智能制造技術(shù)在船舶行業(yè)的應(yīng)用探究

陸慶新

摘要：當(dāng)前，智能制造技術(shù)正在世界領(lǐng)先的造船廠發(fā)展火熱，它主要用以提高船舶設(shè)計和生產(chǎn)的效率和質(zhì)量。近年來，我國在造船的智能數(shù)字化方面開展了大量的工作，大家都將發(fā)展的中心設(shè)為了船舶的智能制造上了，因此，密切關(guān)注智能制造技術(shù)的使用和發(fā)展趨勢顯得非常重要。

關(guān)鍵詞：智能制造技術(shù);船舶行業(yè);應(yīng)用

中圖分類號：F407.474? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）12-0180-02

0? 引言

在促進創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)發(fā)展的同時，該產(chǎn)業(yè)的發(fā)展不可避免地要與商品制度的變化和新產(chǎn)業(yè)的誕生相吻合?？紤]到當(dāng)前的國際形勢，國內(nèi)對航運的需求不足，因此，船舶行業(yè)想要緊跟時代發(fā)展步伐面臨著更大的挑戰(zhàn)，其必須迅速解決產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)問題。而亞洲是世界造船中心，其中中國、韓國和日本為主要位置。韓國和日本在造船業(yè)中處于較高水平，但提供尖端技術(shù)的卻是歐美國家，他們制造的船只具有很高的技術(shù)價值，因此在市場上具有競爭優(yōu)勢。而我國的造船業(yè)具有悠久的傳統(tǒng)制造歷史，因此在全球航運不景氣期間受到了更為深刻的市場影響。

1? 船舶制造現(xiàn)狀

進入“十三五”時期以來，黨和國家開始更加重視海事領(lǐng)域。特別是“一帶一路”和“海上力量建設(shè)”戰(zhàn)略的提出，我國發(fā)展海洋經(jīng)濟的需求日益迫切。在這些條件下，我國的造船業(yè)正在經(jīng)歷強勁的增長，這主要可以從以下方面看出：①創(chuàng)新水平提高;②生產(chǎn)能力提高;③在保持獨立自主方面取得了巨大成功;④外國技術(shù)在國際市場上的份額已大大減小;⑤產(chǎn)業(yè)集中度正在增加。但是，考慮到造船業(yè)的持續(xù)發(fā)展，在高科技內(nèi)容市場競爭中，我國落后于韓國和日本等主要造船大國。除了缺乏重要技術(shù)的研發(fā)外，能否完成船舶及相關(guān)設(shè)施建設(shè)的問題也是一個非常重要的限制因素，因為這里沒有“龐大所以強大的制造業(yè)”這一論斷。我們國家的造船業(yè)與韓國和日本的造船業(yè)相比，自主造船業(yè)在生產(chǎn)成本、效率和人工方面有很大差距，所以一些企業(yè)正在開發(fā)和實施獨立的研究和技術(shù)，以逐步彌合制造技術(shù)的差距。按照國家“兩個工業(yè)化”戰(zhàn)略的規(guī)劃，全國制造業(yè)信息化進程加快，數(shù)字技術(shù)逐漸也進入到了造船業(yè)。高鐵、智能制造、海洋工程等行業(yè)的產(chǎn)值均超過10%。在造船技術(shù)原有技術(shù)的基礎(chǔ)上，MES和ERP，工業(yè)機器人，新型傳感器和智能控制系統(tǒng)等信息設(shè)備已在造船企業(yè)中廣泛使用，但世界上最先進的技術(shù)是信息集成和生產(chǎn)過程之間信息交互，與他們進行相比，我國的造船方法還是有明顯的缺點，因此總的來說，目前我國造船設(shè)備的智能水平相對較低，“信息孤島”問題仍然存在，沒有達到與整合大規(guī)模合作和創(chuàng)新的可能性相適應(yīng)的高水平階段。

2? 船舶智能制造的關(guān)鍵技術(shù)

2.1 人工智能技術(shù)

在現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展中，人工智能在諸如智能機器人，語音和圖像識別以及特殊的多信息檢測系統(tǒng)等先進技術(shù)中發(fā)揮了無與倫比的作用，它顯著的提高了制造業(yè)連續(xù)生產(chǎn)的效率。造船設(shè)計的過程開發(fā)和概念設(shè)計是大多數(shù)專業(yè)人員的創(chuàng)新思維的重要表達方式，它需要詳細的分析和果斷地決策，在設(shè)計船舶的過程中，可以使用特殊的系統(tǒng)來有效地保護設(shè)計任務(wù)免受復(fù)雜任務(wù)的影響。在船舶智能制造的設(shè)計，建造和運行方面，人工智能是指從設(shè)計、開發(fā)到生產(chǎn)從設(shè)計、建造、運行到開發(fā)的智能系統(tǒng)的持續(xù)實施運作的。從某種意義上說，智能制造技術(shù)確實是制造技術(shù)和人工智能的結(jié)合。在現(xiàn)代社會中，智能制造是傳統(tǒng)人工智能在制造業(yè)中的一種應(yīng)用，它從人工知識的簡單應(yīng)用變成了系統(tǒng)的對象，建立起了一個智能工廠以實現(xiàn)目標(biāo)智能制造。

2.2 物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)

物聯(lián)網(wǎng)是虛擬環(huán)境和現(xiàn)實世界之間的“橋梁”。它顯著縮小了物體與人之間的空間距離，并大大簡化了人的日常生活和生產(chǎn)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可加速造船數(shù)據(jù)的傳輸和處理，并有助于優(yōu)化造船資源的分配。云計算為數(shù)據(jù)處理和存儲創(chuàng)建了可靠和安全的環(huán)境，促進了不同制造設(shè)施之間的數(shù)據(jù)交換，并為船舶的設(shè)計，建造和運營提供了有效的數(shù)據(jù)支持，大數(shù)據(jù)是基于物聯(lián)網(wǎng)的大量數(shù)據(jù)，其利用云計算來處理和存儲數(shù)據(jù)，通過分析在生產(chǎn)線環(huán)境中收集的大量數(shù)據(jù)，為用戶提供了高質(zhì)量的服務(wù)。

2.3 虛擬仿真技術(shù)

在虛擬環(huán)境中，通常實施虛擬建模技術(shù)來對供應(yīng)鏈分工，從而有效地替代“調(diào)試、修改、加工”的舊生產(chǎn)方法。使用虛擬仿真技術(shù)仿真整個制造過程，需要預(yù)先模擬制造過程，進行預(yù)防性檢查和評估各種措施，以提高工廠的效率并防止由于初步設(shè)計不足而導(dǎo)致的未來工作。在造船業(yè)中，他們不需要直接創(chuàng)建原型，而只需要創(chuàng)建虛擬模型來預(yù)測產(chǎn)品問題即可，逐漸積累經(jīng)驗并將虛擬模型轉(zhuǎn)換為常規(guī)生產(chǎn)模型。在不同的地方，船員們在同一個船模上共同努力，以改善所涉各個方面的交流與互動。例如，當(dāng)使用虛擬仿真技術(shù)設(shè)計船用發(fā)動機導(dǎo)管系統(tǒng)時，設(shè)計人員可以“插入”并放置管道以檢查是否存在干擾。

3? 智能制造技術(shù)在船舶行業(yè)的應(yīng)用

3.1 船舶行業(yè)智能制造的框架

在造船業(yè)中使用智能制造技術(shù)，可以通過對不同數(shù)據(jù)進行分析來簡化總體生產(chǎn)管理流程。在造船、物流管理和制造方面，它可以有效地建立生產(chǎn)鏈，并顯著提高造船業(yè)工作效率。根據(jù)一些發(fā)達國家的造船經(jīng)驗，自智能制造技術(shù)引入以來，整個造船行業(yè)的發(fā)展得到了改進，智能制造技術(shù)不僅可以實現(xiàn)信息交互，而且還可以實現(xiàn)各個方向的生產(chǎn)管理，并集成了最新的生產(chǎn)方法以提高生產(chǎn)水平。如圖1所示，這是現(xiàn)代智能造船的基本結(jié)構(gòu)，該框架由許多模塊組成，包括原材料，存儲設(shè)備，數(shù)字平臺，現(xiàn)代裝配線的機器人處理，智能噴涂和智能裝載。每個模塊代表專業(yè)的信息收集和處理，因為每個模塊之間的交互相對緊密，可以快速發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)問題，并且生產(chǎn)環(huán)境高效靈活。

3.2 智能制造技術(shù)的具體應(yīng)用方向

在某些情況下，智能制造技術(shù)主要出現(xiàn)在造船業(yè)的六個方面，它們分別是智能控制、智能服務(wù)、智能運營、智能制造、智能設(shè)計和云計算平臺。在設(shè)計方面，用戶可以根據(jù)需要使用響應(yīng)式多維設(shè)計入門模塊，提高工作項目的靈活性并降低在計算機上管理智能制造技術(shù)的復(fù)雜性。用戶還可以使用這些方法來用于物聯(lián)網(wǎng)，智能服務(wù)，這些首先體現(xiàn)在生產(chǎn)過程中信息的相互處理中，從而使得人們很容易管理整個生產(chǎn)。在許多情況下，智能工作并不意味著智能制造過程，用戶通過參與操作可以識別自己的問題并解決操作問題，從而減少人工成本并幫助提高生產(chǎn)效率。智能制造是最重要的鏈接，每個模塊都可以設(shè)計，在計算機上工作時，用戶只需提前完成以下步驟，如果存在特定問題，系統(tǒng)可以識別并進行有針對性的調(diào)整。在整個制造過程中，云計算平臺可以通過詳細收集和分析數(shù)據(jù)來創(chuàng)建整體周期，從而為五種領(lǐng)先的智能服務(wù)提供數(shù)據(jù)支持。對于傳統(tǒng)造船固有的缺點，該系統(tǒng)對于改善造船過程的集成和自動化可能非常有效和有用。

3.3 智能制造技術(shù)應(yīng)用在船舶行業(yè)的優(yōu)勢

智能制造技術(shù)應(yīng)用在船舶行業(yè)的好處主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

3.3.1 完善造船體系

智能制造系統(tǒng)不再是純粹的艦船單位，而是在集成了信息和某些子系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，從設(shè)計服務(wù)、運營、制造等各個方面進行系統(tǒng)分析。因此，制造過程中的許多干擾因素有助于船上人員工作的整體管理。

3.3.2 信息水平有所提高

智能制造船舶系統(tǒng)使用云計算進行數(shù)據(jù)分析和決策支持。同時，使用虛擬現(xiàn)實和智能識別技術(shù)可以為生產(chǎn)過程的操作提供智能服務(wù)，這有助于減少體力勞動并提高生產(chǎn)智能。

3.3.3 勞動力的靈活性較高

船舶系統(tǒng)在設(shè)計采用模塊化管理方法，在設(shè)計、建造和運營的每個階段都要考慮到不同的要求。因此，總體制造靈活性相對較高，并且可以對要求和產(chǎn)品進行各種調(diào)整。

3.3.4 增強了造船企業(yè)的協(xié)同效應(yīng)

現(xiàn)有的造船企業(yè)通常不會在生產(chǎn)過程中考慮其運營和維護，但是可以在租用智能制造船舶系統(tǒng)后獲得信息，使其可以有效地滿足任何要求。

4? 船舶智能制造技術(shù)發(fā)展趨勢

隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，各種造船技術(shù)得到了全面的發(fā)展。除了3D信息技術(shù)模型和一些數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)和范圍以外，我國目前的工業(yè)造船系統(tǒng)還沒有智能制造標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)字車間。根據(jù)國家制定標(biāo)準(zhǔn)智能制造系統(tǒng)的準(zhǔn)則以及現(xiàn)有智能制造技術(shù)傳動和標(biāo)準(zhǔn)船舶行業(yè)機構(gòu)的發(fā)展趨勢，高科技船舶和非技術(shù)設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)智能制造機構(gòu)的開發(fā)是一個動態(tài)的過程。接下來的第一步，應(yīng)將其定義為“常規(guī)中級風(fēng)險”標(biāo)準(zhǔn)，用于及時的檢查船舶智能制造是否符合標(biāo)準(zhǔn)。

5? 結(jié)語

隨著信息時代的到來，全球工業(yè)智能正進入快速發(fā)展階段。在當(dāng)前市場的情況下，我國有必要逐步提高造船業(yè)的制造水平，以使造船企業(yè)能夠在競爭中獲得優(yōu)勢。目前，智能制造正成為實現(xiàn)“海洋強國”戰(zhàn)略目標(biāo)的支柱，船舶行業(yè)的開拓者也在不斷推動我國造船業(yè)的蓬勃發(fā)展，為我國船舶制造行業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展做出貢獻。

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