Современные суда насышены сложным оборудованием, аппаратами, средствами механизации и автоматизации. Для обеспечения — их функционирования используются около ста различных по назначению и характеристикам судовых систем, протяженность которых составляет десятки, а на крупных судах, например на плавбазе «Восток», более сотни километров [1]. Именно системы определяют в ряде случаев непотопляемость, остойчивость, живучесть судов, определяют условия обитаемости для экипажей и пассажиров.
Трудоемкость ремонта судовых трубопроводов достигает, в среднем, 12−15% от общего объема работ по ремонту судна. Для отдельных типов судов и категорий ремонта эта доля бывает заметно выше и доходит до 20−25% [2]. Известно, что сокращение потребности в ремонте судов и их систем может быть достигнуто несколькими путями.
Одно из направлений заключается в совершенствовании системы технического обслуживания судовых трубопроводов и правильном выборе периодичности и состава выполняемых при этом работ.
Вторым направлением является достижение объективности оценки технического состояния трубопроводов в любой заданный момент времени и возможность прогноза изменения этого состояния. Сроки и объемы ремонта должны назначаться в строгом соответствии с их фактической потребностью на основе использования современных приборных методов технической диагностики судовых трубопроводов и прогнозирования на этой основе их технического состояния, времени и состава работ по обслуживанию и ремонту.
Еще одним путем следует считать комплекс мер, направленных на улучшение систем плавающих судов путем выявления и усиления их «слабых мест». При заводских ремонтах преждевременно отказавшие элементы и узлы должны, как правило, заменяться более надежными. Опыт показывает, что модернизация трубопроводов эксплуатирующихся 5 судов с учетом данных предыдущей эксплуатации и знания закономерностей их износа может вдвое сократить потребность в ' последующих ремонтах. При этом конструкции модернизированных или отремонтированных систем должны исключать появление новых «слабых мест» [ 1,2].
В [3] отмечено, что наибольшие возможности и самые эффективные пути совершенствования систем могут быть реализованы на стадии их проектирования. В этих условиях все большее число отечественных и зарубежных специалистов склоняются к мысли о целесообразности увеличения первоначальных затрат на судовые системы при постройке с тем, чтобы сократить потребность их в ремонте и будущие эксплуатационные расходы. Для принятия обоснованного решения, очевидно, должны быть использованы современные методы оптимального проектирования [ 4 ]. Однако сегодня такая задача не может быть пока решена из-за недостаточной разработанности математических моделей проектирования судов, в которые, наряду с выбранной функцией цели, должно вой ги большое число функций ограничения.
Совершенствование системы технического обслуживания и ремонта (ТОР) — также путь к сокращению объемов ремонта судовых трубопроводов. Одним из наиболее трудоемких этапов ТОР, выполняемых судовладельцем является этап предремонтной подготовки производства. Основная проблема здесь — оптимальная. организация работ с использованием средств автоматизации. Совершенствование системы ТОР невозможно без создания моделей эксплутационно-ремонтных периодов судовых систем на основе методов прогнозирования их технического состояния с использованием результатов приборной диагностики. Основной целью здесь является минимизация затрат на техническое обслуживание и ремонт путем проведения работ по фактическому состоянию. Решение этой проблемы, с одной стороны, невозможно без использования современных средств технического диагностирования и методик прогнозирования технического состояния трубопроводов. С другой стороны, применяемые в настоящее 6 время методы обработки результатов приборной диагностики и прогнозирования технического состояния ориентированы на машинную обработку данных. Таким образом, решение рассматриваемой проблемы невозможно без наличия автоматизированной системы технического обслуживания судовых систем на базе прогнозирования их технического состояния.
Важнейшим направлением совершенствования. системы ТОР является ее взаимодействие с этапами проектирования и монтажа судовых систем. В рамках этого направления представляется возможным разработка методики оптимизации характеристик элементов судовых систем. Результаты оптимизации можно использовать в качестве входных параметров системы моделирования эксплутационно-ремонтных периодов. Это позволит провести оптимизацию элементов с использованием данных о их эксплуатации в составе судовых систем. Данные результаты можно использовать как при модернизации судовых систем, так и при их проектировнии. Особую важность это приобретает в условиях развития судоремонта в системе судостроения.
Актуальность темы
диссертационной работы определяется необходимостью повышения эффективности системы ТОР и совершенствования конструктивных характеристик судовых трудопроводов, что позволит сократить затраты на проведение ремонтных работ.
Целью настоящей работы является совершенствование системы ТОР трубопроводов за счет автоматизации моделирования их эксплутационно-ремрнтных периодов и подготовки ремонтной документации на основе методик прогнозирования технического состояния трубопроводов с учетом результатов приборного контроля, а также оптимизация характеристик элементов судовых систем с использованием моделей эксплутационно-ремонтных периодов.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи: 7 провести анализ современного состояния систем технического обслуживания и ремонта судовых трубопроводов, рассмотрев современные подходы к учету взаимосвязи технической эксплуатации и проектирования ;
— создать модели эксплутационно-ремонтных периодов судовых трубопроводов на основе прогнозирования технического состояния с учетом результатов их диагностирования;
— разработать автоматизированную систему планирования технического обслуживания и ремонта трубопроводов судовых систем;
— разработать методику оптимизации характеристик элементов судовых систем с использованием модели эксплутационно-ремонтных периодов;
— разработать концепции и структуру функциональной части, информационной базы комплексной автоматизарованной системы планирования технического обслуживания и ремонта трубопроводов судовых систем.
Теоретической и методологической основой послужили работы ведущих отечественных и зарубежных специалистов в области системного подхода, организации производства, теории обслуживания сложных систем, теории местных коррозионных разрушений элементов трубопроводов. При решении поставленных задач были использованы численные методы, аппарат теории вероятностей, методы математического моделирования.
Научное значение данной работы состоит в совершенствовнии методики прогнозирования технического состояния судовых трубопроводов с учетом результатов их диагностирвоания и создании на основе полученной методики модели эксплутационно-ремонтных периодов судовых трубопроводов. Предложен метод оптимизации проектных характеристик судовых трубопроводов с учетом данных эксплуатации на основе модели эксплутационно-ремонтных периодов.
Практическая ценность работы заключается в решении актуальной для эксплуатации и ремонта судов проблемы повышения эффективности системы ТОР за счет снижения затрат 8 на ее проведение и улучшения ее организации. Разработанные модели эксплутационно-ремонтных периодов судовых трубопроводов (СТ) и реализованная на их основе автоматизированная система планирования технического обслуживания и ремонта позволяет сократить затраты служб судовладельца и судоремонтных предприятий на проведение работ по техническому обслуживанию и ремонту элементов судовых систем, а также повысить технологическую го товность судоремонтного предприятия (СРП).
Разработанный метод оптимизации конструктивного состава судовых трубопроводов позволяет проектным организациям и СРП учитывать опыт эксплуатации при проектировании и модернизации систем.
Основные результаты работ внедрены и на их основе разработаны документация по эксплуатации автоматизированной системы.
На защиту выносятся следующие основные положения работы: методика прогнозирования технического состояния судовых трубопроводов с учетом результатов приборной диагностикимодель эксплутационно-ремонтых периодов судовых трубопроводов, созданная на основе методики прогнозирования их эксплутационно-ремонтных периодовметод оптимизации конструктивных характеристик судовых трубопроводов с учетом результатов их эксплуатациифункциональный состав и структура информационной базы автоматизированной системы планирования ТОР судовых трубопроводов.
Структурно — логическая схема работы приведена на рис. 1.1. 9.
Рис. 1.1.
Структурно-логическая схема исследования.
1. Анализ современного состояния и пути развития систем технического обслуживания и ремонта судовых трубопроводов.
4.5. Выводы.
1. На основе анализа дерева целей ТОР СТ и организационной структуры ряда судовладельцев была построеня организационно-функциональная модель АС ТОР СТ.
2. На основе организационно-функциональной модели была формализована структура АС ТОР СТ и выделены ее основные функциональные подсистемы. Был определен набор функций для каждой подсистемы.
3. Разработано программное обеспечение АС ТОР СТ на основе модели ЭРП судовых трубопроводов.
4. Определена состав и структура информационной базы на концептуальном и логическом уровне. Разработаны процедуры по ведению информационной базы.
5. Система внедрена в ТУ БФ РФ, Морском отряде группы ПВ РФ.
Заключение
.
В диссертации на базе моделирования эксплутационно-ремонтных периодов судовых трубопроводов разработана автоматизированная система подготовки ремонтной документации и оптимизации конструктивных характеристик судовых трубопроводов.
1. Выполнен конструктивно-технологический анализ судовых трубопроводов и разработана система группирования трубных элементов по конструктивно-технологическим и надежностным признакам, которая положена в основу создания информационной базы модели эксплутационно-ремонтных периодов. Сформирована база данных по конструктивно-технологическим и надежностным характеристикам судовых трубопроводов различных проектов судов.
2. Произведена адаптация методики предремонтной дефектации судовых трубопроводов к использованию в автоматизированной системе планирования технического обслуживания и ремонта, построеной на модели эксплутационно-ремонтных периодов трубопроводов. Методика позволяет учитывать данные приборной диагностики и данные об отказах и неисправностях при прогнозировании технического состояния судовых трубопроводов.
3. Разработана модель зксплутационно-ремонтных периодов судовых трубопроводов на основе данных оценки и прогнозирования их технического состояния с учетом влияния работ по ТОР на их надежность. Модель позволяет оценивать техническое состояние трубопроводов на различных этапах их жизненного цикла. Модель позволяет создавать график ТОР СТ и осуществлять его настройку на заданную схему эксплутационно-ремонтных периодов.
4. Доказана адекватность результатов прогнозирования технического состояния судовых трубопроводов с использованием модели эксплутационно-ремонтных периодов его.
155 фактическим показателям.
5. Установлено, что как в нормативной, так и в рабочей документации по трубопроводам судовых систем уделяется недостаточное внимание влиянию эксплутационных факторов на их надежность, что в свою очередь приводит к искаженной нормативной оценке уровня безотказности отдельных элементов и систем трубопроводов в целом.
6. Показано, что оценка надежности судовых трубопроводов при их конструктивном улучшении должна вестись с применением модели эксплутационно-ремонтных периодов. Это позволяет учесть результаты коррозионных испытаний и имеющиеся практические рекомендации по совершенствованию конструктивного состава трубных элементов, а также реализовать современные математические модели оценки надежности с использованием результатов приборного контроля.
7. Произведена оценка критериев оптимизации основных конструктивных характеристик судовых трубопроводов, определена целевая функция и параметры оптимизации. Предложенный метод оптимизации конструктивных элементов может быть использован на стадиях рабочего проектирования или ремонтной модернизации совместно с автоматизированной системой планирования ТОР судовых трубопроводов.
8. На примере оптимизации участков трубопроводов систем забортной воды ПСТ типа «Баренцево море» показана эффективность предлагаемого подхода для решения задачи оптимизации.
9. На основе анализа дерева целей системы технического обслуживания и ремонта судовых трубопроводов и организационной структуры ряда судовладельцев построена организационно-функциональная модель АС ТОР СТ, на основе которой формализована структура АС ТОР СТ и выделены ее основные функциональные подсистемы, определен функцинальный состав каждой подсистемыразработано программное обеспечение АС ТОР СТ на основе модели ЭРП судовых трубопроводовопределены состав и структура.
