Экстренное кораблестроение на 3D сканерах
Представьте себе составление головоломки-паззла из более, чем 30 миллионов деталей. Согласно инструкции, эти детали следует группировать приблизительно в 80 отдельных блоков, которые вместе будут весить до 800 тонн. Эти блоки должны быть точно составлены для обеспечения безопасного и приятного путешествия пассажиров на борту огромного круизного лайнера. После планировки у вас в запасе меньше года для завершения строительства при условии соблюдения ограничений по бюджету и соответствия ожиданиям клиентов по качеству. Добро пожаловать в мир строительства круизных судов.
В MEYER WERFT ежедневно сталкиваются с этими проблемами. Занимаясь строительством судов с 1795 г. в г. Папенбург, Германия, компания была свидетельницей эволюции водного транспорта от деревянных кораблей до последнего спуска «Гимна морей» («Anthem of the Seas») для Royal Caribbean International в апреле 2015 года. 350 метров в длину и весом 168,666 тонн, этот последний экземпляр в нашей длинной очереди роскошных круизных судов произвел впечатление в отрасли благодаря своему обтекаемому дизайну.
Ошибкам места нет
Принятие «изначально правильных решений» является целью всех сотрудников на верфи MEYER WERFT в Германии. Незначительные ошибки в одной сфере могут сильно повлиять на персонал и материальные расходы и могут даже задержать весь процесс строительства, что приведет к дополнительным затратам. В частности, недолгий период строительства судоремонтного завода с сухим доком длиной 500 метров показал существующие проблемы. Используя его на полную мощность, чтобы построить два судна в год с интервалами в шесть месяцев, технологические процессы используются для обслуживания двух различных типов судов, находящихся на различных этапах. В то время как корпус одного судна завершается окончательной накладкой стальных блоков, строительные работы в машинном отделении последующей подводной части уже идут полным ходом. Высокое качество и передовые процедуры планирования в области проектирования и производства гарантируют минимизацию ошибок или их обнаружение в кратчайшие сроки.
Корни такого сложного и многопланового процесса лежат в риск-ориентированном подходе, с помощью которого отдельные части судна и последовательность рабочих операций анализируются и оцениваются на наличие ошибок. Действия, следующие из этого анализа, сосредотачиваются не только на так называемых «5Н» (нужная деталь, нужное время, нужное место, нужное количество и нужное качество). Соответствующая информация является ключевым фактором в современном ускоренном судостроении. Элементы чертежей и главы многих нормативных документов структурируются, предоставляя отраслям только нужные им данные, что снижает опасность не увидеть леса за деревьями.
Информация, отобранная для специалистов, содержит технические детали, а также передовые процедуры и знания о том, как избежать дорогостоящих дефектов. Что касается независимых от местоположения этапов процесса внутри огромного судна, то для повышения эффективности неизбежно понадобятся сведения, предоставленные о каждом прогрессе в работе над ошибками с использованием новых инструментов, последовательности и доступных данных в реальном времени.
Вторым элементом эффективного управления качеством является проведение короткоцикловых испытаний и проверок. Контроль качества должен проводиться на определенных этапах, где высок риск ошибки. Быстрое обнаружение помогает избежать необходимости демонтировать, исправлять и восстанавливать завершенные зоны гостиничных номеров и технические площади круизного судна. Более 60,000 разовых проверок в рамках производственного процесса, а также дополнительные проверки на этапе ввода в эксплуатацию и поставки, обеспечивает устранение проблем на дальнейших этапах.
Эти испытания проводятся опытным и квалифицированным персоналом, поступающим из сферы возведения металлоконструкций, сварочных работ, испытания материалов, прокладки трубопроводов, проектирования заводов, пуско-наладочных работ, внутренней отделки и, в частности, контроля соответствия размеров. Необходимость короткоциклового контроля качества хорошо подготовленными инспекторами показана на приведенном выше графике экспоненциального роста затрат. Поскольку стоимость строительства влечет за собой 10-кратные, или больше, затраты в течение каждого последующего этапа процесса, ошибки, не выявленные ранее, могут привести к перерасходу бюджета на миллионы и поставить под угрозу производственные графики.
Чтобы подвести итоги на специальных этапах процесса, для обзора хода и результатов испытаний устанавливаются границы качества. В связи с тем, что владелец, руководящий судном в дальнейшем, и классификационная группа принимают участие в некоторых инспекциях, последующая обработка замечаний и удовлетворенность клиентов способствуют успешному завершению проекта по строительству корабля.
Отдел управления качеством использует системный подход, как и Замерная группа, которая проводит геометрическую съемку и позиционирование. Наша группа состоит из девяти инженеров различной специализации, пяти техников, шести стажеров и студентов-практикантов. Все измерительные работы мы проводим на протяжении всего процесса строительства. Выравнивание режущих пластин плазменного резака является одной из первых задач, и абсолютная точность является обязательным условием при укладке килей и сооружении блоков. Вдобавок к этому идет множество других специальных заданий, таких как определение общей длины судна и содействие в научно-исследовательских проектах. Поскольку все больше и больше частей корабля изготавливаются заводским способом и являются блочными, мы должны доверять данным наших измерений без тени сомнения. Независимо от того, измеряете ли вы сложную светозащитную бленду, состоящую из нескольких вогнутых форм или 260-метровую водную горку с изгибами и петлями, точное соединение деталей имеет решающее значение.
Если мы не сможем определить возможные ошибки или обеспечить правильность измерений, весь корабль можно пустить в утиль. Не удивительно, что мы так серьезно относимся к нашим обязанностям.
Универсальный набор инструментов
Для того, чтобы гарантировать, что мы не пропустили ни одной дефектной детали, которая могла бы увеличить дополнительные затраты, мы опираемся на разнообразный набор измерительных приборов. В частности, лазерное 3D-сканирование помогает нам обеспечить качество строительства на эффективной заводской линии по строительству круизных судов. Наш резерв инструментов, состоящий из лазерных сканеров, электронных тахеометров, фотограмметрических систем и камер, которые используются каждый день в суровых условиях как внутри, так и вне помещений.
В 2009 году мы добавили лазерные сканеры Leica Geosystems в наше оборудование для ведения документации, с оглядкой на их высокую точность, скорость работы и прочность конструкции. В сочетании с ПО Leica TruView системы визуализации панорамной развертки, мы были в состоянии преодолеть ежедневные проблемы с позиционированием и мониторингом специальных компонентов и обеспечить точные, сдаточные проверки сложных конструкций. Предоставляя около 8,000 панорамных фотографий дефектных элементов судна в год для наших внутренних клиентов, мы можем ясно показать результаты анализа поверхности, геометрические элементы управления и проверку готовности в попытке выявить отклонения на стадии их возникновения перед установкой заводских сборок. Мы также знакомы с более сложными требованиями по стандартизации с помощью лазерного 3D-сканирования, такие как анализ структуры, обратный инжиниринг и определение объема на протяжении всего процесса строительства судов. В добавок к геометрической съемке для мониторинга строительства, данные предоставляют документацию для гарантийных нужд.
В последнее время за счет автоматизации лазерного 3D-сканирования, мы смогли улучшить как эффективность нашей работы, так и качество наших измерений, круглосуточно запечатлевая и контролируя сборку секций. Круглосуточно используя несколько сканеров одновременно, мы собираем точки сканирования для регистрации, выделения и встраивания их в модели САПР. С помощью автоматизированного анализа данных сканирования секций осматривается каждая часть здания, а наши ключевые показатели эффективности подлежат строгой проверке. Мы реализовали концепцию значительной экономии средств и времени с момента автоматизации наших процессов, и наше качество улучшилось еще больше.
Усовершенствование лазерного 3D-сканирования
Благодаря нашей последней покупке новейшего, ультра-высокоскоростного лазерного 3D-сканера Leica ScanStation P40, мы хотели исследовать, насколько продвинулась вперед эта технология, и может ли он обеспечить еще более высокое качество нашей продукции. Мы сравнили его в реальных рабочих условиях с нашим теперешним сканером HDS7000 путем сканирования стальных балок на этапе секционной сборки.
Для того, чтобы обеспечить прямое сравнение между сканерами, настройки уравнивались плотностью сканирования в 6,3-миллиметровое расположение точек на расстоянии 10 метров от сканера и устанавливались на 3,5-минутное сканирование. Мы просканировали и проанализировали край обшивки палубы.
Основная слабость лазерного сканирования в целом состоит в шуме по краям, известном как «смешанные пиксели». Смешанный пиксельный шум был значительно снижен в ScanStation P40 по сравнению с HDS7000.
Благодаря новому ScanStation P40 улучшилось также представление геометрических данных и контрастность палубного бимса, стенки составной балки и развернутых объектов съемки в высоком разрешении.
В MEYER WERFT, где качество измерений и эффективность очень важны для строительства круизных судов, лазерное 3D-сканирование оказалось очень полезным в нашей повседневной деятельности. Результаты наших испытаний ScanStation P40 говорят об успешности этой технологии в будущем.
Автор: Торстен Штёриг и Ральф Циммерман, июнь 2016 г.
- Пакеты сервисной поддержки для пользователей приборов Leica GeosystemsСервисы для поддержки клиентов (Customer Care Packages или CCP) от компании Leica Geosystems обеспечивают достижение максимальной выгоды от ваших инвестиций.Пакеты сервисной поддержки для пользователей приборов Leica Geosystems
- Почему происходит повреждение коммуникаций?Инфраструктура сетей инженерных коммуникаций (электричество, газ, телекоммуникации, водоснабжение и др.) — важная часть экономического благосостояния страны. Для управления этими ресурсами в растущих городах внедряют многочисленные технологии.Почему происходит повреждение коммуникаций?