Анализ использования производственных мощностей

Ñóäîñòðîåíèå, ñóäîðåìîíò è ýêñïëóàòàöèÿ ôëîòà
УДК 629.128
А. Г. Проватар, Д. А. Пичугин
ÀÍÀËÈÇ ÈÑÏÎËÜÇÎÂÀÍÈß ÏÐÎÈÇÂÎÄÑÒÂÅÍÍÛÕ ÌÎÙÍÎÑÒÅÉ
ÑÓÄÎÑÒÐÎÈÒÅËÜÍÛÕ ÏÐÅÄÏÐÈßÒÈÉ
Современное состояние техники, технологий и организации судостроительного производства позволяет применять на практике различные организационно-технологические схемы постройки судов, отличающиеся способом формирования корпуса, распределением номенклатуры и объема работ по позициям и этапам, последовательностью выполнения работ и т. п.
Необходимое для расчета моделей нормативно-информационное обеспечение включает математические зависимости, связывающие величины удельной трудоемкости укрупненных работ
с соответствующими конструкторско-технологическими характеристиками судна и производственными условиями завода-строителя. Анализ использования производственной мощности
ведущих цехов верфи основан на применении новых условных измерителей производственной
мощности. Для оценки уровня использования производственной мощности основных цехов
верфи предлагается система коэффициентов, с помощью которой анализируется качество планирования и результаты работы цехов за отчетные периоды. Предлагается использовать методы искусственного интеллекта, а именно нейронные сети, для решения задачи оптимального
использования производственных мощностей судостроительных предприятий.
Ключевые слова: организация судостроительного производства, производственная
мощность, трудоемкость, искусственный интеллект.
Введение
Для выявления резервов производства большое значение имеет разработка показателей,
раскрывающих возможности промышленности. Одним из таких показателей является производственная мощность предприятия и отрасли. В ряде отраслей промышленности этот показатель
выражает максимальные возможности того или иного производства и учитывает основные производственные факторы. В других отраслях, в частности в судостроении, затруднительно получить ответ о степени использования имеющихся производственных площадей и оборудования.
Такое положение объясняется отсутствием методики анализа использования производственной
мощности. В настоящее время огромное значение приобретают исследования по использованию
основных фондов в формировании производственной мощности предприятий. Анализируя использованную производственную мощность, можно выявить соответствие удельных весов элементов основных фондов и более эффективно направить денежные средства в капитальном
строительстве. Уровень использования производственной мощности предприятия во многом
зависит от уровня организации производства.
Определение производственных мощностей судостроительных предприятий
По действующим отраслевым положениям принято считать, что производственная мощность судостроительного предприятия измеряется в единицах строящихся судов.
Учитывая большое значение стапельного цеха в расчете производственной мощности всего судостроительного предприятия, некоторые ученые предлагают определять производственную мощность судостроительных предприятий по производственной мощности стапелей или
других судостроительно-спусковых сооружений. В методике подобных расчетов принято, что
длины стапеля или дока и строящегося на нем судна весьма близки друг к другу или отличаются
на очень небольшую величину. Практика постройки судов показывает, что такое положение
не может быть положено в основу методики расчета производственной мощности. Известно,
что на многих предприятиях строятся суда, длина которых значительно меньше длины стапеля.
За рубежом годовую производственную мощность предприятия по гражданскому судостроению выражают в суммарной брутто-регистровой вместимости построенных или спущенных за год гражданских судов, а производственную мощность по военному судостроению –
в метрических тоннах стандартного водоизмещения сданных за год военных судов. Учитывая
разнообразие проектов судов, постройка которых осуществляется на одном и том же стапеле,
а также зависимость длительности цикла постройки от принятого технологического варианта
и конструктивных особенностей судна, эту методику нельзя считать оптимальной.
53
ISSN 2073-1574. Âåñòíèê ÀÃÒÓ. Ñåð.: Ìîðñêàÿ òåõíèêà è òåõíîëîãèÿ. 2014. № 3
Вследствие этого за производственную мощность цехов судостроительного предприятия
предлагается принять максимальный выпуск продукции в условных натуральных измерителях,
с помощью которых предлагается сопоставлять уровень использования производственной мощности цехов аналогичных судостроительных предприятий.
В качестве условных натуральных измерителей производственной мощности основных
цехов верфи предлагаются следующие:
1. По корпусообрабатывающему цеху – произведение годового эффективного фонда времени
общего количества всех единиц ведущего оборудования на количество единиц этого оборудования.
2. Сборочно-сварочному цеху – произведение производственной площади цеха на число
рабочих дней в году.
3. Стапельному цеху – эллингу – произведение полезной площади стапельных мест на
число рабочих смен в году.
4. Достроечному цеху – произведение длины достроечной набережной на ее глубину и на
число рабочих дней в году.
Анализ технических показателей помогает подойти к выбору наиболее рациональных
способов и средств. В отдельных случаях, когда применение данного способа или средства вызывает улучшение одного или нескольких технических показателей при неизменности остальных, технические показатели позволяют непосредственно судить о сравнительной эффективности сопоставляемых вариантов производства изделий.
Современное состояние техники, технологий и организации судостроительного производства позволяет применять на практике различные организационно-технологические схемы постройки судов, отличающиеся способом формирования корпуса, распределением номенклатуры
и объема работ по позициям и этапам, последовательностью выполнения работ и т. п. Развитие
экономико-математических методов моделирования производственных процессов с использованием теории графов позволяет считать более рациональными сетевые модели [1].
Цель исследования – дальнейшее обоснование содержания и методики исчисления рекомендуемых показателей общей эффективности, каждый из которых можно использоваться
в качестве критерия оптимальности при выборе экономичного варианта новой техники.
Необходимое для расчета моделей нормативно-информационное обеспечение включает
математические зависимости, связывающие величины удельной трудоемкости укрупненных
работ с соответствующими конструкторско-технологическими характеристиками судна и производственными условиями завода-строителя. Исходным материалом для получения этих зависимостей служат фактические данные по трудоемкости работ при постройке судов различных
типов и размеров, а также производственные мощности завода-строителя. Уровень использования производственной мощности цеха может быть рассчитан следующим образом:
i
∑n H
'
i
K испк =
'
i
1
mpФ эф
,
где K испк – коэффициент использования производственной мощности ведущего участка корпусообрабатывающего цеха; ni’ – количество листов рассматриваемого габарита по данным отчета
о выполнении производственной программы; Hi’ – норматив затрат труда на обработку листа
рассматриваемого габарита (по отчету) по единым нормам базисного периода, нормо-час;
i – порядковый номер рассматриваемой группы листов по габаритам; т – количество единиц
оборудования на ведущем участке, ш.; р – технологически необходимое количество рабочих,
работающих на единице оборудования, чел.; Фэф – эффективный годовой фонд времени работы
единицы оборудования, ч.
С помощью коэффициента использования производственной мощности учитывается общая величина потерь при выполнении производственной программы, но не показываются фактические затраты труда, производительность труда, степень использования оборудования
во времени там, где ведется учет использования оборудования во времени (в механическом,
кузнечном цехах и др.).
Для характеристики уровня использования производственной мощности по данным составленной производственной программы можно применить коэффициент использования производственной мощности по плану, который определяется из выражения:
54
Ñóäîñòðîåíèå, ñóäîðåìîíò è ýêñïëóàòàöèÿ ôëîòà
i
∑n H
i
K исп.плк =
i
1
mpФ эф
,
(1)
где ni – количество листов рассматриваемого габарита по данным отчета о выполнении производственной программы; Hi – норматив затрат труда на обработку листа рассматриваемого габарита (по отчету) по единым нормам базисного периода, нормо-час.
Для характеристики качества выполнения годового плана работ на ведущем участке корпусообрабатывающего цеха служит коэффициент интенсивности выполнения производственной
программы, определяемый из формулы
i
∑n H
'
i
K исп.плк =
'
i
1
i
.
(2)
∑ ni H i
1
Произведение планового коэффициента использования производственной мощности и коэффициента интенсивности выполнения плана равно комплексному (интегральному) коэффициенту использования производственной мощности
Кисп.к = Кисп.пл.к · Кинт.пл.к .
(3)
Из формул (1)–(3) следует, что большое значение имеет состав нормативов, применяемых
в расчетах, поэтому в основу всех расчетов по определению затрат трудоемкости ведущих операций в том или ином цехе верфи должны быть положены укрупненные нормы времени. В корпусообрабатывающем цехе такими нормативами времени могут быть единые укрупненные нормы
на оптическую разметку или газовую резку листов определенного габарита. С этой целью для
расчетов могут быть использованы методы математической статистики и фактический материал
по нормированию затрат труда. На базе технических норм времени по ведущим операциям сборочно-сварочного и стапельного цехов можно с помощью укрупненного нормирования:
1. Определить затраты труда на изготовление групп отдельных секций, причем можно не принимать в расчет трудоемкость сборки тавровых узлов и полотен, собираемых на специализированных
площадках, и трудоемкость работ, связанных с установкой деталей подкрепления и насыщения.
2. Применять единый для всех сборочно-сварочных цехов расчетный норматив по размеру площади перекрытий секций, приходящейся на одного рабочего, участвующего в изготовлении секции.
3. Принять единые нормативы по количеству работающих судосборщиков на монтаже
секций на стапеле (в зависимости от типа и габаритов секции).
4. Для определения расчетной длительности цикла постройки судна на стапеле или достроечной набережной использовать сетевые графики, основанные на применении ЭВМ.
К числу показателей, дополняющих анализ использования производственной мощности
отдельных цехов судостроительного предприятия, можно отнести также: восстановительную
стоимость (с учетом износа) основных фондов, приходящуюся на 1 м2 производственной площади цеха; восстановительную стоимость (с учетом износа) основных фондов, приходящуюся
на одного рабочего цеха; показатель годового выпуска в нормативных затратах трудоемкости
базисного периода на 1 руб. основных фондов цеха; показатель годового выпуска в нормативных затратах труда по нормам базисного периода на одного рабочего; показатель годового выпуска в нормативных затратах трудоемкости на 1 м2 производственной площади цеха; показатель величины производственной площади цеха, приходящейся на одного рабочего; показатель
затрат труда по нормативной трудоемкости, приходящихся на вооруженность одного рабочего
по основным фондам; среднюю заработную плату одного рабочего в месяц.
Ресурсы судостроительного предприятия, используемые при постройке судов, могут существенно изменяться по периодам. Задача осложняется тем, что на предприятиях, как правило,
осуществляется постройка нескольких судов и возникает необходимость определения приоритетов. Это связано с тем, что часть ресурсов обычно предназначена для «переходящих» заказов
в соответствии с принятой программой постройки судов. При решении задачи анализа загрузки
судостроительного предприятия существует ряд неопределенностей, в частности:
55
ISSN 2073-1574. Âåñòíèê ÀÃÒÓ. Ñåð.: Ìîðñêàÿ òåõíèêà è òåõíîëîãèÿ. 2014. № 3
− начало (раннее и позднее) и окончание (раннее и позднее) всех работ;
− необходимость в ресурсах на каждом этапе постройки судов.
Ограничениями будут выступать мощности производств и цехов, зависящие от технических возможностей оборудования и интенсивности использования и поступления ресурсов. Для
оптимизации загрузки производств и цехов целесообразно применять процедуру пошаговой оптимизации, общая схема которой представлена на рисунке. При этом на каждом этапе необходимо учитывать ограничения и возникающие изменения производственных программ.
Схема оптимизации продолжительности постройки судов
Приведенные этапы связаны между собой функцией критерия, переменными и ограничениями, которые в совокупности образуют систему. Каждая из задач является оптимизационной, включающей в себя много факторов и большой объем информации. Такие задачи на судостроительных
предприятиях решаются постоянно, и уже накоплен определенный опыт их решения.
На практике для решения подобных задач можно использовать современные программные средства управления проектами в комплексе с дополнительными программными модулями,
учитывающими специфику судостроительных предприятий. При этом целесообразно рассматривать несколько вариантов, полученных из различных предпосылок.
Большое значение для решения задачи имеет выбор показателей технико-экономической
оценки вариантов организационно-технологической схемы. Изучение традиционно используемых для оценки процессов постройки судов показателей (трудоемкость, продолжительность,
себестоимость) выявили их недостаточность, поскольку при переходе от варианта к варианту
они весьма слабо изменяются. Эти изменения часто бывают соизмеримы с погрешностями определения показателей, неизбежными в условиях решения рассматриваемой задачи, поэтому
в качестве интегрального критерия оценки вариантов организационно-технологической схемы
принимаются приведенные затраты на единицу продукции.
При разработке алгоритма оптимизации продолжительности постройки судов возникает
проблема определения продолжительности постройки судна. В настоящее время не существует
точного аналитического способа определения продолжительности постройки судна, а существующие методики имеют большие погрешности, связанные с индивидуальностью судостроительных предприятий. Ввиду отсутствия аналитических методов решения задачи было принято
решение для прогнозирования продолжительности постройки судна, с учетом производственных мощностей судостроительных предприятий, использовать методы искусственного интеллекта, а именной нейронные сети. Специалистами судостроительных предприятий накоплен
достаточно большой опыт. Они могут быть экспертами при составлении и обучении модели работы производств и цехов судостроительного предприятия.
Заключение
С помощью методики анализа использования производственной мощности основных
цехов верфей можно выявлять резервы производства и проводить оценку организация и планирования работ постройки судов на различных судостроительных предприятиях. Анализ использования мощности ведущих цехов верфи основан на применении новых условных измерителей
производственной мощности. Для оценки уровня использования производственной мощности
основных цехов верфи предлагается система коэффициентов, с помощью которой анализируется качество планирования и результаты работы цехов за отчетные периоды.
С учетом вышеизложенного, предлагается использовать методы искусственного интеллекта, а именно нейронные сети, для решения задачи оптимального использования производственных мощностей судостроительных предприятий.
56
Ñóäîñòðîåíèå, ñóäîðåìîíò è ýêñïëóàòàöèÿ ôëîòà
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Рашковский А. С. Основы технологии судостроения / А. С. Рашковский, В. Л. Догадин, В. Д. Мацкевич, В. Ю. Лейзерман, В. Ф. Соколов; под общ. ред. В. Ф. Соколова. СПб.: Судостроение, 1995. 400 c.
Статья поступила в редакцию 10.07.2014,
в окончательном варианте – 26.08.2014
ÈÍÔÎÐÌÀÖÈß ÎÁ ÀÂÒÎÐÀÕ
Ïðîâàòàð Àëåêñåé Ãåííàäüåâè÷ – Ðîññèÿ, 414024, Àñòðàõàíü; Àñòðàõàíñêèé ôèëèàë
ÔÃÎÓ ÂÏÎ «Âîëæñêàÿ ãîñóäàðñòâåííàÿ àêàäåìèÿ âîäíîãî òðàíñïîðòà»; íà÷àëüíèê ñóäîâîäèòåëüñêîãî îòäåëåíèÿ; [email protected]
Ïè÷óãèí Äìèòðèé Àëåêñååâè÷ – Ðîññèÿ, 414056, Àñòðàõàíü; Àñòðàõàíñêèé ãîñóäàðñòâåííûé òåõíè÷åñêèé óíèâåðñèòåò; êàíä. òåõí. íàóê; äîöåíò êàôåäðû «Ñóäîñòðîåíèå
è ýíåðãåòè÷åñêèå êîìïëåêñû ìîðñêîé òåõíèêè»; [email protected]
A. G. Provatar, D. A. Pichugin
ANALYSIS OF USING PRODUCTIVE CAPACITY
OF SHIPBUILDING ENTERPRISES
Abstract. Modern state of the engineering, technologies and organization of shipbuilding production allows practicing various organizational and technological schemes of construction of vessels, characterized by the formation of the hull, the distribution of range and volume of the work by
the positions and phases, the sequence of execution of works, etc. Necessary for calculation of the
models of normative and informational support includes mathematical dependences connecting the
values of the labor constant of the integrated complexity of work with relevant engineering and designing characteristics of the ship and the operating conditions of the plant builder. The analysis
of utilization of production capacity of the leading shipyard workshops is based on the application
of the new conditioned meters of the production capacity. To assess the level of utilization of the
production capacity of the main shipyard workshops, a system of coefficients, by which the quality
of planning and the results of the workshops operations during the reporting periods are analysed,
is offered. This paper suggests using artificial intelligence methods, namely neural networks,
to solve the problem of optimal utilization of the production capacity of shipbuilding enterprises.
Key words: organization of shipbuilding production, production capacity, labour intensity,
artificial intelligence.
REFERENCES
1. Rashkovskii A. S., Dogadin V. L., Matskevich V. D., Leizerman V. Iu., Sokolov V. F. Osnovy
tekhnologii sudostroeniia [Fundamentals of technologies of shipbuilding]. Pod obshchei redaktsiei
V. F. Sokolova. Saint Petersburg, Sudostroenie Publ., 1995. 400 p.
The article submitted to the editors 10.07.2014,
in the final version – 26.08.2014
INFORMATION ABOUT THE AUTHORS
Provatar Alexey Gennadievich – Russia, 414024, Astrakhan; Astrakhan branch of FSEI HPE
"Volga State Academy of Water Transport"; Head of Shipbuilding Department; [email protected]
Pichugin Dmitriy Alekseevich – Russia, 414056, Astrakhan; Astrakhan State Technical
University; Candidate of Technical Sciences; Assistant Professor of the Department "Shipbuilding and Power Complexes of Marine Equipment"; [email protected]
57