大數(shù)據(jù)在現(xiàn)代船舶制造業(yè)中的應(yīng)用

李學(xué)明 盧翔

摘要：隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，很多工業(yè)制造領(lǐng)域都在進(jìn)行新一輪的技術(shù)變革，新技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用對(duì)企業(yè)來(lái)說(shuō)既是嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，又蘊(yùn)含了巨大的機(jī)會(huì)。船舶制造業(yè)作為高精尖行業(yè)，其擁有的技術(shù)手段和能力可以作為一個(gè)國(guó)家高端制造能力的體現(xiàn)，因此船舶制造在“中國(guó)制造 2025”規(guī)劃中是重點(diǎn)發(fā)展的十大領(lǐng)域之一。大數(shù)據(jù)技術(shù)在我國(guó)許多行業(yè)中的應(yīng)用已經(jīng)非常成熟，并且許多企業(yè)利用先進(jìn)的大數(shù)據(jù)技術(shù)在行業(yè)內(nèi)取得了非常耀眼的成績(jī)，因此，在現(xiàn)代船舶制造業(yè)中需要加快推進(jìn)大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用，不斷推進(jìn)在設(shè)計(jì)、制造等方面的技術(shù)更新和改革，促進(jìn)行業(yè)發(fā)展進(jìn)步，不斷開(kāi)拓高端船舶制造市場(chǎng)。本文就大數(shù)據(jù)技術(shù)在現(xiàn)代船舶制造業(yè)中的應(yīng)用進(jìn)行了研究分析，以供參考。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù)技術(shù)船舶制造制造模式技術(shù)創(chuàng)新

我國(guó)幅員遼闊，擁有很大范圍的海域和內(nèi)陸湖泊資源，船舶制造業(yè)能夠?yàn)樗线\(yùn)輸和海洋資源開(kāi)發(fā)利用提供各種裝備設(shè)備，也是國(guó)防基礎(chǔ)建設(shè)領(lǐng)域極其重要的支柱性產(chǎn)業(yè)，因此，船舶制造業(yè)的發(fā)展具有重要的意義。隨著信息技術(shù)發(fā)展應(yīng)用的不斷成熟，先進(jìn)技術(shù)的革新帶動(dòng)全球船舶市場(chǎng)進(jìn)入新一輪的大調(diào)整周期，國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈[1]。而我國(guó)船舶制造業(yè)在很長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)都只能生產(chǎn)中低端船舶，已經(jīng)出現(xiàn)產(chǎn)能過(guò)剩的問(wèn)題，國(guó)際高端船舶市場(chǎng)一直被日本、韓國(guó)等國(guó)家牢牢掌控。要改變這種局面，我國(guó)船舶制造業(yè)一定要借助大數(shù)據(jù)等先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行變革，攻克船舶制造技術(shù)難點(diǎn)，加快推進(jìn)轉(zhuǎn)型升級(jí)，借助我國(guó)工業(yè)產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)，生產(chǎn)高端船舶來(lái)滿足客戶的專業(yè)化、個(gè)性化需求。大數(shù)據(jù)在現(xiàn)代船舶制造業(yè)中的應(yīng)用能夠?qū)ζ髽I(yè)生產(chǎn)流程進(jìn)行優(yōu)化，使企業(yè)生產(chǎn)效率得到有效提高，從而降低企業(yè)生產(chǎn)成本。

1船舶制造業(yè)生產(chǎn)特點(diǎn)

目前，我國(guó)已經(jīng)穩(wěn)居世界船舶制造產(chǎn)量第一的國(guó)家，船舶制造規(guī)模在全球市場(chǎng)份額中已經(jīng)是最大的，除了我國(guó)自身強(qiáng)大的需求以外，很多船舶遠(yuǎn)銷(xiāo)國(guó)際，但是僅僅只是占領(lǐng)了中低端市場(chǎng)，要清醒地認(rèn)識(shí)到我國(guó)離船舶制造強(qiáng)國(guó)還有很大的距離。船舶制造業(yè)具有非常典型的離散型特點(diǎn)，通常難以進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)，但是由于船舶制造整體的技術(shù)工藝非常復(fù)雜，因此對(duì)企業(yè)門(mén)檻要求較高，其具有以下特點(diǎn)。

1.1船舶制造的生產(chǎn)模式

船舶屬于高價(jià)值產(chǎn)品，因此在船舶制造業(yè)通常是按照訂單需求量來(lái)安排生產(chǎn)，也就是造船企業(yè)是需要按照客戶的訂船要求以及約定的交船時(shí)間來(lái)專門(mén)制定該批次船舶的設(shè)計(jì)生產(chǎn)計(jì)劃工作的，并且由于船舶成品集成化工藝非常復(fù)雜，在生產(chǎn)達(dá)到半成品階段時(shí)也需要向客戶進(jìn)行查驗(yàn)和船級(jí)社的審核，在船舶成品完成生產(chǎn)后需要再次進(jìn)行檢查審核，之后才能進(jìn)行批量加工生產(chǎn)。船舶需要長(zhǎng)期在水面上作業(yè)，因此船舶制造的安全標(biāo)準(zhǔn)極其嚴(yán)苛，在每一個(gè)生產(chǎn)階段都必須進(jìn)行全面的安全質(zhì)量檢測(cè)，涉及大量的質(zhì)量檢測(cè)數(shù)據(jù)[2]。

1.2船舶制造的作業(yè)體制

船舶由于本身的復(fù)雜性，因此其生產(chǎn)制造過(guò)程也非常復(fù)雜，需要多種工藝工序和多種專業(yè)技術(shù)能力，具有投入資金量大、工作量大以及各種工序相互交叉影響的特點(diǎn)。我國(guó)現(xiàn)代船舶制造工業(yè)起步較晚，一些船舶制造企業(yè)生產(chǎn)流程比較落后，管理模式也不科學(xué)，與日、韓等先進(jìn)國(guó)家的企業(yè)相比還存在較為明顯的差距，這就導(dǎo)致我國(guó)船舶的生產(chǎn)周期會(huì)更長(zhǎng)，船舶性能上也有很多不足，難以滿足高端市場(chǎng)的需求?，F(xiàn)在主流大型船企通常采用殼舾涂一體化作業(yè)體制，也就是將整個(gè)船舶制造流程分為船體、舾裝、涂裝3個(gè)大的板塊同步生產(chǎn)，在制造過(guò)程中，三大板塊又需要協(xié)調(diào)合作，比如，船舶制造過(guò)程中會(huì)涉及數(shù)量龐大的零部件的設(shè)計(jì)、加工、安裝，所有的零部件安裝都需要大量的實(shí)時(shí)精確數(shù)據(jù)作為支撐，一旦數(shù)據(jù)出現(xiàn)錯(cuò)誤，將會(huì)造成嚴(yán)重的后果和損失，對(duì)數(shù)據(jù)要求極其嚴(yán)苛[3]。

1.3船舶制造的生產(chǎn)周期

通過(guò)與其他制造業(yè)進(jìn)行對(duì)比，船舶制造業(yè)具有生產(chǎn)周期長(zhǎng)的特點(diǎn)，并且由于整個(gè)設(shè)計(jì)生產(chǎn)工藝極其復(fù)雜，因此在生產(chǎn)制造過(guò)程中會(huì)累計(jì)大量的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，在進(jìn)行數(shù)據(jù)管理時(shí)也加大了管理難度。在船舶制造業(yè)普遍存在的一個(gè)問(wèn)題是，制造所需物料隨著生產(chǎn)的推進(jìn)會(huì)發(fā)生較大頻率的變化，同時(shí)也導(dǎo)致生產(chǎn)計(jì)劃隨之改變，而整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程又缺乏數(shù)據(jù)支撐來(lái)銜接和應(yīng)對(duì)這種變化，最終導(dǎo)致生產(chǎn)效率大大降低，部分變動(dòng)會(huì)給生產(chǎn)帶來(lái)極大的挑戰(zhàn)，甚至?xí)l(fā)嚴(yán)重的生產(chǎn)事故導(dǎo)致產(chǎn)品無(wú)法按時(shí)交付，這些問(wèn)題都是船舶制造企業(yè)迫切需要解決的。

通過(guò)以上分析不難發(fā)現(xiàn)，船舶制造業(yè)對(duì)數(shù)據(jù)的要求繁多也極其復(fù)雜，數(shù)據(jù)管理是一個(gè)極其關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，提高數(shù)據(jù)分析和管理能力，能夠有效提高船舶制造生產(chǎn)能力，縮短生產(chǎn)周期，提高生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)質(zhì)量。隨著大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展，有必要利用大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)船舶制造生產(chǎn)流程進(jìn)行優(yōu)化改革，對(duì)生產(chǎn)環(huán)境進(jìn)行預(yù)測(cè)，提高我國(guó)船舶制造業(yè)的整體工藝水平和能力。

2大數(shù)據(jù)在現(xiàn)代船舶制造業(yè)中的應(yīng)用

我國(guó)船舶制造業(yè)經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，已經(jīng)占領(lǐng)了大部分中低端船舶市場(chǎng)份額，積累了大量的生產(chǎn)工藝和制造技術(shù)，而要由中低端向高端市場(chǎng)突破，則還要做好設(shè)計(jì)和技術(shù)工藝的突破。利用大數(shù)據(jù)技術(shù)有利于加強(qiáng)船舶企業(yè)技術(shù)更新升級(jí)，快速拉近我國(guó)與國(guó)外先進(jìn)船舶企業(yè)的技術(shù)鴻溝。首先，大數(shù)據(jù)能夠使企業(yè)生產(chǎn)更加科學(xué)高效，通過(guò)對(duì)制造流程數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可以快速掌握其中的核心工藝和技術(shù)難點(diǎn)。其次，大數(shù)據(jù)技術(shù)能夠?qū)⑵髽I(yè)制造能力進(jìn)行優(yōu)化，保證船舶制造企業(yè)的制造與負(fù)荷實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)平衡，有效提高生產(chǎn)產(chǎn)能[4]。最后，大數(shù)據(jù)技術(shù)還可以通過(guò)對(duì)已知造船數(shù)據(jù)的分析，預(yù)測(cè)未來(lái)產(chǎn)品的需求，指導(dǎo)企業(yè)設(shè)計(jì)和技術(shù)積累方向，提高產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，下面將進(jìn)行具體分析。

2.1利用大數(shù)據(jù)技術(shù)優(yōu)化船舶制造模式

船舶是現(xiàn)代工業(yè)集大成的市場(chǎng)化產(chǎn)品之一，其生產(chǎn)制造需要用到不計(jì)其數(shù)的各類零部件，零件又需要各種不同的工藝組合在一起，在制造過(guò)程中任意一個(gè)零部件不達(dá)標(biāo)或者組件不能按時(shí)保質(zhì)保量完成，都會(huì)對(duì)整個(gè)制造進(jìn)度產(chǎn)生影響，甚至造成嚴(yán)重的生產(chǎn)事故。而在船舶制造過(guò)程中應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)，可以對(duì)所有生產(chǎn)零件進(jìn)行有序統(tǒng)計(jì)歸類，實(shí)時(shí)上傳并檢測(cè)制造進(jìn)度，通過(guò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)能夠提前做好各種零件的準(zhǔn)備工作，優(yōu)化整個(gè)制造流程，避免了因一些材料問(wèn)題而導(dǎo)致的低效工作情況，并且能夠有效降低資源浪費(fèi)的問(wèn)題，最終實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定持續(xù)的精益化生產(chǎn)模式。目前，船舶制造企業(yè)主要通過(guò)PDM系統(tǒng)、MES系統(tǒng)以及ERP系統(tǒng)這三大系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行制造過(guò)程的管理，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了一定程度的自動(dòng)化生產(chǎn)，但是對(duì)整個(gè)制造過(guò)程帶來(lái)的優(yōu)化范圍差強(qiáng)人意[5]。而在此基礎(chǔ)上應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)，則能夠?qū)⒃靖鱾€(gè)管理系統(tǒng)中存儲(chǔ)的大量數(shù)據(jù)充分調(diào)動(dòng)和利用起來(lái)，使得數(shù)據(jù)的有效價(jià)值更高，并且使數(shù)據(jù)的儲(chǔ)存、計(jì)算和管理能力得到大大的提高。船舶制造企業(yè)應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)優(yōu)化船舶制造模式實(shí)現(xiàn)了對(duì)制造過(guò)程中的關(guān)鍵工藝的優(yōu)化升級(jí)，并且通過(guò)數(shù)據(jù)分析能夠有效地實(shí)現(xiàn)對(duì)制造進(jìn)度的調(diào)控管理。由于船舶制造過(guò)程中最關(guān)鍵的制造工藝和生產(chǎn)進(jìn)度都能夠有效地得到優(yōu)化控制，因此，在制造過(guò)程中顯著地提高了設(shè)備的使用效率，通過(guò)數(shù)據(jù)分析還能夠預(yù)測(cè)設(shè)備的運(yùn)行狀況，防止出現(xiàn)故障。另外，由于船舶制造所需零部件夠多，難免出現(xiàn)零部件的更換和替代，大數(shù)據(jù)技術(shù)能夠提前預(yù)測(cè)好所需零部件的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，避免了制造過(guò)程中出現(xiàn)無(wú)效時(shí)間。企業(yè)在制造船舶的過(guò)程中需要面對(duì)大量復(fù)雜的數(shù)據(jù)，并且一些數(shù)據(jù)還有可能出現(xiàn)變動(dòng)，牽一發(fā)而動(dòng)全身，因此，需要利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，從設(shè)計(jì)階段開(kāi)始就準(zhǔn)確地進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集工作和統(tǒng)一描述工作，這樣大數(shù)據(jù)技術(shù)在運(yùn)行工程中就能夠?qū)崿F(xiàn)所有數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、提取甚至預(yù)測(cè)。通過(guò)大數(shù)據(jù)對(duì)傳統(tǒng)造船模式進(jìn)行優(yōu)化，最終實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的高效利用和管理，讓制造過(guò)程更加高效，并能夠促進(jìn)造船工藝水平的提升。

2.2利用大數(shù)據(jù)技術(shù)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)能與負(fù)荷平衡

在船舶制造過(guò)程中，由于需要各種復(fù)雜的工藝以及較長(zhǎng)的制造周期，因此很多船舶制造企業(yè)難以做到產(chǎn)能與負(fù)荷的平衡，有些企業(yè)產(chǎn)能過(guò)剩，而有一些企業(yè)的制造能力則無(wú)法滿足企業(yè)的生產(chǎn)負(fù)荷，甚至同一企業(yè)不同時(shí)間會(huì)出現(xiàn)負(fù)荷過(guò)多或者產(chǎn)能不足的問(wèn)題，這在我國(guó)船舶制造業(yè)中非常普遍。利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，可以對(duì)船舶制造企業(yè)的生產(chǎn)能力進(jìn)行科學(xué)的測(cè)算，在充分掌握自身生產(chǎn)能力的基礎(chǔ)上，制定本企業(yè)的招商和生產(chǎn)計(jì)劃，并且有大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)制造進(jìn)度進(jìn)行有效控制，確保企業(yè)生產(chǎn)資源利用最大化。通常情況下，船舶制造企業(yè)在計(jì)算自身產(chǎn)能時(shí)，包含固定產(chǎn)能和可調(diào)節(jié)產(chǎn)能兩部分，以固定產(chǎn)能為主，可調(diào)節(jié)產(chǎn)能可以小范圍輔助調(diào)整，而船舶制造構(gòu)成中的大組立是最復(fù)雜的核心制造工序，此工序工藝難度最大，制造周期也更長(zhǎng)，其他舾裝、涂裝等工藝過(guò)程都是圍繞大組立來(lái)開(kāi)展的。因此，在實(shí)際制造過(guò)程中，將大組立作為固定產(chǎn)能，以此來(lái)判斷該企業(yè)的產(chǎn)能，其他工序則利用企業(yè)的輔助產(chǎn)能來(lái)完成生產(chǎn)工作，再利用大數(shù)據(jù)技術(shù)中的流數(shù)據(jù)處理對(duì)影響企業(yè)造船產(chǎn)能的因素進(jìn)行分析檢測(cè)，確保整個(gè)企業(yè)產(chǎn)能與負(fù)荷處在一個(gè)最優(yōu)區(qū)間，先針對(duì)大組立制定制造生產(chǎn)詳細(xì)計(jì)劃，從零件設(shè)備組裝工藝到技術(shù)人員配備等[6]，建立一套科學(xué)的生產(chǎn)進(jìn)度模型和監(jiān)控分析系統(tǒng)。然后對(duì)其他工藝過(guò)程進(jìn)行制定分段制造方案，通過(guò)大數(shù)據(jù)測(cè)算，將剩余的產(chǎn)能分配到不同工藝組中，并配合大組立生產(chǎn)進(jìn)度執(zhí)行生產(chǎn)計(jì)劃。生產(chǎn)計(jì)劃確定好之后，隨時(shí)要對(duì)企業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)能和負(fù)荷進(jìn)行測(cè)算，并根據(jù)測(cè)算結(jié)果來(lái)安排分段生產(chǎn)計(jì)劃，同時(shí)，大數(shù)據(jù)還需要對(duì)所有生產(chǎn)進(jìn)度和設(shè)備運(yùn)行情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，確保生產(chǎn)進(jìn)度滿足計(jì)劃要求。在對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中的產(chǎn)能與負(fù)荷進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)控的過(guò)程中，大數(shù)據(jù)系統(tǒng)需要實(shí)時(shí)調(diào)整生產(chǎn)計(jì)劃，并且根據(jù)已知數(shù)據(jù)對(duì)后續(xù)生產(chǎn)方案作出預(yù)設(shè)，并對(duì)出現(xiàn)的問(wèn)題要有足夠的應(yīng)對(duì)能力。大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用，再結(jié)合AI智能學(xué)習(xí)技術(shù)，就能夠賦予大數(shù)據(jù)系統(tǒng)更多的測(cè)算、監(jiān)控、管理、預(yù)測(cè)等能力，最終實(shí)現(xiàn)企業(yè)產(chǎn)能與負(fù)荷的最優(yōu)生產(chǎn)方案，不斷提高生產(chǎn)效率，創(chuàng)造更多的價(jià)值，從而實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)份額的不斷擴(kuò)大。

2.3利用大數(shù)據(jù)技術(shù)促進(jìn)核心技術(shù)創(chuàng)新

隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，大數(shù)據(jù)技術(shù)已經(jīng)發(fā)展出了數(shù)據(jù)可視化，即此技術(shù)可以將大數(shù)據(jù)系統(tǒng)中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)調(diào)用出來(lái)重新排列組合，并以3D可視化的形式展現(xiàn)給人們。隨著可視化技術(shù)的不斷成熟，可以直接從之前的老數(shù)據(jù)庫(kù)中調(diào)用與方案相關(guān)的數(shù)據(jù)并統(tǒng)一存儲(chǔ)在一起，然后由系統(tǒng)對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、分類統(tǒng)計(jì)，并自動(dòng)抓取數(shù)據(jù)背后的相關(guān)信息，再進(jìn)行智能化分析推理，從而重新建立了基于船舶制造業(yè)的數(shù)據(jù)推理模型，當(dāng)大數(shù)據(jù)系統(tǒng)完善了自身模型之后，技術(shù)人員對(duì)于零件選擇、設(shè)計(jì)、組裝、工藝流程等都能夠進(jìn)行可視化模擬，并且系統(tǒng)還可以給出對(duì)比方案以供選擇，這樣就能夠在已知制造數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上尋求滿足客戶需求的最優(yōu)方案，并且可以滿足客戶的個(gè)性化需求[7]。大數(shù)據(jù)可視化技術(shù)能夠更加準(zhǔn)確地對(duì)生產(chǎn)制造過(guò)程中的各種問(wèn)題進(jìn)行預(yù)演，并提供多種解決方案，通過(guò)不斷地模擬推演，再結(jié)合大數(shù)據(jù)分析，從而不斷尋求創(chuàng)新技術(shù)和先進(jìn)工藝的突破。每一次數(shù)據(jù)的運(yùn)用也是對(duì)模型的不斷完善，這對(duì)于船舶制造業(yè)來(lái)說(shuō)尤其重要，因?yàn)樵O(shè)計(jì)生產(chǎn)船舶需要采集和處理大量的數(shù)據(jù)，并且很多數(shù)據(jù)具有實(shí)時(shí)性和復(fù)雜性，如果沒(méi)有大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用，則很容易出現(xiàn)各種問(wèn)題，如生產(chǎn)不穩(wěn)定、延期、質(zhì)量得不到保證等。隨著云計(jì)算和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展，結(jié)合大數(shù)據(jù)技術(shù)在船舶制造業(yè)中的應(yīng)用，則可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)生產(chǎn)車(chē)間的可視化場(chǎng)景，系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)還原制造過(guò)程中的工藝流程、設(shè)備狀態(tài)、生產(chǎn)進(jìn)度等，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)制造車(chē)間的全面掌控。設(shè)計(jì)工程人員可以利用系統(tǒng)模擬生產(chǎn)過(guò)程，進(jìn)行技術(shù)、工藝、設(shè)備等各種測(cè)試演練，通過(guò)多個(gè)維度觀察數(shù)據(jù)變化，從而不斷發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)造新的知識(shí)技能。

3結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，船舶制造業(yè)利用大數(shù)據(jù)等信息技術(shù)進(jìn)行升級(jí)革新也是順應(yīng)時(shí)代潮流，只有主動(dòng)擁抱新技術(shù)并將其應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)中，不斷積累新技術(shù)、新知識(shí)，才能尋求關(guān)鍵技術(shù)的突破，在高端船舶市場(chǎng)參與競(jìng)爭(zhēng)。本文對(duì)大數(shù)據(jù)在船舶制造的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)等方面的應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行了闡述，并對(duì)大數(shù)據(jù)技術(shù)在船舶制造業(yè)發(fā)展中的作用進(jìn)行了說(shuō)明，同時(shí)闡述了大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用前景，能夠幫助船舶制造業(yè)實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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