智能制造技術在船舶行業的應用探究

許春明

摘要：在船舶行業發展過程中，智能制造技術的合理應用逐漸受到了更多關注與重視，包括人工智能技術、物聯網技術、云計算技術、大數據技術、虛擬仿真技術等在內的多種先進技術手段，都在船舶制造領域當中得到了有效應用。這進一步提升了船舶行業的制造水平，同時也提升了船舶行業的經濟效益。為此，本文就結合這些內容，從船舶行業智能制造框架、具體應用方向以及應用優勢這幾個角度出發，著重分析智能制造技術在船舶行業當中的多方面應用內容，希望能夠借此進一步提升我國船舶行業的制造水平與發展水平。

關鍵詞：智能制造技術 船舶行業 發展現狀 關鍵技術 發展動態

中圖分類號：U671??? 文獻標識碼：A

Exploration of the Application of Intelligent Manufacturing Technology in the Shipbuilding Industry

XU ChunMing

（Dalian COSCO Shipping Heavy Industry Co.， Ltd.， Dalian， Liaoning Province，116000 China）

Abstract： In the process of the development of the shipbuilding industry， the rational application of intelligent manufacturing technology has gradually received more concern and attention， anda variety of advanced technical means such as artificial intelligence technology， Internet of Things technology， cloud computing technology， big data technology and virtual simulation technology have been effectively applied in the field of shipbuilding， which has further improved the manufacturing level of the shipbuilding industry and also improved the economic benefits of the shipbuilding industry. Therefore， combined with these contents，starting from the perspectives of intelligent manufacturing framework， specific application direction and application advantages of the shipbuilding industry， this paper focuses on the analysis of various application contents of intelligent manufacturing technology in the shipbuilding industry， hoping to further improve the manufacturing level and development level of the shipbuilding industry in China.

Key Words：Intelligent manufacturing technology; Shipbuilding industry; Development status; Key technologies; Development trends

現階段，在推動創新產業發展過程中，船舶行業的發展不可忽視。結合目前的國際形勢，我國在航運方面的需求明顯不足，所以船舶行業要想更好地發展，就必須緊跟時代步伐，面對更多挑戰，解決當前存在的產業結構問題。而通過提升船舶制造效率與質量，則能夠有效促進船舶行業的長期穩定發展。為此，就需要合理地應用智能制造技術，大力推進智能設計、數字技術、自動管理等先進技術手段在船舶行業當中的發展與完善。加速推進船舶制造行業的發展，提高船舶制造領域的智能化與集約化程度，能夠更好地面對市場沖擊，促進我國船舶行業的可持續發展。

1智能制造技術概述

智能制造技術屬于一種系統性的技術，其中包含著智能能源、物聯網、云計算、傳感器、大數據以及物理系統等多項技術。智能制造技術能夠完成人類與機器之間的協同運作，從而有效提升生產制造工作的柔性，更好地展現出生產制造工作的智能化與集約化。智能制造技術也經歷了較為漫長的發展歷程，圖1就是基于船舶行業分析的制造水平發展階段圖。從圖中不難發現，船舶行業的制造水平基本經歷了四大發展階段，從起始之后，在第一階段內以散裝與分段制造為主，在此期間主要表現為勞動密集型產業，造船效率相對較低。在后續發展過程中，則開始逐漸采取區域組裝工作模式來提升設備價值。而后又引進了先進的信息技術，讓船舶制造發展到了集成制造這一階段，該階段主要為信息密集型產業，相較于以往的傳統生產模式來說已經得到了極大進步與提升。發展至近現代，船舶行業當中逐漸出現了智能技術應用的身影，能夠運用產品模塊與數字化技術完成更加精細化的制造。現如今在全球范圍內，絕大部分船舶制造業都在推進智能技術的應用，并促使該技術得到了有效優化與完善。

2船舶行業智能制造發展現狀分析

現如今，我國越來越重視發展海事工作，尤其是伴隨著“一帶一路”以及“海上力量建設”等戰略的正式提出，我國大力發展海洋經濟已經成為了必不可少的一項工作。基于這些條件，我國船舶制造業的發展勢頭越來越強勁，具體可以表現為以下幾方面：（1）創新能力大大提升；（2）生產能力大大提升；（3）有效保持了船舶制造業的獨立自主性；（4）國外先進技術在國際市場當中的份額正在不斷減小；（5）產業越來越集中。但是考慮到雖然我國船舶制造業不斷地發展，在高新科技市場競爭環境當中，相較于一些發達國家來說依舊處于落后階段。除了缺少關鍵性技術研發之外，是否可以高效化地建設船舶制造相關設施這一問題也越來越明顯，嚴重限制著我國船舶制造業的發展。相較于發達國家的船舶制造業來說，我國在自主造船、生產成本、人工效益、生產效率等方面依舊存在較大差距，因此部分企業正在加緊開發與落實相關研究與先進技術，以求盡快彌補這種差距。

3船舶行業中應用的智能制造關鍵技術分析

3.1人工智能技術

在現代化的船舶制造業發展過程中，人工智能技術在智能機器人、圖像識別、語音識別和各種特殊信息監測系統等方面發揮著不可替代的關鍵性作用，有效提升了我國制造業的生產效率與質量。造船設計當中的過程開發與概念設計屬于絕大部分專業工作人員表達自身創新思維的一種重要方式，這離不開詳細分析與果斷精準的決策，在船舶設計過程中，能夠運用特殊系統更好地確保設計工作不會遭受其他復雜任務的不良影響。在船舶制造過程中應用智能技術進行設計時，在建設與運行等環節中，人工智能指的主要是從設計開發，直至生產智能系統當中持續推進運行的，其中包括設計、建設、運行與開發這幾個流程。在某種意義上來看，智能制造技術的確屬于人工智能與制造技術的合理融合。在當前的社會發展過程中，智能制造屬于傳統人工智能在船舶制造業當中的合理應用，是從人工知識簡單應用轉變為系統對象，建立起的智能化工廠以求完成目標智能制造。

3.2物聯網、云計算、大數據等技術

物聯網屬于虛擬世界與現實世界進行溝通的重要“橋梁”。物聯網能夠有效縮小人與物體間存在的空間距離，同時能夠有效簡化人們的日常生產生活。合理地應用物聯網技術，能夠推進造船數據傳輸與處理效率的提升，同時也更有利于對造船資源分配進行合理優化。云計算技術則能夠為數據處理與數據存儲提供更加安全可靠的工作環境，從而推動不同制造硬件設施間的合理化數據交換，同時為船舶設計提供有力依據，為船舶制造的建設與運營提供更加充足的數據支撐。大數據技術則是以物聯網技術為基礎的大量數據，其合理地利用云計算技術進行數據處理與數據存儲，并借助于分析在船舶制造生產線所處環境當采集的大量數據信息，從而為用戶們提供更加高質量且精準的服務。

3.3虛擬仿真技術

在當前的虛擬環境當中，一般需要落實虛擬建模技術完成供應鏈的合理分工，從而有效取代傳統的調試、修改與加工這種生產模式。應用虛擬仿真技術對制造過程進行全面的方針，應當預先對制造過程進行模擬，開展預防性的檢查與評估工作，并采取合理的工作方法，以求提升工廠效率，同時避免因為初步設計存在缺陷而引發的未來其他工作。在船舶制造過程中，往往不需要創建原型，而是只需要創建一個虛擬化的模型對產品問題進行預測即可，逐漸積累豐富的經驗，同時將虛擬模型合理的轉變為常規生產模型。在不同地方，船舶操作人員可以在同一個船舶模型當中共同努力，從而優化涉及不同方面的互動和交流。比如：在利用虛擬仿真技術進行船舶發動機當中導管系統的設計過程中，設計人員就可以直接插入同時放置管道，從而檢查是否具有干擾問題。總體來看，虛擬仿真技術能夠大大提升船舶制造的可行性與可靠性^[1]。

4船舶行業智能制造發展動態分析

4.1推動虛擬現實數字化造船技術

目前，發達國家當中的船舶制造廠已經在數字化技術應用過程中取得了良好的成效，美國甚至已經在航空母艦制造過程中應用了各種現實技術與虛擬技術，有效提高了航空母艦的建造精度與效果，工作人員能夠借助于智能眼鏡與手持設備更加直觀地分析施工圖紙與施工方案，并創設立體化的虛擬場景，確保圖紙設計具有較高的精準度，相關工作人員能夠根據具體建設過程，對施工方案進行及時的調整與優化，從而減少施工過程中的風險因素，提升船舶制造效率。除此之外，虛擬現實技術還能夠在船舶整修過程中得到合理應用，比如：在美國的航空母艦大修工程當中，就充分發揮出了其良好的應用潛力與價值，借助于越來越完善的數字化改革，整合大數據分析技術、無縫數字技術、虛擬現實技術、物聯網技術等多種技術手段，能夠有效提高船舶制造業的生產效率與質量，確保船舶制造企業的整體經濟效益能夠得到充分提升。

4.2構建智能生產管控系統

船舶行業當中的智能生產管理與控制系統能夠快速跟蹤并定位生產所需物料，同時明確物料當前的剩余量和具體的去向，減少物料管理成本和運輸成本。通過智能化的生產管理與控制系統，開展全過程的制造管理，一方面能夠更高地把控船舶建造流程，另一方面也能夠注意到詳細的施工細節以及其中存在的微觀因素，從而有效降低在傳播建造過程中出現的風險因素，為傳播建造工作提供更加專業、可靠且完整的數據信息，從根本上減少船舶生產工作的準備時間，提升整體生產效益。在船舶制造行業當中合理地應用智能制造系統，能夠進一步提高制造工序的合理性與船舶生產效率，降低生產過程中出現嚴重環境污染和質量缺陷產品的概率，提升船舶制造企業的經濟效益。

4.3制定系統科學的智能制造標準

現代化智能造船廠的建設目標大多為打通船舶企業日常生產經營過程中的全流程，完成對企業資源全部環境的高效化管理，能夠推進信息的快速交流、傳遞與存儲，并實現無縫化與智能化的高度集成。現如今，我國的智能化現代造船廠通常可分為建造規劃、系統集成、智能物流、智能設計、智能生產、智能管理這幾個部分^[2]。不同的造船廠所采用的智能制造標準也各不相同，這也就致使船舶制造行業在智能化發展過程中受到了嚴重限制，為確保船舶制造更好地向著智能化領域發展，就必須要根據船舶行業當前的發展特征與行業現狀，建立一個統一化的標準，其中包括船舶軟件標準、硬件標準等。例如：在船舶設計生產環節當中，就可以制定一個統一化的設計生產與管理標準，明確建模、優化與仿真等工作的具體設計方案。在船舶生產設備使用過程中制定一個設備集成與設備測試標準，確保設備能夠維持良好的運行效率。與此同時，還應當制定一個智能化的車間生產線與生產標準以及生產計劃管理、監督管理、倉庫管理、物流管理等標準，明確船舶生產產品的立體倉庫、電子標簽、信息條碼等智能化的物流標準。

4.4分步推進船舶行業智能制造

船舶行業當中的智能制造往往指的不是單純的生產線自動化引入，而是基于當前大數據背景下構建的全方位智能生產和管理系統。在船舶制造業當中應用智能技術離不開大數據的有力支撐，要求大數據系統應當具有多年的數據積累，同時合理地運用數據庫技術完成數據篩選與數據管理，明確制造期間產生的有效數據，從而促進船舶行業的長期穩定發展^[3]。我國的船舶企業在智能制造發展過程中一方面應當提升制造過程的智能化水平，另一方面也需要基于制造設備、信息技術、工藝設計等方面強化智能技術的運用。根據我國船舶行業現如今的智能化水平，可以建立一個逐步推進、逐步實施的制造方案。首先，需要構造合理的船舶智能生產車間，而后在船舶制造過程中運用大數據技術與信息集成系統，建立合理的數字化船廠，同時推進智能船廠的科學構建。最后，就是需要構建一個完善的船舶智能制造體系，推動智能制造技術與設備的創新和發展。

5智能制造技術在傳播行業中的應用分析

5.1船舶行業智能制造框架

在船舶制造業當中應用智能制造技術，能夠借助于分析不同數據對整體生產管理工作流程進行簡化與優化。在造船管理、物流管理、船舶制造等方面，能夠利用智能制造技術建設一個更為先進的生產鏈，同時有效提升船舶制造業的工作效率。結合部分發達國家多年來的船舶制造經驗，自引進智能制造技術之后，船舶制造行業從整體上得到了發展與完善，智能制造技術一方面能夠完成高效率的信息交互，另一方面也能夠完成不同方向的科學化生產管理，同時集成全新的船舶生產方法，進一步提升生產工作水平。這也是現代化智能造船行業的基礎結構，這種框架的組成包括多個模塊，比如原材料、數字平臺、智能噴涂、現代裝配線、機器人處理、智能裝載等。每一個模塊都代表著專業化的信息收集與信息處理，因為各個模塊間有著緊密的交互，所以能夠及時發現生產過程中存在的問題，同時創設較為靈活且高效的生產環境^[4]。

5.2智能制造技術的具體應用方向

在某些特定情況下，智能制造技術在船舶制造行業當中可以體現在六大方面，分別為智能控制、智能運營、智能設計、智能服務、智能制造以及云計算平臺。在智能設計方面，用戶能夠結合需要應用響應式的多維度設計入門模塊，提升工作項目靈活度，同時降低計算機管理工作的復雜性。用戶還能夠借助于這些方法調節物聯網，推進智能化服務，這些首先會體現在船舶生產期間的信息處理工作當中，從而讓工作人員能夠更加輕松地管理生產工作。在大部分情況下，智能工作往往指的不是智能化的制造過程，用戶借助于參與操作實踐能夠更好地識別自身問題并有效解決存在的操作問題，從而有效降低人工成本，提升生產工作效率。智能制造屬于一個關鍵鏈接，每一個模塊都能夠設計，在計算機工作過程中，用戶只需要提前將以下步驟完成即可，如果存在一些特定問題，系統能夠有效識別并開展針對性調整。在制造期間，云計算平臺能夠借助于詳細收集與數據分析創建一個整體性的周期，從而為智能服務工作提供強有力的數據支撐。針對傳統船舶制造行業當中的固有缺陷，該系統的合理應用能夠有效改善船舶制造過程中的自動化與集成化效果^[5]。

5.3智能制造技術在船舶行業中的應用優勢

在船舶行業當中應用智能制造技術的優勢主要體現于以下方面。

5.3.1完善造船體系。

智能制造系統已經不再是單純的艦船單位，而是基于集成信息與一部分子系統，針對設計服務、制造以及運營等多方因素開展系統性的分析。所以在制造期間的絕大部分干擾因素都有利于船上人員管理水平的提升。

5.3.2信息水平能夠有效提升。

智能制造傳播系統當中采用了云計算技術開展數據分析與決策支持等工作。同時應用虛擬現實與智能識別技術能夠在生產過程中為相關操作提供更強有力的智能化服務，這樣更有利于減少生產過程中的體力勞動，同時有效提升生產工作的智能化水平。

5.3.3具有較高的勞動力靈活度。

傳播系統在開展設計工作過程中大多選擇模塊化的管理方法，在船舶設計、制造與運營的各個階段當中，都應當充分考慮不同的需求。所以整體制造具有較高的靈活度，同時能夠對需求與產品完成多種角度的調整。

5.3.4強化了船舶制造企業的協同效應。

當前的傳播制造企業一般不會在實踐生產期間考慮到運營與維護工作，但是能夠在對智能制造傳播系統進行租用過程中獲取相關信息，促使其能夠有效滿足多種需求^[6]。

6結語

綜上所述，伴隨著信息技術的快速發展，在當前的時代背景下，全球范圍內的制造行業在智能化領域當中已經邁入了飛速發展時期。在當前的激烈市場環境當中，必須要進一步提升船舶制造行業的智能化水平，確保船舶制造行業可以在激烈的制造業市場競爭當中更好地存活與發展。船舶制造的智能化在我國船舶制造強國以及海洋經濟發展過程中已經成為了不可或缺的一部分，也必定會成為我國船舶制造行業創新與發展的重要動力，因此促進智能制造技術在船舶制造行業當中的應用，能夠有效提升我國的船舶制造水平。

參考文獻

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