中国船舶报社主办
电话:010-59517976
激活供给侧 船厂数字化车间率先亮相
发布时间:2016-08-17 14:45:18 | 来源:船舶经济贸易 | 作者:赵苏丽

    自工业化以来,随着科学技术及管理思想的不断发展,加工制造业在技术应用及管理模式上已经历了几次变革。从实际发展来看,每一次变革都带来了工业水平的大幅提升,诠释了技术革命对工业发展的主导作用。2016 年 5 月,我国首个大型液化天然气(LNG)船数字化车间在沪东中华(造船)集团有限公司长兴造船基地正式开工,记者在深入了解传统船厂车间生产形态的基础上,对刚刚落地的首个大型 LNG 船数字化车间项目作了系统梳理,以期勾勒出船舶制造业转型升级的发展路径。

    造船业两化融合时代来临在传统船厂形态中,船厂设计过程中各个要素的设定和选取,往往是根据过去的经验数据进行简单叠加,很难充分考虑到现场生产中的各类人员、机器、物料等实际生产协调问题,导致设计出来的各个要素相对自由度较大,其与现场生产要素匹配起来会产生不同程度的偏差,不能完全反映出现场的生产状态。而作为船厂本身,一旦已建成相应的生产基地,其只能被动适应当前提供的各项生产要素条件,从反馈到解决需要改进的要素,需要花费大量的资源,所以船厂很难把实际问题反馈出来,继而导致设计上的问题反馈得不到有效改进,影响整个设计和生产上的无缝式对接。同时,在传统的船厂生产线上,是人和机器设备的简单操作关系,甚至要凭借经验来预估操作,生产效率波动受到人为因素影响很大,很难控制,严重滞后于先进的现代化造船生产流程。

    据相关业内人士介绍,制造业车间应用管理的演化过程可分为四个阶段:第一阶段:手工作业、单一生产;第二阶段:工业技术引入、流水线规模生产;第三阶段:信息化技术引入、信息化辅助生产,即自动化、智能化发展阶段;第四阶段:信息化、工业化结合,实现两化融合。两化融合是信息化和工业化的高层次深度结合,信息化进程和工业化进程不再相互独立进行,不再是单方的带动和促进关系,而是两者在技术、产品、管理等各个层面相互交融,彼此不可分割。以信息化带动工业化、以工业化促进信息化,走新型工业化道路;两化融合的核心就是信息化支撑,追求可持续发展模式。随着科技水平及管理思想的不断发展,当前制造业企业也在经历一场涉及工艺流程和管理方法的变革,伴随着科技手段的快速引入,正在从传统的以经验为主的管理模式向以信息为基础的管理模式转型。

    实际上,此前,我国造船业已有先行先试。早在 2011 年,南通中远川崎船舶工程有限公司便开始推进自动化生产和机器人生产线相关工作,打破了传统的作业方式,将平面图纸转换成三维立体图,实现了自动定位、跟踪、焊接,形成了无人干预的智能化流水线。机器人焊接作业自动生产线建成后,生产周期缩短至原来的1/2 以下。同时,机器人能够更加精确地控制焊脚,使焊材消耗减少 30%左右,焊道成形美观,打磨作业减少,打磨耗费的工时和消耗材料也大幅减少,作业环境变得更加整洁。南通中远川崎积极探索了智能制造模式的转型,使作业效率提高约 60%。当然,与国际造船业发达市场相比,我国造船业差距仍然较大。数据显示,当前,日韩等先进船企制造自动化率可达 68% 甚至更高,而国内骨干船企焊接自动化率最高仅为 20%左右。随着市场进入深度调整期,船企要想构筑持久竞争力,就要打破传统的作业模式,大力推广应用数字化车间,实施智能制造,持续打造耗费最低社会资源的船舶制造方式,以智能制造助推企业提质增效,增添参与国际竞争的筹码。

    日前,工信部发布了《关于推进船舶智能制造指导意见》的征求意见稿,按照分阶段的目标明确提出,到2020年,全面建立精益船舶制造体系,推广应用数字化造船技术,突破船舶智能制造工艺、智能装备及生产线、车间生产综合管控、车间智能制造平台、智能制造技术体系等船舶分段智能制造共性关键技术,建设船舶分段智能制造车间示范工程,骨干造船企业造船效率达到15工时每修正总吨,分段无余量制造率 90%,搭载前预舾装率 85%,造船效率和制造质量接近日韩水平。工业和信息化副部长辛国斌表示,目前国内船厂总体处于工业2.0 阶段,在数字化、自动化、精益生产等方面,仍有很多短板需要补齐。而国外一些先进的造船企业,正处于由工业 3.0 向工业 4.0 推进阶段,已基本掌握造船相关数字化、自动化和精益管理等相关基础技术,并积极推进智能船厂的建设。从2.0到3.0、4.0,这样的差距涉及到更新换代。不过,《关于推进船舶智能制造指导意见》的征求意见稿却明确,要用 5 年的时间,推动我国造船业智能制造整体水平进步,造船效率和质量接近日韩水平;用 10 年的时间,赶超造船先进国家。

    业内普遍认为,当前我国造船企业发展正处于从第三阶段到第四阶段过渡的时期,是从单一的信息技术,即利用各种信息化手段(自动化控制技术、智能化管理系统等)辅助生产到信息化和工业化两化融合的过渡阶段。而纵观国际发达造船市场,数字化车间建设已成为快速提升船舶建造质量和效率,降低成本和资源能源消耗,增强造船企业核心竞争力的有效途径。

两化融合的必然产物——数字化车间

    2016 年 5 月,由国家发改委,财政部和工信部联合批复的示范性项目——我国首个大型 LNG 船数字化车间在沪东中华造船(集团有)限公司长兴基地正式开工。该项目旨在通过信息化、自动化、智能化的运用,率先实现部分中间产品的智能制造。该项目以大型 LNG船分段实现智能化建造为目标,构建了一种大型结构件智能化建造车间生产模式。以大型LNG 船分段构件自动化、信息化、智能化装焊及检测为研究背景,以船舶建造的基础中间产品分段自动化加工、机器人柔性智能化焊接技术、高精度测量与检测、车间综合信息化管控等为应用目标。突破大型 LNG 船分段结构智能化制造关键技术,研制相应的技术装备,为大型 LNG 船的研制和产业链延伸提供技术支撑和保障。

    该项目通过对长兴一号线钢材预处理流水线、材料自动化堆场、高精度数字化切割系统、物流集配系统、柔性智能化焊接系统、高精度测量与检验系统、智能化车间物联网管控系统七个系统的开发和实施,探索并争取实现了“现代造船模式 2.0”中“计划体系完整性涵盖率”“网络空间及定位系统覆盖率”“三维数字建模设计信息自动提取率”“焊接自动化率”等共计 11 项定性、定量指标,为后续贯彻《中国制造 2025》和实现“现代造船模式 2.0”所提出的相关指标打下了坚实的基础。

    具体来看,数字化车间建设,解决企业核心环节(车间管理)的两化融合问题,充分发挥信息技术、工业技术的优势,使两者相互促进和共同发展,因此数字化车间是工业化和信息化发展的必然产物。数字化车间一方面更好的发挥信息化平台的优势,发挥信息技术的指导及决策分析作用,整合、串联并优化各项工业技术的应用,改进工业流程,指导并促进工业水平的发展;另一方面也充分发挥各种工业技术对信息化的支撑和基础作用,从信息、技术、工艺层面更好的支持信息化建设,使信息化建设来源于制造、服务于制造。

    当然,数字化车间的建设,是要建设实实在在、进行实际加工制造的生产车间,需要基于现代传感技术、网络技术、自动化技术、拟人化智能技术等先进技术,同时也需要基于智能化的感知、人机交互、决策和执行技术来实现工艺设计、制造过程和制造装备的智能化。数字化车间的建设就是要实现信息技术、智能技术与自动化技术的深度融合与集成。因此,自动化、智能化是数字化车间的基础,是建设数字化车间的重要组成部分。数字化车间是制造业自动化、智能化发展的高级阶段和必然结果,它具有制造过程可视化、智能人机交互、柔
性自动化、自组织与自适应等特征。另一方面,数字化车间的建设,也进一步促进和推动自动化技术、智能化技术向前发展。

    沪东中华 LNG 船数字化车间在柔性智能化焊接系统方面,与唐山开元自动焊接装备有限公司合作的小组立焊接机器人生产线,是国内船舶智能制造领域领先的自动化焊接系统。能以设计数据及三维模型为基础,通过机器人运动轨迹的自动生成、焊接工艺数据库的自动调用、自动定位、智能检测、自动焊接等技术手段,实现了 LNG 分段小部件的柔性化、智能化和高品质焊接。在高精度测量与检测系统方面,项目采用了北京航空航天大学实验室设计研发的 iGPS高精度测量与检验系统,在 LNG 分段装配工作区域采用了基于 iGPS 测量系统来构建数字化测量场,结合大型焊接构件各工艺环节的实际需求,实现了全局数字化、高精度测量与定位,借此提高制造精度与效率,并将检测过程中所得到的数字化制造信息、精度信息进行二次利用与深度分析,有效地解决了大尺寸对象的精密测量问题,真正实现了对分段装配过程中关键数据的采集与分段完工检测。

    同时,该项目还以江南长兴造船大型LNG船分段建造生产线为基础,应用车间物联网综合管控、高精度数字化切割、焊接、检测等技术,实现钢板预处理、钢板理料堆场、切割、组立、焊接、外形检测等智能化应用。业内相关专家表示,该项目迈出了智能制造的重要步,对数字化、智能化融合的概念实现了以项目为基础的落地的工作。未来,项目组还将对智能制造和船舶的数字化、智能化进行深入的探讨和研究,推动船舶制造领域的智能化走向新的阶段。

把脉供给侧  激发创新活力

    党的十八届五中全会提出的“释放新需求、创造新供给”,供给侧改革是着眼于创造有效产品和服务的体制机制改革。供给侧改革实质是创新,其鲜明特点是大力发展新兴产业。新兴产业创造了新的技术、新的产品、新的材料、新的市场,创造了新供给,释放了新需求。

    2016 年 5 月 30 日,习近平指出,要在我国发展新的历史起点上,把科技创新摆在更加重要位置,吹响建设世界科技强国的号角。习近平总书记在 2016 年全国科技创新大会上发表的重要讲话,为我国船舶行业大力加强先进制造、智能制造技术的开发与应用,努力建设智能工厂、智慧院所提出了新的任务和要求。数字化车间则是以科技创新为核心,大力推广船厂数字化车间建设,必将激发供给侧的创新活力。

    数据显示,近年来,我国船舶业在全球市场上所占的比重正在明显上升,中国已成为全球重要的造船中心之一。而早在 2010 年,中国便已成为世界第一造船大国,造船吨位多年来位居全球第一。在经济新常态下,由于航运市场的持续低迷,我国造船业也不断呈现出经营困境——多家造船企业申请破产重组,五洲船舶破产倒闭更是近十年来国内第一家国有船厂倒闭。当抛开全球经济低迷、船舶市场需求进一步萎缩等外部因素时,因技术含量低而导致船企被淘汰早已成为不争的事实。

    一直以来,我国造船业的主流产品主要以干散货船为主,作为航运使用的最基本货船,因其技术含量低,航运业的任何风吹草动都可能对其造成较大影响。而纵观近年来的国际造船市场,诸如LNG船这种技术难度高、新型环保的运输船的订单始终保持着较快增长,但遗憾的是在这一市场中我国的订单数量却相对较少。而具体到生产车间层面来看,分段制造过程中的数字化、自动化与智能化水平相对较低、船舶分段建造关键设备与软件等核心职能部件的研发能力不足、焊接质量以及管理模式等等供给侧的短板都成为了接单过程中的软肋。

    作为制造业大国,我国制定的《中国制造 2025》对制造业转型升级和跨越发展作出了整体部署,明确了建设制造强国的重大战略和重点任务,是我们今后十年的行动纲领。实际上,为了推动船舶工业的转型升级,近年来,工信部已先后印发了《智能制造科技发展“十二五”专项规划》《国务院 2009-2011 年船舶工业调整和振兴规划》等重要文件以加强政策引导和支持。而随着信息技术和制造业的深度融合,推动智能制造早已成为提升船舶工业核心竞争力的关键所在,毋庸置疑的是,数字化、网络化、智能化的智能制造已日益成为世界先进船舶工业发展的重要方向,再具体到车间管理层面上来看,能充分体现并实践信息化、工业化两化融合概念的数字化车间建设更是现代企业的建设方向。大力推广船厂数字化车间建设,
是两化融合发展的必然趋势,必将激发“供给侧”创新活力,而这自然也是我国船舶制造业转型升级的不二抓手。


 


 
特别推荐
· 《船舶经济贸易》2013年第六期目录
· 取道海工,十年再圆一个梦
· 《船舶经济贸易》2012年第七期目录
· 一触即发 FLNG市场即将迎来“井喷”
· 《船舶经济贸易》2012年第六期目录
· 《船舶经济贸易》2012年第五期目录
· 《船舶经济贸易》2012年第四期目录
点击排行
· 倾力打造“中国领先、世界一流”的绿色产品
· 船东偏好“节能降耗”船
· 日韩政策性金融机构对船企“雪中送炭”



国资委 | 中国船舶工业集团公司 | 中国船舶重工集团公司 | 中国船舶工业行业协会 | 上海市船舶与海洋工程学会 | 中国船级社 | 中国造船工程学会 | 中国船舶标准网
中国产业报协会 | 中国造船网 | 国际船舶网 | 中国船检 | 南通船舶网 | 中国船舶设备网 | 船舶英才网 | 中国拆船协会
中国船舶报社版权所有,未经书面授权禁止使用
热线电话:010-68058257 010-59517980 传真:010-59517855
地址:北京市西城区月坛北街5号 邮编:100861
E-mail:news@chinashipnews.com.cn
京ICP备1400618号
京公网安备11040102100057号