В данной статье рассмотрен процесс проектирования авиационных газотурбинных двигателей, предложен вариант усовершенствования существующей системы разработки с учетом стоимость изделия, как одного из требований заказчика, предложен перечень необходимых этапов.
Ключевые слова: газотурбинный двигатель, стоимость изделия, системный подход, проектирование под заданную стоимость
Введение
Разработка конкурентоспособного продукта учитывает такие факторы, как эффективность, производительность, стоимость, время вывода на рынок и качество. Вес каждого из этих факторов может варьироваться в зависимости от отрасли производства, специфики продукта, его назначения, масштаба и ориентации рынка реализации, требований конкретного потребителя.
Сложная экономическая ситуация обуславливает необходимость для участников рынка ресурсоемкой продукции находится в постоянном поиске конкурентных преимуществ. По мере того, как технологии, функциональность, качество продуктов, представленных на рынке различными производителями, стабилизируется, конкурентное преимущество в большей степени определяется ценой покупки и/или стоимостью эксплуатации изделия, включая предложения компаний по послепродажному обслуживанию.
В настоящее время, подход к определению цены продукта или стоимости жизненного цикла ограничивается поздними стадиями разработки и определяется затратным путем, на основании себестоимости изделия, понесенных накладных расходов, а также нормативов на прибыльность. Когда компании сталкиваются с финансовыми трудностями и осуществляют программы по снижения затрат, они, как правило, сокращают расходы на исследования и разработку новой продукции, фокусируясь на деятельности по оптимизации издержек на производство, продажи, общие и административные расходы. Хотя это и не означает, что данные шаги неуместны, проблема заключается в том, что они слишком поздно реализуются, и этих действий может быть недостаточно для достижения целевых показателей по стоимости продукта и конкурентной борьбы на рынке. Большая часть структуры затрат (в стоимости изделия) уже была зафиксирована проектными решениями, принятыми при определении конструктивного облика продукта.
Проектирование под заданную стоимость
Процесс проектирования и создания новой техники регламентируется ГОСТ 2.103–2013 ЕСКД «Стадии разработки» (образцы военной техники разрабатывается в соответствии с требованиями [1]) и включает следующие этапы — таблица 1.
Таблица 1
Основные стадии разработки
|
Стадия разработки |
Этапы выполнения работ |
|
Разработка технического предложения |
Изучение и анализ ТЗ |
|
Подбор материалов |
|
|
Разработка технического предложения |
|
|
Рассмотрение и утверждение материалов технического предложения |
|
|
Разработка эскизного проекта |
Разработка эскизного проекта |
|
Рассмотрение и утверждение материалов эскизного проекта |
|
|
Разработка технического проекта |
Разработка технического проекта |
|
Изготовление и испытания материальных макетов |
|
|
Рассмотрение и утверждение материалов технического проекта |
|
|
Разработка КД опытного образца |
Разработка КД, предназначенной для изготовления и испытания опытного образца |
|
Изготовление и испытания опытного образца |
|
|
Корректировка КД, при необходимости |
|
|
Приемочные испытания опытного образца |
|
|
Корректировка КД по результатам приемочных испытаний, утверждение КД. |
|
|
Разработка КД на изделие серийного производства |
Изготовление и испытание установочной партии продукции |
|
Корректировка КД по результатам изготовления и испытания установочной партии |
|
|
Утверждение КД на серийную продукцию |
Первые два этапа включают работы, направленные на анализ достижений науки и техники с целью применения их в составе изделия, проработку концепции, возможных вариантов исполнения, удовлетворяющих требованиям заказчика, и не подразумевают создания материальных макетов или образцов. Этапы разработки, начиная с технического проекта, предполагают окончательное выявление технических решений, из числа альтернатив, и выбор оптимального варианта исполнения изделия с целью его последующего экспериментального апробирования, и являются более ресурсоемкими.
Тем самым, изменения, вносимые на ранней стадии проектирования, касающиеся выбора конструктивно-технологических решений, применения новых материалов, «критических» технологий, имеют максимальный вклад в будущую стоимость готовой продукции. Структура затрат при проектировании представлена на рисунке 1.
Рис. 1. Структура стоимости изделия
Проведенные исследования показали, что 60–70 % стоимости продукта определяется на основе решений, принятых во время разработки концепции или архитектуры изделия [2]. 85 % процентов стоимости определяется к моменту, когда продукт разработан и разработаны производственные процессы по его реализации. Потенциальные действия, связанные с производственными инициативами, автоматизацией, сокращением накладных и административных расходов, могут повлиять только на оставшиеся пятнадцать процентов стоимости продукта.
Таким образом, стратегия проектирования, основанная на внедрении постоянного мониторинга стоимостных показателей разрабатываемого изделия в зависимости от принятых решений, позволяет производить наиболее конкурентоспособную продукцию в сложившихся условиях рыночной конъюнктуры. Внедрение стоимости как одного из критериев выбора технических решений на ранних этапах разработки позволяет управлять ценой продукта без привлечения дополнительных затрат.
Место ПЗС впроцессе разработки
Подход к ценообразованию, при котором стоимость продукции определяется на основании уже понесенных затрат при его проектировании и изготовлении становится все менее эффективным. Учитывая длительные циклы разработки изделий ресурсоемких отраслей промышленности, маржинальность проекта не должна опускаться ниже определенной границы, определяющей успех и прибыльность проекта в обозримые сроки. Системный подход к проектированию новых изделий должен базироваться на нахождении оптимального конструктивно-технологического облика, являющегося балансом между требованиями потребителя, нормативно-правовой документации и максимальной стоимостью конечного продукта.
Разработка газотурбинных двигателей основывается на требованиях, указанных в техническом задании, основными из которых являются тягово-экономические, габаритно-массовые и прочностные требования, обеспечивающие выполнение летно-технических характеристик летательного аппарата. Первым шагом в процессе разработки нового изделия является определение оптимальных параметров термодинамического цикла работы двигателя с точки зрения удовлетворения требования ТЗ во всех условиях эксплуатации объекта применения. Следующим шагом является работы по определению схемы и архитектуры двигателя (например, двигатель прямой/непрямой реакции, одноконтурный/двухконтурный, количество каскадов компрессора и т. д.), характеристик его узлов и конкретных технических решений по обеспечению параметров, близким к оптимальным, при этом ограничениями являются достижимый в течении времени реализации проекта уровень технологий. В результате, возможна ситуация, когда набору технических требований удовлетворяют двигатели различных конструктивно-схемных решений. Именно здесь возникает необходимость введения ограничения на величину стоимости разрабатываемого изделия, как равнозначного параметра среди других требований и ограничений, предъявляемых к проектируемому изделию. Таким образом «область существования» изделия определяется набором технических требований, максимальной стоимостью и временем разработки — рис.2.
Рис. 2. Область существования изделия
Данный метод получил название — «Проектирование под заданную стоимость» [3], где главный принцип рассматриваемого подхода к проектированию и разработки новых конкурентоспособных изделий заключается в выборе конструктивно-технологических решений, исходя из ограничения по стоимости будущего продукта. В системно-инженерном подходе требования являются системообразующим началом, следовательно, системный подход к проектированию должен включать последовательность действий, изображенную на рисунке 3.
Рис. 3. Схема разработки
Из представленного рисунка следует, что основой разработки является проведение маркетинговых исследований по определению рынков сбыта, анализу спроса на разрабатываемый продукт, оценки предложений конкурентов и формированию производственной программы (объемов выпуска), максимальной величины стоимости продукта, как одного из критериев разработки изделия.
Результаты маркетинговых исследований с одной стороны являются частью «исходных» данных для ПЗС в виде ключевой стоимости продукта, с другой — применяются при работе с заказчиком по разработке перспективных технических требований к продукту, формированию временных рамок и ограничений процесса разработки, которые формализуются в виде ТЗ на ОКР.
При этом применение методов проектирования под заданную стоимость не ограничивается начальными этапами разработки, а охватывает весь жизненный цикл изделия. В зависимости от потребителя (условий эксплуатации объекта) возможна различная интерпретация стоимости изделия. Из основных, необходимо отметить себестоимость изделия, что является ключевым для изготовителя (разработчика) продукции при формировании инвестиций в производственные мощности. Розничная стоимость изделия — критерий по определению основных финансовых показателей окупаемости проекта. Стоимость жизненного цикла, включая разработку, производство, послепродажное обслуживание и ремонт, является важным критерием для эксплуатирующих организаций (собственников конечной продукции), к которым можно отнести Министерство обороны РФ. Гражданской авиации наиболее характерна эксплуатация воздушных судов в лизинг, и в данном случае целесообразно оперировать стоимостью летного часа, а проектирование ориентировать на минимизацию данного показателя с учетом окупаемости проекта в целом.
Таким образом, методика проектирования под заданную стоимость позволяет сделать выбор из альтернативных вариантов исполнения на основе требования по стоимости продукта, наиболее характерной для конечного потребителя.
Заключение
В статье представлен способ усовершенствования существующей системы разработки газотурбинных двигателей, где одним из требований выступает стоимость изделия, определен перечень необходимых этапов, представлена схема разработки.
Таким образом, системный подход к проектированию должен базироваться на результатах маркетинговых исследований, проведенных с целью определения стоимостных показателей разрабатываемой продукции, перспективы ее реализации и наиболее востребованных характеристик. Так как, технические решения, принятые в ходе разработки, составляют 60–70 % стоимости продукта, управление затратами должно начинаться на ранних этапах процесса разработки изделия. Целевые показатели по стоимости, установленные на начальном этапе проектирования, используются для принятия решений, связанных с выбором оптимальных конструктивно-схемных и технологических решений. При этом стоимость изделия выступает в качестве еще одного критерия в дополнение к техническим требованиям, выдвигаемым со стороны заказчика и/или нормативно-правовой документации. Таким образом, разработка изделия сводиться к определению оптимального конструктивного облика, удовлетворяющего требованиям ТЗ и стоимостным показателям. Применение ПЗС необходимо для определения взаимосвязи функционала продукта и уровня затрат на его реализацию, дальнейших способов оптимизации конструктивного облика с целью безусловного обеспечения требований технического задания и финансовой эффективности для конечного потребителя.
Используемые сокращения
ОКР — опытно-конструкторские работы;
ПЗС — проектирование под заданную стоимость;
ТЗ — техническое задание;
Литература:
- ГОСТ РВ 15.203–2001 Система разработки и постановки продукции на производство. Военная техника. «Порядок выполнения ОКР по созданию изделий и их основных частей»
- Статья Achieving Target Cost / Design-to-Cost Objectives, оригинал статьи: http://www.npd-solutions.com/dtc.html
- Зобнин В. А. Проектирование авиационных конструкций под заданную стоимость: идеология и принципы//Труды VII Форума Российского вертолетного общества, М., 2006.
- Романов А. А. Прикладной системный инжиниринг, м: Физматлит, 2015, 555с.
- Amihud Hari, Shraga Shoval, Joseph Kasser. Conceptual Design to Cost: A new system engineering tool. INCOSE, 2008;
- Guide to the System Engineering Body of Knowledge, INCOSE SEBoK, released 18/12/2015, 264p.
