船舶智能制造中物聯網技術的運用

王 琦，胡旭東

（江南造船（集團）有限責任公司，上海 202150）

0 引言

目前，國家船舶制造行業表現出市場競爭日益加劇、市場發展不景氣、產能過剩問題嚴重等特點。在這樣的大環境下，造船業已經達成以下共識：積極發展制造業、加速調整優化結構、全面轉型向高端領域“進軍”。當前，全球已進入工業革命4.0 時代，其標志性特征就是網絡化、數字化以及智能化等。此次“智”造革命所帶來的機遇和挑戰，對國內船舶制造行業的發展影響巨大。

1 物聯網技術簡介

所謂“物聯網”，實際上是指將物與物相互連接起來的互聯網。其主要包含以下兩層意思：1）互聯網依然是物聯網的基石，是對互聯網的拓展及延伸；2）其用戶端拓寬及延伸至所有的物與物間，開展通信及信息互換。相較于互聯網，物聯網有較為明顯的特征：1）其是各類感知技術的集中運用。在物聯網中有著大量的、種類各異的傳感器，所有傳感器都可作為信息源，各種類型傳感器所捕捉到的信息格式及內容等都有所差異。2）其是以互聯網為基礎而創建的泛在網絡。物聯網技術的核心依然是互聯網，在各類無線及有線網絡的支持下與互聯網相連，將物體信息及時、精準地向外傳遞。

2 物聯網技術在船舶智能制造中運用的優勢

造船企業在船舶設計、制造等環節通常會按照市場目前的大數據以制定滿足該企業要求的計劃。然而當前國內只有極少數的造船企業建立了數據庫，大多數造船企業在設計環節通常只依靠設計者自身已有的經驗，在制造環節通常會留有較多的余量。由于船舶制造過程中會用到大量的人力、物力，各種零部件的及時、精準完成通常需借助人力來實施分配及監管，難以保障零部件的精準性，很難精準把握所有制造環節的數據及信息。在船舶智能制造中運用物理網技術，通過物聯網能夠利用各類信息傳感裝置，及時搜集所有需要連接、監管、互動等各類所需的信息，以達到人和物、物和物、物和網絡的高效連接，為辨別、管控提供便利。將物聯網技術運用于造船企業自建的數據庫有利于信息的及時查詢、調取、運用，對自身內部數據及市場數據開展深度分析，及時采取措施以有效應對市場發生的改變；物聯網技術的運用還能夠對造船企業的人力、物力進行科學配置，確保零部件生產的精準度、時效性，整體把握制造進程等。在確保船舶制造效率及質量的前提下，減少船舶制造的時間，大幅度降低物力、人力等成本開支，加強造船企業的整體競爭力。

3 船舶智能制造中物聯網技術的運用

3.1 在供應鏈和物流管理中的運用

在物聯網技術運用過程中，供應鏈的所有流程高度集中，能夠對供應鏈內的所有物品進行高效管理。在供應鏈當中，全部的重要“物”均有著對應的“電子標簽”，同時此類電子標簽是能夠被感知、定位、又或掃描的。供應鏈在船舶智能制造中起著無可取代的作用，其主要包含外部供應鏈、內部供應鏈、物流企業和造船企業間的供應鏈，并且貫穿于所有的流程中。物聯網技術的引入能夠大幅度減少對人力資源的使用，并且符合船舶智能制造的需求，對供應鏈的所有流程進行高效監督，在船舶制造環節需持續采購，對設計、制造、財務等數據信息進行監督需耗費大量的人力，物聯網的運用能夠妥善處理此問題，有效簡化工作流程。在船舶智能制造過程中，物流管理必不可少，通過物聯網能夠及時輸入需要的信息，并且及時進行追蹤、查詢、管理。在計算機系統中，確認同時提交有關的訂單，緊接著供應鏈內的供貨企業就會立即發貨；在貨物運輸環節，全部的物流信息，主要包含貨物是否已經出倉、運輸到相應的位置、接收者以及貨物儲存的倉庫、貨位等均能夠在有關的物聯網平臺上開展查詢，物聯網輸入貨物信息、數據以及跟蹤管理能夠讓相關工作變得更加便利、快捷，并且有助于信息的迅速檢索、使用。

3.2 在船舶智能電力系統中的運用

船舶制造行業是國民經濟的關鍵構成部分，船舶電力系統是整個船舶的關鍵所在，直接關系著船舶航行的安全性。物聯網將機器視覺技術、全球定位技術、射頻識別技術以及傳感器技術等核心技術，根據相關的規定內容，通過互聯的形式將船舶各個方面的信息相互結合，便于對船舶電力系統的智能定位、追蹤以及管理等。對于船舶電力系統開展的管理主要包括對采辦、報廢、借出及借入等，并且還能夠實現對電力系統運作的在線管理。

3.3 在船舶智能監控系統中的運用

船舶智能監控系統主要由氣象信息系統、電子海圖信息系統等部分構成，主要具有信息展示、管理、監控等功能。該系統具備氣象信息和電子海圖的雙重展示，在計算機技術、網絡技術以及通信技術等先進技術的支持下及時監測、掌握船舶所處的位置，同時對船舶位置信息進行全程追蹤及處理，如此有助于管理者對于船舶的安全制造及船期落實狀況實現遠程追蹤、監控，遭遇險情及時發出警報，同時可以精準地提供救助信息。以物聯網為基礎的船舶智能監控系統主要由感知層、網絡層、應用層等構成。其中，感知層主要負責對船舶制造環節的數據信息進行感知，主要包含信息搜集、捕捉以及辨別等作用；網絡層主要是在移動通信、北斗衛星以及互聯網等技術的支撐下為用戶提供各類服務器，使船舶信息能夠傳遞及互換；應用層其實是船舶監控系統的研發運用平臺，其能夠對過往運行的船舶實施各類信息的公布及高效管理。

3.4 在精益生產中的運用

物聯網通過智能設備和感知技術對物理世界加以感知、辨別，以網絡為基礎傳輸互聯，實施處理、計算以及知識挖掘等，從而達到物和物、人和物間的信息連接及互換，以實現對物理世界及時控制、合理決策、高效管理的目標。比如射頻識別（RFID）技術，其屬于非接觸形式的自動辨別技術。當前，射頻識別技術在船舶制造行業中運用主要表現在以下幾個方面：①對設備及材料進行管理。例如：將無源標簽運用于船舶制造企業的設施、鋼板以及材料等儲存、物流管理過程中。②精準定位設備、人員所處的位置。在船舶內業加工環節，不管是二維碼識別又或是射頻識別等形式，均可以比較好地將信息融入到船舶制造資料中，并且在人的信息攜帶層面同樣有著各式各樣的辨別設備及操作形式。在物聯網技術的支撐下，給予所有零部件以相應的二維碼或無源標簽，在將零部件整合成制造分段的托盤時，與超市掃描購物相似，對所有零部件開展實物辨別掃描；并且按照掃描設施的后臺響應數據對相關數據進行審核，如果存在誤差，設備就會主動報錯，同時對反饋信息進行標記，并且體現此生產托盤的裝配效率，有利于物流將托盤運送到下道工序時進行系統化辨別，并且在制造環節讀取有關的零部件信息。

船舶零部件制造方同樣應在辨別零部件同時預備輸出指令以前進行網簽、提交相關合格證，主要由工位負責人進行校核同時網簽通過。負責人在校核以后再提交對應的物流指令，經過現場總調度將托盤的相關物流信息及時傳遞給下道工序，同時下達與之相應的指令。在零部件組裝工位發現零部件的工藝又或是尺寸存在問題時，不僅可以及時和零部件制造工位進行交流，并且將有關信息及時反饋給設計單位，以取得準確的數據，同時對零部件采取對應的優化措施，并且在設備系統當中注明修改、優化的信息。如此有利于類似零部件加工尺寸的改善，又或防止誤差的出現，進而從根本上確保船舶制造的“零失誤”。

4 結語

船舶智能制造的所有過程都需耗費大量的人力以及物力等資源，傳統的人工管理模式很難保證其效率。因此，可在船舶智能制造中引入物聯網技術，推動物聯網與智能制造的深度結合，大大加強船舶制造的效率及質量。