ВЫБОР ЭКОНОМИЧЕСКИ ОПТИМАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ ТКС ЛА МЕТОДИЧЕСКОЕ РУКОВОДСТВО

ВЫБОР ЭКОНОМИЧЕСКИ ОПТИМАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ ТКС ЛА МЕТОДИЧЕСКОЕ РУКОВОДСТВО К ВЫПОЛНЕНИЮ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ

Авторы ЛР • • доцент к. э. н. Гуров А. Г. доцент к. э. н. Корунов С. С. доцент к. э. н. Кукушкина С. Н. доработка алгоритмов и машинной программы – заведующий лабораторией Недбайло Н. Ю. • разработка презентации к. т. н. Володин С. В. 2

I. ВВЕДЕНИЕ 3

Целевая аудитория • ЛР предназначена для студентов факультета № 6, изучающих курс "Экономика спецкомплексов", и студентов факультета № 5 специализации "Маркетинг и коммерциализация космической деятельности", изучающих курс «ТЭО космических проектов и программ. 4

Цель лабораторной работы • Цель ЛР закрепление знаний, полученных по названным курсам и привитие навыков самостоятельной работы в области экономического обоснования перспективных космических систем ЛА и выбора их экономически оптимальных параметров. • Все экономико математические модели в данной ЛР имеют учебно методический характер. 5

Содержание лабораторной работы (I часть теоретическая) • Изучение теоретического раздела работы • Обоснование выбора формы критерия экономической эффективности • Формирование его расчетной модели • Подготовка массива исходных данных для последующей обработки на ПЭВМ • Сдача зачета по теоретической части. 6

Содержание лабораторной работы (II часть практическая) • Ввод исходных данных для проведения расчетов на ПЭВМ • Получение и анализ результатов расчета • Подготовка отчета по лабораторной работе и сдача зачета. 7

Продолжительность ЛР • два учебных занятия по четыре часа каждое 8

Методическое содержание • сведения из теории экономической эффективности космических систем ЛА • прогнозирование затрат по стадиям их ЖЦ • выбор экономически оптимальных основных параметров в соответствии с принятым экономиче ским критерием • методика выполнения ЛР • исходные данные по вариантам • укрупненные проектные зависимости • прогнозные модели затрат на стадиях ЖЦ перспективной ТКС ЛА. 9

II. МЕТОДИКА ВЫБОРА ЭКОНОМИЧЕСКИ ОПТИМАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ ТКС ЛА 10

Цель технико экономического обоснования ТКС ЛА • выбор их наиболее целесообразных вариантов построения и развития с использованием критериев экономической эффективности 11

Основания выбора экономически оптимальных параметров • • проведение целевых, операционных и проектных исследований анализ и выбор экономического критерия и ограничений разработка прогнозных моделей затрат осуществление выбора альтернатив или оптимизации системы. 12

Стадии жизненного цикла ТКС ЛА • • • научно исследовательские работы опытно конструкторская разработка промышленное изготовление эксплуатация (утилизация) 13

Иерархия ТКС ЛА • высший уровень – парк транспортных космических ЛА • второй уровень – отдельные КЛА • третий уровень – основные подсистемы КЛА: конструкция, ДУ, бортовое оборудование, система спасения и др. • четвертый уровень – функциональные элементы КЛА и т. д. 14

Замечание: • при отсутствии дополнительных требований и условии, что все возможные допустимые варианты построения ТКС обеспечивают выполнение заданной цели, оптимальные параметры ТКС следует выбирать исходя из минимизации стоимости выполнения определяемой программы целевых задач 15

III. КРИТЕРИИ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ОЦЕНКИ ТКС ЛА 16

Критерии экономической оценки ТКС ЛА • • стоимость программы транспортных космических операций (ТКО) стоимость годовой программы ТКО стоимость одной ТКО стоимость доставки одного килограмма полезного груза на орбиту 17

Понятие "типовая транспортная операция" • доставка ПГ на орбиту с определенными (типовыми) параметрами (высота, наклонение) 18

Аспекты программы создания ТКС ЛА • Это долгосрочная программа капитальных вложений • Поэтому экономическая эффективность ТКС ЛА может быть рассмотрена по схеме приведенных затрат (аналогично эффективности капитальных вложений) 19

Стоимость программы ТКО 20

Факторы выбора коэффициента экономической эффективности капитальных вложений в проект ТКС • минимально допустимая отдача на вложенный капитал, при которой инвесторы предпочтут альтернативное вложение тех же средств в другой проект с сопоставимым риском • учет темпов инфляции, процентных ставок, рентабельности разрабатывающих и промышленных предприятий ракетно космической отрасли 21

Капитальные вложения в программу и коэффициент экономической эффективности капитальных вложений • их произведение может трактоваться как ущерб от отвлечения средств из сферы оборота 22

Текущие затраты на эксплуатацию ТКС ЛА • формируются из затрат на топливо и другие рабочие компоненты • из затрат на ТО КЛА и КНО • амортизационных отчислений по ТКС ЛА и КНО 23

Текущие затраты на годовую программу ТКО 24

IV. ФАКТОРЫ ФОРМИРОВАНИЯ СТОИМОСТНЫХ ОЦЕНОК ТКС ЛА 25

Факторы развития ТКС ЛА на каждой стадии их ЖЦ • • • организационно экономические – характеризующие условия создания, производства и эксплуатации ТКС ЛА эксплуатационной эффективности – характеризуют ТКС ЛА как средство достижения целей (выполнения транспортных операций) конструктивно технологические – характеризуют ТКС ЛА как объект разработки, производства и эксплуатации. 26

Организационно экономические факторы (1) • • Макроэкономические факторы действуют на народнохозяйственном и отраслевом уровнях, соответствуя характеру развития экономики страны: уровень производительности труда, принятые формы оплаты труда система взаимоотношений отдельных предприятий с госбюджетом политика цен и т. п. 27

Организационно экономические факторы (2) Микроэкономические факторы действуют на организационном уровне предприятий. Включают: • организационно технические уровни, • масштабы и степень освоения процессов разработки, производства и эксплуатации ТКС ЛА. 28

Факторы эксплуатационной эффективности (1) • аккумулируют влияние на затраты целевых свойств и функциональных возможностей ТКС ЛА, • характеризуются функциональными и технико эксплуатационными подгруппами факторов. 29

Факторы эксплуатационной эффективности (2) Характеризуют способность ТКС ЛА к выполнению заданных транспортных функций: • операционные возможности КЛА (выполнение операций доставки, доставки и возвращения ПН, операций с ПН), • максимально возможные значения функциональных параметров (масса ПН, высота орбиты, располагаемая характеристическая скорость) и др. 30

Технико эксплуатационные факторы • Надежность • Величина ресурса • Кратность применения ТКС ЛА 31

Конструктивно технологические факторы • • Опосредствуют влияние факторов эксплуатационной эффективности на стоимостные характеристики ТКС ЛА: массы, геометрических размеров, формы, компоновочных схем, общего числа элементов конструкции и плотности компоновки, механических, физических и химических свойств применяемых материалов, точности изготовления элементов конструкции и т. д. 32

V. МЕТОДОЛОГИЯ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ЗАТРАТ НА ТКС ЛА 33

Принципы генерации прогнозной информации • экспертные методы прогнозирования затрат – использование суждений экспертов • статистические методы прогнозирования затрат – обработка статистических массивов 34

Методы интерполяции и экстраполяции статистических зависимостей • Основаны на предположении, что между стоимостными оценками ТКС ЛА и его характеристиками существуют количественные связи • Задача – выявить эти связи и выразить их в виде математической модели. 35

Материал для разработки прогнозной модели затрат Массив исходной статистической информации. В общем случае представляет собой упорядоченный по времени ряд прототипов ТКС ЛА, каждому из которых соответствуют свои фактические стоимостные оценки, функциональные и конструктивные параметры и характеристики исследуемой стадии ЖЦ. 36

Ограничения прогнозных моделей затрат Определяют область применения каждой модели, в которой она может обеспечить достаточно достоверную прогнозную оценку. 37

Ограничения прогнозных моделей затрат Различаются по: • стадиям жизненного цикла (НИР, ОКР, изготовление, эксплуатация); • подсистемам ТКС ЛА (конструкция, ДУ, оборудование, средства спасения) 38

Стадии жизненного цикла 39

VI. ПРОГНОЗНАЯ ОЦЕНКА ЗАТРАТ НА НИОКР 40

Прогнозирование затрат на НИР косвенным методом оценки (пропорционально затратам на ОКР) Затраты на ОКР существенно превосходят затраты на НИР и оказывают определяющее влияние на величину прогнозной оценки затрат на НИОКР. 41

Стадия ОКР включает в себя этапы проектно конструкторских работ, • изготовление опытных образцов, • испытания (с доводочными работами). Наибольшее удельное значение в суммарных затратах на ОКР занимают затраты на изготовление опытных образцов. Изготовление опытных образцов имеет на входе и выходе главным образом материальные потоки: • сырье, • материалы, • полуфабрикаты, • комплектующие изделия, его конечный результат – опытные образцы проектируемых изделий. 42

Особенности опытного производства (1) • меньшая оснащенность производства специнструментом и спецоснасткой, • применение в производственном процессе в основном универсального оборудования, • высокая квалификация производственных рабочих, укрупненная разработка технологии. 43

Особенности опытного производства (2) • увеличивается стоимость опытных образцов по сравнению с серийным производством; • себестоимость каждого предшествующего экземпляра оказывается ниже предыдущего; • себестоимость опытной партии растет менее высокими темпами, чем ее размер. 44

Затраты на изготовление первого опытного образца 45

Затраты на изготовление опытной партии 46

Снижение средней стоимости ЛА в серии 47

Затраты на ОКР 48

Затраты на общую разработку ТКС ЛА 49

Модели затрат на НИОКР основных подсистем ТКС ЛА 50

VII. ПРОГНОЗНАЯ ОЦЕНКА ЗАТРАТ НА СЕРИЙНОЕ ПРОИЗВОДСТВО 51

Серийное производство ТКС ЛА • освоение первых серийных образцов (технологическая подготовка производства) • освоение серийного производства • освоенный серийный выпуск 52

Особенности выпуска первых серийных образцов ТКС ЛА • нестабильность производства и относительно невысокий уровень технологии, • низкая оснащенность технологических процессов, • несовершенные формы организации производства и рабочих мест, • отсутствие навыков у рабочих и незначительный опыт технического персонала, • отсутствие технических нормативов трудоемкости, • недоведенность конструкции изделия. 53

Особенности процесса освоения новых изделий • повышение организационно технического уровня серийного производства (качественный аспект), • по мере развертывания серийного производства увеличивается количество изделий, выпускаемых в единицу времени (количественный аспект). 54

Влияние качественного и количественного аспектов • Качественного – на трудоемкость и материалоемкость изделий; • Количественного – с увеличением выпуска изделий в единицу времени убывает доля цеховых и общезаводских расходов, приходящихся на единицу изделия. По мере освоения серийного производства, себестоимость изделий снижается и к концу освоения серийного производства может составить 15… 20% от первоначальной. 55

Зависимость себестоимости изделия от масштабов выпуска и характеристик изделия 56

Затраты на изготовление ТКС ЛА 57

Затраты на общую сборку КЛА 58

Прогнозные модели затрат (без учета фактора освоения производства) 59

Количество ТКС ЛА, необходимое для выполнения заданной транспортной программы 60

Суммарные затраты на изготовление парка ТКС ЛА с учетом фактора освоения производства 61

VIII. ПРОГНОЗАЯ ОЦЕНКА ЗАТРАТ НА ЭКСПЛУАТАЦИЮ 62

Эксплуатация ТКС ЛА многоразового использования • целевая эксплуатация – выполнение транспортных операций • техническая эксплуатация – работы, связанные с поддержанием ТКС ЛА в состоянии технической готовности 63

Техническое обслуживание ТКС ЛА включает профилактические мероприятия, выполняемые с целью поддержания и частичного восстановления требуемого уровня качества, надежности и долговечности ТКС ЛА и его подсистем 64

Затраты на эксплуатацию ТКС ЛА • топливо и рабочие компоненты • техническое обслуживание • амортизационные отчисления В критерии "стоимость программы ТКС" сумма этих затрат на весь прогнозируемый период составляет текущие затраты (себестоимость) на выполнение транспортной программы 65

Затраты на топливо • определяются его составом и массой 66

Затраты на техническое обслуживание ТКС ЛА 67

Величина амортизационных отчислений • стоимость изготовления ТКС ЛА • затраты на НИОКР • дооснащение наземного комплекса 68

Амортизация стоимости изготовления ТКС ЛА 69

Амортизация НИОКР ТКС ЛА 70

Амортизация наземного комплекса 71

Общая величина амортизационных отчислений в расчете на одну транспортную операцию 72

IX. МЕТОДИКА ПРИБЛИЖЕННОГО РАСЧЕТА МАССОВЫХ И ТЯГОВЫХ ХАРАКТЕРИСТИК 73

Задача лабораторной работы выбор величины массы ПН ТКС ЛА многоразового использования и его кратности по критерию «минимум стоимости годовой программы ТКС» (Спр) 74

Использование критерия минимума стоимости годовой программы • имеет смысл при условии выведения грузов на одинаковые орбиты (выполнение типовых транспортных операций), что в первом приближении означает достижение заданной конечной скорости 75

Заданная конечная скорость 76

Зависимости элементов стоимости программы от характеристик ТКС ЛА 77

Общие характеристики многоразовой системы • имеет 2 ступени • на каждой ступени установлено по одному двигателю (топливо РГ 1 + О 2) • I ступень оснащена реактивно парашютной системой спасения • II ступень осуществляет горизонтальную посадку • бортовое оборудование и аппаратура разделены по обеим ступеням 78

Фазы полета МТКС 79

Показатели для получения укрупненных зависимостей (1) 80

Показатели для получения укрупненных зависимостей (2) 81

Показатели для получения укрупненных зависимостей (3) 82

Стартовая масса ТКС ЛА 83

Масса конструкции ТКС ЛА 84

Масса бортового оборудования ТКС ЛА 85

Масса топлива ТКС ЛА 86

Масса средств спасения ТКС ЛА 87

Тяга двигателей ТКС ЛА 88

X. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ 89

Выполнение ЛР • • • Изучение материала и проведение расчетов Самостоятельная работа по работе с ПЭВМ и получению результатов расчетов Анализ данных результатов 90

Первое занятие 1. Изучение теоретической части ЛР. 2. Составление критерия "стоимость годовой программы транспортных операций", используя справочно нормативные материалы и методические указания. 3. Выбор двух прогнозных моделей затрат (приведены в справочно нормативных материалах), выражение этих моделей через массу ПН и кратности на основе расчета массовых и тяговых характеристик. 91

Второе занятие 4. Сдача зачета и получение задания для расчета на ПЭВМ 5. Обращение к программе 6. Исследование результатов расчетов 92

Исследование результатов расчетов на ПЭВМ (1) • • • Выбор значений ПН и кратности, при которых достигается минимальное значение годовой стоимости программы. Построение графика зависимости годовой стоимости программы от массы полезной нагрузки ТКС ЛА. при оптимальной кратности и графика зависимости годовой стоимости программы от кратности ТКС ЛА при оптимальной ПН. Построение графиков зависимости стоимости НИОКР от массы ПН при различных значениях кратности и графиков зависимости стоимости НИОКР от кратности 93 при различных значениях массы ПН.

Исследование результатов расчетов на ПЭВМ (2) • Построение графиков зависимости стоимости изготовления парка ТКС ЛА от массы ПН при различных значениях кратности и графиков зависимости стоимости изготовления парка ТКС ЛА. от кратности при различных значениях массы ПН • Построение графиков зависимости затрат на эксплуатацию (себестоимости программы ТКО) от массы ПН при различных значениях кратности и графиков зависимости затрат на эксплуатацию от кратности при различных значениях массы ПН. • Анализ полученных результатов. 94

XI. СПРАВОЧНОНОРМАТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ 95

Затраты на изготовление первого промышленного образца и парка ТКС ЛА 96

Потребное количество типовых транспортных операций и ТКС ЛА Затраты на НИОКР 97

Прогнозные модели затрат на ТКС ЛА (1) 98

Прогнозные модели затрат на ТКС ЛА (2) 99

Прогнозные модели затрат на ТКС ЛА (3) 100

Прочие параметры всех вариантов • • Коэффициент полезной нагрузки 0, 9 Масса полезной нагрузки 20… 50 т Кратность ЛА 10… 20 Грузопоток 3000… 4000 т 101