Функции управления проектированием компонентов и сегментов космической транспортной системы

Функции управления проектированием компонентов и сегментов космической транспортной системы

В.Д. Костюков,

в.н.с., к.т.н.,

А.И. Селиверстов,

ген. дир.,

А.В. Цырков,

гл. констр., ЕКИТСУП, д.т.н., zavod-hrunichev@mail.ru,

ГКНПЦ им. М.В. Хруничева, г. Москва

Предприятия аэрокосмического машиностроения, как и многие машиностроительные предприятия других отраслей, имеют особенности, которые связанны со спецификой создания сложных технических объектов. Объектами производства являются сложные технические системы, а также структурные элементы этих изделий: агрегаты, системы, узлы, детали. Основные особенности изделий аэрокосмического машиностроения, как объектов производства, состоят в следующем: 1) высокие требования к качеству изделий в целом и к его отдельным элементам; 2) сложность пространственных форм и большие габариты; 3) многономенклатурность и многодетальность изделий; 4) разнообразие применяемых конструкционных материалов. В процессах создания и эксплуатации сложных технических объектов задействованы значительные производственные ресурсы и участвуют большие коллективы специалистов различного профиля и квалификации. Каждые десять лет развития науки и техники характеризуются усложнением технических объектов в два-три раза. Усложнение технических объектов приводит к увеличению трудоемкости и затрат на их создание, что, в свою очередь, требует развития методов и средств автоматизации интеллектуального и физического труда на всех стадиях жизненного цикла изделия. В условиях применения новых информационных технологий, обеспечивающих переход к компьютерным методам проектирования и малолюдному производству, жизненный цикл изделия, включающий проектирование, производство и эксплуатацию, подразделяется на следующие стадии: 1) научные исследования; 2) конструирование; 3) контроль технологичности; 4) подготовка производства; 5) изготовление; 6) испытания; 7) эксплуатация; 8) техническое обслуживание и ремонт; 9) снятие с эксплуатации и утилизация. Для каждой из стадий жизненного цикла изделия можно функционально и организационно выделить два слоя: информационный и материальный. В информационном слое создаются описания изделий (ДСЕ) и процессов различного назначения, и этот слой характеризуется преобладанием интеллектуального труда. В материальном слое по описаниям, представленным в различной форме, выполняется материализация изделий и процессов. В этом слое преобладает, так называемый, физический труд - не автоматизированный, механизированный, автоматизированный - связанный с преобразованием исходных материалов различными методами с применением различных средств и источников энергии в изделия.

На рис.1 представлена диаграмма декомпозиции блока бизнес процессов: «Производить транспортную систему».

Бизнес процессы научных исследований, предшествующие стадии проектно-конструкторских работ, выполняются для определения принципиальных требований к проектируемой космической транспортной системе в целом, требований к её компонентам и сегментам, а так же с целью формирования облика создаваемой системы [1].

Бизнес процессы проектирования компонентов и сегментов предназначены для выполнения расчетно-проектных и опытно-конструкторских работ по созданию компонентов и сегментов космической транспортной систе мы. Применяются высокоэффективные передовые информационные и ИПИ технологии "сквозного" проектирования-изготовления летательных аппаратов с максимальным использованием композиционных материалов [2].

рис. 1. Диаграмма декомпозиции блока бизнес процессов: «Производить транспортную систему»

Бизнес процессы производства компонентов и сегментов обеспечивают изготовление компонентов и сегментов космической транспортной системы, включая проектирование и изготовление мобильных авиационных средств доставки на космодромы экипажей и пассажиров космических кораблей (судов) а так же проектирование и изготовление комплексов специального медицинского оборудования, необходимого для подготовки космических экипажей и пассажиров и оказании им экстренной медицинской помощи в критических ситуациях. Данные бизнес процессы базируются на 95 летнем опыте работы Ракетно-космического завода и учитывают методы отечественной и международной кооперации. Среди международных кооперативных проектов, выполняемых в соответствии с межправительственными соглашениями, можно отметить такие, как: "КазСат" и "Байтерек" - Казахстан; создание криогенного разгонного блока 12 КРБ в составе индийской РКН GSLV; создание первой ступени РН KSLV-1 (Южная Корея) и некоторые другие [3].

Бизнес процессы эксплуатации, ремонта, утилизации предназначены для подготовки к старту, пуска, выведения на расчетную траекторию, эксплуатации и утилизации компонентов и сегментов космической транспортной системы. Выполняются с привлечением боевых расчетов РВСН и других предприятий, НИИ и КБ [4].

Результаты НИОКР представляют собой отчетную документацию, макетные и экспериментальные образцы изделий, созданных в ходе выполнения научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ в области, определяющей концепцию построения и облик создаваемой системы. Формируются с применением современных информационных технологий.

Научно-исследовательский институт космических систем - НИИКС имени А.А. Максимова - филиал ГКНПЦ имени М.В. Хруничева предназначен для проведения исследований ближнего и дальнего космоса с использованием различных группировок космических аппаратов, объединённых в специализированные системы. Одно из основных научных учреждений, в котором первоначально работали или с которым тесно сотрудничали выдающиеся отечественные ученые-пионеры освоения космического пространства.

Конструкторское бюро - КБ «Салют» (одно из основных структурных подразделений ГКНПЦ имени М.В. Хруничева) является одним из основных проектировщиков компонентов и сегментов космической транспортной системы. В 60 - 70-е годы прошлого века возглавлялось академиком В.Н. Челомеем - Генеральным конструктором РН "Протон", орбитальной станции "Алмаз", крылатых тактических ракет морского базирования, межконтинентальных стратегических ракет РС-18 (SS-19) и другой ракетно-космической техники. Созданное 24 марта 1951 г. КБ за полвека поменяло не одно название, изменило профиль тематики. Главный конструктор В.М. Мясищев, основатель КБ, пригласил к себе на работу не только известных в то время специалистов, но и выпускников 1951г. из МАИ, ХАИ, КАИ и Горьковского университета. Эти выпускники в дальнейшем стали опорой КБ, его ведущими специалистами, а затем учителями и наставниками тех, кто составляет костяк КБ сегодня. В период с 1951 по 1960 г. в КБ были спроектированы и изготовлены несколько типов тяжелых стратегических бомбардировщиков, составивших основу ядерных сил страны. Самолеты М4 и ЗМ находились на переднем рубеже мирового авиастроения тех лет. Параллельно со строительством опытного самолета М4 шли испытания и отработка всех основных систем на специальных натурных стендах. Также использовались летающие лаборатории. Это позволило сократить сроки создания нового самолета. Через 22 месяца с момента создания КБ совершил свой первый полет самолет М4. На ЗМ применена система дозаправки топлива в полете "Конус" с мягким шлангом, на практике показавшая свое техническое совершенство. Эти машины, созданные в кратчайшие сроки, воплотили в себе новейшие достижения науки и технологии, каждый член экипажа имел свое катапультируемое кресло. Модификации ЗМ до последних лет несли боевое дежурство. В середине 50-х гг. в КБ приступили к разработке сверхзвукового стратегического бомбардировщика М50. Впервые в мире этот бомбардировщик был способен длительно летать на сверхзвуковой скорости, тогда как в зарубежных аналогах предусматривалась возможность полета на сверхзвуковых режимах только в течение коротких периодов. Во второй половине 50-х гг. КБ приобщилось к созданию летательных аппаратов с большими сверхзвуковыми скоростями. Это и самолет-снаряд "Буран", разработка которого дошла до создания натурных образцов, и оставшиеся на стадии проектов бомбардировщики М56, МЗО, М60. Приобщились и к проектированию космических аппаратов и баллистических ракет. КБ стало Филиалом № 1 Центрального конструкторского бюро машиностроения (ЦКБМ), которым руководил академик В.Н. Челомей. Перепрофилированное в начале 60-х гг. на создание межконтинентальных баллистических ракет (МБР), КБ проделало огромную работу, и к началу 70-х гг. были созданы комплексы УР-200, УР-100, УР-100К, УР-100У, УР-100Н, УР-100Н-УТТХ и другие, позволившие создать ракетный щит страны. С 1962 г. КБ вело разработку мощной ракеты тяжелого класса, в дальнейшем названной РН "Протон". Вначале разработки велись как универсальной РН, так и космического носителя, а с 1965 г. работа была переориентирована исключительно на космическую задачу, которую носитель выполняет и по сей день. "Протон" эксплуатируется в своем основном исполнении - в трехступенчатом виде. За время своего существования "Протон" вывел на околоземную орбиту более 350 различных космических объектов как российского, так и иностранного производства. Также в конце 60-х гг. КБ под руководством академика В.Н. Челомея участвует в создании орбитального пилотируемого комплекса "Алмаз" в части транспортного корабля снабжения. Транспортный корабль снабжения представлял собой 20-тонный космический аппарат, состоящий из возвращаемого аппарата и функционального грузового блока. Развитием этих работ в дальнейшем стало создание всех модулей для орбитальной станции "Мир", модулей "Звезда" и МЛМ для Международной космической станции. Запуск ТКС был осуществлен только в 1977 г. из-за работ по созданию долговременной орбитальной станции (ДОС) "Салют", запуск которой состоялся уже в 1971 г. Всего с помощью ракеты-носителя "Протон" на околоземную орбиту были выведены 7 долговременных орбитальных станций. Конец 70-х и все 80-е гг. отмечены разработкой на базе функционального грузового блока экспериментального 80-тонного космического аппарата "Полюс". Эта работа была тесно связана с созданием РН "Энергия", для которой "Полюс" явился полезной нагрузкой при ее первом пуске. Конец 80-х гг. принес огромные изменения в жизнь предприятий оборонной направленности. В результате работы под руководством генерального конструктора КБ "Салют" Д.А. Полухина были выделены приоритетные направления деятельности предприятия и принято стратегическое решение по продвижению на рынок профильных разработок КБ "Салют", включая услуги по запуску полезных нагрузок с использованием ракеты-носителя "Протон". Первой работой, связанной с выполнением заказа иностранного партнера, стала работа с Индийской организацией космических исследований (ИСРО). Индия приняла решение создать ракету ЖСЛВ для выведения спутников на геостационарную орбиту. Значительная масса спутника (до двух тонн) и низкие энергетические характеристики нижних ступеней ракеты ЖСЛВ потребовали ввести в ее состав, в качестве третьей ступени, высокоэффективный криогенный разгонный блок на кислородно-водородном топливе. Об этом стало известно председателю "Главкосмоса" СССР А.И. Дунаеву, который предложил генеральному конструктору КБ "Салют" Д.А. Полухину выполнить предварительные проработки и попытаться получить заказ на этот блок от Индии. Такие проработки КБ "Салют" были выполнены и в конце 1989 г. представлены Индийской организации космических исследований. В течение 1990 г. в ходе конкурентной борьбы с французскими и американскими фирмами удалось убедить ИСРО в преимуществах предложения КБ "Салют", подготовить и согласовать соответствующее Соглашение. 18 января 1991 г. это первое в истории КБ "Салют" международное соглашение было подписано. Предметом соглашения была определена разработка, изготовление и поставка криогенных разгонных блоков (КРБ) для ракеты ЖСЛВ. КБ "Салют" было определено головным разработчиком, изготовителем и поставщиком криогенного разгонного блока, названного 12КРБ. Разработчиком маршевого кислородно-водородного двигателя для КРБ было выбрано КБ Химмаш им. A.M. Исаева. В итоге более чем 10-летней работы три летных испытания проведены успешно. ИСРО приняла блок 12КРБ в эксплуатацию. Первой же самостоятельной попыткой предложения РН "Протон" в качестве носителя для иностранного заказчика стало участия предприятия в тендере, объявленном международной организацией "Инмарсат" в 1991 г. Тендер КБ не выиграло, но от организационной тендерной комиссии было получено предложение - совместно проработать возможности использования РН "Протон" для запуска спутника "Инмарсат-3". Как оказалось в дальнейшем, при совместной работе специалистов КБ и "Инмарсат" было выявлено много вопросов как технических, так и организационных, требующих "адаптации", поскольку отсутствовал опыт совместных работ российских организаций с иностранными компаниями, да и технически многие вопросы решались по-разному. И таких вопросов набралось немало. Группы специалистов работали полтора года, результатом этой работы стало подписание первого самостоятельного контракта с зарубежным партнером, которое состоялось в апреле 1993 г. Другой большой самостоятельной работой КБ "Салют" было участие в программе "Экспресс". Программа предусматривала совместные работы Германии и Японии в области космических исследований. Германское космическое агентство (DARA) осуществляло общее руководство проектом и обязалось поставить возвращаемую капсулу. Япония предоставляла ракету-носитель и осуществляла запуск. Выяснилось, что в сроки, установленные программой, германская сторона создать возвращаемый аппарат не успевает. DARA объявило конкурс среди российских предприятий, в нем приняли участие КБ "Салют", НПО им. Лавочкина и НПО "Энергия". Конкурс выиграло КБ "Салют", и в марте 1993 г. был подписан контракт с фирмой ERNO, представителем DARA, на поставку аппарата "Экспресс". Аппарат состоял из служебного модуля и возвращаемой капсулы общим весом 765 кг, выводился он японской твердотопливной ракетой на орбиту спутника Земли. Хотя программа и не была завершена успешно, но российская техника отработала свое задание. Этот проект можно считать проверкой решения стратегической задачи предприятия - самостоятельного создания полезных космических аппаратов. Работа была возложена на группу ведущих конструкторов под руководством Ю.П. Корнилова. В 1993 г. согласно Постановлению Правительства РФ КБ "Салют" совместно с заводом им. М.В. Хруничева слились в Государственный космический научно-производственный центр им. М.В. Хруничева. После кончины Д.А. Полухина КБ "Салют" возглавил А.К. Недайвода, ставший одновременно заместителем Генерального директора ГКНПЦ им. М.В. Хруничева. Активная деятельность Генерального директора Центра А.И. Киселева по продвижению профильных разработок подразделений Центра позволила широко использовать разработки КБ "Салют". На базе УР-100Н создана РН "Рокот", начата и успешно развивается модернизация РН "Протон". Это позволило не только закрепиться, но и завоевать лидирующие позиции на рынке космических услуг. Созданы новые разгонные блоки для РН "Рокот" и "Протон-М", характеристики которых являются уникальными. Участие Центра Хруничева в создании Международной космической станции - это продолжение работ, начатых при создании ТКС. станций "Салют" и "Мир". С конца 2003 г. КБ возглавил Ю.О. Бахвалов. ГКНПЦ им. М.В.Хруничева находится на подъеме. Благодаря энергии Генерального директора А.А. Медведева началось развитие новых направлений по созданию малых космических аппаратов мониторинга и связи, на смену тяжелой ракете-носителю "Протон" приходит комплекс "Ангара". Создавая в 1951 г. опытное конструкторское бюро, генеральный конструктор Владимир Михайлович Мясищев понимал, что для успешного решения сложных производственных задач необходимы и социально-бытовые условия для коллектива. И первоочередной задачей стала необходимость обеспечения работников жильем, строительство которого по инициативе Мясищева началось в начале 50-х гг. на улице Б. Филёвская (дома 17, 18/19, 21) рядом с предприятием. Для удобства жильцов в этих домах на первых этажах предусмотрели размещение детских садов, продуктовых и промтоварных магазинов, библиотеки, химчистки, прачечной, аптеки. Впоследствии конструкторским бюро для своих сотрудников были построены дома на улицах Тучковской, Клочкова, Красных зорь, Филёвской пойме, Малой Филёвской и в г. Одинцове. В число главных задач соцкультбыта была включена организация дошкольных учреждений и летнего отдыха детей. В.М. Мясищев на первой профсоюзной конференции 20 августа 1952 г. поднял вопрос о необходимости строительства своего пионерского лагеря. Строительство лагеря началось осенью 1953 г. Все создавалось силами опытного производства и ремонтно-строительных бригад ОКБ-23 (КБ "Салют"), Летом 1955 г. пионерский лагерь был готов к приему детей. В 2005г. "Зеленая горка" отметила 50 лет. Во все времена в КБ был популярен спорт, которым занимались почти все сотрудники предприятия. В 1971 г. на Б. Филёвской улице в основном силами сотрудников предприятия был построен спортивный комплекс "Конструктор", который успешно функционирует и сегодня. Там расположены пять теннисных площадок, игровые залы для занятий баскетболом, волейболом, настольным теннисом, а также залы для занятий дзюдо и спортивными танцами. При выполнении проектно-конструкторских работ широко используется опыт, накопленный академиками С.П. Королевым, В.Н. Челомеем, Г.Е. Лозино-Лозинским и другими отечественными учеными-пионерами освоения космического пространства.

Предложения по проведению НИОКР формируются, в случае необходимости, с целью организации проведения дополнительных научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ для принятия решений по оптимизации элементов конструкции (повышению технологичности). При изготовлении компонентов и сегментов космической транспортной системы обнаруживаются ошибки, допущенные при проектировании. Иногда внесение изменений в КД требует проведения дополнительных НИОКР.

К научным и производственным подразделения и филиалам ГКНПЦ относятся: Ракетно-космический завод - РКЗ, Авиационно-производственный комплекс - АПК, Завод медицинской техники и товаров народного потребления - ЗМТ и ТНП, (структурные подразделения); конструкторское бюро - КБ "Арматура" г. Ковров, конструкторское бюро - КБ "Химмаш" имени А.М. Исаева г. Королев, "Воронежский механический завод", производственное объединение "Полет" г. Омск (филиалы ГКНПЦ); ОАО конструкторское бюро - КБ "Химавтоматика" г. Воронеж, ОАО "ПРОТОН - ПМ" г. Пермь, - предназначены для проведения научно-исследовательских работ и изготовления компонентов и сегментов космической транспортной системы. Обеспечивают создание и функционирование компонентов и сегментов транспортной системы на всех стадиях жизненного цикла.

Производственная инфраструктура включает в себя НИИ КС, КБ "Салют", другие научные и производственные подразделения и филиалы ГКНПЦ, а также эксплуатационные и ремонтные подразделения Центра. Обеспечивают создание и функционирование компонентов и сегментов космической транспортной системы на всех стадиях жизненного цикла.

В состав эксплуатационных и ремонтных подразделений ГКНПЦ входят: завод по эксплуатации ракетно-космической техники - ЗЭРКТ и "Хруничев-Телеком", которые предназначены для выполнения работ, связанных со сборкой и монтажом на стартовой позиции, предстартовым контролем, осуществлением пуска, выведением на заданную орбиту, эксплуатацией, ремонтом и утилизацией ракетно-космической техники. При выполнении работ привлекают ответственных исполнителей из других структурных подразделений и филиалов ГКНПЦ.

Предложения по изменению КД формируются с целью оптимизации элементов конструкции для повышения технологичности. При изготовлении компонентов и сегментов транспортной системы обнаруживаются ошибки, допущенные при проектировании. Для их исправления должны быть выполнены работы по корректировке КД.

Компоненты и сегменты это составные части космической транспортной системы в состоянии поставки (ракеты-носители и их комплектующие, космические аппараты, наземные пусковые комплексы, средства доставки грузов и людей на космодромы, медицинское оборудование для оказания экстренной помощи, средства спасения и т. п.). Совокупность компонентов и сегментов образуют при вводе их в эксплуатацию надежную космическую транспортную систему.

Экспериментальные компоненты и сегменты - составные части космической транспортной системы с улучшенными тактико-техническими характеристиками. Изготовлены по КД КБ "Салют" в опытно-экспериментальных цехах РКЗ.

Предложения по совершенствованию производства агрегатов, узлов, ДСЕ, необходимы для улучшения и оптимизации работ, проводимых при эксплуатации, ремонте и утилизации компонентов и сегментов космической транспортной системы. При проведении работ на стадиях эксплуатации, ремонта и утилизации выявляются дефекты, устранение которых требует совершенствования производства.

К услугам по информационному сопровождению изделий относятся: прием-передача телеметрической информации; предоставление оперативной и мобильной связи, участвующим в производстве, эксплуатации и утилизации космических объектов предприятиям, включая спутниковую связь; формирование, хранение и предоставление по запросам информации об изделии на всех стадиях его жизненного цикла. Предоставляются с широким применением средств вычислительной и периферийной техники.

Исходящая документация - конструкторская, техническая, планово- экономическая, распорядительная и сопроводительная документация, сформированная в результате выполнения комплекса работ по проектированию компонентов и сегментов космической транспортной системы. Формируется в электронном виде. Применяется в виде бумажных документов.

Отработанные экспериментальные компоненты и сегменты - экспериментальные компоненты и сегменты космической транспортной системы, прошедшие наземно-стендовую и летную отработку. Применяются современные ИТ и ИПИ-технологии.

Задача общей компьютеризации и системной интеграции КБ "Салют" состоит в том, чтобы обеспечить его структурное построение и функционирование как единого комплекса на основе технических средств информационных технологий с целью выведения его на качественно новый высокий уровень эффективности производства новой продукции. Внедрение на предприятии технических средств автоматизации и информационных технологий связано с выполнением широкого круга мероприятий, основные из которые заключаются в:разработке новой корпоративной распределенной информационной системы архитектуры "клиент-сервер";получении обоснованных исходных данных для построения локальных вычислительных сетей, баз данных и процедур электронного документооборота предприятия; обоснованном выборе программного обеспечения для эффективного решения задач стоящих перед предприятием. В связи с этим, оборудование, применяемое для построения информационного комплекса предприятия, должно, прежде всего, соответствовать следующим основным требованиям: достаточная производительность; аппаратная совместимость; экономичность; возможность использования ранее установленного оборудования; ремонтопригодность; низкая стоимость эксплуатации.

Литература

1. В.Д. Костюков, А.И. Островерх, А.В. Воронцов, В.В. Хоменко, А.В. Цырков. Предпроектное обследование предприятий при внедрении ИПИ - технологий. Ежемесячный научно-технический, производственный и справочный журнал: Приборы +Автоматизация. № 1 (91) 2008 г. Стр. 42 - 51.

2. В.Д. Костюков, А.И. Островерх. Реструктуризация бизнес процессов. Научное издание. Актуальные проблемы российской космонавтики. Материалы XXXII академических чтений по космонавтике (Москва, 29 января - 1 февраля 2008 г.). Труды представлены в авторском исполнении. Под общей редакцией А.К. Медведевой. -М. 2008 г. Стр. 282 - 283.

3. В.Д. Костюков, М.А. Лавров, А.И. Островерх, В.Н. Сычев. Моделирование работы отдела Главного металлурга. Научное издание. Актуальные проблемы российской космонавтики. Материалы XXXII академических чтений по космонавтике (Москва, 29 января - 1 февраля 2008 г.). Труды представлены в авторском исполнении. Под общей редакцией А.К. Медведевой. -М. 2008 г. Стр. 279 - 280.

4. В.Д. Костюков, Д.А. Гребеж, А.И. Островерх, В.Н. Сычев. Моделирование работы отдела испытаний ПГС. Научное издание. Актуальные проблемы российской космонавтики. Материалы XXXII академических чтений по космонавтике (Москва, 29 января - 1 февраля 2008 г.). Труды представлены в авторском исполнении. Под общей редакцией А.К. Медведевой. -М. 2008 г. Стр. 280 - 281.