состояние, проблемы, направления и средства
advertisement
1 Глава 1. СОСТОЯНИЕ, ПРОБЛЕМЫ, НАПРАВЛЕНИЯ И СРЕДСТВА ПОВЫШЕНИЯ КОНКУРЕНТОСПОСОБНОСТИ _________УКРАИНСКОГО СУДОСТРОЕНИЯ________________________ Жизненная соответствующей необходимость развития инфраструктуры для морского Украины транспорта и подтверждается ускоряющимися темпами глобализации мировой экономики, что приводит к увеличению встречных потоков товаров, капиталов и услуг и развитию сопутствующих этим тенденциям политических, экономических, социальных, демографических и научно-технических процессов. В геополитическом отношении морские рубежи Украины являются одним из стратегических ресурсов развития страны, что в сочетании с развитой сетью речных, железнодорожных и автомобильных дорог, которые выходят на морские порты, позволяет ей иметь неоспоримые преимущества для активного участия в международном разделении труда [28, 99]. Мировой океан вместе с морями, занимающий свыше 2/3 поверхности Земли, не только разделяет континенты и страны, но и является удобным водным путем сообщения. При этом морской транспорт был, есть и будет основным средством обеспечения международного товарообмена, поскольку сохраняется неравномерность размещения на Земле природных ресурсов, населения, промышленного и сельскохозяйственного производства. Неоценима роль морского транспорта в создании мирового рынка и международном разделении труда: существуют страны (Англия, Япония, Индонезия, Австралия и др.), в которых доля морских перевозок в общих внешнеторговых перевозках грузов составляет 90–98 %. Это объясняется не только удобством морского транспорта (естественность морских путей, большие размеры современных транспортных судов, относительно низкие эксплуатационные расходы и т.д.), но и наибольшей дешевизной по сравнению с другими видами транспорта: себестоимость 1 т·км на морском транспорте составляет 60 % от себестоимости 1 т·км на железнодорожном, 2 2,5 % от себестоимости на автомобильном транспорте и в 40 раз меньше, чем на воздушном транспорте [75]. В настоящее время мировое судостроение уверенно наращивает мощности. По данным организации по экономическому сотрудничеству и развитию, их ежегодный прирост в 19942000 годах оценивается в 1624 % [99, 100]. Это существенным образом влияет на процесс развития судостроения в мире, создание (проектирование, постройка и ввод в эксплуатацию) новых типов транспортных судов и плавучих инженерных сооружений, к числу которых в последнее время относят различного рода буровые суда; буровые барки; вспомогательные суда и суда специального назначения (типа судов-трубоукладчиков для прокладки подводных трасс и магистралей и т.п.); стационарные и мобильные буровые установки и платформы (самоподъемные, плавучие, полугруженные); плавучие причалы; нефтехранилища и другие плавучие средства обеспечения (базы, плавдоки), плавучие ограждения экологического назначения (для предотвращения загрязнения морей нефтепродуктами); плавучие средства обеспечения безопасности судоходства (буи, вехи, маяки); плавучие лаборатории и станции для гидрометеорологических, океанографических, биологических и прочих исследований; плавучие фабрики, заводы; станции по добыче и переработке минерального сырья, рудных ископаемых, металлоносных илов, марганцевых конкреций, стройматериалов и т.д.; плавучие заграждения и волноломы [75]. К сожалению, сложившаяся на настоящее время ситуация в морском транспорте Украины такова, что она по образному выражению ректора ОГМУ академика Ю.Л.Воробьева может в ближайшее время потерять статус морской державы и превратиться лишь в государство у моря [19]. 3 1.1. Состояние и проблемы развития судостроения в Украине Многочисленные публикации [7, 24, 25, 26, 27, 53, 56, 81, 91, 100] характеризуют состояние морского флота и судостроительной отрасли в Украине как критическое. На морском транспорте средний возраст сухогрузного морского флота составляет 20 лет, наливного 16 лет, пассажирского 22 года, суда на подводных крыльях находятся в стадии списания [6]. По состоянию на конец 1998 года распределение судов морского флота и отдельно для грузового торгового флота по возрастным группам представлено в табл. 1.1 и 1.2 [24]. Таблица 1.1. Распределение судов морского флота Украины по возрастным группам Виды флота Всего в том числе: торговый грузовой пассажирский и грузопассажирский буксирный научно-исследовательский прочий флот Налич ие В том числе в возрасте до 4 лет от 5 до от 10 до от 15 до 20 лет и флота, ед. 9 лет 14 лет 19 лет больше 980 16 94 166 223 481 274 4 17 42 45 166 109 9 9 24 67 149 4 15 34 38 58 19 296 5 2 35 4 55 4 83 9 118 Таблица 1.2. Распределение судов торгового грузового флота Украины по возрастным группам 4 Налич ие Виды флота В том числе в возрасте от 5 до 9 от 10 до от 15 до 20 лет и флота, ед. до 4 лет лет 14 лет 19 лет больше 980 16 94 166 223 481 Всего в том числе: универсальные 127 контейнеровозы 13 накатные 6 лихтеровозы 3 навалочные 25 рефрижераторы 31 специального назначения 3 паромы 6 танкеры 60 Как катастрафическая 3 9 1 1 1 5 характеризуется 4 6 1 3 1 16 ситуация 10 100 4 2 3 2 11 12 1 2 1 2 1 4 14 25 в военном кораблестроении [6]. За годы, прошедшие с момента провозглашения независимости Украины, на стапелях наших заводов не был заложен ни один корабль. По данным, которые приводит исполнительный директор Ассоциации судостроителей Украины Ю.В.Алексеев [2], в настоящее время судостроительная отрасль Украины представляет научно-производственный комплекс, в состав которого входят 11 судостроительных заводов, 7 предприятий судового машиностроения, 11 заводов морского приборостроения, 27 НИИ и КБ. Численность работающих в отрасли, подчиняющихся Министерству промышленной политики, составляет примерно 84 тыс. чел. В дополнении к этому Украина располагает рядом судоремонтных и судостроительных предприятий, находящихся в подчинении Министерства транспорта, Комитета рыбного хозяйства и Министерства обороны. Производственный, научно-исследовательский и кадровый потенциал позволяет удовлетворить потребности заказчиков в строительстве и ремонте судов и кораблей практически всех типов и классов. 5 В Послании Президента Украины Верховной Раде судостроение отнесено к приоритетным отраслям. Отмечается, что "…девять судостроительных заводов Украины в состоянии выполнить заказы на строительство современных транспортных, рыбопромысловых и пассажирских судов технического флота, военных кораблей, а также обеспечить весь комплекс услуг по их ремонту". Структура производственного потенциала судостроения Украины по состоянию на начало 1991 года определялась значительным удельным весом военного судостроения (45 %), устойчивой системой кооперирования, при которой уровень поставок судового машиностроения и морского приборостроения Украины составлял для собственного судостроения 1520 %, специализацией судостроительных предприятий в основном на строительстве больших военных кораблей и крупнотоннажных судов транспортного и промыслового флота. Осуществляя конверсию производства, судостроительные заводы на протяжении 19921996 годов освоили строительство новых типов судов, конкурентоспособных на мировом рынке. На протяжении 19921998 годов построено и передано иностранным заказчикам (из Греции, Норвегии, Российской Федерации и других стран) 128 судов общей стоимостью 1165 млн. долл. США. Отечественным судовладельцам переданы суда на сумму 80 млн. долл. США. 1.2. Особенности судостроительного производства и направления его совершенствования Для вывода судостроительной отрасли из положения, которое большинство авторов публикаций оценивают как катастрофическое, на протяжении 19961999 годов Кабинетом министров Украины было принято около 40 постановлений и распоряжений по вопросам судостроения, создание благоприятных условий для хозяйственной деятельности 6 предприятий отрасли. Кроме того, в 19971999 годах государство выделило в качестве финансовой поддержки судостроительным заводам 88 млн. грв. [2]. С целью уменьшения непроизводственных затрат и себестоимости продукции, усовершенствования системы управления производством, преодоления убыточности предприятий в 19971998 годах проведена реструктуризация ЧСЗ, ХСЗ, Феодосийского ПО "Море" путем их разукрупнения, выделения отдельных непрофильных производств. Результатом реструктуризации явилось создание 13 новых государственных предприятий. В 1997 году был принят Закон Украины "О государственной поддержке судостроительной отрасли Украины", которым определена ее приоритетность для народного хозяйства. Решение задач судостроительной отрасли призвана обеспечить разрабатываемая на протяжении нескольких лет "Национальная программа развития судостроения Украины", которая будет представлять комплекс научно-технических, проектных, производственно-технологических, организационных и финансовых мероприятий [99, 100, 101]. Головным исполнителем разработки Программы определено ЦКБ "Шхуна" (г. Киев). По мнению генерального директора ЦКБ "Шхуна" Д.А.Черненко [99] в Программу войдут следующие разделы: 1. Научно-технические мероприятия, в которых предусмотрено создание современных конкурентоспособных судов, сокращение сроков их проектирования и строительства. 2. Проектные мероприятия, направленные на сокращение цикла проектирования судов с доведением его до достигнутого за рубежом уровня, а также создание и постоянное обновление фонда проектов новых судов, обеспечивающих возможность выхода на мировой рынок, и резкое сокращение сроков поставки заказываемых судов. 7 3. Основное внимание совершенствованию в Программе организационной должно структуры быть уделено судостроительной промышленности. 4. Должны быть расписаны все объемы и источники финансирования, в том числе бюджетные заявки на ассигнование из государственного бюджета. 5. Необходимо принять ряд протекционных мер по стимулированию привлечения инвестиций в судостроительную промышленность. Отдавая приоритет в Программе совершенствованию организационной структуры судостроительной отрасли, отмечается [99], что необходимо создавать конкурентоспособные вертикально интегрированные производственно-технологические комплексы, охватывающие весь научнопроизводственный цикл изготовления судов, в виде достаточно мощных судостроительных компаний или концернов с набором предприятий; они обеспечат процесс создания судна от маркетинга и производства до его реализации, создание финансово-промышленных групп по отдельным особо важным направлениям развития судостроительной техники, а также совместных с зарубежными фирмами предприятий, осуществляющих на кооперативной основе строительство конкурентоспособных судов или производство судового комплектующего оборудования. Учитывая примерно одинаковое состояние судостроительных отраслей Украины и Российской Федерации [55, 68, 83, 87], представляет интерес программа "Российские верфи", утвержденная правительством в 1995 году. Эта программа [101] предусматривает выполнение работ по комплексным подпрограммам, призванным обеспечить решение задач по повышению конкурентоспособности судов, реструктуризации отрасли, технического перевооружения и перестройки технологических циклов судостроительных заводов (рис.1.1). 8 УКРАИНСК ОГО Развитие УКРАИНСК уникальных ОГО НАУКА технологий Разработка новых судовых энергосберегающих комплексов Разработка экологически и технически безопасных решений ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРОИЗВОДСТВО Совершенствование управления производством Обновление основных фондов Совершенствование методов и средств проектирования Восстановление баланса производств Создание и обновление фонда проектов перспективных конкурентоспособных судов Создание мощностей для крупномасштабного судостроения Обеспечение нормативной базы для создания новых судов Совершенствование технологий Разработка и создание новых образцов судов, приборов и материалов Обеспечение сертификации продукции Рис.1.1. Подпрограммы национальной программы "Российские верфи" во взаимосвязи с этапами жизненного цикла судна Основные направления исследований по одной из подпрограмм программы "Российские верфи" подпрограммы "Развитие" [101] приведены на рис.1.2. С целью повышения эффективности использования производственных мощностей судостроительных предприятий и привлечения инвестиций в соответствии с Указом Президента Украины от 28 июня 1999 г. № 755/99 в г. Николаеве с 1 января 2000 года сроком на 30 лет на территории судостроительных предприятий и прилегающих к ним территорий создана специальная экономическая зона (СЭЗ) "Николаев". 9 Выявление номенклатуры судов будущего Научно-техническое обеспечение и разработки концептуальных проектов судов и морских сооружений Концепция развития судостроения и обеспечение его конкурентоспособност и Конъюнктура рынка Выбор направлений прикладных исследований в основных областях судостроительной техники Реструктуризация и модернизация предприятий судостроения Анализ перспективных транспортнотехнологических проектов Рис.1.2. Сокращение сроков проектирования (в 2–3 раза) и постройки (в 2 раза) судов Аванпосты конкурентоспособных судов и объектов Основные направления Обеспечение требований международных органов исследований подпрограммы "Развитие" Выбор г. Николаева для организации СЭЗ определяется его научнопроизводственным потенциалом, географическим положением и ролью в мировой судостроительной индустрии. Здесь сосредоточено более 55 % основных средств судостроительной отрасли Украины, в том числе 48,5 % судостроительных заводов, 83,5 % заводов судового машиностроения, 70,7 % научно-исследовательских и проектных организаций. Создаваемая СЭЗ "Николаев" по главному признаку стимулированию инвестирования судостроительного торгово-производственных зон производства соответствует экспортно-промышленной типу формы. Одновременно с этим одна из основных целей, которая обеспечит сохранение отрасли путем создания научно-технической базы, дает ей признаки научнотехнического типа в форме создаваемого в рамках СЭЗ. технополиса отраслевой ориентации, 10 Таким образом, создаваемая СЭЗ "Николаев" определяется как комплексная специальная экономическая зона многофункциональной формы с ориентацией на судостроение. Оценивая значение производственно-технологических мероприятий для повышения эффективности судостроительной отрасли, следует отметить ее известный консерватизм, связанный с внедрением инновационных решений. Консерватизм отрасли определяется существующей системой портов, причалов, подходных каналов и прочих гидротехнических сооружений, предназначенных для прохождения, стоянки и грузообработки судов; существенное влияние на состояние судостроения оказывают наличие и состояние автомобильных, железнодорожных магистралей и внутренних водных путей, связанных с портами. Кроме того, принимая во внимание исключительную сложность судна как инженерного сооружения, функционирующего зачастую в весьма непростых гидрометеорологических условиях, его насыщенность большим количеством оборудования различной степени сложности (номенклатура комплектующих составляет десятки тысяч наименований), можно утверждать, что состояние судостроения определяется научно-производственным потенциалом страны в целом [75]. Вместе с тем, достижения информационных технологий и тонких наукоемких технологий, оказывающих влияние на научно-технический процесс в целом, не могли не повлиять, в том числе и на судостроительную промышленность. Приведем здесь некоторые характерные особенности технологического процесса построения судна, которые отвечают современным представлениям науки об изготовлении корпуса [63, 64]. Указанные особенности касаются: – подготовки производства (компьютеризация, разработка и выдача рабочей документации ОГК и ОГТ заводов); – корпусообрабатывающего автоматизация изготовления производства деталей с (механизация помощью и манипуляторов, 11 робототехники, лазерной резки металла и т.д.; внедрение автоматизированных складов мелких деталей типа книц, бракет, фланцев и т.д.; с компьютеризированной обработкой информации); – сборочно-сварочного производства (механизированные линии изготовле-ния корпусных конструкций типа тавровых балок, переборок и т.д.; применение робототехники для окраски готовых конструкций, автоматизация сварочных работ; применение позиционеров для однотипных сварочных швов большой протяженности с использованием манипуляторов с ЧПУ); – корпусостроительного производства (применение автоматической сварки при формировании пазов и стыков наружной обшивки корпуса; использование унифицированных строительных лесов, механизация подготовки подводной части корпуса к покраске; применение опорных устройств для постройки и облегчения пересадки корпуса на спусковые устройства); – трубомедницкого производства (гибкие автоматизированные производства изготовления труб судовых систем); – изготовления деталей слесарно-корпусного насыщения типа кассет для электрокабеля, скоб-мостов и подвесок крепления труб и приборов с помощью манипуляторов и робототехники, а также гибкого автоматизированного производства; – достроечных работ (изоляционных путем применения напыляемой изоляции и зашивочной изоляции в помещениях при большой толщине изоляционного покрытия; отделка и оборудование помещений посредством применения модульных принципов при зашивке помещений, изготовленных заранее; при формировании надстроек и т.д.); – испытаний: посредством применения имитационных методов при проведе-нии швартовых испытаний с целью сокращения ходовых испытаний. Ретроспектива директивных материалов, затрагивающих основные направления вывода судостроительной отрасли Украины из кризиса, 12 показывает все возрастающую роль информационных технологий в организации конкурентоспособного судостроительного производства. Так отмечается необходимость создания специализированных дизайнбюро, оснащенных современной компьютерной техникой и программным обеспечением (разд. 2) [98]. Для обеспечения конкурентоспособности судов и судового оборудования предлагается создание конкурентоспособных вертикально интегрированных производственно-технологических комплексов, охватывающих весь научно-производственный цикл изготовления судов, в виде достаточно мощных судостроительных компаний, корпораций или концернов с набором предприятий [98]. В Послании Президента Украины Верховной Раде отмечается необходимость применения в отношении высокотехнологических производств программно-целевых методов экономического управления, что подтверждается послевоенным опытом стран Западной Европы и Японии. Подчеркивается необходимость реализации уже существующих государственных программ, связанных с созданием новых поколений самолетов, ракетоносителей, производством отдельных видов вооружений и военной техники, развитием компьютерной индустрии, судостроения, спутниковых технологий и т.п. 1.3. Информационные технологии как фактор повышения эффективности судостроительного производства Появившиеся системы автоматизации производства в 70-х годах позволили сократить сроки выполнения работ и прочно завоевали свои позиции. Сегодня уже невозможно выполнение работ без использования CAD/CAM/CAE-систем на всех уровнях выпуска продукции, начиная от маркетинговых исследований и заканчивая утилизацией [43, 78]. 13 Эффективность выбранной системы характеризуется уменьшением затрат и сокращением сроков на решение задачи благодаря использованию системы. Достичь высокой эффективности автоматизации процессов позволяют узкоспециализированные CAD/CAM-системы, оставляя другие фазы производства без изменений. Добиться одновременной автоматизации ряда работ позволяют универсальные системы за счет снижения общей эффективности их использования. Полная эффективность системы определяется суммой эффективностей всех возможных типов задач. Это связано со сложностью достижения одинаковой эффективности различных компонентов системы, применяемых для различных видов работ и часто связанных друг с другом. Наблюдается лучшее развитие той части системы, которая закладывалась при начальном ее создании. С целью создания системы с соизмеримой эффективностью ее компонентов, разработчики объединяют усилия фирм, имеющих специализацию в различных областях CAD/CAM. Выбор используемой системы определяется многими факторами, среди которых немаловажную роль играют выбор области работ с максимальными затратами и вкладываемыми финансовыми средствами. Отсутствие достаточного финансирования приводит к "островному" внедрению системы на отдельных участках и, как следствие, снижению ее эффективности за счет нарушения единой концепции работ. Снизить эффективность работ может и выбор систем с излишними возможностями из-за их сложности и избыточности. Необходимо быть готовым к тому, что после этапа автоматизации кривая распределения затрат наверняка изменится и потребуется новый анализ и определение дальнейших путей развития с последующим расширением возможностей используемой системы или выбор новой. К числу наиболее эффективных технологий, дающих весомый выигрыш в короткие сроки, принадлежат CAD/CAM/CAE-системы, а также 14 PDM-системы (Product Data Management) управления проектными и инженерными данными. В настоящее специализированных автоматизированное время для судостроения интегрированных проектирование, создано систем, несколько обеспечивающих технологическую подготовку производства и организацию постройки судов [22]. Процесс внедрения судостроительных CAD/CAM/CAE-систем предприятиях, начавшийся в на конце украинских 80-х годов, характеризуется использованием разнообразных систем (BMT – TRIBON, FORAN, CADMATIC, ПЛАТЕР, AutoCAD) и программных продуктов (TELL) [22]. Среди CAD/CAM/CAE-систем, специализирующихся в судостроительной промышленности, можно выделить систему TRIBON шведской фирмы Kockums Computer Systems (KCS), FORAN испанской консалтинговой компании Sener, CADDS 5 фирмы Computervision (CV), CATIA корпорации IBM [41]. Интегрированная судостроительная CAD/CAM/CAE-система TRIBON охватывает все основные этапы жизненного цикла судна – от проектного обоснования до сдачи готового судна заказчику. Имеющийся набор инструментов и практически все модулей систе-мы основные TRIBON фазы позволяет деятельности реализовать современного судостроительного предприятия: общее проектирование; проектирование оборудования и механизмов; подготовку производства и управление производством (рис.1.3). 15 CAD/CAM/CAE-система TRIBON Начальное проектирование Корпусное проектирование Эскизное проектирование Оборудование и механизмы Подготовка производства Управление производством Рабочее проектирование Рис.1.3. Общая структура CAD/CAM/CAE-системы TRIBON Общее проектирование включает: – начальное геометрической проектирование, модели корпуса и обеспечивающее расчет основных создание проектных характеристик, охватывает поверхностную модель корпуса, моделирование внутренних помещений судна, гидростатические расчеты (остойчивость, продольная прочность и др.), предварительные расчеты ходкости, мореходных качеств и маневренности; – эскизное проектирование базируется на результатах начального проектирования и позволяет выполнить разработку основных элементов корпуса с подготовкой данных для газовой и плазменной резки. Работы можно разделить на строи-тельные районы; – рабочее проектирование обеспечивает выполнение двухмерного черчения созданных конструкций, трехмерное моделирование объектов и их объемную визуа-лизацию. Корпусное основных проектирование корпусных элементов обеспечивает продолжая детальную процесс от проработку начального проектирования корпуса до представления его различных частей и сборки 16 блоков для всех типов судов. Основным элементом базовой единицы модели судна в системе TRIBON является панель, определяющая функциональную структуру и особенности основных конструкций корпуса (палуба, балка, обшивка, переборка и т.п). Детальная проработка конструкции корпуса судна позволяет подготавливать информацию для газовой и плазменной резки металла. Проектирование оборудования и механизмов включает: – проектирование пространственной систем трассировкой трубопроводов и детальной и вентиляции проработкой с элементов различных трубопроводных систем; – проектирование изделий электромонтажа, позволяющее проводить разработки принципиальных электромонтажных схем с пространственным расположением элементов кабельных трасс; – проектирование судовых помещений, позволяющее решать вопросы обстройки судовых помещений (общее расположение жилых помещений, конструкция стеновых панелей и места соединения, положение дверей, иллюминаторов, места установки электропроводки и оборудования общего назначения, а также систем вентиляции и др.); – проектирование судовых фундаментов под оборудование и различных стальных узлов с трехмерным представлением информации. Инструментарий подготовки производства позволяет не только разбивать кор-пус судна на сборочные элементы, но и формировать из сборочных элементов отдельные узлы и укрупненные сборочные единицы. Наличие подробной информа-ции по каждому этапу выполнения работ позволяет определить стратегию построй-ки судна и формирования подробной производственно-технологической информа-ции, согласовать этапы проектирования и постройки судна. Имеющаяся система управления производством инструмента-рий для: – планирования и управления строящимися заказами; предоставляет 17 – управления всеми покупными материалами и комплектующими; – управления движением материалов с контролем сроков и очередности по-ставки; – управления персоналом; – получения и анализа всей необходимой информации. Интегрированная испанской инженерной система проектирования консалтинговой и компании постройки Sener судов состоит из различных приложений, использующих единую базу данных модели судна и обеспечивающих выполнение работ на всех этапах проектирования и постройки судна. Система состоит из пакетов, объединяющих независимые модули по функциональному назначению. Структурная схема системы FORAN приведена на рис.1.4. Инструментарий общего проектирования позволяет по главным размерам создать согласованные формы корпуса судна, изменять эти формы методом двойной дуги и сплайнов, задать конфигурации палуб и переборок, получить чертежи общего расположения. Немаловажным является возможность получения гидростатических характеристик форм корпуса судна. Большое внимание уделяется расчетам: спуска судна на воду; статической и динамической остойчивости неповрежденного судна; общей продольной прочности, моментов инерции и крена для различных значений процента заполнения объема грузом; деление судна на водонепроницаемые отсеки и аварийной остойчивости в соответствии с правилами IMO 264 от 20 ноября 1973 года, а также анализ мореходных качеств и выбор гребного винта. Проектирование корпуса предусматривает: – создание каталогов стандартных элементов для задания конструкции корпуса с характеристиками используемых сталей (профили, методы изготовления профильных и листовых деталей); расчет конструкции корпуса и создание чертежей стальных судовых 18 конструкций: наружной обшивки, палуб, переборок и шпангоутов, внутренних плоских секций, получение статистической информации по раскрою листовых деталей с получением для цехов данных по изготовлению деталей. CAD/CAM/CAE-система FORAN Общее проектирование: – корпус; – палуба и переборки; – остойчивость; – гидростатические характеристики Корпусное проектирование Подготовка информации цехам Оборудование и механизмы: – арматура; – трубопроводы; – воздуховоды; – кабельные трассы; – электрооборудование Управление производством: – защита доступа; – управление БД; – управление материалами; – график строительства Рис.1.4. Общая структура CAD/CAM/CAE-системы FORAN Управление достроечными работами предусматривает формирование инфор-мации по наполнению корпуса оборудованием, механизмами и выпуск связанной с ними документации для изготовления и монтажа: – размещение оборудования, воздуховодов и кабельных трасс; – размещение трубопроводов и арматуры; – проектирование и монтаж электрических систем на судах и на берегу. Особое внимание уделено подготовке документации и созданию трехмерных моделей оборудования, для чего используются модули: – создания и изменения всех типов двухмерных чертежей; – визуализации чертежных файлов на графических мониторах и вывод на печать; – обеспечения санкционированного доступа к деталям и узлам; 19 – управления базой данных и резервирование. Подготовка производства и управление производством предусматривает формирование стратегии постройки судна с разбивкой по временным этапам и предоставление информации о потребности материалов по системам и зонам проектирования. Корпорация IBM совместно с компанией Dassault Systems и технологий других фирм создала собственную интегрированную систему для судостроения. CAD/CAM/CAE-система твердотельного моделирования CATIA с базируется интегрированным на технологии моделированием поверхностей. Также поддер-живается трассировка кабелей, инженерный анализ и подготовка данных для стан-ков с ЧПУ. Система поддерживает: – концептуальное проектирование; – эскизное и рабочее проектирование; – проектирование и размещение механических систем; – трассировку трубопроводов и размещение оборудования; – планирование производства; – подготовку данных для станков с ЧПУ; – моделирование производственных процессов. В основе проектирования судна используется каркасная модель корпуса, поз-воляющая автоматизировать многие процессы проектирования. Форма корпуса может быть импортирована в формате IGES из других приложений и предусмотрена возможность по моделированию и анализу поверхностей. Система позволяет разделить процесс проектирования на рабочие зоны по различным признакам (географическим, технологическим, отдельным видам оборудования и механизмам, а также по желанию пользователя), что дает возможность ограничивать объем информации, необходимой для работы с выбранными зонами, и ускорять процесс проектирования за счет уменьшения объема информации в работе. 20 Реализован механизм представления элементов или сборочных единиц как множества подробных геометрических моделей в виде ″черного ящика″ с подробными связями. Для удобства работы с проектом IBM разработала броузер, получивший название граф сборочных спецификаций, который позволяет перемещаться по элементам иерархического графа в поисках необходимой информации с возможностью выполнения проверки на пересечение и тестирование всех типов геометрических моделей. Корпорация CV представляет систему CADDS 5 [38] для поддержки всего жизненного цикла судна, включающего в себя разработку предэскизного, эскизного, технического и рабочего проектов, постройку, эксплуатацию, ремонт, переоснащение и утилизацию. Система представляет собой интегрированную инструментальную среду для автоматизации процессов проектирования и технологической подготовки производства изделий машиностроения и объектов других отраслей промышленности и охватывает эскизное и рабочее проектирование, синтез геометрических моделей, инженерный анализ, разработку чертежно-конструктор-ской документации и подготовку производства. Данная система способна взаимодействовать с разнородными системами, поддерживая технологию параллельной работы различных проектно-технологических групп информационной изделия. модели и работающих Создаваемая в в рамках единой системе модель представляет собой реализацию основного компонента полного электронного описания объекта (EPD – Electronic Product Definition). В системе CADDS 5 поддерживаются все основные стандарты представления и обмена данными: IGES, STEP AP203/214, VDA-FS, SET, DXF, а также специали-зированные стандарты CGM, SLA, PATRAN и др. Разработаны прямые автоматизированного PRO/ENGINEER. трансляторы проектирования для обмена CATIA, с системами UNIGRAPHICS, 21 Широко представлено геометрическое моделирование связанных между собой модулей, обеспечивающих выполнение широкого спектра работ: – создания геометрической модели изделия с использованием методов параметрического каркасного, поверхностного и твердотельного моделирования и переход от одного метода моделирования к другому в рамках единой модели; – моделирования сборки с одновременным представлением геометрии деталей и иерархической структуры сборки в виде "дерева"; – выполнения прочностного анализа на основе метода конечных элементов (МКЭ-анализ) и решения задачи линейной статики и динамики конструкций; – получения оптимальной модели путем оптимизации массы, объема, площади поверхности, моментов инерции, центра тяжести или определенных пользователем переменных; – синтеза кинематической модели сборки с определением различных типов сочленения ее частей; – автоматического создания ряда вариантов детали на базе параметрической "материнской" модели или мастер-детали и таблицы параметров; – параллельного проектирования и выполнения работ с крупными сборками (до 100 000 и более элементов). Система CADDS 5 представляет возможность разработки чертежной документации и решения задач трехмерного каркасного моделирования, поддерживает основные чертежные стандарты: ЕСКД, JIS, ISO, DIN, GD&T и DoD MilSpec. Технологическая функциональную технологические подготовка производства интегрированную процессы. В качестве CV представляет среду, поддерживающую исходной информации для подготовки данных используется геометрическая модель изделия, которая 22 может быть синтезирована в системе CADDS 5 или импортирована из других систем геометрического моделирования. Управление производством в системе CADDS 5 выполняет встроенная систе-ма OPTEGRA, обеспечивающая управление проектными и производственными данными, построенная по принципу PDM-систем. Система OPTEGRA [51] разрабатывалась в рамках концепции CALS, определенной Министерством обороны США как цикл создания информационной модели изделия и информационного сопровождения сложных технических объектов от покупки до утилизации. Система OPTEGRA поддерживает объектно-ориентированную технологию, режим парал-лельной работы пользователей и обеспечивает управление информационной моделью объекта в течение его жизненного цикла. Специальные модули OPTEGRA позволяют просматривать, размещать и сохранять техническую информацию различных типов, применять методику управления потоком работ и заданий, а также управлять конфигурациями, исходя из целей пользователя. В качестве данных используются технологические данные, геометрические модели, чертежи в электронном виде, стандарты IGES, STEP, JPEG, MPEG, технические публикации, спецификации, извещения об изменениях и т.п. Система состоит из трех автономных модулей: Total Data Management (TDM); Workflow Management (WM) и Configuration Management (CM), обеспечивающих реализацию всех возможностей управления в рамках предприятия (рис.1.5). 23 Функциональность Спецификация изделия Lifecycle Information Management Структура изделия Интеграция САПР TDM Lite Configuration Master Product Data Management Team Data Management Электронные документы Distributed Vault TDM/Workflow Бумажные документы Electronic Document Management Рабочая группа Предприятие Группа предприятий Масштаб предприятия Рис.1.5. Схема применения системы OPTEGRA Управление проектными, технологическими и инженерными данными обеспечивает модуль Total Data Management. Основу данного модуля составляет Optegra Vault, обеспечивающая механизм упорядоченного доступа к хранилищу данных предприятия, а также конфиденциальность и безопасность хранения и использования данных. Можно выделить основные функции: – классификацию, сохранение и каталогизацию данных по различным атрибутам, резервное копирование/восстановление, управление архивацией на реляционной базе данных Oracle 7; – объединение разрозненных данных в единую логически связанную распределенную систему управления данными; – разработку собственного типа интерфейса пользователя; 24 – решение повседневных задач поиска, отображения и вывода данных с помощью упрощенного интерфейса пользователя; – просмотр состояния трехмерной твердотельной модели изделия, действий над составляющими эту модель элементами и моделирования пространственных перемещений любых частей такой модели. Модуль Workflow Management отвечает за автоматизацию управления последовательно представленными процессами. Компоненты модуля выполняют следующие задачи: – координацию и отслеживание взаимодействия между пользователями одного проекта. Предусмотрена возможность объединения структурных подразделений и отдельных предприятий в единую систему поддержки процесса управления. Использование Internet позволяет получать доступ к данным независимо от места нахождения пользователей; – управление потоками заданий с помощью графического интерфейса. Работа может быть организована в виде потоков заданий, сортируемых в соответствии с конкретным проектом и выбранными критериями. Модуль предоставляет возможность доступа к моделям типов потоков заданий, а также к самим потокам. Модуль Configuration Management обеспечивает работу с базами данных, отслеживая все изменения и обеспечивая доступ к данным при совместной парал-лельной работе пользователей. Модуль может быть дополнен средствами, обеспечи-вающими создание, просмотр и управление данными внутри единой виртуальной модели изделия. Модуль обеспечивает: – работу с виртуальной базой данных модели; – сетевое подключение пользователей к модели; – графический интерфейс доступа к структуре изделия; – параллельную работу пользователей с моделью изделия. К сожалению, наличие даже новых CAD/CAM/CAE-систем не является определяющим производстве, фактором достижения обеспечивающем успехов сокращение в промышленном сроков выпуска готовой 25 продукции на рынок, снижение стоимости, повышение качества и способности быстрого выполнения индивидуальных заказов. Практическую реализацию этих требований уже недостаточно проводить в рамках отдельных предприятий. Требуется рассмотрение некоторого "расширенного предприятия", объединяющего всех поставщиков, соисполнителей и участников проектирования и производства продукции. Такая стратегия внедрения систем обуславливает соответствующий выбор программных и технических средств.
