Статьи

Сбалансированное проектирование судовых комплексов как способ достижения импортонезависимости страны в судостроении

26 Октября 2024 Судостроение.инфо (Sudostroenie.info)

Мы рады представить интервью с участниками Всероссийского акселератора НИОКС (научные исследования и образование для конструирования судов). В рамках цикла интервью Sudostroenie.info создатели стартапов поделятся своими уникальными проектами и идеями. Эти стартапы вносят значительный вклад в инновации и развитие различных отраслей. Мы благодарим их за то, что они нашли время рассказать о своих проектах и поделиться видением будущего. Надеемся, что их истории вдохновят других и создадут новые возможности для сотрудничества и роста.

Наш сегодняшний гость – доктор технических наук, профессор, академик РАЕ Александр Сергеевич Баёв.

– Александр Сергеевич, проект для нас во многом внове, может начнем с терминологических пояснений.

– Прежде всего, благодарю за возможность изложения сути проекта так сказать в живой беседе.

Действительно, в проекте используются разные термины. Есть стандартизованные, например, комплекс. В соответствии с ГОСТ такая сложная техника, как суда, корабли, а также автомобили, самолеты, локомотивы и т.п. и их функционально значимые составные части, в частности энергетические установки, представляют собой определенные комплексы соответствующей сложности и структуры. Поэтому в проекте под термином судовые комплексы подразумевается и суда и их комплексы.

Используются в проекте и нестандартизованные термины, например, сбалансированность, который широко используется в различных сферах и в её семантику вкладываются соответственно и разные смыслы. В последнее время он используется и на самом высоком президентском уровне. В Интернете сообщается, что глава государства «…дал поручение по развитию кораблестроения для сбалансированного развития ВМФ». То есть, применительно и к кораблестроению и судостроению.

В проекте с использованием этого термина применяются такие понятия как сбалансированное проектирование судовых комплексов (судов и их комплексов), сбалансированные комплексы и сбалансированность комплексов.

Сбалансированное проектирование комплексов – это проектирование комплексов с оценкой их сбалансированности.

Сбалансированные комплексы – это комплексы, сбалансированность которых не ниже нормы.

Сбалансированность комплексов – это сочетание свойств комплексов, состав которых определяется их назначением и решаемыми задачами.

– И какие задачи решаются в проекте и в контексте цифровой трансформации судостроения, как вы оцениваете потенциальные возможности для импортозамещения?

– Если кратко, то самым непосредственным образом, поскольку первая и главная задача, которая решается в проекте это оценка выполнения регламентов соответствующих постановлений Минпромторга России по импортозамещению. В цифровой технологии, которая именуется в программе, реализующей эту технологию, как технология интеллектуальной поддержки принятия решений, импортозамещение учитывается долей отечественного оборудования в составе судовых комплексов.

Вторая задача проекта – это обеспечение необходимой эффективности технической эксплуатации комплексов в широком смысле – их технического использования, технического обслуживания и ремонта.

Собственно вторая задача вытекает из первой, поскольку эффективность технической эксплуатации судовых комплексов зависит от оборудования, входящего в их состав и, заменяя импорт на отечественные аналоги, которые порой уступают импортным, изменяется и эффективность технической эксплуатации судов. А техническая эксплуатация – это важнейшая стадия жизненного цикла судов – стадия, для которой и строятся суда.

– Как же эти задачи решаются в проекте и отражаются на сбалансированности судов?

– Как уже отмечал, сбалансированность комплексов – это сочетание свойств комплексов, состав которых определяется их назначением и решаемыми задачами. Соответственно, первое свойство, вытекает из первой задачи – это импортозамещение, второе из определения – это назначение, а остальные свойства из второй задачи – обеспечение эффективности технической эксплуатации.

Эффективная техническая эксплуатация судовых комплексов – это безопасное выполнение необходимых функций в компактном виде в течение нормативного срока эксплуатации с возможно большим КПД при регламентируемых затратах на поддержание и восстановление работоспособности комплексов. А это обеспечивается такими их свойствами как безопасность, надежность, эффективность и отчасти компактностью. Показатели этих свойств обычно при проектировании судов имеются, или, по крайней мере, должны быть.

Важно также учитывать затраты на содержание оборудование в эксплуатации и такое свойство, например, у судовых энергетических установок как энергобаланс (баланс генерации и потребления энергий). В программе они заложены и при появлении данных автоматически подключаются.

Таким образом, сбалансированность судовых комплексов – это сочетание их импортозамещения, назначения, надежности, безопасности, эффективности и компактности, которые реально существуют, а соответственно и сбалансированность – это реально существующее комплексное свойство комплексов. Точно также как, например, надежность – это сочетание таких свойств как безотказность, долговечность, восстанавливаемость, ремонтопригодность, сохраняемость и готовность.

– Как же используется сбалансированность при решении сформулированных выше задач?

– Начнем, что называется от печки. Основополагающий принцип формирования судовых комплексов (судов и их комплексов) – это комплектование их состава из стандартизованного унифицированного судового оборудования. В составе комплексов судовое комплектующее оборудование приобретает новое дополнительной свойство согласованности, а комплексы – упомянутое выше свойство сбалансированности.

Согласованность – это соответствие оборудования друг другу по тому или иному свойству, которое характеризуется соответствующим параметром. Например, параметр свойства надежности – это срок службы или ресурс.

Показателем согласованности какого либо оборудования комплекса по тому или иному свойству является отношение номинального показателя, характеризующего это свойство оборудования, и требуемого (или базового) его значения. На основе показателей согласованности всего оборудования комплекса, рассчитывается согласованность комплекса по тому или иному свойству оборудования, а по согласованностям всего оборудования комплекса и всех его 6 свойств определяется сбалансированность комплекса.

Если таким анализируемым комплексом является судно, то по показателю сбалансированности судна оценивается масштаб импортозамещения на данном судне, прогнозируемая эффективность эксплуатации судна и влияние на неё (эффективности) замены импортного оборудования на отечественное с выявлением оборудования, вызывающего его снижение, и необходимых его показателей.

Всё перечисленное в программе выполняется автоматически с использованием аддитивной функции «полином», без внесения каких либо дополнений и упрощений. При этом в соответствии с упомянутым ГОСТ для обеспечения универсальности методики выполняемых оценок производится иерархическое структурирование насыщения судна на:

псевдокомплексы (комплексы нулевого уровня) - это взаимно обусловленное оборудование судна;
комплексы первого уровня, включающие комплексы нулевого уровня – это главный энергетический комплекс (ГЭК) в данном случае в составе нереверсивных судовых дизелей повышенной оборотности, главных реверс-редукторных передач и гребных винтов (таблица), вспомогательный энергетический комплекс (ВЭК) в данном случае в составе автономного котла, утилизационных котлов, дизель-генераторов, валогенераторов и водоопреснителей и системы СЭУ.;
комплексы второго уровня, включающие комплексы первого уровня – это судовая энергетическая установка (СЭУ), судовые системы и устройства (ССУ) и управление, навигация и связь (УНС);
комплекс третьего уровня, включающий комплексы второго уровня – это судно в целом.

Для пояснения в качестве примера в таблице представлен фрагмент упомянутой программы применительно к сухогрузному судну смешанного плавания.

Матрица оценки согласованности комплексов первого уровня по назначению

№ п.п.	Наименование	Согласованность
Главный энергетический комплекс (ГЭК)
1	Главные двигатели	0,95
2	Главные передачи	0,71
3	Гребные винты	0,99
4	ГЭК	0,88
Вспомогательный энергетический комплекс (ВЭК)
5	Автономный котел	0,85
6	Утилизационные котлы	0,98
7	Дизель-генераторы	0,83
8	Валогенераторы	0,99
9	Водоопреснители	0,80
10	ВЭК	0,89

По результатам расчетов, если, например, сбалансированность главного энергетического комплекса (ГЭК) судна 78% и складывается из согласованностей его оборудования по импортозамещению 0,67 и назначению 0,88, которые в свою очередь складываются: по импортозамещению (0,67) из согласованностей главных двигателей (ГД) 1,0, главных передач (ГП) 0 и гребных винтов (ГВ) 1,0, а по назначению (0,88) – из согласованностей ГД 0,95, ГП 0,71 и ГВ 0,99 (таблица), то следует, что:

прогнозируемая эффективность эксплуатации ГЭК будет составлять не более 78% от потенциальной стопроцентной (когда показатели составляющего ГЭК оборудования и по импортозамещению и по назначению равны требуемым (расчетным));
критическим оборудованием ГЭК является главная передача (ГП), которая;
во-первых, импортная;
во-вторых, показатели её не соответствуют тому, что требуется для эффективной работы главного двигателя и движителя данного судна;
в-третьих, показатели назначения ГП для данного проекта судна должны быть почти на 30% выше выбранной импортной;
в-четвертых, если данное судно - это перспективный типаж судов, то в стране должно быть налажено производство таких передач с показателями, которые выявляются из анализа согласованностей по остальным свойствам при нормированной сбалансированности.

– Что значит, нормированной сбалансированности и как это используется при данной технологии?

– Это второй этап использования разработанной технологии. Дело в том, что дополнение существующих систем автоматизированного проектирования (САПР) судовых комплексов подпрограммой (модулем), реализующей разработанную технологию, позволяет не только оценивать их сбалансированность, но и осуществлять целенаправленное её формирование до необходимого нормированного уровня. В результате имеем то, что выше называется сбалансированные комплексы – комплексы, сбалансированность которых не ниже нормы.

– Что необходимо и как реализуется эта технология?

– Для полноформатной реализации её необходимо:

при проектировании судов производить оценку сбалансированности их комплексов с выявлением критической номенклатуры судового комплектующего оборудования (СКО) и его необходимых показателей (это первый этап проекта);
обеспечивать производство отечественного СКО требуемой номенклатуры и параметров;
по мере развития импортозамещения поэтапно нормировать сбалансированность судовых комплексов (судов и их комплексов);
целенаправленно формировать при проектировании судов сбалансированность их комплексов, обеспечивая её не ниже нормативной;
контролировать сбалансированность проектов судов, строящихся и модернизируемых судов;
стимулировать проектировщиков и строителей судов, а также производителей СКО, обеспечивающих сбалансированность судовых комплексов не ниже нормативной;
опережающе готовить необходимых специалистов.

Это, конечно, основные действия. Вполне возможно, что в процессе реализации появятся и дополнительные. Из перечисленных первое и четвертое действие, очевидно, прерогатива проектно-конструкторских организаций, а остальные – соответствующих федеральных структур. Наиболее сложное и объемное действие – второе, которое реализуется в соответствии с постановлениями Минпромторга России. Но пока, как признают и сами разработчики, результаты неутешительны.

Действительно, если при строительстве судов на отечественных верфях используется преимущественно, а часто только импортное оборудование и при этом изготовленное отечественное судовое оборудование не пользуется спросом, то такое импортозамещение трудно назвать успешным. Получается, что строительство судов это одно, а производство судового комплектующего оборудования – нечто другое, не связанное с первым.

Предлагаемый алгоритм – это способ неформального объединения усилий организаций с различными компетенциями на достижение импортонезависимости в судостроении путем целенаправленного формирования состава судовых комплексов без ущерба их эксплуатации, то есть, сбалансировано. Именно так в этой связке кто-то проектирует, кто-то строит, кто-то обеспечивает, кто-то регулирует, кто-то контролирует и т.д., а кто-то уже и готовит профильных специалистов в рамках программы магистров, пилотный комплект необходимых документов для которой разрабатывал «ваш покорный слуга».

– Каким образом можно интенсифицировать эти процессы? Может какие-то аспекты акселерации могут помочь в развитии данного проекта?

– На самом деле уже в этом направлении определенный прогресс наблюдается. На моё обращение президенту России пришел ответ, что информация будет учтена в дальнейшей работе. Образована Морская коллегия Российской Федерации, последовали многочисленные совещания и публикации по модернизации кораблестроения и судостроения, в которых обеспечению сбалансированности судов, кораблей и флота в целом отводится одна из ключевых ролей.

Представляется, что и акселератор НИОКС мог бы внести определенную лепту в этом проекте. Например, мог бы стать организатором проведения один раз в 2 года анализа импортозамещения в судостроении путем проведения смотра-конкурса проектов судов с награждением победителей и выдачей памятного знака и сертификата.

В качестве памятного знака мог бы быть знак качества, например, такого формата (рисунок), поскольку сбалансированность судовых комплексов это еще и своеобразный интегральный показатель качества комплексов, так как основные признаки сбалансированности комплексов (назначение, безопасность, надежность, эффективность и компактность) являются ключевыми составляющими при оценке качества судов. А поскольку российская система качества не распространяется на суда (но и не запрещает!), то акселератор НИОКС вполне мог бы выступать в такой роли.

Следует сказать, что подобные смотры-конкурсы за рубежом практикуются и два российских судна в 2012 году были признаны судами года, что заметно повысило их конкурентоспособность, а проект RSD49 (судно 2012 года) стал самым массовым судном в новейшей истории страны (построено более 50).

– Существуют ли другие технологии, которые Вы считаете перспективными для судостроения?

– Несомненно, в век искусственного интеллекта, это всё, что связано с ним (искусственным интеллектом). В частности, технологии дополненной реальности. Хотя некоторые считают это «вишенкой на торте», но это полезная «вишенка». Говорю со знанием дела, поскольку почти 4 года (2000-2004 г.г.) был одним из организаторов и непосредственным участником строительства первой в новейшей истории страны серии судов смешанного плавания нового поколения типа Валдай.

Памятные медали

Тогда на строительство головного судна было затрачено 14 месяцев (в лучшие годы таких судов строилось только на одном заводе более десяти). Это притом, что строительство Валдаев было событием национального масштаба. Его курировал непосредственно Президент страны. На каждое судно была выпущена памятная медаль.

Использование дополненной реальности, несомненно, сократило бы сроки, да и качество строительства.

Имеются и другие технологии. Рационально, например, шире использовать газовые технологии, а в перспективе и водородные.

Беседовал Алексей Сулимов
Фото: Sudostroenie.info, А.С. Баёв