當(dāng)下，以智能化為特征的新型制造業(yè)正悄然興起。面對(duì)新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革帶來的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，國務(wù)院制定并印發(fā)了《中國制造2025》。這是我國實(shí)施制造強(qiáng)國戰(zhàn)略第一個(gè)十年行動(dòng)綱領(lǐng)。
今天的全球市場(chǎng)對(duì)航運(yùn)業(yè)賴以生存的生產(chǎn)工具——船舶提出了更高的要求，必須提供更多、滿足航運(yùn)企業(yè)運(yùn)營需求的產(chǎn)品種類，而且產(chǎn)品的生產(chǎn)周期也在日益縮短。這就意味著生產(chǎn)設(shè)施必須變得更加靈活，從而能快速地響應(yīng)市場(chǎng)變化。盡管日本、韓國等先進(jìn)造船國家已在智能造船領(lǐng)域搶得先機(jī)，實(shí)際上，以南通中遠(yuǎn)川崎船舶工程有限公司為代表的中國造船企業(yè)也已啟動(dòng)了邁向智能制造的行動(dòng)。
近年來，歐美等發(fā)達(dá)國家提出“再工業(yè)化”戰(zhàn)略，強(qiáng)力推動(dòng)“制造業(yè)回歸”，以智能制造為代表的高端制造是這些國家實(shí)現(xiàn)“再工業(yè)化”的主要手段，并正引領(lǐng)新一輪的工業(yè)革命。他們?cè)谥悄苤圃祛I(lǐng)域采取了一系列的行動(dòng)和措施，其中包括：德國“工業(yè)4.0”、美國“產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”、日本“機(jī)器人新戰(zhàn)略”等。
目前，《中國制造2025》已上升到國家戰(zhàn)略，今年年初，工信部發(fā)布了《2015年智能制造試點(diǎn)示范專項(xiàng)行動(dòng)實(shí)施方案》，明確了未來3年專項(xiàng)行動(dòng)實(shí)施的目標(biāo)、行動(dòng)和任務(wù)。從我國發(fā)展現(xiàn)實(shí)看，加快發(fā)展智能制造任務(wù)非常迫切。
智能制造是面向產(chǎn)品全生命周期、實(shí)現(xiàn)泛在感知條件下的信息化制造，是在現(xiàn)代傳感技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、擬人化智能技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過智能化的感知、人機(jī)交互、決策和執(zhí)行技術(shù)，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)過程、制造過程和制造裝備智能化，是信息技術(shù)和智能技術(shù)與裝備制造過程技術(shù)的深度融合與集成。
作為我國造船標(biāo)桿企業(yè)，南通中遠(yuǎn)川崎船舶工程有限公司緊跟國家宏觀政策步伐，成立20年來，先后前瞻性地完成了散貨船、集裝箱船、油輪三大主流船型及汽車滾裝船、多用途船等多產(chǎn)品的開發(fā)與升級(jí)換代，并在相關(guān)技術(shù)方面領(lǐng)跑中國造船，躋身世界先進(jìn)行列。
早在2007年，南通中遠(yuǎn)川崎船舶工程有限公司便超前謀劃，著手生產(chǎn)、設(shè)計(jì)的信息化改造，實(shí)施信息化和工業(yè)化兩化融合戰(zhàn)略，并在此后獲得“江蘇省兩化融合示范企業(yè)”稱號(hào)。2012年開始積極尋求突破，將擴(kuò)大機(jī)器人應(yīng)用和實(shí)施生產(chǎn)線改造等智能制造手段作為信息化和工業(yè)化深度融合的切入點(diǎn)，以大幅降低人工成本、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、改善作業(yè)環(huán)境、提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，從而持續(xù)提升企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。目前已建成4條機(jī)器人生產(chǎn)線，成為全國樣板。2015年7月，該公司船舶制造智能車間被確定為國家工業(yè)和信息化部智能制造試點(diǎn)示范項(xiàng)目，國內(nèi)造船企業(yè)獨(dú)此一家。
中遠(yuǎn)造船工業(yè)公司所屬的南通中遠(yuǎn)川崎船舶工程有限公司，主要從事中、高端船舶的研發(fā)和建造，產(chǎn)品類型涵蓋各型散貨船、大型集裝箱船、超級(jí)油輪、礦砂船、汽車滾裝船等主流船型，以及多用途船、雙燃料船、LNG船等特種船，年生產(chǎn)能力約250萬載重噸。公司成立以來，實(shí)現(xiàn)了高起點(diǎn)、跨越式發(fā)展，已建成交付的各種大型遠(yuǎn)洋船舶中，30萬噸超級(jí)油輪、30萬噸礦石運(yùn)輸船、13386標(biāo)箱集裝箱船等7個(gè)船型，填補(bǔ)了中國造船業(yè)多項(xiàng)空白。建造工時(shí)、鋼材利用率、萬美元產(chǎn)值耗電量、生產(chǎn)效率等主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先、國際先進(jìn)水平，先后被認(rèn)定為“江蘇省船舶技術(shù)工程研究中心”、“博士后創(chuàng)新實(shí)踐基地”，3次被認(rèn)定為國家級(jí)“高新技術(shù)企業(yè)”。
2007年開始，南通中遠(yuǎn)川崎公司大規(guī)模利用信息技術(shù)改造傳統(tǒng)設(shè)計(jì)建造手段，升級(jí)改造計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)功能，進(jìn)一步提升信息系統(tǒng)的應(yīng)用范圍和信息系統(tǒng)集成度，擴(kuò)大數(shù)字化制造裝備的使用規(guī)模，實(shí)現(xiàn)了以信息化和工業(yè)化深度融合為標(biāo)志的數(shù)字化造船。經(jīng)過幾年的開發(fā)、創(chuàng)新和實(shí)踐，建立了完善的計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)，將貫穿船舶產(chǎn)品全生命周期的CAD、CAPP、CAM、ERP等高度集成應(yīng)用，在研發(fā)、設(shè)計(jì)、采購、制造、財(cái)務(wù)、管理等流程中實(shí)現(xiàn)信息化和數(shù)據(jù)共享，并由此獲得“江蘇省兩化融合示范企業(yè)”稱號(hào)。
2012年，南通中遠(yuǎn)川崎確立了將智能造船作為轉(zhuǎn)型升級(jí)的主攻方向和實(shí)現(xiàn)造船強(qiáng)廠的主要途徑，相繼投產(chǎn)4條機(jī)器人生產(chǎn)線。通過不斷攻關(guān)，初步建立了以數(shù)字化、模型化、自動(dòng)化、可視化、集成化為特征的智能造船和精益管理體系，真正實(shí)現(xiàn)了研發(fā)、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、管理等環(huán)節(jié)全面融合、協(xié)同運(yùn)行，已建成具有示范作用的船舶制造智能車間，實(shí)現(xiàn)了各加工系列的智能制造，達(dá)到工裝自動(dòng)化、工藝流水化、控制智能化、管理精益化，保障了產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定，縮短了加工周期，極大地提高了生產(chǎn)效率，產(chǎn)品質(zhì)量和建造效率達(dá)到世界先進(jìn)水平。
通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)覆蓋全廠
作為船舶智能車間的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，南通中遠(yuǎn)川崎建立了覆蓋全廠的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，通過光纖連接到各生產(chǎn)車間，并借助計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)物理制造空間與信息空間的無縫對(duì)接和映射，為精細(xì)化和智能化管控提供基礎(chǔ)。
技術(shù)研發(fā)部門通過CAD、CAPP、CAM、虛擬仿真等技術(shù)的運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)的數(shù)字化。利用生產(chǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)和設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，將現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)、運(yùn)營、管理等固化成各類工藝、業(yè)務(wù)模型和規(guī)則，根據(jù)實(shí)際需求調(diào)度適用的模型來適應(yīng)各種生產(chǎn)管理活動(dòng)的具體需要。
同時(shí)，還利用數(shù)字專線連接大連中遠(yuǎn)川崎船舶工程有限公司，實(shí)現(xiàn)兩家船廠異地協(xié)同設(shè)計(jì)、協(xié)同采購、協(xié)同經(jīng)營、信息共享。
1.計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）系統(tǒng)
TRIBON系統(tǒng)在南通中遠(yuǎn)川崎公司船、機(jī)、電等各專業(yè)領(lǐng)域得到廣泛運(yùn)用，建立數(shù)字化樣船。包括船體構(gòu)造、管系、主要機(jī)器設(shè)備等在內(nèi)的所有部件，均在計(jì)算機(jī)內(nèi)設(shè)計(jì)完成。通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，可實(shí)現(xiàn)多專業(yè)設(shè)計(jì)人員的并行設(shè)計(jì)、協(xié)同設(shè)計(jì)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)共享。同時(shí)，對(duì)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)進(jìn)行了大量的二次開發(fā)，使其與設(shè)計(jì)及制造體系緊密結(jié)合，減少了大量重復(fù)作業(yè)和錯(cuò)誤作業(yè)，有效提高了設(shè)計(jì)、制造的質(zhì)量與效率。
2.計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)（CAPP）
該公司開發(fā)的CAPP系統(tǒng)，可提取CAD系統(tǒng)中所有的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，并根據(jù)規(guī)范要求和生產(chǎn)條件進(jìn)行批量的數(shù)據(jù)加工處理，從而自動(dòng)生成符合制造加工要求的生產(chǎn)圖面及數(shù)據(jù)，同時(shí)將與建造工藝相關(guān)的焊接收縮量，加工精度和余量等信息標(biāo)準(zhǔn)化或基準(zhǔn)化，運(yùn)用到船舶三維設(shè)計(jì)模型中。
3.計(jì)算機(jī)輔助加工（CAM）
利用基于DNC車間管理模式，將制造過程有關(guān)的設(shè)備（如數(shù)控切割機(jī)等）與上層控制計(jì)算機(jī)集成為一個(gè)系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)制造設(shè)備與上層計(jì)算機(jī)之間的信息交換，通過接收CAD和CAPP系統(tǒng)處理完的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)控切割機(jī)和機(jī)器人設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了從鋼板下料開始到切割成品產(chǎn)出的自動(dòng)處理。
智能制造系統(tǒng)領(lǐng)先一步
南通中遠(yuǎn)川崎在船舶智能制造方面，率開國內(nèi)先河。高度自動(dòng)化的流水作業(yè)生產(chǎn)線加上柔性化的船舶生產(chǎn)工藝流程，實(shí)現(xiàn)了船舶制造的自動(dòng)化操作和流水式作業(yè)。同時(shí)，將反映生產(chǎn)狀態(tài)的各類信息集中和融合，為操作人員提供一個(gè)直觀的加工場(chǎng)景，確保準(zhǔn)確掌握信息，實(shí)現(xiàn)快速作業(yè)。
1.型鋼生產(chǎn)線
型鋼是船體常用部材之一，原先的生產(chǎn)方式，從畫線、寫字到切割、分料，完全采用手工作業(yè)，效率低，周期長，勞動(dòng)強(qiáng)度大，且難免出現(xiàn)誤操作。型鋼自動(dòng)化生產(chǎn)線建成后，實(shí)現(xiàn)了從進(jìn)料→切割→自動(dòng)分揀→成材分類疊放全過程的智能制造，包括物料信息傳輸和物料切割智能化以及物料分類感知智能化，有效減少了人工成本，縮短了生產(chǎn)周期，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，為后續(xù)擴(kuò)大機(jī)器人應(yīng)用積累了經(jīng)驗(yàn)。
2.條材機(jī)器人生產(chǎn)線
條材是分段制造的主要部材之一，它的特點(diǎn)是數(shù)量多，大部分部材比較短小。原來的生產(chǎn)方式，包括畫線、寫字、開條、端部切割、打磨、分料等全是手工作業(yè)，效率低，生產(chǎn)周期長，容易出錯(cuò)。條材機(jī)器人生產(chǎn)線的投產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)了信息傳輸和物料傳輸感知智能化以及加工智能化，提高了生產(chǎn)效率，縮短了生產(chǎn)周期，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。
3.先行小組立機(jī)器人生產(chǎn)線
盡管造船中厚板電弧焊接實(shí)現(xiàn)機(jī)器人作業(yè)困難很多，但南通中遠(yuǎn)川崎還是從最簡(jiǎn)單的先行小組材開始，推進(jìn)機(jī)器人焊接。傳統(tǒng)的制造方式中，鋼板在定盤上全面鋪開，一塊一塊地裝配、焊接、翻身、背燒，占用面積大，制造周期長，效率低。先行小組立機(jī)器人生產(chǎn)線投產(chǎn)后，實(shí)現(xiàn)了工件傳輸和焊接智能化，以及自動(dòng)背燒、自動(dòng)工件出料，整條生產(chǎn)線僅配一名員工操作，配員減少一半以上。
流水線生產(chǎn)方式是工業(yè)化大生產(chǎn)的必然要求。對(duì)造船業(yè)而言，車間內(nèi)生產(chǎn)作業(yè)的流水線化將是今后實(shí)施船舶智能制造的一個(gè)重要發(fā)展方向。目前南通中遠(yuǎn)川崎已實(shí)施了大艙肋骨生產(chǎn)線、Y龍筋生產(chǎn)線、焊接裝置等數(shù)個(gè)半自動(dòng)化生產(chǎn)線技改項(xiàng)目，取得了良好的效果。
4.小組立機(jī)器人焊接生產(chǎn)線
全線長84米，包括四臺(tái)焊接機(jī)器人，以焊接散貨輪N分段為主，較3號(hào)先行小組立生產(chǎn)線更為先進(jìn)。采用三維模擬部材，利用專用KCONG軟件進(jìn)行自動(dòng)化生產(chǎn)。四臺(tái)機(jī)器人能夠單獨(dú)焊接，也能互相配合作業(yè)，可以針對(duì)部材大小，靈活應(yīng)對(duì)各種情況。整條線只需要2—3人就能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
5.智能物流系統(tǒng)
采用“橫向到邊、縱向到底”的設(shè)計(jì)原則，建立了功能完善的智能物流系統(tǒng)，并與設(shè)計(jì)系統(tǒng)高度集成，從而將企業(yè)的人力、資金、信息、物料、設(shè)備、時(shí)間、方法等各方面資源充分調(diào)配和平衡，為企業(yè)加強(qiáng)財(cái)務(wù)管理、提高資金運(yùn)營水平、減少庫存、提高生產(chǎn)效率、降低成本等提供強(qiáng)有力的支持。
南通中遠(yuǎn)川崎的智能造船模式使設(shè)計(jì)、制造、加工、管理信息一體化，貫穿了零件設(shè)計(jì)信息、工藝信息、工裝信息、材料配套信息、加工信息和裝配信息的生成和傳輸全過程，并且在采購申請(qǐng)單、物料清單、托盤清單等業(yè)務(wù)方面全面實(shí)現(xiàn)了無紙化。
目前，南通中遠(yuǎn)川崎已完成三大主流船型及汽車滾裝船、多用途船等產(chǎn)品的升級(jí)換代，正在建造的世界首艘大型LNG雙燃料動(dòng)力汽車滾裝船和將要建造的19000—21000標(biāo)箱超大型集裝箱船等，在相關(guān)技術(shù)方面均走在世界前列。據(jù)了解，該公司在未來發(fā)展中還將繼續(xù)擴(kuò)大工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用，以持續(xù)提升企業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
背景鏈接：南通中遠(yuǎn)川崎船舶制造智能車間介紹
■發(fā)展沿革
（1）成立初期至2006年，是南通中遠(yuǎn)川崎以建立計(jì)算
機(jī)集成制造系統(tǒng)為目標(biāo)的起步階段。這一階段中，建成了覆蓋全廠的計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)，信息系統(tǒng)普遍應(yīng)用于船舶設(shè)計(jì)與生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)、物流管理、現(xiàn)場(chǎng)制造等，不過在數(shù)字化制造裝備方面投入不多，只有數(shù)臺(tái)數(shù)控切割設(shè)備，效率提高不多。
（2）2007年至2011年，隨著南通中遠(yuǎn)川崎二期工程的推進(jìn)，開始大規(guī)模利用信息技術(shù)改造傳統(tǒng)設(shè)計(jì)建造手段，升級(jí)改造了計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)的功能，擴(kuò)大了信息系統(tǒng)的應(yīng)用范圍，提高了信息系統(tǒng)集成度，擴(kuò)大了數(shù)字化制造裝備的使用規(guī)模，實(shí)現(xiàn)了CAD/CAE/CAM/CAPP與ERP系統(tǒng)的良好集成，數(shù)控?cái)?shù)據(jù)自動(dòng)生成后通過光纖自動(dòng)傳輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)的數(shù)控切割機(jī)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了以信息化和工業(yè)化深度融合為標(biāo)志的數(shù)字化造船，并于2012年12月獲得“江蘇省兩化融合示范企業(yè)”稱號(hào)。
（3）近年來，面對(duì)持續(xù)低迷的船舶市場(chǎng)和不斷上升的制造成本，南通中遠(yuǎn)川崎積極尋求突破，擴(kuò)大機(jī)器人應(yīng)用和實(shí)施生產(chǎn)線改造等智能制造手段，大幅度減少人工成本、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、改善作業(yè)環(huán)境、提高生產(chǎn)效率、降低產(chǎn)品不良品率，從而持續(xù)提升企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)能力。2012年起，南通中遠(yuǎn)川崎已經(jīng)成功投產(chǎn)4條機(jī)器人生產(chǎn)線。
南通中遠(yuǎn)川崎通過船舶制造智能車間建設(shè)，實(shí)現(xiàn)了各加工系列的智能制造，保障了產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定，縮短了加工周期，極大地提高了生產(chǎn)效率，同時(shí)，對(duì)車間的每日制造數(shù)據(jù)進(jìn)行跟蹤、分析，達(dá)到工裝自動(dòng)化、工藝流水化、控制智能化、管理精益化。
■先進(jìn)的設(shè)計(jì)技術(shù)
南通中遠(yuǎn)川崎所承接建造船舶都是由設(shè)計(jì)部門完成設(shè)計(jì)，包括基本設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)（綜合設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、船裝設(shè)計(jì)、機(jī)裝設(shè)計(jì)、電裝設(shè)計(jì)及內(nèi)裝設(shè)計(jì)等）以及舾裝和船體生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)、放樣下料、數(shù)控切割數(shù)據(jù)自動(dòng)生成等。經(jīng)過多年的開發(fā)、創(chuàng)新和實(shí)踐，完善的計(jì)算機(jī)集成系統(tǒng)（NACKS—CIMS），使研發(fā)、設(shè)計(jì)、采購、制造、財(cái)務(wù)、管理等部門實(shí)現(xiàn)信息化和數(shù)據(jù)共享。
■先進(jìn)的生產(chǎn)過程采集與分析系統(tǒng)
南通中遠(yuǎn)川崎在許多生產(chǎn)環(huán)節(jié)建立了數(shù)據(jù)采集和分析系統(tǒng)，能充分采集制造進(jìn)度、現(xiàn)場(chǎng)操作、質(zhì)量檢驗(yàn)、安全狀況等生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)信息，另外，還可對(duì)船東船檢的意見電子化、流程化分析處理。各塢、各船項(xiàng)目、各分段、各工種等的制造進(jìn)度、主要工程節(jié)點(diǎn)、物料配送情況等生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)信息都有專門的信息系統(tǒng)采集、整理、分析。
■柔性化的制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）
針對(duì)造船廠勞動(dòng)強(qiáng)度大、工作環(huán)境惡劣等特點(diǎn)，南通中遠(yuǎn)川崎采用數(shù)字化車間管理模式，以數(shù)控技術(shù)、通信技術(shù)、控制技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)為基礎(chǔ)，把與制造過程有關(guān)的設(shè)備（如數(shù)控切割機(jī)、工業(yè)機(jī)器人等）與上層控制計(jì)算機(jī)集成為一個(gè)系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)制造設(shè)備的集中控制管理以及制造設(shè)備之間、制造設(shè)備與上層計(jì)算機(jī)之間的信息交換，控制計(jì)算機(jī)接收CAD/CAPP/CAM系統(tǒng)處理完的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)控切割機(jī)和工業(yè)機(jī)器人，輔之ERP系統(tǒng)的物流配送功能，實(shí)現(xiàn)了從鋼板出廠、下料、切割成品產(chǎn)出、先行小組立以及小組焊接的智能加工制造。
■企業(yè)資源計(jì)劃管理系統(tǒng)（ERP）
南通中遠(yuǎn)川崎的ERP系統(tǒng)，超越了傳統(tǒng)MRP（制造資源計(jì)劃）的概念，吸收了按時(shí)生產(chǎn)（JIT）、優(yōu)化生產(chǎn)、全面質(zhì)量管理（TQC）等先進(jìn)的管理思想，極大地拓展了物流信息管理系統(tǒng)的范圍。
該系統(tǒng)與智能制造系統(tǒng)和設(shè)計(jì)系統(tǒng)高度集成，將企業(yè)的各方面資源（人力、資金、信息、物料、設(shè)備、時(shí)間、方法等）充分調(diào)配和平衡，為企業(yè)加強(qiáng)財(cái)務(wù)管理、提高資金運(yùn)營水平、減少庫存、提高生產(chǎn)效率、降低成本等提供了強(qiáng)有力的工具，同時(shí)為高層管理人員經(jīng)營決策提供科學(xué)的依據(jù)，有效地提高了盈利，最終全面實(shí)現(xiàn)了企業(yè)的現(xiàn)代化，提高了企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
