船舶智能制造技术的应用及发展趋势

现阶段智能制造技术在船舶制造行业中的应用主要包含智能设计、智能运营、智能服务、智能操控、智能制造以及云计算平台等。从智能设计角度来看,应当从需求方面着手开展多层次的柔性设计,采取模块化形式以提高船舶设计的便利性。

引言

伴随信息技术的快速发展,并且逐渐渗透进传统制造行业,现代化工业已进入智能制造时期。为了牢牢把握此全新的发展机遇,我们国家的各个行业都在加速创新发展,形成若干全新的产业、模式等。现阶段,全球海运量增加缓慢、内生动力欠缺,船舶行业亟待创新发展,面对产业结构转型的新要求,发展船舶智能制造技术是极其必要的,同样还是我国建设造船强国的重要渠道。

1、船舶制造现状

进入“十三五”时期以来,党和国家对海洋领域的关注度不断提升。尤其是“一带一路”、“建设海洋强国”等战略的提出,我们国家发展海洋经济的急切诉求上升到了全新的高度。在如此的环境下,国内船舶制造行业取得了显著的发展成绩,主要反映在以下几个方面:第一,科技创新水平进一步加强;第二,产量与产能有大幅度提升;第三,配套智能化有重大突破;第四,海工装备在国际市场中的占比显著增加;第五,产业集中度不断增强。整体而言,国内船舶制造行业已经初步形成现代化制造的理念。但是,船舶制造行业在不断发展环节存在的问题同样应引起高度重视,在高附加值与高技术含量的市场竞争当中远不及韩、日等造船强国。导致我国船舶制造行业“大而不强”的原因,除了核心技术研发不到位以外,船舶及相关设施制造端的问题也是非常重要的限制因素。相较于韩、日造船强国,国内船舶制造行业在制造成本、效率以及人工数量等层面都有比较大的差距。有些企业采取自主研制及引入技术等形式,以逐渐降低制造技术方面的差距。在国家“两化”战略的前提下,国内制造领域的信息化进程不断加速,数字化技术逐步渗透进船舶制造行业。

相关数据显示:船舶等领域的数字化设计工具利用率在85%以上;并且,高速轨道交通、智能制造以及海洋工程等行业的产值占比在10%以上。在船舶制造技术信息化、智能化背景下,船舶行业既往的粗放型设计、制造形式有着翻天覆地的变化。

2、船舶智能制造技术应用

2.1船舶智能制造的关键技术

1)人工智能技术

在现代制造业发展过程中,人工智能起着无可取代的作用;智能机器人、语音与图像识别、专家系统以及多信息传感等先进技术,促进了生产效率的不断加强。在船舶设计环节,工艺设计及概念设计是大部分专家创造性思维的重要体现,应对其进行详细的分析、判断等。对于经验的归纳及分析,若通过人工来完成,则需耗费大量的人力、时间。在船舶设计过程中,采用专家系统,可以有效地让设计工作者从繁杂的劳动当中释放出来。从船舶智能设计、制造以及运行等角度来看,充分发挥人工智能深度学习的优势,能够创建起成熟的智能设计、制造、运行及管理体系,不断优化从设计、开发直到制造的智能化控制机制。

2)物联网、云计算、大数据

物联网在虚拟环境与现实世界间架起了“桥梁”,在很大程度上缩小了物和人在空间上的距离,给人们的日常生活、生产带来了极大的便利。物联网技术有助于加速对船舶制造数据的传递及处理,推进船舶制造资源分配的最优化。云计算为数据信息的处理、储存等创造了可靠、安全的环境,促进各个制造设施间的数据分享,为船舶设计、制造及运行等提供高效的数据支持。大数据是以物联网为基础而产生的海量数据,大数据依靠云计算在数据处理、储存方面的优势,全面挖掘数据的隐藏价值。对于从制造过程、设施以及生态链上搜集到的大量数据开展分析,从而向用户提供高质量的服务。

3)虚拟仿真技术

采取虚拟仿真技术,在虚拟的条件下整个供应链条相互分工、协作,切实转变了以往“调试、修改、加工”的制造方法,在虚拟仿真技术的支撑下对制造的整个环节进行模拟,事先对各种性能进行预估、检验以及判断等,进而提高制造的效率,尽可能避免因为初期设计不足而导致后期的返工。在船舶制造行业,创建虚拟模型以预测产品或许会出现的问题,不再依靠原型样机开展重复多次修改,推动传统制造模式逐渐摆脱依靠经验的束缚,还能够让分布于不同地区、不同岗位的工作人员在相同的船舶模型内同步开展工作,强化各相关方面的沟通、互动。

2.2智能制造技术在船舶制造中的应用

现阶段智能制造技术在船舶制造行业中的应用主要包含智能设计、智能运营、智能服务、智能操控、智能制造以及云计算平台等。从智能设计角度来看,应当从需求方面着手开展多层次的柔性设计,采取模块化形式以提高船舶设计的便利性。从智能运营角度来看,通过使用物联网、计算机等先进技术以不断降低船舶制造管理的困难程度,采取现代化的方式促进船舶制造、运营的智能化。从智能服务角度来看,其主要反映在船舶制造全周期的信息反馈及处理方面,能够更加快捷、便利的对船舶制造进行控制。从智能操纵角度来看,在船舶制造的大部分状况下无需人为操作就能够及时发现制造环节产生的问题,同时能够自动加以纠正,如此就大幅度减少了人工成本,有助于加强船舶制造的效率。从智能制造角度来看,所有模块都能够在计算机的支持下开展预先设计,具体运作环节仅需根据对应的流程操作即可,如果发生异常的问题,机器自身就会即刻做出判断,接着开展有针对性的纠正。从云计算平台角度来看,其能够高效采集、处理所有的数据,为以上五类“智能”奠定数据基础,从而产生系统化的循环。在此系统的支持下,能够妥善化解现有船舶制造模式存在的不足,有助于大大加强船舶制造的智能化及集成化水平。

3、船舶智能制造技术发展趋势

在科学技术迅速发展的大环境下,必定会形成多样化的船舶制造技术。在我国已有的船舶工业标准机制中,除了信息化技术手段以及应用领域的极少许数据库标准、3D模型以外,并不存在关于智能化制造及数字化车间的标准。基于国家智能制造标准机制构建指引与船舶智能制造技术发展趋势,在已有船舶行业标准机制的前提下,构建与高技术含量船舶和海洋工程装备相关的智能制造标准机制,是动态化创新、改革的过程;应当首先确定“迫切的、重要的、成熟的”标准,完成好标准审核、及时修订等工作,通过“滚雪球”的形式,由点到线、由线到面,进一步优化船舶智能制造标准机制。

4、结语

总体而言,伴随信息化时代的来临,世界制造领域的智能化已迈入高速发展阶段。在当前的市场背景下,必须逐渐提升船舶制造的智能化程度,确保船舶制造企业可以在日益加剧的市场竞争中处于优势方。目前,船舶智能制造已成为实现“海洋强国”战略目标的中坚力量,为船舶行业的创新发展提供源源不断的动力,推动我国船舶制造行业的高质量发展。

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