Создание или модернизация любой сложной организационно-технической системы предполагает формирование ее желаемого облика, под которым будем понимать совокупность функциональной, морфологической, технической, информационной и организационной структур. Опыт исследования организационно-технических систем свидетельствует о том, что несоответствие фактических результатов функционирования зачастую является не столько следствием ошибочных действий исполнителей, управленческого персонала или низкого качества технических систем, сколько неверным определением рациональной структуры и функций, исполняемых элементами системы, их информационных и материальных взаимосвязей.
Система эксплуатации ракетно-космического комплекса (СЭ РКК) является сложной организационно-технической системой, включающей в себя взаимосвязанные элементы РКК, эксплуатационную, нормативно-техническую и руководящую документацию и эксплуатирующий персонал. СЭ не является изолированной системой, она тесно связана с внешними системами, обеспечивающими ее функционирование, системами высшего уровня иерархии (управляющими системами) или системами – потребителями полезного эффекта [1].
В подобных условиях, характеризующихся большим количеством внутренних и внешних взаимосвязей, наличием собственных целей, задач и критериев эффективности функционирования у каждой взаимодействующей системы неизбежно возникновение конфликтных ситуаций между элементами системы, дублирование некоторых задач или, наоборот, их невыполнение. Многообразие способов построения или вариантов модернизации СЭ в условиях уникальности и, как следствие, высокой стоимости эксплуатируемых систем, являются основанием для построения и исследования моделей, описывающих процесс функционирования СЭ РКК и позволяющих сформировать эффективные управленческие решения.
В определении облика СЭ РКК функциональный подход выполняет преимущественно роль главного процесса. Функциональный подход заставляет разработчика такой системы точно определить: какая генеральная цель (цели) стоят перед системой, на какие подцели целесообразно декомпозировать генеральную цель, какие задачи необходимо решить для достижения цели в рамках проектируемой системы. Подобный подход к формированию структуры и логики взаимодействия процессов, протекающих в ОТС, является принципиальным и позволяет провести анализ выполняемых системой функций независимо от входящих в нее конкретных объектов. С учетом достаточно богатого отечественного практического опыта эксплуатации ракетно-космической техники, анализа мировой практики разработки и эксплуатации РКК задача формулирования цели, ее декомпозиции не представляется нерешаемой.
Таким образом, основной задачей функционального моделирования можно считать разработку и графическое представление некоторой, в зависимости от методологии, схемы, которая связывает выходные параметры СЭ РКК с входными, осознать важность системы, определить ее место, оценить внутренние взаимосвязи элементов, сформировать корректное понимание внешних связей системы, необходимых для реализации функций управляющих воздействий и ресурсов [2].
Будучи построенной, функциональная модель способна обеспечить полное представление как о функционировании обследуемого (проектируемого) процесса, так и обо всех имеющихся в нем потоках информации, материалов, документации и других ресурсов. Подобная модель в дальнейшем может быть использована в качестве основы для разработки комплекса имитационных моделей с детализацией до элементарных технологических операций, имеющих комплексные или единичные конкретные показатели (продолжительность и стоимость выполняемых операций, количество и состав используемых ресурсов, численный состав и структура эксплуатационных расчетов).
Целью исследования является разработка модели функционирования СЭ РКК с использованием методологии SADT в нотации IDEF0, позволяющей сформировать ее функциональную структуру, учитывающую совместное функционирование СЭ и системы обеспечения процесса эксплуатации материальными средствами (МС), а также возможность использования результатов оценивания показателей качества решения СЭ РКК целевых задач для внесения корректировок в механизмы управления как эксплуатационными, так и обеспечивающими процессами.
Функциональная модель системы эксплуатации ракетно-космического комплекса
Облик СЭ РКК формируется на основе анализа общей цели создания системы, доступных технологий управления техническим состоянием оборудования, анализа опыта эксплуатации и перспектив развития, схожих по решаемым задачам зарубежных систем. Функциональное описание, как один из аспектов сложной организационно-технической системы, отражает порядок или общий алгоритм функционирования системы, процессы и последовательность решения частных задач, функциональную взаимосвязь моделируемой системы с внешними системами, обеспечивающими ее функционирование. В соответствии с принципом системности [3] в качестве условий адекватного исследования любой сложной системы необходимо учитывать взаимосвязь ее элементов и связь с множеством других объектов, а также функционирование и развитие любой сложной системы в результате взаимодействия с окружающей средой при примате внутренних закономерностей объекта над внешними.
Сложность и высокая стоимость РКК, наличие большого количества взаимосвязанных подсистем и решаемых ими задач обусловливают необходимость наглядного представления широкого спектра протекающих в системе процессов и операций на любом уровне детализации с целью их совершенствования и повышения эффективности функционирования всей системы. Для наглядного описания таких организационно-технических систем, как СЭ РКК, может быть использована хорошо зарекомендовавшая себя на практике методология ICAM Defenition (сокр. – IDEF) описанная в официально принятых рекомендациях по применению методологии IDEEF0 [4].
Целью методологии является построение функциональной схемы исследуемой системы, описывающей все необходимые процессы с точностью, достаточной для однозначного моделирования деятельности системы. Другими словами, в IDEF0 моделируемая система представляется как совокупность взаимосвязанных работ (функций, активностей). Методология IDEF0 получила столь широкое распространение в бизнес-моделировании потому, что эта методология легко представляет такие системные характеристики, как управление, обратная связь, ресурсы и исполнители [5]. С точки зрения системного подхода функционирование СЭ РКК целесообразно рассматривать с позиций суперсистемы – системы оказания пусковых услуг, включающей в себя СЭ РКК и систему обеспечения ее материальными средствами (МС) (рис. 1).
Рис. 1. Контекстная диаграмма системы оказания пусковых услуг
Полноценная реализация эксплуатационных процессов, начиная от подготовки эксплуатирующего персонала (ЭП) и заканчивая проведением пуска РКН, существенно зависит от поставок материальных средств МС. Под МС в рамках данной модели понимаются составные части ракеты космического назначения (РКН), запасные части, инструмент и принадлежности (ЗИП), материалы, расходуемые при применении по назначению, а также объекты наземной космической инфраструктуры (ОНКИ), на которых проводятся операции приведения, поддержания в готовности и пуск РКН и размещенное на них технологическое оборудование РКК (ТлОб). Процесс оказания пусковых услуг осуществляется в соответствии с положениями Федеральной космической программы (ФКП), Государственной программы вооружений (ГПВ), а также нормативных правовых (НПА) актов РФ, руководящих, эксплуатационных (ЭД) и нормативно-технических документов (НТД) по вопросам эксплуатации РКК. Взаимосвязи системы поставки МС для эксплуатации РКК и СЭ РКК приведены на диаграмме (рис. 2).
Рис. 2. Диаграмма связи системы поставки МС и СЭ РКК: ЗИП, МС – запасные инструменты и принадлежности, материальные средства; РК промышленность – ракетно-космическая промышленность; РекСоверш. – рекомендации по совершенствованию
На представленной диаграмме в соответствии с методологией IDEF0 элементы РКН (ступени, разгонный блок и космический аппарат (КА)), ЗИП и расходные МС являются выходами блока «Поставка МС для эксплуатации РКК» и затем, в блоке «Эксплуатация РКК», преобразуются в РКН и в полезный эффект в виде запуска космического аппарата (КА). Выход ТлОб блока «Поставка МС для эксплуатации РКК» в блоке «Эксплуатация» используется уже в качестве «механизма» (в терминологии IDEF0), преобразующего входы блока в полезный эффект. Кроме описания формальных результатов эксплуатации технических систем, приведенных в ранее разработанных моделях [6], в данной модели выходами блока «Эксплуатация» являются не только проведенные запуски КА, но и показатели качества функционирования СЭ и рекомендации по совершенствованию процессов, выполняющие роль обратной связи по управлению с блоками «Поставка МС для эксплуатации РКК» и дочерними блоками диаграммы А2 «Эксплуатация РКК» (рис. 3).
На представленной на рис. 3 диаграмме приведены основные этапы эксплуатации РКК, расположенные в последовательности их прохождения.
Рис. 3. Диаграмма связи системы поставки МС и СЭ РКК: УТС – учебно-тренировочные средства; НИП – научно-исследовательские подразделения; ЭО – эксплуатирующая организация
Отметим, что все эксплуатационные процессы начинаются с подготовки эксплуатирующего персонала (ЭП), участвующего далее на всех этапах в качестве «механизма» реализации эксплуатационных процессов. Подготовка ЭП должна проводиться преподавателями с использованием учебно-тренировочных средств (УТС), что в дальнейшем может быть использовано в качестве требования, предъявляемого к проектируемой организационной структуре эксплуатационных подразделений.
Применение по назначению РКК в виде проведения запуска КА должно заканчиваться составлением отчета о проведенных работах, поступающего для анализа качества функционирования СЭ и обеспечивающей ее системы поставок МС. Решение задачи анализа качества функционирования СЭ должно состоять в оценке степени соответствия промежуточных результатов обеспечивающих процессов, каждого этапа эксплуатации и итоговых показателей качества оказания пусковых услуг требованиям, предъявляемым контрактом или техническим заданием. Результаты анализа должны быть использованы для формирования рекомендаций по улучшению деятельности всех участников обеспечивающих и эксплуатационных процессов и направлены на оптимизацию процессов поставки ЗИП и МС, сокращению количества неисправностей и времени их устранения на стадии подготовки к запуску, повышению уровня безопасности эксплуатации РКК. Разработку таких рекомендаций необходимо проводить силами совместных экспертных групп, включающих представителей научно-исследовательских подразделений (НИП) заказчика, эксплуатирующей организации и ракетно-космической (РК) промышленности.
Результаты исследования и их обсуждение
Результатом проведенного исследования является разработка модели совместного функционирования системы поставки МС для эксплуатации РКК и СЭ РКК, которая может быть использована при обосновании облика СЭ и формирования требований к организационной, технической и информационной структурам СЭ. С помощью методологии IDEF0 наглядно представлены основные функции, реализуемые СЭ РКК – подготовка ЭП, ввод РКК и его составных частей в эксплуатацию, приведение элементов РКК в установленную готовность к использованию по назначению, содержание его в этой готовности и использование по назначению. Данная модель обсуждалась в ходе двух всероссийских научно-практических конференций, посвященных проблемам создания и эксплуатации вооружения, военной и специальной техники.
Заключение
Разработанная функциональная модель является первым этапом алгоритма решения задачи повышения эффективности функционирования СЭ РКК за счет совершенствования функциональной и, как следствие, организационной и информационной структур СЭ РКК. Выбор методологии IDEF0 обусловлен, прежде всего, ее наглядностью и достаточной полнотой используемого инструментария, позволяющего провести анализ достаточно сложных ОТС с точки зрения оценивания состояния систем «как есть» и обоснования наиболее перспективных направлений их реинжиниринга.