Поиск эффективных путей решения задачи повышения производительности труда в отечественном судостроении является в настоящее время весьма актуальным. Выявление резервов технологии, оборудования, интенсификации труда исполнителей работ с учетом их физических возможностей особенно необходимо применительно к одному из наиболее сложных видов судостроительного производства - изготовлению секций корпусов судов, в ходе которого реализуются два основных технологических процесса - сборки и сварки. Процесс сборки секции рассмотрен достаточно полно, например, в [1-2]. Изучению технологического процесса сварки с целью повышения производительности труда рабочих-сварщиков уделено мало внимания. В настоящей работе приведены результаты создания методики исследования технологических операций сварки судовых конструкций с целью изыскания возможностей повышения производительности труда. При разработке этой методики использованы общие подходы, оказавшиеся достаточно эффективными при анализе технологических операций сборки секций корпусов судов [1] и предусматривающие следующие этапы исследования:

изучение сварочных операций и их элементов с целью формализации исследуемого процесса сварки и его дифференциации на простейшие элементы;

выявление, качественный анализ и систематизация технически осуществимых вариантов выполнения сварочных операций и их элементов;

разработка обобщенных математических моделей процесса сварки судовых корпусных конструкций;

разработка развернутых математических моделей операций сварки и их элементов;

определение значений входящих в развернутые модели параметров и коэффициентов;

оценка достоверности разработанных развернутых моделей;

выполнение расчетов математических моделей с использованием полученного массива сходных данных, анализ результатов расчетов и разработка комплекса мероприятий по повышению производительности труда сварщиков.

Формализация исследуемого процесса сварки и его дифференциация на простейшие элементы проходили поэтапно с учетом ранее разработанной структурной схемы процесса сборки секции [1]. Таким образом, была получена схема членения сварочных работ на составные элементы, которые должны описываться математической моделью исследуемого процесса, установлен состав простейших расчетных элементов - приемов работ.

На рис.1 приведена разработанная схема членения технологического процесса сварки на простейшие элементы.

Рис.1. Схема членения технологического процесса сварки судовой корпусной конструкции (СКК) на простейшие элементы

Наблюдения за сваркой секций корпусов судов, проведенные с учетом разработанной схемы членения процесса сварки на элементы и использованием ранее полученной [1] системы признаков варианта выполнения работ, позволили выявить, качественно проанализировать и систематизировать технически осуществимые варианты выполнения сварочных операций и их элементов, подобрать типовые варианты для дальнейших исследований. На рис.2 приведены эти варианты.

При анализе возможных критериев эффективности исследуемого процесса было установлено, что применительно к сварке секций в качестве таких критериев, также как и при исследовании операций сборки [1], должны учитываться два показателя трудоемкости - продолжительность работ (основной критерий) и энерготраты исполнителей (дополнительный критерий). Необходимость учета второго показателя обусловлена тем, что энергетическая стоимость работ (затраты энергии в минуту) является одной из основных характеристик степени физического напряжения в ходе трудовой деятельности.

Рис.2. Типовые варианты выполнения работ при сварке бортовых и днищевых секций

Этот показатель дает возможность оценить интенсивность физического напряжения различной степени (легкой, средней и тяжелой), что позволяет физиологически обоснованно выбрать количество исполнителей для тех или иных работ, рационально распределить работы между исполнителями, выявить наиболее эффективные средства технологического оснащения, приемы работ, направления интенсификации, механизации и автоматизации труда.

Исходя из качественного анализа содержания выделенных типовых простейших приемов, была получена система параметров и коэффициентов, включенных в две обобщенные математические модели исследуемого технологического процесса - по критерию продолжительности работ и по критерию энерготрат исполнителей.

Первая их этих моделей имеет вид:

; (1)

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

(7)

(8)

(9)

(10)

где , - продолжительность выполнения операции и технологического процесса в целом; i, j, u - порядковые номера операций в технологическом процессе, технологических комплексов приемов (ТКП) в операции и приемов в ТКП; m, m_{1 -} полное количество операций в технологическом процессе и ТКП в операции; n₁, n₂, n₃, n₄, n₅, n₆, - количества повторений одноименных приемов в ТКП; t_ТКП, - соответственно продолжительность выполнения ТКП, а также приемов принятия решений, подготовки, откладывания и смены оборудования и инструмента, переходов рабочих и перемещения оборудования, занятия рабочим положения для выполнения ТКП, подготовки кромок конструкции к сварке, горения электрической дуги, очистки сварного шва от шлака; - соответственно продолжительность принятия решений, подготовки, откладывания и смены оборудования и инструмента перед началом и после окончания ТКП; - соответственно высота и средняя скорость подъема, высота и средняя скорость опускания, расстояние и средняя скорость перемещения; - соответственно длина сварного шва, средняя скорость сварки, осмотра и очистки кромок сопряжения, очистки сварного шва; - коэффициенты совмещения работ во времени.

Вышеприведенная модель и имеющиеся данные по энерготратам исполнителей работ стали базой для разработки обобщенной математической модели исследуемого процесса по второму критерию эффективности - энерготратам исполнителей. Эта модель имеет следующий вид:

; (11)

; (12)

(13)

(14)

(15)

(16)

(17)

(18)

(19)

(20)

где - энерготраты исполнителей работ при выполнении j-го ТКП; - энерготраты исполнителей работ при выполнении i-й операции; - энерготраты исполнителей работ при выполнении типовых приемов; - расход энергии в минуту в зависимости от положения тела исполнителя; - расход энергии в минуту в зависимости от рода (тяжести) работы; - расход энергии в минуту при ходьбе в различных условиях; - продолжительность выполнения типовых приемов без учета совмещения работ во времени.

С целью более точного описания особенностей и условий выполнения работ при различных вариантах технологии сварки секций на базе полученных обобщенных математических моделей по каждому варианту были разработаны развернутые модели типовых приемов и комплексов приемов для операций сварки полотнищ, сварки набора секций между собой и приварки его к полотнищу. В этих моделях члены формул обобщенных математических моделей преобразованы применительно к структуре конкретных вариантов технологии с учетом их отличительных признаков.

Согласно разработанной методике исследования технологического процесса сварки для расчета развернутых математических моделей должны определяться значения входящих в них параметров и коэффициентов. Массив таких данных был создан в ходе исследования этого процесса путем проведения хронометражных наблюдений за сваркой секций со статистической обработкой их результатов. Таким образом, были рассчитаны продолжительности элементов сварочных операций, скорости переходов рабочих в различных условиях и перемещений средств технологического оснащения, значения коэффициентов совмещения работ во времени для разных вариантов технологии сварки. Массив данных для расчета моделей по энерготратам исполнителей работ был получен с использованием рекомендаций [3] и учетом результатов ранее выполненных исследований судосборочных операций [1-2].

Оценка достоверности и при необходимости уточнение структуры развернутых моделей осуществлялись по результатам наблюдений за продолжительностью выполнения сварочных технологических комплексов приемов и операций в целом при изготовлении секций.

По результатам расчетов математических моделей с использованием полученных массивов данных были построены и проанализированы диаграммы затрат времени и энергии, что позволило оценить эффективность различных вариантов выполнения сварочных операций и технологического процесса сварки секций в целом. По итогам анализа диаграмм были отобраны наиболее рациональные варианты технологии, обоснован состав элементов сварочных операций, подлежащих механизации и автоматизации, даны конкретные предложения по разработке и дооборудованию средств технологического оснащения. На рис.3 показаны основные направления повышения эффективности сварочных операций, выявленные при исследовании последних.

сварка корпус судно судостроение

Рис.3. Направления повышения эффективности сварочных операций

Выводы