船舶智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系構(gòu)建

李奇楠

(江蘇科技大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院， 江蘇 鎮(zhèn)江212003)

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船舶智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系構(gòu)建

李奇楠

(江蘇科技大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院， 江蘇 鎮(zhèn)江212003)

從體系的視角對(duì)船舶智能制造標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分析，推進(jìn)船舶智能制造標(biāo)準(zhǔn)的制定。從船舶智能制造和標(biāo)準(zhǔn)體系內(nèi)涵分析入手，借鑒國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)，研究構(gòu)建我國船舶智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系的原則和范圍，并運(yùn)用智能功能、系統(tǒng)層級(jí)、生命周期等3個(gè)維度的分析，以及對(duì)船舶智能制造重點(diǎn)內(nèi)容和流程分析，提出標(biāo)準(zhǔn)需求，提出船舶智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)及其范圍和建議制定的標(biāo)準(zhǔn),明確建立船舶智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系的指導(dǎo)思想、基本范圍與架構(gòu)以及急需制定的標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目，為開展船舶智能制造關(guān)鍵技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的研究與驗(yàn)證、制定相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)提供基礎(chǔ)。

船舶智能制造；標(biāo)準(zhǔn)；體系

0 引言

船舶工業(yè)是國家高端裝備制造業(yè)的重要組成部分,也是我國海洋強(qiáng)國戰(zhàn)略的基礎(chǔ)和重要支撐。目前，我國船舶工業(yè)數(shù)字化工藝設(shè)計(jì)能力不足，船船制造裝備與系統(tǒng)自動(dòng)化智能化水平較低，造船過程管控缺乏有效數(shù)據(jù)支撐，制造技術(shù)與信息化技術(shù)融合與集成度低?！笆濉睍r(shí)期是我國船舶工業(yè)由大變強(qiáng)的關(guān)鍵時(shí)期，加快推動(dòng)新一代信息技術(shù)與先進(jìn)船舶制造技術(shù)融合，大力推進(jìn)智能制造，是增強(qiáng)我國造船企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力的有效途徑，也是實(shí)現(xiàn)船舶工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的關(guān)鍵所在。

標(biāo)準(zhǔn)是國家質(zhì)量基礎(chǔ)和產(chǎn)業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)的核心要素，在推進(jìn)智能制造的過程中具有重要的基礎(chǔ)支撐和帶動(dòng)引領(lǐng)作用。智能制造作為制造業(yè)的新型生產(chǎn)模式是一項(xiàng)復(fù)雜而龐大的系統(tǒng)工程，其標(biāo)準(zhǔn)化工作需要從技術(shù)成熟后再開展標(biāo)準(zhǔn)制定的傳統(tǒng)模式向標(biāo)準(zhǔn)引領(lǐng)的新思路轉(zhuǎn)變。目前，國內(nèi)不僅缺乏船舶智能制造關(guān)鍵技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，更缺乏船舶智能制造標(biāo)準(zhǔn)化的頂層設(shè)計(jì)，需要盡快構(gòu)建船舶智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系。

1 船舶智能制造與標(biāo)準(zhǔn)體系基本概念

智能制造是指將物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等新一代信息技術(shù)與設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、管理、服務(wù)等制造活動(dòng)的各個(gè)環(huán)節(jié)相融合，具有信息深度感知、智慧優(yōu)化自決策、精準(zhǔn)控制自執(zhí)行等功能的先進(jìn)制造過程、系統(tǒng)與模式的總稱，它體現(xiàn)了信息技術(shù)與工業(yè)技術(shù)的深度融合。

船舶智能制造是通過船舶設(shè)計(jì)制造過程中信息深度自感知、智慧優(yōu)化自決策、精準(zhǔn)控制自執(zhí)行，有效提高生產(chǎn)效率，提升產(chǎn)品質(zhì)量，降低資源消耗；并由生命周期、系統(tǒng)層級(jí)、智能功能等3個(gè)維度組成的系統(tǒng)架構(gòu)。其中：生命周期維度是由船舶設(shè)計(jì)、建造、試驗(yàn)、物流、貿(mào)易、服務(wù)等一系列相互聯(lián)系的價(jià)值創(chuàng)造活動(dòng)組成的鏈?zhǔn)郊?；系統(tǒng)層級(jí)維度主要由生產(chǎn)設(shè)備、智能控制、智能車間、智能船廠和企業(yè)協(xié)同等多個(gè)層級(jí)構(gòu)成；智能功能維度則主要包括資源收集、系統(tǒng)集成、互聯(lián)互通、信息融合等多個(gè)方面。

標(biāo)準(zhǔn)體系是一定范圍內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)按其內(nèi)在聯(lián)系形成的科學(xué)有機(jī)整體。船舶智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系構(gòu)建需分析體系建立的基本原則、體系框架以及船舶智能制造的標(biāo)準(zhǔn)需求。

2 國內(nèi)外智能制造標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀

2.1 國際標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀

在ISO標(biāo)準(zhǔn)方面，智能制造相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)主要由增材制造技術(shù)委員會(huì)(ISO/TC 261)、自動(dòng)化系統(tǒng)與集成技術(shù)委員會(huì)(ISO/TC 184)等研究制定，涉及基礎(chǔ)共性、信息技術(shù)、系統(tǒng)集成、機(jī)器人等領(lǐng)域。

在IEC標(biāo)準(zhǔn)方面，智能制造相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)主要由工業(yè)過程測(cè)量、控制和自動(dòng)化技術(shù)委員會(huì)(IEC/TC 65)，無線電通信傳輸設(shè)備技術(shù)委員會(huì)(IEC/TC 103)等研究制定，涉及基礎(chǔ)共性、通信技術(shù)、過程控制、可靠性等領(lǐng)域。2016年2月，工業(yè)過程測(cè)量、控制和自動(dòng)化技術(shù)委員會(huì)(IEC/TC 65)專門成立了“智能制造信息模型”和“智能制造框架和系統(tǒng)架構(gòu)”2個(gè)特別工作組，全面支撐智能制造相關(guān)工作。

在ITU標(biāo)準(zhǔn)方面，智能制造相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)主要由信令要求、協(xié)議和測(cè)試規(guī)范研究組(ITU-T SG 11)，性能、服務(wù)質(zhì)量(QoS)和體驗(yàn)質(zhì)量(QoE)研究組(ITU-T SG 12)等研究制定，涉及通信協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)安全、頻譜管理、服務(wù)質(zhì)量等領(lǐng)域。

具體如表1所示。

表1 智能制造相關(guān)國際標(biāo)準(zhǔn)

續(xù)表1 智能制造相關(guān)國際標(biāo)準(zhǔn)

通過分析可以看出，在國際標(biāo)準(zhǔn)方面，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)、國際電工委員會(huì)(IEC)、國際電信聯(lián)盟(ITU)這3大國際標(biāo)準(zhǔn)化組織在通信技術(shù)、接口協(xié)議、系統(tǒng)集成、機(jī)器人、過程控制、人機(jī)交互等關(guān)鍵領(lǐng)域均制定了一批國際標(biāo)準(zhǔn)，可為船舶智能制造提供重要參考。

2.2 國外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀

除上述國際標(biāo)準(zhǔn)化組織發(fā)布的國際標(biāo)準(zhǔn)外，國際自動(dòng)化協(xié)會(huì)(ISA)、對(duì)象管理組織(OMG)、美國電氣和電子工程師協(xié)會(huì)(IEEE)、美國機(jī)械工程師學(xué)會(huì)(ASME)、美國信息及圖像管理協(xié)會(huì)(AIIM)、美國電路互聯(lián)與載體學(xué)會(huì)(IPC)、美國通信工業(yè)協(xié)會(huì)(TIA)等國際組織也制定了智能制造相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

具體如表2所示。

表2 智能制造相關(guān)國外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)

通過分析可以看出，以上國際組織制定的標(biāo)準(zhǔn)主要涉及基礎(chǔ)共性標(biāo)準(zhǔn)包括協(xié)議、接口、可靠性、信息安全標(biāo)準(zhǔn)。智能功能標(biāo)準(zhǔn)包括信號(hào)采集、智能管理、工業(yè)軟件和大數(shù)據(jù)、總線架構(gòu)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等標(biāo)準(zhǔn)。智能裝備標(biāo)準(zhǔn)包括設(shè)備集成、自動(dòng)控制等標(biāo)準(zhǔn)，也可為船舶智能制造提供重要參考。

2.3 我國標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀

2015年12月，工業(yè)和信息化部、國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)聯(lián)合發(fā)布了《國家智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)指南(2015年版)》，其中明確截至2015年12月，我國已發(fā)布、制定中的智能制造相關(guān)通用標(biāo)準(zhǔn)共計(jì)220項(xiàng)(見表3)，其中已發(fā)布標(biāo)準(zhǔn)120項(xiàng)、制定中標(biāo)準(zhǔn)100項(xiàng)，主要涉及信息技術(shù)與信息安全、工業(yè)過程測(cè)量與控制、工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)與集成、工業(yè)機(jī)器人、軟件工程等領(lǐng)域。

表3 我國智能制造基礎(chǔ)共性標(biāo)準(zhǔn)和關(guān)鍵技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 項(xiàng)

在船舶工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)方面，2012年4月，國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)、工業(yè)和信息化部聯(lián)合發(fā)布了《船舶工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系(2012版)》，該標(biāo)準(zhǔn)體系框架總體上依據(jù)GB/T 4754-2011《國民經(jīng)濟(jì)行業(yè)分類》進(jìn)行構(gòu)建，由4層架構(gòu)組成，包含6個(gè)大類、14個(gè)中類和55個(gè)小類，覆蓋海洋船、內(nèi)河船、漁船、大型游艇、小艇、船舶動(dòng)力裝置、船用機(jī)械設(shè)備、船舶電氣系統(tǒng)及設(shè)備、船舶導(dǎo)航通信水聲設(shè)備、船舶舾裝設(shè)備、海洋工程結(jié)構(gòu)物、潛水器、船舶修理、船舶拆解等專業(yè)范疇。我國船舶工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)由國家標(biāo)準(zhǔn)(GB)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(CB)組成，截至2016年6月，我國現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)數(shù)量：已發(fā)布船舶工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)2 155項(xiàng)，包括國家標(biāo)準(zhǔn)541項(xiàng)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)1 614項(xiàng)；計(jì)劃制定標(biāo)準(zhǔn)237項(xiàng)，包括國家標(biāo)準(zhǔn)180項(xiàng)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)57項(xiàng)。根據(jù)2016年船舶工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)集中復(fù)審結(jié)論，船舶工業(yè)現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)計(jì)劃數(shù)量將有相應(yīng)調(diào)整。目前，我國船舶智能制造專用標(biāo)準(zhǔn)極少，急需結(jié)合行業(yè)特點(diǎn)開展船舶智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系構(gòu)建及關(guān)鍵技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)研究。

3 船舶智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系構(gòu)建思路

工業(yè)和信息化部、國家標(biāo)準(zhǔn)管理委員會(huì)聯(lián)合發(fā)布的《國家智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)指南(2015年版)》中，智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系框架包括了基礎(chǔ)共性、關(guān)鍵技術(shù)、重點(diǎn)行業(yè)等3個(gè)部分，對(duì)海洋工程裝備及高技術(shù)船舶部分只有框圖，內(nèi)容并沒有展開。下文提出船舶智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系構(gòu)建的原則、范圍和框架。

3.1 構(gòu)建原則

(1) 引導(dǎo)性原則。深入貫徹《中國制造2025》《智能制造發(fā)展規(guī)劃(2016—2020 年)》《船舶工業(yè)深化結(jié)構(gòu)調(diào)整加快轉(zhuǎn)型升級(jí)行動(dòng)計(jì)劃(2016—2020)》有關(guān)大力發(fā)展智能制造的戰(zhàn)略部署和工作要求，引導(dǎo)船舶工業(yè)加快船舶智能制造標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)并形成配套支撐能力。

(2) 系統(tǒng)性原則。全面覆蓋船舶智能制造基礎(chǔ)共性與關(guān)鍵技術(shù)等領(lǐng)域，從產(chǎn)品生命周期、系統(tǒng)層級(jí)和智能功能等多維度系統(tǒng)性考慮發(fā)展需求，成套成體系地推進(jìn)船舶智能制造標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)。

(3) 實(shí)用性原則。以實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通、數(shù)據(jù)集成、異地協(xié)同、智能管理等為主要目的，建立通用性強(qiáng)、可操作性強(qiáng)的船舶智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系，提升船舶智能制造技術(shù)和管理水平。

(4) 開放性原則。充分考慮船舶智能制造跨領(lǐng)域、跨行業(yè)及高度集成、系統(tǒng)融合等特點(diǎn)，積極采用國內(nèi)外相關(guān)適用標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)船舶智能制造技術(shù)發(fā)展、國家產(chǎn)業(yè)政策變化等可進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)體系動(dòng)態(tài)調(diào)整和完善。

3.2 體系范圍

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)體系構(gòu)建的基本方法，明確標(biāo)準(zhǔn)化對(duì)象的基本屬性，一般標(biāo)準(zhǔn)分為基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)、方法標(biāo)準(zhǔn)、管理標(biāo)準(zhǔn)、服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，并加入智能制造有明顯特征的軟件、數(shù)據(jù)庫、互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、信息物理系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)區(qū)分船舶產(chǎn)品本身和船舶智能制造需要的設(shè)備設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)，并把智能船廠和企業(yè)需要的標(biāo)準(zhǔn)單獨(dú)歸類。標(biāo)準(zhǔn)體系主要包括體系構(gòu)建的框架和項(xiàng)目明細(xì)，體系框架的確立更多需考慮的是標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)調(diào)、統(tǒng)一、簡(jiǎn)化的原則，標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目的提出更多需考慮船舶智能制造對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的需求，從船舶智能制造生命周期、系統(tǒng)層級(jí)、智能功能等3個(gè)維度進(jìn)行分析。

本節(jié)主要分析標(biāo)準(zhǔn)體系的結(jié)構(gòu)，并少量舉例說明船舶智能制造應(yīng)制定的標(biāo)準(zhǔn)，船舶智能制造標(biāo)準(zhǔn)的需求分析在下文展開。

船舶智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系頂層框架主要由基礎(chǔ)共性、技術(shù)與方法、智能船廠、智能裝備、軟件和大數(shù)據(jù)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)等7大類構(gòu)成，融合了智能制造的共性要求及船舶建造的自身特點(diǎn)，如圖1所示。

圖1 船舶智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系頂層框架

已經(jīng)列入國家智能標(biāo)準(zhǔn)體系的標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目，不列入船舶智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系，直接使用即可。船舶智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系應(yīng)包括國家標(biāo)準(zhǔn)、國家軍用標(biāo)準(zhǔn)、船舶行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、海軍標(biāo)準(zhǔn)以及由船舶行業(yè)歸口管理的其他行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。船舶智能制造應(yīng)構(gòu)建軍民融合式的標(biāo)準(zhǔn)體系，滿足民船和軍船的共性需求，適用于軍船的特殊標(biāo)準(zhǔn)單獨(dú)歸類制定，在修訂《船舶工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系(2012年版)》時(shí)對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)充完善。

3.2.1 船舶智能制造基礎(chǔ)共性標(biāo)準(zhǔn)

可參考《國家智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)指南(2015版)》關(guān)于基礎(chǔ)共性標(biāo)準(zhǔn)框架的分類，分基礎(chǔ)、安全、管理、檢測(cè)評(píng)價(jià)和可靠性等5個(gè)部分，基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)包括術(shù)語定義、參考模型、元數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)字典符號(hào)、標(biāo)識(shí)、編碼代碼等。安全標(biāo)準(zhǔn)包括功能安全、信息安全、網(wǎng)絡(luò)安全、系統(tǒng)安全等。管理標(biāo)準(zhǔn)包括信息安全管理、網(wǎng)絡(luò)管理、船舶智能制造重點(diǎn)要制定的精益造船工程管理標(biāo)準(zhǔn)等。檢測(cè)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)包括測(cè)試要求、項(xiàng)目、方法、設(shè)備、指標(biāo)體系、評(píng)價(jià)方法、實(shí)施指南等?？煽啃詷?biāo)準(zhǔn)包括過程、技術(shù)方法等標(biāo)準(zhǔn)和船舶智能制造重點(diǎn)制定建造過程可靠性標(biāo)準(zhǔn)。

3.2.2 船舶智能制造技術(shù)與方法標(biāo)準(zhǔn)

主要涉及船舶智能制造中通用的、不僅為某一種設(shè)備使用的方法標(biāo)準(zhǔn)，包括協(xié)議與接口、語言與建模、集成與調(diào)試、評(píng)價(jià)與流程、互操作等5個(gè)部分。船舶智能制造主要制定三維數(shù)字化工藝模型、三維模型的工藝信息定義、三維工序模型生成以及三維化表達(dá)等三維數(shù)字化建模標(biāo)準(zhǔn)。分析船舶制造數(shù)據(jù)庫、大數(shù)據(jù)應(yīng)用平臺(tái)及虛擬仿真制造技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)需求，制定數(shù)據(jù)接口、數(shù)據(jù)格式、數(shù)據(jù)集成標(biāo)準(zhǔn)。

3.2.3 智能船廠標(biāo)準(zhǔn)

智能船廠以打通企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營全部流程為著眼點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)從產(chǎn)品設(shè)計(jì)到銷售，從設(shè)備控制到企業(yè)資源管理所有環(huán)節(jié)的信息快速交換、傳遞、存儲(chǔ)、處理和無縫智能化集成，主要分為建設(shè)規(guī)劃、系統(tǒng)集成、智能設(shè)計(jì)、智能生產(chǎn)、智能管理、智能物流等6個(gè)部分。在船舶智能制造方面，制定智能制造車間現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備集成、測(cè)試等系統(tǒng)集成標(biāo)準(zhǔn)，制定設(shè)計(jì)生產(chǎn)管理和殼舾涂一體化關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，制定建模、仿真、優(yōu)化等智能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，制定分段、總段、托盤、單元、模塊等中間產(chǎn)品的殼舾涂完整性要求標(biāo)準(zhǔn)，制定智能制造車間、中間產(chǎn)品智能生產(chǎn)線、生產(chǎn)智能控制等智能生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，制定造船計(jì)劃管理、精度管理、物流管理、倉儲(chǔ)管理等智能管理標(biāo)準(zhǔn)，制定船舶產(chǎn)品信息條碼、電子標(biāo)簽、立體倉庫等智能物流標(biāo)準(zhǔn)。

3.2.4 船舶智能制造裝備標(biāo)準(zhǔn)

智能裝備是指在其基本功能以外具有數(shù)字通信和配置、優(yōu)化、診斷、維護(hù)等附加功能的設(shè)備或裝置，一般具有感知、分析、推理、決策、控制能力，是先進(jìn)制造技術(shù)、信息技術(shù)和智能技術(shù)的集成和深度融合。智能裝備標(biāo)準(zhǔn)主要包括傳感器及儀器儀表、嵌入式系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、人機(jī)交互系統(tǒng)、增材制造和工業(yè)機(jī)器人等6個(gè)部分。在船舶智能制造方面主要制定焊接、切割等機(jī)器人與人協(xié)同作業(yè)、機(jī)器人與機(jī)器人協(xié)同作業(yè)以及機(jī)器人與生產(chǎn)線協(xié)同作業(yè)等標(biāo)準(zhǔn)，制定自動(dòng)化導(dǎo)引運(yùn)輸車、自動(dòng)化傳送滾道、自動(dòng)分揀系統(tǒng)、搬運(yùn)機(jī)器人、自動(dòng)分類等自動(dòng)化、智能化裝備標(biāo)準(zhǔn)。

3.2.5 船舶智能制造軟件和大數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)

工業(yè)軟件和大數(shù)據(jù)圍繞企業(yè)信息系統(tǒng)的縱向集成和橫向集成，為打通工業(yè)軟件數(shù)據(jù)鏈實(shí)現(xiàn)工業(yè)大數(shù)據(jù)的綜合應(yīng)用提供支撐。工業(yè)軟件和大數(shù)據(jù)主要包括工業(yè)大數(shù)據(jù)、產(chǎn)品與系統(tǒng)、服務(wù)與管理等3個(gè)部分。在船舶智能制造方面，制定計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬技術(shù)和大數(shù)據(jù)挖掘標(biāo)準(zhǔn)，制定海量多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸標(biāo)準(zhǔn)。

3.2.6 船舶智能制造工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)

構(gòu)建貫穿工廠內(nèi)全層級(jí)、工廠外全價(jià)值鏈的高可靠性、高帶寬、高連接數(shù)、低延時(shí)的工廠內(nèi)網(wǎng)絡(luò)和工廠外網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品全生命周期的信息追蹤和管理，滿足工廠內(nèi)部智能化、網(wǎng)絡(luò)化以及與外部交換需求。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)主要包括體系架構(gòu)、網(wǎng)聯(lián)技術(shù)、資源配置和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等4個(gè)部分。在船舶智能制造方面，應(yīng)制定實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)獲取船舶制造過程中生產(chǎn)人員、零部件物流與質(zhì)量、生產(chǎn)計(jì)劃執(zhí)行狀態(tài)、生產(chǎn)環(huán)境和能耗、施工質(zhì)量等信息相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，制定船舶制造過程中物與人的智能識(shí)別、定位、跟蹤和監(jiān)控相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

3.2.7 船舶智能制造服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)

智能服務(wù)以提供新業(yè)務(wù)、新模式為著眼點(diǎn)，綜合利用企業(yè)內(nèi)部和外部的各類資源，提供各類規(guī)范、可靠的新型服務(wù)。智能服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)主要包括個(gè)性化制造、遠(yuǎn)程運(yùn)維和工業(yè)云等3個(gè)部分。智能服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)主要涉及個(gè)性化定制標(biāo)準(zhǔn)，包括個(gè)性化定制設(shè)計(jì)規(guī)范、交互規(guī)范、生產(chǎn)管理流程規(guī)范；遠(yuǎn)程運(yùn)維標(biāo)準(zhǔn)主要包括平臺(tái)接口規(guī)范、通用要求、安全規(guī)范、監(jiān)控規(guī)范和應(yīng)急管理規(guī)范；工業(yè)云標(biāo)準(zhǔn)主要包括資源共享標(biāo)準(zhǔn)和服務(wù)能力標(biāo)準(zhǔn)。

4 我國船舶智能制造標(biāo)準(zhǔn)需求分析

船舶智能制造標(biāo)準(zhǔn)需求分析的方法有2種。一種是按照國家智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)指南提出的三維模型進(jìn)行，如圖2所示；另一種是按照推進(jìn)船舶智能制造的重點(diǎn)內(nèi)容開展，包括完善造船精益管理體系，推廣數(shù)字化造船，提高制造過程自動(dòng)化智能化水平，提高造船過程的信息感知能力，建設(shè)智能車間和智能船廠等，并結(jié)合船舶智能制造的流程進(jìn)行相應(yīng)的分析，如圖3所示。

圖2 智能制造系統(tǒng)架構(gòu)

圖3 智能船廠基本框架

船舶智能制造標(biāo)準(zhǔn)需求分析的重點(diǎn)是以下5個(gè)方面。

4.1 完善造船精益管理體系標(biāo)準(zhǔn)需求

建立完整的中間產(chǎn)品體系標(biāo)準(zhǔn)，按照船舶制造流程，構(gòu)建從設(shè)計(jì)到完工交船全過程的中間產(chǎn)品體系，制定“中間產(chǎn)品”完整性標(biāo)準(zhǔn)，固化分段、總段、托盤、單元、模塊等中間產(chǎn)品的殼舾涂完整性要求標(biāo)準(zhǔn)。研究制定精益造船工程管理標(biāo)準(zhǔn)，建立工作包、派工單分解作業(yè)方法標(biāo)準(zhǔn)。建立設(shè)備、設(shè)施能力和生活效率指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)。分析構(gòu)建造船精度實(shí)時(shí)“信息感知”、制造工藝智能規(guī)劃、實(shí)時(shí)過程管控的生產(chǎn)模式標(biāo)準(zhǔn)需求，制定全過程、全方位精度控制標(biāo)準(zhǔn)。研究造船全過程物流管理標(biāo)準(zhǔn)需求，制定產(chǎn)品識(shí)別、跟蹤、調(diào)度、配送等自動(dòng)化、智能化標(biāo)準(zhǔn)。

4.2 推廣數(shù)字化造船標(biāo)準(zhǔn)需求

分析三維生產(chǎn)設(shè)計(jì)方法、工藝數(shù)字化設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)需求，制定設(shè)計(jì)生產(chǎn)管理和殼舾涂一體化關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，制定三維數(shù)字化工藝模型、三維模型的工藝信息定義、三維工序模型生成以及三維化表達(dá)等三維數(shù)字化建模標(biāo)準(zhǔn)。分析船舶制造數(shù)據(jù)庫、大數(shù)據(jù)應(yīng)用平臺(tái)及虛擬仿真制造技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)需求，制定數(shù)據(jù)接口、數(shù)據(jù)格式、數(shù)據(jù)集成標(biāo)準(zhǔn)，制定計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬技術(shù)和大數(shù)據(jù)挖掘等標(biāo)準(zhǔn)，制定數(shù)字化樣機(jī)、數(shù)據(jù)仿真工藝流程、工裝研發(fā)和生產(chǎn)物流試驗(yàn)評(píng)估與優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)。

4.3 提高制造過程自動(dòng)化智能化水平標(biāo)準(zhǔn)需求

分析關(guān)鍵零部件智能加工、造船智能焊接、自動(dòng)化裝備及生產(chǎn)線、智能檢測(cè)技術(shù)與裝備、物流自動(dòng)化裝備標(biāo)準(zhǔn)需求，制定曲板、肋骨成形、管子及鐵舾裝等加工數(shù)控化、智能化技術(shù)、成形過程數(shù)字化測(cè)量技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，制定焊接機(jī)器人標(biāo)準(zhǔn)，制定智能化工藝裝備標(biāo)準(zhǔn)，制定視覺測(cè)量、機(jī)器人自動(dòng)化、大數(shù)據(jù)融合、智能診斷等技術(shù)集成標(biāo)準(zhǔn)，制定船舶制造過程分布式智能檢測(cè)技術(shù)與應(yīng)用裝備標(biāo)準(zhǔn)，制定自動(dòng)化導(dǎo)引運(yùn)輸車、自動(dòng)化傳送滾道、自動(dòng)分揀系統(tǒng)、搬運(yùn)機(jī)器人、自動(dòng)分類等自動(dòng)化、智能化裝備標(biāo)準(zhǔn)。

4.4 提高造船過程的信息感知能力標(biāo)準(zhǔn)需求

分析船舶制造數(shù)據(jù)感知網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、信息物理系統(tǒng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)需求，制定實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)獲取船舶制造過程中生產(chǎn)人員、零部件物流與質(zhì)量，生產(chǎn)計(jì)劃執(zhí)行狀態(tài)，生產(chǎn)環(huán)境和能耗，施工質(zhì)量等信息相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。制定船舶制造過程中物與人的智能識(shí)別、定位、跟蹤和監(jiān)控相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。制定通過人機(jī)交互接口實(shí)現(xiàn)和物理進(jìn)程的交互相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。制定海量多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸標(biāo)準(zhǔn)。

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4.5 建造智能車間和智能船廠標(biāo)準(zhǔn)需求

分析船體分段智能制造車間、智能涂裝車間、智能管子車間、智能船廠應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)需求，制定智能單元、智能生產(chǎn)線、感知系統(tǒng)和智能管控系統(tǒng)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，制定透明化協(xié)同管理、數(shù)控設(shè)備智能化的互聯(lián)互通、智能化的生產(chǎn)資源管理、智能化的決策支持相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。制定涂裝智能噴砂、涂漆工藝及工藝知識(shí)庫、涂裝車間智能感知網(wǎng)、計(jì)劃及管控系統(tǒng)、物料智能配送系統(tǒng)、安全智能監(jiān)控系統(tǒng)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，制定智能機(jī)器人標(biāo)準(zhǔn)。制定管子加工智能生產(chǎn)線、管子電子倉庫相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。制定智能計(jì)劃排產(chǎn)、智能生產(chǎn)協(xié)同、智能設(shè)備的互聯(lián)互通、智能資源管理、智能過程管理、智能決策支持等領(lǐng)域相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

5 結(jié)論

本文研究了船舶智能制造與標(biāo)準(zhǔn)體系的基本概念，構(gòu)建船舶智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系的基本原則，體系框架和標(biāo)準(zhǔn)需求，明確了建立船舶智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系的指導(dǎo)思想、基本范圍與架構(gòu)、急需制定的標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目，為開展船舶智能制造關(guān)鍵技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)研究與驗(yàn)證、制定相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)提供基礎(chǔ)，對(duì)構(gòu)建船舶智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系有重要作用。

[1] 工業(yè)和信息化部，國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).國家智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)指南(2015版)[EB/OL].[2016-01-21].http://wenku.baidu.com/view/13f439168bd6318bdebbc01.html.

[2] 工業(yè)和信息化部，財(cái)政部.智能制造發(fā)展規(guī)劃(2016-2020年)[EB/OL].[2016-12-08].http://www.miit.gov.cn/n1146295/n1652858/n652930/n3757018/c5406111/content.html.

[3] 王喜文.中國制造2025解讀：從工業(yè)大國到工業(yè)強(qiáng)國[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2015.

[4] 烏爾里希.森德勒.工業(yè)4.0：即將來襲的第四次工業(yè)革命[M].鄧敏，譯.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2014.

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[6] 張玉奎，張宜群.船舶智能制造技術(shù)頂層研究[J].應(yīng)用科技， 2017，44(1)：5-8.

[7] 岳高峰.標(biāo)準(zhǔn)體系理論與務(wù)實(shí)[M].北京：中國計(jì)量出版社，2011.

[8] 麥綠波，徐曉飛，梁昀，等.智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系構(gòu)建研究[J].中國標(biāo)準(zhǔn)化，2016，10：101-108.

[9] 陳明，梁乃明，方志剛，等.智能制造之路——數(shù)字化工廠[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2016.

Structuring on Intelligent Shipbuilding Standard System

LI Qinan

(Mechanical Engineering School， Jiangsu University of Science and Technology，Zhenjiang 212003, Jiangsu， China)

Standard of the intelligent shipbuilding is analyzed from the perspective of the system to promote the formulation of the standard of the intelligent shipbuilding. Through analyzing the connotation analysis of intelligent shipbuilding and standard system and drawing lessons from the domestic and abroad standards, intelligent shipbuilding principle and scope of standard system of our country are researched. Standard requirement is put forward using the analysis of intelligent function, system level, and life cycle, as well as the intelligent shipbuilding of the key content and process analysis. The intelligent shipbuilding standards architecture, scope and suggestion of the standards formulation are presented. The guiding ideology, basic scope and structure of intelligent shipbuilding standard system is established, and the standard project is urgently needed. The basis for the research and examination of key technical standards for the development of intelligent shipbuilding are provided.

intelligent shipbuilding; standard; system

李奇楠(1994-)，男，碩士研究生，研究方向?yàn)榇皺C(jī)械設(shè)計(jì)、智能制造及其標(biāo)準(zhǔn)化

1000-3878(2017)03-0008-07

U662

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