关键词：船舶制造；智能制造技术；工业机器人
1 船舶智能制造特点
智能化的船舶制造过程中应用了先进的电子通信技术，实现了船舶的设计、制造以及测试过程中的信息化、自动化和集中化，通过进行充分的数据共享提升各部门之间沟通合作的效率，提高船舶制造的效率。船舶的智能制造具有智能化设计、智能化建造以及智能管理等方面的特点。智能化的设计主要体现在设计的标准化、资料的共享和设计的实时三维浏览等方面，通过建立设计资料库，促进设计部门数据共享能力的提升。智能化管理涵盖船舶制造的设计、制造、供应链和测试等各个环节之中，物联网、大数据和各类传感器采集的数据等是智能管理决策的依据。智能化制造过程中应用到了工业机器人以及自动化生产线，通过利用各类仿真系统对生产的控制流程进行仿真，实现智能化的制造。在船舶的智能化制造过程中，物联网、大数据和云计算技术以及工业机器人技术都具有十分重要的应用。
2 船舶制造中智能制造技术的应用
2.1 物联网技术的应用
物联网技术技术在船舶的制造过程中具有重要的应用，基于物联网技术能够实现对供应链的智能化管理，有效的进行订单、采购、物流、仓储和售后方面的管理工作，提升供应链管理的效率。此外，将物联网技术和MES进行有效的结合，能够建立起车间生产管理系统，建立车间生产的智能化模式，优化车间的管理工作。另外通过应用物联网技术还能够实现建立起高效的能源管理系统和环境安全监测系统，从而对船舶制造过程进行有效的能源和环境的管理工作。
2.2 云计算技术和大数据技术的应用
通过在船舶制造过程中应用云计算和大数据技术，能够构建出船舶制造的云制造平台，并且基于这两项先进的技术进行高效的数据管理工作，为船舶制造过程的决策提供智能化的支持。此外，应用构建的云制造平台可以实现各类资源的整合工作，将各类软硬件资源进行有效的优化配置，从而提高资源的利用效率，实现网络化的协同制作，提高制造的效率。
2.3 工业机器人技术的应用
工业机器人是一种代替人工操作进行工业生产的一种机器人，其具有很高的技术含量，集计算机、AI和机械设计等众多学科的高新技术。目前。工业机器人在柔性加工制造系统、自动化的生产工厂中具有十分重要，对于提升生产的质量和效率、改善工厂的环境等方面能够发挥出较大的作用。在船舶的智能制造之中，焊接机器人、智能水火弯板机器人和涂装机器人等都能够发挥重要的作用。
3 工业机器人技术在船舶智能制造中的作用
工业机器人技术是重要的船舶制造的智能化技术，本文详细的分析了焊接机器人、涂装机器人以及智能水火弯板机器人等类型的机器人在船舶的智能化制造中的作用。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
3.1 焊接机器人
在船舶的制造过程中焊接技术应用的非常多，可以说是船舶建设过程中的关键技术之一，焊接工作量大，而且其质量和船舶的建设质量密切相关，因此保证焊接的速度和质量都十分重要，而焊接机器人能够完美的满足长时间的工作和高质量两方面的要求，使得其在船舶的智能制造中占有十分重要的地位。目前，焊接机器人已经在船舶的制造过程中广泛的应用，零部件焊接、平面分段焊接、曲面分段焊接、总段合拢焊接等各个阶段都可以看到焊接机器人的身影。在目前我国的船舶制造过程中，焊接的自动化程度还比较低，应用的较多的示教再现机器人，其在进行焊接时对环境的要求较高，在稳定的条件下能够得到不错的焊接质量，但是在高温、烟尘、夹具精度等较为复杂的条件下，其焊接的偏差率较高，很难满足船舶焊接的复杂性和多变性的要求。目前较为适合船舶焊接工作中应用的机器人是离线编程技术的柔性自动化焊接机器人，这种焊接机器人具有感知能力，视觉和触觉能力较强，可以智能的识别作业的环境以及焊接对象的形态，并且其配有虚拟仿真和专家系统，能够进行焊接程序的智能设定，具有非常强的环境适应能力，具有焊接路径优化和预测焊接缺陷等多方面的功能，在焊接的自动化程度以及效率方面都有较强的优势。此外，应用的离线编程技术还能够和CAD/CAM实现较好的融合，从而实现从设计到加工的一体化，在未来这种焊接机器人在船舶的焊接加工过程中会由更为重要的应用。
3.2 水火弯板机器人
水火弯板的加工是船舶制造过程中的制造工艺，是进行船体双曲率、大曲率板加工的重要工艺，其原理和工艺过程十分的复杂，因此目前多采用工人手动的加工方式，造成了工作的进度十分的缓慢，已经成为制约船舶制造效率和质量的重要因素。通过水火弯板的自动化加工和测量能够极大的提高其加工的效率，这也是目前主要的发展方向，因此水火弯板机器人在船舶加工的领域具有十分重要的作用。目前对于水火弯板机器人的研究已经取得了一定的进展，但是没有实现广泛的应用，在研究过程中应重点关注热弹塑性机理的水火弯板加工机器人设备和软件的一整套系统的研究工作，使其能够具备加工成形、自动化测量和计算优化等多方面的功能，形成一个完整的水火弯板加工系统。同时将其和测量感知技术、嵌入式技术和大数据、专家系统等先进的技术结合，提高其智能化和自动化水平，从而使其能够代替人工进行水火弯板的加工工作，提高这一工艺流程的质量和效率。
3.3 涂装机器人
涂装作业在船舶的制造过程中主要分为两部分工作，分别是表面除锈清理和喷漆，其中除锈可以分为原材料的表面预处理和分段装焊完成之后的二次清理和除锈两个阶段，目前在原材料的预处理方面的自动化水平较高，而在船体的分段涂装以及跟踪补涂装等阶段的自动化水平并不高，而这一部分在全船的涂装工作中占据了部分的工作量，因此提升其自动化水平对于提高涂装的质量和效率十分重要。目前涂装机器人主要分为两类，一类是爬壁除锈机器人，另一类是爬壁喷漆机器人，其共同点都是采取爬壁的运动方式，除锈机器人的主要工作方式是超高压水射流，通过这样的方式进行除锈、除污和除油的等操作，并且能够通过真空抽干的方式进行废水和废渣的回收。涂装机器人的应用不仅能够有效的提高船舶涂装的效率，还可以使工人不再进行高危险、高污染的涂装工作，并且提高除锈喷漆的质量。涂装机器人在船舶涂装过程中的广泛应用还需要解决一些问题，如提升机器人的容量和工作效率，只有这样才能够实现大面积的作业；简化结构、降低其制造和维护成本对于其广泛的应用也十分的重要；此外还需要提升其在船体复杂曲度上的灵活性，这对于提升器工作能力也十分的重要。
工业机器人在船舶制造中的应用是未来船舶智能化制造的必然发趋势，为了使其能够在船舶制造中发挥应有的作用，在解决其应用过程中的技术难题之外，还需要注意其和企业船舶设计和管理水平相适应，和前道工序的精度水平相适应等，从而使工业机器人的应用能够得到高质、高效和低成本的效益回报。
参考文献
[1] 张玉奎, 张宜群. 船舶智能制造技术顶层研究[J]. 应用科技, 2017, 44(1):5-8.
[2] 郭建利. 物联网技术在船舶智能制造中的应用[J]. 舰船科学技术, 2017(18).
[3] 李辰昱. 造船企业智能制造技术应用规划研究[D]. 江苏科技大学, 2016.
论文作者:黄俊文 彭敏
论文发表刊物:《科技中国》2018年2期
论文发表时间:2018/7/18
标签：船舶论文; 机器人论文; 技术论文; 智能论文; 涂装论文; 过程中论文; 水火论文; 《科技中国》2018年2期论文;