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國內(nèi)船舶制造業(yè)機(jī)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(yè)的重視度，從技術(shù)上來講，國內(nèi)企業(yè)并不比國外企業(yè)有明顯的落后，但是從可靠性、穩(wěn)定性來講，國產(chǎn)機(jī)器人還需要進(jìn)一步驗(yàn)證。

船舶制造是傳統(tǒng)制造業(yè)的重要分支，相對(duì)于汽車制造行業(yè)的大批量計(jì)劃式生產(chǎn)，船舶行業(yè)的制造模式與之有著巨大的差異。目前，我國船舶制造業(yè)的設(shè)備制造90%以上都是以人工為主體，大型勞動(dòng)密集型生產(chǎn)是其主要特征。

如何在船舶制造中引入機(jī)器人技術(shù)，解決船舶焊接、噴涂、打磨等一系列應(yīng)用問題，一直是國內(nèi)外船舶制造企業(yè)關(guān)注的重點(diǎn)。近日，2017先進(jìn)智能制造技術(shù)國際研討會(huì)上，中國船舶重工集團(tuán)公司第七一六研究所高級(jí)工程師韓瑜對(duì)船舶制造機(jī)器人的發(fā)展、應(yīng)用及面臨的問題作了詳細(xì)的介紹。

船舶制造業(yè)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(gè)獨(dú)特的產(chǎn)品型號(hào)。”韓瑜表示，船舶制造與其他制造業(yè)相比有“目標(biāo)產(chǎn)品大”的特點(diǎn)。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(guī)格，最大的工件尺寸可達(dá)到24米×24米，而一些目標(biāo)工件的高度落差也常達(dá)到2~3米左右。

“傳統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)無法直接適用這么大體積的設(shè)備生產(chǎn)，船舶制造業(yè)因此也無法直接應(yīng)用傳統(tǒng)機(jī)器人行業(yè)的‘工裝定位技術(shù)’。”韓瑜認(rèn)為，船舶制造對(duì)機(jī)器人的要求很高，要有很高的靈敏性以及各個(gè)方面的柔性。

目前，在典型船舶制造過程中，自動(dòng)化程度高的環(huán)節(jié)主要為鋼板加工車間的工藝，包括鋼材堆放、鋼材預(yù)處理、管子加工、鋼材切割。分段焊接車間和部件組立的生產(chǎn)自動(dòng)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(dòng)化程度最低的兩個(gè)生產(chǎn)車間。

“鋼板焊接、管子加工不是單純服務(wù)于船舶建造的，大部分情況下，還可以應(yīng)用于其他金屬制造業(yè)，或者鋼鐵制造業(yè)，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(nèi)大部分船廠使用日本神鋼的FCB拼板，船舶機(jī)器人在小組立制造方面的應(yīng)用近年來比較普遍，該環(huán)節(jié)的機(jī)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(jī)器人在船舶制造過程中的應(yīng)用程度時(shí)，韓瑜認(rèn)為，機(jī)器人推進(jìn)船舶智能制造轉(zhuǎn)型是一個(gè)相對(duì)緩慢的過程，“目前的應(yīng)用基本上為單點(diǎn)的、半自動(dòng)的裝備，推廣全自動(dòng)、無人化的生產(chǎn)車間難度很大”。

“我國對(duì)船舶制造相關(guān)的機(jī)器人技術(shù)所進(jìn)行的研究比較少，研發(fā)和生產(chǎn)起步較晚，發(fā)展緩慢。國家對(duì)這些研究有一定的支持和資助，但各個(gè)點(diǎn)狀的支持和資助取得的成績并不理想。”韓瑜介紹，國內(nèi)具有代表性的船舶制造自動(dòng)化研究與制造單位主要為中國船舶重工集團(tuán)公司第七一六研究所（江蘇自動(dòng)化研究所）、中國船舶工業(yè)集團(tuán)公司第十一研究所、唐山開元集團(tuán)、無錫華聯(lián)科技集團(tuán)有限公司等幾家單位。“以大連船舶重工集團(tuán)的數(shù)字化車間為例，實(shí)際上，機(jī)器人在船舶設(shè)備的制造過程中主要有三個(gè)點(diǎn)的應(yīng)用，機(jī)器人打磨工作站、水密補(bǔ)板焊接機(jī)器人、先行小組立焊接機(jī)器人。”

韓瑜表示，國內(nèi)船舶制造業(yè)機(jī)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(yè)的重視度，“從技術(shù)上來講，國內(nèi)企業(yè)并不比國外企業(yè)有明顯的落后，但是從可靠性、穩(wěn)定性來講，國產(chǎn)機(jī)器人還需要進(jìn)一步驗(yàn)證”。

“國產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人與國際先進(jìn)水平機(jī)器人的壽命差大概在一半的水平，也就是說，如果進(jìn)口機(jī)器人的工作時(shí)間為5年的話，國產(chǎn)機(jī)器人大概是2.5年的水平。”韓瑜認(rèn)為，就目前國家的重視程度來講，國產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人大概用5~10年的時(shí)間就能達(dá)到跟國外同樣的水平。

認(rèn)識(shí)上存在誤區(qū)

韓瑜認(rèn)為，當(dāng)前船舶制造業(yè)在智能發(fā)展的過程中存在一些認(rèn)識(shí)上的誤區(qū)，主要表現(xiàn)在三個(gè)方面。

很多人認(rèn)為，引入船舶自動(dòng)化焊接裝備的目標(biāo)是提高速度。“這其實(shí)是不對(duì)的，”韓瑜表示，“速度實(shí)際上只是一個(gè)工藝特征，質(zhì)量才是產(chǎn)品的核心問題。對(duì)于任何具有較強(qiáng)工藝特征的裝備，保證質(zhì)量永遠(yuǎn)是第一位的。”以焊接為例，機(jī)器人焊接通過保證質(zhì)量，減少人工實(shí)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(shí)候能高達(dá)30%左右，這是一個(gè)很可怕的數(shù)字，只有通過保證質(zhì)量來提高效率才是有意義的。”

制造業(yè)自動(dòng)化發(fā)展就意味著“機(jī)器人完全替代人”，韓瑜認(rèn)為，這個(gè)概念其實(shí)是不現(xiàn)實(shí)的。“目前的機(jī)器人只能替代部分智能性不高、重復(fù)性比較明顯、空間利于施展的人工工作，”韓瑜表示，機(jī)器人想要完全替代人工，還需要很長時(shí)間。“舉個(gè)例子，在分段隔間內(nèi)的噴砂環(huán)節(jié)，就因?yàn)闄C(jī)器人無法在該空間施展，目前國內(nèi)外均沒有很好的方法。”

有觀點(diǎn)表示，“自動(dòng)化建設(shè)的問題要按照人工工作的工位一個(gè)個(gè)解決。”韓瑜表示，這種認(rèn)識(shí)也是存在問題的。自動(dòng)化的建設(shè)首先需要明確建造工藝過程，“工藝永遠(yuǎn)是自動(dòng)化的核心，如果無法適當(dāng)變更現(xiàn)有工藝過程，可能使得引進(jìn)機(jī)器人等自動(dòng)化裝備變得毫無意義”。