Метод статистического оценивания и управления при реализации высокотехнологичных проектов аэрокосмической промышленности

Язык труда и переводы:
УДК:
338.28
Дата публикации:
12 декабря 2021, 00:13
Категория:
Секция 08. Экономика космической деятельности
Авторы
Василевский Валерий Владимирович
Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)
Недбайло Николай Юрьевич
Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)
Аннотация:
Исследована проблема повышения эффективности управления проектами создания изделий аэрокосмической техники на основе использования технологических инноваций и разработок. Предложен поход к решению задачи синтеза системы управления на основе сбора, статистической обработки и оценивания проектной и эксплуатационной информации. Разработан алгоритм статистического адаптивного оценивания показателей качества и эффективности изделий аэрокосмической техники при использовании новых технологий с учетом уровня априорной информированности и имеющихся ресурсных ограничений.
Ключевые слова:
аэрокосмическая техника, технологические инновации, статистическое оценивание, алгоритм адаптивного оценивания
Основной текст труда

Особенность современного этапа развития перспективных образцов аэрокосмической техники (АКТ) состоит в том, что технические характеристики большинства выпускаемых изделий достигли своих предельных значений в рамках используемых схемных и технологических решений. Новые виды АКТ в настоящее время находятся на начальных этапах создания и требуют существенного технологического совершенствования, применения специфических стратегических материалов и информационных технологий.

В этих условиях на предприятиях аэрокосмической промышленности осуществляется создание научно-технологического задела и непрерывное внедрение технологических инноваций, являющихся базой для новых разработок и производств, получения соответствующего технического и социально-экономического эффекта в процессе практической реализации проектов АКТ.

Программы разработки и внедрения технологических инноваций при создании перспективных образцов АКТ могут рассматриваться как сложные системы иерархического характера, предусматривающие решение проблем совершенствования механизмов программно-целевого планирования и контроля, создания адекватных систем управления проектами на основе методов статистического анализа и оценивания [1, 2].

В настоящей работе исследуются возможности создания систем управления качеством продукции аэрокосмической промышленности в процессе внедрения технологических инноваций и разработок на основе методов статистического адаптивного оценивания и управления [3, 4].

Основными факторами, определяющими статистический характер показателей качества высокотехнологичных изделий АКТ, создаваемых на предприятиях аэрокосмической промышленности, являются:

  • не в полном объеме сформирован научно-технологический задел предприятий;
  • недостаточно отработан необходимый комплекс базовых технологий;
  • отсутствует или недостаточно развита отечественная сырьевая база, необходимая для производства соответствующим материалов и электронных компонентов с заданными свойствами;
  • наличие ресурсных ограничений для производства соответствующих материалов и электронных компонентов в заданные сроки.

Для учета влияния перечисленных факторов, повышения состоятельности и достоверности получаемых оценок качества изделий АКТ исследуется построение модели системы управления качеством продукции стохастического типа на основе использования методов статистического непараметрического оценивания данных на прогнозные периоды времени реализации проектов и вероятностного критерия оптимальности полученных оценок качества.

Использование метода статистического непараметрического оценивания и восстановление апостериорной плотности вероятности распределения оценок означает оценивание функции многих переменных, определяющих вектор параметров качества (вектор состояния) АКТ при внедрении технологических инноваций и разработок.

Основная идея используемого подхода для получения состоятельных и достоверных оценок состояния проекта АКТ – разработка и использование моделей прогнозного оценивания статистического типа на основе накопления и совместной обработки данных по типовым проектам АКТ, реализуемых на основе базовых и новых технологий в текущем периоде времени с учетом программно-целевых плановых параметров технических заданий.

Модель системы оценивания и управления качеством продукции можно представить двумя подсистемами: объект АКТ, создаваемый на основе процесса технологических инноваций, и информационно-измерительную систему предприятия, обеспечивающей сбор, обработку и оценивание показателей качества – вектора состояния изделий АКТ [2, 3].

Объект АКТ, в соответствии с техническим заданием на его разработку, рассматривается как стохастическая динамическая система, которая в фиксированные плановые моменты времени работ характеризуется расширенным вектором состояния, компонентами которого являются плановые значения затрат ресурсов, функциональных и эксплуатационных характеристик изделия.

С учетом возможностей оперативного изменения значений функциональных и эксплуатационных показателей качества проекта АКТ, связанных с наличием научно-технологического задела при использовании технологических инноваций и разработок, а также степени отработки базовых технологий, представляется его описание в виде некоторого дискретного процесса изменения вектора состояния объекта АКТ при реализации соответствующих этапов проекта. В настоящей работе рассматривается следующая последовательность выполнения высокотехнологичного проекта: научно-исследовательские работы; опытно-конструкторские работы; летно-конструкторские испытания опытного образца; подготовка и серийное производство изделий АКТ; штатная эксплуатация изделий АКТ.

Вектор состояния объекта АКТ в процессе реализации проекта измеряется косвенно, со случайными ошибками с учетом используемых средств измерений и контроля. По данным контроля и измерений показателей качества продукции необходимо получить оценку вектора состояния объекта АКТ в соответствии с некоторым критерием оптимальности.

Модель информационно-измерительной системы оценки качества изделий АКТ при реализации проекта представляется уравнением, в котором первое слагаемое описывает точные измерения, а второе характеризует погрешности измерений состояния объекта [2, 3].

Задача оцениваниявекторасостояния изделий АКТ в процессе реализации проекта на текущие и прогнозные моменты времени состоит в нахождении оценок функциональных и эксплуатационных характеристик изделий по результатам контроля и измерений, накопленных к текущему моменту времени.

Проблемой применения оптимальных алгоритмов обработки и оценивания, помимо их сложности, является отсутствие полной априорной ин­формации о параметрах моделей и вероятностных характеристиках возмущений. Кроме того, оптимальные методы фильтрации и оценивания являются весьма чувствительными даже к незначительным отклоне­ниям от принятых допущений и ограничений, в условиях которых они были получены. Данные обстоятельства явились причиной исследования возможностей адаптивного статистического метода оценивания информации, которые основаны на восстановлении неизвестных стохас­тических параметров модели АКТ [3, 4].

Для решения данной задачи используется подход, предусматривающий приближенно-оптимальное оценивание состояния изделий АКТ на основе алгоритма адаптивной обработки информации, полученной в процессе измерений и контроля качества продукции и технологических процессов [1].

Синтез алгоритма адаптивного оценивания основан на представлении его в виде стохастической системы, которую можно решить с помощью методов статистических испытаний [4].

Наиболее полной вероятностной характеристикой расширенного вектора состояния объекта АКТ является упорядоченная совокупность взвешенных(ненормированных) плотностей распределения вектора показателей качества. В обеспечение состоятельности и достоверности оценок прогноза вектора состояния АКТ с учетом последовательности реализации проекта при внедрении технологических инноваций и разработок используются также вероятностные показатели оценивания.

Для апробации предлагаемого подхода, оценки адекватности и точности используемой модели системы управления качеством изделий АКТ разработан программный модуль, реализующий алгоритм получения адаптивных статистических оценок на тестовой задаче анализа и прогнозирования показателей качества аэрокосмической системы мониторинга, реализующей технологию многоканальной обработки получаемой видеоинформации. Построение в процессе статистического моделирования функции апостериорной плотности вероятности оценок распознавания объектов наблюдения определяет искомое оценивание вектора состояния объекта АКТ с учетом данных измерений, полученных к текущему моменту времени [3].

Уровень готовности научно-технологического задела для внедрения технологических инноваций и разработок при создании перспективных образцов АКТ является мерой, которая может быть использована для формирования и ведения банка данных информационной системы предприятий.

Вместе с тем, необходимо учесть то обстоятельство, что технологические разработки для их внедрения в создаваемые образцы АКТ требуют экспериментальной отработки, испытаний и контроля с нарастающими требованиями. По этой причине необходима разработка их виртуальных моделей в виде динамических стохастических систем, обеспечивающих внесение оперативных дополнений и изменений, а также получение искомых оценок показателей качества изделий АКТ на каждый текущий и прогнозный моменты времени на основе статистических методов оценивания и фильтрации данных.

Литература
  1. Василевский В.В. Научно-методическое обеспечение управления проектами аэрокосмических систем мониторинга с учетом оценок технико-экономических рисков // XXLII Академические чтения по космонавтике (Королёвские чтения – 2019): сб. тез. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2019. Т. 1. С. 166–167.
  2. Василевский В.В. Модель аэрокосмической системы дистанционного зондирования Земли с учетом рисков импортозамещения // Матер. 52-х Науч. чтений памяти К.Э. Циолковского. URL: https://readings.gmik.ru/lecture/2017-MODEL-AEROKOSMICHESKOY-SISTEMI-DISTANTSIONNOGO-ZONDIROVANIYA-ZEMLI-S-UCHETOM-RISKOV-IMPORTOZAMESCHENIYA (дата обращения 11.12.2021).
  3. Василевский В.В. Адаптивное минимаксное оценивание видеоинформации в задачах аэрокосмического мониторинга // Электронная техника. Сер. 2. Полупроводниковые приборы. 2020. № 1. С. 27–32.
  4. Пугачев В.С., Синицин И.Н. Теория стохастических систем. М.: Логос, 2004. 999 с.
Ваш браузер устарел и не обеспечивает полноценную и безопасную работу с сайтом.
Установите актуальную версию вашего браузера или одну из современных альтернатив.