现代船舶设计与制造智能化研究与探索

现代船舶设计与制造智能化研究与探索

钱建华

上海船舶研究设计院， 上海 201203

摘要：船舶制造是典型的离散型生产，由于船厂占地空间尺度大、船舶建造周期长、工艺复杂、单件小批量、中间产品种类非标件多、作业环境相对恶劣，因此对信息化、自动化、智能化技术应用提出了特殊的要求，也影响了船舶制造工业的信息化、自动化和智能化的发展进程。本文对现代船舶设计与制造智能化研究与探索进行分析，以供参考。

关键词：船舶设计；制造智能化；研究

引言

随着经济社会的不断发展以及科学技术水平的日渐提升，我国船舶制造业也获得了巨大的发展。与此同时，在船舶设计制造过程中，工时定额管理也发挥了非常重要的作用，管理成效也突显出来，国内外学者在此方面开展了相应的探索与研究，取得了非常显著的成果。

1 船舶设计与制作的智能化研究现状

随着船舶智能化水平提高，计算机信息科学、通信科技、传感器设备等技术水平不断提升得到优化，其内部安装的导航、感知以及其他自动化设备设施的智能化程度得到显著提升。当前在船舶设计制造领域，积极将大数据、信息系统、物联网等相关技术应用其中，使得船舶之间,船舶与港口之间,形成更快捷的信息沟通，为后续构建IBS船桥系统打下基础。依靠IBS系统可以将船舶周边的环境状态及其内部设备状态进行高效监控，便于及时提示船舶管理人员对问题进行处理，保证航行的安全可靠性，降低船舶航行过程中产生故障的概率，降低船舶维护成本。IBS系统的广泛应用和智能化水平的不断提升可以加速提升船舶智能航行性能的研究程度，成为未来船舶智能化发展的重要趋势。

2 智能制造的切割工艺

2.1 板材输送管控平台

将板材位置和切割机工位位置发送给吊装设备控制系统；吊装设备控制系统根据板材位置信息吊装板材，并按照切割机工位位置将板材运输至切割机工位。

2.2 板材切割管控平台

根据上个环节发送的板材信息确定板材切割方案，并将板材定位信息和经过优化设计后的切割程序、喷码程序发送至切割机系统；切割机在对板材进行切割的过程中，将切割出来的零件进行编码。

3 工艺流程的可行性分析

3.1 切割系统

切割系统需要开放接口，接收管控平台发送的切割指令（板材位置、切割指令、零件编码等），然后将切割结果（生成顺序、零件编码等）反馈给管控平台；同时，切割系统需要将移动机构的实时位置发送给扫描系统，以便扫描系统完成对板材的扫描过程。

3.2 管控平台

新增的管控平台是整个系统的控制中心，负责整个系统的任务分配和调度工作：管控平台将板材位置、切割机位置发送给吊装系统；吊装系统反馈执行结果后；管控平台将将扫描指令发送给扫描系统，扫描系统将板材身份和位置反馈给管控平台，管控平台确认板材身份和位置后，将板材位置、切割程序等信息发送给切割系统，切割系统开始执行切割过程。

4 船舶生产设计的信息化及管理

4.1 基准工时表的建立

对于基准工时的建立，主要是指在相关技术等级前提下，完成特定的工作量，需要在相应标准下将工作全部完成。图纸细分工作完成之后，应当对相应的基准工时表进行构建，设计基准工时表，若工时表不能满足船舶设计要求，会使设计部门工作量大幅提升，耗费了很多时间，对船舶设计工作的准确性造成影响。所以需要进一步合理划分图纸，如将船体进行机舱、船艉、艉轴以及双层底等几个部分划分，并依照不同的区域，对基准工时进行区域划分，在后续工作开展过程中，科学合理地校正基准工时，确保基准工时与相关设计要求相符合。

4.2 基准工时的修正

当基准工时准确之后，便可对相关工作进行有效开展。如有效提高工时成本估算准确度，与峰值相符合的预测设计，及时制定相关的应对措施，另外确定基准工时过程当中，还能将设计工作人员工作实际中的能力高低与工作符合强度充分体现出来，有助于相关工作的科学安排。然而在实际工作当中必须要引起足够的注意，确定准确的工时，精准地分析实动工时，在具体船舶设计投入实动工时后，确定工时和计划日程以及基准工时全面结合，是非常复杂而又繁重的工作内容，所以要实现实动工时填写人性化，或者通过使用软件的方式来分析工时。通过VBA编程软件应用，以上两点都能得到有效地满足，使用VBA编程软件过程当中，可以在短短几分钟之内完成每日工时填报，而且能够自动化地分析工时数据，进行相应地处理。

5 船舶的智能化设计与制造

5.1 船舶制造智能化的数字化技术

船舶设计制造中应用的数据集成技术和虚拟现实技术可以更好地提升船舶的智能化水平。一方面，数据集成技术可以为船舶制造和设计构建一个高水平的数据信息交换平台，明确船舶设计与制造相关的各项标准要求，为船舶系统应用提供更优异的接口，提升其运行的稳定性和可靠性。船舶的平台信息集成系统可以通过任务管理以及数据访问这2个重要部分为操作人员提供有力的支持，便于更好地完成船舶调度控制和数据调取工作。另一方面，虚拟现实技术可以依靠计算机构建一个船舶设计与制造的虚拟场景，便于研发和制造人员在不考虑成本的条件下进行更自由化的船舶设计，其制造工艺和技术水平也可以在研究尝试中不断提升。

5.2 数据集成技术

船舶的信息集成系统是一种进行数据交换等方面系统运行的平台，它规定了船舶智能制造的信息交换和运行系统标准等，为业务的应用提供良好的系统接口，稳定的运行环境和严格的关系界面。船舶平台信息集成系统的核心技术是它的任务管理调集的子系统和在数据访问上的两大部分，这个平台自身也是作为一个中间元件的功能，用类似组合零件的形式对要求的功能提供应有的支持和帮助，包括流程调度与控制，权限的控制和对数据的访问。系统的最低层是到处分布的数据库管理系统。传播平台信息集成系统的体系结构，任务管理调度的分系统，通过一种传递信息的方式来控制系统中的运行演化流程，数据访问通过发送和接受控制应用的流程。

6 促进船舶智能化的措施

船舶的智能化设计与制造过程中需要做好对船舶各类信息数据的整合处理，避免出现数据信息随意处理影响其使用价值的问题。例如：在应用IBS系统对船舶运行状态、周边环境监测、船舶控制等众多数据信息整合处理的过程中，如果不能结合船舶自身状态对各类参数进行高质量的分析，将会出现众多遗漏，影响船舶运行的稳定性。在进行船舶航线规划时，如果对于环境特性分析及船舶状态检测的数据不能有效结合，将会导致所提供的数据并非最优化的结果，造成更多的资源浪费。

7 结束语

船舶的设计和智能化制造，必然要在目前已经存在的信息化、自动化等因素下组建成一个新兴的实体架构，再通过大量的评价、研究、推测和优化等方面，组合形成附加值更高的船舶制造等船舶制造产业链。进而让中国的船舶设计和智能化制造工业在未来能更简单的立足市场，紧跟市场方向，走向定制模式化、管理细致化、服务完善化，从而更好地创造船舶的新兴价值。目前而言，国内的船舶制造业大多都型号多而批量少，船东对船的定制化要求高对高新技术持保守态度，航运市场低迷、以往船舶生产面对的障碍、高端船舶制造技术的缺失等越发影响到了我国的船舶设计与制造业的发展，建立制造智能化的船舶制造体系，以智能化的制造设备代替需要大量人力的机器，构建一体化船舶智能生产系统，通过大数据和互联网技术将全部的生产所需资源进行组合，让目前的半自动化船舶设计制造生产向智能化生产系统转变，促使船舶能以最小的生产代价得到最大的效果，实现船舶设计制造定制化和个性化等方面的结合。

参考文献

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