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陆海空作为人类出行的三大方式，各种相关交通工具为大众熟知。而其中的船历史最为悠久，在第四届中国机器人峰会举办地余姚的著名景点河姆渡遗址里就有七千多年前船桨的遗迹。发展至今，船舶与时俱进，注入了科技的生命力，与当前大热的机器人也产生了密切的联系。 “船舶本身，不像汽车流水线可以大规模生产。基本上每艘都是一个型号，或者说是一种产品，很难做成一条传统流水线，用传统流水线模式去做必然会得不偿失。”中国船舶重工集团公司第七一六研究所总工韩瑜表示。中国船舶重工集团公司第七一六研究所隶属于中国船舶重工集团公司，为中船重工提供了很多船舶制造自动化设备。 此次，该研究所总工韩瑜应邀出席第四届中国机器人峰会，并在“工业机器人产业”论坛上发表《船舶建造中的机器人应用技术》的主题讲演，分享了很多机器人在船舶自动化中的应用案例及其发展前景，船舶行业究竟有哪些神奇的地方，让好奇的我们一起来学习一下。 以下是演讲全部内容： 感谢会议主办方给我们这次机会，让我们展示一下自己。我们这个研究所是比较特殊的一个研究所，属于船舶行业，我们本身隶属中国船舶重工集团公司（简称中船重工）。我们整个工作在中船重工里面做得很多，可能大家不太了解。实际上，现在中船里面所有船舶制造自动化设备有很多是我们提供的。 在机器人行业，我们也碰到很多问题，在这里跟大家分享一下。在从事船舶自动化的过程中，我们碰到很多各式各样竞争对手，特别是在机器人方面，对手来自最多的可能就是汽车行业。很多在汽车厂工作的同事，或者朋友一直说在汽车行业里做的很好，认为在船舶行业也能做。但是如果充分了解一下船舶行业各方面特点，很多朋友会直接退出。因为船舶本身，不像汽车流水线大规模生产。基本上每艘都是一个型号，或者说一种产品，很难做成一条传统流水线，用传统流水线模式去做必然会得不偿失。 首先船厂没有这么大定单。第二，现在大部分都还是以人工为主的劳动密集型模式，包括我们各个环节或者各个部分，几乎都是完全靠人工来做。当然这是我们做机器人改造或者说智能制造一个有利的技术背景。 最主要一个特点，就是我们船舶本身模块或者说一个分段比较大。大概20米左右，跟汽车行业不一样。我们把汽车当作一个产品，在流水线或者传送带上不停跑。船更多的需要机器人去配合船的位置。我们很难有这么大工装和变位机构，能够把船体变化，这是当前船舶机器人制造最大的一个核心问题。 现在一般来讲，做船舶智能制造都是从国外学习。国外一个船整个制造工艺流程，从原材料加工，分段焊接，包括分段组装细装，以及整个下水，现在国外来讲，前面件越小的时候，自动化程度是越高的，件越大自动化程度就越低。 举个例子，钢板加工，这块可以跟很多钢结构厂，包括曲面成型，在德国和日本，应该说是欧洲日本在这块做得比较多。管子加工，包括平面分段，或者叫板架制造。那么大部分焊接工作是从这个阶段开始，到平面分段和板面制造，包括翻板，怎么把船上加强内部装上去等整个过程。这里面比较独特的就是一个小组立制造。小组立制造目前来讲，世界上大概两个国家即德国、日本有这样一个产品，这块工作量是很大的，占了全船30%，还有中大组立丹麦、德国、韩国。 实际上还有一些涂装，我们国家船厂自动化装备或者说机器人装备运用比较单一。这里面有一个最大问题，所有船舶制造机器人，成套装备是限制进口，不管是德国还是日本。刚才有一些小的单个的机器人，那一台机器人往回来一下。像这台丹麦人工，现在上海有代理，这一套大概300万人民币，而且还要经过一些特殊渠道。我们了解韩国包括日本船企这一套，我们想花钱买，可能都没有机会买到。所以说是现在国家船舶制造一个根本性问题。 我们国家其实也有一些相关资助，或者说一些研发计计划，但是整体来讲，还是起步比较晚的。包括2015年在大船重工的一个智能化车间竣工，这里面也有几家。整体效果来讲不是太好。我们船舶制造里面，主要研究几家单位，一个中船重工，还有一个是第十一研究所这两家算是国营的。后面两家实际上是日本神钢，和日本松下代理公司。 这里面主要存在一些关键问题，包括一些认识上的问题，例如自动化生产线改造或者说自动化装备方面。首先我们引入自动化装备目标是什么？提高速度是一定的，但是如果对于工艺装备具有工艺特征那种装备，肯定是要保证质量，这里面很大问题，比如说焊接这块。很多人问我们上了焊接机器人，是不是我们速度就能更快了，原来用一分钟后面用半分钟就行了。实际上，机器人焊接，本身不管是人还是机器人，从焊接上来讲，效果实施都是固定的，实际上我们通过减少人工返工率来提高效率。 第二个问题，机器人完全替代人，也许在某些行业可以，但在我们船舶行业基本上还做不到。特别有一些涂装工作，像孔洞大概是80公分左右高度，很难找到一种合适装置进去，而且里面很深，大概有20米深，就这样一个洞，进去怎么去喷怎么去涂都是问题。 现在不管是国外还是国内还没有一个很好的方案，包括两个船合拢时候的焊接、喷涂。当时，有很多单位提出来用小车爬行吸附，爬上去焊或者喷。实际上，这是一个非常聪明的方式，是劳动人民智慧结晶，这样吊下来，一层楼梯，每一层可以站一个人，如果十个人一起上去，1-2小时，很快就可以把这条焊缝处理完。 还有现在至少在船舶行业这样，从来没有想引入流水线，或者引入一个成套设备。比如说打磨，像这种铸铁的打磨其实很常见。方案其实也比较成熟，在船厂里这样工作站，一个礼拜可以一个人工作也就2-3天。换成机器人，虽然可能效率会提高，但是人并没有减少。在船舱里面，这也是一个人来做。换成机器人以后，我还是需要一个人。人工成本没有本质上减少，所以说引入机器人可能失去一定意义或者综合实效上失去一定意义。 这么多年，还是有船舶制造的机器人，包括一些方向、想法。实际上现在对机器人环境，包括键盘制造环境提出很高要求，包括更大工作范围、更大负载、更小自重、更稳定的精度以及对安装或者建设方面的要求。 后面再介绍一下我们的研究所（中国船舶重工集团公司第七一六研究所），我们是一个国有企业，我们的核心技术还是自动化，最早的在全国有三个分部，包括北京、青岛和上海，我们大本营是在江苏连云港。我们现在两大产业，一个是电子机械，一个是智能装备。实际上我们这块智能装备，主要是这四大产品：智能传感、智能生产线与信息系统、智能工厂和机器人系统集成。 这里面强调一下，大家关心更多还是我们的生产线，包括我们传播上的平面分段、管子加工、部件下料、曲面分段，小组立焊接以钢板预处理，这一系列的整个生产线，我们是都能够进行设计和制造的。比较代表性的，拼版的板架焊接这种专焊的生产线，包括曲面板片的专焊生产线，以及我们部件下料的生产线，还有我们管子制造相关的生产线。我们现在在国内的几个大的船厂都有实施。 我们最早做投资还是从机器人做起，今天也来了很多机器人界的朋友和前辈。现在埃夫特、新时达以及川崎和安川我们都有一些合作。当然我们也是不断的学习他们先进的机器人技术，包括控制系统、伺服系统、传感系统。但是自主知识产权是有一定的限制的，比如说传感器，国内做传感器的公司不少于20家，做到现在我们逐渐明白了其中的核心技术难点。 其实从机器人本体上来讲，现在大家水平都差不多，因为实际上如果你换好的部件的话都能达到，但最关键的，我们的机器人实际上差在工艺包，或者说工艺的支持。我们花了很长时间，大概一年多的时间，都去专门研究工艺包，到底怎么去做焊接，然后怎么把这个东西做得很好。我们也研究过国内的机器人包括控制器。如果国内的机器人和工业机器人“四大家族”最大的一些差距的话，就在于我们的工艺包，或者说知识的水平上需要花长期或者说深入的投入。 基于此，我们开发了一系列的传统机器人，从焊接到涂装，实际上我们都做过很多工作，主动研发的产品在我们国家一个知名的造船厂用，效果还是比较不错，也是比较让船东或者船厂满意的。同时，我们还得到了国家863项目的支持。现在如西门子等都跟我们有一些合作。目前纯铝罐车的焊接生产线，我们了解的就是我们这一家在做这个铝罐车的一个成套的技术。还有一些激光戎服，一些燃气表格的速度化车接、风力化装配的、机器人打磨的这块，还有龙骨加工等等。我的报告大概就是这样，谢谢各位。 |
中船重工第七一六研究所韩瑜：船舶建造中的机器人应用技术
2017/7/18 11:25:58 来源：中国船舶与海洋工程网信息中心
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