Бережливые технологии позволяют оптимизировать процессы, добиваться роста без привлечения дополнительных ресурсов.
Точность – один из важнейших аспектов современного судостроения. Корпус будущего судна может быть размером с многоэтажный дом, его секции весить десятки тонн. И при этом ключевые узлы должны быть выставлены с точностью до миллиметров и сотых долей градуса. От этих величин зависит расход топлива, маневренность, долговечность механизмов и, в конечном итоге, безопасность экипажа.
Чтобы гарантировать эти параметры на современных судостроительных предприятиях используют методы размерного контроля. Это комплекс работ, который позволяет проверить реальные геометрические параметры корпуса и оборудования с привязкой их к проектной 3D-модели. В России эти технологии представляет петербургская компания «Бум Техно».
Журналисты «Медиапалубы» провели один рабочий день вместе со специалистами организации и попали на строящееся судно, где как раз сейчас работает «Бум Техно».
Чтобы посмотреть как работает команда «Бум Техно» мы отправились на судостроительный завод «Отрадное» в Ленинградской области. Здесь реализуется строительство судов ярусного лова проекта 200101. Одна из ключевых задач «Бум Техно» в его рамках – обеспечить точность установки винторулевых колонок. Дело в том, что она тут не совсем тривиальная.
ВРК не крепятся на фланцах, как обычно, а привариваются к корпусу. Отсюда – крайне высокие требования к геометрии: колонки должны быть установлены не только строго в проектных координатах, но и под двумя углами наклона – крена и дифферента – по 7 градусов каждый. Малейшее отклонение меняет угол атаки лопастей и влияет на всю пропульсивную систему.
Внутри металлического отсека строящегося судна, среди временно разобранных конструкций, кабелей и сварочного инструмента, специалисты «Бум Техно» расставляют свое оборудование – лазерный трекер, маяки, ноутбук с проектной моделью. И начинают работу, в которой многотонный корпус превращается в цифровой набор координат.
Шаг за шагом современные технологии размерного контроля обеспечивают точность там, где человеческий глаз и традиционные инструменты бессильны.
Компания «Бум Техно» – одна из немногих в России специализированных организацией, которая обеспечивает высокоточный размерный контроль на крупных промышленных объектах. На заказе мы работали с Юрием и Александром, представляющими Отдел технологии размерного контроля.
Раньше это называлось лабораторией линейно-угловых измерений, – рассказывает Юрий. – Со временем появились электронно-оптические средства, 3D-модели, специализированное ПО, и все это выросло в полноценную систему метрологического обеспечения производства.
Подразделение работает более четверти века. За это время удалось поработать практически со всеми крупные верфями Санкт-Петербурга и регионов России: Адмиралтейские верфи, Балтийский завод, Северная верфь, Средне-Невский, СЗ «Волга» и прочие регулярно привлекают «Бум Техно» для контроля ключевых этапов строительства. Был опыт работы и за рубежом.
Кстати, список проектов выходит и за пределы судостроения. Компанию приглашали поработать на проекте стартового комплекса ракеты «Ангара» и в монтаже многофункционального лабораторного модуля для МКС.
Однако большая часть заказов приходится на судостроение. Сотрудники выполняют полный цикл размерного контроля – от первых операций по раскрою листового металла и разбивки стапеля до финальных этапов монтажа оборудования и увязки навигационных систем. На многих предприятиях технологии «Бум Техно» становятся постоянной частью производственного процесса.
Размерный контроль – это система высокоточных измерений, которая позволяет убедиться, что создаваемые конструкции соответствуют проектным геометрическим параметрам. Корпус судна состоит из множества крупных секций, каждая из которых строится отдельно, а затем стыкуется на стапеле. Малейшие расхождения на ранних этапах в итоге могут вылиться в многотонные несоответствия, дорогостоящие переделки и потерю времени.
Задача размерного контроля – снять неопределенность. Проверить, действительно ли физически построенные конструкции совпадают с тем, что нарисовано в цифровой 3D-модели. И если нет, понять, где и насколько они расходятся, и как эти отклонения повлияют на дальнейшие операции.
Ключевые задачи включают:
Помимо взаимодействия с приборами, в основе работы лежит понимание поведения металла. Металлический корпус как живой организм: он может менять геометрию из-за перепадов температур, от веса оборудования, вибраций или потому, что десяток рабочих прошел по палубе.
Винторулевая колонка – один из самых ответственных механизмов современного рыбопромыслового судна. На промысловых операциях она дает судну высокую эффективность на низких скоростях и отличную управляемость. Поэтому конструктора из «Наутик Рус», разрабатывая проект ярусолова, уделили ей особое внимание.
В проекте 200101 ВРК создает необычную инженерную задачу. На этих судах колонка крепится не через фланцевое соединение, как принято в большинстве конструкций, а методом сварки. Это означает, что после установки колонка становится частью корпуса, и любой ремонт или регулировка превращаются в сложную операцию. Поэтому еще на стадии монтажа требуется абсолютная точность: если ВРК приварят с отклонением, исправить это без повреждения корпуса будет практически невозможно.
По проекту колонка должна быть установлена под двумя углами наклона – креном и дифферентом – на 7 градусов каждый. Эти углы напрямую влияют на пропульсивные характеристики, то есть на то, как винт работает в воде:
Кроме того, корпус в районе установки ВРК – это сложное по форме пространство, где сходятся крупные конструктивные элементы. Мало места, сложная геометрия. Чтобы контролировать размеры, специалисты «Бум Техно» создают внутри судна собственную «виртуальную геометрию» – набор точек, плоскостей и опорных элементов, связанных с моделью.
Колонка изначально подается в помещение в произвольном положении: ее не устанавливают сразу в проектные координаты. Все манипуляции происходят уже после того, как корпус сформирован и сварные работы вокруг завершены. Поэтому процесс выглядит так: колонка ставится, измеряется, смещается или наклоняется, снова измеряется. И так по несколько итераций, пока расчетные значения не попадают в допуски, заданные проектом.
Сейчас процесс осуществляется уже на втором судне проекта. При работе над первым корпусом специалистам верфи и «Бум Техно» пришлось корректировать подход, нарабатывать решения и учитывать возникающие деформации. На втором заказе, где мы и оказались, многие сложности были уже предусмотрены, процесс стал быстрее и точнее.
В комплекте инструментария наших «экскурсоводов» – высокоточная оптика, цифровые модели и сложная математика. Главный инструмент – лазерный трекер Leica AT401. Это мобильный координатно-измерительный прибор, который формирует лазерный луч и отслеживает положение специальной отражающей марки с точностью до сотых долей миллиметра.
Он позволяет проводить измерения до 0,02 мм на расстоянии до 60 метров. Это фактически штангенциркуль. На точность его измерений влияет очень много факторов: температура воздуха, вибрации, качество поверхности.
Трекер автоматически распознает марку, наводится на нее и непрерывно отслеживает положение. Любое колебание может отразиться на показаниях. Именно поэтому специалисты стараются работать либо в обеденный перерыв, либо поздно вечером, когда шумы и вибрации минимальны.
Небольшая марка, ставится на контрольную точку, заранее обозначенную на корпусе. Перед началом измерений «Бум Техно» создает внутри отсека локальную опорную сеть: набор точек, координаты которых уже известны из предыдущих замеров и привязаны к проектной системе координат судна. Каждая такая точка становится частью общей трехмерной геометрии, в которую затем «встраиваются» реальные измерения.
Все данные с трекера поступают в специализированное программное обеспечение SpatialAnalyzer. Эта система позволяет работать одновременно с электронной 3D-моделью судна и фактическими измерениями, выполняя визуализацию конструкции и объекта в реальном времени, сравнение проектных поверхностей с физическими точками, расчет углов наклона и координат и др.
Мы видим модель, которую передали проектанты, — объясняют специалисты, показывая модель на экране. — Наружную обшивку, набор, сами колонки. В программе все это можно сделать полупрозрачным, чтобы не перегружать картинку. Сейчас мы добавим фактические точки, и программа покажет нам, где именно колонка стоит в реальности.
На словах процесс может звучать просто: поставить лазерный трекер, измерить несколько точек, рассчитать положение колонки. Но внутри корпуса строящегося судна эта работа превращается в тонко выстроенную последовательность действий, где важна каждая деталь – от расположения прибора до того, кто в данный момент пилит металл в соседнем отсеке.
Первый шаг – создание условий, в которых прибор сможет работать. Металлические отсеки – шумные, виброактивные, тесные. Любой удар в соседней секции передается по корпусу как по барабану. Поэтому завод заранее убирает весь лишний инструмент, обеспечивает освещение и электропитание, останавливает особо шумные работы на объекте.
Лазерный трекер — прибор с оптическим принципом работы. Чтобы измерить точку, он должен ее «видеть». Поэтому место выбирают по двум критериям: максимальная видимость всех необходимых точек и минимальная вероятность вибраций и помех.
Прежде чем измерять колонку, нужно понять, где она должна быть в системе координат судна. Для этого выполняют обмер помещения, определяют наружную обшивку, набор палубы и сравнивают с 3D-моделью. Это создает «скелет» цифровой геометрии, относительно которого все затем будет вычисляться.
Далее устройство калибруют по опорным точкам. Специалист запускает алгоритм best fit – метод наименьших квадратов, который совмещает фактические точки с проектными. После этого собственная система координат прибора заменяется объектной / корабельной – той, что обозначена судном.
После можно приступать к работе с колонкой. Марки ставят на кольцо, к которому затем будет приварена ВРК. Трекер отслеживает их положение, программа строит по этим точкам окружность и плоскость. Это позволяет определить центр кольца, наклон, смещение по трем осям, соответствие проектным координатам.
А уже дальше осуществляется корректировка положения колонки. Поскольку изначально погрузка на борт происходит на произвольное местоположение, для точной установки производят серию итераций с замером, корректировкой положения и повторным замером. Так продолжается, пока не попадут в проектные допуски. После заводские специалисты фиксируют узел, и проводится контрольная серия замеров, чтобы убедиться, что ничего не сместилось.
Самый коварный момент наступает позже, когда колонку начинают приваривать. Металл нагревается, корпус деформируется, геометрия изменяется.
Поэтому специалисты «Бум Техно» выполняют несколько серий промежуточных замеров. Этот процесс длится до конца сварочных работ и окончательной сдачи узла представителю РС.
Задача размерного контроля – не просто измерить координаты один раз, а продолжать обновлять данные, отслеживать динамику и понимать, что из изменений допустимо, а что влияет на точность установки.
Именно поэтому:
Благодаря этому можно гарантировать, что после всех сварок и температурных перепадов колонка останется в заданных допусках.
Почему специалисты ловят сотые доли миллиметра в 60-метровом корпусе, если по проекту может допустимо отклонение даже в несколько сантиметров? Потому что при работе с большими массами любая погрешность имеет тенденцию разрастаться.
В судостроении допуски обычно устанавливают завод, проектанты, классификационное общество. Допуск может составлять, например, ±10 мм или ±0,2°. Но специалисты стремятся к точности выше нормативной. Дело не в перфекционизме. При дальнейшей сварке, прогреве и охлаждении конструкция неизбежно «уплывет» на доли миллиметра или десятки минут по углу. Если оставить узел в допуске «впритык», то после сварки он может выйти за рамки допустимого.
Точные измерения экономят дни и недели. Если узел «садится» правильно с первой попытки, заводу не нужно подгонять поверхности, наращивать металл, перерезать швы. Это снижает трудозатраты и повышает предсказуемость графика.
Кроме того, системный подход «Бум Техно» к измерениям помогает самим заводам совершенствовать технологию сборки: специалисты собирают статистику, выявляют закономерности деформаций, корректируют последовательность операций.
В случае с операцией по установке винторулевых колонок на траулерах серии 200101, если ВРК будет установлена с нарушением углов или смещением центра, проблема проявится только в море. Исправить это после ввода судна практически невозможно: колонку не «повернуть», не снять, не переставить. Поэтому контроль на этапе монтажа – единственная возможность избежать больших потерь на этапе эксплуатации.
Современное судно – это система, где каждая деталь влияет на работу другой. Проектировщики рассчитывают движение потоков, нагрузку на корпус, эффективность винта, поведение рулевого устройства. Все эти расчеты имеют смысл только тогда, когда конструкция соответствует модели.
Размерный контроль подтверждает, что то, что стоит в цехе, совпадает с тем, что рассчитано в проекте.
Бережливые технологии позволяют оптимизировать процессы, добиваться роста без привлечения дополнительных ресурсов.
R-Saver-1 имеет открытую конфигурацию системы управления и потенциально может быть адаптирован под требования заказчика.
Назначение судна – судно специального назначения, предназначенное для обслуживания устрично–мидийной фермы.
Разбираемся, как работают земснаряды-амфибии, и какова сфера их применения.