Разработка научно-технических и организационных основ повышения инновационного уровня судостроительного производства

Размещено на http://www.allbest.ru/

Разработка научно-технических и организационных основ повышения инновационного уровня судостроительного производства

Общая характеристика работы

судостроительный инновация управление

Актуальность работы

Современное состояние отечественного производства определяется последствиями дезинтеграции единого народнохозяйственного комплекса страны и реформирования экономики 1990-х годов.

Особенно негативно эти последствия сказались на состоянии судостроения, которое характеризуется большим числом межотраслевых и внутриотраслевых производственно-экономических связей по поставкам конструкционных материалов и комплектующих изделий, включающих сложные атомные и неатомные энергетические установки, специальные устройства, автоматизированные системы различного функционального назначения.

Негативные факторы дезинтеграции и реформирования Морского комплекса привели к разрушению системы грузоперевозок, объем которых только по Северному морскому пути сократился в 4 раза. Особенно неблагополучная ситуация с ледокольным обеспечением грузоперевозок.

В условиях системного кризиса судостроения и морских транспортных систем руководством страны была разработана, утверждена и реализуется Морская доктрина Российской Федерации до 2020.

Конкурентные преимущества Морского комплекса обеспечиваются инновациями в технику, технологию, организацию и управление его производственно-хозяйственной деятельностью.

В рассмотренных условиях тема исследования по разработке научно-технических и организационных основ повышения инновационного уровня судостроительного производства в обеспечение реализации Морской доктрины РФ в области транспортных систем является актуальной.

Необходимо отметить, что исследование организационно-технологического обеспечения морских транспортных систем будет осуществляться применительно к перевозкам жидких углеводородов из месторождений в прибрежных районах и на континентальном шельфе Арктики.

Исходя из изложенного цель исследования заключается в обеспечении конкурентных преимуществ судостроительного производства на основе инноваций в организацию и технологию производств верфи и системы транспортировки жидких углеводородов с учетом положений Морской доктрины и Концепции судоходной политики Российской Федерации.

Для реализации цели необходимо решить совокупность задач, которая включает: анализ влияния основных компонентов глобализации экономики на технико-экономические показатели производственно-хозяйственной деятельности Морского промышленно-транспортного комплекса (Морской комплекс); обобщение опыта функционирования первой отечественной межотраслевой системы управления судостроительными проектами ПУСК (планирование и управление созданием корабля); разработку структуры CALS-системы Морского комплекса; обобщение результатов экспертизы конкурентных преимуществ Морской статистической группы (судостроение, судоходные компании) Финляндии; разработку структуры инноваций в области организации и технологии судостроительного производства и морских транспортных систем; разработку математико-статистического метода определения показателей снижения трудоемкости постройки судов за счет повышения технического уровня производств верфи; разработку метода формирования доверительных зон и доверительных интервалов, включающих показатели трудоемкости и продолжительности постройки судов при заданных рисках (венчурное моделирование); обоснование и разработку метода определения энергозатрат по нормативообразующему параметру - трудоемкость производственных процессов; реализацию концепции CALS в электронном моделировании производственных процессов постройки судов; реинжиниринг организации и менеджмента окрасочного производства в постройке судов; сравнительный анализ и обоснование конкурентных преимуществ вариантов морских транспортно-технологических систем экспортных перевозок жидких углеводородов с месторождений Арктики и из порта замерзающего моря (Балтика); разработку инноваций в развитие ледокольного обеспечения транспортных систем.

Наиболее существенные научные результаты, полученные лично соискателем: определена структура CALS-системы информационной поддержки жизненного цикла морских транспортных судов посредством электронного обмена данными между участниками цикла; предложен статистический метод определения согласованности мнений респондентов по удельным значениям экспертных оценок важности конкурентных преимуществ судостроения, судоходных компаний и их контрагентов; разработана структура инноваций в обеспечение конкурентных преимуществ Морского комплекса; предложен метод венчурного менеджмента трудоемкости и продолжительности производственных процессов постройки судов; предложен метод определения энергозатрат по параметру - трудоемкость производств верфи в постройке судов; разработаны инновации-технологии в повышение технического уровня производств верфи в обеспечение конкурентных преимуществ судостроения; предложены алгоритмы электронного моделирования производственных процессов верфи в обеспечение выполнения контрактных сроков поставки судов покупателям; разработана совокупность инноваций развития лакокрасочных покрытий балластных и грузовых танков танкеров-продуктовозов и химовозов; разработаны инновации-технологии обеспечения эксплуатационно-экономической эффективности морских транспортных систем перевозки жидких углеводородов с месторождений в прибрежных районах и на континентальном шельфе Арктики; разработаны инновации в области организации ледокольного обеспечения транспортных систем.

Достоверность и новизна научных результатов

Достоверность научных результатов базируется на основе использования: положений системного анализа объектов и процессов исследования; методов теории графов в моделировании производственных процессов постройки судов и морских транспортных систем перевозки жидких углеводородов; методов теории вероятностей и математической статистики в венчурном менеджменте технико-экономических показателей - трудоемкости, продолжительности, энергозатрат в процессах производства; исходных технико-экономических показателей, установленных нормативно-техническими документами судостроения и морского флота.

Новизна научных результатов заключается в следующем. Впервые разработан математико-статистический метод венчурного исследования технико-экономических показателей в судостроении.

Впервые разработана совокупность уравнений регрессий, устанавливающих взаимозависимости трудоемкостей и технического уровня производств верфи, а также затрат на его повышение.

Впервые поставлена и решена задача определения энергозатрат в судостроении с использованием нормативообразующих параметров: нагрузка масс, трудоемкость.

Впервые разработана совокупность инноваций-технологий окрасочного производства в постройке танкеров - продуктовозов и химовозов (балластные и грузовые танки).

Впервые разработаны инновационные основы концепции Программы строительства вспомогательных и портовых ледоколов.

Практическая ценность работы

Вышеизложенные научные положения получили практическую реализацию на заводах судостроительной отрасли. Наибольший объем внедрения научных результатов осуществлен на ФГУП «Адмиралтейские верфи», ОАО «Северная верфь», ОАО «Выборгский судостроительный завод», ОАО «Балтийский завод» и ОАО «Волгоградский судостроительный завод».

Основными практическими результатами работы являются:

1. Метод формирования доверительных зон включает значения трудоемкостей, вычисленных по отраслевым нормативам, обеспечивает обоснованность контрактного срока поставки судна на предконтрактной стадии.

2. Совокупность уравнений регрессий зависимостей снижения трудоемкостей от повышения технического уровня способствует разработке инноваций-технологий повышения конкурентоспособности строящихся судов.

3. Метод определения энергозатрат по параметру «трудоемкость» обеспечивает обоснованность планирования энергообеспечения производственных процессов постройки судов в условиях инновационного развития производств верфи.

4. Прогнозирование конкурентных преимуществ вариантов перевозки жидких углеводородов базируется на показателях экономической выгоды субъектов транспортировки - государства, грузовладельца и судовладельца.

5. Совокупность разработанных инноваций-технологий способствует повышению конкурентоспособности судостроительного производства в обеспечение реализации положений Морской доктрины в области морских перевозок жидких углеводородов.

Внедрение результатов работы

Основные результаты диссертационной работы были внедрены в процессе постройки танкеров-продуктовозов проекта 05-55, проекта 7004, буксиров усиленного ледового класса проекта 205-007, дизель-электрического ледокола проекта 21900, судов обслуживания буровых платформ проекта VS 470 PSV и проекта VS 470 PSVМKU, а также заказов 956 ЭМ и 20380.

Апробация работы

Основные положения и результаты диссертации обсуждались и были одобрены:

- на семинаре в Международном центре экономики и техники «Современные методы и средства защиты металлоконструкций от коррозии» 20-21 марта 2000 г. Санкт-Петербург, Россия;

- на Международном семинаре «Современные технологии и оборудование для подготовки поверхности и нанесения лакокрасочных покрытий в судостроении» 28-29 сентября 2000 г. Санкт-Петербург, Россия;

- на Международной конференции «Финансирование судостроения и судоходства 2006» 25 сентября 2006 г., «Financial Times». Гамбург;

- на Международной конференции «Морская коррозионная защита - взгляд в будущее» 27-28 сентября 2006 г. Выставка SMM. Гамбург;

- на «GMT-Meeting»-конференции группы компаний Мюльхан 1-5 октября 2006 г. на борту «Queen Mary 2»;

- на Международной выставке «Нева-2007», семинар «Перспективы развития морской промышленной группы» 24-28 сентября 2007 г. Санкт-Петербург, Россия;

- на Международном семинаре «Морские кластеры Финляндии и России» 26-29 марта 2008 г. Турку, Финляндия.

Публикации

По теме диссертации опубликованы 20 научно-технических работ: из них 6 работ, выполненные в соавторстве (доля автора 60% в 2 работах и 80% в 4 работах) и 14 работ со 100% авторством. В изданиях, рекомендованных Перечнем ВАК 11 статей: из них 8 статей с долей авторства 100% и 3 статьи в соавторстве (доля автора 60% - 1 статья, 80% - 2 статьи).

Структура и объем работы

Диссертация включает введение, семь разделов, заключение, список литературы (93 источника). Общий объем работы составляет 349 страниц, 33 рисунка, 102 таблицы.

Основное содержание работы

1. Исследование особенностей организации и управления производственно-хозяйственной деятельностью морского промышленно-транспортного комплекса (судостроение, транспортные системы) в условиях глобализации экономики

Глобализация экономки представляет системное развитие интернационализации производственно-хозяйственной деятельности государств мирового сообщества, начальный этап которой заключался в международном экономическом сотрудничестве в сфере торговли с элементами международного движения капитала.

Следующим этапом является международная экономическая интеграция хозяйственных комплексов разных стран согласно межгосударственным соглашениям.

Международная экономическая интеграция осуществляется на двустороннем, региональном и мировом уровнях.

Развитие интеграции на уровне мировой экономики образует основу глобализации, процессы которой обусловлены следующими объективными причинами: значительным ростом объемов мирового производства экономических продуктов; возрастанием роли мировой транспортной сети; интенсификацией производства на основе наукоемких технологий; принципиальными изменениями международного разделения труда - субъекты и объекты глобализации; объединением национальных экономик в региональные сообщества; интернационализацией информационной инфраструктуры (Internet, инфо-телекоммуникационные системы, CALS-системы); формированием единого мирового рыночного пространства, глобальной интеграцией национальных рынков (свободное движение товаров, услуг, капитала, рабочей силы); интернационализацией валютно-финансовой системы на основе функционирования международных валютно-кредитных организаций и межбанковских телекоммуникаций; интернационализацией требований к качеству (ISO серии 9000).

Основные компоненты глобализации экономики представлены на рис.1.

В международном разделении труда возрастает значение транспортных систем в условиях специализации в производстве и потреблении товаров и услуг по крупным геополитическим регионам мира.

Важнейшим компонентом глобализации экономики, определяющим особенности организации и управления производственно-хозяйственной деятельностью морского промышленно-транспортного комплекса, является мировая информационная инфраструктура и информационные технологии.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис.1. Основные компоненты глобализации экономики

Принципы создания и функционирования информационной инфраструктуры управления проектами в составе автоматизированных систем различного функционального назначения были впервые (1970 год) сформулированы академиком В.М.Глушковым, которым в значительной степени соответствует концепция CALS.

Процессы создания и функционирования информационной инфраструктуры автоматизированных систем различного назначения впервые были реализованы в отечественном судостроении. В 1974 году был разработан и утвержден технический проект Интегрированной системы автоматизированного технологического обеспечения постройки судов (ИС АТОПС).

Структура ИС АТОПС информационно взаимосвязана с системами автоматизированного проектирования судов и управления судостроительными предприятиями, что свидетельствует о ее значении как первоосновы концепции CIM (Computer Integrated Manufacturing), которая заключается в интеграции различных систем, обеспечивающих создание судна.

В условиях глобализации экономики концепция CIM реализуется в CALS-системах, служащих компонентами мировой информационной инфраструктуры.

Первая отечественная система управления проектами в судостроении - система планирования и управления созданием корабля («ПУСК» 74054-07-65) была создана в период с 07.09.63 по 29.09.65.

С использованием системы ПУСК осуществлялось управление созданием наукоемких изделий (кораблей и судов с атомными энергетическими установками).

Система ПУСК, успешно обеспечивая управление проектами создания наукоемких кораблей и судов с использованием несовершенной компьютерной и телекоммуникационной техники, значительно повысит свою организационно-экономическую эффективность при функционировании в среде CALS-системы, структура которой представлена в следующей главе.

2. Исследование и разработка структуры интегрированной информационной среды Морского промышленно-транспортного комплекса

Основным компонентом глобализации экономики, требующим разработки и внедрения инноваций в области организации и управления в различных отраслях производства экономического продукта и, в первую очередь, в производственно-хозяйственной деятельности морского, промышленно-транспортного комплекса (Морской комплекс), является мировая информационная инфраструктура.

Влияние этой глобальной инфраструктуры на функционирование Морского комплекса определяется высоким уровнем наукоемкости судов и морских транспортных систем, организационно-экономическая эффективность создания и эксплуатации которых базируется на реализации положений концепции CALS (Continuous Acquisition and Life-Cycle Support).

Основные положения концепции, применительно к Морскому комплексу, заключаются в идеологии информационной поддержки жизненного цикла морских транспортных судов на всех его стадиях, основанной на использовании единого информационного пространства (интегрированной информационной среды), обеспечивающего единообразные способы информационного взаимодействия всех участников этого цикла.

Совокупность всех участников жизненного цикла судов представляет расширенное виртуальное предприятие - морской промышленно-транспортный комплекс, информационная инфраструктура которого является CALS-системой.

CALS-система морского комплекса включает совокупность распределенных Баз данных, к которым относятся: Общая база данных о судне, Общая база данных о предприятии-строителе судна, Общая база данных о морских транспортных системах (рис.2).

CALS-система в производственно-хозяйственной деятельности предприятий-строителей судов обеспечивает решение следующих задач:

- объединения в единое информационное пространство всех подразделений и объектов (строящиеся суда) верфи;

- автоматизации основных бизнес-процессов верфи (сбор, передачу и обработку достоверной информации о деятельности каждого из структурных подразделений);

- создания информационного сопровождения системы управления и поддержки принятия решений на всех уровнях производственной структуры верфи;

- гарантированной защиты информационных ресурсов верфи.

Предложенная в исследовании организация производственно-хозяйственной деятельности виртуального предприятия подчинена глобальной цели морского промышленно-транспортного комплекса - обеспечение конкурентных преимуществ судостроительных заводов и судоходных компаний.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис.2. Структура CALS-системы морского промышленно-транспортного комплекса

3. Инновационный анализ Морского комплекса

Морской комплекс России функционирует в условиях реализации целей, принципов и задач национальной морской политики, которая определена Морской доктриной РФ на период до 2020 года.

Конкурентные преимущества комплекса в этих условиях обеспечиваются инновациями в технику, технологию, организацию и управление его производственно-хозяйственной деятельностью.

Наличие и значимость этих преимуществ может быть определена на основе использования методов экспертных оценок.

Однако в отечественном Морском комплексе такая экспертиза не проводилась и ее проведение проблематично. В то же время осуществлены экспертные оценки конкурентных преимуществ производственно-хозяйственной деятельности финской морской статистической группы, которая по своей структуре служит аналогом исследуемого нами Морского комплекса.

При этом необходимо отметить, что в Финляндии систематически осуществляются сбор, обработка и публикация статистических данных о морской статистической группе.

Каждому участнику экспертизы были разосланы опросные листы с десятью (по мнению организаторов анкетирования) возможными конкурентными преимуществами.

По каждому фактору конкурентоспособности были получены оценки di его значимости (важности) в виде удельных значений от общего числа респондентов, приславших ответы.

Факторы располагались в порядке важности от номера 1 (max число удельных значений) до номера 10 (min число удельных значений).

Однако по удельным значениям невозможно определить коэффициент W конкордации согласованности мнений респондентов.

Нами предложен способ преобразования удельных значений d_i факторов в суммы рангов r_i.

Максимально возможная сумма рангов по любому фактору в условиях решаемой задачи не может превышать число, равное произведению n х m числа n = 10 факторов, и число m = 10 экспертных групп в каждом секторе морской статистической группы.

Таким образом, сумма r_i рангов каждого фактора i будет равна

Далее, коэффициент W конкордации и его статистическая значимость определяются по известным алгоритмам математико-статистических методов экспертных оценок:

.

Оценка значимости коэффициента W определяется по ч²-распределению:

если превышает табличное значение процентной точки распределения при заданной доверительной вероятности P с n степенями свободы, то существует неслучайная согласованность мнений респондентов.

В нашем случае, если коэффициент W является значимым для Р = 0,99 (риск 1%).

Аналогично определяются коэффициенты конкордации для оценок важности инноваций в поддержку и развитие каждого из десяти конкурентных преимуществ.

90 компаний (из 141) судостроительной промышленности (5 судостроительных заводов и 136 субподрядчиков) приняли участие в экспертизе и из тридцати предложенных к рассмотрению виртуальных конкурентных преимуществ выбрали 10, по которым дали оценку их важности (табл.1).

; ; мнения респондентов согласованы.

Таблица 1 Конкурентные преимущества с коэффициентом W конкордации судостроительной промышленности (судостроительные заводы и их субподрядчики)

Фактор
1. Специализация	0,59	0,41	41	-19,7	388,09
2. Работа с заказчиками	0,51	0,49	49	-11,7	136,89
3. Качество	0,52	0,48	48	-12,7	161,29
4. Профессиональная компетентность	0,45	0,55	55	-5,7	32,49
5. Гибкость	0,45	0,55	55	-5,7	32,49
6. Технологическое мастерство	0,37	0,63	63	2,3	5,29
7. Ноу-хау	0,34	0,66	66	5,3	28,09
8. Сотрудничество с заказчиками	0,27	0,73	73	12,3	151,29
9. Интернациональность	0,24	0,76	76	15,3	234,09
10. Эффективность производства	0,19	0,81	81	20,3	412,09

Наиболее важным конкурентным преимуществом судостроения является специализация (?60% опрошенных). Далее по уровню важности следуют: работа с заказчиком, качество, компетентность работников компаний, гибкость.

Наиболее важным конкурентным преимуществом судоходных компаний является качество (2/3 опрошенных), ноу-хау заняло второе место, а работа с заказчиками - третье, эти преимущества отмечены в более чем половине ответов.

Обобщенные результаты проведенного инновационного анализа служат основой разработанной структуры инноваций в Морской промышленно-транспортный комплекс, при этом инновационная деятельность должна быть направлена, в первую очередь, на поддержку и развитие конкурентных преимуществ его составных частей - судостроительных заводов с субподрядчиками, судоходных компаний и портов.

Необходимо отметить, что согласно результатам экспертизы топ-менеджеры судостроительных заводов считают самым важным конкурентным преимуществом технологическое превосходство.

Указанное согласуется с постулатом инноватики о технологии как основном факторе эффективности производства в условиях глобализации экономики.

В настоящее время, когда технология становится основным фактором экономического развития, производственные процессы и технические средства их реализации объединены в единый комплекс, который в судостроении характеризуется обобщенным технико-экономическим показателем - технический уровень, который является ноу-хау отечественного судостроения.

На основе результатов инновационного анализа отраслевых НТД по техническому уровню разработаны технико-экономические показатели инноваций, характеризуемые уравнениями регрессий: снижения трудоемкости постройки судов от повышения технического уровня производств верфи; затрат на инновации. Реализация метода рассмотрена в автореферате на примере корпусостроительного производства.

Согласно Методическим указаниям 74-0505-22-84 корпусостроительное производство включает пять видов работ (табл.2).

Технический уровень корпусостроительного производства, равный 0.650, требует развития в диапазоне от 0,600 до 0,800.

Инновации обеспечивают следующие конкурентные преимущества работ с большими удельными значениями тудоемкости: q₃₂, q₃₃ и q₃₅.

Таблица 2Состав видов работ корпусостроительного производства с удельными значениями трудоемкости

Обозначение	Работы	Удельное значение трудоемкости
q31	Проверочные	0,08
q32	Установочно-сборочные	0,46
q33	Сварочные	0,32
q34	По испытаниям на непроницаемость и герметичность	0,03
q35	Спусковые	0,11

Для оценки результатов инноваций в корпусостроительное производство предлагаются следующие уравнения регрессии:

- коэффициента К₃(x) снижения трудоемкости при повышении технического уровня от базового значения 0,200 (К₃(0,200) = 1) до заданного х

К₃(x) = - 0,5625х² - 1,3835х + 1,2542;

- коэффициента К₃(x₁, х₂) снижения трудоемкости при повышении технического уровня от достигнутого значения x₁ до планируемого х₂

К₃(x₁, х₂) = 0,5625(х₂² - х₁²) - 1,3835(х₂ - х₁)

(технический уровень х при заданном коэффициенте К₃(x₁) снижения трудоемкости является корнем квадратного уравнения

0,5625х² - 1,3835х - 0,5625х₁² + 1,3835х₁ + К₃(x₁) = 0);

- затрат С₃(х), тыс. USD, на повышение технического уровня от базового значения 0.200 (С₃(0,200) = 0) до заданного х

С₃(x) = 2187,5х² - 842,5х + 81;

- затрат С₃(x₁, х₂), тыс. USD, на повышение технического уровня от достигнутого значения x₁ до планируемого х₂

С₃(x₁, х₂) = 2187,5(х₂² - х₁²) - 842,5(х₂ - х₁).

Кривые регрессии коэффициента К₃(x) и затрат С₃(х), тыс. USD, представлены на рис.3 и 4 соответственно.

Рис.3. Кривая регрессии коэффициента снижения трудоемкости от повышения технического уровня корпусостроительного производства

Рис.4. Кривая регрессии затрат на повышение технического уровня корпусостроительного производства

Примеры технико-экономических показателей рассмотренных выше виртуальных инноваций в корпусостроительное производство верфи:

- повышение технического уровня с достигнутого значения 0,650 до базового значения 0,800 обеспечит снижение трудоемкости на 8,52%

К₃(0,650; 0,800) = 0,5625 · 0,2175 - 1,3835 · 0,15 = - 0,0852;

- затраты на это повышение технического уровня составят 349,41 тыс. USD

С₃(0,650; 0,800) = 2187,5 · 0,2175 - 842,5 · 0,15 = 349,406;

- планируемое снижение трудоемкости на 12% К₃(0,650; х) = - 0,12 потребует повышения технического уровня с достигнутого значения 0,650 до 0,879, которое является корнем квадратного уравнения

0,5625х² - 1,3835х + 0,78162 = 0; х = 0,879;

- затраты на это снижение трудоемкости составят 572.69 тыс. USD

С₃(0,650; 0,879) = 2187,5 · 0,350 - 843,5 · 0,229 = 572,69.

Аналогично определяются технико-экономические показатели инноваций в развитие технической подготовки остальных девяти видов производств верфи.

Представленные уравнения регрессии служат алгоритмами управления трудоемкостью процессов постройки судов на основе инноваций-технологий в повышение технического уровня судостроительного производства.

Объектами управления являются трудоемкости видов производств верфи, статистики которых определены в следующей главе.

4. Инновации-технологии отраслевой системы технического нормирования судостроительного производства

Трудоемкость, продолжительность и энергозатраты в производственных процессах изготовления изделий являются важными технико-экономическими показателями, значение которых в конкурентоспособности судостроительного производства несопоставимо с другими отраслями машиностроения.

Наряду с этим, трудоемкость служит необходимым параметром моделирования производственных процессов на различных уровнях структуры управления в целях обеспечения контрактных сроков поставки судов Покупателям.

Вследствие значимости трудоемкости, как основного технико-экономического показателя производственных процессов постройки судов, в структуру CALS-систем судостроительного назначения включена система автоматизированного нормирования трудоемкостей (САНТ), которая служит примером отечественных разработок в области информационных технологий.

Структура отраслевой системы технического нормирования определена комплексом нормативных документов, устанавливающих правила нормативообразования технологических операций, технологических процессов, видов производств верфи и производственных процессов постройки судов в целом.

Правила определения трудоемкости видов производств верфи и производственных процессов постройки судов в целом установлены нормативными документами: РD 5Р.ГКЛИ-0502-184-94. Трудоемкость постройки судов. Нормативы; Извещение об изменениях. ГКЛИ-3100-06-2000; Извещение о дополнениях. ГКЛИ-3200-76-2006.

Правила определения второго по значимости технико-экономического показателя производственных процессов постройки судов - продолжительности установлены нормативным документом ГКЛИ-0502-176-91. Продолжительность постройки судов. Нормативы.

Нормативы энергозатрат всех видов на постройку судов определены Отраслевыми руководящими материалами 299025-29-ОРМ-77. Укрупненные калькуляционные нормативы затрат на постройку судов. Нормативы характеризовались удельными показателями стоимости энергозатрат в рублях на тонну (руб/т) нагрузки масс.

Нормативы трудоемкости установлены в виде совокупности функций регрессий производственных процессов постройки судов в целом и в видах производств верфи.

Венчурное исследование установленных параметров осуществляется на основе статистических данных о технико-экономических показателях построенных судов-аналогов, указанных в документе ГКЛИ-0502-182-93. Справочные таблицы по технико-экономическим показателям постройки судов. Часть 1. Танкеры, сухогрузные суда, баржи.

Исследуются функции регрессий нормативов, которые использовались предприятиями-строителями построенных судов-аналогов, т.е. без изменений (ГКЛИ-3100-06-2000).

Статистические данные предприятий-строителей судов преобразуются с использованием коэффициентов снижения трудоемкости и серийности в показатели серийно освоенных судов.

Любая выборка случайных величин и ее статистики должны быть исследованы на принадлежность соответствующей генеральной совокупности и на отсутствие систематического сдвига в их элементах.

Выборка и ее статистики исследуются по двум критериям: исключения резко выделяющихся элементов и исключения выборки (статистики) с систематическим сдвигом среднего (критерий Аббе).

На первом этапе венчурного анализа трудоемкости постройки судов осуществляется фильтрация выборок по указанным критериям, после которой оценки случайной величины определяются методом доверительных интервалов.

Аналогичен подход к оценке линейной функции регрессии f(x) = a + bx в сегменте определения [c, d], коэффициенты которой a и b неизвестны.

Эффективной оценкой f(x) согласно предписанию метода наименьших квадратов служит функция

,

где

Мерой отклонения f(x) от y(x) является верхняя граница (sup) модуля разности отнормированного .

Нормированная случайная величина

(1)

подчинена функции распределения

, (2)

где

.

Если статистика неизвестна, то мерой отклонения является случайная величина

. (3)

Согласно соотношениям (1) и (2)

. (4)

Случайная величина подчинена функции распределения

По значениям случайной величины определяются три вида функции распределения величины .

1. .

Случайная величина подчинена функции распределения Стьюдента (t-распределение) с числом степеней свободы n-2:

.

Таким образом, в первом случае искомая функция регрессии входит в доверительные зоны, ограниченные гиперболами с заданными вероятностями доверия :

2.

,

где - распределение Фишера;

.

Во втором случае () доверительные зоны определяются следующими соотношениями:

.

3. .

В этих случаях вводится случайная величина

Согласно соотношениям

(6)

функция распределения вероятностей затабулирована в отделе математической статистики Математического института Академии наук с погрешностью линейной интерполяции, не превышающей

По заданным значениям вероятности доверия (рискам) и определяются квантили распределения случайной величины .

Доверительные зоны в третьем случае определяются функционалом:

.

Необходимо отметить, при , что означает равнозначность квантилей t-распределения вероятностей и распределения

Результаты венчурного анализа рассмотрены на примере трудоемкости постройки танкеров.

Исходной выборкой для разработки уравнения y(x) регрессии нормативов трудоемкости постройки танкеров являлся случайный вектор удельных значений трудоемкости , (81.20; 84.94; 87.61; 88.09; 86.05).

Фильтрация выборки свидетельствует о принадлежности всех элементов генеральной совокупности и отсутствия систематического сдвига.

На втором этапе осуществляется построение доверительных зон, включающих нормативы трудоемкости постройки судна в целом и нормативы трудоемкости видов производств верфи.

Алгоритм построения доверительных зон (апробирован автором в процессе разработки стандарта отрасли ОСТ5Р.0733-2000) основан на реализации соотношений (1)-(4).

Алгоритм включает совокупность последовательно выполняемых операций.

1..

2.

3.

4.

5. По заданным рискам 10% (р = 0,90); 5% (р = 0,95); 1% (р = 0,99) и л определяются un-2(p, л) р - квантили распределения случайной величины U_n-₂.

6. Доверительная зона, верхней и нижней границами которой служат гиперболы, определяется следующим функционалом:

.

По статистическим данным и уравнению регрессии нормативов трудоемкости постройки морских танкеров

y(x) = 90,1 - 0,0003х

построены доверительные зоны:

;

;

;

Доверительные зоны нормативов трудоемкости постройки морских танкеров определены следующими функционалами:

при риске 10% ;

при риске 5% ;

при риске 1% .

График доверительной зоны при риске 1% представлен на рис.5.

Рис.5. Доверительная зона нормативов трудоемкости постройки морских танкеров при риске 1%

На основе доверительных зон определяются доверительные интервалы нормативов и норм трудоемкости постройки морских танкеров-аналогов (табл.3).

Таблица 3 Доверительные интервалы нормативов и норм трудоемкости постройки морских танкеров при заданных рисках

Код проекта отраслевой	V, тыс.т	Риск, %	Доверительный интервал
			норматива, чел-ч/т	нормы, тыс.чел-ч
1551	31,0636	1	6,08	18887
12990	16,1717	1	2,88	46,65
15965	9,4246	1	3,36	31,63
1596	7,9643	1	3,64	28,96
15966	9,4130	1	3,36	31,65

Аналогично определены доверительные зоны нормативов трудоемкости постройки танкеров ледокольного типа водоизмещением порожнем 9-25 тыс.т, на основе которых найдены доверительные интервалы нормативов и норм трудоемкости постройки танкера ледокольного типа проекта Р-70046 водоизмещением порожнем без жидких грузов и балласта 21,7 тыс.т:

риск 10%1,460 чел-ч/т31,64 тыс,чел-ч;

риск 5%1,931 чел-ч/т41,90 тыс,чел-ч;

риск 1%3,480 чел-ч/т75,44 тыс.чел-ч.

Положительные значения доверительных интервалов норм трудоемкости приводят к превышению общей продолжительности и стапельного периода постройки судна.

Численные значения превышения продолжительности (при риске 1%) постройки танкеров проекта 1551 составляют:

- превышение общей продолжительности постройки -

188,87 тыс, чел-ч х 0,0016 мес/тыс, чел-ч = 0,3022 мес ? 9 дней;

- превышение продолжительности стапельного периода -

188,87 тыс, чел-ч х 0,0010 мес/тыс, чел-ч = 0,19 мес = 6 дней.

Современные условия значительной доли энергозатрат в контрактных ценах судов определяют объективную необходимость расчета нормативов этих затрат по технологическому параметру - трудоемкости, основной количественной характеристике производственных процессов.

Инновации-технологии в судостроении, направленные на повышение технического уровня видов производств верфи, обеспечивают значительное снижение трудоемкости постройки судов, что, в свою очередь, приводит к соответствующему уменьшению энергозатрат.

Автором разработан алгоритм преобразования уравнений регрессии энергозатрат от параметров-нагрузки масс, т, в уравнения от трудоемкости, чел-ч, на основе метода суперпозиции функций.

На основе полученных статистических взаимосвязей регрессора-трудоемкости и норм затрат электроэнергии впервые разработано инновационное уравнение регрессий, которое связало энергозатраты с производственными процессами:

Elt = - 427,66 + 17фt; фt [150; 470]. (7)

Аналогично разработано второе инновационное уравнение регрессии, которое также связало энергозатраты с производственными процессами постройки танкеров ледокольного типа:

(Elit = 575,308 + 10,9309фit +0,070 ф2it; it [210; 520]. (8)

Результаты расчетов подтверждают объективную необходимость планирования энергозатрат по трудоемкости производственных процессов с учетом ее снижения на основе инноваций-технологий по повышению технического уровня производств верфи.

Аналогично, на основе метода суперпозиции функций разработаны уравнения регрессий затрат электроэнергии, газов, сжатого воздуха в производственных процессах постройки судов всех типов, приведенных выше.

5. Электронное моделирование производственных процессов верфи в обеспечение выполнения контрактных сроков и эксплуатационно-экономических показателей транспортных судов

Контрактные сроки поставки транспортных судов и их основные эксплуатационно-экономические показатели - дедвейт, скорость хода, расход топлива, определяются в соответствующих разделах электронного документа - контракта купли-продажи.

Срыв контрактного срока поставки, установленного разделом «Время поставки», приводит к штрафным санкциям.

Серьезность штрафных санкций, особенно аннулирование контракта, обусловливает необходимость объективного обоснования контрактной продолжительности постройки судов, одним из путей которого служит моделирование производственных процессов на предконтрактной стадии, которые в условиях CALS-технологий осуществляются на основе электронных моделей.

Предлагаемый алгоритм моделирования основан на экспертных оценках продолжительности укрупненных работ и организационно-технологической последовательности их выполнения.

Функции распределения вероятностей экспертных оценок продолжительности работ определяются используемым способом экспертизы:

При первом способе продолжительности работ подчинены закону распределения вероятностей Стьюдента с плотностью Sn(x):

, (9)

В случае двух оценок продолжительности работ подчинены одному из двух законов распределения, в-распределению или логарифмически нормальному распределению, плотность вероятности которых характеризуется следующими соотношениями:

, (10)

(11)

L(x) = 0 при x ? tmin(ij).

Процесс моделирования рассмотрен относительно основного параметра - продолжительности t_кр критического пути.

В случае двух экспертных оценок продолжительности каждой работы, подчиненных функциям распределения вероятностей (9) и (10), совокупность значений продолжительности критического пути, сформированная в процессе моделирования, подчинена нормальному закону распределения.

Доверительные интервалы, заключающие искомое значение продолжительности критического пути , с заданными рисками (доверительные вероятности) определяются мерой отклонения от , модуль которой отнормирован величиной

.

При заданной вероятности доверия р_Д

, (12)

доверительный интервал определяется функцией Лапласа

.

Математическое ожидание длины доверительного интервала

характеризует точность оценивания искомого значения продолжительности критического пути.

Согласно (12) точность оценивания возрастает с увеличением числа n реализации модели.

При татистической проверке гипотез о функции распределения вероятностей совокупности значений продолжительности постройки судна в процессе многократного моделирования может быть использован критерий согласия Колмогорова.

Процесс электронного моделирования рассмотрен на примере постройки головного танкера.

В процессе моделирования на основе алгоритмов теории графов и математической статистики определены вероятностные характеристики продолжительности работ - математическое ожидание и дисперсия.

Общая продолжительность постройки танкера равна продолжительности t_кр критического пути:

L_кр= {(25,28);(28,31);(31,32);(32,33);(33,34);(34,36);(36,38);(38,40);(40,45);

(45,47);(47,48);(48,50);(50,54);(54,62);(62,74);(74,84);(84,89);(89,90),(90,93);

(93,121);(121,123);(123,124)}.

Математическое ожидание продолжительности критического пути равно:

МО(t_кр) = 379 раб.дней.

Дисперсия продолжительности критического пути:

D(tкр) = 66, среднее квадратическое отклонение (t_кр) = 8,124 раб.дней.

Доверительные интервалы, заключающие продолжительность критического пути при заданных рисках: 10% (доверительная вероятность р = 0,90), 5% (доверительная вероятность р = 0,95) и 1% (доверительная вероятность р = 0,99), равны:

риск 10% 379 - 13 < t_кр < 379 + 13; ;

риск 5% 379 - 16 < t_кр < 379 + 16; ;

риск 1% 379 - 21 < t_кр < 379 + 21; .

Таким образом, максимальное превышение продолжительности критического пути (риск 1%) составляет 21 раб.день, что необходимо учитывать при управлении заданным проектом.

В результате электронного моделирования производственного процесса постройки судна на основе экспертных данных о его организационно-технологической структуре и продолжительности работ определяется статистически обоснованная продолжительность процесса, которая предлагается Покупателю и после согласования с ним фиксируется в контракте купли-продажи в разделе (статье) «Время поставки».

На этапе производства жизненного цикла судна указанная продолжительность постройки считается контрактной и служит одним из основных параметров электронного моделирования в системе планирования и управления производственными процессами верфи и машиностроительной части предприятия строителя.

Нормативными документами, определяющими организацию электронного моделирования производственных процессов постройки судов на этапе производства их жизненных циклов, являются стандарты отрасли:

ОСТ5Р.0732-200. Правила компьютерной разработки, оформления и сопровождения ведомостей технологических комплектов и бригадокомплектов судостроительной верфи;

ОСТ5Р.0733-2000. Правила компьютерной разработки, оформления и сопровождения комплекта документов технологического графика постройки судна. При разработке первого из перечисленных стандартов автором был предложен алгоритм электронного моделирования, который реализует следующие положения нормативного документа.

В описании алгоритма использованы терминология и символика теории графов и теории множеств, а также кванторы общности и существования. Организационно-технологическая структура канонической модели определяется четвертой таблицей Единой Базы Данных ведомостей технологических комплектов верфи заданием для каждого технологического комплекта , принадлежащего их совокупности непосредственно предшествующих технологических комплектов , где r - обозначение цеха-исполнителя: .

Эта структура модели расширяется компьютерными документами для каждого , непосредственно последующего технологического комплекта :

Согласно третьей таблице каждый технологический комплект на начальной стадии моделирования характеризуется одним параметром -трудоемкостью : .

В ведомости технологических комплектов указанная информация представлена вектором-строкой:



Подобные векторы-строки, характеризующие все технологические комплекты производственного процесса постройки судна, представляют необходимую и достаточную информацию для осуществления электронного моделирования.

В условиях рисков, характеризуемых доверительными интервалами трудоемкостей работ разных уровней, рассмотренных в четвертой главе, детерминированная модель преобразуется в вероятностную:

± ,

где - удельное значение доверительного интервала при доверительной вероятности .

В этих условиях продолжительность выполнения технологического комплекта будет характеризоваться статистикой

= , = .

Определенные таким образом продолжительности заносятся в графу 7 ведомостей технологических комплектов единой Базы данных, в результате чего формируется электронная межцеховая вероятностная модель с планируемым и контролируемым параметром - время:

.

На основе этих данных осуществляется моделирование производственных процессов с учетом доверительных интервалов, результатами которого будут статистически обоснованные временные параметры:

- критическая продолжительность производственного процесса;

- полный резерв времени технологического комплекта ;

- относительные сроки начала и окончания выполнения технологического комплекта - ранние возможные , поздние допустимые .

Если в актуализируемом графике критическая продолжительность превысит контрактную , то продолжительности всех технологических комплектов должны быть изменены согласно соотношению:

,

что обеспечивает выполнение контрактного срока поставки судна Покупателю.

Результатами моделирования производственных процессов постройки судов являются электронные документы, структура и назначение которых в организации и менеджменте судостроительного производства определены указанными выше стандартами отрасли ОСТ 5Р.0732-2000 и ОСТ 5Р.0733-2000 в обеспечение конкурентоспособности строящихся судов.

6. Реинжиниринг организации и менеджмента судостроительного производства на примере лакокрасочных покрытий (окрасочное производство)

Основным технико-экономическим показателем окрасочного производства, как и других видов производств верфи, является трудоемкость, которая в общих трудовых затратах постройки транспортных судов составляет, по данным руководящего документа РД5Р. ГКЛИ-0502-184-94, от 8 до 12 процентов, а в достроечных производствах верфи 35-40 процентов.

Расход лакокрасочных материалов (в натуральных единицах, тонны) в постройке танкеров составляет по проектам:

1551 - 224,7; 12990 - 110,0; 15965 - 216,4; 1596 - 84,0.

Другие технико-экономические показатели окрасочного производства установлены отраслевым нормативным документом Ведомственные нормы технологического проектирования цехов судостроительных предприятий - ВНТП-01-01-90 / 2001.

Нормативы малярно-производственных цехов и участков окраски секций, сборочно-сварочных цехов определены следующим образом.

Малярно-изоляционный цех предназначен для централизованного приготовления лакокрасочных материалов (красок, мастик, шпаклевок, клеев). Окрасочные работы цех не производит.

Исполнителями окрасочного производства наряду с малярно-изоляционными цехами являются участки окраски секций, которые предназначены для выполнения работ по очистке, грунтовке, окраске и сушке узлов, секций и других корпусных конструкций.

Участки окраски секций организационно относятся к сборочно-сварочным цехам, располагаются, как правило, в отдельно стоящем здании, в непосредственной близости от этих цехов.

Окрасочные участки, входящие в состав других цехов судостроительного производства ВНТП, не предусмотрены.

Технический уровень краскозаготовительного участка малярно-изоляционного цеха и участка окраски секций составляет соответственно 0,800 и 0,750.

Вследствие указанного выше окрасочное производство судостроительных предприятий структурно представляет отдельные специализированные цеха и участки, размещенные территориально и/или технологически между цехами и участками смежных судостроительных производств.

Структурная раздробленность окрасочного производства порождает трудности в организации работ и отрицательно сказывается на их качестве.

Низкие значения организационных и технологических показателей окрасочного производства судостроительных заводов свидетельствуют о необходимости реинжиниринга его организационной структуры путем создания специализированных предприятий на основе концепции разработанной автором, согласно которой в 1989 году было организовано советско-германское совместное предприятие «Балтик-Мюльхан Ленинград».

Правильность концепции создания специализированных окрасочных предприятий подтверждается техническими и экономическими показателями работы фирмы «Мюльхан Морфлот».

Разработанные инновации в области организации и технологии лакокрасочных покрытий в производственных процессах постройки судов заключаются в следующем.

Основная цель инноваций в организационном обеспечении окрасочного производства заключается в выполнении контрактного срока поставки судна покупателю, что требует решения задач: моделирования производственных процессов окрасочного производства в организационно-технологических взаимосвязях с другими видами производств верфи; венчурного анализа параметров и норм трудоемкости работ производства; прогнозирования снижения трудоемкости от повышения технического уровня производства.

Даты начала и окончания работ окрасочного производства, соответствующие контрактному сроку поставки судна покупателю, определяются электронным моделированием процессов постройки судов (первая задача).

Решение второй инновационной задачи организационного обеспечения окрасочного производства - венчурного анализа нормативов и норм трудоемкости работ осуществлено по алгоритму, предложенному автором в четвертой главе исследования.

Доверительная зона нормативов трудоемкости достроечных работ постройки танкеров проектов 1551, 1596, 15966 при риске 5% характеризуется соотношением

.

Доверительные интервалы нормативов и норм трудоемкости достроечных работ (из которых 35% - окрасочные) в постройке танкеров проекта 15966 составляют:

риск 5%: 3,18 чел-ч/т; 29,94 тыс.чел-ч.

Результаты венчурного анализа трудоемкости достроечных работ на примере танкеров четырех проектов свидетельствуют о значительном статистически обоснованном превышении трудоемкости (десятки тыс.чел-ч) по сравнению с табличными, установленными Руководящим документом РД5Р.ГКЛИ-0502-184-94 и извещениями к нему.

Прогнозирование снижения трудоемкости окрасочного производства от повышения его технического уровня осуществлено по методу, предложенному автором в главе 3.

...