淺析物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在鋁合金船舶建造中的應(yīng)用

摘要：隨著通信技術(shù)及電子技術(shù)發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在船舶建造行業(yè)得到廣泛應(yīng)用，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)利用 RF設(shè)備、傳感器、無線傳感網(wǎng)絡(luò)建立船舶制造各部門數(shù)據(jù)采集、傳輸及存儲(chǔ)系統(tǒng)，制造過程朝著智能化、信息化方向發(fā)展。整個(gè)制造周期包含多個(gè)過程，如設(shè)計(jì)管理、生產(chǎn)控制、供應(yīng)鏈管理、環(huán)境監(jiān)控等，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能制造平臺(tái)對(duì)信息統(tǒng)一存儲(chǔ)并共享。本文在研究了船舶制造流程基礎(chǔ)上，針對(duì)鋁合金船舶制造特征，提出了基于物聯(lián)網(wǎng)的智能管理技術(shù)。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；鋁合金；船舶建造

一、鋁合金船舶特點(diǎn)

鋁合金具有比重和彈性模量小、耐腐蝕、可焊接、易加工、無磁性和低溫性能好等特點(diǎn)，用做造船，有如下特點(diǎn)：

（1）因船重減輕，可減小發(fā)動(dòng)機(jī)單機(jī)容量，可增加速度；可減少燃料耗費(fèi)，節(jié)約石油；可以改善船的長寬比，增加穩(wěn)定性，使船易于操縱；還可以增加載重量，獲得額外利潤。

（2）抗腐蝕性能好，能減少涂油等維修費(fèi)用，使用年限長（一般在20年以上）。

（3）加工成形性能好，易于進(jìn)行切割、沖壓、冷彎、成形和切削等各種形式的加工，適合船體的流線化；可擠壓出大型寬幅薄壁型材，減少焊縫數(shù)和使船體結(jié)構(gòu)合理化和輕量化。

（4）焊接性能好，能較容易地進(jìn)行焊接。

（5）彈性模量小，吸收沖擊應(yīng)力的能力大，有較大的安全性。

（6）鋁廢料容易回收，可以循環(huán)使用。

（7）無低溫脆性，最適合做低溫設(shè)備。

（8）由于非磁性，羅盤不受影響；全鋁船可以避免水雷攻擊，適合作掃雷艇。

（9）沒有蟲害和干燥變形；不燃燒，遇火災(zāi)較安全。

二、基于物聯(lián)網(wǎng)的鋁合金船舶制造設(shè)計(jì)

鋁合金船舶制造涉及部門及管理模塊眾多，由于篇幅限制，在此重點(diǎn)研究供應(yīng)鏈管理、生產(chǎn)流程管理及監(jiān)控管理的實(shí)現(xiàn)。

（一）基于物聯(lián)網(wǎng)的鋁合金船舶供應(yīng)鏈管理

鋁合金船舶供應(yīng)鏈系統(tǒng)由3部分組成：一是內(nèi)部的供應(yīng)鏈管理，包含訂單、物流、存儲(chǔ)；二是鋁合金船舶制造企業(yè)與外部單位的供應(yīng)鏈，如各零部件的供應(yīng)；三是物流企業(yè)與船舶制造部門之間的接口。

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)鋁合金船舶生產(chǎn)供應(yīng)鏈管理是一個(gè)有機(jī)整體，利用電子標(biāo)簽、RFID、傳感器等對(duì)訂單、存儲(chǔ)倉庫、物流車輛進(jìn)行信息采集，通過定位系統(tǒng)跟蹤物流過程，實(shí)現(xiàn)基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的物流信息共享，自動(dòng)對(duì)物流精確控制。物流管理各流程如下：

（1）訂單及采購

鋁合金船舶制造涉及零部件類型眾多，需要對(duì)各零部件訂單類型、質(zhì)量、交貨時(shí)間地點(diǎn)進(jìn)行統(tǒng)一管理，基于物聯(lián)網(wǎng)采購智能管理系統(tǒng)按照生產(chǎn)計(jì)劃、物資計(jì)劃、庫存信息來制定采購計(jì)劃，與供應(yīng)商通過互聯(lián)網(wǎng)信息共享平臺(tái)確認(rèn)交貨詳細(xì)信息，并將所有訂單信息錄入數(shù)據(jù)庫。

（2）物流跟蹤管理

物流跟蹤管理能實(shí)時(shí)了解訂單的物流狀態(tài)，鋁合金船舶制造企業(yè)構(gòu)建與物流公司的信息交互平臺(tái)，獲取實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的物資配送狀態(tài)，從而優(yōu)化企業(yè)內(nèi)部的生產(chǎn)活動(dòng)。

利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，通過RF工D發(fā)射器、定位跟蹤系統(tǒng)對(duì)運(yùn)輸物資車輛進(jìn)行識(shí)別，實(shí)時(shí)掌握物流狀態(tài)，同時(shí)在制造部門內(nèi)部，則根據(jù)計(jì)劃管理、物流狀態(tài)安排內(nèi)部的智能配送。

（3）物流倉庫智能管理

倉庫是物流公司與船舶制造企業(yè)的中轉(zhuǎn)節(jié)點(diǎn)，基于物聯(lián)網(wǎng)的智能管理利用電子標(biāo)簽、RFID讀寫器準(zhǔn)確獲取倉庫物資的數(shù)量、位置及狀態(tài)，與物流公司利用無線傳感網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)傳輸信息，從而提高物資的出庫入庫效率。基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能倉庫管理如圖1所示。

（二）基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的鋁合金船舶智能生產(chǎn)管理

智能生產(chǎn)是整個(gè)船舶制造的核心，對(duì)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的管理直接關(guān)系到船舶制造效率及性能，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的鋁合金船舶智能管理著重從以下3個(gè)方面對(duì)流程管理進(jìn)行了改進(jìn)

（1）整合生產(chǎn)流程中各類資源設(shè)備

鋁合金船舶的生產(chǎn)工序及設(shè)備眾多，原先物資、設(shè)備各部門單獨(dú)管理，在此對(duì)所有物資設(shè)備進(jìn)行整合，方便部門協(xié)調(diào)使用。

（2）消除各部門信息屏障，實(shí)現(xiàn)資源共享

對(duì)所有部門的生產(chǎn)計(jì)劃、規(guī)范進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一，各部門信息在物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)資源共享。

（3）對(duì)生產(chǎn)環(huán)節(jié)參數(shù)的自適應(yīng)控制

生產(chǎn)工藝有較強(qiáng)的容錯(cuò)機(jī)制，建立工藝控制自適應(yīng)反饋機(jī)制。

MES是執(zhí)行上層船舶生產(chǎn)計(jì)劃與車間生產(chǎn)控制的中間層，如圖2所示。

MES一方面通過無線傳感網(wǎng)絡(luò)接收管理層發(fā)送的生產(chǎn)計(jì)劃，對(duì)計(jì)劃進(jìn)行分解，并傳輸給生產(chǎn)車間，另一方面通過監(jiān)控設(shè)備實(shí)時(shí)獲取生產(chǎn)車間的運(yùn)行狀態(tài)，將狀態(tài)傳輸至ERP。ME S最關(guān)鍵的是通過傳感器、監(jiān)控設(shè)備對(duì)車間的生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，實(shí)現(xiàn)各設(shè)備部門信息交互，從而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的自動(dòng)閉環(huán)控制。

三、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

最后給出了基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的鋁合金船舶智能生產(chǎn)控制流程，如圖3所示。通過無線傳感網(wǎng)絡(luò)將管理計(jì)劃傳輸至底層控制系統(tǒng)，同時(shí)通過天線將命令發(fā)送至車間管理平臺(tái)；各車間管理人員通過瀏覽器或手機(jī)App實(shí)時(shí)獲取生產(chǎn)計(jì)劃，將分解后的計(jì)劃寫入電子標(biāo)簽；各部門獲取電子標(biāo)簽內(nèi)容，組織生產(chǎn)過程，同時(shí)各類傳感器及監(jiān)控系統(tǒng)將生產(chǎn)狀態(tài)、工序、設(shè)備運(yùn)行轉(zhuǎn)臺(tái)、環(huán)境等采集數(shù)據(jù)傳輸至管理層，實(shí)現(xiàn)狀態(tài)的可視化界面，以便管理層能夠?qū)崟r(shí)掌握生產(chǎn)狀態(tài)，對(duì)計(jì)劃進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整，從而提供了一個(gè)基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的鋁合金船舶智能管理平臺(tái)。

四、結(jié)語

本文分析了基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的鋁合金船舶智能制造平臺(tái)，重點(diǎn)分析了其中的供應(yīng)鏈管理及智能生產(chǎn)管理，最后給出了平臺(tái)工作流程。

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作者簡介：李文星（1983年12月）、男、漢族、籍貫：廣東省清遠(yuǎn)市、當(dāng)前職稱：助理工程師、學(xué)歷：大學(xué)本科、研究方向：鋁合金船體建造與工藝技術(shù)管理。