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高端船舶智能涂装生产线的研究和应用

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成果主要完成人

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项目概况

船舶涂装是船舶建造的三大工艺之一,在船舶建造过程中起着举足轻重的作用。虽然船舶的建造工艺不断提高,建造的质量越来越好,但是船舶涂装的发展却并不是很理想,与目前的造船相比还是有很大的局限性。首先船舶涂装装备相对落后,生产效率不仅低而且能耗还高;其次,传统的船舶涂装生产得不到监控,生产信息不能及时反馈,还需要大量工作人员

智能化涂装生产线研究是对涂装生产设备设置进行智能化改造,并且研究与之相应的涂装管理系统。通过智能化升级后的涂装生产线能够达到信息监控、检测和反馈的目的,从而改善传统船舶涂装生产状况,使船舶涂装生产能够更加安全、低耗和高效

分段涂装生产线作为一个保障分段涂装作业条件的系统,能达到分段涂装作业高效、作业条件可控、环境污染可控的目的,其自动智能化水平和性能的先从进与否直接影响到造船的质量、周期与成本。涂装工艺实现智能化控制将会是未来发展的趋势,同时会以更低的成本投入,更可靠的控制手段和完善的控制流程来实现智能化需求

本项目是通过对船舶涂装车间的智能涂装装备、数据集成处理、精细生产管理系统和能源管理系统等研究,形成一条智能化船舶涂装生产线。在实施过程中主要创新亮点主要有如下几点

1)本项目首次使用喷砂机智能加料设备,可以在进行喷砂作业时加料能同时进行且不能影响正常的喷砂作业,从而可以大幅度提高生产效率

2)本项目首次使用智能回收系统,通过逻辑运算从而判断出现在时刻系统应处于的状态,再通过网络通知涂装工场磨料回收系统主PLC,控制系统设备的开机与关机,从而实现降低回收系统能耗,延长设备使用寿命

3)本项目首次使用智能加热去湿系统,监测涂装车间内的温湿度,并随时自动调整设备输出功率,解决了设备磨损和能源浪费的问题,可达到节能10%左右的效果

4)本项目首次使用“无人值机”技术,通过在分段涂装工场范围内布局工业级无线局域网络,将集控中心的控制系统运行在无线局域网络中控制服务器内,将集中控制范围从集控中心拓展到整个分段涂装生产线的范围,实现在分段涂装生产线范围内任意位置,随时了解设备状态及控制设备的启停,实现涂装车间设备的集中控制和无人值机

5)本项目首次使用APP软件智能终端, 进行涂装生产线智能派工,对涂装生产线生产过程进行生产过程全程跟踪,提高了分段涂装生产线现代化管理水平及生产管理效率

6)本项目首次使用涂装生产线能源管理系统,对涂装生产线的设备用电情况进行实时监控,分时分段的进行电能分配,降低电能的空耗情况,提高涂装生产线的电能利用率

本项目通过开展生产计划管理、派工及结算管理、生产成本管理、生产质量管理、生产安全管理,降低了分段涂装生产线管理难度,提高了工作效率。保证人员管理可控,并有效的进行派工,派工数据可长期保存并与工作内容对应,实现人员—设备—工件—质量的数据集成,对涂装生产过程进行生产过程的全程跟踪;形成生产数据库,既提高了生产管理水平,又为以后的派工,管理、生产计划提供了大量的数据支撑,进行生产行为的分析,修正等,向精益生产迈出了一大步,提高了分段涂装生产线现代化管理水平及生产管理效率

同时,还通过能源管理系统数据统计,分析统计原理,根据企业工业用电按峰、平、谷收费的惯例进行峰、平、谷区间设置,进行设备实动台时统计,对于大能耗设备单独安装电子电能表,对能耗进行实时统计。调整能源管理系统架构,实现能源消耗精细化管理。开发能源管理软件《高端船舶与海工装备制造业涂装车间设备能源管理软件V1.0》并以申请获得软件著作权。分段涂装生产线能源管理系统实现无论单台设备还是生产线总设备能耗都一目了然,为生产成本统计提供极大方便,也为设备节能改造和设备使用管理提供理论数据基础,在该软件直观数据的支撑下,全面提升分段涂装生产线管理水平,降低生产线生产能耗

高端船舶智能涂装生产线项目使用了数字化技术、自动化技术和精益生产等技术,以船舶涂装生产线为研究对象,根据现阶段分段涂装生产线的生产管理特点,突破了涂装生产线集控拓展技术、实时化精细生产数据管理技术、能源管理系统以及涂装装备智能化技术升级等关键技术,实现了厂域空间全网络覆盖以及物联网技术和大数据应用的船舶涂装生产车间。同时形成了一套分段涂装操作工艺企业标准,规范了企业分段涂装操作工艺。生产线装备智能化改造后,喷砂效率提升了11%,回收系统电能节约42.2%,去湿、加热系统电能节约9%,节省能耗费用约104万/年,生产线人工成本减少了170万/年,经济效益显著

最终促进船舶涂装行业由粗放式生产向制造智能化、管理精细化和信息集成化的方向发展,显著提高生产效率、管理水平、信息化水平,而且能有效避免不必要的人为失误所造成的损失,进一步促使生产环境友好,着实向智能化生产制造目标迈进,为实现智能制 造建造打下良好基础,经济效益可观,社会效益良好;如果进行全面推广、复制,将大大节约国家能源,提升我国造船优势,提高国际竞争力