Аналитические и системные методы планирования и управления проектированием подводных лодок

Для подводного кораблестроения периода до второй мировой войны и военных лет было характерно сравнительно слабое влияние развития оружия на носитель — подводную лодку. Это объяснялось большим сроком службы оружия, значительно превышающим срок службы подводных лодок. Так, в 1939 г. более половины находящихся на вооружении английского флота образцов торпед и мин было разработано еще до первой мировой войны и в дальнейшем подверглось лишь небольшой модернизации

После второй мировой войны положение коренным образом изменилось. Только за пять лет (с 1960 по 1964 г.) на вооружение ВМС США поступило три модификации лодочной баллистической ракеты «Поларис», значительно отличающихся одна от другой своими характеристиками. Кроме того, большая сложность современного оружия, не может не оказывать существенного влияния на носители, поэтом^у замена одного образца оружия другим на построенном корабле влечет за собой переделку его конструкций.

Таким образом, быстрое моральное старение оружия (т. е. снижение его эффективности, вызванное появлением нового, более современного) приводит к одновременному устареванию носителя. В этих условиях любая задержка в разработке одного из компонентов комплекса «носитель — оружие», а также средств обеспечения их боевой деятельности моАет вызвать серьезные, порой непоправимые последствия. История американских и английских разработок военной техники конца 40-х — начала 50-х годов знает немало примеров, когда вновь созданные технические средства не могли быть немедленно использованы из-за отставания отдельных компонентов. Проходило еще многовремени, прежде чем они вступали в строй. Бывали случаи, когда новое оружие или его носители оказывались морально устаревшими и их приходилось модернизировать сразу же после окончания разработки, что приводило к двух-трехкрат-ному увеличению первоначально намеченной стоимости'.

Вскоре стало ясно, что причина затруднений заключается не в технических или технологических сложностях, а в самой организации разработок. Так появилось на свет понятие «системы оружия» и наметился новый «системный подход» к проектированию военной техники.

Под системой оружия (или вооружения) иностранные специалисты понимают комплекс одновременно разрабатываемых технических средств, объединенных общим замыслом и предназначенных для решения общих задач. Примером такого комплекса является американская система «Поларис», включающая одноименные баллистические ракеты, атомные подводные лодки-ракетоносцы, плавучие и наземные средства обеспечения боевой деятельности подводных лодок и подготовки ракет.

Системы оружия могут быть рассмотрены на различных уровнях. Так, упомянутая система «Поларис» входит в общую систему ВМС США, объединяющую авианосные, подводные, противолодочные, минно-тральные и другие силы. Вместе с тем, каждый компонент ее в свою очередь составляет систему меньшего масштаба. Например, система «атомная подводная лодка-ракетоносец» состоит из ряда подсистем: корпуса с общекорабельными системами и устройствами, энергетической установки, стартовых устройств, приборов управления ракетной стрельбой, навигационного комплекса и т. п. Процесс дробления этих подсистем на более мелкие может быть продолжен.

Системный подход дает возможность изучать любую часть системы во взаимосвязи ее с другими компонентами. Существо этого подхода хорошо выражено в шутливом высказывании одного английского офицера: «Эти парни (имеются в виду ученые, входившие в состав группы по исследованию операций в годы второй мировой войны —лрыж. авт.) не возьмут в руки даже паяльника, пока они досконально не разберутся в стратегии военных действий на всем Тихоокеанском театре» ^.

Следует различать две стороны системного подхода к проектированию военной техники — научную и организационную. Как всякая научная дисциплина, проектирование систем (системотехника) располагает собственными методами и своим научным аппаратом. По мнению зарубежных специалистов корабльподсознательно всегда проектировался как система, однако системный подход предусматривает принятие соответствующих решений не на основе интуиции главного конструктора, а путем выполнения научного анализа. Системотехника не подменяет собой специализированные проектные дисциплины (проектирование кораблей, ракет, энергетических установок и т. п.), но предлагает методы исследования функций системы, изучения прямых и обратных связей между ее компонентами, выбора оптимального сочетания компонентов и их характеристик. Соответственно, разработчики системы не являются «мастерами на все руки», владеющими знаниями большого числа различных областей техники. Разработчик системы — специалист новой профессии, владеющий аппаратом теории вероятностей, математической статистики, электронной вычислительной техники, математического моделирования, инженерной психологии и других смежных дисциплин.

По-существу, организационная сторона системотехники — основа нового подхода к проектированию. Только при условии правильной, наиболее рациональной организации возможна одновременная, согласованная разработка всех технических средств, составляющих современную систему оружия.

Организационные вопросы проектирования системы включают: правильное и наиболее целесообразное расчленение ее на подсистемы; увязку взаимных требований и совмещение функций различных подсистем; централизованное руководство разработками многочисленных проектно-конструкторских организаций, участвующих в создании системы.

Наиболее совершенная структура руководства, по оценке зарубежных обозревателей', была создана ВМС США при разработке системы «Поларис». Так как ни одно специализированное управление (кораблестроения, вооружения и т. д.) не могло возглавить эту комплексную работу, при Управлении материально-технического обеспечения ВМС организовали новый орган — службу специальных проектов (Special Project Office). Эта небольшая организация, насчитывающая всего 300 чел., несла полную ответственность за всю разработку — от первоначальной идеи до оперативной готовности системы и дальнейшего ее улучшения в ходе эксплуатации. Специализированные же управления и основные подрядчики были руководителями разработки подсистем (Управление кораблестроения ВМС —подводный ракетоносец; фирма Локхид — баллистическая ракета; фирма Сперри — навигационный комплекс).

Служба специальных проектов осуществляла также финансирование разработок, поскольку бюджет программы «Поларис» находился в ее руках. Служба руководила деятельностью го ловных организаций и 250 фирм-субподрядчиков, в свою очередь связанных контрактами с несколькими тысячами предприятий и организаций. За каждый компонент системы отвечал один человек, назначенный персонально и облеченный соответствующими полномочиями. Во главе всей организации стоял руководитель программы.

С целью координации работ многочисленных предприятий и организаций был разработан аналитический метод планирования и управления, получивший широкую известность под названием «ПЕРТ» (Program Evaluation' and Review Teclinique). Сущность этого и подобных ему методов заключается в модели-

Аналитические и системные методы планирования и управления проектированием подводных лодок

Рис. 10. Пример построения сетевого графика по методу «ПЕРТ».

ровании с помощью электронных вычислительных мащин (ЭВМ) процессов создания сложных систем. Основу метода составляет графическая модель — сетевой график, общее представление о котором дает рис. 10.-

Отрезки сетевого графика представляют собой отдельные этапы разработок, а концы отрезков — конечные результаты работ по этапам, называемые событиями. Все события взаимосвязаны между собой. Цифры над отрезками — этапами характеризуют ожидаемое время выполнения соответствующих работ, для определения которого используют вероятностные методы оценки в соответствии с законами математической статистики.

После составления сетевого графика производят расчет «путей» выполнения работ (т. е. цепочек взаимосвязанных последовательных событий) и находят критический путь, суммарная продолжительность работ которого является наибольшей и определяет общую продолжительность разработки системы (в рассматриваемом случае путь 1—2—4—8—11—14—15). Расчеты выполняют, как правило, с помощью ЭВМ; . «ручные» способы расчета применяют при наличии в сетевом графике не более 100—200 событий.

Основная цель использования метода «ПЕРТ» — сокращение критического пути за счет перераспределения ресурсов.

Дополнительные денежные, материальные или людские ресурсы могут быть сняты с наименее напряженных путей, выявленных при анализе сетевого графика. Процесс перераспределения ресурсов и новый анализ графика обычно повторяют несколько раз.

Бывают случаи, когда несмотря на все принятые меры продолжительность разработки системы не удается снизить до необходимого (директивного) срока. Тогда приходится пересматривать технические характеристики системы в целом или отдельных ее компонентов. Так, при разработке системы «Поларис» было принято решение об ограничении характеристик первой серии носителей путем унификации их с многоцелевыми атомными подводными лодками, а также о снижении первоначально установленной дальности полета ракет'.

Помимо планирования метод «ПЕРТ» позволяет осуществлять оперативный контроль и управление за ходом работ по созданию сложных систем. По оценкам зарубежных специалистов 2, применение этого метода в кораблестроении приводит к сокращению сроков разработок на 20—40%.

Системный подход и аналитические методы планирования и управления разработками нашли широкое применение в кораблестроении США. Атомные подводные лодки-ракетоносцы, надводный корабль противолодочной обороны, разрабатываемый по программе «Си Хоук», многоцелевая атомная подводная лодка, создаваемая по программе «Фриско»,— таков далеко не полный список разработок, в которых заложен принцип комплексного проектирования. Характерно, что в 1966 г. Управление кораблестроения ВМС США было официально переименовано в «Командование корабельных систем» (Naval Ship Systems Command).

Дальнейшее совершенствование методов разработки проектов кораблей связано с автоматизацией основных процессов проектирования на основе применения электронной вычислительной техники. Первый опыт применения ЭВМ в кораблестроении США относится к началу 50-х годов. В 1953 г. в Опы-товом бассейне им. Д. Тейлора Управления кораблестроения была создана лаборатория прикладной математики, оснащенная универсальными цифровыми ЭВМ UNIVAC, LARC и пр. Позднее лаборатории и отделы вычислительных машин были созданы и в других проектных организациях ВМС и частных фирм.

В перечень работ, выполняемых с использованием ЭВМ, входит решение чисто математических задач, возникающих при изучении управляемости кораблей, прочности и вибрации корпусных конструкций. При помощи ЭВМ были выполнены боль шие вычислительные работы, связанные с расчетом корабельных атомных реакторов.

В 60-х годах Управление кораблестроения ВМС США разработало методику проектирования надводных кораблей и подводных лодок с применением цифровых ЭВМ'. Эта методика, названная «математической моделью корабля» (Digital Ship Model), являлась, по-существу, набором стандартных программ для выполнения общепроектных расчетов по специализированным кораблестроительным дисциплинам на стадиях исследовательского, эскизного, технического и рабочего проектирования.

По мнению зарубежных кораблестроителей, автоматизация процесса проектирования кораблей должна: облегчить поиски оптимальных проектных решений; снизить стоимость и трудоемкость проектных работ; уменьшить время разработки проектов; сократить количество ошибок при проектировании.

Вместе с тем, отсутствие ряда аналитических зависимостей, непригодность большей части исходной информации для программирования, невозможность непосредственного использования в качестве рабочей технической документации выходной информации современных ЭВМ, а также недостаточная разработка статистико-вероятностных методов и ряд других объективных факторов еще не позволяют существенно сократить число специалистов, участвующих в проектировании корабля.

Предыдущая глава Оглавление Следующая глава