CC BY
25Оценка потенциала создания гибкого цифрового производства на базе Онежского судостроительно-судоремонтного завода и возможности проецирования полученного опыта на другие предприятия отрасли
A Preliminary Assessment of the Feasibility of Organizing Flexible Digital Production at the Onego Shipbuilding Yard and Extending the Obtained Experience to Other Shipyards in the Russian Federation
Хмара Дмитрий Сергеевич
доцент Санкт-Петербургского государственного морского технического университета, кандидат экономических наук, доцент 190121, Санкт Петербург, Лоцманская ул., д. 3
Dmitriy S. Khmara
St. Petersburg State Marine Technical University 190121, Санкт Петербург, Лоцманская ул., д. 3
Фирсова Анна Валентиновна
доцент Санкт-Петербургского государственного морского технического университета
190121, Санкт Петербург, Лоцманская ул., д. 3
Анна В. Фирсова
St. Petersburg State Marine Technical University Lotsmanskaya Str. 3, St. Petersburg, Russian Federation, 190121
> <
УДК 658.5:005.93
Настоящее исследование направлено на проведение предварительной оценки возможности модернизации Онежского судостроитель-но-судоремонтного завода ^ТОЗ) с использованием современных цифровых технологий. Цель. Оценить потенциал создания гибкого цифрового производства на базе ОССЗ и возможности распространения полученного опыта на другие предприятия судостроительной отрасли.
Задачи. Определить текущее состояние потенциального объекта цифровизации и составить план-график мероприятий по созданию инновационного цифрового производства. Разработать перспективную схему внедрения цифровых инновационных технологий производства и управления, содержащую предпро-ектную оценку потенциального объекта циф-ровизации.
Методология. На основе общенаучных методов познания авторами разработан комплекс организационно-технических мероприятий, определяющих и устанавлива-
ющих соответствие потенциального объекта принципиальным требованиям, предъявляемым стандартными и локальными условиями нормативно-технических документов, экономической эффективности, информационной и технологической безопасности и стабильности.
Результаты. По итогам исследования авторами составлены протокол аттестационных испытаний потенциального объекта цифрови-зации, перечень технических, технологических, организационных и информационных решений, получены результаты расчетов, аналитические выводы и оценки методики проведения цифровизации.
Выводы. В результате предлагаемой системы анализа и оценки разработана эффективная и перспективная схема внедрения цифровых инновационных технологий производства и управления, содержащая предпроектную оценку потенциального объекта цифровиза-ции и план мероприятий по внедрению технологий и систем производства и управления
<
^ в соответствии с требованиями к входному и
5 выходному состоянию объекта.
Ключевые слова: интеллектуальная цифровая ^ верфь, гибкое автоматизированное производ-
I ство, модернизация, судостроение, современ-
s ные цифровые технологии
s
Для цитирования: Хмара Д. С., Фирсова А. В. ш Оценка потенциала создания гибкого цифро-
m вого производства на базе Онежского судо-
£ строительно-судоремонтного завода и возмож-
> ности проецирования полученного опыта на
другие предприятия отрасли // Экономика и управление. 2018. № 4 (150). С. 51-60.
The present study makes a preliminary assessment of the feasibility of modernization of the Onego Shipbuilding Yard using modern digital technologies.
Aim. This study aims to assess the potential of organizing flexible digital production at the Onego Shipbuilding Yard and extending the obtained experience to other shipyards. Tasks. The authors determine the current state of the subject of potential digitalization, map out a course of action aimed at organizing innovative digital production, and develop a prospective plan for the implementation of digital innovative production and management technologies, which includes a pre-project assessment of the subject ofpotentialdigitalization. Methods. This study uses general scientific methods of cognition to develop a series of organizational and technological measures that determine and establish the compliance of the subject's potentialwith the principal requirements set by standard and local conditions fortechnical guidance documents, economic efficiency, informational and technological security and stability.
According to the results of the study, the authors prepare a protocol forassessment testing of the subject ofpotentialdigitalization; a list of technological, organizational, and informational solutions; results of calculations and conclusions based on the results of analysis and assessment of digitalization methods. Conclusion. Using the proposed analysis and assessment system, the authors develop an efficient prospective plan for the implementation of digital innovative production and management technologies, which involves pre-project assessment of the subject ofpotentialdigitaliza-tion and a series of measures for the implementation of technologies and production and management systems in accordance with the requirements to the input and output states of the subject.
Keywords: smart digital shipyard, flexible automated production, modernization, shipbuilding, modern digital technologies.
Citation: Firsora A. V., Khmara D. S. Otsenka potentsiala sozdaniya gibkogo tsifrovogo proiz-vodstva na baze Onezhskogo sudostroitel'no-sudoremontnogo zavoda I vozmozhnosti proet-sirovaniya poluchennogo opyta na drugie pred-priyatiya otrasli [A Preliminary Assessment of the Feasibility of Organizing Flexible Digi-
tal Production at the Onego Shipbuilding Yard and Extending the Obtained Ex-perience to Other Shipyards in the Russian Federation] . Ekonomika i Upravlenie, 2018, no. 4 (150), pp. 51-60.
Санкционная политика стран Запада, новые стратегические задачи и приоритеты в области системы национальной безопасности и развития транспортной системы РФ предоставили современной судостроительной промышленности уникальный шанс на восстановление. Анализ отрасли выявил огромный технологический разрыв между судостроительными предприятиями страны и аналогичными предприятиями за рубежом.
Четвертая индустриальная революция, или Индустрия 4.0, предполагает переход на полностью автоматизированное цифровое производство, управляемое интеллектуальными системами в режиме реального времени в постоянном взаимодействии с внешней средой, выходящее за границы одного предприятия, с перспективой объединения в глобальную промышленную сеть товаров и услуг.
Индустрия 4.0 представляет собой принципиально новый уровень организации производства и управления стоимостью продукции на протяжении всего ее жизненного цикла, обеспечивает комплексный подход в судостроении и позволяет предприятиям:
• стандартизировать процесс проектирования;
• управлять нормативно-справочной информацией;
• автоматизировать процессы производства;
• добиваться роста производительности труда и увеличения производственных мощностей;
• сокращать затраты на производство;
• повышать качество обслуживания и поддержки на эксплуатационной стадии жизненного цикла судна;
• управлять данными жизненного цикла;
• повышать адаптивность производственной системы.
Приоритетной задачей, способной обеспечить восстановление и эффективное развитие судостроительной отрасли, является организация автоматизированной системы конструирования, планирования, учета, анализа и принятия решений на предприятии.
Проектирование современного судна абсолютно невозможно без гибкой автоматизации. Качество и детализация этого процесса не только ускоряет процесс производства (минимизирует общий цикл постройки судов), но и удешевляет проекты, а также минимизирует возможные ошибки и недочеты, возникающие ввиду человеческого фактора. Такое существенное конкурентное преимущество на данный момент доступно многим судостроителям.
Из наиболее известных инновационных проектов зарубежных верфей с применением цифровых технологий можно выделить ASC (Австралия), Hyundai Heavy Industries (Южная Корея), Newport News (США), Meyer Werft (Германия) и Damen (Нидерланды).
В 2017 г. в Австралии был утвержден долгосрочный план развития кораблестроительной отрасли, в котором излагалась стратегия поддержки национальных предприятий и обеспечение непрерывного процесса пополнения флота. План предусматривал модернизацию инфраструктуры судостроения, увеличение численности квалифицированного персонала, а также формирование конкурентоспособной местной промышленной базы.
Первым шагом к выполнению плана стала модернизация государственного судостроительного завода ASC в Аделаиде, начавшаяся в конце 2017 г. и предусматривавшая перевод предприятия в формат цифровой верфи (первый подобный объект на австралийском континенте). Техническая реализация этого проекта выполнена средствами программного обеспечения (ПО) французской компании Dassault Systemes.
Цифровая верфь обеспечит экипажу, а также всем лицам, имеющим отношение к техническому обслуживанию и обновлению флота, доступность и актуальность информации о каждом аспекте корабля в процессе его проектирования и постройки, а также на протяжении всего времени его эксплуатации. Работникам на своих рабочих местах будет предоставлено подключение к легко доступным для понимания информации и процессам, что обеспечит работу в режиме реального времени на основе фактических данных.
Интеллектуальные бортовые системы, подключенные к аналогичным системам на берегу, будут отслеживать эксплуатационные характеристики корабля и его систем, позволяя экипажу сосредотачиваться на более актуальных задачах и обеспечивая информацию о необходимых запасных частях или специалистах до того, как они фактически понадобятся.
Цифровая верфь будет включать в себя библиотеку запасных частей, в том числе данные об их стоимости и акустические сигнатуры, поставщиков и информацию о них, что предоставит австралийской промышленности возможность улучшить показатели всех деталей и систем, используемых при постройке кораблей. Кроме того, это будет первым опытом Австралии по использованию кораблей с «умными» системами, передающими данные о показателях функционирования и характеристиках, а также заранее сообщающих о необходимых ремонтных работах и, более того, имеющих возможность предварительного за-
каза как ремонтных работ, так и необходимых f запасных частей [1]. ш
Расположенное в Южной Корее судостро- х ительное подразделение компании Hyundai ш Heavy Industries (HHI) — крупнейший в ми- ^ ре производитель судов. Располагая десятью s крупными доками и девятью кранами класса i «Голиаф», компания способна выпускать суда ш самого различного назначения. Большой штат ™ исследователей HHI непрерывно развивает но- ^ вые судостроительные технологии. <
HHI строит танкеры для перевозки нефти, ^ нефтепродуктов и химикатов, сухогрузы, тан- < керы для перевозки продуктов нефтеперера- >= ботки, контейнеровозы, суда для перевозки ^ автомобилей, сжиженного природного и нефтя- ^ ного газа, плавучие системы нефтедобычи, бу- 2 ровые суда, суда особого назначения, военные корабли и подлодки. Помимо судостроения компания HHI является и общепризнанным мировым лидером в изготовлении морского и технологического оборудования, двигателей, электрических и электронных систем, а также строительной техники [2].
В 2005 г. судостроительное подразделение внедрило новую 3D-систему автоматизированного проектирования (CAD), которая не была связана с системой планирования ресурсов предприятия (ERP). Большая часть проектной информации обрабатывалась на персональных компьютерах, что приводило к дублированию работ и вызывало сложность с обеспечением безопасности информации. Эти недостатки в работе необходимо было устранить, и компания начала поиск инновационной стратегии, обеспечивающей быстрое реагирование на меняющиеся требования судостроительного рынка и позволяющей сохранять конкурентоспособность.
Поиск решения для проектирования привел HHI к рассмотрению технологии управления жизненным циклом изделия (PLM) от Siemens PLM Software, представленной решениями «Tecnomatix»® для поддержки цифрового производства и «Teamcenter»® для управления данными об изделии (PDM). Внедрение этих решений позволило обеспечить интегрированное управление судостроительными данными и создать среду для проектирования инновационных изделий и процессов.
«Для внедрения действительно инновационной системы по управлению жизненным циклом изделия мы обратились к решениям от Siemens PLM Software, обеспечивающим интегрированное управление всеми процессами продаж, конструирования, изготовления и послепродажного обслуживания», — рассказывает Сенг-Сеок Ким, главный управляющий компании HHI [3]. Теперь созданные в CAD-системе 3D-модели в формате JT и соста-
вы изделия управляются в «Teamcenter», что ш позволяет легко обмениваться информацией, х а также быстро выявлять данные для повтор-ш ного использования. Процесс проектирования ^ стандартизирован, что повышает эффектив-s ность процесса внесения изменений и работы i в целом. Новый подход минимизирует ошибки ш и помогает соблюдать графики выполнения ™ работ благодаря управлению рабочими про-с цессами и созданию списков задач [3].
< В начале марта 2017 г. компания Dassault ^ Systemes, разработчик платформы «3DEX-
< PERIENCE» и один из мировых лидеров в об-i= ласти решений для 3D-проектирования, соз-^ дания цифровых 3D-макетов и управления Ei жизненным циклом изделий (PLM), объявила ш о том, что международная судостроительная
группа Damen Shipyards Group (DSG) выбрала ее платформу «3DEXPERIENCE» и отраслевые решения для судостроения и шельфовой промышленности. Это ПО будет использоваться для цифровой трансформации всех операций на предприятиях группы Damen.
Отраслевые решения «Designed for Sea», «Winning Bid for Sea», «Optimized Production for Sea» и «On Time to Sea» позволяют интегрировать процессы продажи, маркетинга, проектирования, производства и обслуживания. Применение этих решений позволит глобальной сети судостроительных предприятий DSG, на которых работают порядка 9 тыс. человек, повысить эффективность совместной работы, улучшить имеющиеся продукты, оптимизировать процессы и сервисы, а также ускорить выпуск инновационных судов, конфигурируемых в соответствии с требованиями заказчика [4].
Средства реализации цифрового производства базируются на цифровых информационных технологиях, функционирование которых обеспечивается за счет аппаратной и программной составляющих. Программная составляющая включает комплексы программного обеспечения, реализующие алгоритмы формирования и управления всеми информационными потоками и процессами проектирования и производства, а также процессами, создания, передачи и хранения создаваемой информации и т. п.
Под программным обеспечением в данном случае подразумеваются практически все технологии мирового уровня, которые позволяют работать в области проектирования, моделирования и создания передовых производственных технологий (включая материалы и аддитивные технологии) с любой компанией мира из любой отрасли. Основными элементами программного обеспечения являются:
• информационные системы цифрового проектирования и моделирования — совокупность технологий компьютерного проектирования
(CAD), модельно-ориентированного подхода к проектированию систем (MBSE), компьютерного и суперкомпьютерного инжиниринга (High Performance Computing, HPC), оптимизации (Computer-Aided Optimization, CAO) — многопараметрической, многокритериальной, многодисциплинарной, топологической, топографической, оптимизации размеров и формы и т. д.; технологической подготовки производства (CAM), в том числе нового поколения, ориентированной на аддитивное производство (Computer-Aided Additive Manufacturing, CAAM), интерактивных электронных технических руководств (IETM), автоматизации планирования технологических процессов, применяемой на стыке систем CAD и CAM технологий (Computer-Aided Process Planning, CAPP), управления данными о продукте (PDM) и технологий управления жизненным циклом изделий (PLM), виртуальной реальности (VR), электронного банка данных по свойствам конструкционных материалов для обеспечения перехода от дорогостоящих реальных ресурсных испытаний на технологии расчетного обоснования;
• большие данные (Big Data) — генерация, сбор, хранение, управление, обработка и передача больших данных;
• информационные системы управления предприятием: системы управления ICS (Industrial Control System), интегрированные системы управления производством EAS (Enterprise Application Software), интегрированные информационно-вычислительные системы оперативного управления производственными процессами и оптимизации производственной деятельности на внутрицеховом уровне MES (Manufacturing Execution System), системы управления производством на межцеховом уровне APS (Advanced Planning and Scheduling), системы управления ресурсами предприятия ERP (Enterprise Resource Planning).
Аппаратную составляющую (материально-
техническое оснащение) цифрового производства можно условно разделить на две части:
• производственное оборудование — станки, обрабатывающие центры, промышленные роботы, автоматические линии, SD-принтеры и другое оборудование, непосредственно используемое в технологических процессах изготовления продукции, испытательные стенды, испытательные машины для определения свойств материалов, сенсоры и промышленные датчики для снятия показаний с реальных изделий, плюс аппаратная часть интернета вещей;
• компьютеры и оргтехника — электронно-вычислительные машины, средства связи,
обработки информации и другие устройства, обеспечивающие непосредственное функционирование программной составляющей, а также ее взаимодействие с производственным оборудованием;
• суперкомпьютерный центр с высокой производительностью.
Важной особенностью аппаратной составляющей, обеспечивающей обработку цифровой информации, является быстрое моральное устаревание, связанное с высокими темпами развития цифровых технологий и увеличением объема цифровой информации.
Можно выделить 4 основных элемента ИТ-инфраструктуры, в полном объеме обеспечивающих потребность цифровой верфи в ИТ:
• ИТ-инфраструктура;
• программный комплекс управления жизненным циклом морской техники (PLM, MES);
• программный комплекс управления судостроительным предприятием (ERP). Разрабатывая проект ИТ, следует соблюдать
принцип интероперабельности как всех перечисленных элементов ИТ, так и ИТ и производственных цифровых технологий (ПЦТ). ИТ является одной из технологий верфи (для цифровой верфи важнейшей, но не единственной).
ИТ должны обеспечить потребность производства в цифровой информации и оптимизировать их использование. ПЦТ должны иметь возможность функционирования в цифровом пространстве на уровне пассивного и проак-тивного управления.
К промышленным цифровым технологиям (ПЦТ) относятся:
1. Роботизированные комплексы:
◊ корпусное производство;
◊ трубогибочное производство;
◊ заготовительное производство.
2. Логистические технологии (внутренние и внешние):
◊ автоматизация склада;
◊ маркировка.
3. Контрольно-измерительные:
◊ измерения и валидация электронно-цифровых моделей деталей, сборок, секций, блоков и т. п.;
◊ заводские и сдаточные испытания.
4. Внешнего взаимодействия:
◊ с поставщиками и заказчиками;
◊ мониторинг;
◊ техническое и гарантийное обслуживание и ремонт (ТОиР);
◊ маркетинг.
Проведенные исследования показали, что 25% флота, предназначенного для рынка перевозок по внутренним водным путям РФ, — это суда возрастом сорок и более лет. Отсюда возникает острая необходимость в обновлении флота грузовых и пассажирских судов.
В Петрозаводске на базе Онежского судостро- ^
ительно-судоремонтного завода (ОССЗ) пла- 5
нируется построить цифровую верфь. Санкт- х
Петербургский государственный морской тех- ш
нический университет и ФГУП «Росморпорт» ^
приступили к разработке ее концептуального ^
проекта. Предполагается интеграция всех про- 1
граммных продуктов, используемых в произ- ш
водстве, которая позволит создать единую си- ™
стему управления. ^
>
В расчете на 10 тыс. т перерабатываемого < металла модернизация ОССЗ почти в десять раз ^ дешевле, чем завод «Звезда», построенный
сг
городе Большой Камень. Требуемые вложения >= не превысят 5 млрд руб. [5]. ^
В портфель заказов ОССЗ лоцманские и разъездные, дноуглубительные 2 суда и грунтоотвозные шаланды, наплывные мосты, сухогрузные суда. В рамках международной выставки и конференции по судостроению «НЕВА-2017» компания БВО подписала контракт с ОССЗ на постройку дреджера проекта Т8ИБ 2000 [6]. БвО предоставляет всю рабочую документацию в цифровом виде, что позволяет модернизировать Онежский судо-строительно-судоремонтный завод без остановки производства.
Перспективный портфель заказов ОССЗ может быть сформирован за счет (рис. 1):
1) потребностей ФГУП «Росморпорт»;
2) потребностей в сооружениях береговой инфраструктуры ВВП РФ;
3) текущих потребностей рынка ВВП РФ. Более подробно перспективный портфель
заказов представлен в табл. 1.
Для ОССЗ предстоит разработать интегрированную систему управления предприятием, которая будет способна решать задачи управления инженерными данными и документами, подготовкой производства, технико-экономического планирования, управления снабжением и реализацией, планирования и управления производством, управления качеством с учетом особенностей бизнес-процессов предприятия.
Такая система должна обеспечивать эффективную работу основных производственных мощностей ОССЗ и управление производством в целом. Основные производственные мощности ОССЗ включают в себя:
• корпусообрабатывающее производство;
• корпусное сборочное производство;
• трубообрабатывающее производство;
• малярно-изоляционное производство;
• достроечное производство;
• сдаточное производство;
• судоремонтное производство.
Система управления предприятием предполагает переход от автоматизации отдельных управленческих и производственных задач к единой информационной платформе и среде с
Сооружения береговой инфраструктуры ВВП РФ
Наплавные мосты.
Дебаркадеры.
Плавмастерские.
Плавучие общежития.
Плавучие гостиницы.
Плавучие офисы.
Плавучие заправки.
Плавучие стоянки для автомобилей.
Плавучие доки
Текущие потребности Многоцелевые сухогрузные суда.
рынка ВВП РФ Нефтеналивные суда.
Пассажирские суда.
Рыболовные суда.
Малые накатные суда-паромы
Потребности Буксиры-спасатели.
ФГУП «Росморпорт» Многоцелевые спасательные суда.
Суда и катера-бонопостановщики.
Нефтесборные судна.
Водолазные суда и катера.
Спасательные суда и катера.
Вспомогательные суда.
Дноуглубительные суда и грунтоотвозные шаланды.
Лоцмейстерские катера.
Портовые фидерные баржи
Рис. 1. Формирование портфеля заказов ОССЗ
Таблица 1
Суда, возможные к производству на ОССЗ в рамках реализации проекта модернизации завода
№ п/п Проект Назначение Ьгаб> м Вгаб> м T, м H, м DW, т Число пассажиров, чел.
1 ТвЫБ 2000 Грунтоотвозная шаланда 80,35 16,20 5,10
2 СВБ 650 Несамоходный землесос 61,20 10,50 1,65
3 НВ600 Грунтоотвозная шаланда 56,10 11,20 2,92 4,00
4 005И8Б03 Сухогрузное судно 108,33 16,70 3,60/4,792 5,50 3308/5467
5 БСУ33 Сухогрузное судно 89,99 14,00 5,81 7,15 4570
6 И8Б59 Сухогрузное судно 140,88 16,98 4,53/3,6 6,00 7535/5128
7 КвТ27 Танкер-продуктовоз 140,85 16,70 4,2/3,6 6,0 7030/5428
8 007И8Б07 Сухогрузное судно 139,99 16,50 4,6/3,60 6 7215/4778
9 02780М Лоцмейстерский катер 22,50 7,00 1,50 2,45
10 ЭТ23'^т Разъездной катер 23,00 6,00 1,75 5,0
11 МР8У12 Многофункциональное аварийно-спасательное судно 79,85 16,80 3,20 6,70 320
12 ЛвО Тиё 2411 Портовый буксир 24,47
13 23020 Пассажирское судно 32,20 6,20 0,76 129
14 ЕЕ35МТ Грузопассажирский паром 35,60 10,00 0,70 1,60 50
15 РЭ85МТ Грузопассажирское судно 85,70 13,80 1,60 2,75 300
16 РУ16 Пассажирское судно 39,60 10,00 4,2 250
17 РУ11 Пассажирское судно 89,09 15,00 1,80 4,00 150
18 РУ14 Пассажирское судно 26,50 6,62 1,30 2,50 100
использованием современных управленческие и информационные технологий, адаптированных к судостроению, в том числе: • 3Б-моделирование;
• управление инженерными данными;
• управление требованиями;
• управление изменениями;
• управление конфигурациями;
• управление ресурсами предприятия;
• управление взаимоотношениями с поставщиками;
• логистическая поддержка.
В состав интегрированной системы управления должны входить следующие основные функциональные блоки:
• управление инженерными данными и документами;
• планирование производства;
• учет и диспетчеризация производства;
• управление материально-техническим обеспечением производства;
• управление техническим обслуживанием и ремонтами судов;
• технико-экономическое планирование;
• управление технологическим оборудованием;
• управление качеством. Перевооружение должно проводиться в несколько этапов, исключая остановку производства. Предполагается:
• строительство нового эллинга;
• строительство современной камеры очистки, окраски и сушки секций
• модернизация корпусообрабатывающего производства;
• строительство автоматизированных складов, оснащенных линией очистки, грунтования проката и листоправильной машиной;
• строительство сборочно-сварочного участка с установкой роботизированных линий;
• строительство камеры окраски секций;
• строительство блока цехов с автоматизированными складами труб и тонколистового проката;
• техническое перевооружение механического цеха;
• создание объектов вспомогательного, энергетического хозяйства и связи, благоустройство и озеленение территории. Корпусообрабатывающие цехи верфи должны представлять собой набор самого современного оборудования (цехи-автоматы). Для достижения наибольшей эффективности необходимо автоматизировать все возможные производственные процессы, начиная с резки металлопроката и до комплектации готовых деталей. Создание сборочно-сварочного производства цифровой верфи должно обеспечить комплексную автоматизацию изготовления типовых конструкций. Для обеспечения столь высокопроизводительного производства необходимо использовать линию механизированной сборки и роботизированной сварки.
Технология автоматизированного трубооб-рабатывающего производства должна обеспечивать комплекс задач, требований, технологических решений в части строительства различных типов судов, что в свою очередь
обеспечит высокий уровень цифрового изготов- fi ления трубопроводов с использованием CAD/ ш CAM систем на основе информационных мо- х делей трубообрабатывающих модулей. ш
Модули должны обеспечивать цифровой ^ информацией автоматизированное трубообра- s батывающее оборудование при изготовлении i труб в цехе: ш
• трубозаготовительное оборудование (авто- ™ матизированный склад труб с краном-шта- ^ белером, линия автоматизированной резки < труб, накопители и т. д.); ^
• оборудование для гибки (трубогибочные < станки с числовым программным управле- >= нием, загрузочные устройства и т. д.); ^
• оборудование для сборки (стенды сбороч- ÈÏ ные); ш
• измерительное оборудование.
При организации механосборочного производства, связанного с пригонкой и устранением погрешностей сборки узлов крепления, а также коллизий между элементами и корпусными конструкциями судна, необходимо обеспечить применение современных компьютерных оптоэлектронных измерительных систем. Применение подобных систем можно наблюдать в практике работ зарубежных проектных организаций и судостроительных корпораций. Внедрение предлагаемых технологий, программных средств и методик обеспечит снижение сроков выполнения и улучшение качества проектирования и изготовления изделий сложной морской техники.
Окраска изготовленных труб необходимо осуществлять в специализированной камере, оснащенной автоматизированным высокопроизводительным оборудованием. Особенностью организации электромонтажных работ на верфи является выполнение их собственными силами, без привлечения контрагентов. Поэтому на ОССЗ, в отличие от большинства верфей аналогичного класса, целесообразно создать специализированный электромонтажный участок, оснащенный современным автоматизированным оборудованием. Окрашивание корпусных конструкций (объемных секций и блоков) необходимо производить после их изготовления и сдачи ОТК на участке, состоящем из специализированных камер, в которых последовательно производятся дробеструйная очистка поверхности под окраску, нанесение и послойная сушка ЛКМ.
В качестве основного способа формирования судов на ОССЗ, рекомендуется применить блочный метод, базирующихся на принципах изготовления блоков «в чистый размер» в единой для цифровой верфи системе допусков. Сборка судов будет осуществляться на технологических опорах или судовозных тележках. В эллинг и открытые стапельные места блоки
^ должны поступать максимально насыщенны-ш ми. На стапельных местах производится толь-х ко стыкование блоков по монтажным стыкам, ш монтаж блоков надстроек и финишная окраска ^ корпуса.
х Эффективная деятельность организации х предполагает, что ее менеджмент обладает наш выками ведения операций в условиях неопре-™ деленности среды. Адаптация к быстрым из-
^ менениям требует значительных усилий. Ес>
< ли же речь идет о влиянии на организацию ^ ограниченного числа относительно стабиль-
< ных внешних факторов, менеджеры работают 1= в условиях небольшой неопределенности и ^ могут уделять внешним аспектам меньшее ^ внимание.
2 Если организация сталкивается с повышением уровня неопределенности конкуренции, государственного регулирования отношений с покупателями, поставщиками, менеджеры могут воспользоваться различными стратегиями адаптации, предполагающими, в частности, более тщательное планирование и прогнозирование, повышение гибкости структур, слияния и создание совместных предприятий.
В современных условиях для любого производства особо актуальными аспектами оценки эффективности будут являться скорость реакции на различные изменения и нововведения. С учетом общемировых тенденций к глобализации и цифровизации всех процессов, смело можно утверждать системы оценки эффективности отдельных функций, а также всего научного и производственно-управленческого комплекса интегрированной структуры и монопредприятия.
Интеллектуальная верфь (цифровая верфь) представляет собой совокупность (в разных сочетаниях) технологического оборудования с высоким уровнем автоматизации, роботизированных технологических комплексов, гибких производственных модулей и систем обеспечения их функционирования в автоматическом режиме в течение заданного интервала времени. Она обладает свойством автоматизированной переналадки при производстве изделий произвольной номенклатуры. По организационной структуре интеллектуальная цифровая верфь предполагает следующие уровни:
1) интеллектуальный конструкторский блок;
2) интеллектуальная производственная линия;
3) интеллектуальный производственный участок или интеллектуальный производственный комплекс;
4) интеллектуальный производственный цех. Интеллектуальный конструкторский блок —
это адаптивная программная система, работа которой заключается в точном формировании конструкторской и сопроводительной документации.
Интеллектуальная производственная линия представляет собой гибкую производственную систему, в которой технологическое оборудование расположено в принятой последовательности технологических операций.
Интеллектуальный производственный участок — гибкая производственная система, функционирующая по технологическому маршруту, в котором предусмотрена возможность изменения последовательности использования технологического оборудования. Обе эти системы могут содержать отдельно функционирующие единицы технологического оборудования.
Интеллектуальный производственный цех — гибкая автоматизированная система, представляющая собой в различных сочетаниях совокупность гибких автоматизированных линий, роботизированных технологических линий, гибких автоматизированных участков, роботизированных технологических участков для изготовления изделий заданной номенклатуры.
Интеллектуальная цифровая верфь предусматривает также интеллектуальный производственный комплекс, представляющий собой гибкую производственную систему, состоящую из нескольких гибких производственных модулей (интеллектуальных модулей), объединенных автоматизированной системой управления и автоматизированной транспортно-складской системой, автономно функционирующую в течение заданного интервала времени и имеющую возможность встраивания в систему более высокой ступени автоматизации.
Интеллектуальная верфь — это автоматизированная технологическая система, включающая оборудование, обрабатывающие центры, автоматические склады, объединенные с центрами управления, снабженные определенным набором управляющих программ и обеспечивающие автоматизацию многономенклатурного судостроительного производства. Интеллектуальные производства позволяют быстро переходить от обработки одного изделия к другому, одновременно выполнять различные операции. Интеллектуальная верфь должна отвечать самым высоким требованиям по точности, быстродействию, надежности.
Одним из преимуществ интеллектуальной верфи, безусловно, должна стать возможность клонирования данной технологии и адаптации ее к любым условиям и требованиям производства судостроительной продукции.
Исходя из основных этапов и структуры производственных циклов предприятия можно выделить модули — комплекты программ, обеспечивающие работу и осуществляющие контрольно-распределительные операции по соответствующим функциональным группам/ стадиям.
1. Подготовка производства:
◊ зарождение и формирование идеи будущего изделия;
◊ формирование информации проектантом в формализованном стандартном электронном виде;
◊ прием информации от проектанта в электронной форме;
◊ управление документами и инженерной спецификацией изделия;
◊ управление изменениями;
◊ управление проектами;
◊ управление технологическими данными;
◊ создание и управление производственно-технологической сетевой модели строительства кораблей и судов.
2. Планирование производства:
◊ планирование стапельного производства (планирование верфи);
◊ планирование мелкосерийного производства;
◊ планирование потребностей в материалах и оборудовании;
◊ планирование трудовых ресурсов.
3. Материальное снабжение:
◊ анализ потребностей в материалах и контрагентских поставках;
◊ управление закупками;
◊ отслеживание закупок;
◊ приход;
◊ контроль и учет расходования материалов, деталей и прочих составляющих (узлов) по нормам.
4. Материальный учет:
◊ учет складских запасов в натуральном и денежном выражении;
◊ учет материальных затрат основного производства по проектам, учетным заказам, планово-учетным единицам (ПУЕ).
5. Экономический анализ:
◊ расчет плановой стоимости заказа в части материальных затрат;
◊ анализ затрат на закупку товарно-материальных ценностей (ТМЦ) (на заказ, за период и т. п.);
◊ анализ фактических материальных затрат в стоимостном выражении;
◊ анализ запасов ТМЦ в стоимостном выражении.
6. Вспомогательные функции:
◊ ведение справочников;
◊ управление персоналом;
◊ контроль исполнительной дисциплины;
◊ контроль информации в процессах кон-структорско-технологической подготовки производства, планирования и снабжения.
Каждое предприятие осуществляет доступ к ресурсам общего информационного пространства посредством специализированных автоматизированных рабочих мест, ориентированных
на работников предприятия, соответственно их ^
функциональной нагрузке. Автоматизирован- 5
ное рабочее место предоставляет пользователю х
определенный конкретной задачи набор воз- ш
можностей системы (функций). Каждый набор ^
функций должен быть доступен для внесения ^
корректировок административными модулями 1
управляющей системы. ш
Типовая категоризация автоматизированных ™
рабочих мест предусматривает их следующие ^
основные функциональные составляющие: <
1) управление предприятием/проектом; ^
2) управление нормативно-справочной инфор- < мацией; >=
3) конструктор верфи; ^
4) конструктор изделий; ^
кч О
5) технологии; ш
6) управление снабжением;
7) складская логистика;
8) планово-финансовое управление верфью;
9) планово-финансовое управление машиностроительной частью;
10)планирование цеха.
В системе используются следующие программные и методические решения:
• все данные, которые накапливаются и используются в системе обеспечения и поддержки управления производством, хранятся в единой базе данных, организованной средствами системы управления базами данных;
• ролевое управление доступом к данным и приложениям;
• технология клиент/сервер или трехзвенная архитектура с сервером приложений и веб-интерфейсом;
• модульная структура программного обеспечения;
• идентификация и протоколирование действий пользователя;
• графический интерфейс пользователя;
• открытая структура данных и протоколов обмена с внешними системами;
• современные средства конструирования приложений;
• единые требования к программному обеспечению рабочих мест.
Цифровизация ОССЗ должна обеспечить качественный прорыв в производстве судов и обеспечить потребности рынка гражданского судостроения СЗФО. Текущие показатели деятельности ОССЗ и прогнозируемые показатели после внедрения автоматизированного цифрового производства отражены в табл. 2.
В рамках сроков на цифровизацию завода и лимита отведенных бюджетных средств при ставке дисконтирования 13% (принята для аналогичных проектов) и горизонте планирования 15 лет возможно получить следующие технико-экономические показатели:
Таблица 2
Показатели ОССЗ до и после внедрения цифрового производства
Задачи инвестиционного проекта Значение показателя до реализации проекта Значение показателя после реализации проекта
Проектные мощности, тыс. чел. • час 450 1300
Годовой выпуск продукции в натуральном выражении (масса металлических корпусов), т 750 8300
Выпуск продукции на 1 работающего, млн руб./чел 2,5 5,8
Выпуск продукции с 1 м2 производственной площади, т/м2 0,03 0,18
< —
ш S
X ^
ш I ш
^ • объем капитальных вложений — 4000 млн < руб;
^ • NPV — 1220 млн руб.;
к • рентабельность по чистой прибыли — 13%;
Ei • IRR — 19%;
о „
ш • простой срок окупаемости — 7 лет;
• дисконтированный срок окупаемости — 11 лет;
• ежегодная чистая прибыль — 500 млн руб.;
• совокупный бюджетный эффект — 8,5 млрд руб.
Таким образом, инвестирование бюджетных средств в цифровую модернизацию ОССЗ в размере 4-5 млрд руб. обернется не только коммерческой окупаемостью, но и колоссальным бюджетным эффектом.
Если капитальные вложения не превысят указанные выше 4-5 млрд руб. и завод выйдет на установленные целевые показатели, это откроет возможность для переноса полученного опыта в применении технологий Индустрии 4.0 и на другие аналогичные судостроительные предприятия России.
По итогам исследования авторами составлены протокол аттестационных испытаний потенциального объекта цифровизации, перечень технических, технологических, организационных и информационных решений, получены результаты расчетов, выводы по результатам анализа и оценки методики проведения циф-ровизации.
В результате предлагаемой системы анализа и оценки разработана эффективная и перспективная схема внедрения цифровых инновационных технологий производства и управления, содержащая предпроектную оценку потенциального объекта цифровизации и план мероприятий по внедрению технологий и систем производства и управления в соответствии с требованиями к входному и выходному состоянию объекта.
Литература
1. Adelaide could have Australia's first digital shipyard: [Электронный ресурс] // FERRET. URL: http:// www.ferret.com.au/articles/news/adelaide-could-have-australia-s-first-digital-shipyard-n2529220.
2. Meyer Werft Deploys Dassault Systèmes' 3DEXPE-RIENCE Platform for Industry 4.0: [Электронный ресурс] // Dassault Systemes. URL: https://www.3ds. com/press-releases/single/meyer-werft-deploys-das-sault-systemes-3dexperience-platform-for-industry-40-1/.
3. Пример внедрения: [Электронный ресурс] // SIEMENS. URL: https://www.plm.automation.siemens. com/ru/about_us/success/case_study.cfm?Compo-nent=211750.
4. Damen Shipyards Group выбирает платформу 3D-EXPERIENCE для цифровой трансформации своих судостроительных операций CAD/CAm/CAe Observer. 2017. № 3 (111). С. 38-39.
5. Лукьянов И. Авторы проекта: цифровая верфь в Петрозаводске позволит увеличить ВРП Карелии на 5,5%: [Электронный ресурс] // ТАСС, информационное агентство России. URL: http://tass.ru/ekono-mika/4841214.
6. Онежский ССЗ построит новый дреджер по проекту Damen: [Электронный ресурс] // sudostroenie.info. URL: http://sudostroenie.info/novosti/20664.html.
References
1. Adelaide could have Australia's first digital shipyard. FERRET. Available at: http://www.ferret.com.au/ articles/news/adelaide-could-have-australia-s-first-digital-shipyard-n2529220. Accessed 07.02.2018.
2. Meyer Werft deploys Dassault Systèmes' 3DEXPE-RIENCE Platform for Industry 4.0. Dassault Systemes. Available at: https://www.3ds.com/press-releases/single/meyer-werft-deploys-dassault-system-es-3dexperience-platform-for-industry-40-1/. Accessed 07.02.2018.
3. An example of implementation. Siemens. Available at: https://www.plm.automation.siemens.com/ru/ about_us/success/case_study.cfm?Component=211750. Accessed 07.02.2018. (in Russ.).
4. Damen Shipyards Group vybirayet platformu 3D-EXPERIENCE dlya tsifrovoy transformatsii svoikh sudostroitel'nykh operatsiy [Damen Shipyards Group chooses 3DEXPERIENCE Platform for digital transformation of its shipbuilding operations]. CAD/CAM/ CAE Observer, 2017, no. 3 (111), pp. 38-39.
5. Luk'yanov I. Authors of the project: The digital shipyard in Petrozavodsk will allow to increase the GRP of Karelia by 5.5%. TASS. Russian News Agency. 2017. Available at: http://tass.ru/ekonomika/4841214. Accessed 07.02.2018. (in Russ.).
6. Onezhsky Shipbuilding Plant to build a new dradger designed by Damen. Available at: http://sudostroenie. info/novosti/20664.html. Accessed 17.02.2018. (in Russ.).
