造船业自动化：IIoT 和机器人技术推动下一波创新
在机器人技术和工业物联网 （IIoT） 的推动下，造船业正在经历一场技术革命。随着全球竞争的加剧，技术工人越来越难找到，可持续性成为焦点，造船厂别无选择，只能发展。
今天走进智能造船厂，您将看到一场正在进行的高科技转型。机器人焊机以精确的精度熔合钢板。在头顶上，自动起重机毫不费力地滑行，将材料准确地运送到需要的地方。工程师在数字仪表板上跟踪进度，而不是破译纸质蓝图，而自动导引车则通过无缝协调在整个堆场内运输重型部件。从粗钢到成品部分，每个组件都由传感器监控，将数据输入中央系统，保持运营平稳进行。这是由机器人技术和工业物联网 （IIoT） 推动的造船新时代。它比以往任何时候都更智能、更快速、更高效、更可持续，提供更高的可预测性、更好的时间和财务可靠性以及更高的准确性。
在造船业中实施 IoT 和机器人技术的主要挑战是什么？
今天，造船厂面临的最大障碍之一是应对熟练工人的严重短缺，尤其是经验丰富的焊工。机器人焊接系统有助于填补这一空白，承担过去需要数百名焊工的任务。然而，确保它们提供一致、高质量的输出，特别是对于复杂的焊接工作，需要仔细校准和监督。
另一个主要挑战是让所有这些高科技系统协同工作。造船厂依赖来自不同制造商的机器，让它们顺利通信并不总是那么容易。这就是 IIoT 的用武之地，它帮助机器共享数据并保持运营高效运行。但是，如果没有标准化，同步所有内容可能会令人头疼。集成的技术平台和行业范围的协议将有助于更轻松地无缝连接所有内容。
支持 IoT 的设备如何同步多个造船品牌或系统？
想象一下，试图让一个说不同语言的团队从事同一个项目。这基本上就是造船厂的情况，造船厂使用来自不同制造商的各种机器，每个机器都有自己的控制系统。支持 IIoT 的设备依赖于可编程逻辑控制器 （PLC） 和标准化工业协议，因此所有这些不同的机器（机器人焊机、CNC 机器和自动起重机）都可以一起运行。然后，达索系统的 3DEXPERIENCE 平台将所有这些 PLC 和 IoT 数据集成到一个集中式数字生态系统中，以便造船厂可以进行实时监控、生产规划和预测性维护。这种方法弥合了不同品牌和系统之间的差距，支持创建车间和造船厂的数字孪生。
与传统方法相比，造船厂自动化有哪些优势？
传统的造船业虽然有效，但也有其局限性，尤其是在保留人类专业知识方面。手动蓝图和劳动密集型流程会增加不一致、延迟和代价高昂的返工风险。数字孪生与机器人技术和自动化流程相结合，有助于消除大部分这种猜测。它们可以提高质量和一致性，从而减少缺陷并降低成本。
造船厂数字孪生还支持实时焊接质量检测。实时监控焊缝参数，支持 AI 的摄像头自动进行焊缝检查以检测缺陷。采用智能制造的造船厂已经看到了其优势：他们可以更快、更精确地生产和组装更大、更复杂的部分，从而大大缩短了干船坞的组装时间。由于干船坞循环时间是造船厂产能的最大瓶颈，因此自动化显著提高了生产效率。结果是更简化的运营，具有可预测的时间表、减少浪费以及在需要时扩大生产的灵活性。
您知道吗？
智能造船可以将船舶工程所需的时间减少 30%，并将组装时间缩短多达 20%。
来源：智慧海事网络
自动化如何影响船舶制造的劳动力需求？
自动化有可能重塑造船厂的工作，减轻体力要求和重复性任务的负担。机器人焊接系统等新兴技术可以提高精度并减少缺陷，而自动喷涂系统有朝一日可能会处理难以触及区域的保护涂层。先进的起重解决方案，包括机器人起重机和外骨骼，也在探索中，以支持工人并减少身体疲劳。
与此同时，自动化正在创造对新角色的需求。现在需要造船厂工人对这些智能机器进行编程、监控和维护，以确保它们高效运行。技能提升计划和培训对于帮助工人过渡到这些技术含量更高、技能更高的职位至关重要。
智能造船厂已经证明了这种转变是多么有效。全自动生产线现在 24/7 全天候运行，以两倍于以前的速度生产预装部分，员工人数大致相同。工人无需花费数小时进行重复性劳动，而是专注于组装复杂的结构和装备组件，从而全面提高效率和精度。
机器人焊接在造船业中的优势
焊接是造船业中一个关键但具有挑战性的方面。机器人激光焊机具有许多优点：它们全天候工作，不需要休息，并且可以产生缺陷较少的精确焊接。它们还减少了材料浪费和能源消耗（激光焊接减少了 10% 的能源使用），降低了劳动力成本，并通过限制暴露于危险环境来提高工人的安全性。
此外，机器人焊机可显著减少焊接过程中热扩散引起的变形和收缩。更少的变形意味着更快的块组装时间和更高的整体质量。虽然前期成本很高，但通过提高生产力和减少浪费而节省的长期成本使自动化成为一项值得的投资。
您知道吗？
激光焊接的速度比传统的电弧焊方法快 5 到 10 倍。
来源：Gentec-EO
Dassault Systèmes 和造船厂自动化
达索系统的 3DEXPERIENCE 平台支持造船厂的数字化转型之旅通过连接生产生命周期的每个阶段，从设计和规划到制造。利用其虚拟孪生功能，造船厂可以在生产开始之前模拟和微调工作流程，从而识别潜在问题并优化效率。造船商无需处理多个互不关联的系统，而是获得了单一、可靠的事实来源，从而改进规划并降低风险。
3DEXPERIENCE 平台的一个主要优势是它通过统一的数据模型将设计和生产数据深度集成。这种集成使造船厂能够自动生成制造和处理物料清单、创建工作指令并集成工单。消除耗时的图纸制作支持基于模型的制造方法，从而提高数据可见性、规划、预算控制和生产力。
造船业中机器人技术和 AI 的未来
造船业的下一阶段已经展开。半自主机器人正在向人类工人学习，AI 驱动的物流正在简化物料搬运，而预测分析正在以前所未有的方式优化生产。借助将数据、模型、上下文和模拟相结合的虚拟孪生技术，造船厂可以全面了解施工的每个阶段。
人工估算和劳动密集型造船的时代正在迅速消逝。数字化正在将行业重塑为更智能、更安全、更可持续的行业。真正的革命不仅在于建造更好的船舶，还涉及重新思考它们的整个实现方式。
