По степени полноты цикла постройки судостроительные предприятия разделяются на судостроительные верфи и заводы. Судостроительная верфь - предприятие, в состав которого входят только построечные места (сооружения, на которых размещаются строящиеся суда), набережные и цехи по изготовлению деталей корпуса, корпусных конструкций, изготовлению и монтажу судовых трубопроводов и систем, монтажу различных механизмов, а также группа достроечных цехов. Все механизмы, устройства, оборудование, аппаратуру и приборы верфь получает от других специализированных предприятий. Верфи не получили широкого распространения в России и Украине. Преобладающими в нашей стране являются судостроительные заводы - предприятия, в состав которых, кроме цехов, непосредственно занятых судостроением, входят еще и цехи судового машиностроения. Эти цехи выпускают механизмы и оборудование как для нужд своего завода, так и для других предприятий в порядке кооперации.
В зависимости от материала корпуса строящихся судов судостроительные предприятия разделяют на предприятия металлического, железобетонного, пластмассового, деревянного судостроения. Различают также предприятия морского и речного судостроения. Предприятия морского судостроения по спусковой массе строящихся судов разделяют на 5 классов (табл. 1.3.1).
Таблица 1.3.1. Классификация судостроительных предприятий по спусковой массе судов
Основные цехи судостроительных заводов по характеру производства разделяют на цехи верфи и цехи машиностроительной части. Продукция цехов верфи предназначена для тех судов, которые строит этот завод. Цехи машиностроительной части изготавливают механизмы и оборудование часто без «привязки» к конкретному судну и сдают их на склад. Со склада они поступают на суда, строящиеся на данном заводе, или же в порядке кооперации на другие судостроительные предприятия.
Взаимное расположение цехов, построечных мест, спусковых сооружений и прочих зданий и сооружений, а также железных и автомобильных дорог, сетей газопроводов и других промышленных сетей завода определяется его генеральным планом. Компоновка генерального плана завода характеризуется коэффициентом застройки, равным отношению суммарной площади проекций всех зданий и сооружений к площади территории завода. На современных судостроительных заводах коэффициент застройки составляет около 0,50.
Работа судостроительного предприятия характеризуется следующими основными данными и технико-экономическими показателями:
годовой выпуск продукции в ценностном выражении (млрд. руб.) и в натуральном выражении (количество построенных судов, их дедвейт и т. п.);
количество работающих, в том числе производственных и вспомогательных рабочих;
удельный выпуск продукции в ценностном и в натуральном выражении (на одного работающего, на одного производственного рабочего, на 1 руб. основных фондов);
Судоходство – отрасль, которая зависит не только от фарватеров, глубины под килем и бравых капитанов. Во многом успех судоходных кампаний зависит от судостроения и судоремонта, а проектирование цехов судостроительных предприятий является довольно востребованной услугой, которую оказывает проектно-инжиниринговая компания V-GRAND. Судоремонт зачастую тесно связан с судостроительством. Работы по восстановлению и ремонту судов могут выполняться там, где осуществлялось их строительство. Или параллельно производится строительство других кораблей, отдельных агрегатов и узлов, предназначенных для судоходной отрасли. Современные предприятия, принадлежащие данной отрасли все чаще являются комбинированными:
- судостроительно-судоремонтными – когда на судостроительных заводах открываются судоремонтные цеха и участки;
- судоремонтно-судостроительными – когда судоремонтные предприятия потихоньку осваивают малое судостроительство.
Производится с учетом того, что судостроительные заводы являют собой комплекс оснащенных оборудованием и техникой предприятий, состоящих:
- из различных цехов и участков;
- системы подъемного и погрузочно-разгрузочного оборудования;
- собственной акваторией, предназначенной для спуска судов на воду, отстоя и т.д.
Специфика судостроительных заводов заключается в том, что они производят полное обслуживание судов. Что обязательно учитывается специалистами компании V-GRAND.
Расчет производственных мощностей при проектировании доков, верфей и цехов судостроительных предприятий
Выполняя п роектирование цехов судостроительных предприятий наши инженеры разрабатывают пакет документов по отдельным участкам или же всего производства в комплексе из расчета полного обслуживания судна.
Производственные мощности судостроительных и судоремонтных заводов размещают на берегах речных или морских акваторий.
В случаях, когда используются наливные доки, проектируются стапельные площадки, на которых впоследствии будут устанавливаться суда, чтобы приподнять их над уровнем воды. Благодаря такому подходу появляется возможность одновременного обслуживания сразу нескольких судов, чего нельзя добиться в сухих доках. Уровень наполнения водой наливных доков высчитывается при помощи таких инструментов, как технологические факторы.
Проектирование производственного участка для изготовления бортовой секции ширина (В)=35м, длина (L)=38м, количество (N)=50шт.
Построение и расчет параметров сетевой модели (сетевого графика).
Сущность, задачи и функции технологической подготовки производства. судно строительное сооружение современное
В условиях ускорения научно-технического прогресса современные суда, особенно с атомными энергетическими установками, представляют собой сложные инженерные сооружения, насыщенные большим количеством машиноприборных комплексов и устройств, управляемых на основе полной автоматизации. Научно-технический прогресс обусловливает следующие особенности, характерные не только для судостроения, но и общие для различных отраслей промышленности:
- 1. Принципиальное изменение условий постановки научно-технических, технологических и производственных задач при принятии решения о создании судна нового проекта. Если в прошлом решение принималось при наличии научно-технических и производственных возможностей для обоснования целесообразности и достаточной экономической эффективности постройки нового судна, то в настоящее время главным условием являются целесообразность и необходимость постройки нового судна или серии судов нового проекта, которые определяются требованиями дальнейшего социально-экономического развития страны. При этом значительное число теоретических вопросов являются нерешенными и требуют для своего решения интеграции науки с производством (создание новых научных и производственных подразделений), внедрение новых конструкционных материалов и технологий, проектирование и изготовление средств технологического оснащения, подготовки и переподготовки инженерно-технических и рабочих кадров по новым специальностям. Примерами новых постановок научно-технических, технологических и производственных задач в судостроении являются решения о создании судов разного функционального назначения с новыми принципами поддержания, о насыщении судов атомными энергетическими установками, сложными системами автоматики.
- 2. Принципиальная новизна значительного числа головных, опытных и опытно-штатных изделий, одновременно создаваемых в различных отраслях промышленности. Так, например, в создании подъемно-спускного устройства на промысловых судах или автоматизированных систем управления судном принимают участие многие предприятия отрасли и всей страны. Массовый и интенсивный характер создания и освоения новых изделий приводит к дефициту всех видов ресурсов и требует применения новых методов организации распределения ограниченных ресурсов между отраслями народного хозяйства, внутри отраслей между их объединениями и предприятиями.
- 3. Комплексирование изделий -- переход от создания отдельных изделий к созданию их комплексов. Эта особенность характерна в первую очередь для судостроения, в котором современное судно является сложным комплексом (см. ГОСТ 2.101--68 „Виды изделий"). Создание подобных комплексов базируется на проведении многочисленных научно-исследовательских, проектно-конструкторских, технологических, экспериментальных работ, строго взаимосвязанных во времени и выполняемых большим числом предприятий различных отраслей промышленности.
Эти особенности современного производства, в том числе и судостроительного, предопределяют свои требования к комплексной подготовке производства, основной составляющей которой по трудоемкости и по продолжительности является технологическая подготовка.
Технологическая подготовка производства представляет собой совокупность взаимосвязанных процессов, обеспечивающих полную технологическую готовность предприятия-строителя к постройке судов нового проекта, а также заданный рост технического уровня всех видов производства. Учитывая, что судостроительное предприятие имеет различные виды производства, такие, как судостроение (работы верфи), машиностроение, металлургия, производство товаров народного потребления (ТНП) и другие, ТПП также подразделяется по этим видам производства (ТПП верфи, ТПП МСЧ и т.д.).
Удельные значения (в %) видов производства на предприятии-строителе полного профиля:
Предприятие полного профиля - 100;
Судостроение (работы верфи) - 50-55;
Машиностроение (МСЧ, МЗК) -25-30;
Металлургия 5-10;
Производство ТНП -3-5.
Удельные значения видов ТПП (в %) на предприятии-строителе полного профиля:
ТПП предприятия-строителя - 100;
ТПП верфи - 60;
ТПП МСЧ - 20;
ТПП металлургии - 10;
ТПП ТИП - 10.
Наиболее трудоемким видом технологической подготовки производства является ТПП верфи, которая представляет собой совокупность взаимосвязанных процессов, обеспечивающих технологическую готовность предприятия к постройке судов нового проекта, а также заданный рост технического уровня производства верфи и каждого из его видов.
В организации ТПП верфи имеется принципиальное отличие от этого вида подготовки производства в других отраслях машиностроения, которое заключается в том, что технологическая готовность машиностроительного предприятия предусматривает наличие на нем полных комплектов конструкторской и технологической документации (ГОСТ 14.004--74), в то время как эта готовность в судостроении основана на передаче в производство конструкторских и технологических документов очередями. Кроме этого, особенностями организации ТПП верфи являются:
ТПП верфи организуется по десяти видам производства (корпусообрабатывающему, сборочно-сварочному, корпусостроительному, трубообрабатывающему, механомонтажному, производству изделий корпусодостроечной номенклатуры, производству и монтажу слесарно-корпусного насыщения, изготовлению и монтажу труб судовой вентиляции, производству и монтажу изделий отделки и оборудования судовых помещений, производству по монтажу изоляции и по лакокрасочным покрытиям, по испытаниям и сдаче судов), что значительно усложняет координацию работ, увеличивает их номенклатуру и трудоемкость;
конструкторская подготовка производства в ПКБ по срокам совмещается с ТПП предприятия-строителя судна путем участия технологов этого предприятия в работе ПКБ, начиная со стадии эскизного и технического проекта;
значительное число организационно-технологических документов разрабатывается на стадии технического проектирования;
технологические документы разрабатываются и передаются в производство очередями по мере поступления на предприятие-строитель соответствующих рабочих конструкторских документов верфи;
функции ТПП верфи шире функций ТПП в других отраслях машиностроения и дополнительно включают обеспечение технологичности судовых конструкций и испытаний механизмов, систем, оборудования, отсеков и судна в целом, типизацию технологических процессов в каждом из десяти видов производства верфи.
Удельные значения трудоемкостей выполнения работ (в %) по функциям ТПП верфи:
ТПП верфи - 100;
Обеспечение технологичности конструкций - 8;
Проектирование технологических процессов - 50;
Проектирование и изготовление СТО - 20;
Организация и управление процессом ТПП - 12;
Обеспечение изготовления головных и опытных образцов - 5;
Корректировка технологической документации - 5.
Подразделения, занятые в технологической подготовке производства.
Подготовку производства на судостроительном предприятии возглавляет главный инженер, которому подчинены все службы, ведущие разработку конструкторской, технологической, организующей и другой документации.
Центральной службой, обеспечивающей выполнение работ по подготовке производства, является отдел главного технолога (ОГТ). В ее составе работают следующие подразделения общезаводского назначения: централизованного планирования подготовки производства, распределения работ между цехами, нормирования материально-технических ресурсов, расчета производственной мощности цехов и сводной трудоемкости, необходимых для выполнения производственных заказов.
Специализированные бюро разрабатывают принципиальную технологию постройки корпуса судна, изготовления и монтажа трубопроводов, механизмов и оборудования, достроечно-отделочных работ, готовят технологическую документацию для цехов. Отдел главного конструктора (ОГК) разрабатывает проектно-конструкторскую документацию, необходимую в цехах основного и вспомогательного производств по их дооборудованию, частичной, реконструкции, развитию и совершенствованию производства. Весьма квалифицированное конструкторское подразделение специализируется на проектировании оснащения, создаваемого совместными усилиями конструкторов и технологов. Отдел главного металлурга выполняет всю необходимую технологическую и организационную документацию для металлургических и кузнечно-прессовых цехов, а также по термической обработке литья и поковок. Отдел механизации и автоматизации производства (ОМА) на основе заявок цехов и наличия разработок, выполненных отраслевыми научно-исследовательскими институтами, организует и осуществляет технические, технологические и другие мероприятия по плану повышения технического уровня и перевооружения производства. Значительная часть решений, принимаемых к реализации в порядке повышения эффективности производства, основана на информации, регулярно представляемой в распоряжение специалистов отделом научно-технической информации (ОНТИ), располагающим фондом различной информационной литературы.
Отдел стандартизации обеспечивает все подразделения предприятия необходимыми комплектами стандартов: государственных, отраслевых, республиканских и предприятия, контролируя их применение непосредственно на рабочих местах технологов и конструкторов, а также в цехах при изготовлении и приемке продукции. Отделы инструментального хозяйства (ОИХ), главного энергетика (ОГЭ) и главного механика (ОГМ), наряду с большой производственной работой по оперативному обеспечению цехов основного производства, выполняют значительные объемы работ по разработке перспективного развития производства предприятия, систематически расширяющего производственные возможности основных цехов, а также инструментального хозяйства, энергоснабжения и ремонтно-эксплуатационной базы предприятия. Отдел технического обучения (ОТО) участвует в организации учебно-методической работы в производственно-технических училищах (ПТУ), готовящих кадры для предприятия, и организует учебу рабочих и ИТР по повышению их квалификации.
Лабораторная база и метрологическая служба выполняют крупные работы, обеспечивающие высокое качество изготовляемой продукции. Крупным подразделением с весьма широким объемом задач является отдел, ведающий разработкой, освоением и внедрением автоматизированных систем управления предприятием (АСУП). Этот отдел, располагая электронно- вычислительной, счетно-перфорационной и другой оргтехникой, штатом математиков-программистов и операторов, работает практически со всеми подразделениями предприятия. Технологические бюро цехов (ТБ) выполняют большой объем работ по подготовке производства, выпуская всю оперативную технологическую документацию для производственных участков и бригад рабочих.
Таким образом, в подготовке производства по всем ее разделам заняты десятки общезаводских и цеховых служб, а также многие сотни специалистов проектно-конструкторских и научно-исследовательских организаций, работающих по договорам. Поскольку в подготовке производства участвуют многие сотни исполнителей, необходимо учитывать с достаточной достоверностью трудовые затраты на конструкторские, технологические и другие виды разработок, выполняемых в этот период. На основе просуммированных статистических данных по трудовым затратам могут быть созданы типовые нормативы по затратам на отдельные работы, выполняемые инженерно-техническими работниками служб подготовки производства.
Особенности технологической подготовки производства при постройке различных типов судов; основные направления совершенствования и сокращения сроков ТПП.
Для современного уровня развития судостроительного производства, и особенно на предприятиях, где нередко одновременно строится несколько разнотипных головных судов, организация технологической подготовки производства по оптимальному пути весьма затруднена из-за большого числа влияющих на нее факторов. Положение усугубляется наличием значительного количества технологических документов, причем их объем по мере усложнения проектов судов возрастает, преимущественно за счет дублирования документов по однотипным работам, выполняемым на разных этапах постройки судов. В этих условиях разработка, учет, контроль движения и корректировка технологических документов становятся сложной задачей.
Учитывая, что основная задача ТПП связана с сокращением затрат и сроков постройки головного судна нового проекта, можно выделить главное направление совершенствования ТПП - разработка и внедрение комплекса отраслевых стандартов системы технологической документации верфи (ОСТД верфи). Отраслевые стандарты представляют собой типовые правила разработки и оформления документов для каждого из десяти видов судостроительного производства в соответствии с требованиями унификации, модульно-агрегатного метода проектирования и постройки судов, автоматизированного технологического проектирования и управления процессом ТПП.
Таким образом, в условиях интенсификации судостроительного производства автоматизация производственных процессов и инженерно-управленческого труда, в том числе процессов ТПП, является одним из решающих условий повышения производительности труда и эффективности производства. В настоящее время в судостроении разработана и внедрена на предприятиях отрасли первая очередь ОСТД верфи, которая устанавливает виды технологических и организационно-технологических документов по десяти видам производства верфи, а также правила разработки, согласования и утверждения этих документов, общие для отраслевых стандартов „Технологические документы судостроительной верфи" на основе и в дополнение к государственным стандартам ЕСТД.
К организационно-технологическим документам верфи относятся графические и текстовые документы, определяющие отдельно или в совокупности технологию и организацию производственных процессов постройки судов, а также организацию работ по всем видам комплексной подготовки производства к постройке судов различных проектов. В зависимости от назначения документы верфи подразделяются на основные и вспомогательные. К основным относятся документы, которые содержат необходимую информацию для организации комплексной подготовки производства и постройки судна данного проекта в целом, а также документы, определяющие технологические процессы постройки судна в каждом из видов судостроительного производства. Вспомогательными являются документы верфи, предназначенные для обеспечения одной или совокупности функций организации, нормирования, планирования и учета процесса постройки судна.
Основные документы верфи подразделяют на документы общего и специального назначения. К документам общего назначения относятся организационно-технологические документы и документы технологических процессов независимо от применяемых технологических методов изготовления изделий. К документам специального назначения относятся документы технологических процессов, входящие в отдельные виды судостроительного производства и выполняемые специализированными средствами технологического оснащения.
Виды, назначение и формы вспомогательных документов верфи, а также документов технического контроля устанавливаются стандартами предприятия (СТП) по каждому виду судостроительного производства.
Существующие в настоящее время стандарты Единой системы технологической подготовки производства разработаны для предприятий машиностроительной и приборостроительной отраслей промышленности. Для предприятий судостроения со специализацией выпуска чисто машиностроительной и приборостроительной продукции они приемлемы. Но для судостроительных предприятий полного профиля, где преобладающими являются работы верфи, эти стандарты не охватывают решения большого числа (до 60--70%) задач технологической подготовки производства, поэтому необходимы соответствующие отраслевые стандарты. Они должны основываться на государственных стандартах, учитывать условия и специфику судостроения.
Создание ОСТПП верфи является сложной задачей, но жизненно необходимой, особенно в условиях интенсификации производства на основе ускорения научно-технического прогресса. Для решения этой задачи разработана в отрасли долгосрочная комплексная научно-техническая программа, первая очередь которой реализована.
ОСТПП верфи -- это система организации и управления процессом ТПП верфи. Она предусматривает широкое применение прогрессивных типовых технологических процессов, стандартной технологической оснастки и оборудования, средств механизации и автоматизации производственных процессов, инженерно-технических и управленческих работ, средств робототехники и ЭВМ. Цель разработки и внедрения ОСТПП верфи заключается в сокращении сроков и затрат на подготовку производства к постройке головного судна нового проекта путем использования стандартных и типовых решений, автоматизированных методов проектирования и управления, повышения уровня специализации и кооперирования при обеспечении производства современными средствами технологического оснащения.
ОСТПП верфи должна обеспечивать постройку судов различных проектов с высоким качеством производства работ на основе организации высокомеханизированных и автоматизированных производственных процессов, автоматизации процессов управления. Она также должна способствовать постоянному совершенствованию подготовки производства и самого производства путем широкого применения прогрессивных технологических процессов, модульно-агрегатных методов проектирования и постройки судов, оборудования с программным управлением, использования средств робототехники и в конечном итоге создания гибких производственных систем разных уровней.
Внедрение ОСТПП верфи на предприятиях отрасли позволит:
оптимизировать организационные структуры и положения о службах ТПП на предприятиях;
использовать комплекс стандартов ОСТПП верфи;
применить типовые проектные решения с оптимизацией задач планирования, управления и анализа ТПП;
совершенствовать ТПП на основе системно-структурного анализа, моделировать процесс управления на основе экономико-математических методов и технических средств обработки информации.
Технологическая подготовка, длительное время выполнявшаяся традиционными методами, представляла собой трудоемкий и длительный процесс. Поэтому на его совершенствование были направлены усилия многих ученых и специалистов, которые вели разработки по ряду направлений. Среди них наиболее перспективным оказалось направление, основанное на применении математических методов и ЭВМ. В первую очередь это направление коснулось плазово-технологической подготовки производства, в связи, с чем потребовалось создание математической модели корпуса судна. Позднее круг задач, решаемых с применением математических методов, постепенно расширялся, о чем свидетельствуют приведенные в настоящей главе примеры. Однако при решении задач отсутствовали единые подходы к разработке программного и информационного обеспечения. В дальнейшем, в условиях возрастающей сложности судов, необходимости сокращения сроков их постройки, расширения применения математических методов и ЭВМ в инженерной деятельности, создания оборудования с ЧПУ, все в большей мере проявлялась необходимость дальнейшего совершенствования технологической подготовки производства, в первую очередь, на основе новых информационных технологий и создания на их базе автоматизированных систем (АСТПП).
Под АСТПП понимается система технологической подготовки производства на базе системного применения средств автоматизации инженерно-технических работ, обеспечивающая оптимальное использование персоналом программного обеспечения и технических средств автоматизации при выполнении функций ТПП.
К основным преимуществам АСТПП при подготовке производства следует отнести сокращение сроков ТПП, повышение качества работ, увеличение производительности труда инженеров и их сокращение до необходимого числа, облегчение получения оперативной информации о текущем состоянии ТПП, облегчение и ускорение корректировки разработок, обеспечение эффективного взаимодействия с другими системами автоматизированного проектирования. Ретроспективный анализ показал, что разработка АСТПП осуществлялась на ряде общих принципов, включая принципы: системного и информационного единства, развития, стандартизации, эргономичности и др.
Принцип системного единства заключается в том, что отдельные элементы системы должны разрабатываться и функционировать как часть единого целого. Наибольший эффект будет при комплексной автоматизации решения задач на всех этапах ТПП. При этом вся АСТПП может быть частью более крупных и сложных структур.
Принцип информационного единства состоит в использовании в подсистемах единых условных обозначений, символов, терминов, способов представления входной и выходной информации.
В соответствии с принципом развития АСТПП должна создаваться как открытая система с учетом возможности ее дополнения новыми подсистемами и корректировки имеющихся. Большинство АСТПП создавалось поэтапно, что позволяло учитывать изменения реальной системы и компенсировать возможные неточности исходных данных на первоначальном этапе разработки системы включением соответствующих элементов.
Принцип стандартизации призван обеспечить на базе унификации, типизации и стандартизации подсистем гибкость АСТПП, что позволяет снизить затраты и время на их разработку и эксплуатацию. Большое значение в настоящее время приобретает, например, использование единого общесистемного программного обеспечения.
Принцип эргономичности учитывает особенности взаимодействия человека с вычислительной техникой в процессе решения задач. Современные АСТПП представляют собой человеко-машинные системы. Человек (пользователь) является их активным составным элементом. Поэтому важно правильно распределить функции между человеком и вычислительными средствами. Актуальность проблемы связана также со слабой нормализацией большинства технологических задач, которые может решать АСТПП.
В связи с этим одним из направлений развития АСТПП является их расширение за счет включения в них новых задач. Немаловажное значение имеет в настоящее время интеграция АСТПП с другими автоматизированными смежными системами такими, как САПР, что уже осуществляется практически, автоматизированной системой проектирования средств технологического оснащения и автоматизированной системой управления проектами (АСУПр).
Основное назначение автоматизации управления проектами -- повышение производительности труда, связанного с процессами сбора, обработки, анализа данных о ходе реализации проекта, проведением необходимых аналитических и прогностических расчетов, а также расчетов по выработке вариантов для принятия управленческих решений.
Для облегчения решения этих задач и предназначены АСУПр. Они предоставляют возможность разрабатывать на предприятии комплекс документов по техническому, экономическому планированию. Мощные возможности данных систем позволяют быстро и точно обработать большой объем разнородной информации, произвести ее всесторонний анализ, выпустить различные типы производственной документации.
АСУПр прошли долгий эволюционный путь от программных средств, облегчающих решение локальных задач (в рамках проекта), до «мыслящих систем», дающих информацию для ответов на вопросы: «Что, если?», и базирующихся на математическом аппарате сетевого моделирования и вероятностных методов расчетов.
В настоящее время рынок АСУПр -- это целый сегмент рынка программного обеспечения, постоянно растущий и развивающийся. Одними из первых систем, пришедших к нам из мира управления проектами, были TIME LINE и MS Project (1990-е г.). Это были дешевые программные продукты. Изучение их возможности показало, что имеющийся комплекс ограничений на объемы обрабатываемой ими информации ставит под сомнение их применение на крупных предприятиях.
Тысячу лет назад в современных Сиракузах в ванне сидел изобретатель пытавшийся узнать, сделана ли королевская корона из чистого золота. В конце концов, он нашел ответ, выскочил из ванны, и голышом побежал по улице, оглашая окрестности знаменитым теперь возгласом «Эврика». Так из истории Архимед открыл основополагающий закон физики - на тело частично или полностью погруженное в воду действует сила, равная массе воды вытесненной этим телом. Вес тела выступает в роли давления, направленного вниз и может противодействовать давлению воды направленному вверх; если две эти силы равны тело плывет. Благодаря закону Архимеда человек получил возможность строить корабли любого размера из любого материала, а закон остается основной формулой при расчетах этих показателей.
Современная технология судостроения разделяется на несколько этапов.
КОНСТРУКТОРСКАЯ ПОДГОТОВКА
В период конструкторской подготовки производства разрабатывают проект судна. Разработку проекта корабля, как правило, проводят в четыре этапа:
1. Техническое предложение
Техническое предложение содержит: схемы общего расположения судна, мидель-шпангоута, расположения механизмов в машинном отделении, расположения специальных устройств и эксплуатационно-экономический расчет.
2. Эскизный проект
Эскизный проект содержит чертежи общего расположения судна, теоретический чертеж, конструктивный мидель-шпангоут, расчеты весовой нагрузки.
3. Технический проект
Технический проект содержит: договорную документацию (чертежи общего расположения судна, спецификации по общесудовой, корпусной и механической части, системам и электрооборудованию), проектную документацию (чертежи по общесудовой и корпусной части), чертежи по механической части (установка главных двигателей и валопровода и схемы трубопроводов), чертежи общесудовых систем, чертежи электрооборудования, расчеты прочности по теории корабля, весовой нагрузки.
4. Рабочий проект
Рабочий проект содержит: рабочие чертежи и всю технологическую документацию, объем которой устанавливает предприятие-судостроитель в зависимости от степени подготовленности производства, от типа и размерений судна, размера серии и прочих данных. В состав рабочего проекта входят разрабатываемые вновь, а также типовые, обезличенные и нормализованные чертежи.
При конструкторской подготовке производства осуществляется унификация оборудования и материалов, решаются вопросы о технологичности конструкций и ремонтопригодности судна, обосновывается метод его постройки и производится разбивка корпуса на секции. Существует несколько способов сборки корпуса судна на стапеле: подетальный, секционный и блочный.
При подетальном способе предусматривается сборка корпуса на стапеле из отдельных деталей. Производственный цикл стапельной сборки корпуса судна в этом случае очень длительный. Сокращают его применением секционного и особенно блочного способов, обеспечивающих: расчленение процесса сборки на предварительную и стапельную; перенос значительной части корпусосборочных работ в цех; применение автоматической и полуавтоматической сварки; установку оборудования в секции и блоки.
При секционном способе формируют корпус на стапеле преимущественно из предварительно собранных плоскостных, полуобъемных или объемных секций. Плоскостные секции состоят из полотнища плоского или с прогибью не больше меньшего размера секции в плане с приваренным к нему с одной стороны набором одного или двух направлений. Полуобъемными называют такие секции, у которых стрелка прогиба полотнища меньше размера секции в плане. Объемными считают такие секции, высота балок набора которых превышает меньший размер секции в плане.
При блочном способе корпус судна на стапеле собирают из блоков судна или блоков секций. Блок представляет собой часть корпуса судна, по возможности ограниченную конструкциями, образующими замкнутые отсеки, с установленными механизмами, трубопроводами, изоляцией. Его собирают из плоскостных секций днища, бортов, палубы и переборок, полуобъемных и объемных секций. При разбивке корпуса на секции учитывают производственные, конструктивные и технологические факторы.
РАЗБИВКА КОРПУСА СУДНА НА ПЛАЗЕ
Конструкторские бюро обычно выполняют чертежи корпусов судов в масштабе 1:25, 1:50 или 1:100. При изготовлении деталей и конструкций корпуса по таким чертежам неизбежны масштабные ошибки. Кроме того, эти чертежи не всегда содержат все данные, необходимые для определения точной формы и размеров деталей и конструкций, так как, например, теоретические чертежи выполняют лишь по части сечения шпангоутов, ватерлиний и батоксов. Поэтому на плазе предприятия вычерчивают теоретический чертеж корпуса судна в натуральную величину в трех проекциях. Используя такой чертеж, снимают плазовые данные, заносят их в таблицы, вычерчивают эскизы или изготовляют необходимую оснастку для выполнения корпуснозаготовительных, корпусносборочных и других работ. Плазовые работы - ответственная операция. Недостаточная точность их выполнения может привести к браку.
Плаз представляет собой помещение со специально подготовленным ровным полом, обычно набранным из деревянных квадратных брусков или уложенных на ребро досок, которые чисто строгают, выверяют по шергеню во всех направлениях, грунтуют, шпаклюют и окрашивают масляной краской серого цвета. Плаз должен иметь хорошее естественное и искусственное освещение, и в нем должны поддерживаться постоянные температура и влажность. При разбивке корпуса судна на плазе используют теоретический чертеж корпуса, таблицу плановых ординат, чертеж растяжки наружной обшивки, схему разбивки корпуса на секции и рабочие чертежи секций.
ИЗГОТОВЛЕНИЕ КОРПУСНЫХ ДЕТАЛЕЙ
Все корпусные детали разбиты на группы по принципу однородности операций. За основу классификации принимают обычно следующие признаки:
толщину исходного материала;
конфигурацию контура деталей;
наличие и вид погиби;
наличие вырезов и отверстий;
наличие разделки кромок под сварку;
Существуют различные классификаторы корпусных деталей, согласно которых все корпусные детали разбиты на типовые классы и группы. В зависимости от конкретных условий некоторые группы могут быть объединены. На основе принятой разбивки определяют маршрутную технологию обработки деталей и выбирают необходимое оборудование. Весь листовой и профильный металл, применяемый при постройке судов, должен иметь ровную поверхность, так как неровности затрудняют выполнение разметки и резки деталей, а также сборки и сварки корпусных конструкций. Стрелки прогиба листов толщиной 1,5-5 мм не должны превышать 3 мм на метр длины, а у листов толщиной 6-18 мм допускаются до 2,5 мм на метр длины. Профили не должны иметь отклонений от прямолинейности более 2 мм на один метр и более 8 мм на всю длину полосы.
Однако, поступающий на заводы листовой и профильный металл, из-за наличия внутренних напряжений, вызванных неравномерностью охлаждения при прокатке, а также вследствие механических воздействий при транспортировке и погрузочно-разгрузочных работах, как правило, бывает неровным, листы имеют волнистость по длине, местные выпуклости и серповидную кривизну, а профили - винтообразную кривизну и волнистость. Листы и профили, волнистость которых превышает допустимую, правят. У деформированных листов и профилей одна часть волокон вытянута, а другая укорочена, и правка их сводится к выравниванию волокон по длине за счет сжатия вытянутых или растяжения укороченных. Так как растянуть волокна проще, чем сжать, правка листов и профилей основана на принципе растяжения волокон.
Правку выполняют вручную на плите ударами кувалд главным образом профильного металла или механизированными методами, самым распространенным из которых является правка на многовалковых листоправильных вальцах.
Сильно деформированные листы из тонколистовой стали правят на более толстом подкладном листе. Иногда ИСПОЛЬЗУЮТ одновременно подкладной лист и полосовые прокладки. Технология правки листов в листоправильных вальцах регулярно совершенствуется.
ТЕХНОЛОГИЯ ОЧИСТКИ КОРПУСНОГО МЕТАЛЛА
Для сохранности корпусов судов в надлежащем техническом состоянии в течение установленного срока службы все поверхности корпусных конструкций должны быть защищены от коррозии. Это достигается их грунтовкой и окраской. Однако поступающий на заводы листовой и профильный металл покрыт прокатной окалиной и образующейся при транспортировке и хранении ржавчиной. Поэтому весь корпусный металл должен быть очищен.
Наиболее производительна очистка корпусного металла химическим и дробеметным способами.
При химическом способе очистки с поверхности металла при травлении в соответствующих растворах удаляются окислы.
Оборудование участка химической очистки металла состоит из последовательно расположенных ванн, заполненных соответствующими растворами, кассет для загрузки металла в ванны и устройства для сушки очищенных листов. Большого распространения химический способ очистки не получил из-за трудности нейтрализации сточных вод. Дробеметный способ очистки заключается в очистке поверхности выбрасываемой металлической дробью под действием высокой центробежной силы. Ударяясь, она удаляет с поверхности металла имеющиеся на ней загрязнения, ржавчину и окалину. После дробеметной обработки поверхность металла приобретает чистый равномерно-шероховатый вид.
ТЕХНОЛОГИЯ РЕЗКИ КОРПУСНЫХ ДЕТАЛЕЙ
гильотинные ножницы
После нанесения разметки корпусных деталей с помощью шаблонов и фотопроекционным способом осуществляется резка деталей. Существует два способа резки корпусных деталей: механический и тепловой. Механическую резку выполняют на ножницах - гильотинных, дисковых, вибрационных и пресс-ножницах.
резка металла лазерной установкой
Тепловая резка основана на сгорании металла, нагретого до температуры воспламенения в струе чистого кислорода и удалении этой струей образующихся окислов. Для нагрева металла используют пламя горючих газов.
ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ СБОРКА И СВАРКА КОРПУСНЫХ КОНСТРУКЦИЙ
Сборочно-сварочные процессы состоят из нескольких основных операций: разметки мест установки деталей; первичного наведения деталей и проверки их положения; причерчивания для удаления припусков; совмещения кромок и закрепления деталей на прихватки или механическим способом; сварки швов и контроля их качества, а также некоторых дополнительных операций: тепловой резки или пневматической рубки при подгонке для удаления припусков; проверки положения и контроля установки деталей и узлов; правки конструкций после сварки.
Целью сборки корпусных конструкций является закрепление собираемых частей конструкции. Сварку соединений в конструкции выполняют в основном механизированными способами (автоматическая сварка под слоем флюса, полуавтоматическая сварка в среде С02 и порошковой проволокой, электрошлаковая, односторонняя сварка с формированием обратного шва). На всех этапах сборки и сварки выполняют проверку положения (контроль) деталей и узлов.
УЗЛОВАЯ СБОРКА И СВАРКА
Наиболее простыми элементами предварительной сборки корпуса являются узлы - технологически законченные части конструкции, из которых в последующем собирают и сваривают секции или корпус судна. Узлы состоят из двух и более деталей, составляющих балочные, фундаментные, рамные и бракетные конструкции, а также листовые полотнища. Изготовление их сравнительно легко поддается механизации и автоматизации, в особенности для корпусов плоскодонных судов с большой цилиндрической частью. Для изготовления узлов, в зависимости от степени механизации, существуют следующие способы: свободная сборка и сварка; кондукторная сборка и сварка; станочная сборка и сварка; сборка на поточных линиях.
Свободную сборку узлов можно выполнять на универсальных сборочных плитах или просто на ровных площадках цеха. Целесообразность такой сборки может быть оправдана только экономическими соображениями - при очень малой серии строительства судов. В большинстве же случаев свободную сборку следует заменять на кондукторную или станочную, при которых экономия труда составляет более 40 процентов. При свободной сборке все операции выполняют вручную. При свободной сборке для качества изготовления применимы временные переносные приспособления (упоры, фиксаторы, струбцины).
Кондукторную сборку узлов , как правило, выполняют без разметки и прихватки элементов; при этом устраняется необходимость удерживать детали при наведении и проверке положения. Кондуктор - это приспособление или устройство, позволяющее закреплять детали узла относительно друг друга в нужном положении, стягивать и удерживать их от свободного перемещения во время сварки; строго контролировать геометрические параметры узла. При сборке в кондукторе уменьшаются сварочные деформации на 30 процентов по сравнению со свободной сборкой и сваркой узлов. При больших сериях строительства судов используют специализированные кондукторы, при малых - универсальные и быстро переналаживаемые.
Станочная сборка и сварка узлов является наиболее прогрессивной. Однако для ее осуществления требуются определенные условия и, прежде всего, достаточно большая серийность изделий. Станочное изготовление узлов отличается высокой производительностью, достигаемой за счет механизации операций, а также за счет совмещения сборки и сварки в единый процесс. Удельное значение механизируемых операций достигает 80 процентов, что позволяет повысить по сравнению с кондукторной сборкой производительность более чем в 2 раза.
СБОРКА И СВАРКА СЕКЦИЙ
Сборка и сварка секций корпуса и надстроек - основные процессы постройки судна. Трудоемкость изготовления секций составляет более половины от общей трудоемкости сборки и сварки корпуса.
Расчленение корпуса на секции и установка их в удобное для сборки положение определили потребность в такой технологической оснастке, которая бы создавала базовую опору и фиксировала сложные обводы судового корпуса, обеспечивала взаимозаменяемость всех изготовляемых на ней секций. Основными видами оснастки для изготовления секций являются стенды и кондукторы, снабженные различными приспособлениями и переносными средствами механизации.
Изготовление блоков секций. Для сокращения стапельных работ, увеличения объема насыщения деталями, узлами и агрегатами механического оборудования судна отдельные плоскостные или полуобъемные секции и узлы собирают (формируют) в блоки секции. К этому типу также относятся и блоки надстроек, формируемые из плоскостных секций и палуб. Сборку и сварку блоков секции выполняют на опорных устройствах типа кильблоков или «клеток» на стапельных тележках и в стапель-кондукторах. Сварочных швов при изготовлении блоков сравнительно мало, поэтому сварочные деформации незначительны.
СПОСОБЫ СБОРКИ КОРПУСА СУДНА
При постройке судна существует несколько способов сборки корпуса судна.
секционная сборка корпуса судна
Технология судостроения на стапеле из плоскостных и объемных секций включает комплекс установочно-проверочных работ. Установочные работы состоят из операций по раскреплению и перемещению секций, проверочные - по проверке положения конструкции. Значительная трудоемкость этих работ объясняется наличием технологических припусков, которые на стапеле необходимо размечать и обрезать. Наличие припусков по монтажным кромкам заставляет при сборке корпуса на стапеле дважды устанавливать и проверять положение каждой секции (для стыкования после обрезки припуска).
блочная сборка корпуса судна
При блочном способе формирование корпуса в судостроении начинают с установки закладного блока, в состав которого входит машинное отделение судна, где необходимо произвести большой объем механомонтажных работ. В нос и корму от закладного блока последовательно пристыковывают остальные блоки. Формирование корпуса из плоскостных секций по отсекам является разновидностью блочного метода постройки. В качестве закладного также принимают наиболее насыщенный механизмами и системами отсек судна. Последующие блоки-отсеки формируют в нос и корму, присоединяя секции к закладному.
кольцевой кантователь
Наиболее рационален поточно-позиционный способ блочной постройки судов, который позволяет организовать ритмичное производство.
При строительстве судов в современной технологии судостроения применяют также смешанные секционно-блочный, секционно-подетальный и новые способы. Например, корпусы буксиров длиной до 53 м изготовляют из двух половин, разделенных по диаметральной плоскости. При сборке блоков состоящих из двух-трех секций сборка производится «бортом вверх». На стапеле обе половины с помощью кранов устанавливают в требуемое положение и сваривают по линии монтажного стыка. Суда небольшого водоизмещения собирают из максимально укрупненных элементов корпуса или моноблочным методом с помощью кольцевого кантователя.
Судосборочная верфь - предприятие, выполняющее только монтажные работы по сборке и сварке корпуса судна из готовых секций, поступающих сюда. Это же предприятие устанавливает механизмы, трубопроводы, приборы и оборудование, которые также сюда поставляются. После завершения монтажных работ на стапеле судно спускают на воду, где его и достраивают.
Следует отметить, что такие верфи выгодны только в том случае, если на них осуществляют строительство большой серии судов (до нескольких сот). Из-за ограниченности производимых работ судосборочные верфи называют узкоспециализированными предприятиями.
Судостроительная верфь - предприятие, изготовляющее все корпусные элементы полностью. Строят судно на стапельном месте и производят монтаж поставляемых машин, механизмов и всего необходимого оборудования. Здесь же спускают судно на воду, заканчивают его достройку, проводят испытания. Специализация судостроительной верфи шире, чем у судосборочной. По одному проекту тут делают несколько десятков судов.
Судостроительный завод выполняет весь объем работ по изготовлению корпуса, а также выпускает некоторые виды механизмов. На таких заводах строят и целые серии судов (по 10-20), и опытные (по 1-2).
Основными цехами судостроительного завода являются: корпусообрабатывающий , в состав которого входят плаз и участки разметки деталей корпуса из листового и профильного материала, газовой резки металла, станочный парк по обработке деталей (гнутье и штамповка на прессах, сверление и т. п.) и горячей обработки их на плитах; сборочно-сварочный , в котором выполняется сборка отдельных готовых деталей корпусных конструкций в узлы, секции и блоки, их сварка и частичный монтаж оснащения судна; стапельный , производящий сборку и сварку корпуса из секций и блоков, а также его оснащение и монтаж устройств, механизмов и оборудования; корпусомонтажный (слесарно-достроечный, такелажный и малярный), выполняющий монтажные работы, достройку и отделочные работы на судне; заготовительные - модельный, литейный, кузнечный, электродный, предназначенные для обеспечения строящегося судна необходимыми литыми деталями, поковками, электродами и т. д.
К механической группе относятся механический со станочным парком по доводке и механической обработке новых деталей; котельный, где изготавливают паровые котлы, емкости, работающие под давлением, и выполняют относительно мелкие, но сложные корпусные работы; арматурный, где обрабатывают детали арматуры и автоматических устройств. Здесь же производят сварку, испытания, монтаж и наладку их на судне.
Механомонтажная группа включает трубомедницкий цех, который изготавливает конструкционные элементы судовых трубопроводов и монтирует судовые системы на судах.
В составе деревообрабатывающих цехов - лесопилки, склады хранения круглого леса и пиломатериалов, сушилки, плотницкий и столярный цехи.
Вспомогательная группа включает инструментальный, ремонтно-механический, электроремонтный и ремонтно-строительный цехи. Они обеспечивают инструментами все предприятие, а также ремонтируют оборудование производственных цехов и здания.
