智能制造技术在船舶行业的应用探究

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  摘要:当前,智能制造技术正在世界领先的造船厂发展火热,它主要用以提高船舶设计和生产的效率和质量。近年来,我国在造船的智能数字化方面开展了大量的工作,大家都将发展的中心设为了船舶的智能制造上了,因此,密切关注智能制造技术的使用和发展趋势显得非常重要。
  关键词:智能制造技术;船舶行业;应用
   中图分类号:F407.474                                   文献标识码:A                                  文章编号:1674-957X(2021)12-0180-02
  0  引言
  在促进创新产业发展的同时,该产业的发展不可避免地要与商品制度的变化和新产业的诞生相吻合。考虑到当前的国际形势,国内对航运的需求不足,因此,船舶行业想要紧跟时代发展步伐面临着更大的挑战,其必须迅速解决产业结构问题。而亚洲是世界造船中心,其中中国、韩国和日本为主要位置。韩国和日本在造船业中处于较高水平,但提供尖端技术的却是欧美国家,他们制造的船只具有很高的技术价值,因此在市场上具有竞争优势。而我国的造船业具有悠久的传统制造历史,因此在全球航运不景气期间受到了更为深刻的市场影响。
  1  船舶制造现状
  进入“十三五”时期以来,党和国家开始更加重视海事领域。特别是“一带一路”和“海上力量建设”战略的提出,我国发展海洋经济的需求日益迫切。在这些条件下,我国的造船业正在经历强劲的增长,这主要可以从以下方面看出:①创新水平提高;②生产能力提高;③在保持独立自主方面取得了巨大成功;④外国技术在国际市场上的份额已大大减小;⑤产业集中度正在增加。但是,考虑到造船业的持续发展,在高科技内容市场竞争中,我国落后于韩国和日本等主要造船大国。除了缺乏重要技术的研发外,能否完成船舶及相关设施建设的问题也是一个非常重要的限制因素,因为这里没有“庞大所以强大的制造业”这一论断。我们国家的造船业与韩国和日本的造船业相比,自主造船业在生产成本、效率和人工方面有很大差距,所以一些企业正在开发和实施独立的研究和技术,以逐步弥合制造技术的差距。按照国家“两个工业化”战略的规划,全国制造业信息化进程加快,数字技术逐渐也进入到了造船业。高铁、智能制造、海洋工程等行业的产值均超过10%。在造船技术原有技术的基础上,MES和ERP,工业机器人,新型传感器和智能控制系统等信息设备已在造船企业中广泛使用,但世界上最先进的技术是信息集成和生产过程之间信息交互,与他们进行相比,我国的造船方法还是有明显的缺点,因此总的来说,目前我国造船设备的智能水平相对较低,“信息孤岛”问题仍然存在,没有达到与整合大规模合作和创新的可能性相适应的高水平阶段。
  2  船舶智能制造的关键技术
  2.1 人工智能技术
  在现代制造业的发展中,人工智能在诸如智能机器人,语音和图像识别以及特殊的多信息检测系统等先进技术中发挥了无与伦比的作用,它显著的提高了制造业连续生产的效率。造船设计的过程开发和概念设计是大多数专业人员的创新思维的重要表达方式,它需要详细的分析和果断地决策,在设计船舶的过程中,可以使用特殊的系统来有效地保护设计任务免受复杂任务的影响。在船舶智能制造的设计,建造和运行方面,人工智能是指从设计、开发到生产从设计、建造、运行到开发的智能系统的持续实施运作的。从某种意义上说,智能制造技术确实是制造技术和人工智能的结合。在现代社会中,智能制造是传统人工智能在制造业中的一种应用,它从人工知识的简单应用变成了系统的对象,建立起了一个智能工厂以实现目标智能制造。
  2.2 物联网、云计算、大数据
  物联网是虚拟环境和现实世界之间的“桥梁”。它显着缩小了物体与人之间的空间距离,并大大简化了人的日常生活和生产。物联网技术可加速造船数据的传输和处理,并有助于优化造船资源的分配。云计算为数据处理和存储创建了可靠和安全的环境,促进了不同制造设施之间的数据交换,并为船舶的设计,建造和运营提供了有效的数据支持,大数据是基于物联网的大量数据,其利用云计算来处理和存储数据,通过分析在生产线环境中收集的大量数据,为用户提供了高质量的服务。
  2.3 虚拟仿真技术
  在虚拟环境中,通常实施虚拟建模技术来对供应链分工,从而有效地替代“调试、修改、加工”的旧生产方法。使用虚拟仿真技术仿真整个制造过程,需要预先模拟制造过程,进行预防性检查和评估各种措施,以提高工厂的效率并防止由于初步设计不足而导致的未来工作。在造船业中,他们不需要直接创建原型,而只需要创建虚拟模型来预测产品问题即可,逐渐积累经验并将虚拟模型转换为常规生产模型。在不同的地方,船员们在同一个船模上共同努力,以改善所涉各个方面的交流与互动。例如,当使用虚拟仿真技术设计船用发动机导管系统时,设计人员可以“插入”并放置管道以检查是否存在干扰。
  3  智能制造技术在船舶行业的应用
  3.1 船舶行业智能制造的框架
  在造船业中使用智能制造技术,可以通过对不同数据进行分析来简化总体生产管理流程。在造船、物流管理和制造方面,它可以有效地建立生产链,并显着提高造船业工作效率。根据一些发达国家的造船经验,自智能制造技术引入以来,整个造船行业的发展得到了改进,智能制造技术不仅可以实现信息交互,而且还可以实现各个方向的生产管理,并集成了最新的生产方法以提高生产水平。如图1所示,这是现代智能造船的基本结构,该框架由许多模块组成,包括原材料,存储设备,数字平台,现代装配线的机器人处理,智能喷涂和智能装载。每个模块代表专业的信息收集和處理,因为每个模块之间的交互相对紧密,可以快速发现生产问题,并且生产环境高效灵活。   3.2 智能制造技术的具体应用方向
  在某些情况下,智能制造技术主要出现在造船业的六个方面,它们分别是智能控制、智能服务、智能运营、智能制造、智能设计和云计算平台。在设计方面,用户可以根据需要使用响应式多维设计入门模块,提高工作项目的灵活性并降低在计算机上管理智能制造技术的复杂性。用户还可以使用这些方法来用于物联网,智能服务,这些首先体现在生产过程中信息的相互处理中,从而使得人们很容易管理整个生产。在许多情况下,智能工作并不意味着智能制造过程,用户通过参与操作可以识别自己的问题并解决操作问题,从而减少人工成本并帮助提高生产效率。智能制造是最重要的链接,每个模块都可以设计,在计算机上工作时,用户只需提前完成以下步骤,如果存在特定问题,系统可以识别并进行有针对性的调整。在整个制造过程中,云计算平台可以通过详细收集和分析数据来创建整体周期,从而为五种领先的智能服务提供数据支持。对于传统造船固有的缺点,该系统对于改善造船过程的集成和自动化可能非常有效和有用。
  3.3 智能制造技术应用在船舶行业的优势
  智能制造技术应用在船舶行业的好处主要体现在以下几个方面:
  3.3.1 完善造船体系
  智能制造系统不再是纯粹的舰船單位,而是在集成了信息和某些子系统的基础上,从设计服务、运营、制造等各个方面进行系统分析。因此,制造过程中的许多干扰因素有助于船上人员工作的整体管理。
  3.3.2 信息水平有所提高
  智能制造船舶系统使用云计算进行数据分析和决策支持。同时,使用虚拟现实和智能识别技术可以为生产过程的操作提供智能服务,这有助于减少体力劳动并提高生产智能。
  3.3.3 劳动力的灵活性较高
  船舶系统在设计采用模块化管理方法,在设计、建造和运营的每个阶段都要考虑到不同的要求。因此,总体制造灵活性相对较高,并且可以对要求和产品进行各种调整。
  3.3.4 增强了造船企业的协同效应
  现有的造船企业通常不会在生产过程中考虑其运营和维护,但是可以在租用智能制造船舶系统后获得信息,使其可以有效地满足任何要求。
  4  船舶智能制造技术发展趋势
  随着科学技术的飞速发展,各种造船技术得到了全面的发展。除了3D信息技术模型和一些数据库标准和范围以外,我国目前的工业造船系统还没有智能制造标准和数字车间。根据国家制定标准智能制造系统的准则以及现有智能制造技术传动和标准船舶行业机构的发展趋势,高科技船舶和非技术设备的标准智能制造机构的开发是一个动态的过程。接下来的第一步,应将其定义为“常规中级风险”标准,用于及时的检查船舶智能制造是否符合标准。
  5  结语
  随着信息时代的到来,全球工业智能正进入快速发展阶段。在当前市场的情况下,我国有必要逐步提高造船业的制造水平,以使造船企业能够在竞争中获得优势。目前,智能制造正成为实现“海洋强国”战略目标的支柱,船舶行业的开拓者也在不断推动我国造船业的蓬勃发展,为我国船舶制造行业的高质量发展做出贡献。
  参考文献:
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