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打造智能车间 加快智能制造技术推广

日期:2017-04-07 11:24:13编辑作者:申博太阳城
 
 

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。

 

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,显著改善劳动作业环境,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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