автореферат диссертации по кораблестроению, 05.08.04, диссертация на тему:Принятие технических решений на основе моделирования и прогнозирования альтернативных технологий в судоремонте

ВВЕДЕНИЕ.

1. ПРОБЛЕМА ПРИНЯТИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ В СУДОРЕМОНТЕ.

1.1. Современное состояние методов принятия технических решений.

1.2. Многовариантность технологий на примере ремонта основных узлов земснарядов.

1.3. Технология ремонта в системе "Флот-Судоремонт".

1.4. 0 возможности использования принципов теории принятия решений в судоремонтном производстве.

1.5. Цели и задачи исследования.

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ ОБЩЕЙ ЗАДАЧИ ПРИНЯТИЯ

ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ В СУДОРЕМОНТЕ.

2.1. Математическое описание общей задачи принятия решений.

2.2. Применение математических моделей для исследования технического состояния объектов ремонта.

2.3. Моделирование и прогнозирование альтернативных технологий.

2.4. Принципы оптимальности при выборе технологии в судоремонтном производстве.

3. УЧЕТ ВНЕШНИХ И ВНУТРЕННИХ ФАКТОРОВ ПРИ ПРОГНОЗИРОВАНИИ

МНОЖЕСТВА ВАРИАНТОВ ТЕХНОЛОГИИ РЕМОНТА.

3.1. Параметры технического состояния объектов ремонта, определяющие цели, задачи, объемы судоремонта.

3.2. Вешние эксплуатационные факторы, воздействуйте на параметры технического состояния объектов до и после ремонта.

3.3. Внутренние конструктивно-технологические факторы, влияющие на параметры технического состояния объекта ремонта.

3.4. Формирование множества возможных вариантов технологии ремонта деталей земснарядов.

4. ПРОВЕРКА НА ДОПУСТИМОСТЬ ВОЗМОЖНЫХ ВАРИАНТОВ ТЕХНОЛОГИИ

СУДОРЕМОНТНОГО ПРОИЗВОДСТВА.

4.1. Разработка набора показателей для оценки возможных вариантов на допустимость.

4.2. Формирование альтернативных технологий ремонта деталей земснарядов.

5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА ДОСТОВЕРНОСТИ

ПРЕДЛАГАЕМОЙ МЕТОДИКИ ПРИНЯТИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ

РЕШЕНИИ.

5.1. Предлагаемая методика принятия конструктивно-технологических решений в судоремонте.

5.2. Принятие технических решений с использованием существующих методик при выборе технологии ремонта деталей черпаковой цепи.

5.3. Производственные испытания технологии ремонта деталей черпаковой цепи с применением полиуретана С анализ результатов).

- 4

5.4. Выбор оптимальной технологии ремонта деталей черпаковой цепи по предлагаемой автором методике.

На современном этапе развития судоремонтного производства в поиске наиболее рациональных технических решений при восстановлении и улучшении технического состояния объектов ремонта должны учитываться: многообразие технологических методов, допустимость конструктивных изменений и возможность использования новых технологий ремонта, а также необходимость повышения экономической эффективности производства. Таким образом, технические решения должны включать организационные, конструктивные и технологические мероприятия.

До настоящего времени нет научно обоснованной методологии принятия технических решений с таким комплексным подходом. Разработка ее для обоснования выбора оптимальной технологии ремонта с учетом множества воздействующих факторов, связанных с конструкцией объекта ремонта, условиями его эксплуатации, с производственными возможностями судоремонтных предприятий, является актуальной проблемой. Решение этой проблемы может способствовать бережливому использованию имеющихся и привлекаемых ресурсов, что особенно важно в условиях рыночной экономики. Тема диссертации была непосредственно связана с программами исследований и разработок НПО "Судоремонт" по заданию Центра развития портов и нерудных материалов Минречфлота.

Целью р а б о т ы является разработка методологии принятия конструктивно-технологических решений в судоремонтном производстве с учетом эксплуатационных (внешних) и производственных (внутренних) факторов, влияющих на надежность и долговечность объектов после ремонта.

Для реализации цели работы потребовалось решение следующих задач:

- выбор набора параметров и определение их приорететности для оценки технического состояния объектов ремонта;

- определение внешних факторов, изменяющих техническое состояние объектов ремонта в период их эксплуатации; исследование внутренних производственных факторов, обеспечивающих требуемые параметры и необходимый уровень технического состояния объектов после ремонта;

- исследование совместного влияния внешних и внутренних факторов на параметры технического состояния и определение необходимых требований стратегии ремонта;

- формирование множества возможных вариантов технологии ремонта на базе моделирования и прогнозирования конструктивно-технологических решений;

- разработка механизма проверки на допустимость множества возможных вариантов технологии ремонта и отсева нерациональных, нахождение наиболее предпочтительных альтернативных технологий для конкретного предприятия;

- определение критериев оптимальности и функции выбора единственной Соптимальной) технологии ремонта;

- проведение экспериментальных работ по расчету и выбору оптимальных технологий на примере ремонта конкретных узлов земснарядов;

- анализ принятых технических решений с использованием существующих методик и результатов производственных испытаний технологии ремонта деталей черпаковой цепи на земснаряде

ПЧС-450-10.

При проведении исследований использованы общая теория принятия решений, метод взвешенных оценок и метод морфологического анализа при моделировании и прогнозировании развития технологии, матричный метод исследований, методы многокритериальной оптимизации и шкалирования показателей.

Научная новизна состоит в определении и учете внешних и внутренних факторов, влияющих на техническое состояние судовой техники в предремонтный и послеремонтный периоды для выбора стратегии ремонта, обеспечивающей надежность и долговечность объектов ремонта.

Разработана многоступенчатая процедура процесса принятия технических решений в судоремонтном производстве на основе общей теории принятия решений, включающая формирование множества возможных вариантов технологии ремонта методами моделирования и прогнозирования.

На базе многокритериальной оптимизации установлены основные критерии выбора и получены аналитические зависимости для оценки единственной оптимальной технологии ремонта.

Впервые в судоремонте разработана методика принятия технических решений с комплексным подходом, включающим организационные, конструктивные и технологические мероприятия по восстановлению или улучшению технического состояния объектов ремонта.

Разработаны программы для ПЭВМ матричного анализа показателей и графиков функции шкалирования Ш=еС-е(-Х1)).

Практическое значение заключается в разработке доступной для практического использования методики принятия технических решений в судоремонте. Получены простые формулы выбора оптимальных вариантов технологии ремонта по двум критериям: коэффициент долговечности и технологическая себестоимость ремонта. Построение прямых безразличия по принятым критериям позволяет наглядно определить диапазон допустимых колебаний себестоимости ремонта. Выбор варианта технологии осуществляется в зависимости от поставленной цели: восстановление или улучшение технического состояния. Создана программа матричного анализа показателей для ПЭВМ.

Экспериментальные исследования на примере ремонта быстроизнашиваемых деталей земснарядов и сопоставление с результатами, полученными ранее другими авторами, подтверждают достоверность разработанной методики.

Теоретические основы и программное обеспечение предложенной методики частично применены в лабораторном практикуме учебного процесса ВГАВТ.

Апробация р а б о т ы. Основные положения и результаты производственных испытаний были доложены и обсуждены на XXXI научно-технической конференции Нижегородского института инженеров водного транспорта в 1992г., на научно-практической конференции, посвященной 130-летию Волжского пароходства в 1994г., на научно-технической конференции по проблемам транспорта в 1999г., Н.Новгород, а также рассмотрены на заседании технического совета НПО "Судоремонт" и на техническом совещании в ВОРПе.

По теме диссертации опубликованы четыре печатные работы.

- 9

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованных источников С91 наименование) и четырех приложений. Основной текст диссертации изложен на 135 страницах машинописного текста и содержит 14 рисунков и 19 таблиц.

Выводы, относящиеся к каждой из рассмотренных в диссертации задач, заключаются в следующем:

1. В результате анализа износов рабочих устройств земснарядов, возможных способов их ремонта и используемых материалов показана многовариантность технологии, а также необходимость комплексного подхода при выборе оптимальной технологии.

2. Определены влияющие на выбор технологии факторы, которые условно рвзделены на внешние (эксплуатационные) и внутренние (конструктивно-технологические). Учет этих факторов дает возможность оптимизировать технологию и получить качественно лучшие результаты при восстановлении или улучшении технического состояния объектов ремонта.

3. Доказано, что научно обоснованной методологией принятия технических решений в судоремонте может быть теоретические положения общей теории принятия решений и принципы моделирования и прогнозирования альтернативных технологий.

Автором разработаны программы для ПВЭМ, которые значительно ускоряют процедуры установления области возможных прогнозных вариантов технологий.

4. Разработанный на базе использования функции шкалирования Харрингтона механизм проверки на допустимость всех возможных вариантов технологии ремонта позволяет выделить конкурирующие альтернативные технологии, отсеять наименее рациональные, тем самым ограничить поле выбора.

5. Для окончательного выбора варианта технологии решается задача оптимизации по двум основным критериям: коэффициенту долговечности и себестоимости. Полученна формула функции выбора, позволяющая определить оптимальный вариант технологии ремонта.

6. Разработана методика принятия технических решений в судоремонтном производстве на базе основных положений теории принятия решений, предусматривающая комплексный подход к решению задачи восстановления технического состояния объекта ремонта с учетом множества воздействующих факторов. Многоступенчатые процедуры методики учитывают организационные, конструктивные и технологические мероприятия - это позволяет найти наиболее рациональные технические решения, определяющие в конечном итоге оптималиный вариант технологии ремонта, что способствует экономичному использованию имеющихся ресурсов.

7. Универсальность методики заключется в возможности ее применения как для разработки и обоснования новых технологий ремонта так и для выбора наиболее рационального варианта из

- 136 имеющихся.

8. Проведенные экспериментальные исследования, сопоставления с результатами, полученными другими авторами на примере ремонта быстроизнашиваемых деталей черпаковой цепи земснарядов, подтверждают достоверность предлагаемой методики.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основным результатом проведенных исследований является разработка методики обоснования и принятия технических решений в судоремонтном производстве, что обусловленно многообразием технологических методов ремонта, допустимостью конструктивных изменений и развитием технологий ремонта. Выбор правильных технических решений определяет основу оптимального варианта технологии ремонта, что способствует наиболее рациональному и эффективному использованию имеющихся и привлекаемых ресурсов.

Тема диссертации непосредственно связана с рядом научно-исследовательских работ, выполненными НПО "Судоремонт" с участием автора.

1. Адлер Ю.П., Маркова Е.В., Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. М.: Наука, 1976, 280 с.

2. Амбросимов В. , Архипов В. и др. Современные технологии лазерного и плазменного упрочнения и восстановления деталей. Речной транспорт, 1992, N6, с. 28.

3. Андрианов Ю. М., Субетто А. И. Квалиметрия в приборостроении и машиностроении. Л.:Машиностроение, 1990, 315 с.

4. Арабьян Л. и др. Износостойкие биметаллические облицовки. Речной транспорт, 1989, N11, с. 30-31.

5. Аристов Ю. К. Ремонт оборудования речных дноуглубительных снарядов. М.:Транспорт, 1980, 204 с.

6. Бажан П. И., Вайсблат Б. И., Трянин И. И. Основы научных исследований на речном транспорте. Н. Новгород: Волго-Вятское книжное издательство, 1990, 319 с.

7. Баженов Н. Д. Моделирование и оптимизация технологических процессов судоремонтного производства. Автореферат, ЛИВТ, 1987, 30 с.

8. Баженов Н. Д. Оптимизация технологических процессов судоремонтного производства при заданном значении показателя уровня механизации. Тр. ГИИВТа, 1984, вып. 206, с. 26-33.

9. Бахарева В. Е. , Конторовская И. А. , Петрова Л. В. Полимеры в судовом машиностроении. Л.Судостроение, 1975 , 237 с.

10. Биндер П. П., Нестерова Н. П., Никандрова Л. Б. Методы оценки экономической эффективности применения полимерныхматериалов в судостроении. Судостроительная промышленность, сер.: Технология и организация производства, 1991, вып.30, с.50-61.

11. Биндер П.П. и др. Эффективность прменения пластмасс в судостроении. Технология судостроения, 1989, N 1, с. 122.

12. Борисенков Б.Г. Квалиметрический анализ геодезического производства. М.: Недра, 1978, 136 с.

13. Брахман Т.Р. Многокритериальное^ и выбор альтернативы в технике. М.:Радио и связь, 1984, 288 с.

14. Витенгбергский Ю. Н. Математическиемодели в подготовке судоремонтного производства. Тр. ГИИВТа, 1984, вып.206, с. 3-25.

15. Гафт М.Г.Принятие решений при многих критериях. М.:Знание, 1979, 64 с.

16. Геминтерн В. И. , Каган Б.М. Методы оптимального проектирования. М.: Энергия, 1980, 160 с.

17. Гилл Ф. и др. Практическая оптимизазия. Пер. с англ. М.: Мир, 1985, 509 с.

18. Горбунов Н. Д., ЗолотовВ.И., Бузина С. А. Исследование износостойкости деталей сочленения черпаковой цепи дноуглубительной техники. Тр. ГИИВТа, 1990, вып.248, с.51-58.

19. Дэйвисон М. Многомерное шкалирование: методы наглядного представления данных. Пер. с англ. В. С. Каменского. М.: Финансы и статистика, 1988, 253 с.

20. Дерябин Р.В. Методологичесчкое обеспечение развития ресурсосберегающей технологии в производственных процессах морских портов СССР. Автореферат. , ЦНИИМФ, г.Ленинград, 1989, 48 с.

21. Длин А. М. Факторный анализ в производстве.

22. M.:Статистика, 1975, 328 с.

23. Жилинскас А., Шалтянис В. Поиск оптимума: компьютер расширяет возможности. М. : Наука, 1989, 128 с.

24. Иванов В. А., Лукин Н.В., Разживин С.Н. Суда технического флота. М.: Транспорт, 1982 , 223 с.

25. Исследование операций. Пер. с англ. под ред. Моудера, С.Элмаграби, М. :Мир, 1981, 712 с.

26. Исследование работы земснарядов по плану сотрудничества с ЧССР Сотчет), тема N XIII-4.3/Ф-За, инв. N Б864174, МРФ РСФСР ЛИВТ МФ, Стариков А. С., М., 1980 , 72 с.

27. Казанский Л. П. , Горбунов Н. Д., Бузина С. А. Исследование износостойкости деталей соединений черпаковой цепи дноуглубительной техники. Тр. ВГАВТ, 1993, вып. 267, с.127-131.

28. Казанский Л. П., Чуфырин Г.Б., Бузина С.А. Исследование износостойкости кованных колец и втулок из стали 18ХГТ и литых из стали 110Г13Л для дноуглубительного флота. Тр. ВГАВТ, 1994, вып.269, с. 87-89.

29. Казанский Л. П. , Чуфырин Г. Б. , Бузина С. А. Повышение долговечности деталей сочленения черпаковой цепи земснарядов. Тр. ВГАВТ, 1995, с. 86-88.

30. Картышев А. В., Пенкин Н. С. , Погодаев Л. И. Износостойкость деталей земснарядов. Л. : Машиностроение, 1972,132 с.

31. Кини Р. Л. , Райфа X. Принятие решений при многих критериях предпочтения и замещения. Пер. с англ. под ред. Шахнова И. Ф., М.: Радио и связь, 1981, 360 с.

32. КогаевВ.П. , Дроздов Ю.Н. Прочность, износостойкость деталей машин. М.: Высшая школа, 1991, 319 с.

33. Кочетов В. Скаты с полиуретановым покрытием. Речной транспорт, 1989, N 12, с. 38-39.

34. Кузьмин Р.В. Техническое состояние и надежность судовых механизмов. Л.: Судостроение, 1974 , 335 с.

35. Кулик Ю.Г. Механизация технологических процессов в судоремонтном производстве. М.: Транспорт, 1987, 223 с.

36. Кулик Ю. Г., Сумеркин Ю. В. Технология судостроения и судоремонта. М.Транспорт, 1988, 352 с.

37. Кулик Ю. Г., Фунтикова Е.В. Прогнозирование и оптимизация конструктивно-технологических решений в судоремонте. Тр. ВГАВТ, 1995, вып. 271, с. 110-121.

38. Курашин Н. А., Фунтикова Е. В. Повышение надежности быстроизнашиваемых узлов земснарядов. Речной транспорт, 1993, N4.

39. Курашин Н. А. , Фунтикова Е.В. Системный поиск материала черпаковых втулок земснарядов через натурный эксперимент. Н.Новгород, ВГАВТ, Материалы научно-практической конференции, 1994, с.108-109.

40. Кушелев В. В. Технологичность композиционных неметалических материалов и покрытий. Судостроительная промышленность, сер.:Технология и организация производства, 1991, вып. 30, с.37-44.

41. Ежов Ю. Е. Совершенствование технологии ремонта и прогнозирование износостойкости рабочих устройств судов технического флота. Автореферат, ЛИВТ, Ленинград, 1991, 28 с.

42. Еремин И. И. Противоречивые модели оптимального планирования. М.: Наука, 1988, 160 с.

43. Лабутин А. Л. Антикоррозионные и герметизирующие материалы на основе синтетических каучуков. Л.:Химия, 1982, 214 с.

44. Лазарев А.Н., Селиванов Е.Н. Эффективность гибких производственных систем в судостроении. Л.: Судостроение, 1989, 253 с.

45. Лазарев А. И., Торопов Н.В. Пути совершенствования организации судостроительного производства в отрасли. М., 1984, МРФ РСФСР Речной транспорт. Обзорная информация, вып. N 1, 16 с.

46. Левит М. 3., Захаров Н. Д. и др. Методика прогнозирования работоспособности адгезионных резинотканевых материалов, эксплуатирующихся в аэродинамическом потоке. Технология судостроения, 1983, N 4, с. 62.

47. Лопырев Н. К., Немков П. П., Сумеркин Ю. В. Технология судоремонта, 1981, 286 с.

48. Макаров И. М., Виноградская Т.М., Рубгинский А.А., Соколов В.Б. Теория выбора и принятия решений. М.: Наука, 1982, 328 с.

49. Методы оптимизации и их приложения. Часть I. Математическое программирование. Е. Г. Анциферов и др. Новосибирск: Наука, 1990, 158 с.

50. Моисеев H.H. Математические задачи системного анализа. М.: Наука, 1981, 488 с.

51. Моисеева Н.К. Выбор технических решений при создании новых изделий. М.: Машиностроение, 1980 , 181 с.

52. Молодцов Н. С. Восстановление изношенных деталей судовых механизмов. М. •• Транспорт, 1988, 182 с.

53. Молодцов Н. С. Системный подход к восстановлению изношенных деталей судового оборудования. Морской транспорт, сер. Судоремонт, 1983, вып. 7 С496).

54. Мудров 0. А., Михайлова И. А. , Назарова И. Н. Высокопрочные полиуретановые герметики для судостроения. Технология судостроения, 1982, N 4, с. 81.

55. Мушик Э. , Мюллер П. Методы принятия технических решений. Пер. с нем. Васильченко М. В. М. :Мир, 1990, 208 с.

56. Науман Э. Принять решение но как? М.: Мир, 1987, 87 с.

57. Никифоров В. Г. Судоремонтные предприятия. Экономика и управление. М.: Транспорт, 1986, 336 с.

58. Никифоров В.Г., Сумеркин Ю. В. Организация и технология судостроения и судоремонта. М. .-Транспорт, 1989,

59. Никифоров В.Г., Худяков Б. Д., Яновский И. И. Эффективность работы промышленных предприятий. М.: Транспорт, 1983, 224 с.

60. Новик Ф. С., Арсов Я. Б. Оптимизация процессов технологии металлов методами планирования экспериментов. М.: Машиностроение, София:Техника, 1980, 304 с.

61. Новик Ф. С. Математические методы планирования экспериментов в металловедении. Раздел III. Выбор параметров оптимизации и факторов. М. :МИС и С, 1971, 107 с.

62. Обоснование направлений совершенствованиятехнологического оборудования многочерпаковых земснарядов на основе опыта эксплуатации (промежуточный отчет) тема N 1Х/Ф-241, инв. N Б864172, МРФ ЛИВТ МФ, Белоусов А.Р., М. , 1079, 57 с.

63. Пляскин И. И. Оптимизация технических решений в машиностроении. М. .-Машиностроение, 1982, 176 с.

64. Погодаев Л. И. , Лукин Н. В. Режимы работы и долговечность деталей землесосных снарядов. М.: Транспорт, 1990, 192 с.

65. Погодаев Л. И. , Шевченко П.А. Гидроабразивный и кавитационный износ судового оборудования. Л.: Судостроение, 1984, 263 с.

66. Подиновский В. В., Ногин В. Д. Парето-оптимальные решения многокритериальных задач. М.: Наука, 1982, 256 с.

67. Половинкин А. И. Автоматизация поискового конструирования. М.:Радио и связь, 1981, 116 с.

68. Портовая техника для доычи и выгрузки нерудных строительных материалов. М.: Транспорт, 1989, 65 с.

69. Прогнозирование развития технологии судостроения. Основные положения (74-609-38-73). Л.:Судостроение, 1973, 125 с.

70. Пугин АА., Аксенов И. , Косарев. Полиуретановые покрытия это выгодно. Речной транспорт, 1988, N11, с.34-35.

71. Рабочая книга по прогнозированию. Редкол.: Бестужев-Лада И. В. и др., М.: Мысль, 1982, 430 с.

72. Райт П., Камминг А. Полиуретановые эластомеры. Л.:Химия, 1973, 412 с.

73. Реклейтис Г. и др. Оптимизация в технике. Пер. с англ., М.: Мир, 1986. 349 с.

74. Ремонт речных судов. Справочник под ред. Видецкого А.Ф.

75. М.: Транспорт, 1988, 431 с.

76. Розен В.В. Цель оптимальность - решение. Математические модели принятия оптимальных решений. М. Радио и связь, 1982, 169 с.

77. Теория прогнозирования и принятия решения. Под общ. ред. Саркисяна С. А. М.: Высшая школа, 1977 , 351 с.

78. Саати Т. Целочисленные методы оптимизации и связанные с ними экстремальные проблемы. Пер. с англ. Веселова В. И. под ред. Ушакова H.A., М.: мир, 1973, 303 с.

79. Соболь И. М., Статников Р.Б. Выбор оптимальных параметров в задачах со многими критериями. М.: Наука, 1981, 110 с.

80. Солнышков Ю. С. Обоснование решений. М.:Экономика, 1980, 168 с.

81. Стариков A.C. Технологические процессы земснарядов. М.: Транспорт, 1989, 223 с.

82. Сторожев В. П. Восстановление деталей судовых технических средств. Морской транспорт, сер.¡Судоремонт, 1990, вып.1С 17), 60 с.

83. Теория прогнозирования и принятия решений. Под ред. Саркисян С. А., М. .-Высшая школа, 1977, 351 с.

84. Хелиман, Олави Введение в теорию оптимального поиска. Пер. с англ. Столяровой Е.М. под ред. Моисеева H.H., М.: Наука, 1985, 246 с.

85. Худяков Б. Д. Совершенствование планирования судоремонта на речном транспорте. М.: Транспорт, 1986, 183 с.

86. Чуфырин Г., Казанский Л. П., Порошин Ю. Легирование повышает устойчивость скатов. Речной транспорт, 1987, N11,- 145 с.44-45.

87. Шадричев В.А. Ремонт автомобилей. М.: Высшая школа, 1970, 180 с.

88. Шакалис В. В. Моделирование технологических процессов. М.: Машиностроение, 1973, 136 с.

89. Шахнов М. Статистические модели и многокритериальные задачи принятия решений. М.: Статистика, 1979, 184 с.

90. Bates A.D. Recent development in dredging tecnology. The Dock and Harbour Authority, december 1978 , 59, n697, p. p. 237-245.

91. Cornet I. Wear in Dredgers. The Dock and Harbour Authority. 1975, v. 56, n655, h.h. 10-12.- 147