Трубопроводов и металлоконструкций

Большие объемы сварочных работ при строительстве трубопроводов, выполняемые дуговой и газовой сваркой, обуславливают и большие объемы работ по технологической подготовке и нормированию затрат времени на производство. В условиях глобализации мировой экономики и жесткой конкуренции производителей наряду с высоким качеством продукции очень актуальна задача ее изготовления по оптимальной себестоимости. В настоящее время во всем мире проводятся тендеры на строительство самых разнообразных объектов, на которых выполняются большие объемы сварочно-монтажных работ. Возникает необходимость выполнения в сжатые сроки как творческих и расчетных работ, так и больших объемов рутинных работ, относящихся к подготовке технологической документации. Большие объемы работ из всего комплекса относятся к расчету норм времени на выполнение сварки и связанных с ней операций. Требуется оперативный расчет норм времени при строительстве трубопроводов, выполнении ремонтных и других работ для определения материальных и трудовых ресурсов, необходимых на объекте сварки для его строительства в обусловленные контрактом или другими обязательствами сроки [194, 195, 197 – 199, 210, 246, 272 – 288].

Строительство трубопроводов характеризуется как большим разнообразием видов трубопроводов (газопроводы, нефтепроводы, паропроводы), так и большим разнообразием применяемых способов сварки (ручная дуговая сварка, аргонодуговая, комбинированная сварка, дуговая сварка под флюсом и в среде углекислого газа, газовая сварка), свариваемых материалов (сталь, медь, медно-никелевые сплавы), сварочных материалов (покрытые электроды, вольфрамовые электроды, проволока сплошная металлическая, порошковая и порошковая самозащитная), типов сварных соединений и оборудования.

Объекты строительства трубопроводов находятся, как правило, за десятки, сотни километров или вообще за пределами республики. Заказчики всегда ставят жесткие сроки выполнения работ. Поэтому проблема обеспечения сварочно-монтажных работ необходимой техникой, сварочным и вспомогательным оборудованием, сварочными материалами и исполнителями стоит очень остро. Расчет материальных и трудовых ресурсов, требуемых на объекты сварки, в настоящее время повсеместно производится вручную. Этот процесс занимает очень много времени, требует глубоких профессиональных знаний. Ошибки в расчетах приводят к неоправданным значительным организационным, транспортным и иным расходам.

Сведения о разработанных аналогичных технологиях нормирования трудозатрат на сварку трубопроводов в Республике Беларусь и странах СНГ отсутствуют. Объективной причиной этого является сложность объекта исследования, затрудняющая создание автоматизированных методов, программных средств, больших по объему и сложных по структуре баз данных и знаний.

Таким образом, создание на основе информационных технологий системы, обеспечивающей оперативный расчет технически обоснованных норм времени на выполнение сварочных работ, сокращение материальных и трудовых затрат, повышение качества проектных решений и автоматизацию получения выходной документации является актуальной и злободневной задачей задачей.

Проведенный анализ информации, необходимой для выполнения требуемых обоснованных нормативных расчетов, позволил определить состав информации и структуру базы данных и знаний. Представленная технология нормирования трудозатрат обеспечивает решение следующих задач:

– расчет норм времени на ручную дуговую сварку покрытыми электродами;

– расчет норм времени на газовую сварку;

– расчет норм времени на газовую резку;

– расчет норм времени на автоматическую сварку под флюсом;

– расчет норм времени на автоматическую сварку в среде углекислого газа;

– расчет норм времени на термическую обработку сварных соединений труб.

Общая система имеет структуру, состоящую из модуля головной программы и шести модулей по операциям сварки. Следовательно, входная информация подготавливается по шести модулям отдельными файлами базы данных нормативов времени на один сварной стык в зависимости от типоразмера трубопровода и исходных данных, выбираемых пользователем на головных формах модулей. Механизм соответствия заложен в алгоритме программы каждого модуля. Конструктивные размеры и условные обозначения сварных соединений приняты в соответствии с ГОСТ 16037-80. Группы сталей, представленные в данной технологии нормирования, приведены в таблице 6.15. Типы сварных соединений в зависимости от способа сварки приведены в таблице 6.16.

В базе данных рассчитываются нормы времени на выполнение работ на приведенные выше способы сварки. Учет условий, отличающихся от приведенных в нормативах, выполнен посредством выбора конкретных условий из таблиц 6.17 – 6.22.

Таблица 6.15 – Группы сталей

Код группы (Gr_Mat)	Наименование группы стали
	Низкоуглеродистые стали
	Углеродистые стали
	Низколегированные стали
	Легированные конструкционные теплоустойчивые стали
	Высоколегированные жаропрочные стали и сплавы
	Высоколегированные жаростойкие стали и сплавы
	Высоколегированные коррозионностойкие стали и сплавы

 

 

Таблица 6.16 – Типы сварных соединений

Код способа Сварки (KSS)	Способ сварки (SS)	Типы сварных Соединений (TSh)
	Ручная дуговая	С2, С17, С19, У5, У17, У19
	Автоматическая в углекислом газе	С2, С7, С17, С25
	Автоматическая под флюсом	С18, С19,C21
	Газовая сварка	C17

 

 

Таблица 6.17 – Коэффициент, учитывающий марку электрода

Код условия (Kod_MarEL)	Марка электрода	Коэффициент (Koef_MarEL)
	УОНИ-13/55, УОНИ-13/45, ЦУ-5, ТМУ-21У, ТМЛ-3У, ЦЛ-39	1,0
	ОЗС-3	0,52
АНО-5	0,75
АНО-6, АНО-9, АНО-11, МР-3	1,1
АНО-3, АНО-4, ОЗС-4, ОЗС-11	1,15
ОММ-5	1,3

 

 

Таблица 6.18 – Коэффициент, учитывающий место выполнения работ

Код условия (Kod_M)	Место выполнения работ	Коэффициент (Koef_M)
	По месту монтажа	1,0
	На сборочной площадке или в цехе предмонтажных работ	0,9

 

 

Таблица 6.19 – Коэффициент, учитывающий условия выполнения работ

Код условия (Kod_YSL)	Условия выполнения работ	Коэффициент (Koef_YSL)
	Удобные	1,0
	Работа в лотках, траншеях, на эстакадах, лесах, лежа, при затруднении доступа к свариваемому стыку	1,25
	Работа с навесных люлек и лестниц, при необходимости использования монтажного пояса	1,5

 

Таблица 6.20 – Коэффициент, учитывающий условия выполнения сварки трубопроводов

Код условия (Kod_SvTR)	Условия выполнения сварки	Коэффициент (Koef_SvTR)
	Выполнение наружных швов	1,0
	При работе в боксах (помещениях АЭС)	1,1
	При работе внутри трубопроводов и диаметре трубы свыше 1м	1,3
	При работе внутри трубопроводов и диаметре трубы до1м	1,5

 

Таблица 6.21 – Коэффициенты, учитывающие диаметр труб и количество

свариваемых стыков

Код условия (Kod_DiamTR)	Значения диаметров труб	Коэффициент (Koef_DiamTR)
	Диаметры труб до 76мм и количество стыков до 10 в одной партии	1,5
	Диаметры труб свыше 76мм и количество стыков не ограничивается	1,0

 

В качестве примера в таблице 6.22 приведена входная информация для определения норм времени на выполнение газовой резки.

База данных и знаний (БД и З) системы представлена множеством файлов, объединенных в группы по функциональному назначению. Внутри некоторых групп выделены подгруппы по характерным для них признакам (способы сварки, типоразмеры и диаметры труб, типы сварных соединений).

Все сведения БД и З можно условно разделить на два вида:

- нормативно-справочную информацию, используемую для различного рода расчетов;

- информацию, описывающую знания о предметной области.

 

Таблица 6.22 – Входная информация по газовой резке

Способ резки	Вид заготовки	Исходные параметры
Ручная	Лист	Толщина, мм; Длина перереза, м Радиус кривизны, град. Количество перерезов, шт.
Уголок	Размеры профиля, мм Количество перерезов, шт.
Швеллер	Номер профиля, мм Количество перерезов, шт.
Квадрат	Сторона квадрата, мм Количество перерезов, шт.
Круг	Диаметр заготовки, мм Количество перерезов, шт.
Труба	Диаметр трубы, мм Толщина стенки, мм Количество перерезов, шт. Угол скоса кромок, град.
Вырезка отверстий или обрезка патрубков	Dп/Dтр	0,6	Размеры трубы, мм Количество перерезов, шт. Угол между трубами, град.
1,0	Размеры трубы, мм Количество перерезов, шт. Угол между трубами, град.
Механизи- рованная	Лист	Без снятия кромки	Толщина, мм; Длина перереза, м
Снятие одной кромки под углом 45º	Толщина, мм; Длина перереза, м
Труба	Диаметр трубы, мм Толщина стенки, мм Количество перерезов, шт. Угол скоса кромок, град.

 

Нормативно-справочная информация включает:

– нормы времени на выполнение сварочных работ, сгруппированные по диаметрам труб и толщинам стенок;

- типы сварных соединений;

- поправочные коэффициенты, характеризующие тип производства, положение шва в пространстве, условия при выполнении сварки.

Эти сведения являются числовыми данными и представлены в базе данных в виде таблиц, которые по запросам из программ используются при расчетах в системе. Знания о предметной области включают следующую информацию:

- наименования и обозначения по стандарту способов сварки;

- условия выполнения сварочных работ.

Условно все файлы базы данных можно разделить на три вида: постоянные, временные и результирующие. К постоянным относятся файлы, без которых система работать не может. Здесь имеется в виду не постоянство их содержания, которое может и должно изменяться даже в рамках одного предприятия, а просто их наличие. К временным файлам относятся те, которые создаются на шаге задания и удаляются после завершения сеанса работы пользователя. Результирующие файлы представляют собой готовые технологические документы.

Одним из этапов создания информационно-аналитической системы является создание информационного обеспечения. Информационное обеспечение системы представляет собой определенным образом организованные данные, хранящиеся на магнитных носителях. Одним из удобных способов представления данных (среди множества других) является представление их в виде таблиц. На основании анализа информации, необходимой для функционирования системы, проведена структуризация нормативно-справочной информации.

По функциональному назначению в системе использованы таблицы следующей структуры. Разработаны формы таблиц для расчетов по следующим параметрам:

– выбор по одному аргументу нескольких значений функций (таблица 6.23);

– выбор по двум аргументам одного значения функции (таблица 6.24);

– выбор по трем аргументам одного значения функции (таблица 6.25);

– выбор по четырем аргументам одного значения функции (таблица 6.26);

– выбор по пяти аргументам одного значения функции (таблица 6.27).

Значения аргументов могут проверяться: «по равно», «по меньше или равно» или «по вхождению в диапазон значений». В таблицах 6.23 – 6.27 приведены формы представления нормативно-справочной информации «по меньше или равно».

В таблицах допускается записывать как целые, так и дробные числа.

Приведенные примеры таблиц 6.23 – 6.27 являются фрагментами, отражающими только форму представленных данных при подготовке к записи на внешние носители. Количество значений функций определено на основании анализа таблиц нормативов и принято максимально возможное. Однако это значение, при необходимости, может быть увеличено в процессе настройки системы.

Таблица 6.23 – Выбор по одному аргументу нескольких значений функций

А1 < =	F1	F2	F3	F4	F5	F6	…	Fn
0,7	1,2	1,4	1,7	1,8	1,9	2,4	…	3,1
0,12	1,5	1,8	2,2	2,4	2,9	3,2	…	3,5
Ост.	1,8	2,3	2,6	2,8	3,1	3,3	…	3,7

 

Таблица 6.24 – Выбор по двум аргументам одного значения функции

А1 < =	А2 < =	F1 =	F2 =	F3 =	F4 =	F5 =	F6 =
	0,5
0,7
Ост.
	0,5
0,7
Ост.
Ост.	0,5
0,7
Ост.

 

Таблица 6.25 – Выбор по трем аргументам одного значения функции

А1 < =	А2 < =	А3 < =
				Ост.
F1 =
	3,2	0,92	0,99	1,05	1,09	1,13
Ост.	0,99	1,07	1,12	1,16	1,18
	3,2	1,05	1,09	1,13	1,16	1,22
Ост.	1,10	1,14	1,18	1,25	1,31
	3,2	1,14	1,19	1,23	1,28	1,36
Ост.	1,19	1,23	1,29	1,32	1,38
Ост.	3,2	1,23	1,28	1,34	1,37	1,42
Ост.	1,27	1,31	1,36	1,41	1,48

 

Для создания и ведения БД и З, представленных в виде приведенных выше таблиц использованы программные средства СУБД InterBase.

Таблица 6.26 – Выбор по четырем аргументам одного значения функции

А1 < =	А2 < =	А3 < =	А4 < =
					Ост.
F1 =
			1,42	1,52	1,62	1,73	1,85	1,97
	1,61	1,70	1,83	1,91	2,04	2,13
Ост.	1,85	1,97	2,08	2,17	2,25	2,34
Ост.		2,03	2,12	2,24	2,31	2,42	2,53
	2,16	2,24	2,33	2,41	2,52	2,65
Ост.	2,26	2,32	2,45	2,56	2,64	2,73
Ост.			2,37	2,44	2,56	2,65	2,77	2,88
	2,46	2,59	2,65	2,76	2,84	2,98
Ост.	2,63	2,77	2,86	2,99	3,13	3,24
Ст.		2,82	2,94	3,07	3,17	3,25	3,33
	2,99	3,12	3,19	3,27	3,36	3,48
Ост.	3,15	3,24	3,35	3,46	3,57	3,65

 

Таблица 6.27 – Выбор по пяти аргументам одного значения функции

А1 < =	А2 < =	А3 < =
1,5	Ост.
А4 < =	А5 < =
		Ост.			Ост.
F1 =
	3,8
6,2
7,9
8,6
Ост.
Ост.	4,7
6,4
8,2
9,8
Ост.

 

Состав полей таблицы в СУБД InterBase и их метаданные приведены на примере таблицы 6.28 для одностороннего стыкового соединения со скосом кромок (С-17) для ручной дуговой сварки.

Таблица 6.28 – Состав полей таблицы для одностороннего стыкового

соединения со скосом кромок (С-17) для ручной дуговой сварки

Иденти- фикатор полей	Содержание полей	Тип данных	Длина (количество символов)	Наличие информации
KOD_KEY	Номер первичного ключа	INTEGER	–	NOT NULL
POLOJ	Положение сварки (вертикальное поворотное, вертикальное неповоротное, горизонтальное неповоротное)	VARCHAR		NOT NULL
D_TR	Наружный диаметр труб, мм	VARCHAR		NOT NULL
S3	Норма времени (S = 3 мм), час.	VARCHAR		Да или нет
S4	Норма времени (S = 4 мм), час.	VARCHAR		Да или нет
S6	Норма времени (S = 6 мм), час.	VARCHAR		Да или нет
S8	Норма времени (S = 8 мм), час.	VARCHAR		Да или нет
S10	Норма времени (S = 10 мм), час.	VARCHAR		Да или нет
S12	Норма времени (S = 12 мм), час.	VARCHAR		Да или нет
S14	Норма времени (S = 14 мм), час.	VARCHAR		Да или нет
S16	Норма времени (S = 16 мм), час.	VARCHAR		Да или нет
S18	Норма времени (S = 18 мм), час.	VARCHAR		Да или нет
S20	Норма времени (S = 20 мм), час.	VARCHAR		Да или нет
Примечание – S является обозначением толщины стенки трубы

 

На каждый тип сварного соединения по видам сварки разработаны таблицы в СУБД InterBase, аналогичные таблице 6.28 с метаданными, отличающиеся между собой только названием и составом полей.

Структура таблиц нормативов времени по видам работ обеспечивает выборку исходных данных и расчет нормативов времени по алгоритму, представленному на рисунке 6.12.

Работа с таблицами нормативов времени показана для одностороннего стыкового соединения со скосом кромок (С-17) для ручной дуговой сварки. Для других типов сварных соединений по видам сварки алгоритм аналогичен, отличается количеством и наименованием исходных данных.

 

Рисунок 6.12 – Алгоритм получения исходных данных из таблиц