Проектное обоснование обеспечения характеристик экономичности и конкурентоспособности скоростного пассажирского судна

- A + КомментарииПрочитано 6768 раз   |
В статье приведена модель оптимизации скоростного пассажирского судна, которая позволяет при его проектировании обеспечить конкурентоспособность проекта, заданные эксплуатационные качества судна, а также и рентабельность его производства. 
Модель оптимизации при проектировании данного типа судна включает выбор критериев эффективности, определение областей допустимых значений, определяемых налагаемыми проектными ограничениями, а также экономические показатели, обосновывающие выбор проектных характеристик.

Известно, что проектирование судна и его оптимизация в настоящее время становятся невозможными в отрыве от систем более высокого уровня, являющихся для отдельно взятого судна своеобразной внешней средой, для которой проектируемое судно является подсистемой. [1] Поэтому проектант самостоятельно, либо с помощью заказчика обосновывает целесообразность создания данного конкретного судна. При этом на начальном этапе проектирования он определяет, а при оптимизации судна, в дальнейшем, уточняет его проектные характеристики. Основой критерия выбора служат экономические показатели, определяющие  доходную и расходную части эксплуатационных характеристик судна.

В основе оценки конкурентоспособности проекта скоростного пассажирского судна находятся следующие модели:

     А-модель. Исходными для А-модели являются:
  • прогноз тенденций изменения спроса и предложения на определенные типы скоростных пассажирских судов, базирующийся на изменении экономической ситуации в стране и мире;
  • формируемые у потенциальных заказчиков ожидания  в части эксплуатационных качеств судов рассматриваемого типа и назначения;
  • условия-ограничения, налагаемые логистическими схемами по комплектованию строящихся судов и их доставке потребителю.
     В-модель. Исходными для В-модели являются:
  • перечень конкурентных преимуществ разрабатываемого проекта, по отношению к судам-претендентам;
  • прогноз динамики изменения цен на мировом рынке судов данного типа и назначения, а также комплектующих к ним;
  • анализ мировых тенденций изменения цен на энергоносители, развития ресурсосберегающих технологий, требований экологической безопасности.
     С-модель. Входом в С-модель являются следующие сведения-ограничения, указываемые для нескольких контрольных точек планируемого и прогнозируемого периода:
  • прогноз возможности продаж проектируемого судна и его поставок на основе лизинга на внутренний рынок в оптимистическом,  реалистическом и пессимистическом сценариях;
  • прогноз возможности продаж проектируемого судна и его поставок на основе лизинга на экспорт в оптимистическом,  реалистическом и пессимистическом сценариях;
  • прогноз возможности импорта судов-претендентов;
  • инвестиционный план проектирования и постройки судов.
Практика заказа судов на основе тендеров требует от проектанта решения задачи внешнего проектирования на основе  А -, В – и С – моделей. Кроме того, для повышения эффективности проектных работ становится актуальной практика одновременной разработки сразу нескольких проектных вариантов судов данного типа и назначения на базе единых компоновочных, гидродинамических, прочностных и технологических и других решений. В случае существования определенных требований заказчика к проектируемому судну, задача внешнего проектирования упрощается и сводится к достижению компромисса между этими требованиями  и техническими характеристиками судна, которые  могут быть достигнуты в процессе их оптимизации. При расчете экономических показателей, определяющих доходную и расходную части эксплуатационных характеристик судна, определяются так называемые зоны рационального использования судна рассматриваемого типа. Потребность в судах выбранного типа определяется на основе совместного рассмотрения всех предполагаемых направлений перевозок. В качестве критерия служат суммарные приведенные затраты, которые минимизируются при условии:
  • выполнения объемов перевозок по всем направлениям;
  • обязательного использования всех существующих судов;
Задача проектного обоснования экономических характеристик скоростного пассажирского судна на определенных линиях включает следующие этапы:
  1. Определение района плавания, ветро-волнового режима, сроков навигации и предельных ограничений.
  2. Определение и обоснование типа и режима (режимов) движения судна путем анализа характеристик судов-претендентов по определенной схеме при определенных критериях.
  3. Определение граничных условий для главных размерений и других характеристик судна.
  4. Расчет укрупненной нагрузки масс  судна.
  5. Определение технологических аспектов постройки, расчет укрупненной строительной стоимости судна и конкурентных ограничений.
  6. Расчет укрупненных эксплуатационных расходов.
  7. Расчет приведенных затрат.
  8. Расчет характеристик судна, определяющих доходную составляющую.
  9. Расчет минимального уровня рентабельности эксплуатации судна.
  10. Определение критериев оптимизации.
  11. Решение задачи оптимизации и уточнения характеристик судна.
В рамках обоснования типа скоростного пассажирского судна должен быть выполнен сравнительный анализ экономических характеристик выбранного типа судна по отношению к другим типам судов-претендентов.

Для сравнительного экономического анализа при обосновании выбора типа судна целесообразно использовать их интегрированные расходные характеристики, включающие удельный расход топлива главных двигателей, их мощность, полную массу судна, его скорость и характеристики его полезной нагрузки. К ним могут быть отнесены следующие величины:
  • Коэффициент утилизации по дедвейту (полезной нагрузке) в виде (1):

η = DW/D

  • Энерговооруженность в виде (2):

Э = N/D

  • Расход топлива на перемещение 1 т полной массы на 1 км пути в виде (3):

PD = qN/Dv

  • Расход топлива на перемещение 1 т дедвейта на 1 км пути в виде (4):

PDW = qN/Dηv

  • Расход топлива на перемещение 1 пассажира на 1 км пути в виде (5):

Pпасс = qN/ηv

где  D - полная масса, т;
N - мощность главных двигателей, кВт;       
DW – дедвейт (полезная нагрузка), т;
q - удельный расход топлива двигателей на номинальном режиме, кг/кВт час;
v - скорость крейсерского хода, км/час
n - пассажировместимость, чел.

Ниже приведен пример расчета расхода топлива на перемещение 1 пассажира на 1 км пути при обосновании выбора типа многокорпусного пассажирского скоростного судна. В рассматриваемую группу судов-претендентов были включены суда на воздушной подушке, глиссирующие суда и многокорпусные суда переходного режима [2].


При обосновании выбора по степени предпочтительности характеристик мощности, скорости и вместимости скоростного пассажирского судна, с точки зрения экономической эффективности пассажирских перевозок должны быть проанализированы различные варианты конструкции судна, по критерию экономической эффективности, и на основании этого анализа должен быть выбран оптимальный вариант. В качестве критерия экономической эффективности целесообразно использовать расходные характеристики судна. На  рис. 2 приведен пример сравнительного анализа расхода топлива скоростного пассажирского катамарана переходного режима в зависимости от мощности его главных двигателей и пассажировместимости при перевозках в условиях мегаполиса [2]. 

Рис. 1. Сравнительный анализ расхода топлива перемещение 1 пассажира на 1 км пути. / Францев М. Э.

Анализ расходных характеристик целесообразно дополнить расчетами провозной способности выбранного варианта скоростного пассажирского судна. Для окончательного уточнения проектных характеристик судна бывает полезно выполнить обоснование его экономической эффективности на конкретных пассажирских линиях. При этом могут быть получены  различные эксплуатационные и экономические показатели работы судна на выбранных линиях, вплоть до структуры эксплуатационных расходов, а также цен билетов, с учетом порога окупаемости и цен билетов для льготных категорий пассажиров.

После выполнения указанных расчетов при проектировании может быть определен лимит предельной строительной стоимости головного судна в сочетании с определенными ранее потребительскими качествами судна, такими, как пассажировместимость, мощность главных двигателей и ряд других.

Данное ограничение определяет конкурентоспособность проекта и рентабельность судостроительного производства в функции главных размерений. В общем виде оно может быть представлено  в виде:

Сnmax>C=2qk(1+q)δLBT+qн(1+qнм)δLB(Нгаб-H)+qоб(1+qобм)(kобLBH)2/3+2qэу(1+qэум)(N/D)δLBT→min      (6)


 

Рис. 2. Сравнительный анализ расхода топлива в зависимости от мощности и пассажировместимости. / Францев М. Э.

где  qк  - измеритель, который зависит от материала корпуса, его конструкции и ряда других факторов;
qн  - измеритель, который зависит от материала надстройки, ее конструкции и ряда других факторов;
qоб - измеритель, который зависит от материала отделки внутренних поверхностей, стоимостей устанавливаемого оборудования, его конструкции и ряда других факторов;
kоб - коэффициент, позволяющий учесть площади внутренних поверхностей помещений;
qэу - измеритель, который зависит от стоимости применяемых главных двигателей, насыщенности машинного отделения оборудованием и ряда других факторов;
qкм qнм qобм qэум – измерители монтажных работ соответственно по разделам "Корпус", "Надстройка", "Оборудование", "Энергетическая установка», которые зависят от стоимости конструктивных групп, сложности монтажных работ и ряда других факторов.

Одновременно может быть определено снижение стоимости судов установочной серии с учетом коэффициента серийности.

Реализация данной модели оптимизации скоростного пассажирского судна при проектировании позволяет обеспечить заданные эксплуатационные качества судна, а также конкурентоспособность проекта и рентабельность судостроительного производства.

Францев М.Э.  канд. техн. наук, директор, АО "Нептун-Судомонтаж"

Литература:
  1. Пашин В.М. Оптимизация судов. Л., Судостроение, 1983, - 286 с.
  2. Францев М.Э. Малоразмерные скоростные катамараны модульной конструкции с элементами из композиционных материалов – новые транспортные средства для возрождения судоходства на малых реках России. Сборник трудов научного конгресса 12-го Международного научно-промышленного форума «Великие реки-2010», Нижний Новгород, том 2, 2010, стр. 220-223
Поделиться новостью
"Нептун-Судомонтаж", АОЗТ Россия, Долгопрудный+7(903)717-31-25, +7(495)454-41-15

Подписка Корабел.ру экономит ваше время
Подпишитесь на ежедневную рассылку новостей и будьте в курсе всего самого важного и интересного!

Комментарии   7.

Чтобы принять участие в обсуждении, пожалуйста Авторизуйтесь или Зарегистрируйтесь или
-0+
#Коновалов Михаил Сергеевич, 20.03.2013, 10:17Не вдаваясь в подробности, статья полезная и в правильном направлении. К этому бы еще функционально-стоимостной анализ присовокупить. Тогда можно бы выходить на экономическую теорию проектирования. И "докторская" плюс учебник, цену которого определит практика. Вопрос вопросов с чего стоит начинать. Тогда можно ожидать возрождения скоростного флота в современных условиях. Автору - удачи!
-0+
#Коновалов Михаил Сергеевич, 20.03.2013, 14:06Я бы здесь говорил о технологичности конструкции, которая несомненно связана с рентабельностью производства. А рентабельность производства зависит не только от конструкции, а может и не столько от конструкции, сколько от других факторов конкретных предприятий. Поэтому речь должна идти не о рентабельности производства, а о рентабельности использования. Нужно что -то одно рассматривать: или проектирование, или производство, а вместе в данном случае разнотык получается.
-0+
#Францев Михаил Эрнстович, 21.03.2013, 16:12Повлиять на составляющие себестоимости судна в виде разного рода накладных расходов самого КБ (проектные работы) и предприятия – строителя проектант не в состоянии, равно, как и на составляющие стоимости эксплуатации судна в виде накладных расходов судоходной компании. В то же время, потребительские качества судна представляют собой, по сути, разницу между доходной и расходной компонентами его эксплуатации. При этом доходная компонента определяется его провозной способностью и комфортабельностью, и зависят от вместимости и эргономики помещений. Расходная компонента состоит из эксплуатационных расходов, в первую очередь, расходов на топливо, которые определяются сочетанием полной массы, мощности и скорости, а также выбранной гидродинамической моделью. Кроме расходов на топливо в расходную компоненту в качестве существенных статей входят другие эксплуатационные расходы, определяемые мощностью главных двигателей (расходы на запчасти), сложностью сервисного обслуживания судна и его текущих ремонтов, а также потребной численностью экипажа, определяемой степенью автоматизации судна. Сюда же можно добавить расходы по транспортировке от места постройки к месту эксплуатации, а также расходы по базированию судна, определяемые его главными размерениями и, отчасти, гидродинамической моделью (подводные крылья, воздушная подушка, глиссер и т.п.) Себестоимость судна, входящая опосредствовано в эксплуатационные расходы в виде амортизационных отчислений, налога на имущество и транспортного налога напрямую зависит от главных размерений, мощности СЭУ, а также величины трудоемкости изготовления судна, как производной от заложенных при разработке проекта технологий. далее...
-0+
#Коновалов Михаил Сергеевич, 21.03.2013, 17:10Не нужно обращать внимание на накладные расходы, это проблема конкретного судостроительного предприятия. Всегда выбирается две-три, максимум четыре статьи себестоимости, имеющие наибольший удельный вес. Всегда найдется строитель у которого соотношение статей оптимально. Проблемы скоростного флота - - в величине удельных затрат, которые появились в результате приведения внутренних цен к мировым, что не всегда целесообразно. Искать надо в поиске новых экономических двигателях и новых видах топлива. На западе это разрешиться гораздо быстрее, там есть стратегическая экономическая мотивация. А мы, как всегда, останемся у разбитого корыта. Именно акцент на расход топлива и интересен в вашей публикации.
-0+
#Назаров Альберт Георгиевич, 22.03.2013, 19:13К сожалению, такой подход к проектированию предполагает наличие неограниченных ресурсов, как во времена "нерушимого". В реальности это не так, и заказчик приходит с пределом по бюджету и при этом с желанием "выйти на рынок перевозок", а также собственным видением судна, набором примеров/прототипов и предпочтительных для него решений. И есть еще множество факторов - скажем, суда меньшего размера при достаточном пассажиропотоке всегда будут менее выгодны, но нужно смотреть на занятость и начальную стоимость входа на рынок. Почему в городах полно маршруток-газелей, если перевозки автобусами выгоднее, а скоростными поездами еще выгоднее?
 
В Вашем списке номером один должно быть ограничение бюджета, а не район плавания и т.д. - все на практике работают именно от бюджета.
Ну и коэффициент утилизации по дедвейту не совсем уместен на судне, перевозящем объемные грузы такие как пассажиры. Мы обычно используем утилизацию по объему или по площади палуб.
-0+
#Францев Михаил Эрнстович, 23.03.2013, 09:41Район плавания (проще сказать класс Регистра) определяет подавляющее большинство требований к судну. Игнорировать это обстоятельство - безграмотно (потом приходится говорить, что требования Правил не соответствуют авторскому замыслу и международным тенденциям). Полезная нагрузка в большой степени определяет полную массу, скорость и расходные характеристики судна. Если же говорить о площадях и объемах применительно, например, к катамаранам, то может получиться (а кое-у кого из разработчиков получается, что площадей и объемов в избытке, а полезная нагрузка для оптимальных ходовых и расходных характеристик избыточна. И, как следствие, экономика эксплуатации судна "не получается". Предложенная модель вполне применима не только для перевозок в мегаполисах, но и на пригородных и на междугородных перевозках. И никаких "неограниченных ресурсов" она не подразумевает. А просто требует аккуратной работы с нагрузкой масс и строительной стоимостью, к чему многие разработчики склонности не имеют.
-0+
#Назаров Альберт Георгиевич, 23.03.2013, 13:50Если Регистр требует на 12м катамаран прибрежного плавания 2 якоря по 80кг и по 55м якорной цепи 14мм на каждый, тот как раз и приходится говорить что у них что-то не то и с правилами, и с пониманием. Проектировать нужно по уму, где нужно и бодаясь с Регистром, чтобы получилось судно, а не абсурд строго по правилам.

Предыдущая новость