Стоимость СУ техническими средствами кораблей ВМФ

Автор: Войтецкий В.В., д.т.н., профессор, Шилов К.Ю., к.т.н.


Рассмотрены структура затрат на создание систем управления техническими средствами (КСУ ТС) на базе средств вычислительной техники, основные тенденции изменения стоимостных показателей. Отмечены особенности КСУ ТС при переходе от существующих систем к перспективным системам IV поколения. Сформулированы пути снижения стоимости создания корабельных микропроцессорных систем.

Проектирование и создание современных корабельных систем управления (КСУ) различного назначения, в том числе и радиоэлектронных, непосредственным образом связано с объемом финансирования работ заказчиком. Стремление заказчика обеспечить свои потребности при экономии собственных затрат очевидно и оно прослеживается в том, что накладываются определенные ограничения на стоимости разработки и создания основных корабельных систем. Это проявляется, в частности, как в сопоставлении заказчиком стоимости систем одного класса на уровне отечественной и зарубежной поставки, так и при сопоставлении стоимости систем разного класса. Например, сопоставляются стоимости систем управления техническими средствами (СУ ТС) кораблей с радиоэлектронными системами, причем без учета их характерных особенностей и отличий, что порождает появление конфликтных ситуаций при согласовании затрат, произведенных разработчиками. Поэтому актуальным представляется рассмотреть, какие определяющие факторы оказывают существенное влияние на стоимостные составляющие в цене создаваемых систем управления техническими средствами кораблей ВМФ.

Внедрение радиоэлектронных средств на кораблях ВМФ и основные тенденции изменения стоимостных показателей

Современные тенденции в автоматизации кораблей проявляются в возрастании объема и сложности, решаемых радиоэлектронными системами задач, соответственно в усложнении программно-аппаратной реализации и, как следствие, в увеличении стоимости систем. Об этом свидетельствуют данные по удельному весу стоимости поставок оборудования СУ ТС в стоимости постройки зарубежных АПЛ (рис. 1). Общие стоимости радиоэлектронных систем кораблей, по зарубежным данным, весьма значительны (таблица). Общие для всех корабельных радиоэлектронных систем тенденции в полной мере применимы по отношению к отечественным системам, в частности комплексным системам управления техническими средствами (КСУ ТС) ПЛ и НК. Однако, изменение с течением времени стоимостных показателей этих систем меньше, чем у зарубежных.

Таблица

Стоимости поставок автоматизированной системы боевого управления (АСБУ)

Страна Носитель Тип АСБУ Стоимость АСБУ млн. долл
Фрегаты, эсминцы
Франция Р "Лафайет" Таvitac-2000 5,5
Великобритания ЭМ "Шеффилд" Adwas 8,76
Канада ФР "Галифакс"
ЭМ "Ирожиис"
AN UYC-501 16,5
ФР "О Н Перри"
ЭМ "Берк"
AN/SQQ-89 27-28
ЭМ "Берк" Иджис (М-7) 53
АПЛ
США "Лос-Анджелес" МК-117 11,7
"Лос-Анджелес" AN/BSY-1 43,0
"Сивульф" AN/BSY-2 250,0
Великобритания "Трафальгар" SMCS 42,4

Постепенное развитие и создание аппаратуры систем управления корабельными техническими средствами базировалось на поколениях элементной базы, которая, оставаясь относительно постоянной на определенном отрезке времени, претерпевала эволюционные изменения. Эти изменения, в конечном счете, были продиктованы требованиями высокой надежности при одновременной микроминиатюризации радиоэлектроники, высокого быстродействия при обработке значительных информационных массивов о состоянии объектов управления и т. п. Возникшая необходимость в предоставлении оператору возможности иметь на одном рабочем месте данные о процессах управления кораблем в целом привела к широкому использованию цифровых средств отображения и индикации, сетевой коммуникационной технологии. Реализация в аппаратуре систем управления указанных системотехнических решений на базе микропроцессорной техники потребовала разработки целого ряда специализированных электронных блоков и устройств, процессорных станций, а также организации электронных уплотненных каналов передачи данных, управляемых быстродействующими процессорами. Образно говоря, в лоне технических систем рождались и отрабатывались новые решения радиоэлектронных элементов и цифровых вычислительных устройств, которые, по мере развития и совершенствования, способствовали появлению еще более эффективных и сложных комплексных систем с высокими техническими характеристиками и требуемыми функциями управления и контроля.

В настоящей статье показано, что внедрение средств вычислительной техники в системах IV поколения, обусловленное современными требованиями и уровнем техники, привело, в свою очередь, к существенному возрастанию доли затрат на комплектующие изделия в общей стоимости систем. Это оказало значительное влияние на увеличение стоимости систем. Частично увеличение стоимости связано с реализацией в системах ряда принципиально новых функций, потребовавших дополнительных аппаратурных затрат. В то же время следует указать, что системы IV поколения обеспечивают экономию затрат на строительстве заказа за счёт сокращения количества кабелей и объема монтажных работ, почти полного исключения вторичных преобразователей датчиков и сигнализаторов. Ограниченное количество строящихся в настоящее время в России кораблей и судов, длительный цикл строительства и, как правило, существенное изменение цен за этот период не позволяют собрать представительную статистику по удельному весу стоимости систем управления в стоимости заказа.

Однако, имеющиеся данные позволяют утверждать, что удельный вес стоимости отечественных КСУ ТС в стоимости заказов существенно меньше, чем аналогичные величины для зарубежных кораблей.

Особенности КСУ ТС, определяющие их аппаратурный состав и стоимостные показатели

Аппаратурные затраты и стоимостные показатели КСУ ТС определяются спецификой корабельных требований, которые сводятся к учету следующих основных факторов

  1. Современный уровень требований по информационной обеспеченности процессов управления и контроля за состоянием управляемых объектов обусловил необходимость сбора и обработки информации от сотен датчиков и сигнализаторов, формирования управляющих воздействий на сотни исполнительных органов. Например, система управления общекорабельными системами одного из проектов ПЛ имеет около 2700 входов и около 1700 выходов. При этом системы управления должны обеспечивать контроль исправности источников информации (ИИ) и исполнительных органов (ИО), а также проверку линий связи с ИИ и ИО на обрывы и короткие замыкания. Необходимо обеспечить питанием ИИ и ИО. Многие источники информации требуют высокого качества электропитания, которое не обеспечивается корабельной сетью. Поступающие сигналы подлежат обработке с целью их линеаризации и нормализации. Все эти задачи решаются специальной аппаратурой, вводимой в систему. До настоящего времени не решена задача создания маломощных ИО, что требует использования мощных и габаритных устройств в аппаратуре системы. Следствием этого является большой объём аппаратуры, обеспечивающей сопряжение вычислительной части системы с оборудованием и, соответственно, значительная доля общей стоимости.
  2. Необходимость создания значительного числа рабочих мест оператора и командира, оборудованных дорогостоящими современными средствами отображения информации и устройствами ввода управляющих воздействий.
  3. Существующее корабельное электропитание, не удовлетворяющее требованиям микроэлектроники, вызывает необходимость преобразования, стабилизации и распределения по многочисленным потребителям напряжения корабельной сети, а также доведения напряжения до требуемых номиналов современной микроэлектронной аппаратуры. Это приводит к появлению в составе КСУ ТС системы централизованного электропитания и введению в состав аппаратуры каждой системы большого числа устройств первичного и вторичного питания и его распределения.
  4. Постоянно возрастающий объем выполняемых функций и алгоритмическая сложность КСУ ТС. На системы IV поколения возложено решение ряда задач, отсутствующих в КСУ ТС III поколения, таких как: информационная поддержка оператора, формирование видеокадров, встроенный тренажёр. Это требует использования дорогостоящих средств вычислительной техники, обладающих высоким быстродействием, большими объемами памяти, развитой операционной системой.
  5. К входящим в состав КСУ ТС системам предъявляются наиболее высокие требования по надежности, безотказности и радиационной стойкости, (поскольку именно эти системы определяют живучесть корабля). Ряд входящих в КСУ ТС систем должны обеспечивать работу оборудования не только в походе, но и при стоянке в базе, т.е. обладать ресурсом, равным сроку службы КСУ ТС. Все это требует усложнения схемных и аппаратных решений, включая резервирование, реконфигурацию, глубокую диагностику и другие меры, невозможные без значительной аппаратурной избыточности и без использования высоконадёжной дорогостоящей комплектации. Следствием высоких требований по надёжности и ресурсу является значительный объём ЗИП.
  6. Для выполнения некоторыми системами необходимых функций должна использоваться высокоточная гидравлическая аппаратура, изготовление которой весьма трудоемко. Перечисленные факторы определяют специфику КСУ ТС и входящих в неё систем по сравнению с радиоэлектронными системами другого назначениями подлежат несомненному учёту при решении вопросов определения стоимостных показателей систем, создаваемых НПО "Аврора", а также при сопоставлении этих показателей с аналогичными показателями других корабельных радиоэлектронных систем.

Структура затрат на создание СУ ТС

Сравнение количественных составляющих затрат на создание СУ ТС применительно к системам III и IV поколений (рис. 2) показывает, что затраты на комплектующие изделия и материалы систем IV поколения в 2 с лишним раза превышают те же затраты в системах III поколения — 70,0% и 32,2%, соответственно. Это связано с тем, что для реализации более высоких требований, предъявляемых к СУ ТС IV поколения, необходимо использование в основном импортной комплектации, что заметно сказывается на общей стоимости систем. Следовательно, даже резкое сокращение любой составляющей затрат, кроме затрат на комплектацию и материалы, не обеспечивает существенного сокращения суммарных затрат.

На рис. 3 представлен аппаратурный состав СУ, обеспечивающей управление общекорабельными системами одного из проектируемых кораблей. Из диаграммы видно, что доля электронной аппаратуры, осуществляющей обработку и представление информации, составляет 11%. Большое количество источников информации и исполнительных органов, с которыми связана система, приводит к тому, что устройства связи с объектом (29%) и выходные усилители (13%) в совокупности составляют 42% от общего объема аппаратуры. Необходимость преобразования номиналов и стабилизации параметров электропитания, значительные мощности, потребляемые исполнительными органами, являются причиной того, что устройства электропитания системы занимают в общем, объеме аппаратуры 29%. Комплект одиночного ЗИП составляет 18% объёма аппаратуры вследствие высоких требований к СУ по надёжности и ресурсу. Приведённые сведения о составляющих аппаратурных затрат следует принимать в качестве исходной информации для уточнения требований к системам и их характеристикам.

Основные направления снижения стоимости СУ ТС

Анализ приведенных данных позволяет наметить пути экономии аппаратурных затрат и снижения стоимостных показателей, а также сделать вывод о том, что наибольший эффект в части сокращения стоимости может быть получен в результате минимизации аппаратурного состава систем. Проведённый анализ свидетельствует, что, формируя требования к СУ ТС и осуществляя проектирование заказов, целесообразно ориентироваться на следующие пути сокращения их аппаратурного состава и стоимости:

  • Выбор более дешевых средств, ориентация на использование устройств отечественной разработки, создание производственных участков, оснащённых высокопроизводительным оборудованием;
  • Интеграция систем;
  • Максимальное использование методов проектирования СУ ТС с целью сокращения трудоёмкости разработки систем;
  • Сокращение трудоемкости создания комплексных стендов и проводимых на них комплексных наладок и проверок путем использования возможностей по приборной сдачи аппаратуры, ограничения работ на этих стендах испытаниями взаимодействия приборов в составе системы с конечным упрощением самой схемы реализации комплексных стендов;
  • Обоснованный выбор и упрощение возлагаемых на систему функций, что позволит снизить стоимость вычислительной части системы;
  • Обоснованное назначение надежностных и ресурсных характеристик с сокращением степени резервирования отдельных каналов и уменьшением объема ЗИП;
  • Обеспечение улучшенного качества электропитания, поступающего в СУ ТС от корабельной сети, для исключения дорогостоящих агрегатов бесперебойного питания, упрощения аппаратуры питания в составе приборов СУТС;
  • Создание и установка на кораблях исполнительных органов с меньшей потребляемой мощностью для экономии объема аппаратуры электропитания и упрощения выходных устройств;
  • Использование источников информации с цифровым выходом, что позволит исключить переходные устройства к вычислительной аппаратуре системы, сократить объем устройств связи с объектом.

Предлагаемая реализация путей сокращения аппаратурного состава и снижения стоимости ведет к сокращению стоимости систем на 30—40%

Выводы и предложения

На основании изложенного могут быть сделаны следующие выводы и предложения.

  1. Современные тенденции в мировом кораблестроении свидетельствуют о том, что рост сложности радиоэлектронных систем приводит к резкому возрастанию удельного веса стоимости этих систем в общей стоимости заказов Для отечественных СУ ТС эта тенденция выражена существенно в меньшей степени Доля стоимости СУ ТС в общей стоимости заказа также существенно меньше зарубежных показателей.
  2. Специфика требований, предъявляемых в настоящее время к СУ ТС, и существующие характеристики корабельного оборудования определяют технические решения, требующие значительных аппаратурных затрат.
  3. Анализ составляющих стоимостей на создание СУ ТС показывает существенную долю (до 70%) стоимости комплектующих изделий и материалов в общей стоимости аппаратуры. Это обусловлено тем, что ввиду отсутствия отечественных аналогов импортных программно-аппаратных средств, обладающих необходимыми характеристиками, приходится производить их закупку у зарубежных фирм.
  4. Стоимостные показатели рассматриваемых СУ ТС зависят от следующих факторов:
    • структурных, функциональных, программно-аппаратных и технических решений, которые определяются разработчиками систем;
    • состава, характеристик, режимов работы управляемого оборудования, организации управления, которые определяются бюро-проектантами;
    • требований к степени автоматизации, условиям эксплуатации, которые определяются генеральным заказчиком.
    Оптимальное сочетание указанных факторов по критерию "эффективность-стоимость" позволит обеспечить существенное, до 30—40 %, сокращение стоимости систем.
  5. Для более обоснованного решения вопросов стоимости СУТС между заинтересованными организациями представляется целесообразным:
    • При формировании ТЗ на СУ ТС предусматривать на начальной стадии проектирования проведение проработки нескольких вариантов систем, отличающихся уровнем предъявляемых требований, с последующим выбором оптимального по критерию "эффективность-стоимость";
    • Установить по согласованию заинтересованных организаций с учетом —мирового опыта удельные веса стоимости СУ ТС в общей стоимости заказов применительно к разным типам заказов и разным видам их вооружения с последующим использованием их при оценке стоимости конкретных систем.

Статья: Оценка стоимости современных систем управления



Назад в раздел

Полная версия