机器人“上岗” 我国瞄准智能造船

国际金属加工网 2018年06月13日

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近年来,随着自动化和智能化观念成为主流,被称作最后一个劳动密集型产业——造船业也在广泛应用机器人。目前我国造船业开始迈向智能造船的时代。“我国智能船舶技术发展水平目前基本处于与国际并跑阶段,在智能船舶船型研发、智能系统设备研制、智能船舶试验测试条件建设、相关规范标准制订等方面已取得积极进展。”在日前召开的智能船舶专题交流推进会,工信部装备工业司副司长王瑞华总结说。

无人生产线年产3万根“船舶血管”

4月19日,我国首条船舶工业智能无人生产线在中船重工武船集团开始试运行。这条生产线可年产3万根被称为“船舶血管”的特种管件,未来还将逐步升级到造船领域的更多环节和领域。

在中船重工武船集团的生产现场,在仓储物流、切割下料、打磨、贴标、组对焊接和主控等多单元组成的自动化柔性生产线全程无人智能操控下,一根原始状态的管子毛坯实现了出库、切割定长、修整打磨、标识移植的全自动化,最后法兰和管子自动装配焊接。

短短几分钟内,生产线上就诞生了一根可以直接上船安装的特种成品管件。武船集团模块公司副总经理张刚介绍,按照这个生产速度,这条生产线每天可以自动生产百余根特种管件。

除了智能高效,我国首条船舶工业智能无人生产线的制造精度也十分惊人,依托管加智能生产线集控中心和视觉测量技术等先进智能制造技术,焊接机器人在短时间内将分处不同位置的半成品管子和法兰零件精确地组合在了一起,并实施了高效自动组对焊接,管子和法兰组合精度达到亚毫米级,焊接质量全面达到优良标准。

张刚表示:“无人自动生产制造最大的特点就是降低了人为不确定因素的干扰,实现了制造质量和生产效率的双提升,智能化生产是贯彻落实新发展理念和《中国制造2025》战略的重要举措,也是武船集团的未来之路,会坚定不移地走下去。”

全程无人自动生产制造,产线产能提高15%,中船重工利用厂所合作新模式打造了中国首个智能化无人管加车间,为船舶行业智能制造升级创新、打造智能船厂提供了最好的示范。武船集团多年来在船舶信息化方面积累了丰富经验,七一六所拥有自主的智能制造装备、信息化系统及整体解决方案。2016年6月,中船重工武船重工与七一六研究所签署了“智能制造战略合作框架协议”,根据协议,双方将充分发挥七一六所在信息化系统、智能制造装备领域的优势,融合武船集团在船舶制造信息化和工艺方面的深厚积淀,以建设智能船厂为目标,通过“武船双柳管加车间智能化”“船舶生产线智能制造”“特种钢焊接机器人研制”等一系列项目的实施。

智能手臂二十四小时拧螺栓

在中国船舶重工集团海装风电股份有限公司(简称“中国海装”)的组装车间,一台智能机器人正挥舞着“手臂”,为风电机组的偏航轴承拧紧螺栓。这项看似“简单”的工序,以往需要两个人花两个小时的时间才能拧完一百多颗螺栓,现在只需要四十分钟即可完成。不仅如此,在工艺的一致性上“机器人”也有明显优势。

位于礼嘉的中国海装是重庆一家重要的高端装备制造企业,也是中国风电行业的“国家队”,通过十余年发展已成为全球十大风电整机供应商。如今,这家传统制造企业的智能机器人已取代部分人工作业。

“这台智能机器人跟传统印象里的‘机械手臂’不一样,它具备自动识别、智能判断的能力,可以用激光识别、校准每一枚螺栓的位置,而且拧紧每一颗螺栓的力度都有记录可以查询,真正实现了全自动、无人化的操作。”中国海装研究院副院长董晔弘介绍说。

目前,中国海装的组装车间已经引入两台智能机器人,用于偏航轴承和变桨轴承的智能化装配,这两台机器人是由中船重工自主研发,2017年11月正式投入使用。使用智能机器人进行作业后,不仅安装时间相比人工节省了三分之二,力度也能保持一致,还能24小时连续工作,这些都是人工作业无法达到的。

在中国海装LiGa远程运维中心的中央监控室里,技术人员一双双眼睛紧盯着屏幕,密切关注着全国上百个风场里每台风电机组的运行情况。在这里,每台风机的数据都会实时呈现,当出现故障需要现场处理时,运维中心的专家就会马上作出如何处理的决策,现场迅速调集人员设备前往处理。

“以前,我们需要在每个风电场都派驻运维专家和运维团队,现场解决故障。而现在有了大数据平台,不仅极大提高了人员和物资区域协调的效率,也让运维专家足不出户就能了解到各个风电场的实时运行状态,真正做到了运筹帷幄、决胜千里,故障维修时间平均缩短一半以上。”中国海装研究院大数据研究所所长杨妍妮介绍。

中国海装作为一家装备制造企业,从2016年起就在重庆市科委重大科技专项“智能健康风电机组管理系统”的支持下打造大数据平台,提升数字化水平。目前,中国海装LiGa大数据平台及大数据中心基本建成,LiGa远程运维中心、LiGa气候资源平台和预测性维护应用三大核心应用已初具规模。

“今年重庆市重点推进的‘八项战略行动计划’之首,就是实施以智能化为引领的创新驱动发展战略行动计划,其中一个主要任务就是要让传统产业实现智能化、信息化升级,推动制造业创新发展。” 杨妍妮说。

智能化助力船企加速转型

近年来,机器人在各行各业的应用,可谓如火如荼,我国造船行业也紧随其后,一些领域甚至处于与国际并跑阶段。这将有利于我国造船业供给侧改革,助力船企加速转型。

当前,航运市场无法将“黄金时代”建造出来的船舶完全消化,船舶数量大大盈余。在行业不景气情况下,一批船企倒闭停产,行业面临新一轮洗牌。与此同时,供给侧改革倒逼船舶行业从追求数量向强化质量转变。目前,我国船舶制造业90%以上的设备制造以人工为主体,基本上没有机器人。而在国外,大部分环节都已经开始用机器人,包括分段的切割焊接、组装基本实现机械化。因此,加快机器人的研发和应用,将大幅提升造船的工艺水平,从船板的切割到焊接,甚至拧螺丝都由机器人完成,不仅大大提高效率,而且产品合格率远高于人工制作。

我国船舶工业结构调整转型升级发展形势愈加迫切。同时,制造业“数字化、网络化、智能化”成为未来技术变革的重要趋势,船舶建造正朝着设计智能化、产品智能化、管理精细化和信息集成化等方向发展。此外,我国劳动力成本逐年攀升,我国船企的人工成本优势已不复存在。因此,大力推广应用机器人,是船企提升生产效率和企业竞争力的主要途径之一,也是我国造船业实现智能制造的必然选择。

一个机器人完成六人工作量

以机器人代替人工作业,不仅将工人从“苦、脏、累”的作业环境中解脱出来,而且也推动造船生产流程脱胎换骨,促使造船效率提升。目前,这种预期正在变为现实。随着机器人更广泛地被应用于船厂的各道工序,国内越来越多的船厂已经体会到“智能制造”在提升造船效率、提高造船精度等方面的优势。

近年来,南通中远川崎大力推行工厂自动化。该公司投入4000多万元,引进了条材、型钢和装配3条机器人自动化生产线,并改造了多条流水化生产线。这些生产线投产后,不仅实现了人员缩减,而且在大幅度提高效率的同时,也使产品质量更胜一筹。

据了解,南通中远川崎内业车间型材班组人数之前最多时有36人,引进自动化生产线后,人员缩减了一半。同时,钢材的划线和切割全部由机器人完成,工人只需用电脑确认操作和在旁边查看就行,1个人可以完成6个人的工作量。而且,原来切割一个分段所需钢材需要3天,现在半天就可以完成,每天可切割完成160-170根角钢。

此外,所有型材、条材的切割尺寸、标准等信息都由企业设计部设计、修正后,输入信息系统;联网的自动化生产线依照规格进行分料、切割、运输等,确保了产品品质的精准性与稳定性。通过近4年的应用,南通中远川崎的大部分车间已经实现自动化操作,钢板一次性利用率达92%,反复利用率超过95%,3条自动化生产线让相应工序的生产效率提高了约七成。

不仅南通中远川崎,江苏新时代造船有限公司从建厂开始就引进了管子焊接机器人,上海江南船舶管业有限公司也引进了3条全自动管子焊接生产流水线,并配备了6台焊接机器人。此外,中船澄西船舶(广州)有限公司等国内一些船厂也纷纷“试水”机器人制造。在切割、焊接、涂装等船舶建造环节广泛应用机器人,不仅大大提高了生产效率,还有效降低了生产成本。

江苏新时代造船有限公司相关负责人表示,在当前“接单难”“交船难”的严峻形势下,机器人焊接代替手工焊接作业,不仅减轻了工人劳动强度,同时也保障了焊接质量,提高了焊接效率,也对船厂确保生产周期、降低成本大有裨益。业内相关人士也指出,随着转型升级步伐的加快,大力推广应用机器人,是船企提升生产效率和企业竞争力的主要途径之一,也是造船业实现智能制造的必然选择。

在上海智能船舶专题交流推进会,工业和信息化部装备工业司相关负责人虽然对中国目前的智能船舶行业充满信心,但是也指出:“智能船舶的顶层规划还有待加强,发展目标、发展途径还需进一步研究探索,特别是智能核心技术和关键系统设备要加快创新突破。”为此,工信部还将专门制定智能船舶发展行动计划。


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