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.