目前,在全球范圍內(nèi),工業(yè)智能機(jī)器人在造船領(lǐng)域已經(jīng)得到比較廣泛的應(yīng)用。通常,工業(yè)智能機(jī)器根據(jù)其具體作用的不同,分成焊接機(jī)器人、裝配機(jī)器人、噴漆機(jī)器人、碼垛機(jī)器人、搬運(yùn)機(jī)器人、等不同類型。作為具有智能的工業(yè)機(jī)器人,它們?cè)诤芏喾矫娉搅藗鹘y(tǒng)的機(jī)器人。焊接機(jī)器人在船廠大有作為,其中包括點(diǎn)焊(電阻焊)和電弧焊機(jī)器人,用途是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)的焊接作業(yè)。裝配機(jī)器人,比較多地用于電子部件電器的裝配。噴漆機(jī)器人在船廠更是大顯神通,代替人力進(jìn)行繁重而復(fù)雜的船體噴漆作業(yè)。
近些年來(lái),智能化技術(shù)在智能造船實(shí)踐中已經(jīng)得到普遍重視和積極推廣。機(jī)器人作為開啟下一代技術(shù)革命的關(guān)鍵,給傳統(tǒng)行業(yè)特別是傳統(tǒng)制造業(yè)中的造船業(yè)帶來(lái)了巨大挑戰(zhàn)和無(wú)限的想象空間。船舶產(chǎn)品的非標(biāo)準(zhǔn)化和定制化特點(diǎn),雖然給船企應(yīng)用機(jī)器人進(jìn)行生產(chǎn)帶來(lái)了一定的困難,但經(jīng)過多年的發(fā)展,機(jī)器人參與造船并助力造船業(yè)發(fā)展已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)。
韓國(guó)目前是全球第一大造船強(qiáng)國(guó),在智能制造領(lǐng)域起步較早,并在智能化造船領(lǐng)域走在技術(shù)發(fā)展的前沿。韓國(guó)智能化造船將機(jī)器人、智能設(shè)備和信息技術(shù)三者高度融合,貫穿于船舶制造的生產(chǎn)、質(zhì)量、物流等環(huán)節(jié)之中,是智能制造的典型代表,比較完善的解決了船廠、車間和生產(chǎn)線從船型設(shè)計(jì)到建造完成交船全過程的工作量。
韓國(guó)智能造船技術(shù)現(xiàn)狀
?。ㄒ唬╉n國(guó)智能造船技術(shù)成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)
目前,全球最具實(shí)力和先進(jìn)造船技術(shù)的韓國(guó)已經(jīng)擁有成熟的、被國(guó)際同行認(rèn)可的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn);擁有完整的智能化造船廠生產(chǎn)運(yùn)行和運(yùn)營(yíng)管理的數(shù)字化系統(tǒng);擁有從船舶設(shè)計(jì)、研發(fā)到制造和運(yùn)行全過程的智能化控制體系等智能造船技術(shù)與手段,韓國(guó)智能船舶技術(shù)成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。
2011年5月,韓國(guó)現(xiàn)代重工集團(tuán)及韓國(guó)電子通訊研究院(ETRI)共同開發(fā)的船舶通訊技術(shù)“有/無(wú)線船舶綜合管理網(wǎng)通訊技術(shù)(SAN: Ship Area Network)”被推選為國(guó)際電工委員會(huì)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)(IEC61162-450)。SAN技術(shù)所具有的最大優(yōu)點(diǎn)就是在船上可以利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù),對(duì)立460余種部件進(jìn)行綜合管理,因此主機(jī)等船上有關(guān)航行的裝置變得更容易操作。并且,在陸地可以利用遠(yuǎn)程技術(shù),實(shí)時(shí)管理、控制船舶的運(yùn)行狀態(tài),可以進(jìn)行遠(yuǎn)程修理等工作。
2011年3月,現(xiàn)代重工集團(tuán)曾經(jīng)利用該技術(shù)建造過一艘智能船舶,并交付給世界第一的丹麥海運(yùn)公司--A.P.穆勒-馬士基集團(tuán)運(yùn)營(yíng)使用。其高度自動(dòng)化的性能和科學(xué)、簡(jiǎn)便的操作設(shè)備備受船東的好評(píng)。
?。ǘ╉n國(guó)的智能化船廠
1.借助互聯(lián)網(wǎng)造船廠實(shí)現(xiàn)智能化
2011年4月,在韓國(guó)三星重工公司的巨濟(jì)造船廠實(shí)現(xiàn)了隨時(shí)可以通過Wi-Fi登錄互聯(lián)網(wǎng),采用電纜通信解決方案(PLC),通過電纜實(shí)現(xiàn)Wi-Fi無(wú)線上網(wǎng),在造船廠的任何角落都可以使用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)處理造船作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)業(yè)務(wù)。
普通的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)是在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)路由器(AP)上直接連接超高速的互聯(lián)網(wǎng)電話線,從而建立起一個(gè)Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)。但智能造船廠的PLC是把無(wú)線路由內(nèi)置數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)換組設(shè)備PLC模塊的Wi-Fi信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏π盘?hào),電力信號(hào)又通過電纜實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信傳輸?shù)墓δ堋?/div>
一般情況下,由于船體內(nèi)部的鋼板厚度較大,很難實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信的暢通無(wú)阻。另外,由于防火墻的限制,一旦作業(yè)空間發(fā)生改變,就需要更換固定AP或者無(wú)線中繼器的安裝位置,由此增加了設(shè)備維護(hù)的難度。然而,PLC模塊只要能夠連接插座就能使用,因此在作業(yè)空間發(fā)生轉(zhuǎn)變時(shí)也能輕松的建立起一個(gè)新的Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)。同時(shí),在船舶內(nèi)部也不需要再單獨(dú)建立一個(gè)超高速的網(wǎng)絡(luò),而只需要提前安裝上照明電線,就能夠?qū)崿F(xiàn)上網(wǎng),大大減少了網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的費(fèi)用。不僅如此,即便是在室外的作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)也能夠通過WiBro使用Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)。
巨濟(jì)造船廠將和三星重工公司一起為解決作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)U-Safety等移動(dòng)辦公環(huán)境提供各種方案,以便使得工作更加便利和快捷,不僅能夠大大提升巨濟(jì)造船廠的生產(chǎn)力,還能加強(qiáng)造船廠的競(jìng)爭(zhēng)力。
2. 借助“4G”通訊網(wǎng)絡(luò)建設(shè)智能船廠
2011年10月,韓國(guó)現(xiàn)代重工集團(tuán)和大宇造船和海洋工程公司共同構(gòu)筑完成應(yīng)用于造船廠的全球最早的下一代超高速LTE(Long Term Evolution,長(zhǎng)期演進(jìn))通訊網(wǎng)絡(luò),把常規(guī)的船廠改造成為智能造船廠。該4GLTE通信網(wǎng)與3G通訊網(wǎng)絡(luò)相比,速度加快5倍。在現(xiàn)代重工集團(tuán)造船廠615萬(wàn)㎡面積的范圍內(nèi),都可以利用超高速網(wǎng)絡(luò)、轉(zhuǎn)送大容量的數(shù)據(jù)。
大宇造船和海洋工程公司在geoje、okpo造船廠構(gòu)筑了LTE網(wǎng)絡(luò),營(yíng)造Real-Time Enterprise(簡(jiǎn)稱RTE)環(huán)境。并決定選擇LTE作為船廠內(nèi)的無(wú)線通訊技術(shù),與韓國(guó)最大的電訊公司SK電訊(Sktelecom)進(jìn)行合作。同時(shí)在船廠內(nèi)通過LTE可以使用手機(jī)用應(yīng)用程序,通過海洋品質(zhì)管理系統(tǒng)、中心網(wǎng)絡(luò)(USN)操作實(shí)時(shí)業(yè)績(jī)管理等應(yīng)用程序。
3.SK電訊計(jì)劃打造韓國(guó)首家基于LTE的“智能船廠”
2011年12月,韓國(guó)SK電訊和大宇造船和海洋工程公司的造船廠決定共同建立4GLTE的Smart造船廠。SK電訊為大宇造船和海洋工程公司的造船廠打造韓國(guó)首家基于LTE網(wǎng)絡(luò)的“智能船廠”,成為全區(qū)通信環(huán)境的企業(yè)。2011年底,SK電訊在400萬(wàn)㎡面積的巨濟(jì)島大宇造船和海洋工程公司的造船廠全區(qū)內(nèi)新建了LTE通信網(wǎng)絡(luò);實(shí)現(xiàn)了超高速智能終端LTE智能手機(jī)、平板電腦應(yīng)用于高管和主要業(yè)務(wù)負(fù)責(zé)人。2012年,該項(xiàng)服務(wù)擴(kuò)大到了主項(xiàng)業(yè)務(wù),向全體員工派發(fā)超高速智能終端LTE智能手機(jī)。并建立了10個(gè)LTE基站,安裝了40臺(tái)光轉(zhuǎn)發(fā)器。大宇造船和海洋工程公司的造船廠實(shí)現(xiàn)了基于LTE的生產(chǎn)、物流、管理等各種系統(tǒng)管理,品質(zhì)管理、實(shí)時(shí)業(yè)績(jī)管理等。同時(shí),通過智能手機(jī)還可以收發(fā)超容量圖片文件或視頻附件郵件、支持高清視頻會(huì)議等。
LTE網(wǎng)絡(luò)使得造船企業(yè)的特殊業(yè)務(wù)流程也變得簡(jiǎn)便,由平板電腦可以完成現(xiàn)場(chǎng)拍攝、文件簽名,文件、照片存儲(chǔ)等,大大縮短了時(shí)間,簡(jiǎn)化了程序,升產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)效率,不斷提供多種解決方案,大幅提高了大宇造船和海洋工程公司的競(jìng)爭(zhēng)力,確保其智能造船的最高品質(zhì)。在韓國(guó),浦項(xiàng)制鐵公司、錦湖韓亞、東部集團(tuán)等主要企業(yè)也加入了建立Smart Work系統(tǒng)使用的行列。
?。ㄈ╉n國(guó)船企重視智能造船新技術(shù)的研發(fā)
2013年9月,韓國(guó)大宇造船和海洋工程公司、三星重工公司和現(xiàn)代重工集團(tuán)在首爾成立了高新技術(shù)研發(fā)中心。三家韓國(guó)重磅造船企業(yè)面對(duì)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈全球造船市場(chǎng),為能夠牢固的保持其造船優(yōu)勢(shì),提高生態(tài)智能船舶,以及海工裝備的研發(fā)能力,吸引高素質(zhì)人才和最先進(jìn)的研發(fā)技術(shù)。三家船企決心加大資金投入,積極開發(fā)FLNG、大型自升式鉆井平臺(tái)、海工生產(chǎn)平臺(tái)、節(jié)能高效船舶、LNG船,同時(shí)加快LNG船關(guān)鍵技術(shù)本土化等項(xiàng)目。
三家大型船企,目前正在積極開始包括智能化造船等項(xiàng)目的運(yùn)行。大宇造船和海洋工程公司計(jì)劃于2017年,在首爾麻谷工業(yè)園區(qū)建立一個(gè)全球造船和海工研發(fā)中心和一個(gè)全球性的海洋工程研發(fā)中心。全球造船和海工研發(fā)中心擁有一個(gè)多用途的拖曳水池,世界先進(jìn)的海洋技術(shù)研究設(shè)施;此外,海洋工程研發(fā)中心將是一個(gè)擁有海上廠房和先進(jìn)能源開發(fā)的技術(shù)研究中心。
三星重工公司縮減了在巨濟(jì)造船廠的研究規(guī)模,而把板橋研發(fā)中心擴(kuò)大到了1500名研究人員的規(guī)模,并且研究中心的建筑工程施工已于2014年下半年完成。
實(shí)際上,早在2012年7月,現(xiàn)代重工集團(tuán)在首爾就成立了一個(gè)海洋工程中心,專門從事海洋工程研究。目前,該研究設(shè)計(jì)中心從事海工設(shè)計(jì)的人員為180人,為了適應(yīng)現(xiàn)代重工集團(tuán)海工裝備發(fā)展的需要,計(jì)劃在2016年把從事海工裝備設(shè)計(jì)的人員增加至650人。
?。ㄋ模╉n國(guó)智能化造船技術(shù)快速發(fā)展
造船機(jī)器人在智能化造船中發(fā)揮著非常重要的作用。從20世紀(jì)70年代開始,日本、韓國(guó)、美國(guó)等開始在造船行業(yè)應(yīng)用機(jī)器人,在助力其船舶工業(yè)發(fā)展的同時(shí),也為全球船舶建造帶來(lái)了全新的概念。
長(zhǎng)期以來(lái),韓國(guó)政府非常重視機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。為了促進(jìn)船用機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,韓國(guó)在釜山專門成立了海洋機(jī)器人技術(shù)中心,推進(jìn)機(jī)器人設(shè)備及部件實(shí)現(xiàn)商業(yè)化,為造船業(yè)提供技術(shù)支持。早在2003年,就將機(jī)器人產(chǎn)業(yè)確定為下一代的發(fā)展引擎。2008年,韓國(guó)國(guó)會(huì)通過了一系列有關(guān)機(jī)器人發(fā)展的法案,促進(jìn)了機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的全面發(fā)展。目前,韓國(guó)擁有30多個(gè)機(jī)器人研究機(jī)構(gòu),而且政府每年都投入大筆資金資助機(jī)器人研究。
1.韓國(guó)SPP造船開始應(yīng)用智能焊接系統(tǒng)(SWIS)
2013年4月,韓國(guó)SPP造船公司開始應(yīng)用智能焊接系統(tǒng)(SWIS)。該管理焊接生產(chǎn)的實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)可以使工藝施工的誤差降低達(dá)到55%,并且有助于SPP造船公司將產(chǎn)能提高10%,可以節(jié)約150億韓元(1340萬(wàn)美元)的生產(chǎn)成本。
2.大宇造船打造船廠“鋼鐵俠”
2014年8月,韓國(guó)大宇造船和海洋工程公司研發(fā)的造船施工新工具--外骨骼動(dòng)力裝,開始在造船現(xiàn)場(chǎng)使用。該外骨骼動(dòng)力裝要穿著在工人的身上來(lái)輔助工人搬運(yùn)重物。這款外骨骼動(dòng)力裝本身重量為60磅,不過動(dòng)力裝本身依靠機(jī)械骨骼支撐,因此工人穿上去不會(huì)感受到太大的重量,工人在使用的時(shí)候,只要把腳鎖定在動(dòng)力裝的腳踏板上,然后將固定的系帶系在胸前就好。整個(gè)動(dòng)力裝適用于身高1.6m到1.8m之間的工人,電力系統(tǒng)可以提供3個(gè)小時(shí)的活動(dòng)能力。
韓國(guó)智能化船舶樣本
造船技術(shù)的智能化最終體現(xiàn)在實(shí)現(xiàn)智能化船舶的建造成功,并在遠(yuǎn)洋的運(yùn)營(yíng)中得到實(shí)踐的檢驗(yàn)。近些年來(lái),韓國(guó)先后推出了不少符合環(huán)保、綠色、智能化的船舶,頗受船東的青睞,并在全球眾多航線高效、安全運(yùn)行。
1.現(xiàn)代重工集團(tuán)建成第一艘衛(wèi)星導(dǎo)航“智能船”
2011年3月,韓國(guó)現(xiàn)代重工集團(tuán)為丹麥穆勒—馬士基集團(tuán)建造的4500TEU集裝箱船,成為了世界首艘“智能船舶”。該船采用了韓國(guó)國(guó)營(yíng)電子通信研究院開發(fā)的新型船只區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(SAN)系統(tǒng),不但可以提高航運(yùn)公司運(yùn)營(yíng)效率,同時(shí)和可以降低管理成本。
SAN系統(tǒng)可對(duì)船舶各類重要系統(tǒng)進(jìn)行控制,如動(dòng)力推進(jìn)系統(tǒng)和導(dǎo)航系統(tǒng)。航運(yùn)公司可通過衛(wèi)星獲得船舶運(yùn)行狀態(tài)信息。船舶在運(yùn)行中的遇到的一般性問題與故障均可通過SAN系統(tǒng)及時(shí)得到解決,而遇到如部件破損、需要更換新部件等問題也能夠迅速獲得處理。SAN系統(tǒng)可將此類信息直接發(fā)送到航運(yùn)公司或船廠,隨后,所需零部件和維修人員即刻被直接派送至船舶即將抵達(dá)的港口等候維修。
該SAN系統(tǒng)與船舶將能夠在30年船舶使用壽命期間高效運(yùn)行,對(duì)航運(yùn)公司產(chǎn)生了很大的吸引力。韓國(guó)國(guó)營(yíng)電子通信研究院已經(jīng)向馬士基集團(tuán)訂購(gòu)的40艘船舶提供了該系統(tǒng),并向另外兩家外國(guó)航運(yùn)公司訂購(gòu)的船舶提供了6套該系統(tǒng)。同時(shí),將在三星重工集團(tuán)、大宇造船和海洋工程公司及其它韓國(guó)船廠推廣該系統(tǒng)。
2.大宇造船海洋公司聯(lián)手SKT研發(fā)“智能船”
2014年5月,世界第二大造船企業(yè)-韓國(guó)大宇造船和海洋工程公司與韓國(guó)最大的移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商SK電訊公司(SKT)決定聯(lián)手研發(fā)信息與通訊技術(shù)(ICT)為基礎(chǔ)的、新一代高科技的“智能船舶”。新一代智能船舶將配備全球電信網(wǎng)絡(luò)的導(dǎo)航和監(jiān)控系統(tǒng),而所有船上的服務(wù)將被融合到一個(gè)單一的網(wǎng)絡(luò)。“智能船舶”主要是在船上建立一個(gè)多鏈接的監(jiān)控系統(tǒng),進(jìn)行自動(dòng)化和無(wú)人化控制,實(shí)現(xiàn)船舶高效、安全運(yùn)營(yíng)。
該項(xiàng)技術(shù)可以較大的提升韓國(guó)造船技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)力,推進(jìn)其造船業(yè)的升級(jí)。實(shí)際上,在2011年,大宇造船和海洋工程公司與SK電訊(SKT)已經(jīng)在玉浦造船廠建造了一個(gè)以LET技術(shù)為基礎(chǔ)的智能船廠,嵌入LTE智能電網(wǎng),使船廠通過智能手機(jī)和平板電腦能夠?qū)崟r(shí)追查海運(yùn)物流情況。
智能化船舶發(fā)展趨勢(shì)
雖然,目前全球造船業(yè)的發(fā)展,距離諸如利用3D打印技術(shù)制作某些船舶部件和代替某些部位焊接等工藝的實(shí)現(xiàn),或許尚待一定的時(shí)間。然而,隨著生產(chǎn)制造由勞動(dòng)密集型向現(xiàn)代化制造轉(zhuǎn)型,在工業(yè)生產(chǎn)向自動(dòng)化生產(chǎn)轉(zhuǎn)型的道路上,大力引進(jìn)工業(yè)機(jī)器人變得不可或缺、甚至迫不及待。
后國(guó)際金融危機(jī)時(shí)期,以美國(guó)為代表的發(fā)達(dá)國(guó)家為實(shí)現(xiàn)其制造業(yè)的回流,工業(yè)機(jī)器人的需求得到快速的復(fù)蘇。同時(shí),可以看到,3D打印技術(shù)作為制造業(yè)智能化革命的一項(xiàng)重大突破,已經(jīng)進(jìn)入了工業(yè)化和實(shí)用化的初步階段,在促進(jìn)新興產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的同時(shí),也帶來(lái)了生產(chǎn)方式、商業(yè)模式和組織結(jié)構(gòu)的深刻變革。
3D打印技術(shù)不但正在成為發(fā)達(dá)國(guó)家實(shí)現(xiàn)制造業(yè)回流、提升產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的重要載體,同時(shí),也是發(fā)展中國(guó)家快速提升包括造船業(yè)在內(nèi)的裝備制造業(yè)的利器??梢哉f(shuō),新一輪的全球制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng),全球造船業(yè)的新一輪競(jìng)爭(zhēng)極有可能是3D打印與機(jī)器人等高端智能制造裝備的競(jìng)爭(zhēng)。以工業(yè)機(jī)器人和3D打印為代表的數(shù)字化、智能化制造技術(shù)將成為引領(lǐng)未來(lái)包括造船業(yè)在內(nèi)的裝備制造業(yè)變革的重要技術(shù)之一,使制造業(yè)從傳統(tǒng)邁向智能化時(shí)代。依靠數(shù)字化、互聯(lián)網(wǎng)和智能化推動(dòng)造船技術(shù)的進(jìn)步,以及造船業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展,已經(jīng)是必然的趨勢(shì)。
標(biāo)簽:
智能化造船
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