автореферат диссертации по кораблестроению, 05.08.04, диссертация на тему:Совершенствование судостроительного производства и повышение его эффективности в новых экономических условиях

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МОРСКОЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

АЛЕКСАНДРОВ Владимир Леонидович

На правах рукописи

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СУДОСТРОИТЕЛЬНОГО

ПРОИЗВОДСТВА И ПОВЫШЕНИЕ ЕГО ЭФФЕКТИВНОСТИ В НОВЫХ ЭКОНОМИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ

Специальность 05.08.04 «Технология судостроения, судоремонта и организация судостроительного производства»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Санкт-Петербург 2000

Работа выполнена на государственном унитарном предприятии «Адмиралтейские верфи».

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор, академик Российской Академии наук доктор технических наук, профессор, заслуженный деятель науки РФ доктор экономических наук, профессор

Ведущее предприятие - ЦНИИТС.

В.М.ПАШИН

В.Т.ТОМАШЕВСКИЙ М.Ю.АЛЕХИН

2000 г. в

часов в

Защита состоится » актовом зале на заседании диссертационного совета № D 053.23.03 '_—_в Санкт-Петербургском государственном морском техническом университете по адресу: 190008, Санкт-Петербург, ул. Лоцманская, 3.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах с подписями, заверенными гербовой печатью, просим направить в адрес специализированного совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного морского технического университета.

Автореферат разослан « мая 2000 г.

Ученый секретарь специализированного совета к.т.н., доцент

А.Н.МУРАВЬЕВ

I. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность работы

Изменения, произошедшие в нашей стране, отказ от централизованной экономики, резкое сокращение государственных заказов, акционирование большинства судостроительных предприятий привели к усилению конкуренции не только с зарубежными судостроителями, но и между судостроительными предприятиями России и СНГ. В новых условиях каждое предприятие, независимо от того, государственное оно или приватизированное, вынуждено самостоятельно решать проблему заказов как в России, так и за рубежом, заниматься коммерцией, определять свои рыночные отношения, решать вопросы кредита, обеспечивать высокое качество продукции и соответствующую стоимость исходя из мировых цен. Судостроительная промышленность в силу как объективных, так и субъективных причин пока слабо справляется с возникшими проблемами и не вышла из затяжного кризиса, в котором она оказалась. В отличие от предприятий в государствах с развитой рыночной экономикой большинство российских судостроительных предприятий продолжали и продолжают работать, не меняя действующие ранее организационные структуры, систему технической подготовки производства, снизив при этом темпы совершенствования технологии. На ГУП «Адмиралтейские верфи» с первых дней перехода на новые методы хозяйствования начались теоретические исследования вопросов совершенствования организации подготовки производства и совершенствования технологии постройки судов. В первую очередь необходимо было решить вопросы ускорения технической подготовки производства, продолжительность которой у нас была в 3-4 раза выше зарубежной, оптимального использования мощностей, внедрения новых информационных технологий. Актуальность таких исследований очевидна, так как они являются обязательным условием обеспечения работы судостроительных предприятий России в условиях свободного рынка.

Цель работы

Целью работы является обоснование и разработка основных направлений совершенствования и повышения эффективности судостроительного Производства в новых экономических условиях, обеспечивающих конкурентоспособность судов на мировом рынке.

В соответствии с этим основными задачами, поставленными при разработке проблемы, явились:

• анализ современного состояния судостроительного производства и перспективы его развития в условиях рыночной экономики;

• определение экономических проблем функционирования судостроительных предприятий в современных условиях и разработка концепции их решений;

• установление путей совершенствования конструкторско-технологи-ческой подготовки судостроительного производства на базе современных информационных технологий и их внедрение;

• повышение эксплуатационных качеств судов на основе новых конструктивно-технологических решений; :.. ,

• повышение эффективности судокорпусного производства и внедрение новых технологических процессов;

• совершенствование управления производством и подготовки кадров с использованием компьютерных технологий. ■

Методика выполнения исследований

В работе использовались теоретические и расчетао-аналитические методы исследований. Применены методы технико-экономического анализа и методы проектных исследований. На основе внедрения новых технологий на базе ЭВМ и практического опыта работы предприятий в новых условиях выполнены прогнозы и анализ внедренных нововведений.

Научная новизна

Научная новизна работы определяется следующими положениями, полученными в результате исследования.

1. Составлен научно обоснованный прогноз развития мирового и отечественного судостроения на ближайший перспективный период, учитывающий состояние и развитие морских перевозок, структуру и возрастной состав транспортного флота и другие факторы. На основе этого прогноза определены типы, главные размерения и количества крупных и средних судов, строительство которых возможно и целесообразно на отечественных судостроительных заводах с учетом их современного состояния и перспектив развития. В качестве таких судов определены танкеры и суда для перевозки навалочных грузов.

2. В результате критического анализа особенностей централизованной и изучения основ рыночной экономики разработана стратегия перехода судостроительных предприятий к хозяйственной деятельности в условиях рынка. Определены цели и задачи деятельности судостроительных предприятий в новых экономических условиях. При этом в качестве конечной цели принято получение прибыли. Обоснована всё возрастающая роль менеджмента и маркетинга в достижении конечной цели и определена стратегия их поведения в современных условиях. Предложены критерии оценки структуры перспективной судостроительной программы предприятия в процессе ее формирования и разработана автоматизированная система оценки эффективности постройки судов на предконтрактной стадии._

3. Доказано, что радикальным путем совершенствования, повышения качества, сокращения продолжительности и стоимости технической (про-

ектно-конструкгорской и технологической) подготовки производства к постройке судов является переход к новым информационным технологиям и основанным на них интегрированным автоматизированным системам проектирования и технологической подготовки производства типа CAD/CAM. Выявлена целесообразность внесения коренных изменений в многолетнюю практику организации технической подготовки производства и передачи проектно-конструкторской подготовки судостроительным предприятиям с реорганизацией инженерных служб предприятий путем создания единых инженерных центров, выпускающих рабочие чертежи в виде информационных технологий.

4. Разработана единая концепция борьбы с повышенной вибрацией на судах в процессе их постройки. В основе концепции - включение в технологический цикл постройки судов натурных и виртуальных частотных испытаний конструкций надстроек и палуб надстроек как главного средства исключения резонансных колебаний. Разработаны методы компьютерного моделирования колебаний конструкций надстроек и рекомендации по их рациональному проектированию. Исследовано влияние общего изгиба корпуса судна на вибрационные характеристики линии вала и пути их снижения технологическими мерами при формировании корпуса на построечном месте, а также за счет использования винтов с подвижным креплением лопастей на ступице.

5. Определен перечень технологических параметров и разработана компьютерная система динамического расчета центровки судовых вало-проводов и крепления лопастей гребных винтов, обеспечивающих требования по вибрационно-акустическим характеристикам надстроек.

6. Показана значительная роль судокорпусных видов производства в общем цикле постройки судна и в формировании таких важных в современных условиях технико-экономических показателей, как трудоемкость и продолжительность постройки. С учетом результатов выполненных ранее научных исследований и опытно-конструкторских разработок по важнейшим направлениям развития технологии судостроения определена область рассматриваемых исследований по дальнейшему повышению технического уровня производства и улучшению указанных выше технико-экономических показателей:

• доказано, что разработка организационно-технологической схемы постройки судна, являющаяся важнейшим разделом проектной технологии, должна основываться на математическом моделировании вариантов и разработана методика такого моделирования, а также необходимое программное и информационное обеспечение;

• подтверждена технико-экономическая возможность и целесообразность, в том числе в целях сокращения трудоемкости и продолжительности постройки судов, применения крупногабаритных листов в составе корпуса судна;

• предложен интенсивный путь развития сборочно-сварочного производства, предполагающий повышение интенсивности использования существующих мощностей. Разработана методика компьютерного расчета использования производственных площадей и трудовых ресурсов для обеспечения изготовления корпусных конструкций по заданной программе;

• подтверждено, что научной основой определения требований к точности изготовления и установки корпусных конструкций является размерно-технологический анализ точности формирования корпуса судна на построечном месте, позволяющий расчетным путем определить требования к точности изготовления и установки корпусных конструкций. Методика такого анализа должна основываться на математическом моделировании точности формирования корпуса судна;

• в целях повышения точности измерений, оказывающей непосредственное влияние на точность изготовления и установки корпусных конструкций, предложено применение оптико-электронных измерительных приборов;

• обоснована актуальность расширения применения воздушных испытаний корпусов судов на непроницаемость, особенно танкеров, вместо гидравлических и научно подтверждена эффективность воздушных испытаний;

• предложены пути повышения эффективности использования существующих продольных наклонных стапелей и совершенствование спуска судов на воду. Установлены основополагающие зависимости, на их основе разработаны расчетные методики проектирования процессов приспуска частей корпуса при островном способе его формирования, подъема судна на свободную часть стапеля для ремонта и спуска судов для наиболее вероятных неординарных случаев.

7. Разработана научно обоснованная система управления производством крупного судостроительного предприятия с использованием компьютерных технологий и соответствующего программного и информационного обеспечения. Доказана необходимость и показаны конхретные пути реструктурирования производственных служб и цехов предприятия в современных условиях, разработана система управления и подготовки кадров на базе информационных компьютерных технологий. Предложена концепция создания учебных центров предприятия и созданы автоматизированные обучающие системы.

Практическая ценность работы

Все вышеизложенные научные положения прошли апробацию, и большинство из них получает практическую реализацию нз предприятиях отрасли. Наиболее полно это сделано на ГУП «Адмиралтейские верфи».

1. В основу составления перспективной программы строительства транспортных судов положен прогноз развития судостроения на ближайшие годы. В качестве перспективного судна принят танкер.

2. Разработана и активно осуществляется стратегия перехода предприятия к хозяйственной деятельности в новых экономических условиях. Усилена роль менеджмента и маркетинга. Созданы маркетинговые структуры, разработаны положения о дилерской и дистрибьютерной работе. Внедрены расчетные методы оценки эффективности программы постройки, финансирования, назначения величины аванса, предоплаты, кредита и инвестирования. Все это позволило решить проблему устойчивого обеспечения предприятия заказами и стабилизации его финансово-хозяйственной деятельности.

3. Внесены кардинальные изменения в методы и организацию выполнения технической подготовки производства на базе новых информационных технологий. В основу такой подготовки взята интегрированная автоматизированная система TRIBON (Швеция), получившая наибольшее распространение в мировом судостроении и способствовавшая переносу на предприятия значительной части проектно-конструкгорских работ. В настоящее время рабочее проектирование осуществляется силами Инженерного центра, созданного в результате реорганизации инженерных служб предприятия и оснащенного современными программными и техническими средствами.

4. Решена актуальная для судостроения проблема повышения конкурентоспособности танкеров отечественной постройки на мировом рынке путем существенного улучшения вибрационных характеристик условий обитаемости. Внедрена концепция непрерывного технологического цикла противовиб-рационных мероприятий в процессе постройки танкеров, благодаря чему все строящиеся на предприятии танкеры стали удовлетворять требованиям ISO.

5. Определены основные направления повышения эффективности су-докорпусного производства, оказывающего существенное влияние на такие важные технико-экономические показатели постройки судов, как трудоемкость и продолжительность. Внедрены математические методы моделирования организационно-технологической схемы постройки судов, освоен островной способ формирования танкера с приспуском кормовой оконечности, способствующий интенсификации использования стапелей, ведутся подготовительные работы по применению крупногабаритных листов в составе корпуса судна, внедрена методика компьютерного расчета использования производственных площадей и трудовых ресурсов сборочно-сварочного производства, что способствовало его интенсификации, сокращен объем пригоночных работ в результате повышения точности изготовления и установки деталей на секции корпуса судна, расширена область применения воздушных испытаний на непроницаемость корпусных конструкций танкера взамен гидравлических; решены конкретные вопросы совершенствования конструкций спускового устройства, обеспечения неор-

динарных спусков судов с наклонных продольных стапелей и подъема на них судов для ремонта.

6. Внедряется автоматизированная система управления предприятием на основе новых информационных технологий, осуществлена реструктуризация цехов и служб, внедрена автоматизированная система управления и подготовки кадров, создан учебный центр предприятия.

Внедрение результатов работ по диссертации обеспечило устойчивую работу предприятия в сложных современных условиях и создало необходимые предпосылки для развития такой деятельности в будущем.

Апробация работы

Основные положения и результаты исследований диссертационной работы, выводы и рекомендации проверены экспериментально и в процессе внедрения на судостроительных заводах.

Материалы и результаты исследований докладывались и были одобрены на различных научно-технических конференциях, семинарах, выставках:

• на научно-технических международных конференциях в ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова в 1996 г. и в 1998 г. в Санкт-Петербурге;

• на научно-технических международных конференциях в СПбГМТУ в 1995,1997 и 1999 годах в Санкт-Петербурге;

• на 1-й, 2-й и 3-й международных научно-технических конференциях МОРИНТЕХ в 1995,1997 и 1999 годах в Санкт-Петербурге;

• на ежегодных научно-технических конференциях СПбГМТУ в 1995, 1997,1999 годах в Санкт-Петербурге;

• на научно-практических конференциях ГУП «Адмиралтейские верфи» в 1994 г. в честь 290-летия ГУП «Адмиралтейские верфи» и в 1999 г. в честь 295-летия ГУП «Адмиралтейские верфи»;

• на юбилейной конференции ЦНИИ ТС «Технология судостроения и судоремонта на пороге XXI века» в ноябре 1999 г.

• на 8-м Международном конгрессе IMAM 97 г.Стамбул, Турция

• на 6-й Международной конференции STAB-97 г.Варна, Болгария

Публикации

Результаты выполненных исследований опубликованы в 47 печатных трудах, из которых 2 учебника для высших учебных заведений, 3 учебных пособия и одна монография.

Объем работы

Диссертационная работа состоит из введения, семи глав, заключения и списка использованной литературы.

Работа содержит 277 страниц основного машинописного текста, 2 страницы оглавления, 74 рисунка, 39 таблиц, списка литературы 264 наименования и приложения.

2. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дан краткий анализ современного состояния судостроения. Рассмотрены вопросы технической подготовки судостроительного производства, состояние организации и взаимосвязи предприятий, характер заказов и особенности современных требований к судам. Современные суда должны быть конкурентоспособными, т.е. обладать высокими эксплуатационными качествами не только в момент их создания, но и в течение длительного срока работы (не менее 20 лет). Учитывая особенности судостроения - длительные сроки постройки судов, большое число поставщиков оборудования, конкуренцию на мировом рынке судов - требуется не только соответствующая ориентация производства на постройку определенных классов и типов судов с учетом потенциальных заказчиков, но и установление путей совершенствования судостроительного производства для обеспечения конкурентоспособности.

В главе 1 проанализировано состояние мирового транспортного флота, состояние российского транспортного флота, судостроительного производства и перспективы его развития в условиях рыночной экономики. Приведены цель и основные задачи исследования.

Общие сведения о состоянии рынка транспортных судов показывают, что благодаря увеличению масштабов мирового промышленного и сельскохозяйственного производства, крайне неравномерному размещению на земном шаре природных ресурсов и населения роль морского транспортного флота в мировом товарообмене не только не уменьшится в будущем, но и заметно возрастет.

На объемы транспортного судостроения в последние 25 лет оказали влияние кризисы 1973-1975 гг. и начала 80-х годов, приведшие к заметному сокращению объема перевозок (до 18%), сокращению спроса на суда и сокращению объемов строительства судов в 2-3 раза. Реальный рост объема перевозок начался только в конце 1994 г.

В 2005 г. ожидается увеличение объема перевозок на 0,3 млрд.т по сравнению с 1998 г. (5,1 млрд.т), а в 2010 г. на 0,9 млрд.т. Более 50% объема морской торговли приходится на энергоносители. С 1993 по 1999 годы дедвейт грузового транспортного флота увеличился на 14% и составляет 750 млн.т.

Возраст судов, находящихся в эксплуатации, достаточно велик, особенно в России. Самыми старыми являются универсальные суда (50% по

количеству) и танкеры (~ 42% по количеству). В целом суда, эксплуатирующиеся в мировом флоте более 20 лет, составляют 30% по дедвейту и 40% по количеству. Динамика развития грузового транспортного флота представлена в табл. 1. Общий тоннаж судов транспортного флота, подлежащих списанию до 2005 г., должен составить около 65% от тоннажа существующего флота, что отражено в табл. 2.

Свыше 76% мирового объема судостроения по дедвейту приходится на Японию и Южную Корею, а доля российских верфей не превышает 0,3%. На начало 1999 г. в портфеле заказов находилось около 2100 судов, из которых наливные суда составляют ~56% по дедвейту. До 2005 г. ожидается заказ -13700 транспортных судов дедвейтом —365 млн.т, что свидетельствует о потребности в судах.

Приводится анализ рынка для перевозки насыпных и навалочных грузов, универсальных судов с горизонтальной грузообработкой, рефрижераторных судов, танкеров. Поскольку танкеры - наиболее перспективный тип судов для судостроительных предприятий России - строятся на ГУП «Адмиралтейские верфи», они рассмотрены более подробно. Известно, что после пика в 1979 г. объем перевозок упал к 1985 г. на 40%, затем снова увеличился и в 1997 г. превысил 1.9 млрд.т. К 2010 г. он прогнозируется до 2,5 млрд. т. Доля сырой нефти в общем объеме перевозок составляет ~80%. Избыток тоннажа, достигший к началу 1998 г. -16,0 млн.т дедвейта, сократился по сравнению с началом 90-х годов в 2 раза. Ожидается, что строительство танкеров будет продолжаться теми же темпами, которые были в последние 5-10 лет, это позволит:

• в ближайшие и более отдаленные годы предположить увеличение перевозок нефтегрузов;

• ожидать дальнейшего выравнивания спроса и предложения на танкерный тоннаж, что будет способствовать строительству танкеров;

• дифференцировать по тоннажным группам уровень спроса.

В 1997 г. в строй было введено 139 танкеров суммарным дедвейтом ~7.5 млн. т. На начало 1999 г. доля танкеров по дедвейту старше 20 лет составляет 36%, а с возрастом 15-19 лет - 12%. Выполненный анализ позволяет утверждать, что потребность в танкерах существенно выросла в последние годы и рост будет сохраняться в довольно большом объеме до 2010 г, а наиболее интенсивный спрос наблюдаться до 2005 г.

Анализ структуры и количественного состава транспортного флота СССР показывает, что по состоянию на 01.01.1989 г. флот ММФ насчитывал 2827 судов суммарным дедвейтом 22,75 млн.т, что составляло 3,7% от дедвейта мирового флота,и занимал седьмое место в мире по тоннажу.

Таблица 1

Динамика развития грузового транспортного флота (по состоянию на начало года)

Тип судна 1993 год 1995 год 1997 год 1998 год 1999 год

ед. двт., ед. двт., ед. двт., ед- двт. ед. дат.,

тыс.т тыс.т тыс.т тыс.т тыс.т

Танкеры 6137 267491 6496 270921 6758 279631 6885 284782 7030 289066

Химовозы 1117 7292 1278 7963 1317 8380 1329 8587 1310 8501

Газовозы 887 12359 918 13917 999 15407 1009 15945 1031 16383

Навалочники 4608 201493 5342 218931 5747 244622 5903 256585 5822 253444

Нефтерудовозы 344 35930 239 26867 244 21371 236 19364 227 18124

Универсалы 12833 71346 13779 78078 14102 78526 13984 76604 13640 76109

Рефрижераторы 1452 8111. 1461 8239 1353 7400 1354 7459 1346 7480

Ро-Ро 1176 8378 1016 6122 1196 8667 1119 7556 1091 6889

Специальные суда 1852 14596 920 7579 864 5436 981 6719 1088 9006

Контейнеровозы 1339 31578 1590 38851 1930 48205 2170 55068 2363 60709

Всего 31745 658572 33039 677459 37965 722520 38500 743611 38564 750789

Источник: ISL.

Таблица 2

Распределение мирового гражданского флота по типам судов и возрасту (на 1.01.99)

Тип судна Возраст судна Всего %

0-4 5-9 10-14 15-19 20-24 >25

Танкеры ед. 904 844 984 1201 1317 1361 6611 17,9

тыс.т 56096 43085 28195 48101 89557 8990 274024 39,0

двт.

% 20,5 15,7 10,3 17,6 32,7 3.3 100,0

Химовозы ед. 248 239 194 203 206 193 1283 3,5

тыс.т 1408 1112 1433 1701 1678 734 8066 1.1

двт.

% 17,5 13,8 17,8 21,1 20,8 9,1 100,0

Газовозы ед. 144 162 141 243 113 113 149 2,6

тыс.т 2871 2079 2202 4638 1936 878 14604 2,1

двт.

% 19,7 14,2 15,1 31,8 13,3 6,0 100,0

Навалочники ед. 686 671 1359 1105 1195 5444 5560 15,1

тыс.т 39527 33100 63416 39930 43052 13626 232651 33,1

двт.

% 17,0 14,2 27,3 17,2 18,5 5,9 100,0

Нефтерудовозы ед. 21 23 48 57 68 5 222 0,6

тыс.т 1997 2638 4417 5784 9333 535 24704 3,5

двт.

% 8,1 10,7 17,9 23,4 37,8 2,2 100,0

Контейнеровозы ед. .491 277 349 315 198 117 1747 4,7

тыс.т 13455 8556 8935 6394 4129 1765 43234 6,2

двт.

% 31,1 19,8 20,7 14,8 9.6 4,1 100,0

Универсалы, ед. 1353 1783 2886 3639 2684 4963 17308 46,6

включая реф- тыс.т 7117 9340 20008 28245 18470 17233 100414 14,3

рижераторы и двт.

суда Ро-Ро % 7,1 9,3 19,9 28,1 18,4 17,2 100,0

Пассажирские ед. 406 552 349 331 503 1141 3332 9,0

суда тыс.т 654 848 453 572 783 1336 4646 0,7

двт.

% 14,1 18,3 9,7 12,3 16,8 28,8 100,0

Всего ед. тыс.т двт. % 4253 123126 17,5 4551 100758 14,3 6310 129059 18,4 7144 135366 19,3 6284 168937 24,1 8473 45097 6,4 37015 702343 100,0 100,0 100,0

Изменения в судоходстве и судостроении, ужесточившиеся требования Международных конвенций по безопасности мореплавания и предотвращению загрязнения окружающей среды привели к конструктивному усложннению судов, повысили их техническую оснащенность и энерговооруженность.

Произошло удорожание судов (за последнее десятилетие почти в 2 раза). В СССР, а затем и в России сокращение поставок привело к хроническому старению флота, ставшему самым уязвимым местом.

Состояние Российского транспортного флота на 01.01.1998 г. представлено в табл. 3. Потребность в морских перевозках России оценивается сегодня ориентировочно в 190 млн.т в год, а провозная способность российских судов составляет -100 млн.т. (В 1997 г. морской флот России перевез 49,4 млн.т). Возможности транспортного флота России стали значительно ниже потребности грузовладельцев в морских перевозках. В настоящий момент всего 5% от отечественных грузов перевозится российским флотом, а затраты на фрахтование зарубежных судов составляют до 1,5 млрд. долл. в год.

Не в лучшем положении оказался и рыбопромысловый флот России. В 1990 г. улов России в составе бывшего СССР составлял около 70 % (7,5 млн.т из 11). К 1995 г. улов снизился на 40%. Из 1766 добывающих судов уже в 1995 г. около 700 (42%) имели возраст выше нормативного срока.

Программы «Возрождение торгового флота России», «Рыба» и др., учитывающие потребности отечественных заказчиков в судах, имеют своей целью возрождение торгового, рыбопромыслового и речного флотов России. Так, на период 1993-2000 годов была заявлена потребность в 589 транспортных судах суммарным дедвейтом ~8,4 млн.т и стоимостью 13,7 млрд. долл. Из заявленных по стоимости 65% составляли сухогрузные суда, 25% - наливные (118 судов), в том числе арктического плавания дедвейтом 25 и 17 тыс. т. Программы также планируют увеличение крупных и средних судов транспортного флота на 1996-2000 гг. на 33%, в том числе 53 ед. универсальных и многоцелевых сухогрузных судов дедвейтом 1418 тыс. т., 60 ед. дедвейтом 30-150 тыс. т. На обслуживающий флот предусматривалось 3,5 млрд. долл. Судов речных и смешанного плавания грузо-. подъемностью 0,9 млн.т было заявлено 297, а промысловых добывающих -260.

Сейчас можно уже утверждать, что программы сорваны, главной причиной этого явилось отсутствие средств у большинства отечественных судовладельцев, вследствие чего они могут заказывать суда лишь в счет кредита, для получения которого нужны гарантии возврата. В России же юридическое обоснование залога вынуждает судовладельцев создавать офф-шорные компании в странах удобного флага.

Таблица 3

Состав и структура морского флота, контролируемого Россией _(по состоянию на 01.1998 г.)___

Вид флота я назначение Балансовый флот морских п*ро- Бербоуг-чартериый Коммерческий флот, частый Флот офф-шорных компаний под ино- ФлогАОкСов-кдофлот» Всего, флот России

судов ходств ( «гот флот странным флагом

ед. ТЫС.Т. ед. ТЫС.Т. ед. ТЫС.Т. ед. 1ЫС.Т. ед. ТЫС.Т. ед. тысх

Сухогрузный фяоя. 299 2745,9 8 63,7 400 1216,0 75 871,0 39 747,4 821 5644,0

« том числе

Ролкеры 6 30^ - 11 ¿4,9 2 27,0 - 19 122,4

Контейнеровозы 24 287,1 - 2 4,0 1 7.7 10 470,6 37 769,4

Лихкроваш 1 33,0 - - - - - 17,5 3 50,5

ГЬромы 4 9Л - - - - - - 4 9Л

Лесовозы 120 753,9 63,7 - - 30 160,7 11 52,2 169 1030.5

Универсалы 74 398,9 - 385 1139,4 19 131,0 - 478 1669,3

Миогоаелееые 1 17,9 - - 1 17,9 14 133,0 16 168,8

Ледотольно-

транспортаые 14 241,0 - - - 3 59,8 - 17 300,8

Рефрижераторные 14 62,4 - - - 3 19,4 - 17 81,8

Навалочные 38 890,3 - 2 7,7 15 438,8 74,1 57 1410,9

Тяжеловозы 1 зд - - - - - - - 1 за

БЕС 2 18,5 - - - 1 8,7 - 3 27,2

Няашной флот. 47 1308,4 8 236,8 123 431,4 46 1381,1 20 1536,4 244 4894,1

в том числе

Танкеры 4« 1303,4 8 236,8 123 431,4 46 1381,1 20 1536,4 243 4894,1

Виновозы 1 5,0 - - - - - - - - 1 5,0

Каибиюфоватый

фиат 8 777,0 - - 5 15,8 8 663,7 8 726,8 29 2183,3

Пассажирский фют 8 9,9 - - 108 14,2 3 9,7 2 9,7 121 «4

' Транспортный фют 362 4841,2 16 300,5 636 1677,4 132 2925,5 69 3020,3 1215 12764,6

Таблица 4

Распределение по возрастным группам морского флота, контролируемого Россией (по состоянию на 01.1998 г.)

Возраст судна Балансовый флот морских пароходств Флот офф-шорных компаний Флот АО «Совкомфлото Частный флот

ед. % ед. % ед. % ед. %

0-5 11 3,0 46 34,9 4 5,8 45 7,1

6-10 47 13,0 28 21,2 51 73,9 } 123 19,3

11-15 58 16,0 31 23,5 11 15,9

16-20 62 17,1 4 3,0 2 2,9 } 468 73,6

>20 184 50,9 23 17,4 1 1,4

Итого 362 100 132 100 69 100 636 100

Средний возраст судов, лет 18,8 • 10,6 - 8,0 - 20,0 -

Из 44 судостроительных заводов, оставшихся в России после распада СССР, крупнотоннажные и среднетоннажные суда возможно строить на следующих: ГУП «Адмиралтейские верфи», АО «Амурский судостроительный завод», ОАО «Балтийский завод», АООТ «Волгоградский судостроительный завод» «Гюйс», ОАО «Квернер-Выборг Верфь», АО «Завод Красное Сормово», АООТ «Прибалтийский судостроительный завод» «Янтарь», ПО «Севмашпредприятие», АО «Судостроительный завод «Северная верфь». В табл. 5 приведены данные о количестве построечных мест в зависимости от дедвейта.

Таблица 5

Ориентировочное количество построечных мест

Группа дедвейта, тыс.т Количество построечных мест Количество заводов

Около 5 41 11

6-10 24 8

10-20 15 5

20-30 5 3

30-40 5 3

40-50 5 3

50-60 5 3

60-80 4 3

80-100 1 1

Единственным спасением для судостроительных заводов России в настоящий момент является расширение строительства судов на экспорт. Объем собственных работ верфей по постройке судов составляет в российском судостроении с учетом накладных расходов около 50% от себестоимости, а в европейских судостроительных странах -40-45%. Заработная плата в общем балансе составляет на российских верфях 7-9% от себе-

стоимости, а в европейском судостроении - 20-25%. Сроки постройки танкеров составляют в Японии 12-15 месяц, а в России - примерно 30. Исходя из изложенного в конце главы сформулированы цель и задачи исследования.

В главе 2 разработана концепция экономической деятельности судостроительного предприятия в новых экономических условиях.

Коренные изменения, происходящие в настоящее время в отечественной промышленности в целом и в судостроении, в частности, связаны, главным образом, с переходом от централизованной экономики к рыночной. Такой переход предопределяет необходимость пересмотра сложившихся принципов функционирования судостроительных предприятий.

К важнейшим особенностям деятельности судостроительного предприятия в условиях рыночной экономики относится широкое применение менеджмента и маркетинга при стратегическом планировании и привлечении инвестиций.

В современных условиях важнейшей проблемой судостроительных предприятий является создание судов, которые имеют спрос, обеспечивают рентабельность производства, технико-экономические показатели которых отвечают требованиям конъюнктуры мирового рынка по главным факторам конкуренции - качеству, цене и срокам поставки. Решение этой проблемы осуществляется взаимосвязанными функциями производственно-хозяйственной деятельности предприятий. К таким функциям относятся: маркетинг, проектирование судов и комплексная подготовка производства; планирование и организация производственных процессов;' производство; кадровое обеспечение; финансово-экономическое обеспечение. Принципиальным условием перехода от централизованной экономики к рыночной является переориентация глобальной и функциональных целей производственно-хозяйственной деятельности судостроительных предприятий. Если раньше глобальной целью являлось безусловное выполнение плановых заданий, определенных потребностями народного хозяйства в продукции и установленных предприятию вышестоящими организациями, то сегодня это максимизация прибыли в условиях экономической самостоятельности предприятий. Это потребовало разработки концепции решения главной проблемы производственно-хозяйственной деятельности судостроительных предприятий - проблемы конкурентоспособности кораблей и судов на мировом рынке.

В основу разработки концепции положена контрактная система отношений с покупателем судов с жесткими требованиями к их эксплуатационным характеристикам и срокам поставки.

Предложенная в диссертации концепция предусматривает совокупность взаимосвязанных задач, результаты решения которых обеспечат дос-

тижение глобальной и функциональных целей производственно-хозяйственной деятельности судостроительных предприятий, а именно, определение:

• потребности в продукции судостроения и формирование портфеля заказов с учетом ограниченных возможностей финансово-экономического обеспечения производства;

• конструктивно-технологических групп судов, соответствующих структуре производственных мощностей предприятия с учетом формируемой инвестиционной политики;

• перспектив обновления основных средств, совершенствования производственной структуры предприятия и др.

В главе 3 рассмотрены вопросы технической подготовки производства на базе информационных компьютерных технологий. Сложившаяся в доперестроечный период и частично сохранившаяся организация технической подготовки производства и пострсйки (проектирование, технологическая подготовка) характеризовалась узкой функциональной специализацией участников постройки. Система подготовки производства отражала техническую политику в масштабе отрасли, считалась незыблемой, что при государственной централизованной системе народного хозяйства иначе и быть не могло. Проектирование отражало идеи максимальной специализации предприятий и было сосредоточено в ЦКБ или частично по заказу ЦКБ в ЦНИИ ТС. Объем представляемой документации определялся нормативными документами как действительно необходимыми, так и излишними даже при плановой системе с централизованной экономикой. Заказчиком эскизных и технических проектов выступало ведомство, для которого намечалась постройка судна или корабля, а проектант назначался министерством судостроительной промышленности в основном по сложившейся специализации. Такая система предопределяла отсутствие какого-либо конкурентного начала, тем самым тормозя научно-технический прогресс.

Существовавшие методы организации технической подготовки производства не обеспечивают технико-экономическую эффективность процесса создания конкурентоспособных судов. Следовательно, необходима разработка принципиально новой методологии подготовки производства, которая должна иметь программную реализацию на современных компьютерных системах и отвечать основным требованиям информационных технологий.

В первую очередь необходим перевод проектирования транспортных судов с ЦКБ на заводы-строители. Практика ГУП «Адмиралтейские верфи» по постройке пр. 15966 и 17120 подтвердила, что нецелесообразно ос-

тавлять проектирование транспортных судов в ЦКБ. Рабочее проектирование пр. 20070 велось на ГУЛ «Адмиралтейские верфи», а для пр. 20071 и технический проект и рабочие чертежи выполнил Инженерный Центр верфи. Проектирование транспортных судов, так же как в будущем и рабочее проектирование кораблей, требует проработки и должно выполняться на судостроительных предприятиях. Очевидно, что это проблема не одного дня. Начинать следует с судостроительных предприятий, имевших опыт проектирования, и последовательно, т.е. с разработки рабочих чертежей. Опыт ГУП «Адмиралтейские верфи» и АО завод «Красное Сормово» убедительно это подтвердили. Анализ цены разработки рабочих чертежей в ЦКБ «Балтсудопроект» и «Малахит» показал, что разница в структуре у них незначительна, а по сравнению со стоимостью разработки рабочих чертежей в ИЦ ГУП «Адмиралтейские верфи» примерно в 1,25 раза выше. Стоимость выпуска извещений (60% в период разработки документации, 35-40% после окончания выпуска рабочих чертежей, до 5 % в период испытаний) на ГУП «Адмиралтейские верфи» в 1,53 раза ниже. Отрицательных последствий от перевода проектирования на предприятие-строитель не выявлено.

В работе рассмотрены автоматизированные системы проектирования в судостроении. Заметим, что большинство судовладельцев мира предпочитают сотрудничество с теми верфями, которые произвели значительные инвестиции в системы информационной технологии, и это очень часто является одним из критериев отбора при размещении заказов. Отметим, что внедрение современной полномасштабной ИСУ является долговременным и дорогостоящим проектом. Рассмотрено развитие и современное состояние CAD/CAM систем, их классификация и применение в судостроении, их положительные аспекты. Выполнен анализ основных этапов развития CAD/CAM систем в судостроении. Отдельные судостроительные CAD/CAM системы достигли уровня, когда они становятся средством для создания судна в целом. Дальнейшее развитие таких систем связывается с развитием концепции CIM (Computer Integrated Manufacturing) - компьютерного интегрированного производства, основной смысл которого заключается в сквозном применении компьютерной информационной технологии на всех этапах создания судна, включая заказ судна, контрактный проект, предэскизный проект, эскизный проект, технический проект, рабочие чертежи, автоматизацию производственных процессов, управление предприятием.

ГУП «Адмиралтейские верфи» после тщательного анализа выбрали интегрированную CAD/CAM систему фирмы Kockums Computer Systems (KCS), отличающуюся тремя ключевыми моментами: • снижением продолжительности цикла «заключение контракта - сдача судна»;

• сокращением трудоемкости проектирования и постройки судна;

• снижением стоимости необходимых материалов.

В настоящее время семейство программных продуктов TRIBON фирмы KCS включает инте1рированные решения и отдельные программные модули, охватывающие почти все основные элементы практической деятельности современного судостроительного предприятия. Эта система внедрена на Херсонском судостроительном предприятии, Выборгском судостроительном предприятии, в ЦКБ «Айсберг», «Вымпел» и др.

Внедрение системы CAD/CAM предопределило совершенствование организации постройки судов на предприятиях и, в первую очередь, организации подготовки производства с применением автоматизированных систем.

Не менее важной задачей является и сокращение сроков конструкторской и технологической подготовки производства на предприятиях. При раздельных конструкторских и технологических службах даже перевод проектирования судов непосредственно на предприятия не исключает последовательности в технической подготовке производства: вначале разрабатываются чертежи, затем разрабатываются вопросы технологической подготовки производства, на которые уходят 10-14 месяцев. На зарубежных верфях вся техническая подготовка производства занимает не более 6 месяцев. Без решения этой проблемы невозможно на равных участвовать в конкурентной борьбе. Кроме этого наличие двух служб приводит к необходимости иметь 2 комплекта весьма дорогостоящей компьютерной техники. В связи с этим возникла острая необходимость в разработке принципиально новой методологии организации подготовки производства взамен существующей. Она должна базироваться и иметь реализацию на современных компьютерных системах, отвечать основным требованиям информационных технологий. Укрупненная логическая схема технической подготовки производства ИЦ, объединившего конструкторскую и технологическую службы, представлена на рис.1. В конечном итоге перевод проектирования на предприятие и объединение служб позволило перейти к замкнутой схеме подготовки производства и ее автоматизации. Разработанная схема обеспечивает (впервые осуществлена на ГУП «Адмиралтейские верфи») комплексное внедрение информационных технологий, интеграцию систем САПР, АСТПП, АСУ и совершенствование на этой базе методов управления производством, что способствует ускорению освоения мирового опыта в части сокращения сроков проектирования и постройки судов, повышения их качества.

Объединение конструкторских и технологических служб в ИЦ позволило ГУП «Адмиралтейские верфи» сосредоточить в нем все работы по подготовке производства и приступить к выпуску рабочих чертежей в виде информационных технологий, дающих возможность рабочим и мастерам вместо многочисленных документов пользоваться одним и перейти

Система Автоматизированного Проектирования

1 Г

Модель заказа

Традиционная

технология проектирования

Частные задачи САПР

Рабочая конструкторская документация

Создание транспортных массивов

Плазово-технологическая подготовка

АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА КОНСТРУКТОР-СКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВКИ ПРОИЗВОДСТВА Модель производственной программы ___

Преобразование транспортных массивов в базы данных спецификаций

Модель предприятия

Ручная процедура

Условные обозначения

Автоматизированная процедура

Рис. 1. Укрупненная логическая схема технической подготовки производства ИЦ

к параллельной технической подготовке производства. Рабочая информационная технология представлена на рис.2.

Объединение инженерных служб позволяет перейти к новым принципам плазовой подготовки производства за счет формирования компьютерной модели судового корпуса, отказа от разбивки контурного плаза, объединения в единую локальную сеть средств вычислительной техники и программного обеспечения бюро САПР и отдела (в ИЦ) плазово-технологической подготовки производства.

ИЦ обеспечивает проектирование и подготовку производства МСЧ, а также разработку информационного обеспечения для автоматизированной системы управления строительством заказов (разработка графиков, планово-учетных единиц, базовой документации, материально-технического обеспечения). Все это потребовало разработки структуры ИЦ, на рис.3 показана структура отделения верфи ИЦ. Рассмотрено взаимодействие ИЦ с ЦКБ, с ОАСУП и др. с использованием системы TRIBON.

В настоящее время развитые в области судостроения страны ведут активные работы по созданию бортовых интеллектуальных систем (ИС) различного назначения, являющихся интеллектуальным помощником лица, принимающего решения, что существенно расширяет функциональные возможности морских судов. На танкере 15966 заводской номер 02715 вновь разработанные НПО «Полярная звезда» и ГУП «Адмиралтейские верфи» системы «Мореходность» и «Непотопляемость» подтвердили возможность практической оценки и прогноза динамических характеристик, а также надежность функционирования ИС в различных условиях эксплуатации. В работе приводятся результаты испытаний.

Глава 4 посвящена разработке концепции борьбы с повышенной вибрацией в обитаемых помещениях судов в процессе их постройки, созданию аппаратной части, обеспечивающей реализацию концепции и анализ результатов внедрения концепции в практику постройки танкеров на ГУП «Адмиралтейские верфи».

Уровни вибрации, фиксируемые в обитаемых помещениях коммерческих судов, являются важным показателем комфортности, а значит, и конкурентоспособности на мировом рынке. Измерения вибрации в местах пребывания пассажиров и экипажей, которые регулярно проводятся на коммерческих судах с 1976 г., с момента введения в действие санитарных норм вибрации СН-1103-73 показывают, что практически на всех судах уровни вибрации в обитаемых помещениях превышают требования как действующих российских санитарных норм СН 2.52.048-96, так и международного стандарта ISO 2631/1. При этом наиболее неблагополучной группой судов с точки зрения вибрации оказываются танкеры.

Нач. отдела сварки -главный сварщик

Технология, бюро

Бюро обор, и свар, материалов

Нач. корпусного отдела

Корпусное бюро

Констр. сектор

Технол.сектор

Бюро достройки

Констр. сектор

Технол. сектор

Бюро спусковых устройств

Малярно-иэоляцнонное бюро

БТПц. 2,6,7,8. 9,10,12,18,27

Зам. начальника ИЦ - начальник отделения верфи

Зам. начальника отделения верфи по энергетике, электротехнике и автоматике

Нач.отдела энергетики, устройств иОСС

X

Бюро эиергоуст.

Констр. сегтор

Технол. сектор

Бюро устр.

Констр. сектор

Технол. сектор

Бюро ОСС

Констр. сектор

Технол. сектор

БТПц. 12,15,22

Зам. начальника отделения верфи по САПР

Монт.-труб. бюро спец. энерг.

1

Нач. отд. элек-тротех. и автомат.

Бюро спецгех.

Нач. отд. элек-тротех. и автомат. Нач. отд. САПР

Бюросклов. обор, энерг. Бюро САПР

Бюро АСТПП

Отдел ПТП

Рис. 3. Структурная схема отделения верфи инженерного центра ГУП «Адмиралтейские верфи»

Выполненный системный анализ экспериментальных данных по ходовой вибрации семнадцати танкеров различных проектов отечественной и зарубежной постройки показал, что в большинстве случаев основной причиной повышенной вибрации в обитаемых помещениях надстроек являются резонансы основных частот надстройки и палуб надстройки с частотами, индуцируемыми гребными винтами и главными двигателями.

В соответствии с изложенным, а также с учетом практического опыта постройки судов выстроена следующая концепция борьбы с вибрацией в процессе их постройки:

• целью борьбы с вибрацией на судне является удовлетворение требований СН 2.52.048-96 и КО 2631/1;

• основным методом борьбы с вибрацией является исключение резонан-сов собственных частот судовой надстройки и палуб жилых помещений надстройки с частотами возмущающих усилий;

• средством исключения резонансных колебаний являются натурные и виртуальные частотные испытания;

• техническое обеспечение исключения резонансов включает в себя методику проведения натурных частотных испытаний, соответствующую аппаратуру и оборудование, а также алгоритмические и программные блоки виртуальных частотных испытаний.

Концепция предполагает также проведение работ в направлении развития средств амортизации и виброизоляции и их применение к конструкциям судовых надстроек, а также выполнение, в случае необходимости, оценочных расчетов параметров общей вибрации корпуса судна.

В 1994 г. была разработана и внедрена на ГУЛ «Адмиралтейские верфи» в технологический цикл постройки судов методика проведения натурных частотных испытаний конструкций надстроек. Шестилетний опыт применения методики на танкерах пр. 15966, 17120 и 20070 показал ее эффективность и технологичность, но в то же время выявил и ряд недостатков, в целях преодоления которых был разработан алгоритм компьютерного моделирования частотных испытаний, получивший название виртуальных частотных испытаний. Параллельное проведение натурных и виртуальных частотных испытаний конструкций надстроек позволяет существенно повысить эффективность испытаний.

Компьютерные методы определения собственных частот конструкций и оценочного прогнозирования параметров общей ходовой вибрации базируются на алгоритмах структурных методов.

При рассмотрении одномерных и квазиодномерных задач, а именно к ним сводятся оценочные расчеты параметров общей вибрации, используется метод парциальных откликов. Универсальной расчетной моделью в рамках квазиодномерности выступает прямой непризматический стержень

Fnpix) длиной I, моментом инерции и приведенной площадью поперечного сечения Дх), и Fv(x) погонной массой т(х), погонным моментом инерции масс Jm(x), лежащий на упругом основании жесткостью rix) и совершающий колебания (с учетом сдвига и инерции поворота сечений) с частотой Л.

Дифференциальное уравнение установившихся свободных колебаний такого стержня имеет следующий вид:

4 {QM}=[Р,, Кем}+[Рп

ах k ,

j- И*)} = [Р21 + [P2J

где {ß(*)} = I,}, \ г ~ вектор силовых параметров; \M(x) j

= Н — вектор деформационных параметров;

■ fc.b

0 О

1 о

г(х) - Л2т(х) о О ¿Jm{x)

1

О

G(x)Fnp(x) -1 О E(x)J(x)

О 1

о о

При рассмотрении плоских и пространственных задач, к которым сводятся расчеты, связанные с компьютерными определениями значений собственных частот надстроек и палуб надстроек, используется метод конеч^ ных элементов в его классической форме. Анализ расчетов вибрации, выполняемых на ГУП «Адмиралтейские верфи» в обеспечение строящихся коммерческих судов, показывает, что для получения достаточных по точности и полноте расчетного прогнозирования результатов можно обойтись тремя базовыми конечными элементами:

• четырехразмерным стержневым элементом, работающим на изгиб и сдвиг;

• двухразмерным стержневым элементом, работающим на растяжение-сжатие;

• восьмиразмерным прямоугольным пластинчатым элементом, находящимся в плоском напряженном состоянии.

Комбинация этих трех элементов обеспечивает в полном объеме построение расчетных моделей при виртуальных частотных испытаниях конструкций надстроек.

В аппаратной части алгоритм виртуальных частотных испытаний сводится к решению следующей системы линейных алгебраических уравнений:

где [К1] - динамическая матрица жесткости ансамбля конечных элементов, полученная с учетом неупругого сопротивления; {х} и {Р} - соответственно вектор перемещений и грузовой вектор.

Построение этой системы может быть произведено с использованием любой стандартной конечно-элементной программной оболочки.

В полном объеме концепция борьбы с повышенной вибрацией танкеров в процессе их постройки была реализована на серийных танкерах пр. 15966, что позволило снизить уровень вибрации в обитаемых помещениях серийных танкеров по сравнению с головным в среднем на 8-10 дБ (рис 4).

Глава 5 посвящена выбору технологических параметров и разработке динамического расчета центровки валопровода и крепления лопастей винтов, обеспечивающих необходимые вибрационно-акустические характеристики корпуса и надстройки судна, что приводит к повышению конкурентоспособности российских судов.

Разработанная методика и комплексная компьютерная программа позволяют определять монтажные нагрузки, которые следует принимать на стапеле для окончательной центровки валопровода.

Задача решалась в динамической постановке с учетом конструктивных особенностей валопровода, технологических процессов их монтажа и характера действующих на них сил в условиях монтажа и эксплуатации. Рассматривались последовательно расчетные состояния системы валопро-вод-двигатель-корпус (ВДК):

нулевое (базовое) - судно на стапеле; нагрузки на подшипники К0„ напря-состояние жения в валах о«, смещение подшипников Зой

первое состояние - на плаву после спуска при водоизмещении не менее 85% от массы судна порожнем, валопровод не соединен с двигателем (соответственно Яц, <7ц, <5},);

2 4 8 16 31,5 63 Гц

2 4 в 16 31,5 63 Гц

2 4 8 18 Э1,в 63 Гц

Рис. 4. Сравнение уровней вибрации в обитаемых помещениях танкеров пр. 15966 зав. № 709 и зав. № 711 (на котором внедрены противовибрационные мероприятия)

второе состояние - на плаву, так же как и первое, монтажные подшипники удалены, валопровод соединен с валом двигателя (соответственно Ra, a2i, д,ц ). Нагрузки на фланцевое соединение - поперечной силы F} и изгибающего момента М}\

третье и после- - при различных эксплуатационных нагрузках, RJh о}ъ дующие состояния Sji и соответственно FJt и А/),.

Технологией монтажа валопровода предусматривается его центровка по расчетным нагрузкам на подшипники К,¡мвИя. Практикуется также и центровка по расчетным смещениям и изломам, измеренным на фланцах валов <5> и q>j. В качестве технологических параметров центровки (ТПЦ) рассматриваются указанные величины.

Монтажные и эксплуатационные нагрузки должны находиться в допустимых пределах, т.е.

< Rik + J 4 • S, + rf -S + Z ф*, i=l

где Щ - вертикальная нагрузка на /-й подшипник в j-ou расчетном варианте в предположении, что оси подшипников соосны, кН; - нагрузка на 1-й подшипник от единичного (1мм) монтажного смещения s-го подшипника, кН/мм; & — смещение 5-го подшипника, мм; rf, rf — нагрузка на i-й подшипник от единичного (1мм) монтажного смещения и монтажного излома фланцев и вала двигателя, кН/мм, кН/мм/м; и - количество расчетных вариантов; R^*1, Rigmax - минимально и максимально допустимые вертикальные нагрузки на подшипник валопровода, кН; Ri"'n=qmml d\ Rigmax = =Чтах-1 d\ q„in - минимально допустимое удельное давление на опорные вкладыши, МПа; согласно ОСТ5.4362-81 qmin равно 0,05 МПа (0,5 кгс/см2); Что* - максимально допустимое удельное давление на опорные вкладыши, МПа; в практических расчетах для дейдвудных подшипников обычно Ятах=0,8 МПа; I— длина одного вкладыша подшипника, м; ¿-диаметр шейки вала, м.

Монтажные и эксплуатационные напряжения в валах не должны превышать допустимых пределов, а нагрузки на фланцевое соединение валопровода и вала двигателя F (поперечная сила) и М (изгибающий момент) должны находиться в поле диаграммы предприятия-изготовителя.

Допустимым величинам FhM соответствуют определенные значения смещений S и изломов д> фланцевого соединения валопровода и вала двигателя. Для выбора сочетаний величин 5н tp, при которых допускается стягивать и соединять болтовыми соединениями фланцы валопровода и вала двигателя, строится соответствующая диаграмма S-qr, любое их значение,

находящееся в поле результирующей диаграммы 8-ф, обеспечивает выполнение всех требований, предъявляемых к валопроводу по нагрузкам на подшипники, напряжениям в валах и усилиям, действующим на указанное фланцевое соединение при центровке и эксплуатации валопровода.

Определены критерии оптимальности монтажных соединений подшипников валопровода и их нагрузок и разработан расчет монтажных нагрузок подшипников валопровода, базирующийся на расчетно-математической модели системы валопровод-двигатель-корпус (ВДК). Для определения ТПЦ валопровода и вибрационных нагрузок на его подшипники необходимо рассматривать и исследовать напряженно-деформированное состояние (НДС) валопровода как в процессе его монтажа и центровки, так и в процессе его эксплуатации. На напряженно-деформированное состояние валопровода оказывает влияние значительное количество конструктивных, технологических и эксплуатационных факторов. Математическая модель ВДК, необходимая для расчета ее НДС, основана на схематизации валопровода как составной части системы.

Составлены уравнения и разработаны их решения для расчета опорных изгибающих моментов, нагрузок на опоры, прогибов валов в сечениях по опорам, смещений опор по высоте и др. для различных случаев (валы не соединены, соединены) в статике и динамике (в зависимости от амплитуд переменных составляющих гидродинамических сил и их моментов).

Нагрузки на подшипники валопровода, т.е. на реакции, изменяющиеся во времени по величине и направлению с лопастной частотой, представляют собой периодические вибрационные усилия, передающиеся фундаментам подшипников, которые наряду с пульсирующим давлением воды в диске гребного винта и районе его действия в корме судна вызывают вынужденную вибрацию корпуса, передающуюся его надстройкам. Для уточненного расчета вынужденной вибрации корпуса необходимо прикладывать к корпусным конструкциям не только пульсирующее давление воды в корме и реакции подшипников, но и неуравновешенные усилия, индуцируемые главным двигателем.

Общий вид системы ВДК и схема нагружения корпуса судна вибрационными нагрузками через фундаменты подшипников валопровода и кормовую оконечность представлена на рис.5, а уравнения для расчета частот свободных колебаний валопровода приведены в диссертации.

Представлены допускаемые напряжения в валопроводе. Разработан расчет прогиба килевой линии корпуса судна на стапеле исходя из того, что судно, опорное или опорно-транспортное устройство и стапель принимаются совместно деформирующимися элементами единой системы. Корпус судна схематизируется балкой переменного сечения, на которую действуют весовая нагрузка судна, силы от усадки монтажных сварных швов и реакции стапельных опор.

Рис.5. Районы приложения к корпусу судна вибрационных нагрузок: 1 - пульсирующее давление воды; 2 - подшипник дейдвуда, 3 - промежуточный подшипник, 4 - валопровод, 5 - главный двигатель

Корпус судна деформируется поэтапно в соответствии с принятой технологической последовательностью монтажа секций и блоков, т.е. схемой формирования корпуса, вследствие чего геометрические характеристики построенных сечений корпуса судна изменяются в процессе его формирования. Выполнив соответствующие математические действия, определяют прогибы килевой линии от общего изгиба корпуса с учетом сварочных усилий и без них. К полученным значениям стрелок прогиба килевой линии корпуса от общего изгиба на стапеле добавляются стрелки прогиба от местного изгиба днищевых перекрытий в районе расположения валопровода и главного двигателя.

Производится расчет изгиба килевой линии корпуса на плаву для различных расчетных вариантов при положении судна на волне. Разработана методика динамического расчета технологических параметров центровки валопровода и динамических нагрузок на их подшипники.

Немалую роль в обеспечении улучшения обитаемости имеет снижение пульсирующих сил, передаваемых от работающего в неравномерном потоке гребного винта через вал на корпус. В настоящее время существует ряд предложений, направленных на снижение на корпусе пульсирующей нагрузки от работающих двигателей. Одним из них является винт с подвижным креплением лопастей (ВПКЛ), которые могут перемещаться как в плоскости его диска, так и в плоскости, перпендикулярной диску. При работе ВПКЛ в неравномерном потоке, когда возникают переменные гидродинамические нагрузки, каждая лопасть такого винта колеблется, образуя колебательную систему. В качестве возмущающих сил выступают переменные гидродинамические нагрузки, а восстанавливающих - силы инерции. Частота собственных колебаний зависит от геометрии лопастей и их массовых характеристик. По отношению к возмущающим гидродинамическим нагрузкам, действующим в плоскости движителя, каждая лопасть колеблется в зарезонансном режиме так, что переменные гидродинамические силы в указанной плоскости в значительной степени компенсируются инерционными силами и на ступицу не передаются, вследствие чего виброактивность ВПКЛ по сравнению с виброактивностью обычных винтов уменьшается.

Проведенные испытания модели винта подтвердили, что «свободное» подвижное крепление лопастей к ступице может служить средством уменьшения вибрации корпуса. Важным качеством ВПКЛ является возможность регулировки их гидродинамических характеристик без силового привода, только за счет действующих на лопасти гидродинамических, инерционных и упругих сил. Это открывает перспективу дозагрузки в широком диапазоне режимов работы главной энергетической силовой установки, выводя ее на оптимальные удельные расходы топлива и повышая

тем самым эффективность работы кораблей и судов. Полученные результаты подтверждены натурными испытаниями.

На ВПКЛ получено авторское свидетельство об изобретении №2083432.

В главе 6 рассмотрены направления повышения эффективности судостроительного производства на основе совершенствования технологии судостроения. В современных условиях понятие технологии судостроения включает в себя собственно производственный процесс, технические средства его реализации, систему соответствующих знаний, технологические, финансовые, кадровые и информационные ресурсы, социальную и природную среды, в которых реализуется производственный процесс, а также социально-экономические последствия, включая экологические.

Сформулированы основные направления совершенствования технологии судостроения:

• совершенствование существующих и разработка новых методов постройки судов, в том числе основанных на модульном принципе;

• применение математических методов и вычислительной техники, т.е. новых информационных технологий при технологической подготовке производства и управлении технологическими процессами;

• механизация и автоматизация производственных процессов вплоть до применения промышленных роботов, робототехнических комплексов и гибких автоматизированных производств;

• разработка прогрессивных технологий, основанных на новых физических явлениях и процессах.

По каждому из этих направлений достигнуты определенные научные и практические результаты, способствовавшие повышению технического уровня судостроительного производства, производительности и привлекательности труда. В то же время по таким важным в условиях рынка технико-экономическим показателям, как трудоемкость, продолжительность и стоимость постройки судов, мы все еще отстаем от зарубежных верфей, а их улучшение представляет собой сложную проблему.

Судостроительное производство разделяется на несколько видов, среди которых важное место занимает корпусообрабатывающее, сборочно-сварочное и корпусостроительное, на их долю приходится до 40-45%, а иногда и более от общей трудоемкости постройки судна. Анализ сетевых графиков постройки судов показывает, что в большинстве случаев на их критических и подкритических путях, особенно в стапельном периоде, располагаются корпусные работы. Таким образом, длительность корпусных работ и особенно формирования корпуса непосредственно влияет на продолжительность постройки судна. Отсюда следует вывод о первосте-

пенной роли корпусных видов производств в сокращении трудоемкости, продолжительности и стоимости постройки судов.

Влияние корпусных видов производств на указанные выше технико-экономические показатели следует рассматривать не изолированно, а во взаимосвязи с другими видами производств. Эта взаимосвязь наиболее полно отражается в оргтехсхеме постройки судов, которая является важным разделом проектной технологии и регламентирует такие принципиальные вопросы, как метод постройки судна, разделение корпуса судна на секции, трудоемкость, последовательность выполнения работ и др.

Современное состояние техники, технологии и организации судостроительного производства позволяет проектировать различные варианты таких схем, а их выбор для данных конкретных условий должен основываться на моделировании и оценке по принятым критериям на основе математических методов с применением ЭВМ.

Продолжительность и трудоемкость постройки судна, особенно формирование его корпуса на построечном месте, в значительной степени определяются принятой схемой разделения корпуса судна на секции. Выполненные в последние годы исследования по созданию методики количественной оценки рациональности таких схем хотя и внесли определенный вклад в решение этой задачи, но не изменили практику. Качественно новый подход к решению рассматриваемой задачи возможен при применении крупногабаритных листов в составе корпусных конструкций.

Важным условием обеспечения принятых сроков постройки судов является своевременное изготовление корпусных конструкций. Во многих случаях это связано с повышением эффективности использования производственных площадей сборочно-сварочного цеха.

Сокращение пригоночных работ является одной из задач решения проблемы точности в судовом корпусостроенин. Значительную роль в этом играет назначение на основе размерно-технологического анализа взаимосвязанных допусков на изготовление и установку корпусных конструкций, а также повышение точности методов и средств измерений. Обязательной технологической операцией при постройке судов является испытание их корпуса на непроницаемость. Несмотря на свою надежность и относительную простоту, гидравлические испытания имеют ряд существенных недостатков. Более предпочтительными следует считать испытания с использованием газообразных пробных сред, в частности, сжатого воздуха. Однако их применение сдерживается пока рядом обстоятельств, которые потребовали специального изучения.

Завершающим этапом строительства судна на построечном месте являются подготовка и спуск судна на воду. Наиболее сложен этот этап при спуске судов с наклонных продольных стапелей, не менее важны вопросы повышения эффективности использования продольных наклонных стапелей.

Изучение всех этих вопросов стало предметом исследований автора в рассматриваемой области. В результате выполнения исследований разработана методика проектирования организационно-технологической схемы постройки судов, основанная на ее математическом моделировании и применении ЭВМ, что позволило рассматривать различные варианты такой схемы, оценивать их по принятым критериям и выбирать наиболее рациональный вариант. В качестве методической основы моделирования организационно-технологической схемы приняты сетевые модели, характеризующиеся укрупненными типовыми фрагментами структуры, обеспечивающие возможность учета специализации производственных подразделений судостроительного предприятия, а также возможность пересмотра топологии модели

Разработано программное обеспечение для автоматизированной генерации укрупненного сетевого графика постройки судна.

Изучение проблемы применения крупногабаритных листов в составе корпуса крупных и средних судов показало целесообразность их использования для сокращения длительности и трудоемкости постройки. Расчеты, выполненные применительно к танкеру пр. 15966, показали, что замена предусмотренных проектом листов размерами 2000x8000 мм на крупногабаритные шириной до 3900 мм позволяет сократить трудоемкость обработки в 1,75 раза. Расчеты также показали, что при переходе к крупногабаритным листам необходимо в первую очередь стремиться к увеличению ширины листов, так как в этом случае эффективность их применения будет в 3-4 раза больше, чем при увеличении длины.

Исследования по повышению эффективности использования производственных площадей сборочно-сварочных цехов имели целью разработку методики расчета пропускной способности таких цехов, позволяющей оценить возможности выполнения заданной производственной программы в заданные сроки на имеющихся производственных площадях, при заданном количестве рабочих различных специальностей в условиях как неспециализированного, так и специализированного сборочно-сварочного производства. Расчет производственных площадей может быть представлен как решение двух задач:

• определение пропускной способности сборочно-сварочных площадей цеха (пролета, производственного участка) путем сопоставления продолжительности, необходимой для изготовления месячной (квартальной, годовой) программы выпуска корпусных конструкций на этих площадях при односменной работе и фиксированном количестве рабочей силы с соответствующим номинальным фондом рабочего времени;

• определение продолжительности изготовления партии заданных секций на фиксированных сборочно-сварочных площадях при конечном количестве рабочей силы для оценки сроков планирования их выпусков.

Решение этих двух задач, кроме продолжительности изготовления секций и их элементов, позволяет получить посменные графики технической готовности секций в процентах, загрузки сборочно-сварочных площадей в процентах, загрузки рабочей силы в ее количествах дифференцированно по специальностям и посменные планировки площадей, размещенных на них секций и их элементов.

Все расчеты по методике выполняются с применением ПЭВМ, для чего разработано соответствующее программное обеспечение. Результаты расчетов оформляются в удобных для пользователя наглядных табличных и графических формах.

Эффективным путем сокращения пригоночных работ в судовом кор-пусостроении, как показали исследования, является назначение взаимосвязанных допусков на изготовление и установку корпусных конструкций на основе размерно-технологического анализа. Такой анализ базируется на составлении размерных цепей по корпусу судна и их расчете вероятностным методом по формуле

где SAn S/- поля допуска на замыкающие и «i» составляющие звенья размерной цепи; t — коэффициент риска; А — коэффициент относительного рассеяния; п - количество звеньев размерной цепи.

Принятый на первых этапах освоения размерно-технологического анализа принцип последовательного решения и анализа размерных цепей по корпусу судна, с одной стороны, упрощал процедуру анализа, так как позволял решать каждую цепь самостоятельно, без явной связи с другими. С другой стороны, он снижал эффективность анализа в связи с трудностями учета всех размерных связей по корпусу судна в целом и невозможностью по этой причине оптимизировать принимаемые решения.

Развитие математических методов и вычислительной техники позволили подойти к решению рассматриваемой задачи на более высоком научном уровне, а именно - моделирования точности формирования корпуса судна с применением ЭВМ для выполнения расчетов. В результате исследований были сформированы основные принципы такого моделирования и разработана соответствующая методика выполнения размерно-технологического анализа.

Недостатком этой методики следует считать необходимость ручного ввода исходных данных. Сегодня он может быть устранен благодаря возможности использования математической модели корпуса судна, генерируемой современными автоматизированными системами типа CAD/CAM, например, системой TRIBON. Такая модель содержит все необходимые

сведения по корпусным конструкциям и в сочетании с соответствующей базой данных позволяет автоматизировать процедуру анализа.

Большое значение в деле сокращения объема пригоночных работ имеет повышение точности методов и средств измерений, поскольку точность традиционно применяемых в судовом корпусостроении средств измерений в большинстве случаев недостаточна. Использование оптических приборов, в частности, теодолитов широкого применения, в ряде случаев связано со значительными трудностями. Новые возможности повышения точности измерений при выполнении проверочных работ появились с созданием в последние годы оптико-электронных измерительных приборов, в частности, тахеометров. Эти приборы обеспечивают высокую точность угловых (2") и линейных (порядка 0,8 мм) измерений, малый расход времени на измерения и обработку полученных данных. К этим приборам может быть подключен регистратор данных, осуществляющий накапливание, хранение, обработку данных измерений расстояний и углов. Хранящиеся в регистраторе данные могут выдаваться пользователю непосредственно на месте измерения или передаваться на персональный компьютер для последующей обработки, архивирования и т.д. На базе тахеометра разработана автоматизированная измерительная система для судового корпусо-строения.

Применение газообразных пробных сред взамен гидравлики при испытании корпусных конструкций на непроницаемость долгие годы сдерживалось отсутствием обоснованных параметров испытаний и существующими до настоящего времени требованиями проверки прочности конструкций во время испытаний. Изучение этого вопроса показало, что в результате исследований удалось установить соотношение между испытательными давлениями сжатого воздуха и воды, обеспечивающими одинаковую эффективность воздушных и гидравлических испытаний в отношении обнаружения мельчайших неплотностей.

Это соотношение определяется формулой:

где Р„нРг- испытательное давление сжатого воздуха и воды, Па; ам - коэффициент поверхностного натяжения мыльной пленки, Н/м; д. - коэффициент динамической вязкости воды, Па-с; I - длина канала неплотности, м;

тт — минимальный расход воды через канал неплотности, м3; т - время испытания, с; к — коэффициент А=1,7 при испытании труднодоступных, для визуального осмотра конструкций, в остальных случаях к= 1.

4а

Графически зависимость показана на рис.6.

О 0,02 0,04 0,06 0.08 0,1 _

Рт МПа

Рис.6. Зависимость между величинами испытательного давления воды Р, и воздуха Ри : 1 - для к =1,2; 2 - для к =1,7 при испытаниях конструкций на

непроницаемость

Допускаемая норма падения давления сжатого воздуха не должна превышать 5% от испытательного. Дальнейшим направлением совершенствования испытаний с применением сжатого воздуха является создание акустических течеискателей, облегчающих обнаружение мест расположения неплотностей. Что касается проверки прочности конструкций во время их испытаний на непроницаемость, то при современном уровне развития судостроения предусматривать такую проверку (за исключением отдельных случаев) нецелесообразно, так как существующие методы расчетов достаточно характеризуют прочность конструкций при действии заданных нагрузок.

Исследования, главным образом нестандартных спусков с наклонных продольных стапелей, включали:

• спуск судов, имеющих большую массу и относительно маленькую длину;

• спуск судов относительно большой массы и длины с расположением машинного отделения в кормовой оконечности;

• спуск судов относительно малой массы и длины с расположением машинного отделения в корме;

• спуск судов, ширина которых незначительно (менее 1 м) отличается от ширины стапеля.

В результате выполненных теоретических и экспериментальных исследований было предложено и реализовано: применение подводного крыла, устанавливаемого в кормовой оконечности, для создания дополнительных сил поддержания во втором периоде, спуск с так называемым

промежуточным прыжком для предотвращения опрокидывания в третьем периоде, применение боковых спусковых дорожек при спуске судов большей ширины.

В качестве основных путей интенсификации использования продольных наклонных стапелей рассмотрено применение островного способа формирования судна с приспуском кормового острова и использование стапелей для ремонта судов. Разработаны методики расчета процесса при-спуска островов и подъема судна на стапель, необходимые для этого устройства и технологические процессы. Все они прошли проверку на практике.

В главе 7 рассмотрены вопросы совершенствования управления производством и подготовки кадров с использованием компьютерных технологий.

В современных условиях организация производства требует нового подхода, что связано с использованием ЭВМ, особенностями судостроения и изменениями условий в решении научно-технических проблем и производственных задач, внедрением новых технических средств, созданием новых сложных комплексов, при которых организация производства стала сложнейшей проблемой.

Рассмотрены вопросы совершенствования систем управления судостроительными предприятиями на основе новых информационных технологий.

Исследуется концепция путей и методов создания эффективной автоматизированной системы управления постройкой судов на базе САПР, АСТПП, АСУ для судостроительных предприятий. Концепция базируется на положении, что основой модели постройки каждого судна являются графики, обеспечивающие информацию для подготовки производства, управления постройкой и ее обеспечения. Графики могут выполняться в различных вариантах (линейные, сетевые и т.д.), которые применялись давно и широко, однако необходима комплексная система их использования.

Концепция также предусматривает контроль за ходом постройки, затратами, связанными с постройкой, понимая под этим систему документированных процедур, аппаратных и программных средств, баз данных и подготовленных специалистов, которая в любой момент времени на всех стадиях позволяет с допустимой точностью контролировать постройку. Показано, что при разработке графиков необходимо взаимоувязывать многочисленные события, обеспечивающие сдачу каждого заказа в заданные сроки.

В концепции разработана система технико-экономического планирования, предназначенная для обеспечения устойчивой работы предприятия

на перспективу, обоснования необходимых принципиальных экономических, организационных и технических решений.

В диссертации выполнен анализ систем управления производством и выбор системы управления с использованием компьютерных технологий. Для промышленного предприятия именно системы производственного назначения, в том числе и автоматизированные системы подготовки производства, всегда будут занимать одно из ключевых мест в общей иерархии средств автоматизации. Анализ мирового опыта показывает, что не только подразделения, непосредственно вовлеченные в разработку и постройку судна, но и все структурные единицы предприятия на всем протяжении его жизненного цикла, должны иметь в своем распоряжении унифицированную, интегрированную, открытую рабочую среду для управления.

Для судостроительных предприятий, наиболее эффективны будут средние интегрированные системы или простые конфигурации интегрированных систем. Приведены в общем виде автоматизированные производственные системы, пригодные для судостроительных предприятий, в том числе для ГУП «Адмиралтейские верфи», и представлены соотношения затрат и ориентировочной стоимости внедрения систем.

Исследованы вопросы совершенствования структуры судостроительных предприятий в новых условиях резкого сокращения государственных, в том числе и оборонных заказов, приватизации судостроительных предприятий, создания различных акционерных обществ и т.п., которые потребовали совершенствования всей организации производства и структуры предприятий. Государственных предприятий осталось немного, уменьшилось число ЦКБ и ЦНИИ, полностью изменилась система материально-технического обеспечения, изменились принципы укомплектования предприятий специалистами и рабочими.

Все это потребовало от каждого предприятия пересмотра организации подготовки производства и пересмотра ряда положений, ранее казавшихся незыблемыми, и в первую очередь, обеспечения заказами. Необходимость совершенствования организации производства диктуется и таким важным фактором, как изменение численности и профессионального состава рабочих, вызванное новыми условиями, началом действия с 1990 г. новых социально-экономических факторов и изменения производственных программ, что вызвало изменение структуры кадров, так как часть специалистов и рабочих оказались невостребованной (рис.7).

Для судостроения необходимо учитывать, что при постройке различных типов судов и даже судов одного и того же типа, но с разными ТТЭ, потребность в различных специалистах бывает разной. В качестве примера рассмотрены решения этих вопросов на ГУП «Адмиралтейские верфи», образованном в 1972 году из двух крупных предприятий - Адмиралтейского завода и Новоадмиралтейского завода.

s1400

7

í 15(V1

1970 1975 1980 1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998

Годы

Рис. 7. Динамика изменения численности основных специальностей производственных рабочих за 1970 - 1998 годы: —А— трубогибщики, U электросварщики, —сборщики мет. судов, —х— сборщики-достройщики, —ж— станочники

Переход на рыночную экономику потребовал от предприятий решать большое число вопросов, в том числе и вопросы сохранения производственных, торговых и т.п. данных, которые оказывают непосредственное влияние на их деятельность в условиях конкурентной борьбы. В рыночных условиях открытость несовместима с конкурентной борьбой, а коммерческие секреты особенно трудно поддаются защите и отличны для каждого предприятия, имеют свою специфику, максимально индивидуализированы. Примерная схема комплексной системы обеспечения защиты необходимой коммерческой информации представлена на рис.8.

Обучение производственного

персонала вопросам защиты коммерческой информации

Обеспечение зашиты коммерческой информации при сдаточных испытаниях

Обеспечение защиты коммерческой информации при приеме продукции

Обеспечение защиты коммерческой информации при обеспечении контрагентскими поставками

Управление системой защиты коммерческой информации

Обеспечение защиты коммерческой информации на стадии проектирования

Обеспечение защиты коммерческой информации на стадии технологической подготовки производства

Обеспечение защиты коммерческой информации в процессе внешнеэкономических отношений

Рис.8. Схема комплексной системы защиты коммерческой информации

Разработана и внедрена система управления и подготовки кадров на базе информационных технологий. Ранее новые информационные и технологические решения в основном проникали по достаточно отлаженной цепочке. НИИ и КБ представляли предприятиям законченные и апробированные решения, а инженерные службы продвигали их на производство.

Вследствие изменения ситуации обстановка требует от предприятий самим разрабатывать и внедрять информационные технологии, в том числе и в вопросах подготовки и переподготовки кадров, что приводит к необходимости кардинальной реорганизации учебных центров предприятий (УЦ) и превращения их в базовые подразделения по внедрению информационных систем в своей деятельности.

Показано, что в системе подготовки кадров должна быть подсистема управления подготовкой кадров и учебная подсистема. Сформулированы основные требования к системе управления и подготовки кадров на базе

информационных технологий, что позволяет создать гибкую и эффективную многофункциональную систему управления и подготовки кадров предприятия.

Приводятся результаты создания такой системы на ГУП «Адмиралтейские верфи», что позволило на 1,5 года сократить сроки внедрения системы ТШВСМ и сэкономить более 800000 $.

Основными элементами системы управления и подготовки кадров на базе информационных технологий являются технические компоненты, управляющие комплексы и специализированные системы. Так, на ГУП «Адмиралтейские верфи» разработан комплекс управления и целевой подготовки кадров «Ника», поскольку анализ российского и мирового рынка показал, что программы, предназначенные для обучения и переподготовки кадров, в большинстве имеют только фрагментарные решения этой задачи. Комплекс успешно сертифицирован Министерством образования РФ, что позволило правительству Ленинградской области рекомендовать «Нику» для внедрения в учебный процесс общеобразовательных учебных заведений. В Учебном центре были также разработаны компьютерные и полунатурные тренажеры, в частности, разработан тренажер управления главным двигателем танкеров (дизель Брянского завода) и создан программный комплекс «Дизель», позволяющий не только при обучении экипажа достичь высокой степени автоматизма при работе, но и при его поведении в экстремальных аварийных ситуациях. Разработка и внедрение системы управления и подготовки кадров на базе информационных технологий обеспечит подготовку квалифицированных специалистов для работы в новой информационной среде и системах, переподготовку и аттестацию рабочих в рамках основных производственных специальностей, целевую подготовку студентов, опережающую подготовку автоматизированных учебных курсов по перспективным направлениям деятельности предприятия.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате выполнения работы решены важные научно-технические и прикладные проблемы, связанные с совершенствованием судостроительного производства и обеспечивающие развитие судостроения России в начале XXI в. -

Основные результаты работы заключаются в следующем:

1. Выявлена закономерность в развитии морских перевозок на транспортных судах различного типа, позволившая обосновать выбор типов судов для постройки на российских верфях, и показано, что весьма перспективным путем является расширение постройки судов на экспорт и в первую очередь танкеров.

2. Разработана концепция решения проблемы обеспечения конкурентоспособности кораблей и судов на мировом рынке. Определены основные положения деятельности судостроительного предприятия в новых условиях, в том числе менеджмента и маркетинга, обоснована необходимость формирования собственной инновационной политики каждой верфи. Создана методика оценки эффективности проекта постройки судна на пред-контрактной стадии.

3. Выявлена целесообразность объединения проектирования и постройки судов, т.е. перевод проектирования транспортных судов из ЦКБ на заводы-строители. Показана необходимость совершенствования в современных условиях конструкторско-технологической подготовки судостроительного производства на базе внедрения автоматизированных систем типа САД/САМ, дан их анализ. Приведено обоснование выбора наиболее распространенной в практике мирового судостроения системы ТШВОЫ на ГУП «Адмиралтейские верфи».

4. Показано, что при выполнении проектно-конструкторских работ заводам-строителям и применении автоматизированных систем типа САД/САМ наиболее рациональным направлением сокращения цикла технической подготовки производства и его совершенствования является объединение конструкторских и технологических служб предприятий в единые инженерные центры. Определен характер деятельности таких центров, их примерная структура и состав выпускаемых документов.

5. Отмечено, что одним из важных критериев, характеризующих конкурентоспособность судов, является уровень вибрации их надстроек и рубок, где расположено большинство жилых и служебных помещений.

С учетом этого фактора разработана и внедрена новая единая концепция улучшения вибрационных условий обитаемости в жилых и служебных помещениях на судах (танкерах). Разработаны методы компьютерного моделирования вибрации конструкций судовых надстроек и рекомендации по их рациональному проектированию.

6. В целях улучшения виброакустических характеристик транспортных судов разработана методика динамического расчета технологических параметров центровки валопровода и рассмотрены вопросы применения винтов с подвижным креплением лопастей на ступице.

7. Определены основные направления совершенствования технологии судостроения на ближайший перспективный период. К ним относятся:

- совершенствование методов постройки судов;

- применение математических методов и ЭВМ при технологической подготовке производства и управлении технологическими процессами;

- механизация и автоматизация судостроительного производства;

- создание прогрессивных технологических процессов на основе новых физических явлений.

8. Важная роль в общем цикле постройки судна принадлежит корпусным видам производств, поскольку на них приходится до 40% и более от общей трудоемкости работ ^связаны с использованием дорогостоящих построечно-спусковых комплексов. Поэтому вопросы их дальнейшего совершенствования имеют большое значение.

В ходе выполненных исследований получен ряд новых решений, способствующих улучшению приведенных выше показателей:

разработана методика проектирования организационно-технологической схемы постройки судов, основанная на ее математическом моделировании и применении ЭВМ, позволяющая оценивать варианты по принятым критериям и выбрать наиболее рациональный;

- подтверждена целесообразность и эффективность применения крупногабаритных листов в составе корпусных конструкций, способствующих снижению трудоемкости корпусных работ и сокращению продолжительности формирования корпуса на построечном месте;

- разработана компьютерная методика оперативного планирования и управления производственными площадями сборочно-сварочного цеха, способствующая повышению эффективности их использования в условиях все возрастающего выпуска корпусных конструкций;

- определены основные пути сокращения пригонки, а следовательно, продолжительности и трудоемкости работ по изготовлению и монтажу корпусных конструкций. Разработана автоматизированная измерительная система для судового корпусостроения;

- подтверждена эффективность замены гидравлических испытаний корпуса судна на непроницаемость воздушными и установлены параметры испытаний сжатым воздухом. Обоснована целесообразность применения акустических течеискателей;

- обобщены результаты выполненных научно-исследовательских работ и опытно-конструкторских разработок по совершенствованию спуска су-

дов с наклонных продольных стапелей и повышению эффективности их использования.

9. Разработана единая для предприятий стратегия совершенствования управления на базе новых информационных технологий и применения автоматизированных систем технической подготовки производства типа САД/САМ.

10. В условиях рыночной экономики и конкуренции большое значение приобретают вопросы защиты коммерческой информации, особенно для судостроительных предприятий, работающих на экспорт гражданской продукции. Разработаны пути решения указанных вопросов и основополагающие требования к. системе защиты коммерческой информации. Опыт ГУП «Адмиралтейские верфи» подтвердил их эффективность.

11. Разработаны основные положения создания современных учебных центров предприятий. Такие центры, кроме основной деятельности по подготовке и повышению квалифицированных кадров, могут выполнять научно-исследовательские работы по тематике информационных технологий.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Александров В.Л. Борьба с ходовой вибрацией в процессе постройки танкера//Судостроение, 1993. №5-6. С. 6-7.

2. Александров В.Л. Влияние технологических факторов на вибрацию конструкций корпуса//Сборник НТО им. акад. А.Н. Крылова. 1993. Вып.23. С. 4-5.

3. Александров В Л., Давыдов В.Г., Ларин Б.В. Развитие предприятия «Адмиралтейские верфи» в программе возрождения Российского флота// Судостроение. 1993. № 18. С. 164-167. .

4. Александров В.Л., Матлах А.П., Поляков В.И. Приближенная оценка значения основной частоты надстройки танкера в процессе его постройки// Сборник НТО им. акад. А.Н. Крылова. 1993. Вып.23. С. 5-11.

5. Александров В.Л., Антонов В.М., Давыдов В.Г. Оптимизация технологических параметров центровки валопроводов с учетом деформации корпуса// Сборник НТО им. акад. А.Н. Крылова. 1993. Вып.23. С. 11-17;

6. Александров В.Л. Конструктивно-технологические и организационные проблемы повышения конкурентоспособности танкеров отечественной постройки на мировом рынке: Научный доклад на соискание ученой степени канд.техн.наук. СПбГМТУ, 1994. С. 37.

7. Александров В.Л., Глозман М.К. и др. Авторское свидетельство об изобретении «Лопасть гребного винта» №2083432, приоритет 12/05-94 г.

8. Александров BJL, Адлерштейн Л.Ц., Макаров В.В., Соколов В.Ф., Титов И.Л. Точность в судовом корпусостроении. СПб.: Судостроение, 1994. С. 172.

9. Александров ВЛ. Проектирование конструкций основного корпуса подводных аппаратов: Учебник. СПбГМТУ, 1994. Гл.1. С. 19-48.

Ю.Александров ВЛ. 290 лет ГП «Адмиралтейские верфи»// Сборник НТО им. акад. А.Н. Крылова. 1995. Вып. 24. С.7-12.

11 .Александров ВЛ., Вебер A.B. Основные направления подготовки кадров в условиях рыночных отношений//Сборник НТО им.акад. А.Н. Крылова. 1995. Вып. 24. С. 32-40.

12. Александров В Л., Вебер A.B. Компьютерный учебный центр Государственного предприятия «Адмиралтейские верфи»// Сборник НТО им. акад. А.Н. Крылова. 1995. Вып. 24. С. 28-32.

П.Александров В Л., РогановА.С., Рябенький Л.М., Соколов В.Ф. Технология постройки подводных лодок и подводных аппаратов: Учеб. пособие. СПб.: Изд.центр СПбГМТУ, 1995. Ч. 1. С. 85.

Н.Александров В Л. Новые организационно-технологические решения при строительстве конкурентоспособных судов: Материалы конференции МОРИНТЕХ-95, СПб, 1995. С. 29-33;

15. Александров В Л., МатлахАЛ., Поляков В.И. Опыт борьбы с вибрацией в обитаемых помещениях на головном танкере пр. 15966 «Пулково»// Сборник НТО им. акад. А.Н. Крылова. 1995. Вып. 24. С. 40-44.

16. Александров В Л., Бавыкин Г.В., Догадин A.B. и др. Основы технологии судостроения: Учебник. СПб.: Судостроение, 1995. С. 400.

И.Александров В Л., Боднар A.B., Вебер A.B. Вопросы конверсии предприятий// Сборник НТО им. акад. А.Н. Крылова. 1996. Вып. 25. С. 1320.

18. Александров В Л., Боднар A.B., Бреслав Л.Б. Сравнение альтернативных путей финансирования постройки судов// Сборник НТО им. акад. А.Н. Крылова. 1996. Вып. 25. С. 20-28.

19. Александров В Л., Боднар A.B. Адаптация судостроительных предприятий к требованиям формирующегося рынка// Сборник НТО им. акад. А.Н. Крылова. 1996. Вып. 26. С. 6-14.

20.Александров ВЛ., Вишневский Л.И., Глозман М.К. Снижение вибраций на транспортных судах путем применения винтов с подвижным креплением лопастей на ступице// Сборник НТО им. акад. А.Н. Крылова. 1996. Вып. 26. С. 20-29.

21. Александров В Л., Вишневский Л.И., Глозман М.К. Сравнительный анализ гидродинамических характеристик винтов с подвижным креплением лопастей// Сборник НТО им. акад. А.Н.Крылова. 1996. Вып. 26. С. 29-88.

22.Александров ВЛ., Вебер А.В. Некоторые вопросы перехода к автоматизированной подготовке производства// Сборник НТО им. акад. А.Н. Крылова. 1997. Вып. 27. С. 6-13.

23. Александров В Л., РогановА.С., Рябенький Л.М., Соколов В.Ф. Технология постройки подводных лодок: Учеб. пособие. СПб.: Изд.центр СПбГМТУ. 1996. Ч. II. С. 85.

24.Александров В.Л. Конъюнктура мирового рынка// Сборник НТО им. акад. А.Н. Крылова. 1997. Вып. 27. С. 6-13.

25.Александров ВЛ. Развитие судостроительного производства России в современных условиях. Опыт работы ГУП «Адмиралтейские верфи» по использованию интеллектуальных технологий: Материалы II Международной конференции МОРИНТЕХ-97, 1997. Том II. С. 7-10.

26.Александров ВЛ., Вишневский Л.И., ГлозманМ.К. Влияние эффекта динамического «отключения» профиля, находящегося в условиях безотрывного обтекания, на возникающие на нем переменные гидродинамические нагрузки// Сборник НТО им.акад.А.Н. Крылова. 1997. Вып. 27. С. 13-20.

27.Александров ВЛ., Вишневский Л.И., Глозман М.К. Влияние геометрических и гидродинамических факторов на кавитационные характеристики ВИШ, используемого как средство снижения вибрации корпуса судна// Сборник НТО им. акад. А.Н. Крылова. 1997. Вып. 27. С. 20-31.

28.Александров ВЛ., Матлах А.П., Нечаев Ю.И., Поляков В.И. Анализ альтернатив в реальных системах реальнбго времени: Материалы II Международной конференции МОРИНТЕХ-97,1997. Т. V. С. 240-243.

29.Александров ВЛ. Повышение уровня технологичности конструкций танкеров и качества их изготовления на ГУП «Адмиралтейские верфи» как непременное условие обеспечения рентабельности и конкурентоспособности судов, строящихся на экспорт: Тезисы докладов на Региональной научно-технической конференции СПбГМТУ. 1997. С. 71-72.

30.Александров ВЛ., Глозман М.К., Матлах А.П., Поляков В.И. Проектирование конструкций надстроек транспортных судов: Учеб. пособие. СПб.: Изд.центр СПбГМТУ, 1997. С. 67.

3 ¡.Александров В Л., Глозман М.К. Совершенствование конструкции и технологии постройки танкеров на ГУП «Адмиралтейские верфи»: Материалы II Международной конференции по судостроению - 13С'98. 1998. С. 264-265.

32.Александров В.Л., Вишневский Л.И., Глозман М.К. Сравнительная оценка ходовых и акустических параметров траулера, оснащенного винтами с подвижным креплением лопастей к ступице и движителями других типов// Сборник НТО им. акад. А.Н. Крылова. 1998. Вып. 28. С. 17-23.

33.Александров ВЛ., Гайкович А.И., Глозман М.К., Захаров И.Б., Шауб ПА. Пути ускорения выпуска и повышения качества проектной до-

кументации судов и кораблей// Сборник НТО им. акад. А.Н. Крылова. 1998. Вып. 28. С. 6-17.

34.Александров B.JI., Вишневский Л.И., Глозман М.К. Сравнительная оценка эффективности с использованием винтов с подвижным креплением лопастей к ступице на грузовом пароходе// Сборник НТО им. акад. А.Н. Крылова. 1998. Вып. 28. С. 23-33.

35.Александров B.JL, Антонов В.М., Догадин A.B., Кораблев A.B., Соколов В.Ф. Сотрудничество СПбГМТУ и ГУП «Адмиралтейские верфи» в области подготовки молодых специалистов// Судостроение. 1998. №4. С. 46-48.

36.Александров В Л., Глозман М.К. Перспективные информационные технологии при разработке рабочих чертежей в процессе подготовки производства: Материалы III Международной конференции МОРИНТЕХ-99,1999. Том I. С.5-6.

37.Александров ВЛ., Глозман М.К. Повышение эффективности использования построечно-спусковых комплексов судостроительных заводов// Сборник НТО им. акад. А.Н. Крылова. 1999. Вып. 29.

38.Александров ВЛ., Вишневский Л.И., Глозман М.К. Исследование кинематики лопасти на ступице при работе ее в составе винта с подвижным креплением лопастей. Разработка требований к его проектированию// Сборник НТО им. акад. А.Н. Крылова. 1999. Вып. 29.

39.Александров B.JI., Уткин В.Е. Использование инструментальных методов и средств для проверки герметичности и непроницаемости корпусных конструкций// Сборник НТО им. акад. А.Н. Крылова.1999. Вып. 29.

40.Александров B.JL, Вебер A.B. Опыт обучения специалистов судостроительного предприятия информационным технологиям на базе учебного центра ГУП «Адмиралтейские верфи»// Сборник НТО им. акад. А.Н. Крылова. 1999. Вып.'29.

41.Александров ВЛ. Адмиралтейские верфи// Морской журнал. 1999. №3. С. 7-8.

42.Александров ВЛ. Состояние и перспективы развития судостроения в Санкт-Петербурге и других регионах России// Труды Санкт-Петербургской инженерной академии. 1999. Т. 2.

43.Александров B.JI., Ростовцев Д.М., Матлах А.П., Нечаев Ю.И., Поляков В.И. Разработка и испытания интеллектуальных систем обеспечения безопасности мореплавания// Труды Санкт-Петербургской инженерной академии. 1999. Т. 2.

44.Александров B.JI., Вебер A.B. Опыт обучения специалистов судостроительного предприятия информационным технологиям на базе Учебного центра ГУП «Адмиралтейские верфи»// Труды Санкт-Петербургской инженерной Академии. 1999. Т. 2.

45.Александров BJL, Матлах А.П., Поляков В.И. Борьба с вибрацией на судах в условиях современного судостроительного производства// Судостроение. 2000. №3.

46.Александров В.Л., Ростовцев Д.М., Матлах А.П., Нечаев Ю.И., Поляков В.И. The intelligence systems of analysis and prognosis of tankers seaworthiness. Proceeding of international symposium "Marine Intelligent Technology". 1996. P. 437-442.

47.Александров В.Л., Ростовцев Д.М., Матлах А.П., Нечаев Ю.И., Поляков В.И. Conception and problems design of marine intelligence system and technologies. Report on the international exposition "MESSE-97". 1997. April. P. 12-18.

48.Александров BJL, Ростовцев Д.М., Матлах А.П., Нечаев Ю.И., Поляков В.И. Full-scale test of the intelligence system on analysis and forecast of seaworthiness. Proceeding of sixth International Conference on stability of ships on ocean Vehicles. Varnf 22-27 September 1997. Vol. I. P. 345-349.

49.Александров В.Л., Ростовцев Д.М., Матлах А.П., Нечаев Ю.И., Поляков В.И. Dynamic intelligence systems of safety monitoring. Proceeding of "JMAM-97" Congress Istanbul - Turkey 1997.

ИЦ СПбГМТУ. Зак.1591. Тир.100.

Введение

ОГЛАВЛЕНИЕ

Глава 1. Анализ современного состояния судостроительного производства и перспектив его развития в условиях рыночной экономики.

1.1. Анализ состояния и перспективы развития мирового гражданского флота.

1.2. Анализ структуры и количественного состава гражданского флота СССР.

1.3. Анализ структуры, состава и возраста гражданского флота России.

1.4. Анализ структуры пополнения флота по типу и количеству судов. Программа строительства крупных и средних судов гражданского флота.

1.5. Производственные мощности отечественных заводов для строительства крупных и средних судов.

1.6. Анализ технико-экономических показателей постройки крупных и средних танкеров на отечественных заводах и за рубежом.

1.7. Предварительное технико-экономическое обоснование создания судостроительной верфи нового поколения.

Выводы.

Глава 2. Исследование и разработка концепции экономической деятельности судостроительного предприятия в новых экономических условиях.

2.1. Анализ деятельности судостроительного предприятия в условиях централизованной экономики

2.2. Анализ деятельности судостроительных предприятий в условиях перехода к рыночной экономике.

2.3. Менеджмент судостроительного предприятия.

2.4. Разработка концепции решения проблемы конкурентоспособности кораблей и судов на мировом рынке.

2.5. Оценка структуры перспективной производственной программы

2.6. Разработка методики оценки эффективности проекта постройки судна на предконтрактной стадии.

Выводы.

Глава 3. Совершенствование конструкторско-технологической подготовки судостроительного производства на базе информационных компьютерных технологий

3.1. Ускорение и повышение качества технической подготовки производства.

3.2. Переход к подготовке производства с применением автоматизированных систем. Необходимость использования CAD/CAM систем на судостроительных предприятиях.

3.3. Адаптация модулей CAD/CAM систем ГУП «Адмиралтейские верфи», создание единой информационной базы.

3.4. Натурные испытания и оценка эффективности использования интеллектуальных систем на танкерах.

3.5. Объединение конструкторских и технологических служб на судостроительных предприятиях. Создание инженерных центров.

Выводы.

Глава 4. Борьба с повышенной вибрацией в обитаемых помещениях судов в процессе их постройки

4.1. Современное состояние проблемы вибрации.

4.2. Концепция борьбы с повышенной вибрацией в объемных помещениях судов в условиях современного судостроительного производства.

4.3. Методы расчетного прогнозирования параметров вибрации конструкций, применяемые в процессе постройки судов

4.4. Виртуальные частотные испытания.

4.5. Снижение уровней ходовой вибрации в обитаемых помещениях танкера пр.

4.6. Рекомендации по рациональному конструированию надстроек.

Выводы.

Глава 5. Выбор технологических параметров и разработка динамического расчета центровки ^ валопровода и крепления лопастей винтов, обеспечивающих вибрационно-акустические характеристики корпуса и надстроек судна

5.1. Центровка валопровода и учет вибрационных нагрузок.

5.2. Динамический расчет технологических параметров центровки валопроводов и вибрационных нагрузок на их подшипники.

5.3. Снижение вибрации на транспортных судах путем применения гребных винтов с подвижным креплением лопастей на ступице.

Выводы.

Глава 6. Повышение эффективности корпусного производства на основе совершенствования технологии судостроения

6.1. Современное понятие технологии судостроения и основные направления ее совершенствования.

6.2. Роль и значение корпусных видов производств в общем цикле постройки судов

6.3. Совершенствование метода разработки организационно-тенологических схем постройки судна на основе математического моделирования.

6.4. Исследование влияния применения крупногабаритных листов на сокращение продолжительности и трудоемкости корпусных работ.

6.5. Исследование проблемы повышения эффективности использования производственных площадей сборочно-сварочного цеха

6.6. Исследование путей сокращения пригоночных работ в корпусостроении.

6.7. Исследование и обоснование параметров воздушных испытаний корпусов судов на герметичность взамен гидравлических.

6.8. Совершенствование спуска судов с наклонных продольных стапелей

6.9. Повышение эффективности использования построечно-спусковых комплексов.

Выводы.

Глава 7. Совершенствование управления производством и подготовки кадров 4.1 с использованием компьютерных технологий

7.1. Совершенствование систем управления судостроительными предприятиями на основе новых информационных технологий

7.2. Анализ систем управления производством и выбор системы управления с использованием компьютерных технологий.

7.3. Совершенствование структуры судостроительных предприятий.

7.4. Совершенствование организации и структуры на ГУП «Адмиралтейские верфи»

7.5. Исследование и разработка вопросов сохранения коммерческой тайны.

7.6. Разработка и внедрение системы управления и подготовки кадров на базе информационных технологий

Выводы.

Современное состояние отечественного судостроения вследствие как объективных, так и субъективных причин характеризуется резким уменьшением выпуска продукции. По данным академика В.М. Пашина [202], ежегодный объем российского морского транспортного судостроения в 1995-1997 годах составил примерно 70-80 тыс.т дедвейта, что соответствует около 0,2% от мирового судостроения. Это лучше, чем было в 1993 и 1994 годах, но далеко от того, что должно обеспечить существование отечественному судостроению.

В 1993 году принята программа возрождения торгового флота России (Постановление правительства № 966), основная цель которой была обеспечить экономическую и политическую независимость страны во внешней торговле к 2000 году. К сожалению, эта цель не была достигнута. Россия практически утрачивает значение морской державы - более 90% экспортно-импортных российских грузов перевозят иностранцы. У российских судовладельцев пока нет средств на строительство судов, и одним из важнейших, если не единственным, направлением является расширение экспорта судов. Однако выход на мировой рынок означает участие в жесточайшей конкурентной борьбе. Как известно, основными производителями новых судов являются Япония (до 40% от общего объема выпуска) и Южная Корея (до 35%), за которыми следуют судостроители Европы. Заметим, что зарубежные судовладельцы при заключении контрактов с судостроительными предприятиями в нашей стране занижают цену заказываемых судов на 15-20% от мировой цены [19] [26], объясняя это риском вложения средств в промышленность России. Кроме этого также оговаривается обязательность поставок зарубежными фирмами практически всего комплектующего оборудования, что составляет около 50% от стоимости судна. Даже отечественная компания «Лукойл» также потребовала поставок комплектующего оборудования от зарубежных фирм. Выход на мировой рынок выпукло высветил наши недостатки и те направления, которые могут обеспечить возрождение отечественного судостроения. Действующие в настоящее время в Санкт-Петербурге крупнейшие судостроительные предприятия России - ГУЛ «Адмиралтейские верфи», ОАО «Балтийский завод» и «Северная верфь» - отличает наличие открытых продольных наклонных стапелей, предназначенных, в основном, для постройки крупных и средних военных кораблей; отсутствие технологических потоков, соответствующих современным технологическим процессам постройки; недостаточная механизация технологических процессов, отсутствие современного технологического оборудования и оснастки и т.д. и т.п. Все это вызвало необходимость постановки вопроса о создании нового современного производства, соответствующего последним современным требованиям, не уступающего лучшим зарубежным образцам, которое бы позволяло создавать транспортные суда, конкурентоспособные на мировом рынке. Родилась идея, и были осуществлены первые проработки по созданию компакт-верфи в Санкт-Петербурге с годовой производительностью б транспортных судов общим водоизмещением 300000 т (танкеров или сухогрузов, контейнеровозов и т.п.). Создание такой компакт-верфи, на которой на закрытых построечных местах осуществлялась бы постройка судов с высокой технической готовностью (~ 90%), позволило бы прекратить производство на ОАО «Балтийский завод» и частично на ГУП «Адмиралтейские верфи», за исключением строительства подводюнктуры рынка является цена. Однако выход на мировой рынок транспортного флота помимо обязательного соотношения «цена - качество» тесно связан и с типом судов, предлагаемых к постройке, и с привходящими факторами, как-то: положение фирмы на мировом рынке, личными контактами между руководством предприятия и потенциальными заказчиками. Естественно,необходимо, чтобы тип судна, имеющий спрос на рынке, был достаточно близок заводу-строителю [27]; решение экономических проблем функционирования судостроительных предприятий. Основная цель конверсии заключалась в отказе от выпуска военной продукции, не находящей спроса в новых условиях, и выборе взамен ее такого ассортимента, который бы обеспечивал максимальную прибыль. Другие цели определялись социально-экономическими условиями функционирования предприятий и общей социально-экономической обстановкой: сохранением, по возможности, промышленно-производственного персонала, освоенных или близких к ним технологий, неустаревших производственных фондов; обеспечением стабильной эффективности производственной деятельности предприятия и необходимым военным потенциалом государства. Переход судостроительных предприятий на рыночную систему потребовал пересмотра некоторых принципиальных положений, ранее казавшихся незыблемыми. К ним относится маркетинговая политика и проблема стабильного обеспечения предприятий заказами, модернизация процесса разработки проектной и технологической документации, совершенствование организации управления производством, материальным обеспечением и сбытом путем компьютеризации этих процессов, подготовки соответствующих кадров и поддержания высокого уровня кадрового потенциала, расчетные оценки эффективности программы постройки; необходимость реформирования инфраструктуры, т.е. преобразование организации проектирования и постройки и изменение работы с информацией. Судостроение не только наукоемкое и высокотехнологичное, но и специфическое производство, отличающееся от машиностроения и имеющее свою информационную инфраструктуру. Одной из главных особенностей существующей практики является сложившийся стереотип рассматривать процесс создания судна как состоящий из двух независимых составляющих - проектирования и постройки. Существующая система разработки проектной документации ориентировалась на ЦКБ-проектанты, которые разрабатывали не только эскизные и технические проекты, но и всю рабочую, сдаточную и эксплуатационную документацию. Кроме того, они работали на несколько заводов. В процессе постройки вносилось большое количество изменений. Новые экономические условия позволяют решить эти проблемы, исходя из новых подходов, основа которых заключается в следующем: функции проектных предприятий (ЦКБ) и кон-структорско-технологических подразделений (технические службы) предприятий должны дифференцироваться. ЦКБ должны сосредоточиться на исследовательском проектировании с многовариантными проработками с особым вниманием к технико-экономическому анализу. Всю рабочую, сдаточную и отчетную документацию должны выполнять инженерные службы (центры) судостроительных предприятий. Разработку рабочей конструкторской документации следует выполнять одновременно с технологической, что позволит повысить технологичность конструкций, сократить сроки технической подготовки производства; повышение эксплутационных качеств и конкурентоспособности судов на основе новых конструкторско-технологических решений и систем искусственного интеллекта. Безаварийность эксплуатации судов является одним из главных показателей их качества. Среди основных причин аварий до 40% приходится на навигационные ошибки, совершающиеся вследствие переутомления экипажа, вызванного повышенным уровнем шума и вибрации, которые также отрицательно сказываются на надежности механизмов, систем и корпуса. Наибольший процент аварий приходится на танкеры малого водоизмещения. Снижение вибрации в обитаемых помещениях до требований санитарных норм является важной технической, социальной и экономической проблемой и необходимым условием их конкурентоспособности. Исключительно важное значение для повышения конкурентоспособности судов и их эксплуатационных качеств имеет использование систем искусственного интеллекта, дающих информацию о мореходности, непотопляемости и некоторых других эксплуатационных характеристиках судна в период рейса;

- повышение эффективности судокорпусного производства, которое составляет около 40% от общей трудоемкости постройки судов. Его характерными особенностями являются: высокая стоимость основных фондов; непосредственное влияние на все другие работы по постройке судна, так как для корпусников создание корпуса (отсеков и помещений) - это объект работы, а для всех остальных специальностей - место работы; большой объем трудоемких ручных работ, необходимость их механизации и автоматизации. Все это предопределяет необходимость перехода к индустриальным методам производства, способствующим решению главной задачи - обеспечению выполнения работ судокорпусных производств при единичной и мелкосерийной постройке методами массового производства. Первоочередными задачами здесь являются:

- в корпусообрабатывающем производстве - увеличение количества перерабатываемой стали с использованием программного компьютерного обеспечения автоматизированного расчета изготовления деталей и оснастки;

- в сборочно-сварочном производстве - совершенствование организации производства, и, в первую очередь, повышение эффективности использования производственных площадей и трудовых ресурсов;

- в корпусостроительном производстве - сокращение продолжительности стапельного периода и повышение эффективности использования построечных мест, сокращение объема гидравлических испытаний корпусов на непроницаемость и замена их на воздушные, совершенствование спуска судов с наклонных стапелей. Весьма важным для судокорпусного производства является повышение точности работ - это сложная научно-техническая проблема, включающая в себя комплекс различных проблем, к важнейшим из которых следует отнести определение взаимосвязанных требований к точности изготовления и установки корпусных конструкций с учетом технических возможностей и экономической целесообразности, а также повышение точности методов и средств измерения;

- совершенствование управления производством. Особенностью современного судостроительного производства является то, что дальнейший технический прогресс в этой отрасли возможен только при использовании методов, обеспечивающих высокую мобильность и гибкость производства [62], быструю его переналадку, а не коренную перестройку на выпуск новой продукции при минимальных затратах труда, средств, времени и материалов.

Исходя из изложенного, целью диссертации являются обоснование и разработка основных направлений совершенствования и повышения эффективности судостроительного производства в новых экономических условиях, обеспечивающих конкурентоспособность судов на мировом рынке.

Методической основой решения проблем в диссертации принят комплексно-системный подход, при котором объекты исследований рассматриваются как составные части научно-технического прогресса, связанные с особенностями судостроения, общим состоянием производительных сил, уровнем развития науки и техники. Указанные направления необходимо рассматривать как взаимосвязанные научно-технические, организационные и экономические в создании конкурентоспособных судов. При этом судно представляется как весьма сложная система, которая является объектом проектирования, производства и эксплуатации.

Все эти направления, обеспечивающие эффективную деятельность судостроительных предприятий в новых экономических условиях, были исследованы в ходе выполнения настоящей диссертационной работы. В итоге получены следующие научные результаты.

1. Составлен научно обоснованный прогноз развития мирового и отечественного судостроения на ближайший перспективный период, учитывающий состояние и развитие морских перевозок, структуру, возрастной состав транспортного флота и другие факторы. На основе этого прогноза определены типы, главные размерения и количество крупных и средних судов, строительство которых возможно и целесообразно на отечественных судостроительных заводах с учетом их современного состояния и перспектив развития. В качестве таких судов определены танкеры и суда для перевозки навалочных грузов.

2. В результате критического анализа особенностей централизованной системы планирования и изучения основ рыночной экономики разработана стратегия перехода судостроительных предприятий к хозяйственной деятельности в условиях рынка. Определены цели и задачи деятельности судостроительных предприятий в новых экономических условиях. При этом в качестве конечной цели принято получение прибыли. Обоснована все возрастающая роль менеджмента и маркетинга в достижении конечной цели и определена стратегия их поведения в современных условиях. Предложены критерии оценки структуры перспективной судостроительной программы предприятия в процессе ее формирования и разработана автоматизированная система оценки эффективности постройки судов на предконтрактной стадии.

3. Доказано, что радикальным путем совершенствования, повышения качества, сокращения продолжительности и стоимости технической (проектно-конструкторской и технологической) подготовки производства к постройке судов является переход к новым информационным технологиям и основанным на них интегрированным автоматизированным системам проектирования и технологической подготовки производства типа CAD/CAM. Выбору таких систем для конкретных условий применения должны предшествовать их тщательное всестороннее изучение и анализ с учетом типа создаваемых судов и кораблей, масштабов и состояния производства и ряд других факторов. Освоение систем типа CAD/CAM создает благоприятное усА' ловие для внесения коренных изменений в многолетнюю практику организации технической подготовки производства, а именно, передачу значительной части проектно-конструкторской подготовки, и в первую очередь рабочего проектирования, судостроительным предприятиям. В этом случае целесообразна реорганизация инженерных служб предприятия путем создания единого инженерного центра, осуществляющего конструкторскую и технологическую подготовку производства, оснащенного необходимыми программными и техническими средствами и укомплектованного квалифицированным персоналом.

4. Конкурентоспособность судов оценивается по ряду технических, эксплуатационных, экономических и других критериев. Среди них немаловажное значение имеет оценка уровня вибрации судов. Выполненный системный анализ имеющихся экспериментальных данных по вибрации танкеров позволил определить доминантные причины повышенной вибрации в их обитаемых помещениях и разработать единую концепцию и методологию решения проблемы борьбы с повышенной вибрацией судна в период его постройки и улучшения условий обитаемости в едином технологическом цикле. Разработан метод приближенного расчетного прогнозирования параметров собственных колебаний надстроек. Исследовано влияние общего изгиба ф' корпуса судна на вибрационные характеристики линии вала и пути их снижения технологическими мерами при формировании корпуса на построечном месте. Разработана концепция и методика частотных испытаний в процессе постройки судна, надстроек в целом, палуб надстроек, а также корпусов главных двигателей, предусматривающие их проведение в период постройки судна и позволяющие производить экспериментальное определение значения основных частот указанных конструкций и их отстройку от частот возмущающих усилий.

5. Определен перечень технологических параметров и разработана компьютерная система динамического расчета центровки судовых валопроводов и крепления лопастей гребных винтов, обеспечивающих требования по вибрационно-акустическим характеристикам надстроек.

6. Показана значительная роль судокорпусных видов производств в общем цикле постройки судна и в формировании таких важных в современных условиях технико-экономических показателей, как трудоемкость и продолжительность постройки. С учетом результатов выполненных ранее научных исследований и опытно-конструкторских разработок по важнейшим направлениям развития технологии судостроения определена область настоя

4, щих исследований по дальнейшему повышению технического уровня рассматриваемых видов производств и улучшению указанных выше технико-экономических показателей.

В результате выполненных исследований: • доказано, что разработка организационно-технологической схемы постройки судна, являющейся важнейшим разделом проектной технологии, должна основываться на математическом моделировании ее возможных вариантов и выборе наиболее рационального из них на основе принятых критериев. Разработана методика такого моделирования, а также необходимое программное и информационное обеспечение;

• подтверждены технико-экономическая возможность и целесообразность применения крупногабаритных листов в составе корпуса судна, в том числе в целях сокращения трудоемкости и продолжительности постройки судов;

• предложен интенсивный путь развития сборочно-сварочного производства для обеспечения изготовления корпусных конструкций в требуемые сроки и требуемой номенклатуре, предполагающий повышение интенсивности использования существующих мощностей. Разработана методика компьютерного расчета использования производственных площадей и трудовых ресурсов для обеспечения изготовления корпусных конструкций по заданной программе;

• подтверждено, что научной основой определения требования к точности изготовления и установки корпусных конструкций является размерно-технологический анализ точности формирования корпуса судна на построечном месте, позволяющий расчетным путем определить требования к точности изготовления и установке корпусных конструкций. При наличии математической модели корпуса судна, сгенерированной в системах типа CAD/CAM, методика такого анализа должна основываться на математическом моделировании точности формирования корпуса судна и применении компьютеров для расчета размерных цепей по корпусу судна;

• предложено применение оптико-электронных измерительных приборов в целях повышения точности измерений, оказывающей непосредственное влияние на точность изготовления и установки корпусных конструкций. Важным преимуществом таких приборов, кроме повышения точности измерений, является возможность создания на их основе автоматизированной измерительной системы для судового корпусостроения. Разработаны концепция такой системы и опытный макет;

• обоснована актуальность применения воздушных испытаний корпусов судов (особенно танкеров) на непроницаемость вместо гидравлических. Научно подтверждены эффективность воздушных испытаний при обнаружении возможных неплотностей и надежность расчетной методики назначения параметров испытаний, гарантирующих непроницаемость испытываемых конструкций;

• предложены пути повышения эффективности использования существующих продольных наклонных стапелей и совершенствования спуска судов на воду. Установлены основополагающие зависимости и разработаны расчетные методики проектирования процессов при-спуска частей корпуса при островном способе его формирования, подъема судна на свободную часть стапеля с целью ремонта и спуска судов для наиболее вероятных неординарных случаев.

Разработаны научно обоснованная система управления производством крупного судостроительного предприятия с использованием компьютерных технологий и соответствующее программное информационное обеспечение. Доказана необходимость и показаны конкретные пути реструктурирования производственных служб и цехов предприятия в современных условиях, разработана система управления и подготовки кадров на базе информационных компьютерных технологий. Предложена концепция создания учебных центров предприятия и созданы автоматизированные обучающие системы.

Все вышеизложенные научные положения прошли апробацию и большинство из них получило практическую реализацию на предприятиях отрасли. Наиболее полно это сделано на ГУЛ «Адмиралтейские верфи».

1. В основу составления перспективной программы строительства транспортных судов положен прогноз развития судостроения на ближайшие годы. В качестве перспективного судна принят танкер.

2. Разработана и активно осуществляется стратегия перехода предприятия к хозяйственной деятельности в новых экономических условиях. Усилена роль менеджмента и маркетинга. Созданы маркетинговые структуры, разработаны положения о дилерской и дистрибьютерской работе. Внедрены расчетные методы оценки эффективности программы постройки, финансирования, назначения величины аванса, предоплаты, кредита и инвестирования. Все это позволило решить проблему устойчивого обеспечения предприятия заказами и стабилизации его финансово-хозяйственной деятельности.

3. Внесены кардинальные изменения в методы и организацию выполнения технической подготовки производства на базе новых информационных технологий. В основу такой подготовки легла интегрированная автоматизированная система «TRIBON» (Швеция), получившая наибольшее распространение в мировом судостроении и способствовавшая переносу на предприятия значительной части проектно-конструкторских работ. В настоящее время рабочее проектирование осуществляется силами Инженерного центра, созданного в результате реорганизации инженерных служб предприятия. Инженерный центр оснащен современными программными и техническими средствами.

4. Решена актуальная для судостроения проблема повышения конкурентоспособности танкеров отечественной постройки на мировом рынке путем существенного улучшения вибрационных характеристик условий обитаемости. Внедрена концепция непрерывного технологического цикла противовибрационных мероприятий в процессе постройки танкеров, благодаря чему все строящиеся на предприятии танкеры стали удовлетворять требованиям ISO. Это позволило: исключить резонансные колебания надстроек и корпуса главного двигателя на базе частотных испытаний с последующей их отстройкой от частот возмущающих усилий, а также снизить уровень возмущающих усилий, индуцируемых системой вал-винт, с помощью специально разработанной и внедренной технологии сборки и сварки кормовой части судна.

5. Определены основные направления повышения эффективности судокорпусного производства, оказывающего существенное влияние на такие важные технико-экономические показатели постройки судов, как трудоемкость и продолжительность. Внедрены математические методы моделирования организационно-технологической схемы постройки судов, освоен островной способ формирования танкера с приспус-ком кормовой оконечности, позволяющий интенсивно использовать стапели, ведутся подготовительные работы по применению крупногабаритных листов в составе корпуса судна, внедрена методика компьютерного расчета использования производственных площадей и трудовых ресурсов сборочно-сварочного производства, что способствует его интенсификации, сокращен объем пригоночных работ в результате повышения точности изготовления и установки деталей и секций корпуса судна, расширена область применения воздушных испытаний на непроницаемость корпусных конструкций танкера взамен гидравлических; решены конкретные вопросы совершенствования конструкций спускового устройства, обеспечения неординарных спусков судов с наклонных продольных стапелей и подъема на них судов для ремонта.

6. Внедряется автоматизированная система управления предприятием на основе новых информационных технологий, осуществлена реструктуризация цехов и служб, внедрена автоматизированная система управления и подготовки кадров, создан учебный центр предприятия.

Внедрение результатов работ по диссертации обеспечило устойчивую работу предприятия в сложных современных условиях и создало необходимые предпосылки для развития этой деятельности в будущем.

Заключение

Создание и практическое использование ИС в области судостроения и морской техники во многом связаны с общими проблемами интеллектуальных технологий, среди которых можно отметить:

• представление и приобретение : данных и знаний (создание средств моделирования, достаточно точно отражающих способы,-используемые человеком при работе с объектами окружающего мира);

• человеко-компьютерное взаимодействие (недостаточно гибкая структура диалога и механизма объяснения полученных результатов);

• возможности решающих средств (трудности • ведения качественных и динамических рассуждений, недостаточная точность результатов при работе с неполными данными);

• эксплуатационные возможности (переход к открытым легко расширяющимся системам; совершенствование систем обучения; возрастание важности использования средств, охватывающих формальные теории сходства структурированных объектов и модели рассуждений, средств поддержки динамических и причинных рассуждений, а также соединения качественных и количественных рассуждений и возможностей комплексирования ИС с другими программными средствами).

Наряду с отмеченными следует выделить проблемы, выдвигаемые пользователями ИС. К ним относятся затраты, на разработку, недостатки в надежности, ограниченные возможности поддержки и развития ИС, трудности формализации знаний.

ИС должны помогать эксперту, а не заменять его. В связи с неизбежностью ошибок при решении неформализованных задач целесообразно выбирать приложения, не связанные с использованием ИС в автоматическом режиме, т.е. не включать их в контур управления.

В нашем перегруженном информационными потоками мире вполне понятна потребность пользователя как можно быстрее вынести категорические заключения о предлагаемой ему информации и средствах ее использования. Поэтому прагматический эффект заблуждений, основанных на ошибочном первом впечатлении, все острее сказывается на судьбах весьма перспективных проектов.

Трудности внедрения ИС во многом обусловлены рядом психологических факторов, к числу которых можно отнести ставший уже пресловутым психологический барьер перед компьютером " - - .

Обеспечение мореходности является одной из сложных и актуальных проблем динамики корабля на волнении. Сильная качка и инерционные'перегрузки ухудшают работу приборов и оборудования, делают невыносимыми условия жизни экипажа и пассажиров. Возникновение опасных ситуаций в штормовых условиях и при тяжелом обледенении нередко является причиной опрокидывания судов. Катастрофы немецких грузовых судов «Памир» и'«Ирэн Олдендроф», российского траулера «Бокситогорск», английских траулеров «Брю Круайдер», «Бостон Пайэнир», норвежского научно-исследовательского судна «Хелланд-Хансен» и, особенно, парома «Эстония» свидетельствует о просчетах при проектировании и эксплуатации судов, о недостатках национальных и международных норм остойчивостию Предлагаемая система представляет судоводителю уникальные данные, не доступные из судовой технической документации. Эти данные позволяют правильно управлять судном в сложной гидрометеорологической обстановке и принимать обоснованные решения по сохранению мореходных качеств, а также снизить расход топлива в штормовых условиях, что определяет эффективность системы.

Обеспечение непотопляемости связано с решением сложной и актуальной проблемы динамики судна с затопленными отсеками. Отсутствие надежных данных о характере затопления, посадки и остойчивости не дает возможности судоводителю принимать обоснованные решения в борьбе за живучесть судна. Гибель пассажирских судов «Титаник»; «Андреа Дориа», линкора «Новороссийск» и подводной лодки «Комсомолец» - тяжелые трагедии, унесшие тысячи человеческих жизней. Предлагаемая система дает возможность судоводителю осуществлять непрерывный контроль и прогноз развития ситуации, проводить мероприятия по спрямлению судна и восстановлению остойчивости. Эти преимущества определяют положительный эффект от использования системы.

Система разрабатывалась применительно к танкерам пр. 1596, серийно строящихся на ГП «Адмиралтейские верфи», однако они достаточно просто могут быть адаптированы к судам других типов и назначений.

Натурные испытания систем на борту танкера «Саре ВепаЪ> и их демонстрация на международной выставке-ярмарке в г. Ганновере (Германия) 6 апреля 1997 г. показали высокий уровень их разработок и значительный интерес к. системам со стороны потенциальных заказчиков судов. ' "•. ухверЖдаю ТчшЬй руководитель проблемы к. т. н., доцент В. Л. Александров

Программа натурных испытаний интеллектуальной системы анализа и прогноза мореходных качеств танкера дедвейтом 28 400 т. Танкер "Саре ВепаГ, Финский залив, 28.05-2.06.1998 г.

28.05.1998 Размещение испытательной группы. Инсталляция ИС.

Тарировка измерительной системы.

29.05.1998 Адаптация ИС к особенностям судна.

Тестирование базы знаний по модельным сценариям.

30.05.1998 Запись реализаций крена-дифферента.

Тестирование базы знаний по реальным сценариям.

Обучение ИС,

31.05.1998 Инсталляция ИС находовом мостике.

Режим функционирования ИС в реальных условиях эксплуатации.

1.06.1998 Режим функционирования ИС в реальных условиях эксплуатации.

Демонстрация комплекса ИС мониторинга безопасности мореплавания.

2.06.1998 Запись реализаций крена-дифферента.

Подготовка отчетной документации.

Демонтаж системы

Руководитель испытательной группы С.н.с., к.ф-м.н.,

А.В. Бухановский

Анализ результатов испытаний ИС «Мореходность»

1. Датчика крена и дифферента показали достаточную помехозащищенность, устойчивость к вибрациям, высокую чувствительность и точность измерений, приемлемую для используемых алгоритмов анализа информации. Однако для повышения достоверности измерений малых углов крена-дафференга необходимо увеличение периода собственных колебаний до 1-1.5 с.

2. Плата АЦП удовлетворяет требованиям, предъявляемым ИС. Однако имеющаяся программа-драйвер АЦП не позволяет организовать опрос платы по встроенному таймеру, функционирует только в реальном режиме ЦП и не обеспечивает доступ к датчику из многозадачной среды. Рекомендуется создание усовершенствованного драйвера.

3. Поскольку датчик обеспечивает линейную зависимость между входом и выходом на широком диапазоне углов, рекомендуется центровку производить программным способом.

Соответствующий алгоритм включен в состав ИС, >

4. ИС неудовлетворительно функционирует при малых углах бортовых колебаний. Не введено правило отслеживания колебаний, вызванных перетеканием воды в танках при балластировке. Требуется модернизация базы знаний.

5. Гидродинамическая модель определения характеристик ветрового волнения по параметрам бортовой качки судна (модель ОСТ) функционирует неудовлетворительно на волнении, близком к попутному или встречному. Необходимо модернизировать алгоритм расчета применительно к трехмерному волнению и проверить алгоритм многомерной интерполяции на наличие ошибок в коде программы.

6. Не предусмотрен достаточно простой критерий проверки адекватности гидродинамической модели идентификации волнения.

7. Превентивный прогноз волнения по скорости ветра не является достаточно убедительным, поскольку современные навигационные средства позволяют осуществлять более точные прогнозы с помощью синоптических карт и спутниковых данных.

8. База данных оказалась слабо развитой для обеспечения наиболее интересующих Заказчика случаев - перехода танкера при максимальной загрузке легким грузом при стесненных балластных операциях.

Общий анализ результатов испытаний ИС позволил сделать предположение, что наиболее прогрессивным путем развития данного направление будет создание интегрированных систем помощи судоводителю, включающих модули навигации, обеспечения грузовых операций и систему мониторинга безопасности мореплавания. При этом следует обеспечить автоматизированный ввод информации со всех судовых датчиков (скорость и направление ветра, скорость и курс судна, угол перекладки руля, датчики пожарной сигнализации и т.д.)

Исполнители испытаний: 2.06.98 г.

ДА.Васюйин А.В.Бухановский