Суднобудівний завод «Океан» сьогодні найбільш наукоємне суднобудівне підприємство в Україні. Для реалізації плану модернізації заводу керівництво сприяє науково-дослідним роботам провідних фахівців, що виконуються у співпраці з Національним Університетом Кораблебудування та іншими дослідними закладами. Ми будемо знайомити читачів з найбільш цікавими роботами. Наразі пропонуємо до вашої уваги програмну доповідь, що визначає напрямки розвитку Служби головного технолога Суднобудівного заводу «Океан». Доповідь опубліковано в збірнику «Інновації в суднобудуванні та океанотехніці. ХІ Міжнародна науково-технічна конференція. Матеріали конференції. Частина 1», Миколаїв, НУК, 2020 р. Нижче текст оригіналу доповіді:
НАУКА И ПРОИЗВОДСТВО: ДОСТИЖЕНИЯ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ СЛУЖБЫ ГЛАВНОГО ТЕХНОЛОГА СУДОСТРОИТЕЛЬНОГО ЗАВОДА «ОКЕАН»
Симутенков Иван Викторович, к.т.н., головний технолог СЗ «ОКЕАН»
Драган Станислав Владимирович, к.т.н., профессор НУК
ВСТУПИТЕЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Судостроение, неотъемлемой частью которого является Судостроительный завод «Океан» (СЗ «Океан»), как и множество других производящих отраслей Украины вопреки негативным тенденциям, принявшим перманентный характер, продолжает существовать и развиваться. Новый виток в развитии завода, основанного почти 70 лет назад, начался 3-го декабря 2018 года после приобретения целостного имущественного комплекса -судостроительный завод «Океан». Одними из первоочередных стали задачи восстановления производственных фондов, наращивания объемов и номенклатуры производства. Восстановление нормального функционирования судостроительного предприятия невозможно без научно обоснованной организации инжиниринговой поддержки производства. Судостроительный инжиниринг —это высокоинтеллектуальный труд по разработке проектов и технологическому сопровождению строительства кораблей и судов различных классов и назначения [1].
При этом следует отметить, что основным способом сокращения трудоемкости и длительности производственных процессов является повышение технического и организационного уровней технологической подготовки производства. Это неизбежно связано с крупными инвестициями в производство (закупка нового и дорогого высокопроизводительного оборудования, прежде всего за рубежом), осуществление которых в настоящее время для завода весьма проблематично.
В данной ситуации путь, по которому может быть организован поиск, видится в проведении системного анализа проблемных производственных задач предприятия, создания на этой основе информационных технологий и реализации их в виде автоматизированных систем поддержки принятия решений [2].
На судостроительном предприятии СЗ «Океан» все указанные функции выполняет Служба Главного Технолога предприятия (СГТ). При этом СГТ, наряду с другими службами завода, выполняет одну из важнейших задач -выработку стратегии технического развития судостроительного предприятия, для которого производственная деятельность с использованием технических средств является определяющей. В связи с этим цель данной работы -выработка стратегии технического развития СЗ «Океан» на основе системного подхода к анализу достижений и прогнозирования перспектив развития СГТ предприятия.
ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ
Развитие СГТ идет в фарватере стратегии развития всего предприятия и основано на организационной системе, включающей две подсистемы: внешнюю (взаимодействие со службами внутри и вне предприятия) и внутреннюю (процессы внутри службы), развиваемых по направлениям:
– программное обеспечение и автоматизация;
– проектирование объектов и технологических процессов;
– организация процессов;
– персонал;
Стратегия развития СГТ строится на основе текущих возможностей, с учетом планируемой на основе анализа маркетинговых исследований рынка модернизации и расширения производственной деятельности. Внешняя подсистема СГТ отражает характер взаимодействия и функции СГТ внутри замкнутой системы «Предприятие». При этом СГТ, являясь одной из основных служб, участвует во всех этапах делового и производственного циклов.
Все начинается с обработки поступающих от Службы Маркетинга (СМ) перспективных запросов о возможности изготовления продукции с выдачей в Планово-экономический Отдел (ПЭО) заключения и технической справки для расчета стоимости. Разработанные технические данные накапливаются и систематизируются, становясь основой статистической базы для регрессионного анализа и создания математической модели с целью более результативных расчетов в будущем.
После заключения соглашения СГТ обеспечивает сопровождение процесса производства продукции, удовлетворяющей требованиям заказчика. В производственном процессе при этом задействованы все службы предприятия: Отдел Материально-технического Обеспечения (ОМТО), Служба Главного Строителя (СГС), Цеха, Отдел Контроля Качества (ОТК) и т.д. Они имеют, за счет разработанного на основе принципов Системы менеджмента качества (СМК) электронного документооборота, доступ ко всем документам, выпускаемым СГТ. Цифровой базой электронного документооборота является облачный ресурс NextCloud, легитимность существования которого обеспечивают закрепленные в положениях Предприятия –Технологические регламенты (ТР) и Стандарты предприятия (СТП).
Вскрытые в процессе реализации проектов проблемы и возможности в сочетании с постоянно аккумулируемой в цифровом архиве документацией становятся основой, разрабатываемой совместно со Службой Главного Инженера (СГИ) и Генерального Директора (СГД) стратегией перехода к интеллектуальному производству и программой модернизации.
Внутренняя подсистема СГТ развивается по четырем направлениям:
– создание цифрового архива, состоящего из электронных документов, 2D чертежей и 3Dмоделей;
– организацию электронного документооборота, включающего в себя материальные ведомости (ЭМВ), реестры документации, хранилище копий в «pdf»-формате, архив редактируемых оригиналов и контрольных экземпляров;
– внедрение системы самоконтроля, основанной на самостоятельно заполняемых сотрудниками СГТ реестрах задач, реестрах документов и контрольных файлах проектов. Система самоконтроля накапливает данные, необходимые для анализа эффективности работы СГТ и отдельных сотрудников;
– переход к интеллектуальному производству, при котором процесс планирования сводится к проигрыванию сценариев с помощью информационной модели производства, в свою очередь основанной на 3D-моделях производственных фондов. Процесс планирования завершается выбором оптимального сценария, включающего в себя совмещенный план работ по всем заказам.
Каждое из направлений получило отражение в структуре подсистемы, которая состоит из следующих блоков:
1. Методика оценки качества персонала на основе анализа данных, собранных системой самоконтроля, облегчающая планирование набора и развитие сотрудников с целью создания эффективной проектной группы;
2. Система проектирования, основанная на единой проектно-технологической методике, позволяющей прогнозировать ресурсы проекта в привязке к фактической динамике развития проекта. Система проектирования детально описана в разработанном СГТ стандарте предприятия «Проектирование»;
3. Проектирование объектов в тесной связи с проектированием технологических процессов их производства;
4. Программное обеспечение, необходимое для всесторонней автоматизации операций проектирования объектов и технологических процессов. Программный продукт должен быть максимально универсальным и гибким, что позволяет конфигурировать рабочие места с различным функционалом (проектант, расчетчик, конструктор) и специализацией (корпусник, механик, электрик, технолог), простым в освоении, по возможности недорогим, нетребовательным к компьютерным ресурсам, имеющим широкие возможности обмена с другими программными продуктами. Система, построенная на основе программного обеспечения Rhinoceros3D [3], удовлетворяет всем указанным требованиям за счет расширения его возможностей с помощью более чем тысячи компилируемых программных модулей – плагинов [4]. В частности, имеются плагины для решения задач теории корабля, прочности, конструировании корпуса корабля, систем, разработки документации, подготовки производства, управления данными, графического программирования, визуализации, анимации и т. д.
5. Информационное моделирование производства «Цифровая верфь». Технологический процесс постройки или ремонта корабля определяется имеющимися на предприятии производственными фондами, возможной номенклатурой обрабатываемых материалов, текущей загрузкой и т. д. Перед менеджментом компании стоит комплексная задача выполнения производственной программы с максимально эффективным использованием ресурсов оборудовании предприятия с соблюдением регламентов по обслуживанию и ремонту. Для наглядного моделирования технологических процессов, достоверной имитации ситуаций, планирования стапельного расписания, возможной модернизации производственных процессов необходимы геометрически и функционально подобные 3D-модели всех элементов производства: зданий, оборудования, транспорта, коммуникаций, материалов, производственных площадей и т. п. [5]. 3D-модели содержат все необходимые атрибуты -эксплуатационные, инженерные данные (или ссылки на них), дают идентичное взаимное расположение и привязку к местности. Задачи решаются на основе трехмерных информационных моделей зданий/сооружений (BIM–моделей) [6], а также цифровых генпланов. Сочетание BIM–моделей элементов производственного процесса, размещенных в единой системе координат на электронном генплане, представляет собой цифровой двойник верфи.
6. Использование программного обеспечения, реализующего алгоритмы топологической оптимизации и генеративного дизайна [7], применительно к возможностям «классического судостроительного производства» (ограничения технологии) как эффективное средство снижения материалоемкости и повышения технологичности при сохранении необходимой надежности. Происходящее при этом изменение парадигмы проектирования [8] со смещением акцента в область симуляций и генерирования конструкций с помощью алгоритмов инженерного анализа иллюстрирует таблица.
С учетом требований международных стандартов и передового опыта на СЗ «Океан» разработан комплексный план развития сварочного производства и обработки металлопроката, на долю которых приходится более 70% общего объема работ предприятия. Данный план направлен на повышение эффективности сборочно-сварочного производства за счет усовершенствования трехступенчатой системы контроля качества -начиная от входного контроля и хранения до сдачи готовой продукции и анализа отклонений, а также модернизации материально-технической базы. В планах по модернизации сборочно-сварочного производства предусмотрен ряд мероприятий, в частности, переход от газокислородной к плазменной резке (в ручном и механизированном вариантах), использование конвертеров в системах многопостового питания ручной дуговой сварки, широкое внедрение средств малой механизации и автоматизации. Также силами коллектива проведен анализ технического состояния различного оборудования и разработан комплекс мероприятий по его реновации подкрепленный выпуском соответствующей конструкторской документации.
СЗ «Океан» участвует в различных научно-образовательных объединениях. Так, 21 октября 2019 года между СЗ «Океан» подписал договор о четырёхстороннем сотрудничестве с Национальным университетом кораблестроения им. адмирала Макарова, Николаевским морским лицеем им. профессора М. Александрова, Институтом импульсных процессов и технологий НАН Украины [9]. Стратегическими направлениями данного сотрудничества являются:
– объединение научных, профессиональных, педагогических потенциалов, учебных и опытно-производственных баз с целью повышения качества образования, формирование интереса к математическим, компьютерным и естественным наукам;
– скоординированная совместная научно-исследовательская, информационная, методическая работа по профориентации, усовершенствованию образовательного процесса и работе с молодежью.
В рамках договора ведется работа по подготовке к проведению на СЗ «Океан» с привлечением ведущих специалистов предприятия лекционных, практических и лабораторных занятий, а также технологической части курсовых проектов со студентами кафедры сварочного производства НУК. Кроме того, СГТ совместно с НУК проводятся научно-исследовательские работы в области сварочного производства: разработка расчетной методики оценки сварочных деформаций корпусных конструкций и методов их предупреждения, конструирование сварочного инструмента со встроенным электромагнитным генератором механических колебаний электродной проволоки для сварки конструкций из легких сплавов [10], разработка технологии и оборудования для автоматической ремонтной наплавки под флюсом судовых валов и другие.
ВЫВОДЫ
1. Разработанная стратегия развития Службы главного технолога СГТ СЗ «Океан» основана на анализе маркетинговых исследований рынка и предусматривает системный подход к модернизации и расширению производственной деятельности Службы.
2. Предложенная организационная система развития СГТ предусматривает выполнение работ по направлениям: программное обеспечение и автоматизация; проектирование объектов и технологических процессов; организация процессов; подготовка персонала. Внедрение усовершенствованной системы организации СГТ изменяет парадигму проектирования производства со смещением акцента в область симуляций и генерирования объектов с помощью алгоритмов инженерного анализа.
3. Успешная реализация организационной системы развития СГТ возможна на основе тесного сотрудничества завода с профильными учебными заведениями и научными организациями Николаева.
СПИСОК ИСТОЧНИКОВ
[1] Парсяк, В. Н. Визначення позицій інжинірингу в життєвому циклі суднобудівних інновацій / В. Н. Парсяк, О. Ю. Жукова // Збірник наукових праць НУК. –2015. –6. –С. 132 –135.
[2] Коваленко, И.И. Системный аналіз задач судового корпусостроения: Монография / И.И. Коваленко, С.В. Драган, В.Я. Сагань. –Николаев: elTalisman, 2010. –176 с.
[3] RobertMcNeel& Associates. –[Электронный ресурс]. –Режим доступа: https://www.rhino3d.com.
[4] AppsforRhinoandGrasshopper. –[Электронный ресурс]. –Режим доступа: https://www.food4rhino.com.
[5] Использование параметрических возможностей T-FLEXCAD в судостроении. –[Электронный ресурс]. –Режим доступа: https://3dtoday.ru/blogs/topsystems/ispolzovanie-parametricheskikh-vozmozhnostey-t-flex-cad-v-sudostroenii-na-opyte-vsz.
[6] Макеев, С. М. BIM зданий и сооружений, как один из элементов концепции создания ЦИФРОВОЙ ВЕРФИ Средне-Невского судостроительного завода / С. М. Макеев, А. А. Тучков, А. А. Рындин, // ХХ Международная научно-практическая конференция Моринтех-практик, «Информационные технологии в судостроении –2019». –2019.–С. 76 –83.
[7] Мейнтес K. Влияние генеративного проектирования на разработку изделий / К. Мейнтес, Т. Блакер // CAD/CAM/CAEObserver. –2018. –8. –С. 44 –49.
[8] Evolving embodied intelligence from materials to machines. –[Электронныйресурс]. –Режимдоступа: https://doi.org/10.1038/s42256-018-0009-9.
[9] “Инженеры нужны заводу!” -“Океан” подписал знаковый договор о четырёхстороннем сотрудничестве. –[Электронный ресурс]. –Режим доступа: https://korabelov.info/2019/10/140745/inzhenery-nuzhny-zavodu-okean-podpisal-znakovyj-dogovor-o-chetyrjohstoronnem-sotrudnichestve-video/.
[10] Simutenkov, I. V. Designing of thin sheet plating ship constructions from aluminum alloys with minimization of local welding deformations / Ivan V. Simutenkov, Stanislav V. Drahan // Shipbuilding&Marine Infrastructure. –2019. –1. –С. 9 –17.