рганизация судостроительного производства

ЧЕЛПАНОВ И.В.

 

 

Л Е К Ц И Я № 11.1

 

Тема: Проектирование и постройка судов

 

Текст лекции по дисциплине «Объекты морской техники»

 

Санкт-Петербург

Введение

Длительная, разносторонняя и многоэтапная работа по созданию судна включает две основные части: разработку проекта судна и его постройку. Разработка проекта, в свою очередь, подразделяется на проектирование судна и изготовление рабочих чертежей, необходимых для его постройки.

Проектирование судна начинают с выяснения того, какое именно судно нужно заказчику, т. е. будущему владельцу судна, для выполнения определённой задачи (перевозки грузов, буксировки судов, добычи рыбы и проч,) и сколько потребуется подобных судов, Установленные таким образом требования к будущему судну, называемые его характеристиками, оформляют в виде задания на разработку проекта. В процессе проектирования судна по этому заданию определяют его элементы, т. е. размеры и обводы корпуса судна, состав и расположение помещений, принципиаль­ные особенности конструктивного оформления, основное оборудование и механизмы, необходимые для того, чтобы выполнить все конкретные требования задания и общие требования надзорных организаций, относя­щиеся к судам данного типа. Этот процесс разбивается на ряд ступеней или этапов, предназначенных для последовательного уточнения принимаемых технических решений и расширения состава рассматриваемых вопросов. На заключительном этапе разработки проекта выполняют комплект рабо­чей документации, по которой строится судно.

Технология судостроения как наука изучает сущ­ность производственных процессов постройки судов, взаимосвязь этих процессов и закономерности их развития. С точки зрения про­изводственной составляющей понятие «технология судостроения» включает в себя производственный процесс постройки судна, соответствующие технические средства, различные ресурсы, си­стему управления, социальную и природную среды, в которых реализуется производственный процесс, включая экологические последствия.

Технология судостроения постоянно совершенствуется по мере развития науки и техники в целях создания принципиально новых кораблей и судов, в том числе с корпусами из новых конструкцион­ных материалов, с новыми энергетическими установками, в том числе и ядерными, а также в целях обеспечения научно-техниче­ского прогресса судостроительного производства.

тапы проектирования судов

Все фазы проектирования судна, начиная от выявления потребности в нё Все фазы проектирования судна, начиная от выявления потребности в нем и вплоть до разработки рабочих чертежей, полностью или частично базируются на теории проектирования судов, определяемой следующим образом. Теорией проектирования судов называется научная дисциплина, изучающая круг вопросов, связанных с разработкой заданий на проекти­рование судов и определением их элементов, в первую очередь размеров и формы корпуса.

Процесс разработки проекта судна начинается с заявки заказчика — владельца будущего судна, содержащей исходные технико-эксплуатационные требования к судну —ТЭТ (или основные технико-эксплуатационные требования — ОТЭТ). В числе этих требований указы­ваются; назначение, желаемые характеристики и условия эксплуатации судна, а также количество судов, необходимых заказчику.

Заявка поступает в проектную организацию (проектно-конструкторское бюро — ПКБ), которая ведёт поэтапную разработку проекта в соответствии с действующей в стране Единой системой конструкторской документации (ЕСКД). В ГОСТ 2.103-68 „Стадии разработки", входя­щем в ЕСКД, предусмотрены следующие этапы проектирования, называе­мые стадиями разработки проектной конструкторской документации: техническое задание, техническое предложение, эскизный проект, техни­ческий проект. Продолжением этих стадий является разработка рабочей конструкторской документации. Реализация общих положений, содержа­щихся в ГОСТе, применительно к проектам судов осуществляется следую­щим образом,

Техническое задание разрабатывается проектантом судна (ПКБ) исхо­дя из заявки заказчика. В техническом задании на основе изучения предпо­лагаемого характера эксплуатации судна, обобщения и анализа опыта и тен­денций отечественного и зарубежного судоходства и судостроения, а также закономерностей теории проектирования судов развиваются и уточняются ТЭТ (ОТЭТ), предъявляемые к судну. Применительно к транспортным судам в техническом задании обычно указывают:

— тип и назначение судна;

— грузоподъёмность (пассажировместимость) и характер перевозимого груза;

— скорость хода, тип энергетической установки;

— район и дальность плавания, автономность по запасам, эксплуатационные ограничения главных размерений судна;

— класс Регистра или других классифика­ционных обществ, международные конвенции и другие требования, ко­торым должно удовлетворять судно;

— требования к общему расположе­нию, обитаемости и технике безопасности;

—численность и состав экипажа;

— специальные требования, относящиеся к мореходным качествам судна, судовым устройствам, системам, средствам связи и навигационному обо­рудованию, к защите окружающей среды от загрязнения и др.

Техническое задание согласовывается с заказчиком судна и после его утверждения становится исходным документом на разработку про­екта.

Техническое предложение, называвшееся ранее предэскизным проек­том, выполняется на основе технического задания и представляет собой сокращённый проект судна в одном или нескольких вариантах. К основ­ным задачам, решаемым на этой стадии разработки проекта, относятся следующие:

— проверка выполнимости и совместимости требований техни­ческого задания, предварительное определение основных элементов и компоновки судна;

— проверка возможности комплектации судна необхо­димым оборудованием;

— определение проектной стоимости судна и эконо­мической эффективности его эксплуатации;

— сопоставление проектируе­мого судна с лучшими отечественными и зарубежными судами (проек­тами).

В состав материалов этой стадии проектирования судов включаются помимо пояснительной записки и необходимых расчётов, носящих предва­рительный характер, также эскиз теоретического чертежа и схема общего расположения судна.

На основе технического предложения, прошедшего экспертизу, согла­сование и утверждение, разрабатывают эскизный проект, в котором прорабатываются вопросы, дополняющие и уточняющие сведения о судне, содержащиеся в техническом предложении и требующие более подроб­ных чертежей и расчётов. На этом этапе разрабатывают конструктивный мидель-шпангоут, выполняют расчёты по прочности судна и определению элементов корпусных конструкций, разрабатывают основные положения по технологии и организации постройки судна, определяют стоимость головного и серийных судов.

Эскизный проект должен содержать принципиальные проектные и конструктивные решения по всем элементам судна и обоснования выбора оптимального варианта, если их было несколько, для последующей рабо­ты над проектом. Эскизный проект так же, как и техническое предложе­ние, проходит экспертизу, согласование и утверждение.

На следующей стадии проектирования разрабатывают технический проект судна, в котором окончательно определяют все элементы судна и его технико-экономические и эксплуатационные характеристики. В про­цессе разработки технического проекта решают основные конструктивные и технологические вопросы по корпусу, энергетической установке, обо­рудованию и расположению помещений. Материалы технического проекта (или части его) являются договорной документацией, на основании ко­торой заключается договор на постройку судна.

Технический проект проходит через экспертизу, согласование, одоб­рение органами государственного надзора (Регистра, Госсаннадзора, технической инспекции профсоюзов) и утверждение.

Одобренный технический проект служит основанием для разработки рабочей конструкторской документации (прежнее название — рабочий проект и рабочие чертежи), представляющей собой комплект чертежей, позволяющих произвести обработку материалов, сборку конструкций и судна в целом,

Об относительной трудоёмкости отдельных стадий разработки проек­тов судов дают представление следующие цифры: техническое пред­ложение и эскизный проект 5-10% от объёма общих работ; технический проект 10-15%; рабочая конструкторская документация 75- 85%.

Как следует из приведённых цифр, на начальные стадии разработки проектов — технического и эскизного проекта, посвященные главным образом определению основных элементов судов, приходится незначитель­ный объём общих работ. Но от решений, принятых именно на этих стади­ях, зависят, в основном, показатели эффективности будущих судов, так как вся последующая очень сложная и трудоёмкая работа является, по существу, детализацией этих решений.

По поводу описанной выше процедуры разработки проектов необхо­димо сделать два замечания.

Во-первых, в зависимости от конкретных обстоятельств могут быть опущены или объединены отдельные стадии проектирования. Так, напри­мер, для судов, имеющих близкие прототипы или являющихся модифика­цией построенных ранее судов, эскизный проект не разрабатывается. В этих случаях, основываясь на техническом предложении, разрабатывают сразу технический проект. Разработка технического задания может быть объединена с разработкой технического предложения, а технического проекта — с рабочим (технорабочий проект).

Во-вторых, существует несколько подходов к членению процесса раз­работки проектов судов на отдельные составляющие. В соответствии с упоминавшимися ГОСТ 2.103-68 этот процесс, исключая разработку ТЭТ (ОТЭТ), делят на две части: разработку конструкторской докумен­тации (или проектной конструкторской документации), куда включают техническое задание, технические предложение, эскизный проект и техни­ческий проект и разработку рабочей конструкторской документации. Таким образом, все работы делятся на проектно-конструкторские и конструкторско-технологические.

етоды постройки судов

Технология и организация строительства лю­бого судна определяется в первую очередь мето­дом его постройки. Под методом постройки по­нимают совокупность основных приёмов, опре­деляющих принципиальную технологию и орга­низацию постройки судна. История металличес­кого судостроения знает несколько методов постройки судов, отличающихся конструктивно-технологическими признаками сборочных единиц. В судовом корпусостроении различают сле­дующие сборочные единицы: деталь, узел, сек­ция, блок секций, блок судна.

Деталь — изделие, изготавливаемое из ма­териала одной марки без применения сборочных операций; узел — технологически законченная часть корпусной конструкции, состоящая из не­скольких деталей («технологически законченная» означает, что узел может быть передан на следу­ющую операцию сборки); секция — технологи­чески законченная, отдельно изготавливаемая часть корпуса, состоящая из ряда узлов и отдель­ных деталей; блок секций — часть корпуса судна, отсеченная в большинстве случаев плоскостями, параллельными плоскости мидель-шпангоута, а иногда и палубами, и отдельно формируемая из секций, узлов и деталей. Блок секций с уста­новленными механизмами, элементами систем, устройств, оборудования и т. п. называют бло­ком судна.

В зависимости от конструктивно-технологи­ческих признаков сборочных единиц, из кото­рых судно собирают на построечном месте, раз­личают подетальный, секционный и блочный методы постройки судов, а также их комбина­цию.

Подетальный метод, предусматривающий сборку корпуса судна на построечном месте из отдельных деталей обшивки и набора, был един­ственным в эпоху клёпаного судостроения. В настоящее время этот метод иногда используется в мелком судостроении.

С переходом к сварному судостроению основ­ным методом постройки судов стал секционный. Он применяется при постройке судов любых ти­пов и размеров на построечных местах любых ти­пов. При секционном методе корпус судна со­бирают на построечном месте из отдельных сек­ций, узлов, деталей. По мере формирования замкнутых помещений и отсеков в них выполня­ют монтажные работы, а также работы по отделке и оборудованию помещений. Ретроспектив­ный анализ развития секционного метода позво­лил выделить две тенденции: 1) увеличение раз­меров и массы секций; 2) увеличение объёма насыщения секций механизмами, трубопровода­ми, элементами устройств и т. п. до установки секций в составе корпуса судна.

В общем случае выбор рационального деле­ния судна на сборочные единицы должен осно­вываться на технико-экономическом анализе воз­можных вариантов, критерием оценки которых могут служить приведённые затраты. Сложность решения задачи в такой постановке не дала пока положительных результатов, известны лишь по­пытки её решения применительно к делению корпуса на секции. В настоящее время схемы такого деления разработчики составляют, исполь­зуя накопленный опыт и указания соответствую­щих руководящих технических материалов. Пос­ледние рассматривают вопрос деления корпуса на секции, как правило, лишь с качественной стороны и не содержат каких-либо рекоменда­ций в отношении количественной оценки воз­можных вариантов. Подобный подход не гарантирует получения лучшего варианта.

Априори можно утверждать, что трудоёмкость и продолжительность формирования корпуса бу­дет сокращаться по мере увеличения размеров секций. Однако увеличение размеров секций в большинстве случаев приводит к повышению зат­рат на их изготовление. Следовательно, выбор рациональной схемы деления корпуса судна на секции, как и всего судна на сборочные едини­цы, должен основываться на технико-экономи­ческом анализе её возможных вариантов. В ос­нову разработки вариантов схемы деления кор­пуса судна на секции может быть принято изме­нение их линейных размеров, при этом крите­рием рациональности того или иного варианта будут служить приведённые затраты (З). В этом случае целевая функция поставленной задачи имеет вид З = f(l) min, где l — линейные размеры секции.

Решение поставленной задачи включает два этапа: определение рациональных размеров сек­ций как факта достижения экстремума целевой функции; проверка соответствия найденного ва­рианта принятым ограничениям.

Если решение, полученное на первом эта­пе, удовлетворяет ограничениям, то его можно считать окончательным. В противном случае, оно должно быть откорректировано с учётом ог­раничений либо последние должны быть подчи­нены принятому варианту деления, смотря по тому, что предпочтительнее. Впервые такой под­ход к решению рассматриваемой задачи с необ­ходимым математическим, информационным и программным обеспечением был применён к су­дам типа «река-море» и дал положительные ре­зультаты. Попытки распространить его на морс­кие суда встретили затруднения из-за сложности конструкции их корпуса. Рассмотренные выше тенденции в определённой мере способствовали появлению блочного метода, получившего дос­таточно широкое применение при строительстве малых и средних судов на горизонтальных пост­роечных местах.

При блочном методе судно формируется на построечном месте из заранее изготовленных бло­ков (рис. 11.1.). Блочный метод значительно со­кращает продолжительность пребывания судна на построечном месте, несколько снижает трудоём­кость работ за счёт перенесения их в более благо­приятные условия и способствует существенному сокращению общих сварочных деформаций кор­пуса судна, поскольку в этом случае значительно уменьшается количество и протяжённость мон­тажных сварных швов.

Рис. 11.1. Блочный метод постройки судов

 

 

Перспективным направлением совершенство­вания методов постройки судов является разра­ботка и применение методов, основанных на модульном принципе их проектирования. Сущность модульного формирования техники зак­лючается в комплектовании сложных изделий с различными характеристиками из ограничен­ного, технически и экономически обоснованно­го количества межпроектно-унифицированных первичных «общих» элементов или модульных сборочных единиц. Применительно к судострое­нию это означает формирование судов различ­ных типов при их проектировании и постройке из ограниченного числа конструктивных и функциональных модулей. К конструктивным моду­лям относятся модуль-панели, модуль-секции, модуль-блоки и др. Функциональный модуль — конструктивно и технологически законченная унифицированная сборочная единица (часть суд­на) с установленным в ней насыщением (систе­мами, оборудованием и т. п.), которая предназначена для выполнения одной из функций судна.

Функциональные модули делят на большие и малые. К большим можно отнести носовую и кормовую оконечности судна; к малым — сбо­рочные единицы, по размерам не превышающие одного судового помещения или одного агрегата и предназначенные для самостоятельного выпол­нения частных функций на судне.

Освоение модульных методов проектирования и постройки судов позволяет получить следую­щие преимущества:

— возможность более быстрого и гибкого реа­гирования на конъюнктурные потребности в су­дах различных архитектурно-конструктивных ти­пов и размерений;

— значительное сокращение общего числа ин­дивидуальных проектов судов благодаря созданию ряда проектов базовых судов модульного типа;

— существенное сокращение типажа применяе­мых сборочных единиц по сравнению с традиционным судостроением;

— общее сокращение циклов и трудоёмкости проектирования, технологической подготовки производства и постройки судна;

— упрощение структуры и ускорение циклов ре­монта и модернизации судов и др.

В отечественном судостроении модульные методы находят применение при формировании корпуса и надстроек судов, монтаже механизмов и систем, оборудовании и отделке судовых по­мещений.

рганизация судостроительного производства

Организация производства — комплекс ме­роприятий, направленных на рациональное со­четание процессов труда с вещественными эле­ментами производства в пространстве и во вре­мени с целью повышения его эффективности, т. е. достижения поставленных задач в кратчай­шие сроки, при наилучшем использовании про­изводственных ресурсов.

Организация судостроительного производства в условиях рынка — совокупность взаимосвязан­ных действий руководителей и специалистов пред­приятий по системному объединению и коорди­нации функций производства, направленная на рациональное использование производственных мощностей с целью обеспечения конкурентоспо­собности продукции на внутреннем и внешнем рынках с безусловным выполнением контрактов купли-продажи.

Организация судостроительного производства включает организацию маркетинга, производ­ственно-хозяйственной деятельности (бизнеса), кадрового обеспечения, финансового обеспече­ния и управления, функции которых приведены на рис. 11.2. Критерием эффективности является максимизация отношения валовой прибыли к прямым затратам на производство продукции.

Рис. 11.2. Структурная схема организации судостроительного производства

 

Судостроительные предприятия по виду вы­полняемых работ и уровню кооперации различа­ют:

— судостроительный завод широкого профиля, выпускающий не только суда, но и машиностро­ительную и литейную продукцию;

— судостроитель­ная верфь, осуществляющая постройку корпусов судов и их насыщение, а также монтаж механиз­мов и оборудования, получаемых по кооперации от специализированных предприятий;

— судосборочная верфь, производящая сборку корпусов судов из корпусосборочных единиц, получаемых от других судостроительных предприятий.

Судостроительный завод широкого профиля в своей структуре имеет судостроительное произ­водство (работы верфи), машиностроительное производство (работы МСЧ) и литейное произ­водство с соответствующей организацией их про­изводства. В свою очередь судостроительное производство — совокупность всех производст­венных процессов постройки судна, выполняе­мых цехами верфи, включает 10 видов произ­водств:

— корпусообрабатывающее (изготовление деталей корпуса судна);

— сборочно-сварочное (из­готовление корпусосборочных единиц);

— корпусостроительное или стапельное (формирование корпуса на построечном месте);

— трубообрабатываюшее (изготовление труб);

— монтажное (монтаж главных и вспомогательных механизмов, уст­ройств) и др.

Наряду с традиционными основ­ными принципами организации производствен­ного процесса в машиностроении (пропорцио­нальность, специализация, непрерывность, па­раллельность, ритмичность, прямоточность) в судостроении, в зависимости от организаци­онных признаков, различают позиционный, по­точно-бригадный и поточно-позиционный ме­тоды организации постройки судна.

Позиционный метод осуществляется без пе­редвижения судна; специализированные рабочие бригады закреплены за данным судном на весь период постройки. Поточно-бригадный метод также не предусматривает передвижения судна; специализированные рабочие бригады последо­вательно и ритмично переходят с одного судна на другое, выполняя закрепленную за ними ра­боту. Поточно-позиционный метод предусмат­ривает постройку на поточной линии с передви­жением судна (или его частей) с одной позиции рабочего места на другую через одинаковые от­резки рабочего времени, равные такту выпуска этой линии, т. е. интервалу времени, через который периодически производится выпуск су­дов определённого проекта. Специализирован­ные бригады закреплены за каждой позицией поточной линии. Разновидность данного метода — конвейерный, предусматривающий круп­носерийную постройку мелких судов определён­ного проекта, выпускаемых заводом в единицу времени (год, квартал, месяц).

Функционирование и взаимоотношения пред­приятия (юридическое лицо) и его работников (физические лица) между собой и с внешней средой (представительная, исполнительная и су­дебная власти всех уровней, общественные орга­низации, учреждения финансово-кредитной си­стемы, заказчики, поставщики, конкуренты) регулируются нормативно-техническими доку­ментами различной категории (нормативно-тех­ническое обеспечение организации производ­ства) и нормами различных отраслей права (пра­вовое обеспечение организации производства).

Нормативно-техническое обеспечение органи­зации производства в судостроении — комплекс согласованных и не противоречащих друг другу нормативно-технических документов различных категорий, которые устанавливают правила вы­полнения и использования конструкторских, тех­нологических и организационных документов, а также структуру и порядок взаимодействия про­изводственных подразделений и служб предпри­ятий судостроения.

Правовое обеспечение организации производ­ства в судостроении — совокупность обязатель­ных правил (норм поведения, установленных государством или международными соглашения­ми), регулирующих многообразные обществен­ные отношения предприятий судостроения и его работников и сгруппированных в соответствии со спецификой этих отношений в следующие от­расли права:

— государственное (конституционное) право – права и обязанности граждан, взаимоотношения государства и гражданина;

— админи­стративное право – организационно-управленческие отношения предприятия и его работни­ков с представительной и исполнительной влас­тями различных уровней;

— гражданское право – имущественные отношения, право собственнос­ти, отношения участников договора купли-про­дажи, финансовые и договорные отношения, от­ношения кредитных учреждений с получателями кредитов;

— трудовое право – отношения рабочих и служащих с предприятием по поводу непосредственного приложения труда, установления и применения условий труда, а также отноше­ния по рассмотрению трудовых споров;

— таможен­ное право – регулирование ввоза иностранных и вывоза своих товаров, имущества, ценностей путём обложения их ввозными, вывозными и транзитными таможенными пошлинами;

— финан­совое право – установление налогов, организа­ция банковского кредита.

Научной основой эффективной организации судостроительного производства является систем­ный структурный анализ производственных про­цессов постройки судна, включающий конструкторско-технологический анализ судна и органи­зационно-технический анализ производственного процесса постройки судна на основе единой ин­формационной модели с учётом технического и организационного уровня судостроительного предприятия.