現(xiàn)代船舶設(shè)計與制造智能化研究與探索

洪敏

摘 要：目前，我國在船舶智能制造方面的推進(jìn)力度較大，也取得了很大突破，各船廠也在努力打造船舶制造智能化生產(chǎn)線。在船舶設(shè)計過程中，對智能化生產(chǎn)所需要的數(shù)據(jù)已不斷擴(kuò)充并完善，但是對于設(shè)計的各個環(huán)節(jié)，關(guān)于智能化方面的探索仍亟待提高。這需要各個船企找到自身的作業(yè)規(guī)律，化繁為簡，加大智能作業(yè)手段和工具的二次開發(fā)或引入力度，在將設(shè)計人員從繁復(fù)的工作中逐漸解放出來的同時，進(jìn)一步提高設(shè)計質(zhì)量。我國在船舶智能設(shè)計方面尚處于較初級階段，需要不斷發(fā)展和挖掘可以實(shí)施的努力方向。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)代船舶;設(shè)計;制造;智能化

0 前言

智能船舶已發(fā)展成全球各大船舶制造企業(yè)布局的重點(diǎn)領(lǐng)域，意在加強(qiáng)船舶設(shè)計與制造的效率及質(zhì)量。近幾年，中國、日本以及韓國等國家在船舶制造智能化、數(shù)字化方面都開展了大量工作，將船舶智能制造作為發(fā)展重心。因此，對船舶智能制造技術(shù)的應(yīng)用及其發(fā)展趨勢進(jìn)行研究有非常重要的意義。

1 船舶設(shè)計與制作的智能化研究現(xiàn)狀以及面臨問題分析

盡管我國造船產(chǎn)能超過 6 000 萬載重噸，但產(chǎn)能利用率卻不足 60%;產(chǎn)能過剩導(dǎo)致船舶企業(yè)長期處于“接單難、交船難、盈利難”的困難局面，產(chǎn)業(yè)虧損面不斷擴(kuò)大。現(xiàn)代船舶制造企業(yè)越來越多，社會對于行業(yè)制造的要求也越來越高，整個船舶制造市場形勢越來越嚴(yán)峻。

船舶智能化設(shè)計和制造過程中面臨眾多的硬件問題或技術(shù)問題，具體體現(xiàn)在 2 個方面。一方面，航海相關(guān)衛(wèi)星的帶寬不足，受限于技術(shù)或資金能力無法實(shí)現(xiàn)高水平的船舶智能化網(wǎng)絡(luò)覆蓋，船舶相關(guān)技術(shù)研發(fā)也需要通過不斷設(shè)置相應(yīng)的船舶系統(tǒng)并對設(shè)備不斷升級，確保滿足全方位、全時間段的船舶物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)。另一方面，船舶的無人駕駛需要依靠精確的數(shù)據(jù)支撐和大量的運(yùn)行資源，當(dāng)前的計算機(jī)軟硬件處理能力無法滿足各方面的需求，這要求船舶技術(shù)開發(fā)人員針對船舶智能化系統(tǒng)不斷優(yōu)化算法，提升其數(shù)據(jù)處理能力，更好地實(shí)現(xiàn)無人駕駛的需求。

在船舶制造技術(shù)信息化、智能化背景下，船舶行業(yè)既往的粗放型設(shè)計、制造形式有著翻天覆地的變化。在船舶制造企業(yè)內(nèi)，MES、ERP 等信息化工具、工業(yè)機(jī)器人、新型傳感器以及智能控制系統(tǒng)等都有著廣泛的應(yīng)用;然而，在信息集成、各制造工序間相互聯(lián)通等層面相較于全球頂尖的船舶制造方式依然有較為明顯的差距。整體而言，當(dāng)前國內(nèi)船舶制造技術(shù)智能化程度相對較低，“信息孤島”問題依然存在，綜合集成、協(xié)同及創(chuàng)新能力還沒有達(dá)到相應(yīng)的高度。

智能化船舶設(shè)計制造可以幫助船舶實(shí)現(xiàn)更強(qiáng)的問題追溯性能，對船舶建造的全過程實(shí)現(xiàn)全面的記錄分析，便于后期問題取證或運(yùn)行中對船舶狀態(tài)實(shí)時檢測。依靠智能化技術(shù)制造的船舶其服務(wù)性能也更加優(yōu)越，通過智能信息服務(wù)系統(tǒng)將船舶運(yùn)營服務(wù)控制得更加精細(xì)，滿足更加多變的市場需求[2]。

2 現(xiàn)代船舶設(shè)計與制造智能化轉(zhuǎn)型的有效策略

2.1 建立船舶運(yùn)行參數(shù)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)

船舶設(shè)計制造中應(yīng)用的數(shù)據(jù)集成技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以更好地提升船舶的智能化水平。利用大數(shù)據(jù)智能造船?，F(xiàn)在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)快速發(fā)展，各種有效的技術(shù)方法都能夠在互聯(lián)網(wǎng)中進(jìn)行查詢，還能夠利用互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)智能化制造和生產(chǎn)。更好地利用大數(shù)據(jù)智能造船來取代傳統(tǒng)的人工制造，有效地提升船舶制造的空間和效率，這樣能夠促進(jìn)我國船舶制造進(jìn)入世界前列，更好地進(jìn)入中國制造新時代。大數(shù)據(jù)智能造船能夠有效地節(jié)約各種資源，實(shí)現(xiàn)資源的高效整合，將這種有效的資源充分的利用到現(xiàn)代造船當(dāng)中，實(shí)現(xiàn)這些資源的價值和意義。在船舶制造過程中會涉及到各種各樣的數(shù)據(jù)交易等信息和工作，如果全部依靠人力來完成，會花費(fèi)很多時間。并且人力在工作的過程中，可能會發(fā)生一些意外狀況，造成船舶制造的誤差和損失。利用信息化集成技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)化的控制與操作，防止各種誤差的出現(xiàn)。并且利用信息集成技術(shù)進(jìn)行智能化造船的速度非?？?，可以在短時間內(nèi)完成大量的工作。

某種意義層面而言，智能制造技術(shù)實(shí)際上是制造技術(shù)和人工智能的相互結(jié)合，當(dāng)前社會上的智能制造是傳統(tǒng)人工智能在制造領(lǐng)域中的深入運(yùn)用，從人工智能的簡單運(yùn)用向系統(tǒng)化運(yùn)用轉(zhuǎn)變，打造智能化工廠，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)智能制造的目標(biāo)。

2.2 推進(jìn)新措施、新方案。要想有效實(shí)現(xiàn)船舶制造和設(shè)計的智能化轉(zhuǎn)型，就要推進(jìn)新的措施和方案

目前我國船舶工業(yè)大多都采用試點(diǎn)方式，先對骨干企業(yè)進(jìn)行一定的培養(yǎng)，然后不斷地積累相關(guān)經(jīng)驗(yàn)推廣到整個行業(yè)。雖然骨干企業(yè)已經(jīng)提供了經(jīng)驗(yàn)和案例，但仍然有許多特殊情況，還需要其他企業(yè)不斷的配合。重要的是需要國家能夠出臺相關(guān)政策和法規(guī)，相關(guān)造船企業(yè)、科研院所以及供應(yīng)商等也要加強(qiáng)聯(lián)合，更好地配合國家的相關(guān)行動。依據(jù)國家出臺的政策引導(dǎo)，進(jìn)行智能化制造和設(shè)計。并且要落實(shí)到具體的執(zhí)行，制定有效的實(shí)施方案，形成智能制造上下游產(chǎn)業(yè)鏈的聯(lián)合體。

2.3 采用有效的三維軟件

在現(xiàn)代船舶設(shè)計與制造當(dāng)中，都采用智能的三維軟件來開展相關(guān)的設(shè)計工作。這樣能夠在設(shè)計過程中更好地進(jìn)行立體化觀察，有助于更好地發(fā)現(xiàn)設(shè)計當(dāng)中的不足，更好地擺脫了傳統(tǒng)平面設(shè)計的束縛。三維軟件能夠直觀的對設(shè)計圖進(jìn)行觀察，更加清晰地展現(xiàn)出創(chuàng)作者的整個思路。如果發(fā)現(xiàn)有錯誤的地方還能夠及時進(jìn)行改正?，F(xiàn)代造船形成了許多集成系統(tǒng)，能夠有效地實(shí)現(xiàn)船舶的建造、生產(chǎn)、設(shè)計一體化，這更好地推進(jìn)了船舶的生產(chǎn)與制造，還能夠保證各個環(huán)節(jié)之間的銜接。還能夠有效地利用三維數(shù)字建模技術(shù)，建立各種有效的船舶系統(tǒng)模型，通過模型來進(jìn)行零件的模擬安裝。對前期可能會發(fā)生的各種狀況進(jìn)行有效的預(yù)估，然后按照建模的過程和建造方法，開展相關(guān)零部件的安裝和生產(chǎn)，盡可能的保證船舶生產(chǎn)和制造的質(zhì)量。

2.4 解決信息融合問題

船舶的智能化設(shè)計與制造過程中需要做好對于船舶各類信息數(shù)據(jù)的整合處理，避免出現(xiàn)數(shù)據(jù)信息隨意處理影響其使用價值的問題。例如：在應(yīng)用 IBS 系統(tǒng)對船舶運(yùn)行狀態(tài)、周邊環(huán)境監(jiān)測、船舶控制等眾多數(shù)據(jù)信息整合處理的過程中，如果不能結(jié)合船舶自身狀態(tài)對各類參數(shù)進(jìn)行高質(zhì)量的分析，將會出現(xiàn)眾多遺漏，影響船舶運(yùn)行的穩(wěn)定性。在進(jìn)行船舶航線規(guī)劃時，如果對于環(huán)境特性分析及船舶狀態(tài)檢測的數(shù)據(jù)不能有效結(jié)合，將會導(dǎo)致所提供的數(shù)據(jù)并非最優(yōu)化的結(jié)果，造成更多的資源浪費(fèi)。

2.5 建立行業(yè)技術(shù)數(shù)據(jù)庫

該數(shù)據(jù)庫包括船舶與航運(yùn)相關(guān)論文、專利、技術(shù)動態(tài)、主流船廠及科研院所動態(tài)等，可用于全面評估技術(shù)發(fā)展趨勢，以便在高技術(shù)船舶開發(fā)方面超前布局，獲得發(fā)展先機(jī)。由于不同的實(shí)體在建立數(shù)據(jù)庫時需要記錄的信息不同，初期建立的數(shù)據(jù)庫難以滿足所有需求，需在使用過程中不斷完善。通過在船舶設(shè)計過程中不斷積累數(shù)據(jù)，船東和配套廠家的信息將不斷豐富，最大程度地兼容不同的船東和配套廠家。

3 結(jié)束語

智船舶設(shè)計月制造智能化船舶系統(tǒng)的眾多特點(diǎn)體現(xiàn)了其優(yōu)勢條件。首先，智能化船舶具有較高的系統(tǒng)性，通過智能化技術(shù)可以將原本獨(dú)立的各船舶單元設(shè)備聚合起來，形成一個由中央集控的船舶岸基一體化智能系統(tǒng)，為船舶航行、經(jīng)驗(yàn)、設(shè)計及制造等眾多方面提供更優(yōu)質(zhì)的支撐和服務(wù)。

參考文獻(xiàn)：

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[3]張永僑.船舶能效指數(shù)的優(yōu)化[J].船舶，2018（增1）：

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