автореферат диссертации по кораблестроению, 05.08.03, диссертация на тему:Автоматизация подготовки ремонтной документации судовых трубопроводов и оптимизация их конструктивных характеристик

КАЛИНИНГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕЯШЙЕСКЙЩ УНИВЕРСИТЕТ

АВТОМАТИЗАЦИЯ ПОДГОТОВКИ РЕМОНТНОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ СУДОВЫХ ТРУБОПРОВОДОВ И ОПТИМИЗАЦИЯ ИХ КОНСТРУКТИВНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК

05.08.03 - Проектирование и конструкция судов 05.08.04 - Технология судостроения, судоремонта и организация судостроительного производства

-ь 0

цп

На правах рукописи

ГРИГОРЬЕВ Олег Александрович

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Калининград - 2000

Работа выполнена в Калиннградском университете

государственном техническом -

Научным руководители:

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

кандидат технических наук, профессор Иванов А.П.

кандидат технических наук, доцент Умбрасас М.-Р.А.

доктор технических наук, профессор Бавыкин Г'.В.

кандидат технических наук Лещинский М.Б.

Западно-Балтийский судоремонтный завод

Защита состоится *2 7" ея-и-а&Л>ОООг. в \1-сО часов на заседании диссертационного Совета К117г.05.02 1 в Калининградском государственном техническом университете по адресу: 236000, Калининград, Советский проспект, 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке КГТУ. Автореферат разослан " "_200 г.

Ученый секретарь

диссертационного Совета Д. f J

каид.техн наук, доцент Г" " А ' В.П.Иванов

01^.9-08-64-5-65,0

л

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В связи с усложнением современных судов и увеличением их вораста затраты судовладельца на техническое обслуживание и ремонт флота составляют до 40% общего объема затрат на их содержание. Затраты на технологическую подготовку судоремонтного производства (СРП) также имеют достаточно большой удельный вес, достигая 20%. При этом, технологическая готовность предприятия определяется организации внезаводской подготовки ремонта.

Трубопроводы судовых систем современных судов характеризуются большой протяженостью, разнообразием сортаментов их элементов, большинство из которых расположены в труднодоступных местах. Конструктивный состав трубопроводов может меняться в результате производимых работ по техническому обслуживанию и ремонту в процессе эксплуатации судов. Это усложняет проведение технологической подготовки и ремонтных работ судовых трубопроводов (СТ). Объем работ по восстановлению и замене судовых трубопроводов в целом составляет до 15% объема заводского ремонта судна, что является весомой частью затрат судовладельца.

Существующая в настоящее время система непрерывного обслуживания и ремонта судов базируется на модели обслуживания «по ресурсу». Эта модель является статичной, так как не позволяет оперативно изменять ремонтные периоды в зависимости от технического состояния судна, что приводит к неоправданному завышению объемов ремонтных работ при заданной схеме эксплутационно-ремонтных периодов (ЭРП). Для судовых трубопроводов имеется методическая база по определению их технического состояния. Однако она используется лишь при подготовке к текущему заводскому ремонту и не позволяет производить уточненный расчет технического состояния последующих этапов технического обслуживания и ремонта (ТОР) и рассчитывать график ТОР.

Существующие в настоящее время автоматизированные системы ТОР судовых трубопроводов используются для подготовки ремонтной документации перед постановкой судна в ремонт, и не учитывают специфику технологической подготовки производства судоремонтных предприятий. В этих системах база данных по конструктивно-технологическому составу судовых систем представлена укрупнено.

Большое влияние на эффективность эксплуатации судов оказывают конструктивные недостатки судовых трубопроводов. Одной из причин их возникновения является то, что при проектировании систем трубопроводов не используются данные по их эксплуатации в течении всего жизненного цикла судна. Нормативно-справочная документация, макетирование и натурные испытания судовых трубопроводов не "дают объективной информации об их техническом состоянии на протяжении жизненного никла. Таким образом, практически отсутствует взаимосвязь между этапами эксплуатации и проектирования судовых трубопроводов.

Актуальность темы диссертационной работы определяется необходимостью разработки метода оптимизации конструктивных

характеристик трубопроводов судовых систем с использованием данных по их эксплуатации, а также повышения эффективности судоремонта за счет совершенствования системы технического обслуживания и ремонта трубопроводов. Эги разработки обеспечат снижение затрат судовладельца на эксплуатацию флота.

Цель работы. Повышение эффективности судоремонта за счет совершенствования системы технического обслуживания и ремонта судовых трубопроводов на основе разработки модели эксплутационно-ремонтных периодов, учитывающей данные о текущем техническом состоянии СТ в жизненном цикле судна и создания автоматизированной системы подготовки ремонтной документации.

Оптимизация конструктивных характеристик судовых трубопроводов с учетом данных по их эксплуатации.

Методологии и методика исследования. Теоретической и методологической основой исследования послужили работы ведущих отечественных и зарубежных специалистов в области системного анализа и организации судостороительного производства, теории оценки технического состояния сложных систем. При решении задач исследования были использованы численные методы, а также аппарат математической статистики и теории вероятностей.

Научная новизна. В данной работе предложены:

методика оценки и прогнозирования технического состояния судовых трубопроводов с использованием данных приборной диагностики;

- модель эксплутационно-ремонтных периодов судовых трубопроводов, позволяющая учитывать результаты выполненных ранее работ по техническому обслуживанию и ремонту, а также планировать их проведение на последующий период эксплуатации;

метод оптимизации конструктивных характеристик судовых трубопроводов с учетом данных их эксплуатации основанный на модели эксплуатационно-ремонтных периодов.

Основные положения, выносимые на защиту.

модель эксплутационно-ремонтных периодов судовых трубопроводов на основе оценки их надежности по данным диагностирования в течении жизненного цикла судна;

метод оптимизции конструктивных характеристик судовых трубопроводов с учетом данных по их эксплуатации;

автоматизированная система подготовки ремонтной документации для судовых трубопроводов.

Практическая ценность работы заключается:

- в оценке технического состояния судовых трубопроводов и его прогнозе на заранее заданный период времени с учетом данных приборной диагностики и результатов проведенных ранее ремонтных работ;

- в использовании модели эксплутационно-ремонтных периодов для создания графика технического обслуживания и ремонта, а также его привязки к заданной схеме эксплутационно-ремонтных периодов;

в применении метода оптимизации конструктивных характеристик судовых трубопроводов по данным эксплуатации для выбора вариантов проектных решений на стадиях их рабочего проектирования и модернизации;

- в разработке автоматизированной системы по подготовке ремонтной документации и планированию технического обслуживания и ремонта судовых трубопроводов; разработаны методические рекомендации по ее использованию и осуществлено внедрение системы в судоремонтном производстве

- в решении актуальной для эксплуатации и ремонта проблемы повышения эффективности за счет снижения затрат и улучшения организации системы технического обслуживания и ремонта. Разработанные модели эксплутационно-ремонтных периодов судовых трубопроводов и реализованная на их основе автоматизированная система подготовки ремонтной документации позволяет сократить затраты служб судовладельца и судоремонтных предприятий на проведение работ по техническому обслуживанию и ремонту элементов судовых систем а также повысить технологическую готовность СРП.

Разработанные методы оптимизации конструктивного состава судовых трубопроводов позволят проектным организациям и СРП учитывать опыт эксплуатации при их проектировании и модернизации, а также повысить их ремонтопригодность.

Основные результаты работ внедрены в техническом управлении Балтийского флота и разработана документация по эксплуатации автоматизированной системы.

Аппробация работы. Основные результаты произведенных

исследований докладывались на: Всесоюзной научно-технической конференции ВНИИ им. акад.А.Н. Крылова "Научно-технический прогресс в судоремонте в новых условиях хозяйствования".(г.С.-Петербург, 1991); научно-технической конференции профессорско-перподавательского состава, аспирантов и сотрудников КТИРПиХ. (Калининград, 1993); III Международной конференции и совещания Госкомрыболовства России с начальниками гос. администраций морских рыбных портов по безопасности мореплавания (Калининград, 1999); Научно-технической конференции, посвященной 70-летию основания КГТУ (Калининград, 2000)

Публнкапии. По результатам проведенного иссдледования опубликовано 10 печатных работ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, выводов, 2 приложений, включает 175 страниц машинописного

текста, в том числе 15 рисунков, 22 таблицы, библиографию из 119 наименований. Структурно-логическая схема работы приведена на рис I.

Рис.1.

Структурио-догическая схема исследования.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность совершенствования системы технического обслуживания судовых трубопроводов на основе моделей эксплутационно-ремонтных периодов . и оптимизации их конструктивных характеристик на основе данных о эксплуатации ; определены цели, задачи и методы исследований.

Первая глава посвящена анализу систем технического обслуживания и ремонта и их влияния на решение задач оптимизации характеристик судовых трубопроводов.

На основании работ отечественных и зарубежных авторов: Архангородского А.Г., Кразнловича Е Ю., Ватипко Б.А., Гнеденко Д.Б., Дедкона В.К., Дермана С.А., Коркоша C.B., Притскера A.B., Розендента Б.Я., Трупина С.Ф. и др. произведен сравнительный анализ систем технического обслуживания основанных на моделях обслуживания по ресурсу и состоянию, обоснована необходимость использования модели обслуживания по состоянию в системах технической эксплуатации и ремонта судовых систем.

Анализ развития системы планово-предупредительных ремонтов позволил выявить преимущества и отдельные недостатки этой системы. Аналитический обзор источников технической информации показал, что одной из наиболее совершенных комплексных систем подобного рода, находящихся в промышленной эксплуатации, является СНТОР ЭВМ. СНТОР охватывает весь срок службы судов - от постройки до списания и обеспечивает взаимосвязь эксплуатационных и вне-эксплуатационных периодов, увязывая работу судоремонтных заводов, баз технического обслуживания и судоэкипажей. Несмотря на то, что данная система обладает рядом преимуществ и ориентирована на компьютерную обработку данных, она имеет ряд серьезных недостатков. Данные по конструктивно - технологическому составу судовых трубопроводов представлены укрупненно, что делает затруднительным прогноз по фактическому состоянию CT и приводит в свою очередь к завышению объемов ремонта. В СНТОР отсутствует возможность настройки данных по технологии и составу работ на специфику конкретного СРП, что затрудняет проведение подготовки производства на нулевом этапе.

В результате изучения организации внезаводской технологической подготвки ремонта судовых систем на примере ряда отечественных предприятий были выявленые следующие направления ее развития: повышение качества ремонтной документации за счет автоматизации ее подготовки, а также переход от применения методов неразрушающего контроля в процессе дефектации и ремонта к применению методов тестового и функционального диагностирования для определения и прогнозирования технического состояния элементов судна и состава ремонтных работ.

Анализ существующих систем с позиций интеграции внезаводской технологической подготовки проектирования и эксплуатации показал пракгически полное отсутствие связей с этапом проектирования элементов судовых систем. Решение этой проблемы позволяет с одной стороны

обеспечить автоматизированую систему машиноориентированной входной информацией по конструкторско-технологическому составу судовых трубопроводов, а с другой стороны использовать данные о эксплуатации при оптимизации характеристик судовых трубопроводов, результаты которой могут быть реализованы при модернизации судовых систем и их проектировании.

В главе показано, что изложенные вопросы могут быть решены на базе моделирования эксплутационно-ремонтных периодов СТ и поставлены следующие задачи исследования:

- разработать модель эксплутационно-ремонтных периодов судовых трубопроводов с учетом данных об их диагностировании;

- разработать метод оптимального проектирования конструктивных характеристик судовых трубопроводов на базе результатов моделирования эксплутационно-ремонтных периодов;

- определение состава и структуры функциональной части и информационного обеспечения автоматизированной системы планирования ТОР СТ (АС ТОР СТ) и подготовки ремонтной документации с учетом взаимодействия с системами судостроения и судоремонта. Разработка программного обеспечения и внедрение АС.

Во второй главе диссертационной работы исследованы вопросы оценки и прогнозирования технического состояния судовых трубопроводов по результатам их приборной диагностики.

В процессе эксплуатации судовых трубопроводов возникают дефекты двух типов: износ и повреждения. Износ можно разделить на коррозионно-эрозионный и механический. Известно, что подавляющее большинство отказов трубопроводов коррозионно-эрозионного происхождения. Наиболее опасной корозией является местная, язвенная, приводящая к перфорации стенок труб, которая появляется в так называемых "слабых местах". "Слабыми местами" трубопроводов, транспортирующих естественные электролиты являются зоны контакта различных металлов и участки деформации потока в местных сопротивлениях трубопроводов.

Результаты исследований, проведенных в ЦНИИТС, СПбГМУ, КГТУ, показали, что наибольшее число дефектов трубопроводов появляется в системах морской забортной и пресной воды, которые вызывают 85-90% всех отказов систем. В зонах слабых мест появляется 95-98% всех отказов, подавляющее их число находится в зоне деформации потока.

В работах Макарова В.Г. , Гуськопа М.Г., Ситченко Л.С., Гольденберга И.З., Умбрасаса М.-Р.А. и др. показано, что математическое ожидание максимальных глубин язв зависит от сортамента участка, его геометрии и проводящей среды. C.B. Коркошем предложено использовать закон крайних членов выборки для описания распределения максимальных глубин язв.

Рассмотренные модели коррозионного изнашивания СТ являются попыткой авторов увязать процесс коррозии с различными факторами и позволют лишь приближенно оценивать их износ. Многие авторы подчеркивают

случайный характер процесса износа. Описанные модели предназначены для целей проектирования и могут быть использованы лишь для укрупнений (предварительной) оценки технического состояния судовых трубороводов. В этих моделях не учитываются данные инструментального контроля их технического состояния и результаты выполненных ранее работ по ТОР СТ, и следовательно, они ориентированы на предварительный прогноз технического состояния лишь до следующего заводского ремонта.

С целью ликвидации перечисленных выше недостатков автором настоящего исследования была разработана методика уточненной оценки технического состояния трубопроводов судовых систем и его прогнозирования на различных этапах жизненного цикла судовых трубопроводов.

Одной из основных характеристик безотказности является вероятность безотказной работы элементов судовых трубопроводов, которая определяется как вероятность того, что за определенное время I максимальная глубина коррозионной язвы не превысит предельно допустимого значения.

При построении математических моделей прогнозирования безотказности трубопроводов приняты следующие положения:

распределение максимальных глубин язв подчиняется первому типу асимптотического распределения максимальных членов выборки ;

процесс роста максимальных коррозионных язв представляет собой нестационарный случайный процесс с неотрицательным значанием скорости;

ожидаемое количество отказов трубопроводов системы и их участков определяется с учетом осредненных значений характеристик трубопроводов;

- трубопроводы и их элементы считаются восстанавливаемыми изделиями.

Для оценки характеристик износа используется выборочный метод, для чего элементы трубопроводов объединяются в участки и группы по конструктивно-эксплутационным и надежностным характеристикам соответственно. Таким образом, выборочные замеры на участке служат для оценки его надежности, а для оценки показателей надежности групп производится осреднение результатов замеров по входящим в них участкам.

При наличии замеров в различных зонах элементов трубопроводоЕ функция распределения максимальных глубин износа для участка трубопроводе -вудет определена следующим образом:

Р((|) = е.тр(-ехр(-а(Ьд«1 -Ь)));

(1)

а = а.м/ст;

(2)

Ь = Ь,Р + Ум/а ;

(3)

Иди» = 1).75*!5<1 — Бпип;

И)

8шт = |'У*|)

2*ст., - 1'У

где Ьср - среднеарифметическое значение измеренных глубин износа,мм; 50 -начальная толщина стенки, мм; Ру - условное давление кг/см^; О - диаметр участка трубопровода , мм; а - среднеквадратичное отклонение (СКО) глубин износа; агр - среднеквадратичное отклонение глубин износа по группе равнонадежных элементов, к которой принадлежит данный участок; ам, Ум -параметры, определяемые в зависимости от объема выборки - N по приближенным формулам;

0.1 Я9 0.1)81

с™=0.61^ ,У>< = 0.41^ (6)

Для оценки величин Ьср и а по каждому замеру определяется глубина износа на момент обследования - БЧ , затем по участку - среднеквадратичное отклонение глубин износа - а, и Ьср:

5'|^&1*д -0.1*7)-в! для погибов; (7)

90

Б'! =80-81 для остальных видов слабых мест ; (8)

а-У 1(5'|)2-(1У|)г/>< . I = 1.. N ; (9)

N-1

ЬеР = 1(5'|^; (10)

где N - количество замеров на участке, Бо - начальная толщина стенки, мм; 81 -результат замера, мм; у - угол погиба, град.

Объединение участков в группы позволяет распространить приближенную оценку износа на участки, по которым отсутствуют замеры. Средняя глубина износа на участке может быть представлена в виде:

ЬсР = Ь"ср*Кэ + Ук*Т«л*(1-К1); (И)

где Ьнср - средняя по участку величина неравномерного, накапливающегося при работе системы износа; Кэ - коэффициент интенсивности эксплуатации судовой системы; Ук - скорость коррозии стенок труб при простое системы или нахождении ее в ремонтном ожидании; Тел - срок службы участка на момент обследования с начала эксплуатации, лет. Отсюда следует что:

Ь"ср = Ш^Иср. Ук*т^,*(1 - К,)) ; (12)

тогда приближенная оценка средних глубин износа участков, не прошедших приборный контроль будет равна:

Ьср = 11", р * К, + Ук*Т„,*(1 - К,);

(13)

а также, по аналогии:

а = о"гр * К, + а>т*Уи*Ты*(1 - Kj) ; (14)

где h"ip - средняя величина неравномерного износа по группе, мм; a"ip - среднее значение СКО по группе.

При полном отсутствии замеров у всех элементов группы средние характеристики износа могут быть определены по приближенным формулам:

hcpip = Vk * Тм, (15)

Огр = ая-Vk * Tai. (16)

Величина P(h) определяет вероятность того, что на момент обследования величина коррозионного износа не превысит допустимых значений и представляет собой вероятность безотказной работы участка на момент исследования P(t), t= Тел . Для нахождения значений P(t), t > 0 функции изменения во времени характеристик износа приняты линейными:

hep = hciw * Т ; (17)

Тс

о = а» * Т ; (18)

Та,

где 'Гсл - срок службы участка от начала эксплуатации до момента обследования, лет; 'Г - период от начала эксплуатации до очередного года прогноза Т > Тел; hepo - величина hep на момент обследования, мм; Оо - величина о на момент обследования.

По формулам (1-5) для каждого участка определяется значение функции Р(Тпр), где Тпр - очередной год прогноза.

По полученным данным производится осреднение P(t) по системам, где Т = Тел .. Тпр.

Прогнозирование объемов ремонта производится следующим образом: если Р(Т)с > Рпр , надежность системы удовлетворительна, она нуждается только в небольших объемах ремонта для отказавших за навигационный период элементов. В противном случае, необходим заводской ремонт для восстановления надежности систем. Здесь Р(Т)с - вероятность безотказной работы системы, Рпр - заданный уровень безотказной работы систем. Таким образом определяется год первого заводского ремонта. Для определения сроков второго и последующего заводского ремонтов функция изменения во времени hep и а должна учитывать результаты предыдущих заводских ремонтов.

Для нсзимсненных элементов:

In,.' — Пер» ■ 'Г , Т..,

Дня элементов, замененных во время последнего заводского ремонта Тзг.

he/ = hep. -(T-Tu). а" = ста-ГГ-Т») . (20)

tcji тел

Величины hep, а в момент времени Т, Т > Tai определяются следующим образом:

hep = hep'*P(T^T«„) + hep"*( 1 -Р(Т^Т-п)) ; (21)

a = ст'*Р(Ти+Тм») + a"*(1 -P(T-»h-T~»)) ; (22)

где hepo к (To - hep и о на момент проведения обследования, мм; T3i - период от начала эксплуатации до i заводского ремонта; Тел - срок службы с момента постройки до момента обследования; Тмп - межремонтный период.

По формулам (1-5) расчитывается вероятность безотказной работы участка за каждый год - Т периода пргоноза - Тпр, Т = T3¡ +i .. Тпр и осредняется по системе.

По приведенной выше схеме определяется год следующего заводского ремонта - T3i+! для системы и процедура повторяется.

На основе полученного графика ТОР судовых систем определяется прогнозируемый объем ремонта по участкам.

Если в год Т назначен заводской ремонт, объем ремонта определяется с учетом вероятности отказа за предстоящий межремонтный период:

LpeM = L(I-P(Tii+Tmm)) ; (23)

в противном случае - с учетом уменьшения вероятности безотказной работы за год эксплуатации:

LpeM = ЦР(Т-1) - Р(Т)); (24)

где L - длина участка.

Для расчета графика ТОР СТ судна определяются суммарные объемы ремонта СТ судна - Ьремст для каждого года периода прогноза, затем находится максимум Ьремст в интервале Тзы..Тзм+1,5*Тпр , процедура повторяется до конца периода прогноза:

Тл = тах(Ьремст (Tin. Тзм+1,5*ТпР)) . (25)

При изменении прогнозируемого года заводского ремонта по системам необходим пересчет вероятностей безотказной работы и объемов ремонта в соответствии с принятой схемой ЭРП, формулы (17-20), определение года заводского ремонта для систем не производится. Аналогичная процедура выполняется при корректировке схемы .ЭРП, например для соответствия схеме ЭРП судна.

Проведена проверка адекватности модели реальным параметрам технического состояния судовых трубопроводов на примере трубопроводов морской воды 14 РТМС типа "Прометей".

Для моделирования эксплутационно - ремонтных периодов данные по отказам судовых трубопроводов были осреднены и получено их среднее значениие по двум условным судам 1975 и 1980 годов постройки. В качестве минимального межремонтного периода принят период в 6 лет. Считается, что на первом условном судне был произведен заводской ремонт систем, на втором производились только работы по МРТО. В первую группу вошли 8 судов 1974.. 1977(начало) годов постройки, общее число отказов 157, количество отказов на одно условное судно 19,63, процент отказов на одно условное судно -9,72% ( 100*( 19,63/202), где 202 - общее число отказов по всем судам), средний возраст - 8 лет. Во вторую группу вошли 6 судов 1977(конец)..1982 годов постройки, общее число отказов , количество отказов на одно условное судно -7,5, процент отказов на одно условное судно - 3,71%, средний возраст - 3 года.

Количество отказов на систему трубопроводов каждого из условных судов можно получить как произведение числа отказов трубопроводов системы на процент отказов по условному судну. Значение вероятности отказа для этого случая можно получить как отношения количества отказавших "слабых элементов" к общему числу "слабых элементов " системы. Полученная практическая вероятность отказа систем была сравнена с расчетной. Результаты сравнения приведены в таблице 1. Абсолютная величина отклонения расчетной величины от фактической не превышает 7%, что свидетельствует об адекватности модели.

Таблица 1

Сравнение расчетных и практических значений вероятности отказа для _систем забортной воды РТМС "Прометей"__

Показатель Осуши-тельно-балластная Противолежа р-ная Бытовой забортной воды Произвол ственной забортной воды Охлаждения механизмов

Количество "слабых мест" 445 863 791 271 1022

Практическое количество отказов на условное судно 75 года постройки 0,874 1,749 1,652 1,555 3,983

Практическое количество отказов на условное судно 80 года постройки 0,334 0,668 0,631 0,594 1,522

Практическая Р(0 па условное судно 75 года постройки 0,00194 0,00202 0,00210 0,00576 0,0039

продолжение таблицы 1

Практическая F(\) на условное судно 80 года постройки 0,00074 0,00077 0,00080 0,00220 0,00149

Расчетная F(t) на условное судно 75 года постройки 0,00200 0,00205 0,00214 0,00547 0,00366

Расчетная F(t) на условное судно 80 года постройки 0,0078 0,00073 0,00075 0,00211 0,00151

% отклонений расчетного от практического F(t) по условному судну 75 года постройки 3.49 1.44 1.77 -4.95 -6.15

% отклонений расчетного от практического F(t) по условному судну 80 года постройки 5.62 -5.73 -5.98 -3.82 1.6

Третья глава посвящена оптимизации конструктивных характеристик судовых трубопроводов по результатам их эксплуатации. Анализ нормативной и технической документации по проектированию судовых трубопроводов показал, что недостаточное внимание уделяется влиянию результатов эксплуатации на надежность судовых трубопроводов при их проектировании. Для оценки этого влияния использована модель эксплутационно-ремонтных периодов.

В качестве критерия оптимизации судна был выбран показатель удельных приведенных затрат Зпр.

Z = (К + C)/Q -» min ; (26)

где К - строительная стоимость судна, руб.; С - годовые эксплуатационные расходы, руб. ; Q - годовая производительность судна (для рыболовного -годовой вылов рыбы, т).

Поскольку стоимость постройки и годовые эксплуатационные расходы судна можно представить как сумму соответствующих расходов по подсистемам судна, можно сформулировать аналогичный критерий для трубопроводов, при этом предполагается, что основные элементы судна определены и не изменяются.

Z = (Кт + Ct)/Q -> min . (27)

Здесь Кг - стоимость изготовления и монтажа трубопроводов, руб ; Ст -среднегодовые расходы на эксплуатацию и ремонт трубопроводов, руб.

Параметры оптимизации выбраны исходя из требований их управляемости. В качестве основных параметров оптимизации приняты: тип

материала (защитных покрытий), диаметр и толщина стенок труб. Эги величины обладают общим свойством - дискретностью, поскольку и диаметр, и толщина стенки могут принимать только стандартные значения, определенные ГОСТами. Это дает возможность замены трех параметров одним, имеющим название "сортамент".

Таким образом сортамент Б - дискретная величина (вектор), однозначно определяемая типом материала, диаметром и толщиной стенки трубы.

Вторым параметром является набор схем участков с заранее заданной трассировкой, который определяется на стадии рабочего проектирования и при проведении ремонтной модернизации.

Можно представить трубопроводы как множество участков М. Для каждого единичного участка т сортамент является постоянной величиной 5т Другой основной характеристикой участка является его длина 1т. Исходные значения

сортаментов обозначим - 8°т. Основные составляющие критерия (28) были определены следующим образом:

где Р(8т)- цена одного погонного метра трубы сортамента Бш, руб; ^Бт) -трудоемкость изготовления и монтажа одного погонного метра трубы сортамента Бш , чел/час; Р' - цена единицы трудоемкости (стоимость нормо-часа) на предприятии, осуществляющем постройку судна, руб.

Эксплуатационные расходы условно разделены на три составляющих:

, где СТ1 - условно постоянные (для данного типа судна) годовые расходы; СТ2 = С2К.Т - расходы, пропорциональные стоимости трубопроводов, руб ; СТЗ - среднегодовые расходы на ремонт трубопроводов, руб, которые определены по формуле:

где 1замм - среднегодовая длина заменяемых труб на участке ш; 1ремм -

среднегодовая длина ремонтируемых труб на участке ш; 1рем(8т)-трудоем кость ремонта одного метра трубы сортамента Бш; 1зам(8т)- - трудоемкость замены одного метра трубы сортамента Бш; Р" - средняя цена единицы трудоемкости на ремонтном предприятии.

Годовая производительность рыболовного судна расчитана по формуле :

(28)

Ст = СТ| + СТг + СТз ;

(29)

<2 = д(1°э+ДЬ);

(31)

где ч - среднесуточный вылов рыбы, тонн; 1°э - годовое эксплутционное время

в первоначальном варианте Бт = 5°т, сутки; Д1э - изменение годового эксплутационного времени при изменении сортамента труб.

:0

(32)

где 1°ремм, 1°замм - среднегодовая длина ремонтируемых и заменяемых труб,

соответствующая первоначальному сортаменту 5°м, м ; и: - среднесуточная отработка на ремонте судна.

Если изменение сортамента труб предполагается производить при капитальном ремонте трубопроводов, то фактическая стоимость изготовления и монтажа должна быть уменьшена на предполагаемую стоимость капитального ремонта, поскольку можно считать, что замена сортамента выполняет задачи капитального ремонта.

м*М «бМ4 4 '

где 1^ремм, 1^замм - планируемая длина ремонтируемых и заменяемых труб при данном капитальном ремонте, м.

Таким образом, формулы (27-33) представляют собой функцию цели,для решения задачи оптимизации.

Кроме того, необходимо учитывать основные ограничения определяемые нормативной документацией, а также основными характеристиками проектируемого судна; ограничение по массе:

ИМ^М.^ (34>

где Мм - масса участка трубопровода, кг; Ммах - максимально допустимая масса всех трубопроводов, кг. ограничение по диаметру:

О^ОмаХи. (35)

где Эшахт - максимально допустимый диаметр трубопровода на участке, мм.

При решении задачи оптимизации основных характеристик трубопроводов необходимо также рассматривать возможность поиска оптимального уровня надежности трубопроводов, представляющего комплекс ее показателей, также обеспечивающего минимум (максимум) выбранного критерия оптимизации. В связи с этим при нахождении решений целевой функции необходимо учитывать ограничения :

Р^Р^ <36>

где Рш - вероятность безотказной работы; Ртах - мининмально допустимс вероятность безотказной работы для участка, определяется ГОСТ, ОС' Регистром, из требования безопасности мореплавания.

Задача оптимизации характеристик СТ на основе моделей ТОР изложенная выше является многопараметрической задачей дискретно! оптимизации. Кроме того она носит нелинейный характер, так как перемены Ьзам и 1^рем целевой функции и величина Рм, входящая в ограничени определяются на основе моделей ЭРП .

Эффективность разработанного подхода решения задачи оптимизаци! конструктивных характеристик судовых трубопроводов была проверен автором настоящей работы на примере систем забортной воды судов тина ПС' "Баренцево море". Исходными данными послужили материалы по увеличеннию количества отказов трубпроводов в следующих районах: узе выхода из насоса НЦВ 160/30; узел напорного коллектора в агрегат охлаждения: узел входа в насос НЦВ 160/30 .

Были предложены следующие варианты: узел входа в насо рекомендуется выполнять из бронзы Бр.ОЦ-Ю-2Л, или путем реконструкци фундамента увеличить радиус гиба отвода до К = 3.0; для узла выхода из насос рекомендованы следующие варианты: литой патрубок из бронзы Бр.ОЦ-10-21 узел с увеличенной толщиной стенки до5мм и радиусом гиба отвода до Я = 3.( узел с жертвенным участком из стальной трубы 108x5мм .

Оценка эффективности предлагаемых изменений была произведена помощью авторского программного обеспечения на основе метода оптимизаци конструктивных характеристик СТ с учетом данных о их эксплуатацш Сравнительная оценка ожидаемых затрат на эксплуатацию исходного усовершенствованного вариантов показала, что в случае изготовления литым узла входа в насос и узла выхода из насоса, затраты на ремонт снижаются 2,5 3,0 раза.

В четвертой главе разработаны концепции построения и дано описан автоматизированной системы для планирования технического обслуживания ремонта судовых трубопроводов, подготовки ремонтной документации оптимизации их конструктивных характеристик.

На основании анализа дерева целей ТОР СТ и организационн структуры ряда предприятий-судовладельцев была построена организациош функциональная схема ТОР СТ. Определен перечень функций, необходимых д достижения целей и состав исполнителей. Полученная схема позволила перей к формализации функционального состава АС ТОР. Определи функциональные подсистемы и состав функций для каждой из них.

Выделены две функциональные подсистемы: "Конструктивный сос проекта", "Планирование ТОР СТ". Основное назначение первой подсистем! ведение баз данных с общими конструктивно-технологически

характеристиками трубопроводов; ведение баз данных по конструктивно-технологическому составу судовых трубопроводов проектов судов; формирование баз данных для заданного судна проекта по годности чертежей. Вторая подсистема выполняет функции накопления статистичестиких данных по проведеным ремонтным работам, обеспечивает проведение предремонтной дефектации, определяет техническое состояние и осуществляет его прогноз, расчитывает схему эксплутационно-ремонтных периодов, подготавливает ремонтную документацию и статистические данные по конструктивно -технологическому составу судна.

Каждая функциональная подсистема по общности выполняемых функций разбита на ряд функциональных компонент. Подсистема "Конструктивный состав проекта" включает в себя следующие функциональные компоненты :

1. Система подготовки и ведения данных по конструктивно-технологическому составу судовых трубопроводов;

2. Система подготовки данных по конструктивно-технологическому составу трубопроводов проекта судна, а также их импорт из баз данных САПР ПКБ, АСТПП СРП ;

3. Модуль подготовки рабочих баз данных для второй функциональной подсистемы на основе баз данных по конструктивно-технологическому составу и годности чертежей.

Подсистема "Планирование ТОР СТ" содержит следующие функциональные компоненты:

1. Система для автоматической генерации карт дефектации и последующего ввода результатов приборной диагностики и внешнего осмотра;

2.Система расчета объемов ремонта по каждому трубному элементу, а также по судовой системе в целом (существует возможность экспертным путем устанавливать необходимость проведения ремонтных работ по системе);

3. Система формирования графика ТОР и его настройки на принятую схему ЭРП. Система выполняет следующие функции: перерасчет объемов и трудоемкостей ремонта в соответствии с принятым графиком ТОР; передача графика ТОР, данных о трудоемкостях и объемах ремонта в АС планирования ТОР флота;

4. Система для формирования ремонтной ведомости, ведомости заказа изделий на проведение ремонта и справочных данных о сортаментах трубопроводов судовых систем и судна в целом. Система выполняет передачу данных в АСТПП СРП.

5. Система выбора оптимальных проектных характеристик из ранее заданного их набора с учетом эксплуатации согласно принятого графика ТОР с использованием БД по конструктивному составу судовых трубопроводов.

Формализация и обоснование структуры функциональной части АС ТОР СТ позволила перейти к созданию программного обеспечения на основе моделей эксплутационно-ремонтных периодов судовых трубопроводов. Функциональная схема АС ТОР СТ приведена на рисунке 2.

Сформированы базы данных нормативно-справочной информации, содержащие конструктивно-технологические и эксплутационные характеристики СТ проектов и отдельных судов.

Ведение БД по

КТС ТС. проектам, судам

Ведение БД по КТС СТ проекта, группам элементов

Рабочие БД по судну

Формирование рабочих БД по судну

1

4-- Предварительный

Карты дефектации прогноз, экспертная

оценка, задание нна дефектацию

График ТОР судна

Ввод результатов дефектации

Расчетные объемы ремонта систем

Уточненный прогноз, график

ТОР, расчет объемов, труд-й

Расчетная потребность в комплектующих

Оптимальные конструктивные характеристики участка

Рис. 2 Функциональная схема АС ТОР СТ

Рабочие БД судна 1

Рис. 3 Концептуальная схема баз даных АС ТОР СТ

В состав АС ТОР СТ включена подсистема для расчета оптимальных проектных характеристик судовых трубопроводов, использующая результаты расчета параметров ЭРП.

При разработке структуры информационной базы были учтены требования САПР и АСТПП судостроения с целью использования их нормативно-справочной базы по конструктивному составу. Структура информационной базы приведена на рисунке 3.

Описанная выше система была создана и внедрена автором реферируемого исследования. В процессе ее эксплуатации на примере большого

числа судов различных проектов был сформирован массив статистичесю информации по группам равнонадежных элементов трубопроводов.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ П ВЫВОДЫ

В диссертации на базе моделирования эксплутационно-ремонтт периодов судовых трубопроводов разработана автоматизированная систе: подготовки ремонтной документации и оптимизации конструктив!!! характеристик судовых трубопроводов.

1. Выполнен конструктивно-технологический анализ cy;^oв^ трубопроводов и разработана система группирования их функционалын элементов по конструктивно-технологическим и надежностным признака система положена в основу создания информационной базы для моде] эксплугаиионпо-ремонтных периодов. Сформирована массив статистичесю данных по конструктивно-технологическим и надежностным характеристик; судовых трубопроводов различных проектов судов.

2. Произведена адаптация существующей методики предремонтш дефектации судовых трубопроводов для использования в автоматизированж системе планирования технического обслуживания и ремонта. Методи позволяет учитывать данные приборной диагностики при прогнозирован! технического состояния судовых трубопроводов.

3. Разработана модель эксплутационно-ремонтных периодов судов! трубопроводов, позволяющая учитывать результаты выполненных ранее раб| по техническому обслуживанию и ремонту, а также планировать их проведен! на последующий период эксплуатации. Это позволяет создавать график ТОР С и осуществлять его настройку на заданную схему эксплутационно-ремонтнь периодов.

4. Доказана адекватность результатов прогнозирования техничесш состояния судовых трубопроводов с использованием разработанной моде: эксплутационно-ремонтных периодов фактическим показателям этого состоят в процессе эксплуатации судна.

5. Показано, что достоверная оценка надежности судовых трубопроводе при их конструктивном улучшении должна выполняться с применением модел эксплутационно-ремонтных периодов. Это позволяет учесть результат! коррозионных испытаний трубопроводов и имеющиеся практически рекомендации по совершенствованию конструктивного состава их элементов, также реализовать современные математические модели оценки надежности использованием результатов приборного контроля.

6. Произведена оценка критериев оптимизации основны конструктивных характеристик судовых трубопроводов, определена целева функция и параметры оптимизации. Предложенный метод оптимизаци конструктивных элементов может быть использован на стадиях рабочег проектирования или ремонтной модернизации судовых трубопроводов применением автоматизированной системы планирования ТОР судовы

трубопроводов. На примере оптимизации участков трубопроводов систем забортной воды ПСТ типа "Баренцево море" показана эффективность предлагаемого подхода.

7. Построена организационно-функциональная схема АС ТОР СТ, на основе которой формализована структура АС ТОР СТ и выделены ее основные функциональные подсистемы, определен функциональный состав каждой подсистемы. Разработано программное обеспечение АС ТОР СТ на основе модели ЭРП судовых трубопроводов. Определены состав и структура информационной базы. Разработаны процедуры по ее ведению.

8. Основные результаты выполненных исследований включены в методическую документацию, внедрены в производство и используются в учебном процессе подготовки морских инженеров.

Основные положения диссертационной работы нашли отражение в следующих публикациях автора:

1. Разработка программного обеспечения и базы данных по трубопроводам судовых систем для СНТОР-ЭВМ промысловых судов// Сборник НТО им. акад. А.Н. Крылова "Вопросы оценки и обеспечения надежности судовых систем", вып. I, Калининград, I989.-C.5-10. (В соавторстве с Умбрасасом М.-Р.А)

2. Автоматизация подготовки типовых ремонтных ведомостей// Сборник НТО им. акад. А.Н. Крылова "Вопросы оценки и обеспечения надежности судовых систем", вып. I, Калининград, 1989.-С. 11-15. (В соавторстве с Матукевичем 0.3.)

3. Разработка программ подготовки ремонтной документации по трубопроводам судовых систем. //Тезисы докладов Всесоюзной научно-технической конференции ВНИИ им. акад.А.Н. Крылова "Научно-технический прогресс в судоремонте в новых условиях хозяйствования"., Ленинград, 1991.-С.74-75. (В соавторстве с Умбрасасом М.-Р.А., Васильевой И.А., Матукевичем 0.3.)

4. Вопросы автоматизации подготовки ремонтной документации по трубопроводам судовых систем //Тезисы докладов Научно-технической конференции профессорско-перподавательского состава, аспирантов и сотрудников КТИРПиХ., Калининград, 1993.-С.64-65.

5. Автоматизация планирования технического обслуживания и ремонта судовых систем на основе контроля и прогнозирования технического состояния// Сборник научных трудов КГТУ "Судостроение и энергетические установки" (Юбилейный выпуск, посвященный 300-летию Российского флота), Калининград, I996.-C.151-166.

6. Типизация систем планирования технического обслуживания и ремонта судовых трубопроводов// Сборник научных трудов КГТУ "Судостроение и энергетические установки" (Юбилейный выпуск, посвященный 300-летию Российского флота), Калининград, 1996.-С.234-237.(В соавторстве с Умбрасасом М.-Р.А.)

7. Совершенствование системы технического обслуживания и ремонта судовых трубопроводов// Сборник научных трудов КГТУ "Кораблестроение" Калининград, 1999.-С.30-42. (В соавторстве с Ивановым А.П., Умбрасасом М -I' А Л

8. Совершенствование системы планирования технического обслуживани! ремонта судовых трубопроводов и обеспечение и безотказности //Материалы Международной конференции и совещания Гоекомрыболовства России начальниками гос. администраций морских рыбных портов по безопасно! мореплавания. Калининград, БГ'А РФ. 1999-С. 255-263. (В соавторстве Ивановым Л.П.. Умбрасасом М.-Р.Л.)

9. Диагностирование технического состояния судовых трубопроводов Материалы Научно-технической конференции, посвященной 70-лет основания КП'У ч.П!.. Калининград, 2000.-С.3-4. (В соавторстве с Умбрасас М.-Р.А., Рохи Б Д, Чернышевым II.П.)

10. Новая система планирования технического обслуживания и pe.Moi судовых гр\0о11ронодои//Материалы Научно-технической конференц посвященной 70-летию основания КП'У ч.Ш., Калининград, 2000.-С.37-38. соавторстве с Ивановым А.П.. Умбрасасом М.-Р.А.)

Введение.

Глава 1. Анализ современного состояния и пути развития систем технического обслуживания и ремонта судовых трубопроводов.

1.1. Система планово-предупредительных ремонтов, направления ее совершенствования.

1.1.1. СНТОР как развтие системы планово-предупредительных ремонтов с использованием модели обслуживания по заданному ресурсу.

1.1.2. Организация внезаводской технологической подготовки ремонта трубопроводов судовых систем по состоянию и переспективы ее развития.

1.1.3. Совремешшое состояние автоматизации планирования технического обслуживанния и ремонта судовых трубопроводов.

1.2.Оценка современных подходов к учету взаимосвязи технической эксплуатации, технологической подготовки ремонта и проектирования судовых трубопроводов.

1.3. Цели и задачи исследований.

Глава 2. Разработка модели эксплутационно-ремонтных периодов судовых с нечем.

2.1. Модели изнашивания судовых трубопроводов и их использование в системе прогнозирования технического обслуживания и ремонта.

2.1.1. Конструктивно-технологический анализ и группирование элементов трубопроводов для модели эксплутационно-ремонтных периодов.

2.1.2. Виды слабых мест судовых трубопроводов, их распределение. Модели изнашивания судовых трубопроводов. Прогнозирование износа судовых трубопроводов.

2.2. Разработка модели эксплутационно-ремонтных перидов судовых трубопроводов на основе прогноза их технического состояния с учетом результатов диагностирования.

2.2.1. Прогнозирование технического состояния судовых трубопроводов и объемов работ по техническому обслуживанию и ремонту с учетом результатов их диагностирования.

2.2.2. Учет влияния работ но техническому обслуживанию и ремон ту на надежность трубопровода. Построение графика ТОР СТ с учетом возможности привязки его к графику ТОР судна.

2.3. Оценка адекватности результатов прогнозирования технического состояния реальному процессу коррозионнного изнашивания судовых трубопроводов.

2.4. Выводы.

3. Оптимизация конструктивных характеристик судовых трубопроводов с использованием модели эксплутационно-ремонтных периодов.

3.1. Учет влияния эксплутационных факторов на надежность судовых трубопроводов при их проектировании и модернизации.

3.2. Постановка задачи оптимизации.

3.2.1. Оценка критериев для оптимизации основных характеристик судовых трубопроводов.

3.2.2. Определение целевой функции и параметров оптимизации конструктивных характеристик судовых трубопроводов.

3.3. Выводы.

4. Разработка автоматизированной системы управления техническим обслуживанием и ремонтом судовых трубопроводов.

4.1.Обоснование и разработка общей структуры функциональной части автоматизированной системы.

4.2.Создание программного обеспечения.

4.3.Разработка информационного обеспечения.

4.4.Результаты внедрения автоматизированной системы планирования технического обслуживания и ремонта судовых трубопроводов.!.

4.5. Выводы.

Современные суда насышены сложным оборудованием, аппаратами, средствами механизации и автоматизации. Для обеспечения - их функционирования используются около ста различных по назначению и характеристикам судовых систем, протяженность которых составляет десятки, а на крупных судах, например на плавбазе "Восток", более сотни километров [1]. Именно системы определяют в ряде случаев непотопляемость, остойчивость, живучесть судов, определяют условия обитаемости для экипажей и пассажиров.

Трудоемкость ремонта судовых трубопроводов достигает, в среднем, 12-15% от общего объема работ по ремонту судна. Для отдельных типов судов и категорий ремонта эта доля бывает заметно выше и доходит до 20-25% [2]. Известно, что сокращение потребности в ремонте судов и их систем может быть достигнуто несколькими путями.

Одно из направлений заключается в совершенствовании системы технического обслуживания судовых трубопроводов и правильном выборе периодичности и состава выполняемых при этом работ.

Вторым направлением является достижение объективности оценки технического состояния трубопроводов в любой заданный момент времени и возможность прогноза изменения этого состояния. Сроки и объемы ремонта должны назначаться в строгом соответствии с их фактической потребностью на основе использования современных приборных методов технической диагностики судовых трубопроводов и прогнозирования на этой основе их технического состояния, времени и состава работ по обслуживанию и ремонту.

Еще одним путем следует считать комплекс мер, направленных на улучшение систем плавающих судов путем выявления и усиления их "слабых мест". При заводских ремонтах преждевременно отказавшие элементы и узлы должны, как правило, заменяться более надежными. Опыт показывает, что модернизация трубопроводов эксплуатирующихся 5 судов с учетом данных предыдущей эксплуатации и знания закономерностей их износа может вдвое сократить потребность в ' последующих ремонтах. При этом конструкции модернизированных или отремонтированных систем должны исключать появление новых "слабых мест" [ 1,2].

В [3] отмечено, что наибольшие возможности и самые эффективные пути совершенствования систем могут быть реализованы на стадии их проектирования. В этих условиях все большее число отечественных и зарубежных специалистов склоняются к мысли о целесообразности увеличения первоначальных затрат на судовые системы при постройке с тем, чтобы сократить потребность их в ремонте и будущие эксплуатационные расходы. Для принятия обоснованного решения, очевидно, должны быть использованы современные методы оптимального проектирования [ 4 ]. Однако сегодня такая задача не может быть пока решена из-за недостаточной разработанности математических моделей проектирования судов, в которые, наряду с выбранной функцией цели, должно вой ги большое число функций ограничения.

Совершенствование системы технического обслуживания и ремонта (ТОР) - также путь к сокращению объемов ремонта судовых трубопроводов. Одним из наиболее трудоемких этапов ТОР, выполняемых судовладельцем является этап предремонтной подготовки производства. Основная проблема здесь - оптимальная . организация работ с использованием средств автоматизации. Совершенствование системы ТОР невозможно без создания моделей эксплутационно-ремонтных периодов судовых систем на основе методов прогнозирования их технического состояния с использованием результатов приборной диагностики. Основной целью здесь является минимизация затрат на техническое обслуживание и ремонт путем проведения работ по фактическому состоянию. Решение этой проблемы, с одной стороны, невозможно без использования современных средств технического диагностирования и методик прогнозирования технического состояния трубопроводов. С другой стороны, применяемые в настоящее 6 время методы обработки результатов приборной диагностики и прогнозирования технического состояния ориентированы на машинную обработку данных. Таким образом, решение рассматриваемой проблемы невозможно без наличия автоматизированной системы технического обслуживания судовых систем на базе прогнозирования их технического состояния.

Важнейшим направлением совершенствования . системы ТОР является ее взаимодействие с этапами проектирования и монтажа судовых систем. В рамках этого направления представляется возможным разработка методики оптимизации характеристик элементов судовых систем. Результаты оптимизации можно использовать в качестве входных параметров системы моделирования эксплутационно-ремонтных периодов. Это позволит провести оптимизацию элементов с использованием данных о их эксплуатации в составе судовых систем. Данные результаты можно использовать как при модернизации судовых систем, так и при их проектировнии. Особую важность это приобретает в условиях развития судоремонта в системе судостроения.

Актуальность темы диссертационной работы определяется необходимостью повышения эффективности системы ТОР и совершенствования конструктивных характеристик судовых трудопроводов, что позволит сократить затраты на проведение ремонтных работ.

Целью настоящей работы является совершенствование системы ТОР трубопроводов за счет автоматизации моделирования их эксплутационно-ремрнтных периодов и подготовки ремонтной документации на основе методик прогнозирования технического состояния трубопроводов с учетом результатов приборного контроля, а также оптимизация характеристик элементов судовых систем с использованием моделей эксплутационно-ремонтных периодов.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи: 7 провести анализ современного состояния систем технического обслуживания и ремонта судовых трубопроводов, рассмотрев современные подходы к учету взаимосвязи технической эксплуатации и проектирования ;

- создать модели эксплутационно-ремонтных периодов судовых трубопроводов на основе прогнозирования технического состояния с учетом результатов их диагностирования;

- разработать автоматизированную систему планирования технического обслуживания и ремонта трубопроводов судовых систем;

- разработать методику оптимизации характеристик элементов судовых систем с использованием модели эксплутационно-ремонтных периодов;

- разработать концепции и структуру функциональной части, информационной базы комплексной автоматизарованной системы планирования технического обслуживания и ремонта трубопроводов судовых систем.

Теоретической и методологической основой послужили работы ведущих отечественных и зарубежных специалистов в области системного подхода, организации производства, теории обслуживания сложных систем, теории местных коррозионных разрушений элементов трубопроводов. При решении поставленных задач были использованы численные методы, аппарат теории вероятностей, методы математического моделирования.

Научное значение данной работы состоит в совершенствовнии методики прогнозирования технического состояния судовых трубопроводов с учетом результатов их диагностирвоания и создании на основе полученной методики модели эксплутационно-ремонтных периодов судовых трубопроводов. Предложен метод оптимизации проектных характеристик судовых трубопроводов с учетом данных эксплуатации на основе модели эксплутационно-ремонтных периодов.

Практическая ценность работы заключается в решении актуальной для эксплуатации и ремонта судов проблемы повышения эффективности системы ТОР за счет снижения затрат 8 на ее проведение и улучшения ее организации. Разработанные модели эксплутационно-ремонтных периодов судовых трубопроводов (СТ) и реализованная на их основе автоматизированная система планирования технического обслуживания и ремонта позволяет сократить затраты служб судовладельца и судоремонтных предприятий на проведение работ по техническому обслуживанию и ремонту элементов судовых систем а также повысить технологическую го товность судоремонтного предприятия (СРП).

Разработанный метод оптимизации конструктивного состава судовых трубопроводов позволяет проектным организациям и СРП учитывать опыт эксплуатации при проектировании и модернизации систем.

Основные результаты работ внедрены и на их основе разработаны документация по эксплуатации автоматизированной системы.

На защиту выносятся следующие основные положения работы: методика прогнозирования технического состояния судовых трубопроводов с учетом результатов приборной диагностики; модель эксплутационно-ремонтых периодов судовых трубопроводов, созданная на основе методики прогнозирования их эксплутационно-ремонтных периодов; метод оптимизации конструктивных характеристик судовых трубопроводов с учетом результатов их эксплуатации; функциональный состав и структура информационной базы автоматизированной системы планирования ТОР судовых трубопроводов.

Структурно - логическая схема работы приведена на рис. 1.1. 9

Рис. 1.1

Структурно-логическая схема исследования.

10

1. Анализ современного состояния и пути развития систем технического обслуживания и ремонта судовых трубопроводов.

4.5. Выводы

1. На основе анализа дерева целей ТОР СТ и организационной структуры ряда судовладельцев была построеня организационно-функциональная модель АС ТОР СТ.

2. На основе организационно-функциональной модели была формализована структура АС ТОР СТ и выделены ее основные функциональные подсистемы. Был определен набор функций для каждой подсистемы.

3. Разработано программное обеспечение АС ТОР СТ на основе модели ЭРП судовых трубопроводов.

4. Определена состав и структура информационной базы на концептуальном и логическом уровне. Разработаны процедуры по ведению информационной базы.

5. Система внедрена в ТУ БФ РФ, Морском отряде группы ПВ РФ.

154

Заключение

В диссертации на базе моделирования эксплутационно-ремонтных периодов судовых трубопроводов разработана автоматизированная система подготовки ремонтной документации и оптимизации конструктивных характеристик судовых трубопроводов.

1. Выполнен конструктивно-технологический анализ судовых трубопроводов и разработана система группирования трубных элементов по конструктивно-технологическим и надежностным признакам, которая положена в основу создания информационной базы модели эксплутационно-ремонтных периодов. Сформирована база данных по конструктивно-технологическим и надежностным характеристикам судовых трубопроводов различных проектов судов.

2. Произведена адаптация методики предремонтной дефектации судовых трубопроводов к использованию в автоматизированной системе планирования технического обслуживания и ремонта, построеной на модели эксплутационно-ремонтных периодов трубопроводов. Методика позволяет учитывать данные приборной диагностики и данные об отказах и неисправностях при прогнозировании технического состояния судовых трубопроводов.

3. Разработана модель зксплутационно-ремонтных периодов судовых трубопроводов на основе данных оценки и прогнозирования их технического состояния с учетом влияния работ по ТОР на их надежность. Модель позволяет оценивать техническое состояние трубопроводов на различных этапах их жизненного цикла. Модель позволяет создавать график ТОР СТ и осуществлять его настройку на заданную схему эксплутационно-ремонтных периодов.

4. Доказана адекватность результатов прогнозирования технического состояния судовых трубопроводов с использованием модели эксплутационно-ремонтных периодов его

155 фактическим показателям.

5. Установлено, что как в нормативной, так и в рабочей документации по трубопроводам судовых систем уделяется недостаточное внимание влиянию эксплутационных факторов на их надежность, что в свою очередь приводит к искаженной нормативной оценке уровня безотказности отдельных элементов и систем трубопроводов в целом.

6. Показано, что оценка надежности судовых трубопроводов при их конструктивном улучшении должна вестись с применением модели эксплутационно-ремонтных периодов. Это позволяет учесть результаты коррозионных испытаний и имеющиеся практические рекомендации по совершенствованию конструктивного состава трубных элементов, а также реализовать современные математические модели оценки надежности с использованием результатов приборного контроля.

7. Произведена оценка критериев оптимизации основных конструктивных характеристик судовых трубопроводов, определена целевая функция и параметры оптимизации. Предложенный метод оптимизации конструктивных элементов может быть использован на стадиях рабочего проектирования или ремонтной модернизации совместно с автоматизированной системой планирования ТОР судовых трубопроводов.

8. На примере оптимизации участков трубопроводов систем забортной воды ПСТ типа "Баренцево море" показана эффективность предлагаемого подхода для решения задачи оптимизации.

9. На основе анализа дерева целей системы технического обслуживания и ремонта судовых трубопроводов и организационной структуры ряда судовладельцев построена организационно-функциональная модель АС ТОР СТ, на основе которой формализована структура АС ТОР СТ и выделены ее основные функциональные подсистемы, определен функцинальный состав каждой подсистемы; разработано программное обеспечение АС ТОР СТ на основе модели ЭРП судовых трубопроводов; определены состав и структура

157