船舶智能制造中物聯(lián)網(wǎng)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(yè)表現(xiàn)出市場競爭日益加劇、市場發(fā)展不景氣、產(chǎn)能過剩問題嚴重等特點。在這樣的大環(huán)境下，造船業(yè)已經(jīng)達成以下共識：積極發(fā)展制造業(yè)、加速調(diào)整優(yōu)化結構、全面轉型向高端領域“進軍”。當前，全球已進入工業(yè)革命4.0 時代，其標志性特征就是網(wǎng)絡化、數(shù)字化以及智能化等。此次“智”造革命所帶來的機遇和挑戰(zhàn)，對國內(nèi)船舶制造行業(yè)的發(fā)展影響巨大。

1 物聯(lián)網(wǎng)技術簡介

所謂“物聯(lián)網(wǎng)”，實際上是指將物與物相互連接起來的互聯(lián)網(wǎng)。其主要包含以下兩層意思：1）互聯(lián)網(wǎng)依然是物聯(lián)網(wǎng)的基石，是對互聯(lián)網(wǎng)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(lián)網(wǎng)，物聯(lián)網(wǎng)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(lián)網(wǎng)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(nèi)容等都有所差異。2）其是以互聯(lián)網(wǎng)為基礎而創(chuàng)建的泛在網(wǎng)絡。物聯(lián)網(wǎng)技術的核心依然是互聯(lián)網(wǎng)，在各類無線及有線網(wǎng)絡的支持下與互聯(lián)網(wǎng)相連，將物體信息及時、精準地向外傳遞。

2 物聯(lián)網(wǎng)技術在船舶智能制造中運用的優(yōu)勢

造船企業(yè)在船舶設計、制造等環(huán)節(jié)通常會按照市場目前的大數(shù)據(jù)以制定滿足該企業(yè)要求的計劃。然而當前國內(nèi)只有極少數(shù)的造船企業(yè)建立了數(shù)據(jù)庫，大多數(shù)造船企業(yè)在設計環(huán)節(jié)通常只依靠設計者自身已有的經(jīng)驗，在制造環(huán)節(jié)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(jiān)管，難以保障零部件的精準性，很難精準把握所有制造環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)及信息。在船舶智能制造中運用物理網(wǎng)技術，通過物聯(lián)網(wǎng)能夠利用各類信息傳感裝置，及時搜集所有需要連接、監(jiān)管、互動等各類所需的信息，以達到人和物、物和物、物和網(wǎng)絡的高效連接，為辨別、管控提供便利。將物聯(lián)網(wǎng)技術運用于造船企業(yè)自建的數(shù)據(jù)庫有利于信息的及時查詢、調(diào)取、運用，對自身內(nèi)部數(shù)據(jù)及市場數(shù)據(jù)開展深度分析，及時采取措施以有效應對市場發(fā)生的改變；物聯(lián)網(wǎng)技術的運用還能夠?qū)υ齑髽I(yè)的人力、物力進行科學配置，確保零部件生產(chǎn)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(zhì)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(yè)的整體競爭力。

3 船舶智能制造中物聯(lián)網(wǎng)技術的運用

3.1 在供應鏈和物流管理中的運用

在物聯(lián)網(wǎng)技術運用過程中，供應鏈的所有流程高度集中，能夠?qū)渻?nèi)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(nèi)部供應鏈、物流企業(yè)和造船企業(yè)間的供應鏈，并且貫穿于所有的流程中。物聯(lián)網(wǎng)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(jiān)督，在船舶制造環(huán)節(jié)需持續(xù)采購，對設計、制造、財務等數(shù)據(jù)信息進行監(jiān)督需耗費大量的人力，物聯(lián)網(wǎng)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(lián)網(wǎng)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(tǒng)中，確認同時提交有關的訂單，緊接著供應鏈內(nèi)的供貨企業(yè)就會立即發(fā)貨；在貨物運輸環(huán)節(jié)，全部的物流信息，主要包含貨物是否已經(jīng)出倉、運輸?shù)较鄳奈恢?、接收者以及貨物儲存的倉庫、貨位等均能夠在有關的物聯(lián)網(wǎng)平臺上開展查詢，物聯(lián)網(wǎng)輸入貨物信息、數(shù)據(jù)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(tǒng)中的運用

船舶制造行業(yè)是國民經(jīng)濟的關鍵構成部分，船舶電力系統(tǒng)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(lián)網(wǎng)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(jù)相關的規(guī)定內(nèi)容，通過互聯(lián)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(tǒng)的智能定位、追蹤以及管理等。對于船舶電力系統(tǒng)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?qū)崿F(xiàn)對電力系統(tǒng)運作的在線管理。

3.3 在船舶智能監(jiān)控系統(tǒng)中的運用

船舶智能監(jiān)控系統(tǒng)主要由氣象信息系統(tǒng)、電子海圖信息系統(tǒng)等部分構成，主要具有信息展示、管理、監(jiān)控等功能。該系統(tǒng)具備氣象信息和電子海圖的雙重展示，在計算機技術、網(wǎng)絡技術以及通信技術等先進技術的支持下及時監(jiān)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(xiàn)遠程追蹤、監(jiān)控，遭遇險情及時發(fā)出警報，同時可以精準地提供救助信息。以物聯(lián)網(wǎng)為基礎的船舶智能監(jiān)控系統(tǒng)主要由感知層、網(wǎng)絡層、應用層等構成。其中，感知層主要負責對船舶制造環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)信息進行感知，主要包含信息搜集、捕捉以及辨別等作用；網(wǎng)絡層主要是在移動通信、北斗衛(wèi)星以及互聯(lián)網(wǎng)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(jiān)控系統(tǒng)的研發(fā)運用平臺，其能夠?qū)^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(chǎn)中的運用

物聯(lián)網(wǎng)通過智能設備和感知技術對物理世界加以感知、辨別，以網(wǎng)絡為基礎傳輸互聯(lián)，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(xiàn)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(yè)中運用主要表現(xiàn)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(yè)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(nèi)業(yè)加工環(huán)節(jié)，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(lián)網(wǎng)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(shù)據(jù)對相關數(shù)據(jù)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(xiàn)此生產(chǎn)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(tǒng)化辨別，并且在制造環(huán)節(jié)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(wǎng)簽、提交相關合格證，主要由工位負責人進行校核同時網(wǎng)簽通過。負責人在校核以后再提交對應的物流指令，經(jīng)過現(xiàn)場總調(diào)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(fā)現(xiàn)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(shù)據(jù)，同時對零部件采取對應的優(yōu)化措施，并且在設備系統(tǒng)當中注明修改、優(yōu)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(xiàn)，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(tǒng)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(lián)網(wǎng)技術，推動物聯(lián)網(wǎng)與智能制造的深度結合，大大加強船舶制造的效率及質(zhì)量。