И применения (эксплуатации).

Второй учебный вопрос.

Жизненный цикл технического средства и его характерные этапы

развития в процессе создания (промышленного производства)

Технику как совокупность средств обычно рассматривают и изучают в процессе развития. Отдельные технические средства, изделия можно рассматривать в процессе создания и (или) в процессе применения, т. е. в рамках одного жизненного цикла. Процесс развития техники складывается из жизненных циклов отдельных технических средств. Историческое развитие общества, приводящее к возникновению новых потребностей, с одной стороны, и фундаментальные открытия естествознания, новые научные достижения, с другой стороны, становятся объективными причинами необходимости и воз­можности создания и применения новых образцов изделий.

Именно с осознания новой цели (необходимости удовлетворения новой или изменившейся потребности) начинается жизненный цикл изделия, хотя не исключено, что идея создания нового изделия инициируется возмож­ностями использования новых материалов, технологий, конструкторских решений, накопленным опытом эксплуатации и т.п. Заканчивается жизненный цикл изделия его моральным старением или исчезновением потребно­сти, для удовлетворения которой использовались изделия данного типа.

При описании и изучении изделий их жизненный цикл делят на составные элементы (этапы, стадии), отличающиеся специфическими чертами и особенностями решаемых с их помощью задач. Так иногда различают иде­альный жизненный цикл изделия, включающий изучение потребности, проектирование и планирование, и материальный жизненный цикл, в котором выделяют этапы строительства, освоения, эксплуатации (например, поточной линии) или этапы изготовления, развертывания применения (например, системы мониторинга окружающей среды при помощи метеорологических спутников).

Более общепринятым является выделение из жизненного цикла процесса создания и процесса применения изделия. Составными частями процесса создания являются стадии разработки, изготовления и поставки изделия данного типа. Составными этапами процесса применения (эксплуатации) готовых образцов изделий являются хранение, транспортировка, профилактика, техническое обслуживание, ремонт, подготовка к применению, собственно применение.

На начальных стадиях проектирования изделия, таких, как разработка технического задания, технического предложения, эскизного проекта, технического проекта, рабочей документации, относящихся к идеальному цик­лу, решения воплощаются в документации и касаются всех изделий данного типа, подлежащих изготовлению. На последующих стадиях процесса создания, таких, как изготовление опытных образцов, проведение автономных, комплексных, межведомственных и государственных испытаний, подготовка документации на изделия серийного производства, изготовление и испытание установочной партии изделий, изготовление серийных образцов, объектом исследования могут быть как все изделия данного типа, так и каждый конкретный образец (экземпляр). В процессе создания (разработки) основного изделия можно разрабатывать, изготовлять и применять вспомогательные изделия: опытные образцы, экспериментальные установки, контрольно-проверочное оборудование и т. п. Жизненные циклы таких изделий, есте­ственно, могут не совпадать с жизненным циклом основного изделия, являющегося объектом проводимого исследования.

Процесс создания и процесс применения изделия представляют в виде последовательных стадий работ, каждая из которых может расчленяться на более мелкие этапы и далее на отдельные работы. Отдельные работы, выполняемые разработчиками и изготовителями различных составных частей изделия, являются независимыми и могут проводиться параллельно. Но в общем случае результаты работ и этапов по отдельным составным частям влияют на проведение работ по другим частям изделия. Поэтому более точно процесс создания и процесс применения изделий могут быть представлены так назы­ваемым сетевым графом, «вершины - события» которого находятся в строгом упорядочении через «дуги - работы». Кроме того, на множестве событий выделяют так называемые контролируемые события, после реализации которых проводится анализ полученных результатов по изделию в целом и принимается решение о переходе к последующей стадии.

В процессе выполнения стадий, этапов и отдельных работ, а также при анализе полученных результатов участники процесса создания и процесса применения изделий принимают решения, связанные с разработкой, изго­товлением, эксплуатацией и, собственно применением всех изделий данного типа и каждого экземпляра в отдельности. Все прикладные исследования, в том числе исследования эффективности и надежности, сопровождающие процесс создания и процесс применения изделий, непосредственно связаны с обоснованием всей совокупности принимаемых решений.

Для обоснования технических решений осуществляется процесс, который называется исследованием. Термин «исследование» в этом случае используется, как правило, для обозначения деятельности людей и коллективов по обоснованию (принятию) проектных, конструкторских и управленческих решений, так или иначе связанных с надежностью, эффективностью и безопасностью. Таким образом, имеются в виду в первую очередь прикладные исследования в области надежности, эффективности и безопасности техники.

Внешними изысканиями, по отношению к прикладному анализу, считают фундаментальные исследования, например, теоретические разработки проблем надежности, эффективности и безопасности. Их содержанием могут являться: классификация объектов, задач и методов прикладных исследований, определение направлений их дальнейшего развития; усовершенствование методологии прикладных исследований, т.е. общих положений, методик, математических основ и принципов обоснования решений; создание и развитие методов и специального математического обеспечения планирования и управления процессом создания и процессом применения техники.

Рассмотрим содержание основных решений, принимаемых на контролируемых стадиях работ в процессе создания и применения изделий.

В процессе осуществления первой стадии - разработки технических требований (технического задания) - проводят анализ вновь появившейся потребности и возможностей ее удовлетворения ранее освоенными или новыми изделиями. При этом задачу обоснования решения формулируют в одном из следующих вариантов:

- определение целесообразности разработки нового изделия;

- определение целесообразных сроков создания изделия;

выбор целесообразного (оптимального) ряда изделий одного класса.

В результате решения любой из перечисленных задач может быть обосновано техническое задание (технические требования) на разработку нового изделия. Специфика анализа на этой стадии «от потребности», проводимого, как правило, научно-исследовательскими институтами заказывающих отраслей, заключается в том, что в ТЗ (или проекте ТЗ) в первую очередь указывают потребительские свойства нового изделия, т.е. свойства и их возможные сочетания, определяющие потребительскую ценность изделия.

На второй стадии - разработке технического предложения, - проводят анализ возможностей создания изделия с желаемыми потребительскими свойствами и соответствующими конструктивными и эксплуатационными свойствами, облика вновь создаваемого изделия. Специфика анализа на этой стадии «от возможностей», проводимого, как правило, головными конструкторскими бюро и институтами разрабатывающих отраслей, заключается в том, что дополнение перечня потребительских свойств конструктивными и эксплуатационными характеристиками позволяет ставить задачу определения затрат ресур­сов на создание и применение различных вариантов изделия. Задачи обоснования решений формулируют в виде:

- выбора рационального сочетания проектных параметров;

- сравнения вариантов облика создаваемого изделия.

Кроме того, знание диапазона возможных эксплуатационных свойств будущего изделия позволяет уточнить возможные варианты применения изделий для удовлетворения потребностей, рассмотренных при разработке ТЗ. Результатом исследований на рассмотренных стадиях является согласование и утверждение ТЗ и принятие решения о создании нового изделия (определяется основная кооперация, предварительные планы опытно-конструкторских работ).

На следующих стадиях эскизного и технического проектирования проводят детальную проработку проекта, разработку проектно-конструкторской, технологической и эксплуатационной документации, разрабатывают Единый план (ЕП) создания изделия, программные докумен­ты по обеспечению надежности, экспериментальной отработке, увязывают сроки изготовления, испытаний, поставки опытных и штатных образцов.

Именно на этих стадиях принимается основная доля конструкторских и технологических решений, при этом повторяются решения, связанные с разработкой ТЗ и выбором рационального сочетания параметров, но на более низких иерархических уровнях структуры создаваемого изделия. Процесс проектирования заканчивают на уровне элементов (механизмов, агрегатов, радиоизделий), уже выпускаемых промышленностью. Тем самым завершают идеальный цикл жизни нового изделия и планирование его материального цикла.

Наряду с формами решений, рассмотренными выше, на этих стадиях могут быть поставлены задачи оптимального планирования, обоснования программных документов.

Последующие стадии проектирования новых образцов, как это ранее было отмечено, включают: разработку рабочей документации, изготовление и испытание опытных образцов с корректировкой рабочей документации, комплексные и межведомственные испытания, государственные испытания, подготовку документации на изделия серийного производства, изготовление и испытания установочной партии изделий с корректировкой документации для серийного производства.

При этом реализуются жизненные циклы экспериментальных образцов, предназначенных для экспериментальной проверки качества конструкторской, технологической и частично эксплуатационной документации, в соответствии с которой затем будут реализовываться жизненные циклы серийных образцов создаваемого изделия. Основные задачи исследования на этих ста­диях ставят с целью экспериментальной проверки соответствия заложенных в документацию свойств создаваемого изделия требованиям ТЗ.

На стадии опытной эксплуатации (если она предусмотрена «Единым планом создания изделия») окончательно проверяют качество эксплуатационной документации. Результаты опытной эксплуатации дают реальную информацию о применении новых изделий и подтверждают правильность (или ошибочность) ранее принятых решений,

Последняя стадия жизненного цикла (процесса создания и применения) изделий - эксплуатация и ремонт, - может содержать многочисленные материальные циклы отдельных образцов, включающие изготовление, транс­портировку, хранение, подготовку к применению, применение и т. п.

Задачи обоснования соответствующих решений могут быть сформулированы в форме задач оптимального управления:

- принятие решения о начале следующего этапа;

- управление функционированием;

- управление эксплуатацией, обслуживанием, ремонтом.

При этом может быть использована как информация, полученная на предыдущих стадиях, так и оперативно получаемая информация о ходе и результатах применения других серийных образцов изделия.

Надежность технических систем в отношении удовлетворения показателям безопасности и риска на протяжении всего их жизненного цикла, а возможно и по его завершении, закладывается в процессе создания устройств, машин и механизмов. В условиях применения (эксплуатации) осуществляется непрерывный контроль надежности по параметрам риска и безопасности.

Заключение

Таким образом, предметом анализа новой дисциплины являются разнообразные технические системы, которые целесообразно рассматривать в аспекте их ранжирования по масштабам реальной опасности, и в целом - техносфера, которая включает социумы и, следовательно, необходимость выделения доминирующих социальных феноменов, являющихся причиной техногенной напряженности в локальных производственных коллективах и мировой нестабильности.