Судосборочная верфь - предприятие, выполняющее только монтажные работы по сборке и сварке корпуса судна из готовых секций, поступающих сюда. Это же предприятие устанавливает механизмы, трубопроводы, приборы и оборудование, которые также сюда поставляются. После завершения монтажных работ на стапеле судно спускают на воду, где его и достраивают.
Следует отметить, что такие верфи выгодны только в том случае, если на них осуществляют строительство большой серии судов (до нескольких сот). Из-за ограниченности производимых работ судосборочные верфи называют узкоспециализированными предприятиями.
Судостроительная верфь - предприятие, изготовляющее все корпусные элементы полностью. Строят судно на стапельном месте и производят монтаж поставляемых машин, механизмов и всего необходимого оборудования. Здесь же спускают судно на воду, заканчивают его достройку, проводят испытания. Специализация судостроительной верфи шире, чем у судосборочной. По одному проекту тут делают несколько десятков судов.
Судостроительный завод выполняет весь объем работ по изготовлению корпуса, а также выпускает некоторые виды механизмов. На таких заводах строят и целые серии судов (по 10-20), и опытные (по 1-2).
Основными цехами судостроительного завода являются: корпусообрабатывающий , в состав которого входят плаз и участки разметки деталей корпуса из листового и профильного материала, газовой резки металла, станочный парк по обработке деталей (гнутье и штамповка на прессах, сверление и т. п.) и горячей обработки их на плитах; сборочно-сварочный , в котором выполняется сборка отдельных готовых деталей корпусных конструкций в узлы, секции и блоки, их сварка и частичный монтаж оснащения судна; стапельный , производящий сборку и сварку корпуса из секций и блоков, а также его оснащение и монтаж устройств, механизмов и оборудования; корпусомонтажный (слесарно-достроечный, такелажный и малярный), выполняющий монтажные работы, достройку и отделочные работы на судне; заготовительные - модельный, литейный, кузнечный, электродный, предназначенные для обеспечения строящегося судна необходимыми литыми деталями, поковками, электродами и т. д.
К механической группе относятся механический со станочным парком по доводке и механической обработке новых деталей; котельный, где изготавливают паровые котлы, емкости, работающие под давлением, и выполняют относительно мелкие, но сложные корпусные работы; арматурный, где обрабатывают детали арматуры и автоматических устройств. Здесь же производят сварку, испытания, монтаж и наладку их на судне.
Механомонтажная группа включает трубомедницкий цех, который изготавливает конструкционные элементы судовых трубопроводов и монтирует судовые системы на судах.
В составе деревообрабатывающих цехов - лесопилки, склады хранения круглого леса и пиломатериалов, сушилки, плотницкий и столярный цехи.
Вспомогательная группа включает инструментальный, ремонтно-механический, электроремонтный и ремонтно-строительный цехи. Они обеспечивают инструментами все предприятие, а также ремонтируют оборудование производственных цехов и здания.
Самусьский судостроительно-судоремонтный завод расположен в поселке Самусь, что в 38 км к северу от Томска, в месте впадения речки Самуськи в Томь. До середины 90-х годов завод был градообразующим предприятием для поселка. На нем трудилось более 1400 человек.
Его история началась с вынужденной стоянки в устье реки грузопассажирского парохода «Гагара» в 1879 году. Он двигался в Бийск с купеческим грузом, но был застигнут внезапным похолоданием. По Томи пошел лед-шуга. Команда выбрала место для остановки и зазимовала. Дело в том, что безопасный зимний отстой для речного флота – большая проблема. Весенний ледоход – явление грандиозное, но сокрушительное, а в этом месте впадающая речка образовала удобный глубокий затон. Такие укромные места на реках встречаются редко, а знания о них передаются по всему бассейну. С тех пор здесь стали селиться люди, а на берегу возник Самусьский судостроительно-судоремонтный завод.
Сейчас здесь работает всего 186 человек. Но они, как прежде, занимаются судостроением, судоремонтом, машиностроением и обеспечением безопасного зимнего отстоя для речного флота. Из всех этих видов деятельности судостроение занимает 84% от общего объема работы.
За время своего существования завод построил 333 теплохода разных видов и модификаций. Катера и яхты, баржи и паромы, понтоны и плавучие краны, грузовые, пассажирские и очистные суда для речного флота… что только не спускали на воду за эти годы. Но особым предметом гордости является трюмная несамоходная баржа грузоподъемностью 2800 тонн, построенная в 1993 году. «Сейчас она эксплуатируется на реке Рейн в Голландии под названием «Самусь», – рассказывает директор завода Шварц Виктор Густавович. – Это был первый и единственный заказ за рубеж. Речной регистр ее принял, и она ушла своим ходом из Самуськов через тогда еще Ленинград в Голландию».
Сегодня на заводе заняты производством обстановочных теплоходов. Этот серийный госзаказ предприятие получило благодаря действию федерально-целевой программы «Развитие транспортной системы России до 2015 года». Первый этап в этой программе – обновление технического флота. В ее рамках завод должен построить 13 теплоходов проекта 3050 (по три для Новосибирска, Омска, Якутска, Хабаровска и один для Красноярска) и 5 – проекта 3050.1 (два для Новосибирска и три для Омска).
Теплоходы проекта 3050:
Задача обстановочных судов – проверять состояние фарватера реки. Они предназначены для промера глубин судового хода, установки навигационных и береговых знаков. Их характерным отличием является то, что теплоходы проекта 3050.1 оборудованы двумя кранами-манипуляторами в носовой и кормовой части.
Теплоходы проекта 3050.1:
На данном этапе строительства корпус будущего судна уже сформирован. Теперь пришло время подняться «на борт» электрикам, отделочникам и трубопроводчикам, чтобы заняться его «насыщением». Но вообще, как и любое большое дело, строительство корабля начинается с проектирования. На заводе нет своего проектного отдела, поэтому эти работы поручают внешним подрядным организациям. Проект должен предусмотреть огромное количество деталей, включая толщину стали, из которой будет изготавливаться будущее судно, нагрузки во время его эксплуатации и даже график выполнения работ. Судостроение можно сравнить со строительством дома. От начала проектирования до спуска на воду таких теплоходов проходит от одного года до двух лет.
Январь 2012 года, когда завод приступил к выполнению этого госзаказа, был началом большого объема судостроения. Своих работников остро не хватало, за помощью пришлось обращаться к специалистам на стороне. Судосборщики, электросварщики, трубопроводчики, люди приезжали из самых разных мест, даже из Санкт-Петербурга. На сегодняшний день ажиотаж спал, объем работы рассредоточился, и завод стал справляться своими силами, а мы смогли пройтись и посмотреть, из каких этапов состоит строительство судна.
Заготовительный цех.
Все начинается с обработки металла. Его закупают на Магнитогорском металлургическом комбинате, однако, прежде чем листы специальной судостроительной стали станут частью судна, они должны пройти обязательную подготовку. На заводе для этого существует целая линия.
Листы металла захватываются со склада пневматическими присосками и подаются через ворота на заднем плане:
За вальцами следует дробеструйная обработка, очищающая металл от ржавчины, окалины и других загрязнений. Прошедшие такую обработку листы раскладывают, чтобы покрыть грунтовкой.
Ее наносят ручными валиками. После грунтовки сталь приобретает зеленоватый оттенок. Отсюда листы металла поступают на различные станки, где их будут резать и гнуть, изготавливая из них всевозможные кницы и шпангоуты, стрингеры и бимсы в соответствии с проектом.
Есть на заводе несколько гильотин для рубки металла разной толщины:
Газорезательные станки вырезают детали криволинейной формы:
Кромки вырезанных деталей зачищают и передают судосборщикам.
Либо, если деталь нуждается в дополнительной обработке, она поступает в механический цех.
Механический цех.
Здесь, сосредоточены станки, на которых выполняют сверловочные, токарные и фрезерные работы. Цех производит широкий спектр изделий, начиная от иллюминаторов, и заканчивая гребными валами.
На входе лежат заготовки, которые впоследствии станут различными муфтами, фланцами, крышками и емкостями:
Детали в процессе изготовления:
Фрезерный станок:
После банкротства, случившегося на предприятии в 2009 году, полтора-два года все оборудование пришлось приводить в порядок. Новые инвесторы в лице ОАО «Томская судоходная компании» и ЗАО «Сибирский центр логистики» планируют в этом году приступить к модернизации завода. План мероприятий предусматривает постепенную замену станочного парка – приобретение новых плазморезательных машин, современного оборудования для сварки и замену части станков в механическом цехе.
Помимо основной деятельности завод занимается судоремонтом. В скором времени из Новосибирска должен прийти теплоход «Прилив». На него будут ставить вот такой китайский двигатель:
А это отечественный двигатель Ярославского машиностроительного завода:
Подобные двигатели устанавливают на МАЗы. Сейчас механики его готовят к установке на теплоход проекта 3050.
О размерах еще одного двигателя, находящегося здесь на ремонте, можно судить по этим шатунам:
Эти детали впоследствии станут иллюминаторами на судне:
Цистерны для воды, топлива и отходов делают в первом цеху и затем привозят сюда, где к ним приваривают обработанные на станках детали, грунтуют и испытывают.
Перо руля для теплохода проекта 3050. В будущем, оно будет управлять направлением движения судна:
Процесс изготовления гребного вала для этого же теплохода:
Якоря приходится закупать, поскольку они литые, а на заводе нет своего литейного цеха:
Поток производства, начинающийся в заготовительном и механическом цехе, сходится воедино в судостроительном цехе.
Судостроительный цех.
Судно собирается из нескольких блоков. Нам повезло, что завод работает именно над серийным заказом, так что мы смогли увидеть, как оно проходит разные стадии строительства. Сначала «корпусники», как их тут называют, сваривают плоские секции, из которых затем собирают объемные блоки. Дальше блоки стыкуют между собой и, таким образом формируется корпус судна. Детали соединяют между собой с помощью полуавтоматической и ручной сварки.
Здесь на сборочном стенде происходит сборка первого и второго блока теплохода 3050.1:
Рабочие сначала сварили и собрали плоскую секцию палубы, после чего установили на нее металлический каркас, на который сейчас приваривают листы наружной обшивки:
Пятый блок судна уже готов, и стоит на опорах рядом со сборочным кондуктором, ожидая грунтовки:
Третий блок сделали еще раньше и уже успели загрунтовать:
Грунтовка готовых деталей:
Так постепенно происходит формирование корпуса судна:
Надо сказать, что судостроительный цех впечатляет своими размерами. Он был построен финской фирмой ASPO в 1988 году, и в нем сразу был предусмотрен полный цикл создания судна в крытых помещениях. Новая газовая котельная, построенная уже после банкротства, позволяет не прекращать работу в зимний период. Даже в самые сильные морозы, в цеху стоит плюсовая температура.
На последней стадии начинаются отделочные, трубопроводные, электромонтажные и другие работы. На это судно уже установили кран-манипулятор:
А здесь заканчивается монтаж рубки и внутренних жилых помещений:
В машинном отделении уже установили главный двигатель и два вспомогательных:
Когда все работы будут закончены, останется последняя операция – финальное окрашивание. После него судно выкатывают из цеха, спускают на воду и приступают к его испытаниям. И только после этого, его сдадут заказчику.
Отстой флота и судоремонт.
Снаружи, за пределами цеха, на площади в несколько километров располагаются на зимний отстой и судоремонт большие и малые суда со всего бассейна. Нам удалось, побывать на заводе в такое время, когда река вот-вот должна была вскрыться ото льда, и весь флот был еще на берегу.
Зимой здесь может отстаиваться до 100 единиц флота. Сейчас практически все они разошлись по месту приписки.
Какие-то суда проводят зиму в безопасном затоне, а часть поднимают на берег, чтобы произвести ремонт подводной части. Каждое лето завод набирает портфель таких заказов. Флот на реке старый, последние двадцать лет новые суда практически не строились, многим из них необходим ремонт.
Вот эти участки обшивки, отмеченные белым, меняли:
Так проверяют все сварочные швы на герметичность: с одной стороны шов мажут известкой, а с другой – керосином. Керосин обладает свойством очень глубоко проникать внутрь металла через мельчайшие капилляры и трещины, делая это гораздо лучше других жидкостей, а на белой известке его будет хорошо видно. Таким образом, если он проступит на обратной стороне обшивки, это значит, что шов имеет сквозной дефект.
Команды теплоходов проводят зиму рядом со своими судами. Живут в общежитии при заводе. Если ремонт гребных валов, винтов и подводной части корпуса, проводят рабочие предприятия, то все остальные работы – починить двигатель, вскрыть палубные настилы и т.д. – выполняет команда.
Из воды суда весом до 800 тонн и длиной до 97 метров поднимает специальное судоподъемное сооружение – СЛИП.
С его помощью теплоходы оказываются на берегу. Оно же возвращает их в реку.
Загрунтованные корпуса судов вдалеке ждут своего заказчика, служа своеобразным напоминанием о банкротстве, случившемся как раз во время их строительства:
«В то время были практически единичные заказы, - вспоминает Виктор Густавович, - серийного речного судостроения в стране фактически не было. Федеральная программа развития транспортной системы заработала только в 2012 году и рассчитана на обновление государственного флота. На данный момент отрасль загружена на 25-30%. Дело в том, что судостроение – дорогое удовольствие. Суда, которые строят на заводе, стоят от 30 до 100 миллионов. Самым дорогим проектом была яхта «Байтерек» стоимостью 500 миллионов для Ульбинского горнометаллургического комбината в Казахстане.
На данный момент почти весь флот подошел к списанию, но найти такие деньги, чтобы его переоснастить, у судовладельцев практически нет. А если говорить о заемных средствах, то высокие кредитные ставки в банках увеличивают срок окупаемости судов настолько, что он почти приближается к сроку эксплуатации – 25-35 лет. Такое долгосрочное вложение средств с неясной перспективой их отдачи не вызывает интереса у частных судовладельцев. Таким образом, без государственной поддержки в деле обновления флота просто не обойтись».
Сегодня завод обеспечен работой еще на один год, так что мы с оптимизмом смотрим в будущее: по федеральным программам мы себя зарекомендовали надежными судостроителями, поэтому оттуда будут поступать и другие заказы. Сейчас наша задача перекрывать другими работами время между госзаказами, над чем мы и трудимся. Ведем переговоры, поэтому без дела, думаю, сидеть не будем».
Текст, фото: Евгений Мыцик.
По степени полноты цикла постройки судостроительные предприятия разделяются на судостроительные верфи и заводы. Судостроительная верфь - предприятие, в состав которого входят только построечные места (сооружения, на которых размещаются строящиеся суда), набережные и цехи по изготовлению деталей корпуса, корпусных конструкций, изготовлению и монтажу судовых трубопроводов и систем, монтажу различных механизмов, а также группа достроечных цехов. Все механизмы, устройства, оборудование, аппаратуру и приборы верфь получает от других специализированных предприятий. Верфи не получили широкого распространения в России и Украине. Преобладающими в нашей стране являются судостроительные заводы - предприятия, в состав которых, кроме цехов, непосредственно занятых судостроением, входят еще и цехи судового машиностроения. Эти цехи выпускают механизмы и оборудование как для нужд своего завода, так и для других предприятий в порядке кооперации.
В зависимости от материала корпуса строящихся судов судостроительные предприятия разделяют на предприятия металлического, железобетонного, пластмассового, деревянного судостроения. Различают также предприятия морского и речного судостроения. Предприятия морского судостроения по спусковой массе строящихся судов разделяют на 5 классов (табл. 1.3.1).
Таблица 1.3.1. Классификация судостроительных предприятий по спусковой массе судов
Основные цехи судостроительных заводов по характеру производства разделяют на цехи верфи и цехи машиностроительной части. Продукция цехов верфи предназначена для тех судов, которые строит этот завод. Цехи машиностроительной части изготавливают механизмы и оборудование часто без «привязки» к конкретному судну и сдают их на склад. Со склада они поступают на суда, строящиеся на данном заводе, или же в порядке кооперации на другие судостроительные предприятия.
Взаимное расположение цехов, построечных мест, спусковых сооружений и прочих зданий и сооружений, а также железных и автомобильных дорог, сетей газопроводов и других промышленных сетей завода определяется его генеральным планом. Компоновка генерального плана завода характеризуется коэффициентом застройки, равным отношению суммарной площади проекций всех зданий и сооружений к площади территории завода. На современных судостроительных заводах коэффициент застройки составляет около 0,50.
Работа судостроительного предприятия характеризуется следующими основными данными и технико-экономическими показателями:
годовой выпуск продукции в ценностном выражении (млрд. руб.) и в натуральном выражении (количество построенных судов, их дедвейт и т. п.);
количество работающих, в том числе производственных и вспомогательных рабочих;
удельный выпуск продукции в ценностном и в натуральном выражении (на одного работающего, на одного производственного рабочего, на 1 руб. основных фондов);
Глава 5. Особенности Организации планирования И Управления на Судостроительном предприятии
______________________________________________________________
5.1. Организация подготовки производства на украинских судостроительных предприятиях
В современном судостроении решающее значение имеет организация подготовки производства. От уровня организации подготовки производства зависит своевременность и качество постройки судов с заданными технико-экономическими показателями. Судостроительная отрасль имеет свои специфические особенности [Брехов], которые состоят в следующем:
проектирование и постройка судов имеет большую продолжительность;
рабочее проектирование ведется параллельно с постройкой головного судна;
число конструктивных и технологических изменений при постройке головного судна достигает несколько десятков тысяч;
запуск в постройку серийных судов производится параллельно с постройкой головного судна;
применение специальных построечных мест (стапели, доки, достроечная набережная, которые являются дорогостоящими и сложными гидротехническими сооружениями;
номенклатура деталей на одно судно имеет более миллиона наименований;
неравномерность потребления материальных, трудовых и финансовых ресурсов в процессе постройки судна;
конструктивная сложность изделия, которая обусловлена применением специальной системы планово-учетных единиц (ПУЕ) для управления производственным процессом.
Специфика судостроительного производства предопределяет особенности его подготовки на судостроительном предприятии – эта подготовка является сложной организационной системой и связана со значительными материальными и трудовыми затратами, которые составляют 10–15 % стоимости создания головного судна [Арью; Брехов, Волков].
Эффективность деятельности судостроительного предприятия во многом определяется уровнем научно-технических разработок, связанных с организацией комплексной подготовки производства при постройке судов новых проектов. Рассмотрим основные задачи подготовки производства судостроительного завода.
Подготовка производства представляет собой совокупность взаимосвязанных процессов научно-исследовательского, конструкторского, технологического и организационного характера. В работе [Арью] на основе проведенных исследований определены удельные значения распределения трудоемкости при комплексной подготовке судостроительного производства, которые составляют:
конструкторская подготовка производства –15%;
технологическая подготовка производства – 49%;
организационная подготовка производства – 12%;
материально-техническая подготовка – 9%;
другие виды подготовки производства – 15%.
Конструкторская подготовка производства – совокупность взаимосвязанных процессов по разработке проектно-конструкторских документов, ведомостей заказа материалов и оборудования, принципиальных технологий и организации постройки судна. Отличительная особенность конструкторской подготовки судостроительного производства состоит в том, что основную часть работы выполняет проектант, а часть работы – предприятие-строитель. Рабочая документация на изделие выпускается на основе конструктивно-технологического метода. В соответствии с этим методом детали, сборочные единицы и комплектующие изделия привязываются к частям производственного процесса судна, который характеризуется определенной системой ПУЕ. В спецификации конструкторских документов верфи включают информацию по технологии и организации постройки судна (технологические комплекты). Проведение данной работы требует организации совместной деятельности специалистов-конструкторов, проектантов и технологической службы завода.
Конструкторское подразделение завода разрабатывает проекты, схемы, чертежи и ведомости на следующие виды работ:
оборудование построечного места, закладку судна и его спуск;
документацию на изготовление спускового устройства;
выполнение расчетов общей и местной прочности при спуске;
проектирование нестандартного оборудования, оснастки;
корректировку документации по извещениям;
разработку и ведение обезличенных чертежей, стандартов и нормалей.
Конструкторский отдел выполняет ряд проектных работ по техническому перевооружению, реконструкции производства, созданию новых участков в обеспечении строительства новых проектов судов.
Технологическая подготовка производства верфи представляет собой совокупность взаимосвязанных процессов, обеспечивающих технологическую готовность предприятия к постройке судов. Специалисты технологической службы начинают подготовку производства с приемки от проектанта заказной и рабочей документации. В составе документации в первую очередь принимаются график на постройку судна, принципиальная технология его постройки, перечень корпусных конструкций, энергетических установок, механизмов и оборудования, а также рабочая документация.
Основными задачами технологической службы завода являются:
разработка технологических процессов на постройку судна;
проектирование оснастки, приспособлений, специального инструмента, нестандартного оборудования;
разработка укрупненных, технологических графиков и сетевых моделей постройки судна;
разработка и формирование номенклатурных ведомостей планово-учетных единиц при постройке судна;
технологическое распределение работ между цехами;
разработка нормативной документации по используемым материальным ресурсам;
формирование заказных ведомостей на материалы и комплектующие изделия;
разработка технологических документов верфи, номенклатура и правила оформления, которых определены ГОСТ 3.1102-81 и комплектом отраслевых стандартов ″Технологические документы судостроительной верфи″;
разработка организационно-технической документации и мероприятий по строительству судов.
Одним из основных аспектов организации подготовки судостроительного производства является разработка технологической документации верфи. Подразделяется она на документацию общего назначения (карта эскизов, инструкции технологического процесса, ведомости подетальных норм, производственных и сводных норм расхода материалов, карта технологического процесса) и специального назначения (карта технологического процесса единичного процесса изготовления изделия, комплектовочная карта, технико-нормативная карта, операционная карта, ведомость средств технологического оснащения , ведомость технологических документов). Выпуск всей технологической документации регламентируются отраслевыми стандартами, которые специфичны и применяются только в судостроении.
Применяемые в период технологической подготовки производства способы разработки технологии выполнения тех или иных этапов постройки судна основаны на широком использовании типовых решений, обобщенных или укрупненных показателей. Ввиду этого разработанные технологические процессы часто бывают укрупненными, не учитывают состояние трудовых ресурсов и рациональной загрузки оборудования, усложняют процессы управления и подвергаются многократным корректировкам.
Использование оборудования с программным управлением обуславливает необходимость принципиально нового подхода в решении задач технологической подготовки производства – индивидуального проектирования всех технологических процессов с учетом конкретного состояния производственной системы. Такой подход может быть реализован только на основе автоматизации проектирования , объектом которого является технология изготовления деталей, узлов, конструкций, систем, блоков, а результатом – комплект технологических документов и данных для управления оборудованием. Исходной информацией для автоматизированной системы технологической подготовки производства (АСТПП) верфи являются данные о корпусе судна, его конструкциях, стандартных технологических решениях, моделях производственной системы, технологических процессов и используемого оборудования. Основная информация формируется на этапе проектирования изделия. В настоящее время в мире судостроения созданы и успешно эксплуатируются системы автоматизированного проектирования судов (САПР судов) и АСТПП.
Инструментарий используемых САПР определяет технологию обработки информации и формирование технологической документации. Под инструментарием понимается программное обеспечение системы и комплекс электронно-вычислительной техники. В зависимости от принятой на предприятии технологии определяется организация подготовки производства и соответствующая структура технических служб. На организацию подготовки производства существенное влияние оказывает уровень технического оснащения судостроительного предприятия, прежде всего оборудованием с числовым программным управлением.
Технические службы подготовки производства на украинских судостроительных заводах подчинены главному инженеру предприятия. В состав подразделений по подготовке производства входят отдел главного конструктора, главного технолога, цеховые бюро технической подготовки производства, отдел плановых расчетов и вычислительный центр . На некоторых заводах, например Херсонский судостроительный завод, отдел главного конструктора и технолога - объединены в одно подразделение и подчинены заместителю главного инженера. На остальных предприятиях применяется классическая схема организации подготовки производства.
Необходимо отметить, что в связи с расформированием экономи-ческих отношений судостроительной отрасли Украины происходит рест-руктуризация предприятий. Структурные преобразования происходят и в службах подготовки производства, хотя основная задача, если рассмат-ривать производство верфи, остается без изменений – эффективное обеспечение постройки судов с минимальными затратами, высоким качеством и в установленные сроки. Для решения этой задачи необходимы современные информационные технологии , инструментарий систем автоматизированного проектирования, подготовленные специалисты, соответствующая организация подготовки производства и эффективная система управления ею.
5.2. Анализ уровня автоматизации подготовки производства на украинских судостроительных предприятиях
Для определения уровня автоматизации подготовки производства на украинских судостроительных заводах необходимо рассмотреть вопрос о наличии инструментария (программно-технического комплекса), который может обеспечить решение поставленной задачи.
В настоящее время мировое судостроение располагает значительным фондом программных средств, который позволяет автоматизировать процессы проектирования и управления производством постройки проектов судов различных классов и назначений. Необходимо отметить, что созданный спектр программного обеспечения достаточно широк и позволяет применять электронно-вычислительную технику от начальных этапов проектирования и до сдачи готового изделия в эксплуатацию. По своему функциональному назначению созданный инструментарий представляет собой, как локальные программы для реализации отдельных задач, так и интегрированные системы комплексного применения. Созданная номенклатура программных средств, ориентирована на различные технические средства начиная от майнфреймов и заканчивая персональными компьютерами. Все это обуславливает определенные трудности в применении существующего инструментария.
В отечественном судостроении целенаправленное развитие работ по автоматизации проектирования и технической подготовки производства верфи началось с середины 70-х годов. В рамках общесоюзной программы в гг. была создана первая в отрасли САПР транспортных судов, получившая название ″Проект-1″ . При разработке этой системы был использован имевшийся опыт по выполнению в ряде конструкторских бюро отдельных расчетов на ЭВМ. Система ″Проект-1″ позволила автоматизировать в конструкторских бюро традиционные расчетные работы общепроектной и частично корпусной специализаций на стадиях эскизного и технического проектирования, а на заводах-строителях выполнять расчеты по плазово-технологической подготовке корпусообрабатывающего производства. Следует отметить, что, несмотря на относительно узкую, по сегодняшним представлениям, функциональную часть, созданная система получила широкое внедрение и явилась отправной точкой для дальнейшего развития по различным специализациям судостроения программных средств.
Разработки по данному направлению производились в отраслевых научно-исследовательских институтах, конструкторских бюро – проектантах судов и на заводах строителях. В отрасли был накоплен определенный положительный опыт создания и эксплуатации система САПР/АСТПП. Работа по координации разработки и внедрения САПР/АСТПП возлагались на Министерство судостроительной промышленности СССР. Необходимо отметить, что наряду с отечественными разработками, осуществляли внедрение и зарубежных систем. Так, в 1976 году Минсудпромом была закуплена система FORAN версии 10, разработчиком которой являлась испанская фирма Senner. На первоначальном этапе осуществлялась адаптация закупленной системы к технологическим процессам и производственным условиям отечественных судостроительных заводов и конструкторских бюро проектантов, а также настройка на технические комплексы ЭВМ серии ЕС. Рядом предприятий были получены положительные результаты, в том числе и украинскими, хотя система комплексного внедрения и широкого распространения не получила. На наш взгляд, одной из главных причин такого положения являлось отсутствие сопровождения системы со стороны разработчика. Пользователи системы, сталкиваясь с рядом сложных вопросов, не могли получить четкой и квалифицированной помощи в их решении. Отсутствие поддержки системы со стороны разработчика негативным образом сказалось и на том, что не использовались новые возможности, предоставляемые пользователю в связи с развитием комплекса технических средств. В отечественные средства электронно-вычислительной техники по техническим параметрам и надежности уступали западным, а на импорт иностранных ЭВМ существовало эмбарго. Отсутствие мощных графических терминалов и чертежно-графических автоматов существенным образом сдерживало создание конкурентоспособных отечественных разработок по автоматизации подготовки судостроительного производства.
В бывшем СССР сформировались три центра по разработке САПР/АСТПП: Северный (г. Ленинград) – ЦНИИ им. Крылова, ЦНИИ ТС, ЦНИИ ″Румб″, ЛКИ, ЦКБ-проектанты, ленинградские судостроительные заводы; Центральный (г. Горький) – ГФ ЦНИИ ТС, завод ″Красное Сормово″, Горьковский университет, институт прикладной математики и кибернетики; Южный (г. Николаев) – НИИ ″Центр″, НИИ ТС, НКИ, ЦКБ ″Черноморсудопроект″, николаевские судостроительные заводы.
Традиционно весь процесс постройки судна распределяется на отдельные виды производства: корпусообрабатывающее, сборочно-сварочное, корпусостроительное, трубообрабатывающее, механомонтажное, электромонтажное, машиностроительное, достроечное, малярно-изоляционное, испытания и сдача судна.
С учетом специфики судостроительных производств решались и задачи создания АСТПП. Внедрение САПР/АСТПП начиналось с корпусообрабатывающего производства, самого подготовленного по техническому уровню, программного обеспечения и технических средств, таких, как машины с числовым программным управлением типа ″Кристалл″, ″Гранат″ для тепловой резки металла . Высокая производительность этих машин и точность обработки деталей из листового проката открыли возможность значительного снижения трудоемкости как на изготовление деталей, так и сборки узлов, секций и блоков за счет уменьшения пригоночных работ или их полного исключения. Однако эффективная эксплуатация машин с ЧПУ требует наличия программ, описывающих геометрию всех вырезаемых деталей, маршрут и технологию резки для каждого листа металла, трудоемкость разработки которых была достаточно велика. Все это стимулировало создание систем, автоматизирующих все работы плазово-технологической подготовки производства. Внедрение современных технологий привело к созданию автоматизированных систем подготовки судостроительного производства. По каждому виду судостроительного производства создавались и автоматизированные системы, разработку которых осуществляли специализированные подразделения соответствующих научно-исследовательских институтов, коллективов проектантов и заводов-строителей.
Были разработаны несколько систем автоматизированного обеспечения постройки судна (АТОПС ); плазовых расчетов (ПЛАТЕР ); расчета деталей и карт раскроя для машин тепловой резки (ДЕКАРТ ); подготовки управляющих программ в интерактивном режиме на мини-ЭВМ РС-100; проектирования ТПП на ПЭВМ типа IBM PC/AT (ДСТПП КОП ) и несколько систем технической подготовки трубообрабатывающего производства: АСТРА; АРКТУР; ОКЕАН; АРКТУР-ОКЕАН; АСЭТР и др. По автоматизации ТПП остальных видов производств решались отдельные локальные задачи на всей информационной базе.
Внедрение всех перечисленных разработок осуществлялось на Украинских судостроительных заводах и КБ-проектантах. Однако необходимо отметить, что наибольшее распространение на южных заводах получила система ПЛАТЕР. Главным фактором данного положения послужило то, что разработчиком системы являлся НИИ ″Центр″, который территориально ближе находился к этим производствам. Причем, НИИ ″Центр″ не только создавал и сопровождал систему ПЛАТЕР, но и выполнял работы по плазово-технологической подготовке производства по ряду проектов для судостроительных заводов южного региона. Различные версии системы использовались для разработки плазовой документации по 30 проектам судов. Данная система внедрена на десяти судостроительных заводах, в том числе на 4-х в Украине (судостроительный завод ″Залив″ (г. Керчь), Херсонский судостроительный завод, николаевские судостроительные заводы ″Океан″ и им.61 коммунара). На Черноморском судостроительном заводе используется модернизированная система АТОПС под названием ″КОБРА″. Модернизация выполнена под продукцию специального назначения проектантом системы совместно со специалистами завода-строителя. На заводе ″Ленинская кузница″ в г. Киеве, Севастопольском морском заводе используется система АТОПС, разработчиком которой является ЦНИИ ТС. На ПО ″Море″ используются собственные разработки в связи с тем, что данное предприятие имеет свою специфику (применение алюминиевых сплавов при постройке судов).
Необходимо отметить, что кроме корпусообрабатывающего производства, решены вопросы автоматизации подготовки трубообрабатывающего производства. В первую очередь, это объясняется внедрением машин с программным управлением по гибке и обработке труб. По технической обработке трубообрабатывающего производства выполнены разработки, которые успешно применялись на судостроительных заводах бывшего СССР. Наибольшее распространение в отрасли получили такие системы: АСТРА, АРКТУР, АСЭТР, ОКЕАН . На украинских заводах только лишь судостроительный завод ″Океан″ использует собственную одноименную систему. На остальных судостроительных заводах решаются отдельные локальные задачи. Разработка систем ТПП трубообрабатывающего производства были выполнены применительно к техническим средствам ЕС ЭВМ, на которых они до настоящего времени эксплуатируются. Решение вопроса о создании системы по данному направлению с использованием современных технических средств и новейших информационных технологий проблематично ввиду экономического кризиса судостроительной отрасли, как Украины, так и России, обладающих наибольшим научно-техническим потенциалом судостроения среди стран бывшего СССР.
По автоматизации технической подготовки остальных видов судостроительных производств, кроме решения отдельных локальных задач, никакой систематической работы не выполнялось. Это привело к тому, что на отдельных предприятиях, в конструкторских бюро и научно-исследовательских, а также в учебных институтах проводятся локальные разработки решения практических вопросов, возникающих перед судостроителями. К большому сожалению, систематизации этих исследований не проводится. В частности, на Украине нет головной организации, занимающейся этой проблемой.
Одним из важных вопросов технической подготовки производства является разработка технологических процессов и нормирование труда. Что касается первой части данной проблемы, то все проводимые исследования в настоящее время не получили практического применения для судостроительного производства. По машиностроительной части судостроения работы проводились практически во всех трех центрах и некоторые разработки имели практическое применение. В сравнении с быстро прогрессирующей технологией по выпуску изделий машиностроения автоматизация разработки технологических процессов заметно отставала. По нашему мнению, необходим системный подход по комплексному решению данных проблем, начиная с этапа проектирования изделий путем накопления информационной базы деталей и обрабатывающего оборудования.
По нормированию труда методические разработки вопросов автоматизации осуществлялись ЦНИИ ТС (г. Ленинград), а практическое создание программных средств системы выполнялось в центральном регионе коллективом специалистов (г. Горький). Такое сотрудничество ученых и практиков позволило на базе технических средств ЕС ЭВМ создать систему САНТ , обеспечивающую задачи автоматизированного нормирования труда корпусостроительного производства. Данная разработка получила широкое распространение в отрасли и в том числе на украинских судостроительных заводах. Переход на персональную компьютерную технику не позволил авторам закончить реализацию проекта в полном объеме. Так, по достроечному производству судостроения разработки не были завершены в связи с тем, что авторы занялись реализацией проекта на персональных компьютерах. В настоящее время система САНТ эксплуатируется на ГП ЧСЗ, ОАО ″Судостроительный завод ″Океан″, ″Ленинская кузница″, Херсонском судостроительном заводе.
Техническая подготовка обеспечивает не только нормативной технической документацией судостроительное производство, но является основной информационной базой, на которой строится вся система управления процессом постройки судна. Главной исходной информацией для реализаций автоматизированной системы управления производством служат спецификации чертежей верфи и номенклатурные ведомости планово-учетных единиц. Специфическая черта судостроения – применение системы ПУЕ для решения вопросов организации и управления производством. Информация спецификаций чертежей верфи взаимосвязана с ПУЕ через код технологического комплекта. Необходимо отметить, что объем позиций спецификаций для среднего класса судов весьма значителен и может состоять из полумиллиона записей. Номенклатура ПУЕ
аналогичного проекта включает порядка 10-15 тысяч записей. Управление такими объемами информации требует мощных программно-технических ресурсов, а если учесть, что в проектную документацию вносится большое количество изменений, то поддержка информационной базы в адекватном состоянии задача очень актуальна.
Для формирования спецификаций чертежей верфи на магнитных носителях используется нормативно-справочная информация, которая состоит из классификаторов материалов, судового оборудования и изделий машиностроительной части. Если учесть номенклатуру применяемых материальных ресурсов по строительству судов, то объемы нормативно-справочной информации исчисляются миллионами записей.
НИИ ″Центр″, разрабатывая отраслевую типовую систему КАСУП ″Юпитер″ , создал подсистему ″Технологическая подготовка производства″, в рамках которой была реализована задача по автоматизации формирования и ведения нормативно-справочной информации и спецификаций чертежей верфи. Данная разработка выполнена на ЕС ЭВМ с использованием СУБД ADABAS и прошла внедрение на многих судостроительных заводах. Однако система создавалась как типовая, в связи с чем при внедрении на судостроительном заводе выполнялась разработка по привязке к конкретным условиям предприятия и структурам реквизитного состава информационной базы данных . Информация спецификаций конкретного проекта подготавливалась в КБ-проектанте на магнитных носителях и вместе с рабочей документацией поставлялась заводу-строителю по согласованным макетам, которые осуществляли ее обработку и ведение с использованием средств вычислительной техники. На основе сформированной базы данных осуществлялся расчет и управление материальными ресурсами, применяемыми при постройке судов.
При переходе на применение компьютерной техники НИИ ″Центр″ осуществил разработку и внедрение на ОАО ″Судостроительный завод ″Океан″ системы ДИС ″Верфь″ , которая обеспечивала преемственность решения перечисленных задач. Однако необходимо отметить, что одним из недостатков применяемых систем технической подготовки производства является слабая адаптируемость их к быстро меняющимся требованиям потребителей, это во многом связано с недостаточной эффективностью информационных технологий сквозного автоматизированного проектирования и подготовки производства, позволяющей достаточно быстро создавать и качественно обрабатывать конструкторскую и технологическую документацию.
Главный эффект от внедрения систем автоматизации состоит в существенном снижении ошибок и несогласованностей в проектной документации за счет использования выверенных и постоянно поддерживаемых баз данных, в сокращении трудоемкости и продолжительности выполнения проектных работ, повышения их качества за счет оптимизации, а также сокращении затрат на техническую подготовку производства за счет комплексного решения с использованием системного подхода.
Жизненный цикл производства и электронный макет его
Для обеспечения конкурентоспособности продукции в настоящее время недостаточно международных сертификатов, подтверждающих ее качество и высокие характеристики. Вся техническая документация на выпускаемое изделие должна соответствовать международным стандартам и восприниматься информационными системами фирм-участников совместного проекта. Требования к сертификации высокотехнологичной продукции распространяется не только на само изделие, но и на методы его проектирования, изготовления, способы и формы передачи информации об изделии и т. д.
Требования к представлению необходимой информации увязываются с современными стандартами на техническую документацию. Основной средой создания, хранения и обмена информацией становится цифровое электронное пространство. Опыт мировых промышленных предприятий показывает, что невозможно достичь эффективной и производительной организации труда без оптимизации организационной структуры предприятий, схемы управления производственными процессами, реорганизация схемы прохождения информационных потоков. Эти изменения базируются на едином электронном пространстве и создании информационной модели изделия на протяжении его жизненного цикла (ЖЦИ ).
В настоящее время имеется практическая возможность создания электронных документов и значительного сокращения применения бумажной технологии в проектировании, научных исследованиях и испытаниях, производстве, бухгалтерском и производственном учете, планировании, снабжении и сопровождении продукции современных предприятий.
По зарубежным прогнозам после 2000 года невозможно будет продать на внешнем рынке сложную машиностроительную продукцию без соответствующей международным стандартам ISO документации в электронном виде. Это приведет к ограничению поступления на рынок наукоемкой продукции тех фирм и стран, которые не освоят вовремя безбумажную технологию.
Отставание отечественной промышленности в вопросах разработки и освоения современных информационных технологий, а также в формировании единого информационного пространства и создании информационной модели изделия, затрудняет развитие сотрудничества отечественных предприятий с зарубежными партнерами и становится основным препятствием в продвижении отечественной продукции на зарубежные рынки. В будущем это может привести к полной изоляции отечественной промышленности.
Достичь наибольшей эффективности автоматизации процессов, связанных с разработкой, производством и эксплуатацией изделий промышленности возможно при охвате всех этапов ЖЦИ, что порождает определенные трудности:
– наличие множества различных систем, обеспечивающих эффективное решение конкретных задач для разных этапов жизненного цикла, но не обеспечивающих обмен данными между смежными системами;
– для предприятий, участвующих в поддержке жизненного цикла изделия, требуется эффективная система обмена информацией;
– для обеспечения работы с различными модификациями изделий, множество стандартов требуют поддержки 3-D моделирования сборочных узлов.
Концепция CALS состоит в создании единой интегрированной модели изделия, способной отражать все ее аспекты на любом из этапов ЖЦИ и обеспечивающей целостность всей модели.
Подразумеваемая "единая модель" изделия должна содержать всю необходимую информацию. При реализации CALS выделяются основные направления:
– этапы ЖЦИ;
– функции обработки информации.
ЖЦИ может быть представлен следующими этапами:
– маркетинговые исследования;
– концептуальное и рабочее проектирование;
– разработка документов;
– технологическая подготовка;
– материально-техническое снабжение;
– подготовка производства;
– изготовление опытного образца;
– изготовление, контроль и диагностика;
– реализация;
– ввод в эксплуатацию;
– эксплуатация и ремонт;
– утилизация.
Информация об изделии представляет собой набор данных, которые получают и используют на всем его ЖЦ и включает в себя информацию о конфигурации и структуре изделия, характеристики и свойства, организационную информацию (описание процессов, связанных с изменением данных об изделии, необходимые ресурсы – люди, материалы и т. д.), информацию о проведенных контрольных испытаниях, документы, которыми обрастает изделие с момента его проектирования до его продажи и дальнейшего обслуживания, и т. д. Укрупненное представление информации о жизненном цикле изделия приведено на рис.3.2.
Рис.3.2. Информация об изделии и процессы ЖЦИ
Весь объем информации об изделии можно распределить в соответствии с его ЖЦ:
1. Конструкторские данные об изделии представляют совокупность информационных объектов, порождаемых в процессе проектирования и разработки изделия и содержащих информацию о составе изделия, геометрической модели изделия и его компонентов, технических характеристиках, результатах расчетов и моделирования, допусках на изготовление деталей и т. д.
2. Технологические данные об изделии представлены информационными объектами, полученными на стадии технологической подготовки производства. Они содержат сведения о способах изготовления и контроля изделия и его компонентов в процессе производства (в том числе входного контроля покупных изделий и материалов). Здесь представлены технологические операции, нормы времени и расхода материалов, управляющие программы для станков с ЧПУ, а также данные для проектирования приспособлений и специального режущего и мерительного инструмента и т. д.
3. Производственные данные об изделии получают в процессе производства. Они содержат описание изделия и его компонентов, а также сведения об их использовании в производственном цикле.
4. Данные о качестве изделия отражают результаты всех видов контроля, содержат сведения о соответствии изделия и его компонентов заданным техническим требованиям, техническим условиям, стандартам и другим нормативно-техническим документам.
5. Логистические данные об изделии получают в процессе проектирования и разработки, они содержат сведения, необходимые для интегрированной логистической поддержки изделия на пост производственных стадиях ЖЦИ.
6. Эксплуатационные данные об изделии представлены сведениями, необходимыми для организации обслуживания, ремонта и других действий, обеспечивающих работоспособность изделия, в том числе электронное техническое руководство по эксплуатации и ремонту.
Основой для решения поставленной задачи может служить использование единой интегрированной модели продукта и на протяжении всего ЖЦИ, описывающей объект настолько полно, что она выступает в роли единого источника информации для любых выполняемых в ходе ЖЦ процессов. Очевидно, что решение указанных проблем возможно только за счет стандартизации способов представления, интерпретации и использования информации. Поэтому стандартизация форматов моделей данных и протоколов цифровой передачи данных, обеспечивающих стандартные механизмы доставки цифровых данных, независимо от источников их происхождения, является основой CALS.
Судоходство – отрасль, которая зависит не только от фарватеров, глубины под килем и бравых капитанов. Во многом успех судоходных кампаний зависит от судостроения и судоремонта, а проектирование цехов судостроительных предприятий является довольно востребованной услугой, которую оказывает проектно-инжиниринговая компания V-GRAND. Судоремонт зачастую тесно связан с судостроительством. Работы по восстановлению и ремонту судов могут выполняться там, где осуществлялось их строительство. Или параллельно производится строительство других кораблей, отдельных агрегатов и узлов, предназначенных для судоходной отрасли. Современные предприятия, принадлежащие данной отрасли все чаще являются комбинированными:
- судостроительно-судоремонтными – когда на судостроительных заводах открываются судоремонтные цеха и участки;
- судоремонтно-судостроительными – когда судоремонтные предприятия потихоньку осваивают малое судостроительство.
Производится с учетом того, что судостроительные заводы являют собой комплекс оснащенных оборудованием и техникой предприятий, состоящих:
- из различных цехов и участков;
- системы подъемного и погрузочно-разгрузочного оборудования;
- собственной акваторией, предназначенной для спуска судов на воду, отстоя и т.д.
Специфика судостроительных заводов заключается в том, что они производят полное обслуживание судов. Что обязательно учитывается специалистами компании V-GRAND.
Расчет производственных мощностей при проектировании доков, верфей и цехов судостроительных предприятий
Выполняя п роектирование цехов судостроительных предприятий наши инженеры разрабатывают пакет документов по отдельным участкам или же всего производства в комплексе из расчета полного обслуживания судна.
Производственные мощности судостроительных и судоремонтных заводов размещают на берегах речных или морских акваторий.
В случаях, когда используются наливные доки, проектируются стапельные площадки, на которых впоследствии будут устанавливаться суда, чтобы приподнять их над уровнем воды. Благодаря такому подходу появляется возможность одновременного обслуживания сразу нескольких судов, чего нельзя добиться в сухих доках. Уровень наполнения водой наливных доков высчитывается при помощи таких инструментов, как технологические факторы.
