船舶智能制造中物联网技术的运用

王 琦，胡旭东

（江南造船（集团）有限责任公司，上海 202150）

0 引言

目前，国家船舶制造行业表现出市场竞争日益加剧、市场发展不景气、产能过剩问题严重等特点。在这样的大环境下，造船业已经达成以下共识：积极发展制造业、加速调整优化结构、全面转型向高端领域“进军”。当前，全球已进入工业革命4.0 时代，其标志性特征就是网络化、数字化以及智能化等。此次“智”造革命所带来的机遇和挑战，对国内船舶制造行业的发展影响巨大。

1 物联网技术简介

所谓“物联网”，实际上是指将物与物相互连接起来的互联网。其主要包含以下两层意思：1）互联网依然是物联网的基石，是对互联网的拓展及延伸；2）其用户端拓宽及延伸至所有的物与物间，开展通信及信息互换。相较于互联网，物联网有较为明显的特征：1）其是各类感知技术的集中运用。在物联网中有着大量的、种类各异的传感器，所有传感器都可作为信息源，各种类型传感器所捕捉到的信息格式及内容等都有所差异。2）其是以互联网为基础而创建的泛在网络。物联网技术的核心依然是互联网，在各类无线及有线网络的支持下与互联网相连，将物体信息及时、精准地向外传递。

2 物联网技术在船舶智能制造中运用的优势

造船企业在船舶设计、制造等环节通常会按照市场目前的大数据以制定满足该企业要求的计划。然而当前国内只有极少数的造船企业建立了数据库，大多数造船企业在设计环节通常只依靠设计者自身已有的经验，在制造环节通常会留有较多的余量。由于船舶制造过程中会用到大量的人力、物力，各种零部件的及时、精准完成通常需借助人力来实施分配及监管，难以保障零部件的精准性，很难精准把握所有制造环节的数据及信息。在船舶智能制造中运用物理网技术，通过物联网能够利用各类信息传感装置，及时搜集所有需要连接、监管、互动等各类所需的信息，以达到人和物、物和物、物和网络的高效连接，为辨别、管控提供便利。将物联网技术运用于造船企业自建的数据库有利于信息的及时查询、调取、运用，对自身内部数据及市场数据开展深度分析，及时采取措施以有效应对市场发生的改变；物联网技术的运用还能够对造船企业的人力、物力进行科学配置，确保零部件生产的精准度、时效性，整体把握制造进程等。在确保船舶制造效率及质量的前提下，减少船舶制造的时间，大幅度降低物力、人力等成本开支，加强造船企业的整体竞争力。

3 船舶智能制造中物联网技术的运用

3.1 在供应链和物流管理中的运用

在物联网技术运用过程中，供应链的所有流程高度集中，能够对供应链内的所有物品进行高效管理。在供应链当中，全部的重要“物”均有着对应的“电子标签”，同时此类电子标签是能够被感知、定位、又或扫描的。供应链在船舶智能制造中起着无可取代的作用，其主要包含外部供应链、内部供应链、物流企业和造船企业间的供应链，并且贯穿于所有的流程中。物联网技术的引入能够大幅度减少对人力资源的使用，并且符合船舶智能制造的需求，对供应链的所有流程进行高效监督，在船舶制造环节需持续采购，对设计、制造、财务等数据信息进行监督需耗费大量的人力，物联网的运用能够妥善处理此问题，有效简化工作流程。在船舶智能制造过程中，物流管理必不可少，通过物联网能够及时输入需要的信息，并且及时进行追踪、查询、管理。在计算机系统中，确认同时提交有关的订单，紧接着供应链内的供货企业就会立即发货；在货物运输环节，全部的物流信息，主要包含货物是否已经出仓、运输到相应的位置、接收者以及货物储存的仓库、货位等均能够在有关的物联网平台上开展查询，物联网输入货物信息、数据以及跟踪管理能够让相关工作变得更加便利、快捷，并且有助于信息的迅速检索、使用。

3.2 在船舶智能电力系统中的运用

船舶制造行业是国民经济的关键构成部分，船舶电力系统是整个船舶的关键所在，直接关系着船舶航行的安全性。物联网将机器视觉技术、全球定位技术、射频识别技术以及传感器技术等核心技术，根据相关的规定内容，通过互联的形式将船舶各个方面的信息相互结合，便于对船舶电力系统的智能定位、追踪以及管理等。对于船舶电力系统开展的管理主要包括对采办、报废、借出及借入等，并且还能够实现对电力系统运作的在线管理。

3.3 在船舶智能监控系统中的运用

船舶智能监控系统主要由气象信息系统、电子海图信息系统等部分构成，主要具有信息展示、管理、监控等功能。该系统具备气象信息和电子海图的双重展示，在计算机技术、网络技术以及通信技术等先进技术的支持下及时监测、掌握船舶所处的位置，同时对船舶位置信息进行全程追踪及处理，如此有助于管理者对于船舶的安全制造及船期落实状况实现远程追踪、监控，遭遇险情及时发出警报，同时可以精准地提供救助信息。以物联网为基础的船舶智能监控系统主要由感知层、网络层、应用层等构成。其中，感知层主要负责对船舶制造环节的数据信息进行感知，主要包含信息搜集、捕捉以及辨别等作用；网络层主要是在移动通信、北斗卫星以及互联网等技术的支撑下为用户提供各类服务器，使船舶信息能够传递及互换；应用层其实是船舶监控系统的研发运用平台，其能够对过往运行的船舶实施各类信息的公布及高效管理。

3.4 在精益生产中的运用

物联网通过智能设备和感知技术对物理世界加以感知、辨别，以网络为基础传输互联，实施处理、计算以及知识挖掘等，从而达到物和物、人和物间的信息连接及互换，以实现对物理世界及时控制、合理决策、高效管理的目标。比如射频识别（RFID）技术，其属于非接触形式的自动辨别技术。当前，射频识别技术在船舶制造行业中运用主要表现在以下几个方面：①对设备及材料进行管理。例如：将无源标签运用于船舶制造企业的设施、钢板以及材料等储存、物流管理过程中。②精准定位设备、人员所处的位置。在船舶内业加工环节，不管是二维码识别又或是射频识别等形式，均可以比较好地将信息融入到船舶制造资料中，并且在人的信息携带层面同样有着各式各样的辨别设备及操作形式。在物联网技术的支撑下，给予所有零部件以相应的二维码或无源标签，在将零部件整合成制造分段的托盘时，与超市扫描购物相似，对所有零部件开展实物辨别扫描；并且按照扫描设施的后台响应数据对相关数据进行审核，如果存在误差，设备就会主动报错，同时对反馈信息进行标记，并且体现此生产托盘的装配效率，有利于物流将托盘运送到下道工序时进行系统化辨别，并且在制造环节读取有关的零部件信息。

船舶零部件制造方同样应在辨别零部件同时预备输出指令以前进行网签、提交相关合格证，主要由工位负责人进行校核同时网签通过。负责人在校核以后再提交对应的物流指令，经过现场总调度将托盘的相关物流信息及时传递给下道工序，同时下达与之相应的指令。在零部件组装工位发现零部件的工艺又或是尺寸存在问题时，不仅可以及时和零部件制造工位进行交流，并且将有关信息及时反馈给设计单位，以取得准确的数据，同时对零部件采取对应的优化措施，并且在设备系统当中注明修改、优化的信息。如此有利于类似零部件加工尺寸的改善，又或防止误差的出现，进而从根本上确保船舶制造的“零失误”。

4 结语

船舶智能制造的所有过程都需耗费大量的人力以及物力等资源，传统的人工管理模式很难保证其效率。因此，可在船舶智能制造中引入物联网技术，推动物联网与智能制造的深度结合，大大加强船舶制造的效率及质量。