現(xiàn)代重工基于5G的智能船廠

隨著國際海運(yùn)市場的逐步回暖，國際船市呈現(xiàn)復(fù)蘇態(tài)勢，船型熱點(diǎn)轉(zhuǎn)換、訂單來源調(diào)整、競爭格局正在加速重塑，傳統(tǒng)的船舶制造模式已經(jīng)無法滿足市場需求。當(dāng)前，新一代信息技術(shù)與先進(jìn)制造技術(shù)加速融合，為制造業(yè)高端化、智能化、綠色化發(fā)展提供了歷史機(jī)遇，為提高造船產(chǎn)業(yè)活力，獲得未來發(fā)展競爭力，世界造船強(qiáng)國紛紛將智能制造作為提質(zhì)增效的主要手段，大力應(yīng)用新一代信息技術(shù)，加快推進(jìn)智能船廠建設(shè)成為造船業(yè)發(fā)展的主要趨勢。韓國作為當(dāng)今船舶制造業(yè)的重要國家之一，大力推進(jìn)智能船廠建設(shè)，船舶制造技術(shù)與生產(chǎn)效率均走在世界前列。

智能船廠國家戰(zhàn)略

韓國作為一個(gè)海洋國家，擁有豐富的船舶制造歷史和經(jīng)驗(yàn)。自20世紀(jì)70年代以來，韓國船舶制造業(yè)迅速崛起，在全球市場上占據(jù)了領(lǐng)先地位，尤其是在液化天然氣船(LNG)、大型集裝箱船和特種船等高端領(lǐng)域，擁有先進(jìn)的技術(shù)和優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。韓國的造船企業(yè)在船舶設(shè)計(jì)、建造和裝備方面具有競爭優(yōu)勢，為韓國智能船廠的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

1、積極推進(jìn)智能船廠(K-Yard)項(xiàng)目

2018年4月，韓國發(fā)布《造船產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略》，韓國積極推進(jìn)智能船廠(K-Yard)項(xiàng)目，該項(xiàng)目計(jì)劃開發(fā)智能船廠仿真模型，建立基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的生產(chǎn)平臺(tái)，跟蹤整個(gè)生產(chǎn)流程。然后建立物流及船舶建造系統(tǒng)，使用人工智能和物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)監(jiān)控材料和船體分段位置，在此基礎(chǔ)上，建立最佳造船模型，并在造船企業(yè)進(jìn)行了示范應(yīng)用。最終將智能船廠模型推廣到中小型船廠，促進(jìn)船廠智能化發(fā)展。

2018年11月， 韓國發(fā)布《 造船產(chǎn)業(yè)活力提升方案》重點(diǎn)針對(duì)中小型造船企業(yè)和配套企業(yè)。利用信息通訊技術(shù)(ICT)構(gòu)建最優(yōu)物流系統(tǒng)，打造全球生產(chǎn)效率最高船廠。2020—2025年， 共計(jì)投入3850億韓元(約23.3億元人民幣)，推進(jìn)智能K-yard項(xiàng)目，到2025年，制造成本降低10%，從而使中型船舶的市場占有率達(dá) 20% ；分兩個(gè)階段推進(jìn)智能K-yard建設(shè)項(xiàng)目，核心技術(shù)包括智能型生產(chǎn)-設(shè)計(jì)平臺(tái)、無人化部件加工工藝、綜合物流倉庫、高難度彎板加工工藝機(jī)器人、自動(dòng)化、高精密智能分段組立系統(tǒng)等。

2、制定《K-造船再騰飛戰(zhàn)略》

2021年9月，韓國發(fā)布《K-造船再騰飛戰(zhàn)略》，提出“打造世界第一造船強(qiáng)國”的目標(biāo)藍(lán)圖，從生產(chǎn)、產(chǎn)品、產(chǎn)業(yè)鏈三個(gè)方面推進(jìn)戰(zhàn)略落地。在生產(chǎn)方面，具備與接單規(guī)模相匹配的生產(chǎn)能力 ；在產(chǎn)品方面，引領(lǐng)船舶綠色化、智能化發(fā)展 ；在產(chǎn)業(yè)鏈方面，加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)競爭力。同時(shí)，戰(zhàn)略將智能制造作為其重要內(nèi)容之一，提出加強(qiáng)基于數(shù)字化基礎(chǔ)設(shè)施的生產(chǎn)能力，通過開展機(jī)器人焊接、分段制造數(shù)字孿生、生產(chǎn)過程自動(dòng)化、船廠物流數(shù)字化等技術(shù)研發(fā)，打造智能船廠，構(gòu)建可持續(xù)造船產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)，推動(dòng)中小造船廠機(jī)配套企業(yè)向綠色化、數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

3、發(fā)布《確保造船產(chǎn)業(yè)超級(jí)差距戰(zhàn)略》

2022年10月， 韓國政府發(fā)布《確保造船產(chǎn)業(yè)超級(jí)差距戰(zhàn)略》，新戰(zhàn)略仍以綠色智能為發(fā)展主線，以恢復(fù)市場、綠色、數(shù)字轉(zhuǎn)型為契機(jī)，搶占造船產(chǎn)業(yè)未來船舶市場，確保超差距競爭力。新戰(zhàn)略提出開發(fā)并推廣適合中小型船廠及配套企業(yè)的智能船廠技術(shù)，開發(fā)造船產(chǎn)業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型制造革新技術(shù)(2024—2029年，共計(jì)2800億韓元)，預(yù)期到2030年實(shí)現(xiàn)高附加值船舶市場占有率達(dá)到75%。

骨干企業(yè)智能船廠建設(shè)情況

韓國現(xiàn)代重工、大宇造船、三星重工三大骨干造船企業(yè)先后發(fā)布了未來發(fā)展戰(zhàn)略，提出建設(shè)智能船廠目標(biāo)規(guī)劃，通過持續(xù)的技術(shù)創(chuàng)新和應(yīng)用，提升建造效率，縮短建造周期，增強(qiáng)市場競爭力。

1、現(xiàn)代重工智能船廠建設(shè)

現(xiàn)代重工提出分三階段建設(shè)智能化船廠：2023年，建成“看得見的船廠”；2026年，建成“可連接、可預(yù)測的最優(yōu)化船廠”；2030年，建成“智能自主運(yùn)營的智能船廠”�，F(xiàn)代重工為實(shí)現(xiàn)智能船廠建設(shè)目標(biāo)，分階段、多種方式推進(jìn)企業(yè)智能轉(zhuǎn)型，圍繞設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、管控等領(lǐng)域開展了一系列技術(shù)研究。

設(shè)計(jì)領(lǐng)域，應(yīng)用虛擬仿真技術(shù)，實(shí)現(xiàn)造船設(shè)計(jì)流程、工藝流程、工裝研發(fā)和生產(chǎn)物流評(píng)估與優(yōu)化，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)信息到現(xiàn)場的無縫連接與準(zhǔn)確傳遞。推進(jìn)設(shè)計(jì)建造協(xié)同一體化，用人工智能、數(shù)字孿生、物聯(lián)網(wǎng)和虛擬調(diào)試技術(shù)等，為船舶設(shè)計(jì)、建造和運(yùn)營制定新范例，推進(jìn)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)軟件程序的創(chuàng)新發(fā)展。生產(chǎn)領(lǐng)域，現(xiàn)代重工圍繞拼板作業(yè)、組立階段、平面分段、曲面分段等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，積極研制相關(guān)智能裝備/產(chǎn)線、智能控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)節(jié)拍化流水式作業(yè)�；�于數(shù)字孿生技術(shù)構(gòu)建虛擬船廠，可以實(shí)時(shí)監(jiān)控船廠建造狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)船廠可視化 ；同時(shí)，將5G技術(shù)應(yīng)用到船舶建造中，進(jìn)一步升級(jí)自主機(jī)器人技術(shù)，以提高生產(chǎn)能力和工作效率。管控領(lǐng)域，現(xiàn)代重工構(gòu)建大數(shù)據(jù)平臺(tái)，可實(shí)現(xiàn)從設(shè)計(jì)到生產(chǎn)全過程的實(shí)時(shí)連接 ；通過對(duì)平板車位置信息實(shí)時(shí)采集與信息傳遞，實(shí)時(shí)監(jiān)控全廠分段物流狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)分段物流智能管控 ；建設(shè)船廠安全生產(chǎn)管控中心，實(shí)時(shí)監(jiān)控、識(shí)別船廠安全風(fēng)險(xiǎn)，并利用智能圖像分析系統(tǒng)對(duì)安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行預(yù)判與報(bào)警。

2、三星重工智能船廠建設(shè)

2019年，三星重工就提出了“智能三星重工數(shù)字化轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略”，逐步在設(shè)計(jì)、生產(chǎn)等領(lǐng)域推行數(shù)字化技術(shù)。三星重工與微軟合作打造數(shù)字化船廠，利用微軟Azure智能云平臺(tái)、人工智能技術(shù)、元數(shù)據(jù)以及Teams軟件等，在船廠各部門間建立協(xié)作系統(tǒng)，從而將所有數(shù)據(jù)和信息收集整理到同一個(gè)虛擬空間，實(shí)現(xiàn)低成本創(chuàng)造高效率。三星重工智能船廠圍繞提高計(jì)劃準(zhǔn)確性、生產(chǎn)系統(tǒng)智能化、工作系統(tǒng)創(chuàng)新等方面，開展了相關(guān)研究。

通過智能設(shè)計(jì)提高計(jì)劃的準(zhǔn)確性，確保估算、設(shè)計(jì)和采購數(shù)據(jù)的一致性，實(shí)現(xiàn)簡單、重復(fù)設(shè)計(jì)的自動(dòng)化智能化，研發(fā)智能設(shè)計(jì)系統(tǒng)和面向制造的設(shè)計(jì)技術(shù)。三星重工研發(fā)重型設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)、分段過程監(jiān)控系統(tǒng)、基于地理信息系統(tǒng)(GIS)的集成監(jiān)控平臺(tái)，通過提供分段在每個(gè)工藝過程進(jìn)度中的詳細(xì)過程信息，實(shí)現(xiàn)阻塞點(diǎn)共享，為異常分段的集約化管理提供支撐，提高內(nèi)場工作效率，優(yōu)化外場工作流程。研制組立焊接協(xié)作機(jī)器人，開發(fā)智能生產(chǎn)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)智能生產(chǎn)。開發(fā)智能船廠信息和通信技術(shù)解決方案，通過使用三維輕量化模型，可以可視化造船過程的進(jìn)度。此外，還可以使用平板電腦和智能手機(jī)，通過船廠專用的工業(yè)高速無線網(wǎng)絡(luò)(P-LTE)，將最新的圖紙和3D模型傳送到生產(chǎn)現(xiàn)場，實(shí)現(xiàn)“無紙化”作業(yè)。為了創(chuàng)新工作流程，三星重工開發(fā)了一個(gè)集成工作管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)船廠工作的標(biāo)準(zhǔn)化和信息整合，覆蓋設(shè)計(jì)、采購、生產(chǎn)等工作環(huán)節(jié)，提高工作效率。

三星重工宣布開發(fā)基于人工智能的聊天機(jī)器人“SBOT”，并將其應(yīng)用于船舶設(shè)計(jì)等工作，以提高船廠競爭力。“SBOT”是Samsung和Chatbot的合成詞。當(dāng)用戶向“SBOT”提問時(shí)，AI會(huì)分析其含義，基于企業(yè)內(nèi)部系統(tǒng)積累的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)及各種規(guī)定、信息等，為用戶提供最佳答案。通過這種方式，新員工或初學(xué)者也可以借助“SBOT”快速準(zhǔn)確地完成工作。

三星“無紙化”生產(chǎn)

3、韓華海洋(原大宇造船)智能船廠建設(shè)

韓華海洋推進(jìn)“尖端船廠”和“智能船廠4.0(Shipyard4.0)”項(xiàng)目，計(jì)劃通過投資可提升生產(chǎn)效率的尖端設(shè)備和技術(shù)設(shè)施、應(yīng)用可占領(lǐng)未來市場的尖端技術(shù)、改造廠區(qū)物流和設(shè)施，到2025年打造成世界最尖端的船廠。

硬件投資建設(shè)方面，韓華海洋建設(shè)無人化鋼材堆場，通過實(shí)際鋼材和數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)聯(lián)動(dòng)，確認(rèn)鋼材所處位置，實(shí)現(xiàn)出貨計(jì)劃管理一致化，提升鋼材堆場的效率 ；開發(fā)數(shù)字化射線檢測機(jī)器人、激光復(fù)合焊接等一系列小尺寸/輕量化裝備，提高生產(chǎn)效率、改善工作環(huán)境。建設(shè)小組立機(jī)器人焊接生產(chǎn)線、平面分段專用自動(dòng)化工廠、智能復(fù)合管件生產(chǎn)線等專業(yè)化生產(chǎn)線/工廠，提升內(nèi)場作業(yè)自動(dòng)化率。新設(shè)主機(jī)舾裝作業(yè)專用工廠，增大吊裝能力和范圍，提升后行作業(yè)塢內(nèi)化率，外場作業(yè)工廠化、大型設(shè)備的高效化及現(xiàn)代化。

技術(shù)研發(fā)應(yīng)用方面，研發(fā)可占領(lǐng)未來市場的尖端技術(shù)，利用智能終端、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場業(yè)務(wù)先進(jìn)化。建設(shè)數(shù)字化生產(chǎn)中心，對(duì)船舶生產(chǎn)過程及試航船舶的航行信息進(jìn)行實(shí)時(shí)確認(rèn)，并可進(jìn)行模擬預(yù)測，有針對(duì)性地提出相關(guān)技術(shù)支持，進(jìn)一步加快推進(jìn)智能船廠建設(shè)。韓華海洋聯(lián)合美國Unity公司共同建造一座基于數(shù)字孿生的智能造船廠，通過對(duì)船廠數(shù)據(jù)的可視化完成船廠設(shè)施和空間布局的虛擬仿真，結(jié)合云計(jì)算、機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù)提升仿真性能，實(shí)現(xiàn)多任務(wù)執(zhí)行，有效推進(jìn)基于數(shù)字孿生技術(shù)的智能船廠建設(shè)。

韓華海洋基于數(shù)字孿生的虛擬船廠

未來前景

全球航運(yùn)業(yè)正面臨著日益增長的市場需求和環(huán)境壓力，智能船廠的建設(shè)和發(fā)展，可以滿足航運(yùn)業(yè)對(duì)高效、環(huán)保、安全船舶的需求。韓國智能船廠在提供先進(jìn)船舶和解決方案方面具有競爭優(yōu)勢，有望在國內(nèi)外市場上獲得更多機(jī)會(huì)和訂單。隨著科技的不斷進(jìn)步，智能船廠將面臨技術(shù)升級(jí)和創(chuàng)新的挑戰(zhàn)，智能船廠需要不斷引進(jìn)新技術(shù)、新設(shè)備，提升自身的技術(shù)實(shí)力和核心競爭力。同時(shí)，韓國智能船廠還應(yīng)積極推動(dòng)研發(fā)和創(chuàng)新，探索新的生產(chǎn)模式和商業(yè)模式，為未來的發(fā)展打下基礎(chǔ)。此外，未來智能船廠的發(fā)展應(yīng)與綠色制造相融合，通過采用清潔能源、減少廢物排放等措施，降低對(duì)環(huán)境的影響，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。