船舶智能制造技术顶层研究
张玉奎1，张宜群2
【摘 要】为了解决智能制造对产业发展和分工格局带来深刻影响，分析了船舶制造技术发展阶段和智能制造发展阶段，结合船舶建造工艺流程、物流和信息流的特点，开展船舶智能制造技术顶层研究。通过系统分析研究，初步构建了船舶智能制造模式，并阐述了船舶智能制造模式内涵、基本特征，能够较为准确地反映船舶智能制造基本目标；设计论证了智能船厂的基本框架以及需突破的关键技术，阐述了典型船厂数字化流水线、机器人生产线，可为我国构建船舶智能制造标准体系和建立我国智能船厂模型提供参考。 【期刊名称】应用科技 【年(卷),期】2017(044)001 【总页数】5
【关键词】智能制造；顶层设计；造船模式；智能船厂；制造技术
随着新一代信息技术向制造技术的加快渗透，现代工业已经迈入智能制造发展阶段。为了抓住这一发展机遇，我国各领域加快了企业融合创新和生产管理变革，形成了一系列新模式、新产业。目前，世界海运量增长乏力、内生需求动能不足，船舶行业步入了新的攻坚阶段，面临残酷产业结构调整和转型升级，发展智能制造成为船舶工业大势所趋，也是建设成为海洋强国和制造强国必经之路。
“智能工厂”最早由美国提出，将工业化和信息化进一步高度融合，在数字化技术的基础上，把物联网的技术和监控技术进一步整合，强化了信息管理和服务。后来，随着大数据分析平台、云计算等的提出，结合一些新兴技术，形成
了将工业机器产生的数据转化为实时信息的系统，构建一个节能高效、绿色环保、舒适的人性化工厂。目前智能工厂概念仍众说纷纭，其基本特征主要有制程管控可视化、系统监管全方位及制造绿色化等3个层面[1]。船舶智能制造也可以理解为基于新一代信息通信技术的新型制造模式，最突出的特点是能够有效缩短建造周期，提高生产效率和产品质量。由于智能造船发展刚刚起步，对于船舶智能制造的模式、内涵、基本特征等仍处于研究探索阶段，本文结合历代造船模式发展，研究探索船舶智能制造模式及基本特征，为构建船舶和海洋工程装备智能制造体系和标准建立提供参考。
1 船舶制造和智能制造主要阶段
1.1 船舶制造技术发展阶段
参考美国L.D Cirilo先生绘制的造船技术发展史的水平(详见图1)，造船业由于先后引进了“铆接技术”、“焊接技术”、“信息技术”、和“智能技术”而形成了5级造船技术水平。到目前为止，我国船舶制造业经历了3个阶段，正处于第4阶段形成了为以“中间产品”专业化生产的集成制造模式，其基本内涵是以统筹优化理论为指导，应用成组技术原理，以中间产品为导向，按区域组织生产，壳(船体建造)、舾(舾装)、涂(涂装)作业在空间上分道，时间上有序，实现设计、生产、管理一体化，均衡、连续地总装造船[2]。
当前，我国工信部等部委正在组织开展船舶智能制造基础共性标准试验验证研究，包括标准体系、术语和定义、集成与互联互通、人机交互与协同、智能工厂(车间)、工业控制网络/工业物联网、工业云服务模型、工业大数据服务、工业互联网架构等方面研究。 1.2 智能制造发展阶段
目前，工业发展主要分为2种发展情况，一种是采用传统制造的奢侈品或高附加的工艺产品，另一种是随着自动化工业发展的大规模批量化产品。随着信息技术发展和应用，数字化生产和信息化经营管理作用越来越显著。在传统制造技术基础上，融合数字化、信息化技术手段，产生了新型制造方式，并从数字化工厂逐步向智能制造发展。 1)数字化工厂
数字化工厂是在计算机建立的虚拟环境中，利用仿真技术对生产过程进行模拟，并根据评估和优化优化结果进行组织生产的生产方式，加强了产品设计和制造联系，提高了生产效率，其质是信息的集成。 2)智慧工厂
智慧工厂是数字化工厂升级版，加强信息管理，采用物联网技术、监控技术，提稿了设计和生产过程的可控性，优化了计划排程。智慧工厂初步具备了自我学习和自行维护能力，通过扩增实境(Augmented Reality)技术，将真实的环境和虚拟的物体实时叠加到同一个画面，实现人与机器的相互协调合作，本质是人机有效交互。 3)智能制造
智能制造是基于新一代信息通信技术与先进制造技术深度融合，贯穿于设计、生产、管理、服务等制造活动的各个环节，具有自感知、自学习、自决策、自执行、自适应等功能的新型生产方式，更好的发挥人的核心地位和潜能，将机器人和人有机集成在一起，互相配合，其本质是人机一体化。
2 船舶智能制造顶层规划
2.1 建立船舶智能制造模式的总体思路
船舶智能制造技术顶层研究
