陈赟1 于阳2
1 扬州中远海运重工,江苏 扬州 225211
2 江苏科技大学张家港校区,江苏 镇江 212000
摘要：在模块化智能船舶制造的过程中,人工智能和模块化技术的应用促进了船舶制造企业的技术装备准确地识别和监测船舶制造整个生产过程装备的动态变化,然后与先进的船舶设计企业决策管理系统进行比较和优化,从而大大优化了对生产装备和过程的分析。进一步提高了模块化船舶各组成部分工艺流程,降低了船舶制造企业设计和制造的成本,实现了模块化船舶设计的流程统一性和提高了模块化装配线设计和生产的高效率。
关键词：基于人工智能；船舶模块化；设计；制造
1 船舶的模块化设计与制造
1.1 船舶模块化的意义
现代船舶制造是一种多学科、多维度的先进产品,特别是近年来引入了人工智能技术的概念。人工智能技术的发展使造船过程更加精确。同时,提高船舶制造零部件的使用利益和设计、生产的利益,促进船舶制造零部件的改造,具有十分重要的意义。在现代造船中,核心技术是船舶模块化技术,这对于船舶模块化设计是十分必要的。
1.2 国内外研究现状
我国船舶壳体制造生产中主要使用的船舶零部件的整体设计制造和涂装技术与其他发达国家的相比还是存在一定的技术差距。第一个阶段船舶壳体制造阶段技术发展的过程中,船舶壳体制造以发挥船舶各部分的制造功能一体化为主要指导生产目标,具体表现在船台装卸散货、码头装卸、全船壳体涂装等船舶制造方面。第二阶段船舶壳体制造工艺和技术的发展升级过程,已经发展升级为更先进的模块化船舶壳体制造工艺设计技术,以发挥船舶每一小部分的局部制造功能作为船舶生产的指导,具体表现为船舶分段壳体制造、预舾装、预涂。第三壳体制造阶段我国船舶壳体制造工艺和技术的模块化和发展升级过程是更为精确和准确的,将船舶壳体制造阶段作为我国船舶壳体制造技术生产的目标和指导方针,具体表现为船舶道路壳体制造和船舶区域壳体舾装及区域壳体涂装。目前第四阶段造船技术开发的过程已经升级成为以制造模块化船舶产品涂装为主的船舶舾装、生产一体化的船舶壳体涂装。
1.3 设计对象的模块化设计
为了更好地使得船舶的早期模块化设计和后期建造能够贯穿于整个船舶的早期模块化设计和后期的生产,必须从基本的设计理念开始实施船舶模块化建造设计的方法。舾装模块根据其性质和功能又可分为大型船舶的舾装模块和船舶结构的建造模块。
成功的模块化编码系统能够准确地显示和表达所需要的零件和总成信息,传统的模块化编码是在传统设计和造船模式的编码基础上重新进行的。在这些传统的编码中,公共部分和非公共部分也是不同的。模块化的设计和制造系统编码的主要目的之一就是为了增加所有零部件和制造总成中通用组件的数量和比例,并以一个模块的编码形式对其制造总成进行了标准化。传统的模块化制造系统的编码最重要的功能和特征之一就是将所有部件和总成部件的制造总成编码类型和形式,从原来局限于每艘设计和造船的形式改为可以查看所有类型的每艘船。
2 人工智能技术在船舶模块化中对的实现
2.1 施工阶段的配套技术
船舶构造施工阶段的匹配技术是一种简单且容易被设计和实现的匹配方法。首先,在现代船舶的生产和模块化建造的几个关键阶段中,总代码的指导者使用的是人工智能数据库。这大大提高了人工智能造船的效率,加快了船舶建造技术的匹配,这也有明显的一个缺点,数据库需要将零件手动地导入到人工智能数据库中。所需要采集的船体结构零件代码数据的描述方式复杂多变,难以人工确定,增加了船体结构零件匹配的复杂性和难度。
船体结构模块化零件匹配的功能从基于船舶机器人深度学习和制造过程的模块化零件配比人工智能数据库查询系统开始。为了更好地使模块化系统零件代码具有一定的人工智能,有必要在能够保证船体结构零件代码配比正确的基础上对船舶生产中需要使用的船体结构部件代码和数据进行综合分析,总结并设计形成自己的人工智能计算原理模型。
2.2 建立功能计算基础和模型
利用机器智能学习的一个关键功能就是通过数据归纳和分析如何建立功能的基础和计算模型。机器智能解决这个问题的方法和能力主要取决于建立功能计算基础和模型的是否科学准确。最简单的功能计算基础和模型是通过记录和分析如何映射生产中的主活动部件并描述与其生产中需要使用的主活动组件代码之间的功能对应映射关系。我们建立了基于中文分词技术的功能计算模型。映射关系从简单的一对一映射发展到一对一的映射到多对一映射。功能计算模型在生产中的每个功能构建的阶段都对应于其生产中需要使用的主活动部件的代码集,这大大减少了映射冗余。
做船舶零件编码主要由4个部分组成,零件输入部分、零件分类、零件搜索、零件时间的消耗在大多数的情况下都很小,可以把它看作是一个常数。基于智能船舶制造零部件的查询代码复杂度依赖于智能化的开源零件分类数据库的prdey,采用逻辑链式结构编码算法实现链式的结构,链式结构的零部件查询检索时间和代码复杂度为pldt。如果"关键字-部件分类"的零部件检索时间大小消耗为pld[1],而"部件编码-零件组装"的检索时间大小消耗为pld[2],则智能化算法的计算和成本最终必须是接近于pld[1]+pld[2]。在基于船体制造零件代码分类的数据库中,pld[1]的零部件检索时间已经包含了,其中pld[1]为制造所用船舶零件代码的检索时间。通过对于智能化的船舶制造零部件的重新编码,与原船舶制造零部件重新编码的检索时间匹配率可以达到90%以上,高于人工零部件编码的正确率。
3 船舶模块化设计与制造的发展方向
未来的造船将会是大规模的批量化的,同时针对不同的需求还要做出相应的改变。而模块化生产正是解决这一问题的首选办法,它可以进行批量化的生产,同时在对于模块的完善和开发上也有着相当的优势,还可以让不同的船型可以拥有更多的通用的模块。
3.1 未来造船模式
未来中国造船的模式系统是一种指与造船计算机系统集成的制造系统。它的最大的优势和目标就是能够实现全国一体化的造船生产。它的特点是可以把分散在不同国家和地方的造船模块送到生产工厂,与各造船厂、设备制作厂与材料设备制作厂之间进行相互的无缝连接,从而真正达到了可以有效的、及时的对每一个生产工厂的整体生产过程进行实时的监控,从而真正做到了无缝连接的模块化系统。同时,这样的模块化系统的集成和建立也是通过造船信息的数字化与造船信息的网络化技术来结合实现的。
3.2 生产中心造船模式
生产中心造船模式是一个独立的责任生产单元,在建造的过程中它的任务就是建造专门的分段,同时在特殊的分施工过程中进行舾装预装工作,形成模块化产品。也可以是进行专门的单元模块的制造、或者只是进行总装的部分。同时生产中心的建造模式,可以依据它的性质的不用而划分成进行制造的中心与职能中心。同时它还可以进行进一步的划分为实体中心与虚拟中心,实体中心和虚拟中心的划分是基于实体中心的架构和位置。总之,对于未来的发展方向上首先它是要依靠计算机技术发展的,同时模块化总装是发展的目标。
4 结语
船舶各类零部件编码是船厂开展各种工作所需要的识别信息。船舶模块化的发展应在各个方面进行合理的设计和协调。未来模块化船舶建造,以人工智能技术为代表的先进制造起着重要作用,信息技术工作也围绕船舶零部件编码展开。
参考文献:
[1]封岳．模块化技术在船舶建造中的发展趋势及应用[J]．中国设备工程，2018(16)：183-184．