国内外主要船厂智能制造技术应用现状研究
进入新世纪以来,科学技术也在飞速发展,许多先进制造技术在造船领域得到应用,现代造船技术正朝着高度机械化、自动化、集成化、模块化、智能化方向发展。
日本、韩国的先进造船企业中,对现代生产管理模式探索和创新的效果非常明显,造船模式正在由集成制造模式向敏捷制造模式迅速演变,形成“空间分道、时间有序”的顺畅工艺流程。现代造船已使用部分智能化设备来代替人操纵各种机械,广泛运用了数控切割技术,美国、日本、韩国等许多国家在船舶建造中都相继不同程度的采用了智能装备和机器人。
1国外典型船厂智能制造技术应用研究
当今世界造船业已形成四极结构:韩国、日本、中国和西欧,在经济全球化的今天,国际造船业已发展成为全球一体化市场,世界各国造船企业在全球范围内发展了技术、性能、质量和服务等全方位的竞争。随着全球船舶市场占有率的激烈竞争,世界造船业在技术、体制上发生了重大革命,其中造船技术的发展尤为突出。从之前的焊接技术革命到大型生产流水线等新技术的成功应用,目前正处于信息技术进一步发展应用的新阶段:信息集成系统的应用,并行工程、敏捷造船、先进制造模式正在或将在船舶制造业中广泛应用,使船舶行业成为信息密集、技术密集和资金密集为特征的现代新型产业。
1.1 日本造船业智能制造技术分析
日本在生产技术、生产效率方面仍保持很高的水平,但进步的幅度似乎不如中、韩两国。在克服成本上升方面,日本船企采取的措施效果有限。在能力扩充上,与中、韩相比,日本船企的动作要小得多,且集中在一些专业化的造船企业,而传统的综合性重工业企业,其造船业务的发展表现平平。尽管问题众多,但日本造船业发展起步早,其作为传统的造船大国和强国仍有着丰富的底蕴,船厂技
术实力、生产效率、船用配套装备等都处在很高的水平;而且日本航运业充足的需求也是支持其造船业发展的重要因素,由此,日本在全球造船业中的地位仍可维持。日本在智能制造方面的基础研究做的比较到位,其中硬件方面的机器人技术和软件方面的数字化造船具有领先地位。
1.1.1智能机器人技术的研究开发与使用
日本一直在致力于无人化工厂的研究和开发。三菱重工长崎研究所成功地开发了智能型自动焊接装备,能适应船体部件装配、分段装配和全部合拢的各种焊接,智能机器人具有再演示和记忆15 道焊接动作的功能。该先进焊接装置已在船体立体分段的倾斜接头上应用。日本钢管公司津船厂早在1995 年9 月就已实现了多台智能焊接机器人的控,利用高速旋转电弧焊接工艺和多功能传感器,能自动检测焊缝形状、部件端部和焊缝接头,达到了高效、高质量、高燃弧率,适用于多品种、小批量的船体生产。
1.1.2 全面推广应用数字化造船技术
90年代中期,日本大型船厂CIMS技术已经实用化,总体效果:节省人工50%,缩短工期20%。1998年开始向中型船厂推广。目前,日本一些先进船厂基本上都已采用CIMS系统,实现数字化造船。2003年日本造船业的重组,形成了6大专业化造船公司,其对应的CIMS系统名称、功能如表2.1所示。
表2.1 日本六大造船公司所用CIMS系统名称及功能简介
韩国现代
但是除川崎造船厂和日立造船厂应用CIMS较成功外,其它船厂自行开发系统的维护更新步伐都已经跟不上生产模式和计算机信息技术的发展,正面临着继续系统维护更新还是更换引进新系统选择问题。
表2.2 显示了日本主要船厂的数字化应用现状。
表2.2 日本船厂数字化造船应用现状
的过程中,采用了自下而上,逐步扩展的发展模式,即在自动化生产设计的基础上,逐步建立与底层关系紧密的上层系统,然后将它们逐个集成,在此基础上再进一步对上层信息系统进行扩充,形成完整的CIMS。
1.2 韩国造船业技术分析
韩国将技术领先和降低成本作为发展策略,新技术研发呈现以下三个特点。一是加强企业间技术合作,通过联合开发等方式,引领新型高技术船型设计研发。在LNG船方面,现代重工、GTT和Gas Log联合研发新一代绿节能LNG船。 2015年第2期型集装箱船方面,韩进重工和大宇造船海洋分别与国外先进企业合作,各自开发以LNG为动力的超大型集装箱船。现代重工推出“Skybench”创新设计,通过对LNG动力集装箱船的居住区布置进行优化,增加集装箱运载量。另外,大宇造船海洋还分别与美国船级社(ABS)和韩国SK电讯合作,联合开发LNG动力钻井船和智能船舶。二是加大高端船型和海工配套设备研发和应用,并进行标准化,