中船九院助力大船集團完成數字化升級改造

日前，中國船舶集團旗下中船九院研發的從鋼板入庫、堆垛建立、智能翻板到自動上線的“船廠鋼板庫區物料自動化管理系統”，在中國船舶集團旗下大連船舶重工集團有限公司得到實例應用。這是中船九院響應“數字中國”戰略號召，聚焦船海工業規劃設計能力提升和運維服務拓展，持續做優做強數字化背景下的船海產業，針對國內大中型船廠鋼板庫區實際作業環境和工藝流程，融合先進智能制造控制理念及手段等方面取得的最新科研和實踐成果。

中船九院在大船集團實施的“電磁行車自動化系統”與“車間起重機信息化系統”項目順利通過驗收。這是船舶行業首臺套智能生產管理系統，通過“起重機信息化、智能化”實現物料的全流程跟蹤，從而提高庫區作業的標準化程度，提升作業效率，提高整個庫區的自動化管理水平，實現“設備控制、信息管理、生產安全、使用效能”的綜合智慧化運維，也是中船九院研發的“船廠鋼板庫區物料自動化管理系統”在國內大型船廠的最新成功實踐成果。據悉，該系統將在國內大型船企新建工程中得到全新實踐和應用。

該系統涵蓋了七大功能性子系統，通過數字化、信息化、智能化網絡布局，可實現物料自動跟蹤、信息存儲、指令分配、工位調度、自動控制等功能，提高生產作業標準化水平和空間利用率。

倉庫管理系統功能示例

——倉庫管理（WMS）系統——“無人化管理”。船廠鋼板庫區空間大、物料重，存放、運輸、管理十分不便。“倉庫管理系統”將現場實際庫區分割區域，對每一個區域的空間大小、垛位分布、垛位位置坐標分別編碼，并在系統程序中與現場實際庫區成比例縮放。通過系統集成的庫區模擬“看板”，讓倉庫管理“一目了然”，對庫區物料存放數量、位置、配比“心中有數”，實現“無人化管理。”

庫區物流管理系統功能示例

——物流管理（WCS）系統——“設備智能聯動”。庫區物料怎么“搬”？物流管理系統設計了一整套的智能搬運方案。只要在系統輸入“作業工單”，物流管理系統就會控制庫區內各個設備的運行及運行過程中對沖突的規避，還可根據庫區運行狀態設計物料運輸路線，提高運行效率。自動化行車、轉運對中小車、自動運輸線等設備均設置了安全聯動、安全規避功能，可實現庫區作業危險區域管理、實時跟蹤、實時報警等。

——安全警示與視頻系統——“實時監控、隨時提醒”。由于實施庫區“無人化管理”，系統設置了多類型安全管理信號，包括安全門、安全護欄、電子鎖等，通過指示燈、狀態燈、緊急按鈕等多重措施，避免未經授權人員進入自動化行車作業區，對緊急情況實時預警。庫區內的安全警示與視頻監控系統，可以對整個庫區進行實時監控，便于操作人員隨時掌握現場狀況。

網絡通訊系統

——網絡通訊系統——強大溝通能力。庫區網絡通訊系統由有線和無線網絡系統組成。系統服務器、主操作站、集控室顯示大屏、人機界面（HMI）客戶端、地面控制器（PLC）、地面操作站等設備通過光纖通訊、工業以太網、現場總線（PRIFINET）網絡等組成有線網絡進行數據溝通。移動設備，例如自動化行車、轉運對中小車、移動手持終端等通過無線網絡實現與地面服務器的通訊。無線信號對庫區無縫覆蓋，保證自動化行車、轉運小車、移動手持終端等在庫區范圍內無盲區，并且根據接收的信號強度可在基站之間快速漫游。該網絡通訊系統還具備與其他數據系統進行數據溝通的能力。

自動化起重機系統

——自動化起重機系統——精準定位。自動化橋式起重機是船廠鋼板庫區自動化管理系統的重要組成部分，負責吊運鋼板往返于轉運小車、庫區垛位、預處理輥道和劃線機輥道。自動化起重機系統由行車定位系統、行車防搖系統、車載HMI、車載服務器、行車遙控系統以及行車本體傳動控制系統組成。在庫區作業過程中，行車定位系統通過對相關設備位置的調節，實現堆垛對齊的精準定位。行車防搖系統可以將自動化行車工作中的擺動頻率降到最低，在停車后的短時內即可消除吊具的擺動，有效提高自動化行車的作業效率。車載服務器則可以實時將庫管系統的工作指令分解成可識別的命令傳送至起重機本體PLC，并反饋數據至地面庫管系統。車載HMI、行車遙控系統延續了自動化行車的手動控制功能，可根據現場情況合理切換行車為自動模式或人工模式。

地面輸送系統

——地面輸送系統——轉運對中小車。庫區地面輸送系統由兩臺有軌制導（RGV）小車組成，可實現自動導航、自動運輸、自動定位，通過庫區無線通訊系統與地面管理系統進行數據交互，由地面管理系統自動控制小車運送鋼板物料入庫，停車位置由入庫鋼板尺寸計算得出，重復定位精度滿足庫區系統要求。

鋼板視覺檢測系統原理圖

——視覺檢測系統——實現自動篩檢。傳統鋼料庫區中，預處理完成后的鋼板需要由人工進行麻點板檢測，不僅工序繁瑣、效率低下，且存在漏檢隱患。通過視覺檢測系統進行鋼板麻點自動篩查可有效解決上述問題。視覺檢測系統針對船舶建造鋼板表面缺陷（麻點、剝落、結疤、刻痕、氣孔）進行檢測，構建鋼板表面缺陷大數據知識庫，建立基于人工智能算法的缺陷庫自學機制，實現基于機器視覺的鋼材表面缺陷自動識別。視覺檢測系統可用于在線實時測量鋼板的缺陷面積占比和缺陷深度。

眾所周知，數字技術發展對推動船舶產業進步具有重要意義，將改變船廠規劃建設、生產建造、運營維護、科學試驗測試等各階段模式，推動船海工業信息化發展邁入新的歷史階段。

基于工業互聯網的船舶智能制造和智能船廠是未來船海工業發展的重要方向，中船九院“船廠智能倉儲與物流管理系統”科研團隊圍繞國家建設海洋強國的戰略目標，秉承實施船舶“中間產品”智能制造的指導思想，堅持以精益、數字、自動、智能等技術應用為主線，推進具有先進代表性的新一代船廠智能制造生產線。

中船九院將堅定以“發展是第一要務，創新是第一動力”的信念，深耕傳統主業，聚焦船海工業規劃設計能力提升和運維服務拓展遠大目標，努力培育新一代自主可控核心技術和現代工程技術，力爭為我國船海工業實現高端船舶產品制造和先進海工裝備建設，奉獻解決方案和智慧力量。