機器人助力船舶制造產業升級
http://m.moduwu.com 2017-05-18 16:37 來源：中國科學報
國內船舶制造業機器人的水平要超過國際水平還要看國家的投入和制造企業的重視度，從技術上來講，國內企業并不比國外企業有明顯的落后，但是從可靠性、穩定性來講，國產機器人還需要進一步驗證。
船舶制造是傳統制造業的重要分支，相對于汽車制造行業的大批量計劃式生產，船舶行業的制造模式與之有著巨大的差異。目前，我國船舶制造業的設備制造90%以上都是以人工為主體，大型勞動密集型生產是其主要特征。
如何在船舶制造中引入機器人技術，解決船舶焊接、噴涂、打磨等一系列應用問題，一直是國內外船舶制造企業關注的重點。近日，2017先進智能制造技術國際研討會上，中國船舶重工集團公司第七一六研究所高級工程師韓瑜對船舶制造機器人的發展、應用及面臨的問題作了詳細的介紹。
船舶制造業具有特殊性
“船舶訂單往往以多品種、小批量的形式存在，每艘船幾乎都是一個獨特的產品型號。”韓瑜表示，船舶制造與其他制造業相比有“目標產品大”的特點。船舶制造中，一般部件長和寬通常有10米×5米、16米×12米等多種規格，最大的工件尺寸可達到24米×24米，而一些目標工件的高度落差也常達到2~3米左右。
“傳統自動化技術無法直接適用這么大體積的設備生產，船舶制造業因此也無法直接應用傳統機器人行業的‘工裝定位技術’。”韓瑜認為，船舶制造對機器人的要求很高，要有很高的靈敏性以及各個方面的柔性。
目前，在典型船舶制造過程中，自動化程度高的環節主要為鋼板加工車間的工藝，包括鋼材堆放、鋼材預處理、管子加工、鋼材切割。分段焊接車間和部件組立的生產自動化程度處于中等水平，這其中既含有板架焊接的部分，也包括平面分段組立、曲面分段組立、上層建筑組立等具體的組立工序。分段涂裝車間與分段舾裝車間自動化程度最低的兩個生產車間。
“鋼板焊接、管子加工不是單純服務于船舶建造的，大部分情況下，還可以應用于其他金屬制造業，或者鋼鐵制造業，而后面工序中的板架、平面分段等主要是用于船舶建造的。”韓瑜介紹，目前，國內大部分船廠使用日本神鋼的FCB拼板，船舶機器人在小組立制造方面的應用近年來比較普遍，該環節的機器人主要來自于德國和日本。
無人化車間推廣難度大
在談及機器人在船舶制造過程中的應用程度時，韓瑜認為，機器人推進船舶智能制造轉型是一個相對緩慢的過程，“目前的應用基本上為單點的、半自動的裝備，推廣全自動、無人化的生產車間難度很大”。
“我國對船舶制造相關的機器人技術所進行的研究比較少，研發和生產起步較晚，發展緩慢。國家對這些研究有一定的支持和資助，但各個點狀的支持和資助取得的成績并不理想。”韓瑜介紹，國內具有代表性的船舶制造自動化研究與制造單位主要為中國船舶重工集團公司第七一六研究所（江蘇自動化研究所）、中國船舶工業集團公司第十一研究所、唐山開元集團、無錫華聯科技集團有限公司等幾家單位。“以大連船舶重工集團的數字化車間為例，實際上，機器人在船舶設備的制造過程中主要有三個點的應用，機器人打磨工作站、水密補板焊接機器人、先行小組立焊接機器人。”
韓瑜表示，國內船舶制造業機器人的水平要超過國際水平還要看國家的投入和制造企業的重視度，“從技術上來講，國內企業并不比國外企業有明顯的落后，但是從可靠性、穩定性來講，國產機器人還需要進一步驗證”。
“國產工業機器人與國際先進水平機器人的壽命差大概在一半的水平，也就是說，如果進口機器人的工作時間為5年的話，國產機器人大概是2.5年的水平。”韓瑜認為，就目前國家的重視程度來講，國產工業機器人大概用5~10年的時間就能達到跟國外同樣的水平。
認識上存在誤區
韓瑜認為，當前船舶制造業在智能發展的過程中存在一些認識上的誤區，主要表現在三個方面。
很多人認為，引入船舶自動化焊接裝備的目標是提高速度。“這其實是不對的，”韓瑜表示，“速度實際上只是一個工藝特征，質量才是產品的核心問題。對于任何具有較強工藝特征的裝備，保證質量永遠是第一位的。”以焊接為例，機器人焊接通過保證質量，減少人工實施存在的返工率，從而提高效率。“目前，我國船廠人工制造的返工率非常高，有時候能高達30%左右，這是一個很可怕的數字，只有通過保證質量來提高效率才是有意義的。”
制造業自動化發展就意味著“機器人完全替代人”，韓瑜認為，這個概念其實是不現實的。“目前的機器人只能替代部分智能性不高、重復性比較明顯、空間利于施展的人工工作，”韓瑜表示，機器人想要完全替代人工，還需要很長時間。“舉個例子，在分段隔間內的噴砂環節，就因為機器人無法在該空間施展，目前國內外均沒有很好的方法。”
有觀點表示，“自動化建設的問題要按照人工工作的工位一個個解決。”韓瑜表示，這種認識也是存在問題的。自動化的建設首先需要明確建造工藝過程，“工藝永遠是自動化的核心，如果無法適當變更現有工藝過程，可能使得引進機器人等自動化裝備變得毫無意義”。
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