Содержание к диссертации
Введение
2. Анализ существующей практики проектирования и направления совершенствования организационно-технологических схем электромонтажных работ (ЭМР)
2.1. Уточнение терминов и определений в области технологии ЭМР 14
2.2. Анализ существующих правил проектирования организационно-технологических схем ЭМР 15
2.3. Анализ существующих организационно-технологических схем ЭМР 18
2.4. Анализ выполненных исследований по созданию новых организационно-технологических схем ЭМР. Достоинства и недостатки 23
2.5. Обзор и анализ перспективных технологических методов формирования кораблей перспективной постройки ведущих зарубежных верфей 32
2.6. Определение и обоснование методологии исследований .36
2.7. Формулировка задачи исследования 39
2.8. Выводы 42
3. Исследование, анализ и разработка организационно-технологической схемы ЭМР на основе системного подхода 44
3.1. Принципы выбора критерия для оценки варианта технологии ЭМР 44
3.2. Исследование потребностей, определение и выбор цели 46
3.3. Анализ влияющих факторов электромонтажного производства (внешних (окружения) и внутренних) 49
3.4. Определение состава и иерархии объектов работ (в пространстве и времени), по видам и подвидам ЭМР 62
3.5. Укрупненная модель входов-выходов технологии ЭМР, гибкой к изменяющимся условиям производства 69
3.6. Разработка детерминированной модели технологии ЭМР, гибкой к изменяющимся условиям производства 71
3.7. Разработка стохастической модели технологии ЭМР, гибкой к изменяющимся условиям производства 91
4. Исследование, разработка и оптимизация задач планирования технологии ЭМР, гибкой к изменяющимся условиям производства 112
4.1. Анализ существующей последовательности процесса планирования технологии ЭМР 112
4.2. Анализ и обобщение системных требований к планированию технологии ЭМР, гибкой к изменяющимся условиям производства 113
4.3. Информационная схема планирования, корректировки и управления альтернативной технологией ЭМР 11
4.4. Укрупненная схема входов-выходов системы планирования альтернативной технологии ЭМР для многоэтапной временной последовательности принятия решений 118
4.5. Разработка методов, алгоритмов, моделей составляющих задач (подзадач) -компонент планирования и оптимизации альтернативной технологии ЭМР 121
4.6. Алгоритмы, методы, модели определения значений параметров и показателей альтернативной технологии ЭМР 225
4.7. Методики планирования и корректировки оптимальной альтернативной технологии ЭМР в процессе подготовки производства и выполнения работ 227
5. Разработка непрерывной многошаговой схемы оценки показателей трудоемкости в обеспечение планирования альтернативной технологии ЭМР 232
5.1. Обоснование необходимости создания непрерывной многошаговой схемы оценки трудоемкости ЭМР 232
5.2. Определяющие параметры, показатели, методы оценки значений технологической трудоемкости ЭМР 233
5.3. Оценка погрешности вычисления показателей и параметров технологии ЭМР, получаемых с использованием различных методов 254
5.4. Непрерывная многошаговая многопараметрическая схема оценки показателей технологической трудоемкости в обеспечение решения задач планирования альтернативной технологии ЭМР 257
6. Разработка и обоснование непрерывной схемы, методов и моделей оценки опреде ляющих конструктивно-технологических параметров судового электрооборудова ния 263
6.1. Уточнение состава определяющих конструктивно-технологических параметров судового электрооборудования 263
6.2. Разработка информационной схемы оценки определяющих конструктивно-технологических параметров судового электрооборудования 265
6.3. Методы и математические модели оценки определяющих конструктивно-технологических параметров 267
7. Обеспечение электромонтажной технологичности комплексов судового ЭО. Учет показателей электромонтажной технологичности при планировании альтернативной технологии ЭМР 285
7.1. Теоретические основы системы оценки и обеспечения электромонтажной технологичности комплексов судового электрооборудования 285
7.2. Обоснование и взаимный учет системных требований оптимальной альтернативной технологии ЭМР и электромонтажной технологичности комплексов судового ЭО 287
7.3. Дополнительные задачи обеспечения электромонтажной технологичности и учет результатов их решения в процессе планирования оптимальной альтернативной технологии ЭМР 288
8. Разработка непрерывной комплексной системы оценки технико-экономических по казателей электромонтажного производства в процессе планирования альтернатив ной технологии ЭМР , 292
8.1. Анализ существующих методических подходов в оценке издержек электромонтажного производства , 292
8.2. Обоснование методологического подхода в оценке себестоимости и издержек электромонтажного производства 293
8.3. Разработка методов, алгоритмов, моделей оценки себестоимости ЭМР, издержек производства и их составляющих в обеспечение альтернативной технологии ЭМР 296
9. Разработка предложений по использованию результатов диссертационной работы в практике проектирования, строительства, ремонта, переоборудования и модерниза ции судов и кораблей , 316
9.1. Использование теоретических положений, методических подходов, алгоритмов, математических моделей задач планирования оптимальной альтернативной технологии ЭМР 317
9.2. Реализация предложений по использованию результатов диссертационных исследований 320
9.3. Методические разработки 325
9.4. Программное обеспечение , 325
9.5. Выводы , 327
Заключение 328
Список использованных источников 332
Приложения.
- Анализ существующих правил проектирования организационно-технологических схем ЭМР
- Анализ влияющих факторов электромонтажного производства (внешних (окружения) и внутренних)
- Анализ и обобщение системных требований к планированию технологии ЭМР, гибкой к изменяющимся условиям производства
- Определяющие параметры, показатели, методы оценки значений технологической трудоемкости ЭМР
Введение к работе
Существующие организационно-технологические методы выполнения электромонтажных работ (принципиальная технология ЭМР), планируемые на ранних этапах проектирования [1], определяют состав объектов работ - технологических районов электромонтажа, технологическую последовательность монтажа в них кабеля и электрооборудования, применяемые технологические процессы, инструмент, оснастку, средства технологического оснащения (СТО), стендовое оборудование. Нормативно-технической документацией определены различные виды принципиальной технологии - параллельная, автономно-районная (APT), агрегатно-блочная (АБТ) и их модификации [1,2].
Выбор вида принципиальной технологии обусловлен классом судна, методом формирования корпуса, насыщенностью судна электрооборудованием, в том числе технологических районов, длиной прокладываемого кабеля, объемами агрегатирования электрооборудования, серийностью строительства и т.д.
В процессе строительства судов и выполнения электромонтажных работ наблюдаются отклонения от планируемой технологической последовательности работ в объектах электромонтажа, что обусловлено как объективными, так и субъективными факторами производства. Так, несвоевременность сдачи строительных районов, блоков под электромонтаж, задержки поставок комплектующего судового электрооборудования, дефицит материалов, замена СТО и инструмента, некомплектность и изменения в проектной и рабочей конструкторской документации уже в процессе ТПП и выполнения работ приводят к объективной невозможности соблюдения планируемой технологической последовательности выполнения ЭМР, к замене предусмотренных проектной документацией технологических схем, процессов и операций электромонтажа, к отступлению при использовании материалов и комплектующих изделий.
Изменения условий выполнения работ в соответствии с требованиями производства также приводят к отступлению от принятой в проекте принципиальной технологии, изменению технологической схемы выполнения работ, одновременному применению элементов различных видов принципиальной технологии па одном судне. Так, например, дефицит кабеля, особенно герметизированного, приводит к необходимости первоочередной заготовки и затяжки магистральных кабелей, а не местных, как это предусмотрено APT, АБТ, к необходимости выполнения ЭМР как в агрегатироваиных сборочных единицах, блоках, так и в строительных районах, соответствующих укрупненным технологическим районам электромонтажа. Использование кабельных соединителей позволяет выделять трассы магистральных кабелей в самостоятельные AMP, переходя на другую схему выполнения работ, отличающуюся от планируемой. Эти и другие факторы судостроительного, электромонтажного производства, а также необходимость отработки всех технических, проектных, технологических решений в процессе строительства головного судна диктуют необходимость создания технологии выполнения ЭМР, отличающейся от выше названных, гибкой к изменяющимся условиям строительства судов и выполнения ЭМР. Названная технология должна обеспечивать управляемость процессом проектирования, корректировки и реализации оптимальных организационно-технологических схем монтажа судового электрооборудования в многоэтапной схеме принятия решений при проектировании, технологической подготовке электромонтажного производства и выполнении ЭМР.
Предприятия различных форм собственности, участвующие в конструкторской и технологической подготовке судостроительного и электромонтажного производства, строительстве судов, принимают на себя в соответствии с договорными обязательствами выполнение определенных объемов работ в заданные сроки при надлежащем качестве по согласованной цене. При этом издержки судостроительного и электромонтажного производств будут определяться не только условиями выполнения работ, технической оснащенностью предприятии, организационно-технологической схемой работ, но и в значительной степени принятыми техническими, проектными, технологическими решениями при проектировании судов и судового электрооборудования [3].
Таким образом, затраты электромонтажного производства, как подвида судостроительного производства, оцениваемые по результатам монтажа судового электрооборудования, определяются его технологичностью, с одной стороны, принятыми организационно-технологическими схемами и условиями выполнения ЭМР, с другой стороны. Разновременность процессов проявления свойств технологичности, определяемых всеми видами затрат денежных, трудовых, материальных, энергетических при выполнении ЭМР, и процессов управления этими свойствами, а также многообразие связей между конструктивно-технологическими параметрами судового электрооборудования и показателями затрат в планируемой технологической схеме ЭМР диктуют необходимость использования методологии системного подхода в процессах исследования и разработки новых гибких организационно-технологических схем ЭМР для различных этапов жизненного цикла судов. Указанные особенности обуславливают необходимость рассмотрения сложной технической системы - судового электрооборудования, как подсистемы судна, во временном процессе формирования и управления свойствами этой подсистемы с целью оптимизации затрат электромонтажного производства в процессе строительства судов.
Названный подход, базируясь на системных принципах управления большой технической системой - электрооборудованием судов, на различных этапах жизненного цикла судна (проектирования, ТПП, строительства), позволяет увязать этот процесс в многоэтапную схему принятия оптимальных технологических решений, основанную на достоверных математических методах оценки и прогноза с учетом детерминированных (планируемых) и варьируемых факторов судостроительного и электромонтажного производства; позволяет осуществить оценку и реализацию оптимальных (по выбранному критерию) гибких технологических схем выполнения ЭМР с учетом показателей технологичности ЭОС, а также разбивки на объекты работ, последовательности затяжки и монтажа кабелей и электрооборудования, необеспеченности к началу выполнения ЭМР по объективным и субъективным причинам, а также предпринять действия, направленные на ликвидацию последствий отступлений от проектной технологии с наименьшими затратами.
Комплексы судового электрооборудования (электрооборудование судов) представляют не один объект, а совокупность объектов, свойства и поведение которых определяются как в процессах проектирования нового судового электрооборудования, судна и его насыщения, в том числе электрооборудованием, судовыми системами и механизмами, так и в процессах проектирования, реализации и управления организационно-технологическими схемами строительства судов и выполнения ЭМР (рис.1.1).
Системный подход- это совокупность методов изучения сложной системы, рассматриваемой как совокупность взаимосвязанных подсистем, проявляющих свои свойства, как свойства единой системы в различных процессах общественного производства.
Согласно [б] системотехнический подход в постановке и решении задачи определяется ее сложностью, а также учетом расширения потребностей и окружения. При этом под окружением следует понимать все внешние к системе факторы, которые оказывают на нее воздействие и которые испытывают воздействие с ее стороны: состояние технологии строительства, собственно технологии выполнения ЭМР, другие системы (судно и судовое оборудование), с которыми должна быть согласована данная (ЭОС); потребности системы - это состояние напряжения или неравновесие в окружении, достигаемое при введении новых систем или при эволюции старых.
Методология системотехнических исследований в качестве основополагающего использует метод исследования операций [6]. Метод исследования операций включает в себя описание подсистем сложной системы не автономно, а с учетом ее связей с другими подсистемами и системой в целом; подсистема может рассматриваться как система, обладающая различными функциями (свойствами), которые рассматриваются в аспекте проявления свойств системы в целом по выбранной цели (выбранному критерию (критериям)).
Поскольку процессы поведения системы и проявления ее свойств рассматриваются на конкретном временном этапе в конкретных условиях производства, а процесс управления этими свойствами отличается иными временными шагами (этапами) принятия решений, видоизменяющих эти свойства, следует рассматривать этапы исследования и управления свойствами системы для достижения конкретных целей, взаимоувязанными в большую техническую систему - процесс технической (конструкторской и технологической) и организационной подготовки судового электромонтажного производства и выполнения ЭМР в составе процесса проектирования и строительства судов.
Таким образом, при решении проблемы создания и управления технологией ЭМР, гибкой к изменяющимся условиям производства, следует рассматривать большую техническую систему - ЭОС в БТС - процессе проявления ее свойств на этапе монтажа судового электрооборудования.
Процесс технической и организационной подготовки электромонтажного производства (при проектировании и собственно ТПП), как правило, носит итерационный характер. Следовательно, необходимо сформировать единый обобщенный показатель, который будет определяться на множестве подсистемных показателей и свойств ЭОС в технологической схеме ЭМР. Этот единый обобщенный показатель позволит получить оптимальное (в смысле выбранной цели (целей)) решение по технологичности ЭОС и технологии ЭМР на различных этапах принятия решений (проектировании, ТПП, выполнении ЭМР).
Второй важной проблемой является проблема установления связей и иерархии подсистем для этапов проектирования, ТПП, выполнения ЭМР в БТС - создании и реализации технологии ЭМР, гибкой к изменяющимся условиям производства.
Проблема исследования и реализации оптимальных конструктивных решений ЭОС в процессе проектирования решена в [3] на основе принципов системного подхода. Вот почему в настоящей работе рассматриваются постановка и решение научно-технической проблемы проектирования оптимальной технологии ЭМР, гибкой к изменяющимся условиям производства, во взаимосвязи с оптимальной к этим условиям конструкции ЭОС в многоэтапной схеме принятия решений при проектировании, технологической подготовке производства и выполнения монтажа судового электрооборудования.
Проблема создания и реализации оптимальной технологии ЭМР, гибкой к изменяющимся условиям производства, представляет собой важную технико-экономическую и народнохозяйственную задачу, успешное решение которой позволит оптимально планировать и управлять электромонтажным производством, эффективно экономить затраты на строительство судов, а также получать адекватные будущим условиям строительства оценки стоимости, продолжнтелыюсти, трудоемкости и выполнимости работ необходимого качества по монтажу судового электрооборудования при разработке и обосновании договорных обязательств.
Работы, обобщенные в диссертации, выполнялись автором при реализации целевой комплексной программы строительства судов (решения МСП № 4В-21/657 от 15.02.90, № МА-21/2354 от 06.06.90 и совместное № 10/5-2-029 от 05.05.92), а также при выполнении НИР [11,12,13,14,15,16].
Все вышеизложенное определило цель работы - повышение эффективности производства на основе создания и реализации научно-обоснованной системы управления процессом монтажа судового электрооборудования, учитывающий высокую динамику, многомерность, многосвязанность производственных процессов, изменения технологических последовательностей работ и наборов решений, принимаемых на различных этапах технологической подготовки производства и строительства судов.
Для достижения цели исследования необходимо решить следующие задачи:
- уточнить термины в области терминологии ЭМР;
- выполнить анализ, систематизацию и ранжирование параметров, показателей, факторов, ограничений технологии ЭМР;
- выполнить декомпозицию технологии ЭМР на составляющие элементы. Установить характер поведения и связи элементов между собой и системой более высокого уровня - технологией ЭМР - во времени и пространстве;
- разработать адекватное модельное отражение процессов монтажа судового электрооборудования, чувствительное к изменению условий производства;
- разработать методы достоверного прогноза и оценки параметров и показателей технологии ЭМР, обеспечивающие учет будущих неизвестных условий выполнения работ;
- разработать методы и модели постановки и решения укрупненных и детальных задач планирования технологии ЭМР, гибкой к изменяющимся условиям производства;
- выявить и обосновать критерии оптимизации решений;
- разработать методологию системного управления технологией ЭМР, обеспечивающую согласование потребностей Заказчика и возможностей Исполнителя работ;
- подтвердить экспериментально - расчетным путем и практическим внедрением результатов исследований правильность теоретических положений, достоверность оценок, адекватность математических моделей исследуемому процессу;
- разработать методы учета требований оптимальной альтернативной технологии ЭМР в процессах обеспечения электромонтажной технологичности комплексов судового электрооборудования, определения поступления необходимых денежных средств в обеспечение выполнения ЭМР.
В результате выполненных исследований впервые разработаны новые научные подходы в постановке и решении задач планирования, оптимизации и управления альтернативной технологией ЭМР;
- разработано принципиально новое модельное отражение процесса электромонтажа па основе использования детерминированных факторных и стохастических моделей сетевого и календарного планирования;
- разработаны методы и получены зависимости для достоверной оценки параметров и показателей технологии ЭМР, использующие определяющие конструктивно-технологические параметры ЭОС;
- впервые разработаны методы постановки и решения нелинейных задач планирования и оптимизации решений альтернативной технологии ЭМР по выбранному критерию для укрупненных и детальных схем работ;
- на основе теории систем управления большими техническими системами, теории систем автоматического управления разработана многоуровневая система управления альтернативной технологией ЭМР, обеспечивающая повышение эффективности судового ЭМП.
Полученные в результате теоретических исследований и экспериментальных расчетов результаты являются необходимым и достаточным основанием для решения задач планирования оптимальной альтернативной технологии ЭМР, начиная с ранних этапов проектирования, прогноза решений по технологии с учетом будущих неизвестных условий выполнения работ, оптимального управления процессом выполнения ЭМР.
В результате исследований разработаны, утверждены и апробированы в промышленности методики решения задач оптимальной альтернативной технологии ЭМР (всего 8), основные положения альтернативной технологии реализованы в проектных решениях. Результаты диссертационных исследований использованы в учебном процессе в СПбГМТУ.
На защиту выносится основной результат диссертационных исследований - разработка теоретических основ и методов их практического использования в процессе управления проектом - технологией ЭМР, гибкой к изменяющимся условиям производства, включающий:
- модельное отражение процесса монтажа судового электрооборудования на основе детерминированной факторной сетевой и календарной моделей, сетевой стохастической модели, декомпозиции технологии ЭМР на элементы во времени и пространстве, учета вариационных схем работ, связей и ограничений условий выполнения работ;
- методологию разработки математических моделей множественной регрессии, содержащих определяющие конструктивно-технологические параметры судов и судового электрооборудования, предназначенных для получения оценок значений параметров и показателей альтернативной технологии ЭМР, в том числе в условиях неполной известности информации;
- методы формирования критериев выбора оптимальных решений альтернативной технологии ЭМР;
- методологию решения нелинейных задач планирования, оптимизации и управления альтернативной технологией ЭМР, включая различные уровни управления (по объемам работ, первой и второй производной от объемов), направленную на повышение эффективности электромонтажного производства.
Существующие системы управления аналогичными проектами, предлагаемые в качестве коммерческого продукта с закрытым ПО для судостроительных предприятий РФ (BRAIN, ООО "Брейк", СПб, TRIBON, Мальме, Швеция, CADSS компании Computervision (1993) MS Project и др.) являются дорогостоящими (десятки и сотни тысяч долларов) и не содержат модулей, определяющих технологию ЭМР. Для использования предлагаемого ПО, например, в процессе автоматизированного решения задач ТПП, должны быть изысканы значительные средства, которыми не всегда располагают малые и средние предприятия, закрытое ПО должно быть доработано для решения вышеназванных задач.
Разработки автора диссертационных исследований отражают организацию судостроительного и электромонтажного производства предприятий РФ, универсальны, использование их в промышленности обеспечивает повышение эффективности производства, экономию затрат, решение задач технологической подготовки в короткие сроки с наименьшими затратами с учетом специфики производственной деятельности конкретных предприятий, что приводит к повышению конкурентоспособности последних.
Реализация результатов диссертационных исследований в учебном процессе в СПбГМТУ обеспечивает повышение качества подготовки специалистов с учетом перспектив судостроения РФ.
Полученные решения представляют реализацию CALS-технологий в Российском судостроении. Универсальность разработанного подхода позволяет предложить результаты диссертационных исследований для судостроительных и судоремонтных видов производств.
Анализ существующих правил проектирования организационно-технологических схем ЭМР
Нормативной документацией [1,22,23] и традициями проектирования, анализ которых выполнен в НИР [11,12], предусмотрена разработка технологического плана ЭМР в составе принципиальных положений технологии монтажа и сдачи ЭО следующим образом (рис. 2.1): 1. На этапе эскизного проектирования: составляются краткие сведения по основному ЭО, определяются его отличия от ЭО судна-аналога, выбирается метод электромонтажа и оцениваются принципиальные отличия от принятого на судне-аналоге. Приводится схема разбивки судна на укрупненные объекты электромонтажа (укрупненные автономно-монтажные районы, блок-модули и т.п.), а также рассчитываются значения проектной трудоемкости ЭМР и предлагаемый объем работ, который может быть вынесен с судна в цеховые условия. Разрабатываются мероприятия по обеспечению монтажа и сдачи ЭО, в том числе определяющие технологическую приспособленность к выполнению ЭМР (обязательные) и электромонтажную (производственную) технологичность судового ЭО (рекомендуемые). При этом технологический план ЭМР содержит качественную оценку возможных путей решения сформулированных задач и представлен в виде описания отдельных фрагментов организационно-технологического метода выполнения работ. 2. На этапе технического проектировании: в условиях более детальных проектных проработок, в том числе по технологии строительства судна, по составу, конструкции и размещению судового ЭО, основные разделы принципиальной техгюлогии находят свое детальное развитие, оставаясь, как и ранее, на описательном уровне. Это тем более характерно для этапа технического проектирования, что именно здесь и далее отсутствуют (ибо пока еще не разработаны) методы количественной оценки показателей, используемых при разработке технологического плана ЭМР (например, не используются количественные методы оценки трудоемкости монтажа кабеля и электрооборудования в объектах электромонтажа, в том числе по подвидам работ; существующие предложения ограничены использованием только параметра длины кабеля). Не предусмотрено решение оптимизационных задач планирования ЭМР в рамках принятой технологии строительства судна. Рассматриваются иногда варианты прокладки магистральных кабелей, в том числе с учетом разбивки на укрупненные объекты электромонтажа. В состав технологического плана выполнения ЭМР включены краткие описания характеристик судна, технологии его постройки, состава основного судового ЭО и кабелей; разрабатывается технологический график выполнения ЭМР и поставок, а также уточняются мероприятия по обеспечению монтажа и сдачи судового ЭО. В отсутствие методик количественной оценки параметров и показателей некорректным является вопрос об оптимизации технологического плана ЭМР, а также разработка плана мероприятий в обеспечение строительства судов и выполнения ЭМР, которые должны выполняться с учетом возможных затрат. По результатам технического проектирования определяется перечень электромонтажных районов (для работ по монтажу кабеля, - как правило, в границах судовых помещений, для работ по монтажу ЭО - в рамках систем ЭО одного назначения). Перечень ЭР необ ходим для последующего комплектования КД. Разрабатывается единственный вариант сетевого и календарного графиков. 3. На этапе разработки рабочей конструкторской документации: к решению вопросов планирования ЭМР не возвращаются. По окончании этапа РКД КБ-проектант при наличии программного обеспечения в соответствии с рекомендациями [24] может разрабатывать (но отдельному договору) и оптимизировать (по выбранному критерию) схему затяжки магистральных кабелей. Аналогичные задачи по разработке и оптимизации схем затяжки могут решаться электромонтажным предприятием в составе документов рабочей технологии (23]. 4. На этапе технологической подготовки судового электромонтажного производства (ТПП): уточняется сетевой график выполнения ЭМР, увязанный с сетевым графиком строительства судна. Поскольку длительность промежутка от окончания ТП до начала ТПП может быть достаточно велика (до нескольких лет), за столь длительный срок успевает многое измениться в составе проекта, его ЭО, технологии и сроках строительства судна, вот почему появляется необходимость и целесообразность уточнения электромонтажным предприятием разработанного КБ-проектантом технологического плана ЭМР. При этом появляются новые исходные данные и ограничения, обусловленные наличием денежных, трудовых, материальных, энергетических ресурсов у электромонтажного предприятия. Указанные обстоятельства определяют необходимость внесения соответствующих коррективов в разрабатываемую на этом этапе рабочую технологию ЭМР. При разработке рабочей технологии учитывается количественный состав и специализация бригад электромонтажников, производственная мощность, техническое оснащение, пропускная способность участков и цехов, обеспечивающих всю программу строительства судов, а также наличие необходимого комплектующего (штатного) ЭО, кабеля, материалов, СТО, проектной и рабочей конструкторской и технологической документации, без которых не могут быть начаты работы в тех или иных объектах электромонтажа.
С этих позиций необходимо не только корректировать технологический план ЭМР на судне, но и обеспечить корректировку детального годового (текущего) н оперативного (календарного) планов работ электромонтажного предприятия.
Таким образом, при отсутствии в НТД надлежащего методического и математического обеспечения, без учета связей и преемственности решений по технологическим схемам ЭМР, разрабатываемым на различных этапах проектирования, ТПП, выполнения работ, т. е. отсутствии системного подхода, возникает необходимость разработки непрерывной схемы технологического планирования, корректировки и оптимизации организационно-технологического метода ЭМР, учитывающего изменение условий выполнения работ. Постановка и решение таких задач на этапах проектирования будет носить в значительной степени прогностический характер. Даже в рамках устойчивых связей «КБ-проектант - судостроительный завод -электромонтажное предприятие» подобные изменения и их учет при планировании ЭМР неизбежен. В рамках существующих экономических связей, изменяющейся программы строительства, большого разнообразия КБ-разработчиков проектов судов, строящихся па одном судостроительном предприятии, наличия «портфеля заказов» электромонтажного предприятия, не связанных с судостроением, приводят к необходимости разработки, корректировки и оптимизации технологической схемы ЭМР на судне, адекватной планируемым (прогнозируемым) условиям строительства судов и выполнения ЭМР.
Выбор в качестве определяющих показателей технологических планов ЭМР готовности работ электромонтажного предприятия на судне, продвижения работ, а также потребной численности электромонтажников во многом обусловлены принятыми методами оценки аналогичных показателей планов в судостроении [1,2,15]:
Анализ влияющих факторов электромонтажного производства (внешних (окружения) и внутренних)
Рассмотрение технологии ЭМР как подсистемы технологии строительства судна определяет необходимость учета их связей и взаимного влияния. Такой анализ целесообразно увязать с рассмотрением модели ЭМР, гибкой к изменяющимся условиям производства, в процессе выполнения работ в укрупненных (УОР) и детальных (ЭР) объектах работ.
Технологическая последовательность выполнения отдельных видов работ при постройке судна определяется, в основном, принятым методом стапельной сборки (секционный, блочно-секциошшй, блочный), который, в свою очередь, зависит от конструктивно-технологических особенностей проекта судна и производственных условий завода-строителя [14,53,55].
, Метод стапельной сборки обуславливает также разбивку процесса постройки судна на периоды и технологические этапы, определяет номенклатуру работ по каждому технологическому этапу, необходимые сроки поставки на завод-строитель комплектующего оборудования и сроки выполнения контрагентских работ предприятиями, участвующими в постройке судна, в том числе электромонтажным.
Анализ судостроительных видов работ показывает, что использование более совершенных технологий и нового прогрессивного оборудования в достапельиых видах производств (корпусообрабатывагощем, сборочно-сварочном, трубообрабатывающем, и т. п.) существенного влияния на продолжительность стапельной сборки и на сроки сдачи под электромонтаж отдельных строительных районов (блоков, блок-модулей) судна не оказывает.
Если проектом судна предусмотрено агрегатирование оборудования, а на предприятии-строителе отсутствуют необходимые площади для организации работ по предварительной сборке СМЕ, то монтаж оборудования ведется, как правило, россыпью в СМЕ на стапеле. В этом случае работы по монтажу кабеля и электрооборудования в составе СМЕ не могут быть выполнены параллельно сборке корпуса судна, а должны начинаться на стапеле после сдачи под ЭМР соответствующего района. При этом общий срок сдачи под электромонтаж данного строительного района несколько отодвинется, т.к. трудоемкость монтажа оборудования в составе СМЕ "россыпью" на судне на 15 - 20 % выше, чем при сборке СМЕ в цеховых условиях [14].
Однако наиболее существенное влияние на сроки сдачи под электромонтаж отдельных строительных районов и судна в целом оказывает изменение технологии стапельной сборки судна. При этом существенным для электромонтажного производства является схема разбивки судна на строительные районы (блоки), состав судового электрооборудования в них, а также количественные характеристики различных коммуникаций, в том числе кабельных связей, которые должны быть обеспечены (проложены, смонтированы) в целом корпусе судна после стыковки строительных районов. Таким образом, необходимо выделить факторы укрупненной технологической схемы строительства судна, существенно влияющие на технологию и сроки начала ЭМР в укрупненных технологических районах электромонтажа, соответствующих строительным районам судна: - разбивка судна на строительные районы (блоки), границы строительных районов; - насыщение строительных районов электрооборудованием, судовыми системами, механизмами; - сроки сдачи строительных районов под электромонтаж; - сроки выполнения электромонтажных работ, определяемые потребностями строительства судна; - технологическая схема сборки корпуса судна на стапеле; - объемы агрегатирования оборудования, в том числе электрооборудования в составе СМЕ. Существенным фактором, влияющим на сроки сдачи под электромонтаж отдельных строительных районов судна, является соблюдение установленных сроков поставки контрагентами комплектующего оборудования судна. Так, например, задержка в поставке или срыв сроков окончания сборки главного двигателя контейнеровоза пр. 157140 вызывает задержку готовности I строительного района [14], окончательная сборка которого невозможна без предварительной закатки главного двигателя (ГД). При этом срок сдачи под электромонтаж данного наиболее насыщенного электромонтажного района судна отодвинется на время задержки с закаткой ГД. Если проектом судна предусмотрены съемные листы и вырезы для загрузки других механизмов и оборудования, то срыв сроков их поставки окажет меньшее влияние на изменение сроков сдачи строительных районов под электромонтаж. Однако такая ситуация изменит общую продолжительность и трудоемкость постройки судна за счет дополнительных работ по вскрытию вырезов, демонтажу и повторному монтажу оборудования, мешающего погрузке таких механизмов. Указанное обстоятельство повлечет за собой сокращение продолжительности ЭМР и РСР. Оценка степени влияния на сроки проведения ЭМР того или иного фактора, связанного с изменением производственно-технологических условий на заводе-строителе, в каждом конкретном случае может производиться на основании сетевого графика постройки судна, укрупненного сетевого графика выполнения ЭМР. При этом влияющий фактор может быть включен в модель сетевого планирования как детерминированный или вероятностный (в соответствии с наличием информации о подобном событии). Исследованиями [14] установлены существующие технологические требования к проектированию судна, его подсистеме - комплексам судового оборудования, к технологии ЭМР, определяющие межсистемные связи. В состав основных требований (связей) включены следующие: 1. В процессе проектирования судна разбивка его корпуса на секции, блоки и строительные районы должна предусматривать возможность рационального проведения электромонтажных и регулировочно-сдаточпых работ с применением одного из методов, определяемых [1, 60]. 2. С целью сокращения продолжительности постройки судна в его проекте должны применяться высокотехнологичные конструкции корпусных деталей, предусматриваться максимально возможные объемы агрегатирования устройств и механизмов и панельная прокладка трубопроводов. 3. На чертежах корпусных конструкций, выгородках, переборках, палубах должны указываться вырезы для прохода кабелей. 4. Конструкторская документация на СМЕ, предусмотренная проектом судна, должна обеспечивать возможность выполнения ЭМР в СМЕ в процессе ее сборки в цеховых условиях. 5. В сетевом графике постройки судна, разрабатываемом в составе проектной документации, должны предусматриваться четко регламентированные этапы и подэтапы выполнения ЭМР в СМЕ, блок-модулях судна (БМС), укрупненных монтажных (УМР), автономно-монтажных районах (AMP) и целом корпусе судна (ЦК). . 6. Проектная технология постройки судна по корпусно-механической части должна обеспечивать первоочередную подачу под электромонтаж объектов, лежащих на критическом пути сетевого графика постройки судна. 7. Для рационального размещения механизмов, устройств и электрооборудования в наиболее насыщенных помещениях судна и отработки оптимальной технологии механомонтажиых работ должен применяться объемный метод проектирования..
Анализ и обобщение системных требований к планированию технологии ЭМР, гибкой к изменяющимся условиям производства
Системные требования и системные изыскания по определению технологии ЭМР, гибкой к изменяющимся условиям производства, ее модельное представление (элементов, параметров, показателей, связей, ограничений, включая системы внешнего окружения), представленные в главе 3, п.4.1., позволяют обобщить системные исследования и представить модель планирования оптимальной альтернативной технологии ЭМР на первом шаге системных изысканий в следующем виде: - в состав системной задачи планирования должны входить модели учета параметров и по казателей технологии ЭМР, всех ее составляющих различного уровня деления на ОР, модели учета связей между элементами и подсистемами различного уровня, связей технологии ЭМР с системами внешнего окружения, модели учета ограничений внешних (более высокого уровня, включая внешнее окружение) и внутренних, вариации технологических схем работ (обусловленных или независимых), а также целевая функция планирования и оптимизации альтернативной технологии ЭМР, взаимоувязанная на всех этапах временного планирования работ - см.рис.4.1. Обобщенная укрупненная схема планирования альтернативной техноло гии ЭМР является базовой для определения и выбора количественных методов и моделей оценки связей, параметров, показателей, ограничений в многоэтапной временной схеме при нятия решений для укрупненных и детальных объектов работ, вариационных схем, меро приятий (операций, решений), направленных на достижение установленной целевой функ ции.
Основная целевая функция сформулирована и обоснована в п.3,2. - минимальная продолжительность (не превышение продолжительности) электромонтажных работ в заданной технологической схеме строительства судна в условиях выполнения работ, установленных затрат живого труда Тэмрза согласованную договорную цену.
Основные параметры технологии для объектов работ различного уровня, различных видов и подвидов работ (см.п.п.3.6.,3.7.): - трудоемкость(Т;,-); стоимость (С;]); продолжительность (tg); сроки начала и окончания работ (tjp.t);материалоемкость (М );энергоемкость (Эн ). Основные показатели: - продолжительность ЭМР на судне (ТЭМР) трудоемкость ЭМР (ТЭЫР); стоимость работ по договору (договорная цена (Сэмр)); готовность ЭМР на конец временного этапа (Гот,%); продвижение ЭМР (Рщ,%); потребная численность электромонтажников (N" ). Факторы и (или) ограничения систем внешнего окружения: - значения технологической трудоемкости ЭМР в объектах работ по видам и подвидам, технологичность ЭОС (см. [3] и главу 7.); укрупненная технологическая схема строительства; - разбивка на укрупненные ОР; сроки сдачи укрупненных ОР под ЭМР; сроки начала ШИ, ХИ; срок сдачи судна Заказчику; технологическая обитаемость ОР, ЭР.
Факторы технологической готовности ЭМР в укрупненных ОР и другие факторы и ограничения внутрипроизводственные: - программа строительства судов; техническое оснащение электромонтажного производст ва; организация и специализация бригад электромонтажного предприятия (производства); н личие свободной численности электромонтажников (N M) и другие факторы технологи
Вариационные схемы работ в укрупненных и детальных технологических планах: - технологическая схема строительства, технологическая последовательность этапов РСР; вариационные схемы подвидов работ (см.п.3.6.4.) в укрупненных ОР; вариационные схемы работ в ЭР в границах укрупненных ОР, в том числе технологически обусловленных и (или) независимых, автономных и комплексных взаимоувязанных работ; мероприятия по обеспе чению технологичности ЭОС при проектировании, при выполнении работ на судне, в целом по программе ЭМР, выполняемых электромонтажным предприятием.
Иные целевые функции в детальных объектах ОР: - не превышение (сокращение) продолжительности; - сокращение фронта работ; - предпочтительность (ранги) работ по технологической готовности, объемам работ, тех пологпчсекой обитаемости, технологической обусловленности {независимости) работ, схеме нарастания (спала) фронта работ; - сокращение (ограничение) потребной численности электромонтажников.
Варьируемыми параметрами и показателями могут быть все из указанных в иЛ.2., а также другие, не вошедшие в укрупненный перечень.
По результатам решения оптимизационных задач могут быть выявлены резервы (превышения) времени работ, путей сетевых графиков, резервы (превышение) загрузки специализированных бригад работами па судне, в целом по всей программе строительства, экономия (перерасход) материальных, энергетических, денежных затрат, сокращение (увеличение) затрат живого труда на выполнение работ.
Варьируемые параметры, показатели увязаны между собой и с результатами решения вариационных задач планирования альтернативной технологии ЭМР.
Системными требованиями предусмотрена постановка и решение задач планирования технологии ЭМР "с верху до низу". При этом состав задач и подзадач планирования может быть определен требованиями известности (прогнозируемостн) исходных данных на соответствующих этапах планирования, своевременностью учета будущих неизвестных условии выполнения работ на этапах проектирования, преемственностью результатов решения, своевременностью учета требовании технологии ЭМР в системах внешнего окружения.
Решение задач и учет результатов планирования технологии ЭМР "с низу до верху" необходим для своевременной корректировки технологических планов н решений систем более высокого уровня и (пли) систем внешнего окружения.
Сформулированные системные требования подлежат реализации и уточнению па втором шаге системных изысканий - синтезе схемы и моделей планирования на базе укрупненной схемы входов-выходов,
Определяющие параметры, показатели, методы оценки значений технологической трудоемкости ЭМР
Исследованиями НИР [93, 94], теоретически обобщенными и изложенными автором в [3], выявлены определяющие конструктивно-технологические параметры электромонтажной технологичности по кабелю: - количество жил N , шт.; - количество отрезков кабеля N0K, шт.; - марки кабелей М; - сечение жил кабелей S,MM2 ; - количество концов кабеля, вводимого в ЭО NKs = 2N0Kr, шт.; - количество переходов кабеля через непроницаемые переборки N0KHni, шт.; - количество переходов кабеля через корпус судна NOK01(I , Кж0К., шт.; - длина кабеля L g, м.; - длина местного кабеля LMecT , м.; - количество точек крепления кабеля NTK, , шт.; - количество точек заземления кабеля NTG , шт.; - весовая группа кабеля ВГК (I... V). - длина магистрального кабеля LMar;M. Параметры NX,N,M,S,N,ВГК определяются разработчиками систем. Параметры N0KHni, NOKOKI , NK0KI , LKa6_, LMecr., LMar, NTK , Nn s определяются проектантами судов при размещении электрооборудования и кабеля в пространстве судна. Названные параметры влияют на изменение до 77 % объемов работ на судне. Аналогичные определяющие конструктивно-технологические параметры электромонтажной технологичности по электрооборудованию: - количество единиц электрооборудования qz, шт.; - масса электрооборудования Go6opiJ., шт.; - количество антенн qWfr, шт.; - количество точек крепления NTK P ,шт.; - параметры контуров заземления: длина ленты Ьл 3, м.; количество отводов N , шт.; количество изгибов N , шт.; - количество точек заземления оборудования NT3 обор, і, шт. - количество систем электроэнергетического, электротехнического, радиоэлектронного оборудования, j, шт. Все параметры судового электрооборудования (кроме контура заземления ЬДї, Nora изг. и состава систем "j") определяются разработчиком новых систем или проектантом судна при выборе состава систем 30C(j) из числа серийно изготавливаемых.
Указанные параметры судового ЭО определяют до 11 % трудоемкости ЭМР на судне. Трудоемкость остальных ЭМР (около 12 %) определяется конструктивно-технологическими особенностями судов. Указанные параметры имеют тесную статистическую линейную связь с показателями технологической трудоемкости ЭМР [3] и могут быть использованы в качестве определяющих при оценке технологической трудоемкости ЭМР в ОР всех уровней. Эти параметры являются результатом принятия решений на всех этапах проектирования, в том числе обеспечения электромонтажной технологичности, вот почему могут быть включены в состав системных связей БТС "Технологии ЭМР" с БТС - комплексами судового ЭО. При этом целесообразным является разработка непрерывной схемы оценок технологической трудоемкости по видам, подвидам ЭМР в ОР всех уровней на основе использования определяющих КТП. С другой стороны, необходимо уточнить методы оценки и разработать непрерывную схему определения значений КТП в процессе проектирования ЭОС с учетом системных принципов, требований и связей с БТС - технологией ЭМР. Номенклатура показателей технологической трудоемкости, определяемая потребностями планирования альтернативной технологии ЭМР, зависит от состава и уровня задач планирования (см. п. 4.4), состава ОР (укрупненных, детальных), специализации бригад и участков электромонтажного предприятия, выполняющих ЭМР в цехе и на судне. Таким образом, предлагается включить в состав показателей трудоемкости ЭМР для различных задач планирования альтернативной технологии ЭМР следующие: - технологическая трудоемкость ЭМР на судне ТЭМР, в том числе с учетом достигнутого уровня электромонтажной технологичности (уэмтк) [3]; - технологическая трудоемкость укрупненных видов ЭМР (технологических этапов электромонтажа): (аО - подготовительных работ к началу электромонтажа Таї; (аг) - цеховых заготовительных работ, комплектации кабеля и электрооборудования Та?, (аз) - (стапельных) работ по монтажу кабеля ТоЬ; (Од) - (стапельных) работ по монтажу электрооборудования Тод", (аз) - регулировочно-сдаточных работ Та$. Для укрупненных ОР (совокупности СМЕ, AMP, БМС, ЦК): - трудоемкость монтажа кабеля и электрооборудования в цехе в составе СМЕ, на стапеле Т(а3 + а4).; j = l,m-порядковый номер ОР; - трудоемкость РСР, выполняемых на различных этапах строительства судна: - трудоемкость цеховых РСР (ШИ) Т Ц ; - трудоемкость РСР (ШИ) с составе укрупненных ОР (для стапеля и достройки) Tj - трудоемкость РСР (ХИ) для судна в целом Т " . Для определения номенклатуры КТП при разработке детальных зависимостей оценки трудоемкости ЭМР в детальных ОР по видам (подвидам) работ предлагается использовать среднестатистические данные распределения стапельных работ по монтажу кабеля и электрооборудования, выявленные в [91,92] (см. табл. 5.1) В состав детальных показателей технологической трудоемкости ЭМР в зависимости от специализации бригад и участков электромонтажного предприятия, планируемых технологических схем работ в укрупненных и детальных ОР, состава ЭР стапельных, достроечных, сдаточных работ предлагается включить: По цеховому заготовительному производству: - изготовление монтажных изделий Тг.і; - .приготовление уплотнительных масс Тії, - изготовление отличительных и маркировочных знаков Тг.з; - монтаж судовых узлов и схем Т2.4; - подготовительные работы, предмоитажная подготовка ЭО Т2.5; - технологическая комплектация ЭО 12.ь , предмоитажная подготовка и технологическая комплектация кабеля Tin , монтаж кабеля в составе СМЕ Tie; - монтаж ЭО в составе СМЕ Т2.9; - РСР (ШИ) в составе СМЕ Т2ло Степень детализации оценок Тг.і ... Т2.ю определяется потребностями планирования специализированных цеховых участков, а также необходимостью разработки ТНК. По стапельным работам: - выварка слесарного насыщения Тз.о; - замер длины кабелей Тц; - установка и заземление ЭО Тз ; - затяжка, укладка, крепление магистрального кабеля Тз.з", - затяжка, укладка, крепление местного кабеля Тз.4! - разделка и ввод кабеля в ЭО Т3.5; - уплотнение кабельных коробок, групповых и индивидуальных сальников и стаканов т3.6;
