4D Planning: новый подход к технологической подготовке производства

Cотрудник компании Siemens PLM Software France Клер Буве (Claire Bouvet) рассказывает, каким образом концепция 4D Planning помогает упростить процессы разработки и устранить необходимость внесения изменений в конструкцию.

Концепция 4D Planning позволяет избежать внесения изменений в конструкцию в ходе достройки судов до и после спуска на воду.

Значительная часть вносимых изменений вызвана отсутствием места в плотно скомпонованных отсеках, где уже начата работа по достройке. Разборка уже сделанного приводит к дорогостоящим задержкам. Выполнение достройки отсека в точном соответствии с технологическим процессом помогает производить работы в рамках начального бюджета.

Эндрю Сейфер (Andrew Safer) в статье, опубликованной в журнале Maritime Reporter, отмечает: «Наличие подробных инструкций для выполнения каждой судостроительной операции и точная синхронизация рабочих процессов повышают эффективность и снижают объемы переделок на верфях восточного и западного побережий США».

Концепция 4D Planning позволяет визуализировать ход работ по достройке судна и разрабатывать не создающие взаимных помех процедуры монтажа.

Проблемы технологического проектирования процессов достройки судов

В последнее десятилетие во многих отраслях происходят серьезные преобразования, что приводит к росту спроса на многоцелевые суда, оснащенные новыми видами оборудования. Например, в энергетике в связи с изменениями климата растет спрос на возобновляемые источники энергии, что открывает перед судостроителями новые возможности. В ноябрьском (2011) выпуске ежемесячника Wind Power Monthly Пол Гарретт (Paul Garrett) заявил: «Суда для обслуживания морских платформ стали основной проблемой европейской ветроэнергетики. Ведутся дискуссии о переходе на новые многофункциональные суда либо о продолжении использования судов различных классов».

Подобная ситуация усиливает неопределенность при достройке судов. Во­первых, рост числа бортовых систем всё более усложняет проверку правильности технологических процессов сборки. Во­вторых, нередко габариты, технические характеристики, а иногда и цены на новое оборудование на начальном этапе постройки судна точно неизвестны. В отчете за 2009 год Счетная палата США отметила, что внесение изменений в конструкцию сложного оборудования на поздних этапах приводит к нарушению процессов не только конструирования, но и постройки судна.

Внесение изменений на поздних этапах

Разработка технологических процессов на ранних этапах затруднительна. В то же время невозможно ждать полного окончания конструкторской проработки и только потом начинать создание технологии постройки судна. Именно поэтому неизбежно внесение большого количества изменений в конструкцию, что приводит к необходимости изменения и технологических процессов.

Корпорация RAND провела углуб­ленное исследование с целью выявления причин, по которым судостроители срывают первоначально заданные графики постройки судов. RAND выяснила, что задержки с созданием конструкторского описания изделия, изменения в технических требованиях и отсутствие информации от поставщиков оказывают существенное влияние на реальные сроки сдачи судна.

Судоверфи, строящие коммерческие суда, чаще отказываются вносить изменения в условия контракта после начала строительства судна, как это делают военные верфи. Действительно, внесение изменений на поздних этапах — очень сложный и дорогостоящий процесс, в том числе и с точки зрения технолога.

Причина появления незапланированных работ — отсутствие прослеживаемости последствий вносимых изменений для всего процесса достройки судна. Дебора Кларк (Deborah Clark), Донна Хауэлл (Donna Howell) и Чарльз Уилсон (Charles Wilson) в опубликованной в сентябре 2007 года работе отметили следующее: «При необходимости внесения изменений в конструкцию приходится незамедлительно прекращать работы, чтобы не вызвать дальнейшего нарастания объема переделок и незапланированных операций. Поэтому системы управления производством должны прогнозировать подобные внеплановые работы и уметь управлять ими».

Как можно продолжать достройку судна, если какой­либо узел отсутствует? Для принятия оптимальных решений на ранних этапах требуется иметь представление и об уже выполненных работах за определенный промежуток времени, и об остающемся свободном месте в отсеках, которое постоянно уменьшается.

Задержки с поставками оборудования

В опубликованном в 2007 году «Справочнике по инвестициям и ведению бизнеса в судостроительной отрасли стран ЕС» говорится: «По оценкам, 50…70% прибавочной стоимости создается сторонними поставщиками и субподрядчиками, а для судов высокой сложности эта цифра может достигать 70…80%». Одна из проблем — надежный обмен описаниями технологических процессов с поставщиками на ранних этапах подготовки производства. Еще одна задача — контроль возникающих задержек с поставками. Невозможно принимать решения без тщательной проверки их последствий для всех операций постройки судна, выполняемых в течение нескольких недель.

Загрузка производственных мощностей

Средства численного моделирования учитывают размещение оборудования на судоверфи и запланированные объемы выделенных ресурсов. Виртуальное моделирование процесса строительства корабля позволяет при внесении изменений пересчитывать сроки и степень загрузки производственных мощностей. Выполнение подобного анализа дает возможность вносить соответствующие коррективы в технологические процессы достройки судна.

Более того, процесс строительства часто идет не так, как планировалось. Фиксация состояния изготовления на верфи и соответствующее обновление технологии сборки позволяет более точно соблюдать график работ. Понятие состояния изготовления всё более широко применяется в судостроении, и часто не просто для корректировки производственных графиков, а для создания единой платформы, поддерживающей испытания и техническое обслуживание судов. Эту тенденцию можно использовать в интересах технологов.

Концепция 4D Planning

Одной из целей концепции 4D Planning является повышение уровня автоматизации при разработке планов­графиков работ по дооснащению судов. Концепция 4D Planning облегчает внесение изменений в технологические процессы в случае изменения конструкции. Благодаря этому время специалистов высвобождается на другие процедуры, например на контроль предлагаемой последовательности выполнения монтажа оборудования.

При повышении надежности технологической подготовки производства растет и производительность достройки судов — устраняются лишние операции демонтажа, замедляющие работу. Кроме того, облегчается обмен информацией с поставщиками за счет надежного управления всей логистической цепочкой достройки судна.

Наконец, уже на ранних стадиях повышается предсказуемость процессов. При согласовании коммерческой верфью даты сдачи судна учитываются возможные отклонения от графика, которые имели место ранее при постройке других судов. Разработка надежной технологии сборки позволяет задавать сроки точно, без излишних запасов.

Основные преимущества концепции 4D Planning

Концепция 4D Planning обеспечивает создание более гибкого графика работ, который автоматичес­ки учитывает вносимые в процесс изменения, а также выполняет 3D­контроль технологии сборки.

Создание взаимосвязей

Календарное планирование на основе ограничений заключается в задании правильных логических взаимосвязей между технологическими операциями достройки судна. Взаимосвязи согласованы с этапами технологического процесса и сохраняются даже при изменении графика проведения работ, когда даты начала и окончания каждого этапа с большой вероятностью могут изменяться.

Помимо сроков выполнения этапов технологического процесса большинство ограничений связаны с нехваткой свободного места. Такие ограничения задаются индивидуально на основе 4D­анализа.

Если график выполнения каких­либо работ смещается, то технологи могут положиться на эффективную систему календарного планирования, уделяя основное внимание вопросам визуализации процессов сборки.

Поддержка принятия решений

Подход 4D Planning позволяет просматривать детали, подлежащие установке в выбранном отсеке в указанный момент времени. Детали отображаются в контексте всего процесса достройки. Затем технолог может виртуально просмотреть весь процесс и проанализировать возможные проблемы, связанные с нехваткой места в отсеке.

Концепция 4D Planning и платформа поддержки совместной работы

Многие участники процесса непосредственно влияют на график выполнения работ или зависят от этого графика. Концепция 4D Planning отлично дополняет собой интегрированную платформу поддержки совместной работы конструкторов, технологов, мастеров, рабочих и поставщиков.

На судоверфях все более широко начинают применяться планшетные компьютеры. С их помощью рабочие подключаются к базе данных с актуальными 2D­чертежами, 3D­моделями деталей и технологическими процессами сборки. В результате резко сокращаются потери времени на поиск информации.

Согласование с состоянием изготовления позволяет вести точный и актуальный график выполнения работ. В рамках подхода 4D Planning завершение той или иной операции отслеживается и фиксируется.

Концепция 4D Planning поддерживает переход судоверфей к цифровому производству судов. Сегодня цифровое производство успешно решает задачи, стоящие перед технологами и рабочими. Оно стало важным аспектом управления жизненным циклом изделия (PLM) в судостроении, обеспечивая значительный прирост производительности.

Список литературы

1. SAFER, A., ‘A Boon to Ship­build­ing’ (Преимущества для судостроения) http://www.marinelink.com/news/shipbuilding­boon­to350441.aspx, опубликовано в выпуске журнала Maritime Reporter за декабрь 2012 г. —
   www.marinelink.com)
2. GARRETT, P., ‘Choosing cost­effec­tive vessel design (Выбор экономичной конструкции судна), http://www.windpowermonthly.com/article/1113128/choosing­cost­effective­vessel­design.
3. GAO, UNITED STATES GOVERN­MENT ACCOUNTABILITY OFFICE (Счетная палата США), ‘Best Practices, High levels of knowledge at key points differentiate commercial shipbuilding from navy shipbuilding’ (Оптимальные приемы работы, высокий уровень знаний и ключевые моменты, отличающие коммерческое и военное судостроение), отчет для комитетов Конгресса США, http://www.gao.gov/new.items/d09322.pdf, 2009.
4. ARENA, М. V., BIRKLER, J„ SCHANK, J. F„ RIPOSO, J„ GRAMMICH, C. A., ‘Monitoring the Progress of Shipbuilding Programmes — How Can the Defence Procurement Agency More Accurately Monitor Progress?’ (Контроль выполнения программ в судостроении: как Агентство оборонных поставок может повысить точность контроля?), 2005.
5. CLARK, D„ HOWELL, D.,WILSON, C., ‘Improving naval shipbuilding project efficiency through rework reduction (Повышение эффективности проектов строительства военных кораблей благодаря сокращению числа переделок), Naval postgraduate school Monterey, California, thesis, http://www.dtic.mil/cgi­bin/GetTRDoc?AD=ADA473801, 2007.
6. ‘EU Shipbuilding Industry Investment and Business Guide’ (Справочник по инвес­тициям и ведению бизнеса в судостроительной отрасли стран ЕС), World Strategic and Business Information Library, Ibp, USA International Business Publications, 6th edition, 2007.

САПР и графика 5`2014