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智能车间成为未来船舶核心装备发展方向
时间：2016-08-05 15:22:01 点击：次
当前，国外先进造船企业正处于由“工业3.0”向“工业4.0”推进的阶段。日本、韩国等国的先进造船企业普遍使用了数字化技术、自动化技术和精益生产等技术，实现了厂域空间全网络覆盖以及物联网技术和大数据技术的应用，不断推进智能单元向智能生产线推进，为建成智能船厂打下了坚实的基础。相较之下，国内船企在数字化、自动化、精益生产等方面基础薄弱，发展水平参差不齐，尽管少数骨干企业在物联网、智能单元等方面取得了一定进展，但国内骨干船企总体还处于“工业2.0”阶段，正在向“工业3.0”迈进。
爬坡迈坎短板亟待补齐
船舶行业先进制造技术专家组组长林忠钦院士表示，我国船舶工业造船技术与日本、韩国以及欧盟等国家的差距主要体现在四个方面：一是数字化工艺设计能力严重不足；二是船舶建造装备与系统的自动化、智能化水平低；三是造船过程管控缺少有效的数据支持；四是制造技术与信息技术的融合、集成度低。在船舶建造装备方面，我国船企在切割、成形、焊接、涂装等作业方面基本以机械化、半自动化为主，而日韩船企基本已经实现数字化、智能化。在打磨作业环节，国内大多数船企还采取手工作业方式，国外船企已采用了自动化装备。此外，生产流水线作业与日韩船企的差距更加明显。在钢材预处理、型材切割、管子、T型材、小组立、中组立、拼板、平面分段、曲面分段建造过程中，日韩船企已经实现智能自动化流水线及数控自动化流水线作业，而我国还处于刚性自动化流水线作业或者一站式不流水作业的阶段；同时，在中组立焊接方面，国内船企基本上是手工作业，而国外先进船企已实现智能化焊接。目前，日韩先进船企建造自动化率可达68%，甚至更高，但国内骨干造船企业焊接自动化率最高仅为20%左右。为此，我国船企在推行智能制造技术方面，需对标找差，补齐短板。
放眼全球，在推进智能制造的过程中，日本积极推进切割加工机器人、焊接机器人、涂装机器人等智能化装备在船企的应用，构建“中间产品”智能化柔性生产线，提高船舶建造质量和效率。韩国制定了“三步走”的船舶智能制造和船厂发展规划，特别重视信息集成、基于物联网的全要素实时监控、虚拟与物理船舶制造系统融合的智能制造技术应用。欧盟国家在扎实的造船工业基础之上，以全面数字化、模块化和网络化平台为支撑，组建模块化、专业化合作生产的动态联盟，保持在高人力成本下的竞争优势。展望未来，我国船企在推进船舶智能制造的过程中不仅需要提高建造技术，还需要在工艺设计、建造装备、信息技术集成等方面全面发力。
分步实施打造智能车间
结合当前船企在数字化工艺设计、建造水平以及生产车间智能化方面的现状，林忠钦建议，我国船舶工业在推进船舶智能制造的过程中，可通过“三步走”方案，分步实施、逐渐推进。第一步，到2020年，建成智能车间，使造船效率和质量水平接近日韩船企；第二步，到2025年，实现全面信息集成与大数据应用，构建数字化虚拟船厂，并形成智能船厂应用示范与模式，建成智能船厂，促使造船效率和质量水平赶超日韩；第三步，搭建船舶智能制造联盟，引领技术进步与创新。
具体而言，在智能车间建设方面，要构建数字化工艺设计与数据库，实现建造技术的自动化、智能化。同时，要实现车间建造过程全要素的实时感知、智能决策与管控，提升车间管控的实时性、科学性与准确性，全面提高管理效率与水平；构建支撑智能车间建设的互联互通信息平台，完成智能船厂推进的整体方案设计、标准体系建设以及打造造船全过程实时智能管控的信息感知基础。
针对当前国内船企切割、成形、焊接、涂装等作业基本以机械化、半自动化为主的现状，林忠钦建议，船企在实现制造自动化、智能化方面，要重点做足、做实四方面的“功课”。首先，要重点推进关键零部件智能加工，实现曲板、肋骨成形、管子等加工数控化、智能化，提高建造效率与质量；其次，重点推广智能焊接工艺技术、建造质量在线监测技术等的应用，支持国产化造船专用焊接机器人开发与应用，提高船企智能化焊接装备的国产化水平；再次，不断扩大生产自动化装备及生产线应用，实现各类小组立部件、平面分段、曲面分段、涂装等的专业化、自动化、柔性流水式批量生产，提升生产效率；最后，积极投入物流自动化装备，引进自动导引运输车、搬运机器人、自动分类等自动化、智能化装备，提高造船企业物料、部件和分段等的装卸、输送能力及效率。最终目标，是实现建造过程的全面自动化、智能化，大幅提升建造质量和效率，显着改善劳动作业环境，减少人员健康损害。
林忠钦表示，在打造智能车间的过程中，船企除需解决车间层互联互通的智能制造基础平台问题外，还需具备行业整体推进的总体设计、标准体系以及全过程信息感知等基础条件，为进一步推进智能船厂建设打下基础。
多方合力共建智能船厂
采用智能制造技术是我国船企提高造船质量和效率的重要途径，智能制造有助于快速提升我国船舶工业的竞争力。林忠钦表示，船舶工业推进智能制造要通过在智能造船的共性技术上实现突破，推进一批核心装备的研制和普及应用，建立若干示范性企业，使关键造船指标赶超日韩。因此，他建议我国船舶工业在推进智能制造的过程中，坚持政府推动，企业主导，产学研合作，重点引领，有序推进，全面提升我国骨干造船企业的智能制造技术水平。
他指出，一方面，政府及行业管理部门可通过顶层设计，总体规划船舶工业智能制造的推进，通过实施高技术船舶科研专项、智能制造专项以及智能制造试点示范，形成有机推进的工作机制，加快我国船舶工业推进智能制造的步伐。另一方面，船舶企业要主动作为，最大限度地激发企业内生动力，到2020年之前，重点企业完成自动化补课，构建中间产品专业化流水生产体系，推进精益管理；骨干企业在补课基础上，普及数字化工艺设计与数据库，夯实智能制造集成基础；引领企业在补课、普及基础上，重点开展智能车间的试点示范工作。此外，要推动产学研合作攻关，整合船舶工业重要资源，搭建产学研联合攻关平台，研究突破智能制造关键共性技术、支撑智能制造试点示范、推进智能制造标准制定与新模式应用。
除此之外，船舶企业还需要加强人才队伍建设，孵化一批提供船舶智能制造核心装备、系统解决方案的支撑性企业，及时归纳总结标准制定、试点示范等推进工作的研究成果，形成具有实用性和行业可推广性的研究成果，推动行业整体技术进步；在造船设计、生产、管理各领域推广精益文化，构建学习型组织，支撑企业效率与质量的持续提高，为推进船舶智能制造营造良好的生态文化氛围。
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