船舶智能制造技術的應用及發(fā)展趨勢

現(xiàn)階段智能制造技術在船舶制造行業(yè)中的應用主要包含智能設計、智能運營、智能服務、智能操控、智能制造以及云計算平臺等。從智能設計角度來看,應當從需求方面著手開展多層次的柔性設計,采取模塊化形式以提高船舶設計的便利性。

引言

伴隨信息技術的快速發(fā)展,并且逐漸滲透進傳統(tǒng)制造行業(yè),現(xiàn)代化工業(yè)已進入智能制造時期。為了牢牢把握此全新的發(fā)展機遇,我們國家的各個行業(yè)都在加速創(chuàng)新發(fā)展,形成若干全新的產業(yè)、模式等。現(xiàn)階段,全球海運量增加緩慢、內生動力欠缺,船舶行業(yè)亟待創(chuàng)新發(fā)展,面對產業(yè)結構轉型的新要求,發(fā)展船舶智能制造技術是極其必要的,同樣還是我國建設造船強國的重要渠道。

1、船舶制造現(xiàn)狀

進入“十三五”時期以來,黨和國家對海洋領域的關注度不斷提升。尤其是“一帶一路”、“建設海洋強國”等戰(zhàn)略的提出,我們國家發(fā)展海洋經濟的急切訴求上升到了全新的高度。在如此的環(huán)境下,國內船舶制造行業(yè)取得了顯著的發(fā)展成績,主要反映在以下幾個方面:第一,科技創(chuàng)新水平進一步加強;第二,產量與產能有大幅度提升;第三,配套智能化有重大突破;第四,海工裝備在國際市場中的占比顯著增加;第五,產業(yè)集中度不斷增強。整體而言,國內船舶制造行業(yè)已經初步形成現(xiàn)代化制造的理念。但是,船舶制造行業(yè)在不斷發(fā)展環(huán)節(jié)存在的問題同樣應引起高度重視,在高附加值與高技術含量的市場競爭當中遠不及韓、日等造船強國。導致我國船舶制造行業(yè)“大而不強”的原因,除了核心技術研發(fā)不到位以外,船舶及相關設施制造端的問題也是非常重要的限制因素。相較于韓、日造船強國,國內船舶制造行業(yè)在制造成本、效率以及人工數(shù)量等層面都有比較大的差距。有些企業(yè)采取自主研制及引入技術等形式,以逐漸降低制造技術方面的差距。在國家“兩化”戰(zhàn)略的前提下,國內制造領域的信息化進程不斷加速,數(shù)字化技術逐步滲透進船舶制造行業(yè)。

相關數(shù)據(jù)顯示:船舶等領域的數(shù)字化設計工具利用率在85%以上;并且,高速軌道交通、智能制造以及海洋工程等行業(yè)的產值占比在10%以上。在船舶制造技術信息化、智能化背景下,船舶行業(yè)既往的粗放型設計、制造形式有著翻天覆地的變化。

2、船舶智能制造技術應用

2.1船舶智能制造的關鍵技術

1)人工智能技術

在現(xiàn)代制造業(yè)發(fā)展過程中,人工智能起著無可取代的作用;智能機器人、語音與圖像識別、專家系統(tǒng)以及多信息傳感等先進技術,促進了生產效率的不斷加強。在船舶設計環(huán)節(jié),工藝設計及概念設計是大部分專家創(chuàng)造性思維的重要體現(xiàn),應對其進行詳細的分析、判斷等。對于經驗的歸納及分析,若通過人工來完成,則需耗費大量的人力、時間。在船舶設計過程中,采用專家系統(tǒng),可以有效地讓設計工作者從繁雜的勞動當中釋放出來。從船舶智能設計、制造以及運行等角度來看,充分發(fā)揮人工智能深度學習的優(yōu)勢,能夠創(chuàng)建起成熟的智能設計、制造、運行及管理體系,不斷優(yōu)化從設計、開發(fā)直到制造的智能化控制機制。

2)物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)

物聯(lián)網(wǎng)在虛擬環(huán)境與現(xiàn)實世界間架起了“橋梁”,在很大程度上縮小了物和人在空間上的距離,給人們的日常生活、生產帶來了極大的便利。物聯(lián)網(wǎng)技術有助于加速對船舶制造數(shù)據(jù)的傳遞及處理,推進船舶制造資源分配的最優(yōu)化。云計算為數(shù)據(jù)信息的處理、儲存等創(chuàng)造了可靠、安全的環(huán)境,促進各個制造設施間的數(shù)據(jù)分享,為船舶設計、制造及運行等提供高效的數(shù)據(jù)支持。大數(shù)據(jù)是以物聯(lián)網(wǎng)為基礎而產生的海量數(shù)據(jù),大數(shù)據(jù)依靠云計算在數(shù)據(jù)處理、儲存方面的優(yōu)勢,全面挖掘數(shù)據(jù)的隱藏價值。對于從制造過程、設施以及生態(tài)鏈上搜集到的大量數(shù)據(jù)開展分析,從而向用戶提供高質量的服務。

3)虛擬仿真技術

采取虛擬仿真技術,在虛擬的條件下整個供應鏈條相互分工、協(xié)作,切實轉變了以往“調試、修改、加工”的制造方法,在虛擬仿真技術的支撐下對制造的整個環(huán)節(jié)進行模擬,事先對各種性能進行預估、檢驗以及判斷等,進而提高制造的效率,盡可能避免因為初期設計不足而導致后期的返工。在船舶制造行業(yè),創(chuàng)建虛擬模型以預測產品或許會出現(xiàn)的問題,不再依靠原型樣機開展重復多次修改,推動傳統(tǒng)制造模式逐漸擺脫依靠經驗的束縛,還能夠讓分布于不同地區(qū)、不同崗位的工作人員在相同的船舶模型內同步開展工作,強化各相關方面的溝通、互動。

2.2智能制造技術在船舶制造中的應用

現(xiàn)階段智能制造技術在船舶制造行業(yè)中的應用主要包含智能設計、智能運營、智能服務、智能操控、智能制造以及云計算平臺等。從智能設計角度來看,應當從需求方面著手開展多層次的柔性設計,采取模塊化形式以提高船舶設計的便利性。從智能運營角度來看,通過使用物聯(lián)網(wǎng)、計算機等先進技術以不斷降低船舶制造管理的困難程度,采取現(xiàn)代化的方式促進船舶制造、運營的智能化。從智能服務角度來看,其主要反映在船舶制造全周期的信息反饋及處理方面,能夠更加快捷、便利的對船舶制造進行控制。從智能操縱角度來看,在船舶制造的大部分狀況下無需人為操作就能夠及時發(fā)現(xiàn)制造環(huán)節(jié)產生的問題,同時能夠自動加以糾正,如此就大幅度減少了人工成本,有助于加強船舶制造的效率。從智能制造角度來看,所有模塊都能夠在計算機的支持下開展預先設計,具體運作環(huán)節(jié)僅需根據(jù)對應的流程操作即可,如果發(fā)生異常的問題,機器自身就會即刻做出判斷,接著開展有針對性的糾正。從云計算平臺角度來看,其能夠高效采集、處理所有的數(shù)據(jù),為以上五類“智能”奠定數(shù)據(jù)基礎,從而產生系統(tǒng)化的循環(huán)。在此系統(tǒng)的支持下,能夠妥善化解現(xiàn)有船舶制造模式存在的不足,有助于大大加強船舶制造的智能化及集成化水平。

3、船舶智能制造技術發(fā)展趨勢

在科學技術迅速發(fā)展的大環(huán)境下,必定會形成多樣化的船舶制造技術。在我國已有的船舶工業(yè)標準機制中,除了信息化技術手段以及應用領域的極少許數(shù)據(jù)庫標準、3D模型以外,并不存在關于智能化制造及數(shù)字化車間的標準?;趪抑悄苤圃鞓藴蕶C制構建指引與船舶智能制造技術發(fā)展趨勢,在已有船舶行業(yè)標準機制的前提下,構建與高技術含量船舶和海洋工程裝備相關的智能制造標準機制,是動態(tài)化創(chuàng)新、改革的過程;應當首先確定“迫切的、重要的、成熟的”標準,完成好標準審核、及時修訂等工作,通過“滾雪球”的形式,由點到線、由線到面,進一步優(yōu)化船舶智能制造標準機制。

4、結語

總體而言,伴隨信息化時代的來臨,世界制造領域的智能化已邁入高速發(fā)展階段。在當前的市場背景下,必須逐漸提升船舶制造的智能化程度,確保船舶制造企業(yè)可以在日益加劇的市場競爭中處于優(yōu)勢方。目前,船舶智能制造已成為實現(xiàn)“海洋強國”戰(zhàn)略目標的中堅力量,為船舶行業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展提供源源不斷的動力,推動我國船舶制造行業(yè)的高質量發(fā)展。

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