CC BY
74PROSPECTIVE INSTALLATION FOR SEPARATION CUTTING FOR SCRAP OF LARGE SIZED VESSEL WASTE ITEMS
E.G. Burmistrov, S.V. Studnev, T.A. Mikheeva
A study has been made of the problem of utilization of vessels. General approaches to improving corresponding production processes are given. The problem of mechanizing the processes of separation cutting is underlined. A prospective installation developed by the authors is described for separation cutting for scrap of large sized vessel and navigation waste items.
УДК 629.5.081: 681.51
Д.А. Галочкин, аспирант, ФБОУ ВПО «ВГАВТ». Е.Г. Бурмистров, д. т. н., проф.,ФБОУВПО «ВГАВТ». 603950, Нижний Новгород, ул. Нестерова, 5А.
РАЗРАБОТКА ГЕНЕРАЛЬНОГО И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ГРАФИКОВ ПОСТРОЙКИ СУДНА С УЧЁТОМ ЗАКОНОВ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ ЛОГИСТИКИ
Рассматриваются общие подходы к вариантам использования законов производственной логистики при разработке Генерального графика постройки судна, а также технологических графиков подготовки производства. Приводятся основные этапы разработки Генерального и технологического графиков методами имитационного моделирования подготовки производства к постройки судов и краткое их описание.
Генеральный и технологический графики постройки судна является важными элементами прогнозирования производственного процесса постройки судна, помогают правильно организовать, регулировать производство и обеспечить успешное выполнение производственной программы. И те и другие графики обычно разрабатываются в ленточном или сетевом исполнении. Укрупнённый Генеральный график создаётся на начальной стадии конструкторской подготовки производства и определяет сроки выпуска заказной документации и рабочих чертежей, начала работ по закладке, постройке и спуску на воду, достройке и сдаче судна заказчику. В дальнейшем Генеральный график уточняют и выполняют в виде сетевой модели, содержащей более 200 работ-событий по проектированию, подготовке производства, постройке и сдаче судна. Исходя из него составляют межцеховой генеральный график и более детальные технологические, цикловые, оперативко-производственные и др. графики.
Технологические графики являются наиболее эффективными организующими документами. В них отражают трудоёмкости работ, расчётные данные по численности и специальностям рабочих, показывают продвижение работ по обработке металла корпуса, сборке секций, изготовлению труб, монтажу механизмов, достройке, отделке и т.д. Именно в соответствии с этими графиками составляют таблицы платежей, согласно которым Заказчик оплачивает стоимость судна по мере роста его технической готовности.
Обычно при разработке Генерального и технологического графиков весь производственный процесс постройки судна разделяют на периоды и технологические этапы. На отдельные крупные этапы составляют оперативно-производственные графики, содержащие более подробный перечень работ, выполняемых несколькими цехами и участками. На основе технологических и оперативно-производственных графиков
производят распределение работ между цехами. При этом стремятся организовать производство по замкнутому циклу, то есть выполнять все технологические операции по изготовлению деталей, узлов и секций в пределах одного цеха или участка для исключения транспортных перевозок, хранения в промежуточных складах и других вспомогательных операций.
С учётом высокой сложности и необходимости применения методов прогнозирования развития производства разработке Генерального и технологического графиков, оптимальным представляется распределение трудоёмкости при их составлении по основным видам работ в хронологическом порядке с учётом законов производственной логистики и с применением методов имитационного моделирования. Производственный процесс постройки судна в этом случае целесообразно разделять на частные производственные процессы, образующие классификационные категории производства - виды производств. Материальные потоки всех видов производств в пространстве расположены в цехах, на производственных участках и на определенных рабочих местах, то есть или на совокупности производственных участков (цех), или совокупности групп рабочих мест (производственный участок), организованных по предметным, технологическим или предметно-технологическим признакам. Так как реализация принципов логистики производственных процессов имеет целью повышение организованности производственных систем, то движение материальных потоков в пространстве, очевидно, должно подчиняться законам производственной логистики. К их числу относятся: закон упорядоченности движения предметов труда, закон непрерывности хода производственного процесса, закон ритма производственных циклов и закон календарной синхронизации [1].
Виды производств совместно функционируют не только в пространстве, но и во времени. Законы производственной логистики в данном случае выступают как инструмент управления каждой производственной микрологистической подсистемой (то есть видом производства - частным производственным процессом) в отдельности и всем производственным процессом в целом (в этом случае производственный процесс выступает как логистическая система). Поэтому разработка Генерального и технологических графиков должна вестись с учётом:
■ координации производственного процесса, заключающегося в формулировании и доведении целей управления материальными потоками до отдельных микрологистических систем, в согласовании отмеченных целей с глобальными целями верфи и обеспечении на этой основе совместной слаженной работы всех звеньев производственной логистической цепи;
■ организации материальных потоков в производстве, предполагающей формирование и установление пространственных и временных связей между подсистемами, а также создание системы управления материальными потоками верфи;
■ планирования движения материальных потоков, включая выполнение таких подфункций, как научно-техническое и экономическое прогнозирование, разработка программы действий и детализация планов. Прогнозирование предшествует разработке собственно планов и составлению программы действий;
■ удовлетворения потребностей верфи в материалах с максимально возможной экономической эффективностью, выдерживания обоснованных сроков закупки сырья и комплектующих изделий (материалы, закупленные ранее намеченного срока, ложатся дополнительной нагрузкой на оборотные фонды предприятий, а задержка в закупках может сорвать производственную программу или привести к её изменению).
Максимальное использование рабочего времени является одной из основных задач производственной логистики, а, соответственно, задач, решаемых при разработке Генерального и технологических графиков. Наиболее эффективно она может быть решена на основе предварительного расчёта технологической трудоёмкости постройки судна. При разработке графиков технологическая трудоёмкость рассчитывается как сумма трудоёмкостей технологических этапов, комплектов и операций по следу-
ющим видам работ: обработка деталей корпуса; сборка узлов и секций корпуса; формирование корпуса судна; трубомонтажные работы; механомонтажные работы; малярные и изоляционные работы; достроечные виды работ; все виды испытаний; работам МСЧ. Величину технологической трудоёмкости определяют на основе рабочей конструкторской и технологической документации методами нормирования труда, то есть установления необходимых для выполнения производственного процесса трудозатрат. В состав методов нормирования труда входят: анализ конкретного трудового процесса, дифференциация его на отдельные приёмы труда и режимы работы оборудования, определение их (и всего трудового процесса) продолжительности на основе применения нормативных материалов по труду (трудовых нормативов) [2].
При разработке Генерального и технологических графиков применяют два вида норм: технически обоснованные и опытно-статистические. Технически обоснованные нормы времени учитывают время, необходимое и достаточное для выполнения заданной работы с учётом полного использования оборудования и инструмента, применения рационального технического процесса и передовых форм организации труда и обслуживания рабочего места, исключающих потери рабочего времени. Они рассчитывается на основе: уровня производительности труда рабочего соответствующей квалификации; разработки наиболее рационального технологического процесса с применением механизированного производственного оборудования и инструмента; применения рациональной организации рабочего места; целесообразного совмещения смежных работ. Опытно - статистические нормы времени учитывают время, устанавливаемое на основе личного опыта нормировщика и (или) мастера, а также по данным статистического учёта трудовых затрат на ранее выполненные аналогичные работы с учётом необходимых поправок на применяемые материалы, размеры, форму и т.п. Такие нормы времени являются временными и вводятся на период освоения новой продукции или нового технологического процесса.
Рассчитать технологическую трудоёмкость судна как сумму трудоёмкостей всего множества операций технологического процесса постройки судна возможно только при наличии всей конструкторской, технической и технологической документации или после завершения строительства головного судна серии. Однако, даже в этом случае технологическая трудоёмкость не является величиной постоянной. Она может повышаться из-за конструктивных изменений в проекте или снижаться благодаря технологическим и организационным улучшениям в подготовке и обеспечении производства. С учётом этого, а также в связи с тем, что современное судостроение требует широкого использования информационных технологий целесообразно применение при разработке Генерального и технологических графиков методов имитационного компьютерного моделирования [3]. Планирование и разработку указанных графиков на ранних стадиях проектирования в этом случае можно осуществлять с учётом конкретного состояния производства, основных производственных характеристик верфи и рациональной загрузки оборудования. Результатом будет являться достаточно точные оценка технологической трудоёмкости и календарные сроки решения ряда задач, в частности:
- обеспечение производства конструкторской, технической и технологической документаций;
- обеспечение производства материалами и комплектующими, необходимыми для выполнения заданного объёма работ;
- проектирование и изготовление, а также закупка технологического оборудования, оснастки и инструмента, необходимых для осуществления производственного процесса;
- обеспечение производства всеми видами энергии, используемыми в приводах оборудования, для освещения, отопления и т.д.;
- обоснование численного и квалификационного состава основных производственных и вспомогательных рабочих и инженерно-технических работников;
- собственно изготовление, испытания и сдача изделия Заказчику.
Исходя из отмеченного при разработке Генерального и технологического графиков необходимо использовать наиболее прогрессивные методы, основанные на современных методах организации, подготовки и управления производством, в том числе методы компьютерного моделирования и прогнозирования развития технологий, автоматизированного расчёта организационно-технологических показателей производства, принудительной календарной синхронизации производственных циклов.
Поскольку движение основных видов ресурсов в производстве представляет собой движение материальных потоков, то оптимальным методом управления ими является логистическое управление с принудительным обеспечением заданного ритма работы отдельных цехов, производственных участков и производства в целом, а так же обеспечением всех производственных участков деталями, комплектующими, изделиями МСЧ, узлами и секциями «точно в срок», то есть без промежуточного складирования и хранения сборочных единиц. Конечной целью этого метода является своевременная и комплектная подача сборочных единиц на стапель при соблюдении закона упорядоченности труда, законов ритмов производственных циклов и их календарной синхронизации, то есть законов логистики.
Перечисленные законы применимы и к условиям непоточного производства. Минимизация затрат на производство в этом случае может быть обеспечена за счёт организации непрерывной загрузки микрологистических подсистем (цехов, производственных участков, отдельных рабочих мест), при максимально возможной непрерывности движения предметов труда в производстве.
Состав объектов логистического управления материальными потоками верфи и в том и в другом случае может быть проиллюстрирован схемой, приведённой на рис. 1.
Рис. 1. Состав объектов логистического управления материальными потоками верфи
Принципы логистики производственных процессов: синхронизация, оптимизация и интеграция - служат основным методологическим подходом к повышению организованности и эффективности функционирования производственных систем. Главным «инструментом» логистического подхода является анализ и синтез этих систем [4]. Анализ производственной системы позволяет выявить наиболее существенные факторы, дать им характеристику, количественную оценку взаимодействия факторов друг с другом, определить влияние их на параметры системы. Синтез обеспечивается в процессе разработки формализованных моделей технологии и расчёта их параметров.
Если при традиционной системе управления стремятся обеспечить минимум издержек в каждом из звеньев материального потока, то при логистическом управлении - оптимальность всей совокупности процессов. Наглядно это можно представить в форме записей целевых функций:
■ при традиционном управлении L(C) = min Cc + min Cn + min CT;
■ при логистическом управлении L(C) = min (C^™ + C°m + C°m),
где С, Сс, Сп, Ст - суммарные затраты и затраты соответственно на снабжение, производство и транспортировку материалов, полуфабрикатов и готовых изделий;
Сопт /*~топт /*~топт
с , Сп , С т - оптимальные значения каждого из слагаемых.
Таким образом, в целом логистическое управление производством. В том числе посредством грамотного составления Генерального и технологического графиков, должно обеспечить решение следующих вопросов:
1) как следует разместить производственные участки;
2) как осуществить выбор средств технологического оснащения (СТО);
3) как осуществлять производственно-календарное планирование;
4) как осуществлять выбор структуры внутрипроизводственной транспортной системы;
5) как осуществлять контроль за ходом производственных процессов;
6) как создать и распределить систему промежуточного складирования?
Имитационная модель производственной логистической системы постройки судна является наиболее логичной и удобной базой для получения объективных данных для разработки Генерального и технологических графиков на ранних этапах производства к постройке судна.
Процесс создания такой модели формально можно разделить на 5 этапов.
1. Формирование целей моделирования. Анализ поставленной задачи необходимо начинать с детального изучения всех аспектов функционирования производства как логистической системы. Поскольку рассматриваемые системы, как правило, связаны с другими системами или включает в себя ряд подсистем, то разработка имитационной модели должна основываться на системном подходе. При этом возможно разделение общей задачи моделирования на несколько частных [5].
Так как процесс постройки судна характеризуется наличием большого количества взаимосвязанных и взаимодействующих друг с другом подсистем, то на первоначальном этапе необходимо правильно сформулировать цели. От формулировки целей в значительной степени зависит выбор типа и характер разрабатываемой модели, а также дальнейшее исследование её поведения.
В ходе составления содержательного описания объекта моделирования должны быть установлены границы изучения логистической производственной системы и дано описание всех подсистем в ней (и с ней) взаимодействующих. Кроме того, должны быть сформулированы основные критерии эффективности, по которым предполагается проводить сравнение различных вариантов производственных решений, выполнена генерация и описание возможных альтернатив.
2. Разработка концептуальной модели производственной системы - переход от реальной системы к логистической схеме её функционирования, то есть описание производственной логистической системы постройки судна с помощью математических зависимостей, а так же алгоритмизация функционирования её микрологистических подсистем (обработка деталей корпуса, сборка узлов и секций корпуса, формирование корпуса, трубомонтажные работы, механомонтажные работы и т.д.), которая включает в себя статическое и динамическое описание системы.
На начальном этапе формируется упрощенная модель производственной системы. Затем осуществляется поэтапная детализация модели и входящих в систему подсистем. Так как сама модель имеет иерархическую структуру, то её проектирование
должно вестись методом «от простого к сложному». Модель при этом постоянно усложняется путём добавления в неё новых элементов и взаимосвязей между ними. Основополагающим здесь является определение критериев эффективности функционирования системы и проработка различных альтернативных вариантов её развития. Принимаемые при проектировании технические решения зависят от достаточно большого количества факторов и, в первую очередь, от типа производства - единичное (индивидуальное), мелкосерийное, серийное или крупносерийное, - от конструктивных и технологических особенностей, от номенклатуры изделий и их мас-согабаритных характеристик, зависящих от выбранного технологического метода постройки судна (секционный, блочный, модульный и блочно -секционный). Особое внимание следует уделять взаимному расположению производственных участков, построечных мест, спусковых сооружений, достроечных набережных, транспортных магистралей, энергетических объектов и коммуникаций. Расположение производственных участков должно наиболее полно соответствовать принятому методу постройки судов.
На данном этапе для каждой логистической подсистемы производится планирование и нормирование технологического процесса изготовления типового изделия. В рамках планирования техпроцессов составляется полный перечень технологических операций в последовательности их выполнения, указываются режимы их отработки, необходимое оборудование, оснастка, инструмент, квалификация рабочих. В рамках его нормирования выполняются необходимые расчёты по определению трудоёмкости и продолжительности каждой операции, а также объёмов затрачиваемых материалов и энергоресурсов.
3. Формализация имитационной модели. Процесс формализации сложной логистической производственной системы включает выбор способа формализации и составление формального её описания, которое предполагает определение основных элементов моделируемой системы, их характеристик и взаимодействия между элементами. Описание может производиться с использованием таблиц, графиков, схем.
Основная задача данного этапа - алгоритмическое представление объекта моделирования. Цель формализации - получение формального представления логико-математической модели, т. е. алгоритмов поведения элементов (и подсистем) сложной системы и отладка на уровне моделирующего алгоритма вопросов взаимодействия этих элементов (и подсистем) между собой [6].
4. Программирование имитационной модели. На этом этапе концептуальное (или формальное) описание модели сложной системы необходимо преобразовать в имитационную модель и произвести выбор инструментальных средств для её реализации. После этого формализованное описание представляют в виде компьютерной программы с апробированием на ЭВМ.
5. Испытание и исследование свойств имитационной модели. После того, как имитационная модель реализована на ЭВМ, проверяют её адекватность. В случае необходимости производят соответствующую коррекцию, в том числе с использованием поправочных коэффициентов.
На рис. 2 представлен фрагмент Генерального графика постройки плавучего саморемонтного дока пр. 28140, разработанного на основе изложенных принципов. При этом были реализованы все описанные этапы, включая разработку концептуальной модели, формализацию, то есть разработку имитационной модели, её программирование, испытания и исследование её свойств. Проверка адекватности данной модели по критериям Фишера и Стьюдента показала, что точность оценки трудозатрат и сроков выполнения работ-событий составляет более 97%. Это существенно выше среднестатистической погрешности, получаемой при традиционном подходе к разработке подобных графиков.
ГЕНЕРАЛЬНЫЙ ГРАФИК СТРОИТЕЛЬСТВА ПЛАВУЧЕГО ДОКА ПР. 28140
№ п/п НАИМЕНОВАНИЕ Труд-ть, чел/час 2011 2012
ноябрь декабрь январь февраль ... окт. ноябрь
Трудоёмкость 749454 10560 22666 29768 51572 47833
Количество рабочих, чел 63 135 177 307 285
%% продвижения - - - 2 5 7 10 13 16 19 21 23 85 90 95 97 100
№ п/п %% готовности на конец планируемого срока - 7 16 23 95 100
Рис. 2. Фрагмент Генерального графика строительства плавучего дока пр. 28140, разработанного с использованием методов имитационного моделирования на основе законов производственной логистики
Таким образом, имитационная модель позволяет уже на этапе разработки Генерального графика постройки судна, а также на ранних стадиях подготовки производства провести всесторонний анализ характеристик производственной системы, входящих в неё подсистем, их взаимодействия между собой и даёт возможность одновременного рассмотрения и оценки нескольких альтернативных вариантов проектных решений. Последнее обстоятельство повышает достоверность и качество окончательно выбранного варианта. Основными функциями логистической организации и управления производственной системой и входящими в неё подсистемами являются координация и управление материальными и информационными потоками с целью повышения общего уровня организации производственной логистической системы, календарной синхронизации работы цехов, производственных участков и отдельных рабочих мест в потоке и всего потока в целом, при обеспечении непрерывности хода производственного процесса и при любом уровне загрузки имеющихся производственных мощностей.
Список литературы
[1] Кулик Ю.Г., Бурмистров Е.Г. Логистика процессов сборочно-сварочного производства в судостроении: Учебное пособие / Ю.Г.Кулик, Е.Г. Бурмистров. - Н. Новгород: Издательство ФГОУ ВПО «ВГАВТ», 2004.-112 с.
[2] Кулик Ю.Г. Технология судостроения и судоремонта. Учебник для институтов водного транспорта / Ю.Г. Кулик, Ю.В. Сумеркин. - М.: Транспорт, 1988. - 352 с.
[3] Варжапетян А.Г. Имитационное моделирование на GPSS/H: учебное пособие /А.Г. Варжа-петян. - ГУАП. - СПб., 2007. - 384 с.
[4] Логистика: учебное пособие /под ред. Б.А. Аникина. - М.:ИНФРА-М, 1999. - 327 с.
[5] Имитационное моделирование. Теория и практика: Материалы IV-й всероссийской научно-практической конференции по имитационному моделированию и его применению в науке и промышленности. - ИММОД. - 2009.
[6] Имитационное моделирование экономических процесов: учебное пособие для слушателей программы eMB/ Н.Н. Лычкина. - Академия АйТи. - 2005.
DEVELOPING GENERAL WORK SCHEDULE AS WELL AS PRODUCTION PROCESS SCHEDULES FOR VESSEL CONSTRUCTION ALLOWING FOR PRODUCTION LOGISTICS LAWS
D.A. Galochkin, E. G. Burmistrov
General approaches employing production logistics laws are considered when developing general work schedule for vessel construction as well as production process schedules for production preparation. Major development stages and their description are given of general work schedule and production process schedules using imitation modeling methods in preparing production for constructing vessels.
