《中国制造2025》已发布4年,中国造船业智能制造改造工作取得一定成果,但由于产业自动化基础依然薄弱,改造出现瓶颈。新年伊始,《推进船舶总装建造智能化转型行动计划(2019—2021年)》(《转型行动计划》)印发。4月19日,工信部组织召开“船舶工业智能化转型推进工作电视电话会”,指出船舶工业智能化转型工作以智能船舶和智能制造“双轮”驱动。顶层着意指明智能化是中国造船业发展的必然方向。
顶层不遗余力引导,船厂也纷纷行动,外高桥造船以建造大型邮轮为契机施行智能改造“三步走”战略;大连中远川崎制造执行系统(MES)项目亦直指智能化改造核心。尽管路径存在差异,指向却是一致的。
外高桥造船施行“三步走”战略
建厂20周年之际,外高桥造船宣布以建造大型邮轮为契机,将通过“三步走”战略,实现以点为开端,从点到线,从线到面的智能船厂改造工作。
试点推进阶段(2018-2020年):着意于自动化率的提升,并在部分具备条件区域进行设备联网试点,同时研发车间工业互联网应用平台。在该阶段,自动化率的提升是首要任务。一方面,在焊接、涂装、冲砂等主要工艺环节上引入工业机器人,在主流程中引入智能单元,在流水线环节引入智能化产线;另一方面,在仓储与物流智能化方面,以智能钢板堆场建设、自动化库建设为主。
协同跨越阶段(2021—2025年):把第一阶段的建设成果作进一步总结,并把建设的点扩大为线。在自动化方面,将第一阶段智能装备示范项目扩大应用,大幅降低切割、成形、焊接和涂装等脏险难作业过程劳动强度,使作业人员明显减少。此外,更多高难度、高投入短板自动化装备将被开发、引进与应用。设备互联方面,到2025年基本完成生产设备互联,后台设备能力评估分析模型化。在工业互联网应用平台方面,开发并应用各类通用、专用工业APP,促进企业数字化、智能化转型,提升企业整体的产业链协同效率。此外,基于自动化与互联化以及应用平台基础,该阶段若干数字化车间将被打造,其中平直车间MES的集成应用,建设平面分段数字化车间。
全面建成阶段(2026—2035年):建设的线将扩展为面,智能化改造工作将实现质的飞跃。根据“三步走”战略,到2035年全面实现企业智能化转型,基本建成智能工厂,完成企业研发、生产、经营、管理过程中的数字化协同研发平台、虚拟生产、网络化控制系统、MES、自动化物流系统、智能制造系统等系统的建设与应用。重点内容包括:一是基于模型、知识驱动的三维数字化设计;二是全厂设备互联互通,实现智能化数据采集,全厂实现虚拟化制造;三是作业计划智能排程,生产协同与资源配置智能优化,生产实时进度跟踪反馈;四是现场物料消耗和质量问题实时监控;五是生产过程关键工艺参数实时监测和动态预警;六是智能决策支持系统等。
大连中远川崎MES应用见地深
有南通中远川崎先期经验,大连中远川崎智能化改造则直指核心——通过打造中间层MES解决企业顶层管理系统(ERP)与底层自动化控制系统(PLC)之间连接问题,与此同时,打破企业信息孤岛,实现对船舶生产全过程的信息监控。
根据德国工业4.0战略,信息物理系统(CPS)技术是智能制造的核心,而位于中间层的MES是自动化控制的核心,是系统中起承上启下作用的重要一环(见图)。
MES基础功能完备,建立了生产设备数据接口,实现生产数据采集;建立了大数据技术应用平台,实现设备、质量、人员绩效、能耗数据的统计、分析;建立了多渠道的看板平台,将生产进度信息、设备、人员作业状态实时展现。
MES通过生产过程数据采集、控制、分析,对接现有的NC切割系统、船体工程管理系统、企业ERP系统,建立生产过程实时数据库,为质量、技能、成本大数据分析打下基础。除此之外,大连中远川崎在MES功能模块中加入了切合船舶建造特点的拉式工程计划管理系统、多功能的生产过程采集与分析系统和高度友好型图纸管理体系。
MES的应用,使得大连中远川崎生产现场通过电子屏或平板电脑可实时查看产品加工进度情况,一期在船体车间和装焊车间覆盖率达到80%以上;可联网机加工设备数据采集率达到80%以上;人员作业工时自动采集率达到80%以上;产品质量可追溯率达到100%。
尽管中国船厂的智能化改造仍旧在探索阶段,但是各家造船企业正在不断从点的试验中总结经验再完善,终将连点成线,汇线成面,建成可在产业链中实现信息交互和智能协作的系统。