Основные аспекты модернизации образцов вооружения, военной и специальной техники как сложных технических систем



Изложены основные результаты изучения вопросов модернизации образцов вооружения, военной и специальной техники. Определены принципы, виды, рамки, причины и порядок проведения работ по повышению качества, улучшению характеристик и свойств образцов (изделий). Сформулирована постановка задачи оценки причин и целесообразности модернизации образцов вооружения военной и специальной техники.

Ключевые слова: модернизация, вооружение военная и специальная техника (ВВСТ), образец вооружения, сложная техническая система (СТС), тактико-технические характеристики (ТТХ)

Современный этап развития науки и техники в ведущих странах мира характеризуется планированием и проведением теоретических и практических работ по наращиванию военного потенциала. Осуществляется проектирование, создание и внедрение в вооружённые силы новых видов вооружения различного назначения.

Обзор информационных источников о планах перевооружения армий западных государств показывает, что в них предусматривается не только смена поколений образцов ракетного, авиационного и радиоэлектронного вооружения, но и широкомасштабная модернизация стоящих на вооружении изделий. Приоритетными являются разработки, направленные на создание и улучшение ТТХ образцов и комплексов управляемого ракетного вооружения, автоматизированных и роботизированных боевых систем, бортовых комплексов современных самолётов, вертолётов, кораблей, космических аппаратов.

Перед учёными и конструкторами в области ракетостроения возникает вопрос: целесообразно ли разрабатывать и создавать совершенно новые крылатые и баллистические ракеты при появлении у вероятных противников эффективных средств противовоздушной и противоракетной обороны. Аналогично встаёт вопрос: рационально ли создавать новые противотанковые ракетные комплексы для борьбы с бронированными объектами противника, которые оснащаются средствами динамической, активной и пассивной защиты.

Проектировщики и разработчики образцов ВВСТ стремятся на базе конструкций созданных и опытных изделий провести такие технические доработки, которые позволят расширить их боевые возможности: увеличить дальность и эффективность действия, повысить точность стрельбы, мобильность и автономность функционирования, обеспечить преодоление зон противовоздушной обороны и радиоэлектронных помех, усилить защиту от огневых средств противника и т. п.

Известно, что определение целесообразности разработки и создания новых образцов ВВСТ требует проведения комплексных военно-технических и экономических исследований, включающих дефиницию требований и конкретизацию боевых задач, которые должны решаться с применением тех или иных средств вооружения. Оцениваются как существующие, так и предлагаемые к разработке изделия. Устанавливаются основные тактико-технические и стоимостные характеристики образцов ВВСТ и их составных частей. Изделия и их компоненты сравниваются по основным, наиболее важным показателям. Выявляются конструктивные схемы, взаимосвязи и особенности функционирования всех компонентов, блоков, элементов.

Разработка нового образца военной техники занимает продолжительное время (около 5 лет) и требует больших финансовых затрат. Менее продолжительными и более выгодными с экономической точки зрения (особенно для бронетанкового и ракетно-артиллерийского вооружения) представляются процессы модернизации образцов, то есть доработки стоящих на вооружении изделий военной техники [1].

Модернизация — это один из способов совершенствования функциональных и эксплуатационных свойств и внешнего вида изделий, повышения показателей их эксплуатационной надёжности и заключающийся в изменении отдельных составных частей без внесения принципиальных изменений в конструкцию [2].

ВВСТ представляет собой различные комплексы вооружения, средства обеспечения его боевого применения и прочие технические средства, предназначенные для оснащения вооружённых сил [3].

Согласно энциклопедическим определениям модернизация образцов ВВСТ заключается в обновлении морально устаревших изделий путём улучшения их конструкций, материалов или технологий изготовления. Почти все современные образцы ВВСТ представляют собой сложные технические системы. В их состав могут входить крупные конструктивно-функциональные компоненты, элементы. В результате модернизации каких-либо образцов ВВСТ не должны принципиально изменяться классические приёмы их построения, технический облик и функциональные задачи. Как правило, модернизация отдельного образца ВВСТ проводится в целях повышения надёжности работы, увеличения сроков службы, ремонтопригодности, снижения эксплуатационных расходов и т. п. [4].

Модернизация, как процесс повышения качества образца ВВСТ в период его жизненного цикла, является комплексной научно-технической и технологической задачей. Решение её связано оценкой эффективности изделий и планированием мероприятий организационного, инженерного, конструктивно-технического, производственного и экономического характера. Это требует системного подхода, предусматривающего анализ условий, факторов и возможностей применения конкретных образцов ВВСТ, выявление причинно-следственных связей и стоимостных показателей. Возникает необходимость разработки моделей и методик, позволяющих получать качественно-количественные оценки эффективности разрабатываемых, существующих и модернизируемых образцов ВВСТ с установлением их роли и места в системах вооружения войск (сил). Для каждого из образцов определяются требуемые конструктивные, технические, аппаратно-программные, технологические доработки, возможности комплектования необходимыми приборами и устройствами, особенности проведения экспериментов, испытаний, подготовки и запуска серийного производства. Большое значение будет иметь не только обоснование ожидаемого эффекта от модернизации изделий, но и определение возможностей научно-исследовательских организаций, конструкторских, производственных предприятий, военно-промышленных компаний (фирм) по проведению необходимых работ.

Основными показателями структуры и содержания процессов модернизации изделий военного назначения являются причины или признаки, обусловливающие необходимость проведения специальных операций и процедур [5]. При постановке и решении научно-исследовательских и практических задач модернизации образцов ВВСТ можно выделить три главных множества причин — Q1, Q2, Q3, содержащих в общей сложности 11 подмножеств.

Множество Q1 причин модернизации, вызванных неполной реализацией требований при первоначальном проектировании, конструировании, создании и выпуске в серию образца (изделия) ВВСТ:

— q11 — подмножество причин, определяющих невозможность полной технической и технологической реализации требований при создании образца;

— q12 — подмножество причин, обусловленных материальными ограничениями при создании и серийном производстве образца;

— q13 — подмножество причин, обусловленных временными ограничениями при создании и серийном выпуске образца.

— Множество Q2 причин модернизации, вызванных возникающими в течение жизненного цикла образца (изделия) ВВСТ изменениями условий функционирования и внешней среды:

— q21 — подмножество причин, обусловленных изменениями конструкции и характеристик составных подсистем, компонентов элементов образца;

— q22 — подмножество причин, обусловленных изменениями состава, характера и качества противоборствующих систем, комплексов и средств вероятного противника;

— q23 — подмножество причин, обусловленных изменениями способов применения образца по назначению;

— q24 — подмножество причин, обусловленных изменениями условий функционирования образца в зависимости от вида и характера боевых действий;

— q25 — подмножество причин, обусловленных ростом технических и технологических возможностей по усовершенствованию образца.

Множество Q3 причин модернизации, связанных с проявлением недостатков в конструкции и процессах функционирования образцов при испытаниях и в ходе жизненного цикла:

— q31 — подмножество причин, обусловленных выявленными недостатками в ходе испытаний и производства образца;

— q32 — подмножество причин, обусловленных недостатками, проявившимися в ходе войсковой эксплуатации образца;

— q33 — подмножество причин, обусловленных недостатками, которые выявлены в процессах применения образца по назначению (по результатам боевого применения).

В полном объёме обобщённый показатель множества причин модернизации образца (изделия) ВВСТ i-го типа формируется по результатам оценки и прогнозирования трёх составных компонентов:

Q _i = Q1 _i + Q2 _i + Q3 _i ,

где i — тип образца (изделия) ВВСТ согласно классификационным признакам; Q1 _i — множество причин, определяемых с учётом условий создания и производства образца, Q2 _i — множество причин по результатам оценки свойств и ТТХ образца и возможностей их улучшения; Q3 _i — множество причин по результатам анализа недостатков, выявленных в ходе войсковой эксплуатации и боевого применения образца.

На основе методов системного инжиниринга, выявления и группирования классификационных признаков сложных технических систем и процессов определены виды модернизации образцов ВВСТ. Наименование видов и сочетание множеств причин модернизации приведены в таблице 1.

Таблица 1

Виды модернизаций образцов ВВСТ

Виды модернизации	Множества причин модернизации	Условное наименование вида модернизации
Комплексная	Q1, Q2, Q3	M 1
Планово-прогнозная	Q1, Q2	M 2
Планово-корректирующая	Q1, Q3	M 3
Прогнозно-корректирующая	Q2, Q3	M 4
Плановая	Q1	M 5
Прогнозная	Q2	M 6
Корректирующая	Q3	M 7

Процессы модернизации образцов ВВСТ могут быть семи видов. Каждый вид характеризуется определённым сочетанием множеств причин (признаков) и основных условий реализации целей, задач и способов модернизации.

Обзор информационных источников показывает, что в промышленно развитых странах модернизация образцов ВВСТ собственного производства планируется и проводится по схожим, аналогичным правилам — по программам разработки, создания и изготовления военной продукции. Большинство изделий военного назначения — образцов ВВСТ — подвергались процедурам модернизации, относящимся к видам M ₄ , M ₆ , M ₇ . Это объясняется тем, что задачи и потенциалы модернизации создаваемых образцов не предусматривались и не закладывались изначально в проекты, а реализовывались при возникновении требований повышения их качества или устранения недостатков, выявленных в ходе эксплуатации [5].

Определение способов и последовательности модернизации сложных технических систем, каковыми являются современные образцы (изделия) ВВСТ, связано с постановкой и решением задач системного инжиниринга, включающих анализ конструктивных и инженерных решений, оценку эффективности боевого функционирования, технического обслуживания и экономической целесообразности применения изделий вооружения и техники в условиях мирного и военного времени.

В ходе планирования и проведения процессов модернизации образцов ВВСТ стержневым аспектом с методической точки зрения является определение содержания и последовательности действий [1].

1. На долгосрочный период формируются требования к образцам ВВСТ, определяется их роль и место в системе вооружения в целом и в составе боевых (огневых) средств войсковых группировок. Формируется система исходных данных, содержащая военно-стратегические, оперативные и тактические сведения, а также классификационные, боевые и стоимостные характеристики существующих образцов ВВСТ и основных объектов вероятного противника. Обеспечивается предварительное определение требований к модернизируемым образцам ВВСТ.
2. Устанавливаются отличия значений ТТХ, присущие существующим образцам (изделиям), от требуемых или задаваемых значений.
3. Выявляются основные технические, инженерные и технологические решения для достижения заданных ТТХ образца. Проводится системный анализ показателей и возможных вариантов модернизации образцов. Данная задача является многокритериальной и в большинстве случаев сводится к структурно-параметрическому синтезу и сравнению обобщённых характеристик.
4. Определяются вид и границы модернизации образцов ВВСТ с учётом качественно-количественных показателей и статистических данных по их функционированию, эксплуатации, а также результатам войсковых испытаний и боевого применения.
5. Проводится оценка возможностей модернизации образцов ВВСТ в периоды их войсковой эксплуатации, нахождения на снабжении войск (сил). Анализ различных вариантов модернизации образцов с выбором наиболее предпочтительных по критерию «эффективность — стоимость».
6. Определяются основные мероприятия по частичной модернизации — доработке образцов. Либо составляются планы полной модернизации, включающие технологии изготовления опытных партий, проведения испытаний и серийного производства образцов.
7. Разрабатывается соответствующая техническая и методическая документация.

В научной и специальной литературе для обозначения предметов исследования употребляются общеизвестные, принятые термины и определения, а также трактовки, которые уточняют и раскрывают сущность понятий «система», «большая система», «сложная система». Для описания сложных технических систем и их составных частей часто используются такие термины, как «элементы», «отношения», «свойства».

Элемент — это отдельный объект или цельный предмет, выполняющий определённые функции, находящийся на каком-либо уровне иерархии или в составе системы. Могут быть основные, системообразующие элементы, а также не основные, вспомогательные, второстепенные элементы.

Термином «отношения» обозначаются связи и взаимосвязи, установленные между элементами системы и с другими системами. При описании сложной технической системы применяются и такие классические и словарные определения, как декомпозиция, соединение, сопряжение, взаимодействие, корреляция и т. п.

Свойства — есть качественная характеристика, совокупность классификационных, организационно-технических и функциональных признаков системы. Это то, что отличает одни технические системы от других либо позволяет судить об их схожести, идентичности, равнозначности.

В составе любой сложной технической системы (S) целесообразно выделять: множества (A) элементов, множества (В) свойств, множества (D) отношений.

Модернизированная система S ^m (относительно исходной S) — это система с улучшенными ТТХ, качество которой выше и определяется соотношениями показателей (А/А ^m , В/В ^m , D/D ^m ) [5].

Особенностью модернизации образца ВВСТ является то, что должны рассматриваться операции улучшения ТТХ, которые повышают качество образца (как исходной системы) при сохранении в его (её) составе хотя бы одного из системообразующих элементов.

При решении задач модернизации можно выделить следующие характерные черты: процедурные и организационные. Процедурный связан с технологией решения задачи модернизации, а организационный — с объёмом и стратегией работ по модернизации.

Принципы модернизации — это правила совершенствования структур и процессов для достижения желаемого результата [9].

В таблице 2 приведены принципы модернизации образцов (изделий) ВВСТ и основные организационно-методические аспекты, которые необходимо учитывать при выборе способов реализации принципов.

Таблица 2

Принципы модернизации образцов ВВСТ

Наименование принципов	Организационно-методические аспекты
Принцип неизбежности	Не стоит стремиться создать совершенный образец, он должен обладать качеством, достаточным для выполнения требуемых задач и иметь заранее продуманный потенциал для модернизации
Принцип комплексирования	Планирование модернизации должно происходить с учётом прогнозируемых изменений внешней среды, а также недостатков, выявленных в ходе эксплуатации
Принцип дискретности	Изменения в образец его модернизации необходимо вводить через определённые промежутки времени, предварительно сгруппировав возможные варианты улучшений
Принцип эволюционности	С целью снижения технического риска и непредвиденного роста затрат, характерных для резкого перехода от исходного качества к желаемому, модернизацию необходимо производить поэтапно
Принцип целесообразности	Каждый важный шаг модернизации образца в целях обеспечения желаемого качества должен быть экономически выгодным по сравнению с разработкой нового образца-аналога с тем же качеством

Определение целесообразности модернизации образцов ВВСТ связано с выбором способов и получением гипотетических оценок результатов совершенствования образцов или замены их новыми. Для формализации условий и выборки оценочных показателей применяется метод сравнения треугольных графов: «треугольного графа Gс создания образца» и «треугольного графа Gм модернизации образца». Вершинами графов являются требуемые значения показателей соответственно: качества (Кс, Км), затрат (Зс, Зм) и времени (Вс, Вм). Стороны треугольников отражают численные значения (постоянные или переменные величины) показателей качества функционирования (Wс, Wм), стоимости (Сс, См) и периодов времени (Тс, Тм) — рисунок 2.

Рис. 2. Треугольные графы создания (Gс) и модернизации (Gм) образцов ВВСТ

При оценке возможностей модернизации образцов ВВСТ в качестве ключевого критерия в зависимости от внешних условий и факторов может приниматься любой из трёх показателей: качество, стоимость и время модернизации.

Таким образом, постановку задачи модернизации образцов ВВСТ можно сформулировать следующим образом.

Известны: перечень и ТТХ образцов ВВСТ, показатели функционирования, недостатки и требования по их устранению.

Определяются основные причины и условия модернизации. Выявляются рамки модернизации, стоимостные и временные ограничения.

Требуется разработать план модернизации, включающий правила и порядок выполнения работ по улучшению ТТХ, повышению функциональных возможностей и снижению эксплуатационных расходов образцов ВВСТ.

Решение задач выбора причин и оценки возможностей проведения модернизации предполагает системный подход к изучению процессов разработки, создания, производства, эксплуатации, боевого применения и совершенствования образцов (изделий) вооружения, военной и специальной техники.

Литература:

1. Буренок В. М. Модернизация как важная научная и производственная проблема [Электронный ресурс] / Воздушно-космическая оборона, 6.10.2009 URL: http://www.vko.ru/koncepcii/modernizaciya-kak-vazhnaya-nauchnaya-i-proizvodstvennaya-problema (дата обращения — 16.03.2020).
2. Новый политехнический словарь / Под ред. А.Ю Ишлинского — Науч. издательство «Большая российская энциклопедия», 2000. — 305 с.
3. Федеральный закон от 19 июля 1998 г. № 114-ФЗ «О военно-техническом сотрудничестве Российской Федерации с иностранными государствами».
4. Военная энциклопедия. М.: Воениздат, 2001. Том 5. — 190 с.
5. Литвиенко В. В., Урюпин В. Н., Солдатов А. Н. Методологические аспекты модернизации вооружения, военной и специальной техники. Задачи, виды и принципы модернизации // Военная теория и практика — 2018 — с. 53–62.
6. Цветков В. Я. Сложные технические системы // Образовательные ресурсы и технологии — 2017 — № 3 — с. 86–91.
7. Bar-Yam, Yaneer (2002). «General Features of Complex Systems» (PDF). Encyclopedia of Life Support Systems. EOLSS UNESCO Publishers, Oxford, UK. Retrieved 16 September 2014.
8. Зеленский, В. А. Проектирование сложных систем [Электронный ресурс]: электрон, учеб. Пособие / В. А. Зеленский; Минобрнауки России. Самар, гос. аэрокосм, ун-т им. С. П. Королева (нац. исслед. ун-т). — Электрон, текстовые и граф. дан. (720 Кбайт). — Самара 2012, 1 эл. опт. Диск.
9. Принципы модернизации структур и процессов [Электронный ресурс]/https://studref.com/354157/menedzhment/printsipy_modernizatsii_struktur_protsessov (Дата обращения: 9.04.2020 г.).