состав входят стационарные грузоподъемные механизмы, оборудование, работающее под давлением более чем 0,07 МПа, емкости с опасными веществами (хранилища компонентов ракетного топлива), оборудование, в котором имеет место нагрев воды более чем на 115°С (котельные, ТЭЦ). Правовые, экономические и социальные основы обеспечения безопасной эксплуатации опасных производственных объектов (ОПО) определены Федеральным законом. Однако наличия только институциональной системы недостаточно для реального обеспечения безопасности ОПО. Необходима также система, которая позволяет предупредить аварию или иную неблагоприятную ситуацию на конкретном объекте за счет заблаговременного ее предсказания и своевременного принятия превентивных мер. Роль такой системы и выполняет система мониторинга состояния НКИ. Первоначально объектами мониторинга были стартовые комплексы (СК) космического назначения. Необходимость первоочередного внедрения системы мониторинга на этих комплексах была обоснована ранее в разделе 6.4.
Таблица 6.2 иллюстрирует эволюцию объектов мониторинга в космической отрасли.
Таблица 6.2