船舶智能制造技术发展趋势及标准体系框架分析

船舶智能制造技术发展趋势及标准体系框架分析

摘要随着经济及科技水平的不断提升，智能制造技术也得到了较大的发展，为船舶智能制造技术的发展提供了可能。本文主要对于船舶制造的主要特点进行阐述，并对于现阶段船舶制造水平进行浅议，探讨船舶智能制造技术的发展趋势，并对其标准体系框架进行分析。

关键词船舶；智能；制造技术；发展趋势

随着航运业持续低迷，导致造船企业效益严重下滑，如何进行产业转型升级，压缩成本，是船企无法回避的问题。在众多途径中，智能化制造无疑是最佳选择。近年来，我国的智能制造技术得到了飞快发展，为船舶制造技术的智能化奠定了扎实的基础，智能制造是造船企业转型升级的必然发展趋势。然而，我国目前的船舶制造仍然处于传统产业阶段，距离智能制造技术的广泛应用仍然有一定的距离[1]。为促进船舶制造产业的快速发展，笔者对于船舶智能制造技术的发展趋势进行探讨，浅议智能制造过程中的关键技术，并对于船舶制造的标准体系框架进行分析。

1 船舶智能制造技术的发展趋势

1.1 基于数字化技术的生产车间

目前，我国船舶制造的数字化车间仍然处于分段制造的阶段，能够将自动化制造技术的各种加工工艺进行融合，并将电脑控制、传感器、信息技术以及生产管理软件等技术应用于生产操作的过程各个阶段的管理，从而提高生产的效率。但是，这些工艺的应用只能够提高生产过程中某一局部的效率，而尚未形成系统性的智能制造技术，将整个船企的生产效率整体提高[2]。而智能制造技术则要求实现对于整个生产过程中的数据共享，将所有的制造阶段进行整合，利用相关智能设备进行数据收集形成数据库，并编写相应的应用程序，使生产工作效率更高，从而降低人工成本，提高生产企业的经济效益以及生产安全。

1.2 基于物联网的设计制造技术

数字化车间的发展与应用能够较好地完成各个车间、各个生产阶段甚至是各个零件生产企业之间的相互联系，涵盖整个制造过程（包括制造前端、制造过程及制造终端）。这样一来，各个生产车间甚至是生产企业之間能够通过计算机来完成数据的传输，从而使零件的供应商以及生产的协作商之间能够得到更加充分的交流，实现各个工序之间的最优组合，从而提高船舶制造过程的完整性与默契度。通过对于物流、信息流以及资金流的充分利用，加强各个工厂之间的协作效能，从而实现对于整个制造过程的统一管理和控制，提高整个生产过程的效率，提高生产效益。

1.3 基于个性化的产品私人定制

当制造智能技术得到不断的发展和进步之后，市场越来越重视对于产品的创新程度。传统的商业模式以及市场秩序随之也发生了一定的变化，船舶智能制造技术也即将进入一个基于个性化的产品私人订制的时代。可通过不断完善制造数据库以及产品的设计，并通过智能硬件的应用来使生产过程发生改变，从而实现产品的私人订制[3]。智能制造不仅能够较好地完成知识的驱动，同时也能够使网络高度连接，这样的制造模式使得生产作业流程得以优化，对于能源进行高效利用，提高生产力，最终提高企业生产效益。另外，智能制造技术还能够较好地将人类智慧、工程技术以及信息技术进行结合，使产品的设计研发、生产制造以及运输销售都能发生很大的改变，减少制造过程中的污染排放以及安全事故的发生。

2 智能制造的关键技术

智能制造的实现需要结合多种技术作为支撑，其关键技术主要有实时定位技术、射频识别技术、网络安全技术、信息物理融合技术、无线传感技术等，具体阐述如下。

2.1 实时定位技术

船舶在制造过程中，会分不同的阶段对于零件进行加工，不同零件的加工工艺、制作部门不尽相同。在这个过程中，我们需要对于不同的零件、材料或者是设备等进行实时管理，从而掌握零件加工的进度，使各个零部件能够在吻合的时间供应到位，从而得以充分利用。实时定位技术的应用能够对于各生产部件进行实时追踪和管理，使生产各个环节能够紧密配合，促进生产的顺利完成，提高生产效率，大大缩短船舶制造的周期[4]。与此同时，实时定位技术的应用也有助于意外事故情况下对于施工人员的疏散和解救，确保工作人员的人身安全。

2.2 射频识别技术

船舶制造工艺具有场地大、离散性强、零件数量多、人员密集等众多特点，而射频识别技术能够无线电信号来对于目标进行识别，从而获取相关的数据。将射频识别技术应用于船舶制造中，能够加强对于生产材料的入库、出库等进行识别和监测，从而对于零部件的状态进行实时了解，并能将相关的数据显示出来，实现与其他生产部门或企业之间的信息共享。

2.3 网络安全技术

制造工业的数字化和智能化很大程度上依赖于计算机网络技术，在数据传输过程中，网络数据安全是不容忽视的一个问题。在将网络信息技术运用于制造过程中时，会产生大量的数据信息，如果网络信息安全性较低时，可能会导致数据被盗取或者是遗漏[5]。船舶制造属于国家军事工业范畴，相关数据涉及国家机密，因此更应该加强对于网络安全问题的重视。在将网络技术应用于船舶制造工业中时，应该加强网络的安全性，排除网络信息传输过程中的安全隐患，并做好

相关数据的备份与防护工作，从而提高网络数据的安全性。

2.4 信息物理融合技术

信息物理融合技术是指通信技术、计算机技术以及物理系统的整合。信息物理融合技术能够对于大型的工程进行实时感知，并借助科技手段对其进行动态控制，提供相对应的信息服务，从而提高整个系统的协同性，使整个系统能够统一运作、高效完成[6]。因此，信息物理融合技术目前在工业中的应用较为广泛，对于实现智能化具有非常积极的意义。

2.5 无线传感技术

无线传感技术是指利用各种自动装置对于工程实施中的物理环境变化情况进行感知，包括振动、声音、温度等，从而将相关数据进行回馈。船舶制造环境较为复杂，不仅振动强、粉尘多，并且噪声较大，为了提高设备的可靠性，使设备得以安全运行，需要对其物理环境进行监控，将无线传感技术应用于船舶制造中，能够完成制造过程环境中各项指标的监测，从而对其进行控制，提高设备使用的安全性。3 船舶智能制造技术标准体系框架构建

船舶智能制造技术融合了多项零部件的制作工艺以及其他的技术，要将多个数字化车间的生产进行紧密融合，对标准化体系框架的构建应该实现各个生产车间甚至不同生产企业之间术语定义、体系结构、设计与实施、数据交换、接口规范以及信息分类等多项指标的统一，从而实现生产过程的信息或物质资源共享，完成系统集成。因此，我们需要建立一个标准体系来对于制造技术的实施和推广进行规范化管理。目前我国船舶制造标准体系中，与计算机技术有关的指标较少，大部分制造技术标准体系中真正体现智能的内容都仅限于三维建模的设计，智能程度相对较低。我们可以以船舶制造的特点作为设计的基础，从车间级以及企业级两个层次来完成对于船舶智能制造技术标准体系的构建，完成由内而外的智能化。也可以从智能功能与生命周期的角度对其进行划分，从而探讨船舶制造工业智能化的实现。

3.1 车间级与企业级制造技术标準体系的构建

船舶制造工艺是一个非常复杂的过程，包含多种零部件的加工，涉及涂装、打磨、切割与焊接等多种工艺，不同的零部件及加工工艺在不同的数字化车间完成。若想要实现零部件加工的智能化，我们需要解决各个数字化车间之间的互联互通问题，加强不通车间之间的信息资源共享，使不同零部件的加工能够更好地同步进行。例如，每个车间的生产计划与设计制造管理的先关要求、硬件接口的互联要求、数据格式与传输的要求、体系结构以及系统建模等都属于标准体系框架的重要技术内容。只有完成以上技术的统一，船企便能够实现智能制造、形成异地协同化、自动化、生产线流水化的生产模式。但是这样的生产方式只能满足车间生产之间的智能生产，但整个船舶制造系统还包括各部门之间甚至是各企业之间的相互合作与联系，只有达到了不同部门、不同企业之间的信息与资源共享，从而提升制造的整体效率，才真正实现了船舶制造技术的智能化。