Введение предварительной сборки, модуляризации и структуризации в судостроении неразрывно связано с эволюцией размеров судна и технологий строительства в целом. Некоторые крупные верфи со своими группами специализированных компаний в сотрудничестве с судовладельцами и другими заинтересованными сторонами постепенно достигли успехов в строительстве все больших и более сложных круизных лайнеров. Среди ряда других важных факторов, повлиявших на это развитие, важную роль сыграли предварительная сборка и модуляризация.
За последние десятилетия процесс проектирования и разработки претерпел существенные изменения. Проектные офисы адаптировались к эволюции модуляризации и во многом оказали содействие в этом процессе изменений.
Несмотря на то, что предварительная сборка, модуляризация и разбивка судна на секции несколько отличаются по своей природе, они обусловлены одними и теми же факторами. Тремя основными движущими силами эволюции модуляризации являются необходимость сокращения времени строительства, сокращения сроков доставки при сохранении высокого качества и растущий размер судов.
В оставшейся части этой статьи я затронул тему возросшей роли предварительной сборки, модуляризации и разбивки на секции в контексте этих драйверов, а также влияние и роль проектирования в этих разработках.
Развитие было эволюционным: процессы, введенные на определенных этапах, остались и были усовершенствованы на последующих.
Фото: Cadmatic
Этап 1: Экономия времени – Предварительная сборка
Возможно, наиболее существенные преимущества технологии изготовления готовых изделий становятся результатом перемещения большей части работ с судна в цеха, что позволяет сократить количество неэффективных часов, проводимых на борту судна во время строительства.
Первое время предварительная подготовка ограничивалась различными типами оборудования и насыщением, такими как механизмы, палубное оборудование, мебель, люки и двери. Большинство из этих элементов были изготовлены в цеху на верфях.
Использование предварительной подготовки ускорилось, поскольку возросла потребность в повышении эффективности. Сборка корпуса на основе строительных блоков стала обычным явлением, в то время как уже подготовленные трубы, а позже – ветки трубопроводов и модули трубопроводов целых систем – стали доступны механическим цехам.
Чтобы удовлетворить потребность в предварительной сборке в 70-х годах, Elomatic начала разработку программного обеспечения CADMATIC. На основе пластиковых 3D-моделей и с помощью программного обеспечения производственная документация, необходимая для изготовления труб, была полуавтоматически произведена за то же время, что требовалось для составления чертежей вручную.
Преимущества предварительной сборки очевидны – повышенная производительность и качество благодаря лучшим условиям работы в цехе и более быстрому выполнению с большей гибкостью благодаря параллельному производству, более короткому времени монтажа и возможности субподряда.
Сборная модульная кабина / Фото: Cadmatic
Этап 2: Сокращение времени доставки и повышение качества – Модуляризация
Количество и сложность сборных модулей постепенно увеличивались по мере роста спроса на более короткие сроки поставки и высокое качество. Рабочее время было сэкономлено за счет того, что все больше оборудования изготавливалось и устанавливалось на наиболее благоприятном этапе процесса судостроения.
Модуляризация стала обычным явлением, и множество различных модулей были предварительно собраны перед установкой на борту.
Трубы были сгруппированы вместе, чтобы сформировать целые ветки трубопроводов, сложные потолочные своды для общественных мест были предварительно изготовлены в виде модулей, а функциональное механическое оборудование было разработано, собрано и прошло предварительные испытания.
В проектах по ремонту судов использование сборных модулей было максимально увеличено, чтобы обеспечить чрезвычайно короткие сроки выполнения работ на борту.
В ответ на растущий спрос в судостроительной промышленности, стандартизированные функциональные модули стали коммерчески доступными на рынке. Специализированные поставщики точно настраивали и стандартизировали процессы и продукты для удовлетворения растущих потребностей заказчиков.
Компания Auramarine, базирующаяся в Литтойнен на юго-западе Финляндии, является одним из первых поставщиков функциональных модулей. Компания специализируется на системах подачи топлива и поставляет широкий выбор стандартных и индивидуальных деталей.
Сегодня было бы невозможно построить большой круизный лайнер в установленные сроки и с требуемым качеством без сборных кают промышленного производства. Piikkio Works Oy, дочерняя компания Meyer Turku Oy, является первопроходцем среди поставщиков модульных кабин для круизных лайнеров. За свою 30-летнюю историю компания поставила более 130 000 кабин и санузлов. Производство основано на промышленном серийном производстве как на заводе по производству панелей в Вильнюсе, Литва, так и на сборочном заводе в Пийккио, Финляндия. Этот производственный процесс во всем обеспечивает высочайшие стандарты качества.
Крупные элементы судна, как например, полностью оборудованные помещения кондиционеров, изготавливались заранее и собираются в цехах на верфи. Другие же, такие как кожухи дымовой трубы или встроенные подъемники, поставлялись субподрядчиками.
Предварительная сборка и модуляризация стали неотъемлемой частью в строительстве все более крупномасштабных и сложных судов.
Помимо экономии времени, модуляризация обеспечила значительное повышение эффективности. Сокращенные сроки доставки и увеличение объемов предварительной сборки оказали существенное влияние на процесс проектирования. Для достаточно времени на сборку, работы по проектированию должны быть завершены ранее, а сборка требует более точного проектирования.
Сборка круизного судна на верфи Meyer Werft в Папенбурге, Германия / Фото: Cadmatic
Этап 3: Размер судна – Разбивка судна на секции
Потребность в разбиении судна на секции возросла одновременно с тенденцией увеличения размера судна; стало очевидно, что максимальный объем работ должен быть выполнен за один раз»
Коэффициент масштабирования влияет на проектирование, строительство и управление крупными проектами. Экстраполирование из предыдущих проектов может быть использовано для незначительного увеличения размера. Однако чрезмерное увеличение повышает коэффициент масштабирования и требует новых решений. Большое количество задействованных компонентов, людей и организаций увеличивает сложность и количество задач, требующих решения. Повышение сложности отныне является экспоненциальным, а не линейным.
Это привело к следующему этапу в эволюции модульности, а именно к разбиению судна сборочные элементы. Чтобы справиться с одной большой задачей, необходимо разбить ее на более мелкие. Данные подзадачи включают планирование, закупку, проектирование, логистику и строительство, а также ввод в эксплуатацию. Цель состоит в том, чтобы разделить проект на части, которые оказывают наименьшее влияние друг на друга. Это позволяет выполнять задачи параллельно с минимальной необходимостью взаимодействия между частями.
Чтобы достичь этого, само судно должно быть спроектировано таким образом, чтобы облегчить распределение проекта. Возможности разбиения судна должны быть учтены при создании общего плана судна и при проектировании систем. Выстраивание стратегии строительства должно осуществляться в полном соответствии с общим проектом судна.
Этап создания технического проекта имеет решающее значение в максимизации степени модульности и для разделения проекта. Проект должен учитывать возможность разделения на более мелкие части с минимальным взаимодействием как с системной, так и со структурной точек зрения. Части должны быть максимально автономными для проведения частичного тестирования системы и ввода в эксплуатацию.
В Elomatic мы принимаем активное участие в разработке новых идей и процессов, чтобы справиться с растущим спросом на новые методы сборки. CADMATIC также разработал новые функциональные возможности для соответствия новым требованиям. Так, например, метод фильтрованного копирования можно использовать для контроля, какие части модели будут видны конкретному субподрядчику. Это делает разделение проекта возможным, поскольку и верфь может контролировать доступ к модели без ущерба прав на интеллектуальную собственность важных активов предприятия.
Meyer Group занимается изготовлением массивных установок с плавающим машинным отделением (FERU) на специализированной объекте Neptun Werft в Германии. Предварительное оборудованные установки собираются для верфей компании в Папенбурге, Германия, и в Турку, Финляндия. Это прекрасный пример использования метода разбиения судна на секции, когда один специализированный субъектповышает эффективность за счет серийности и одновременно с этим сокращает рабочие часы на сборочных площадках, тем самым способствуя сокращению сроков доставки и распределенному производству.
