Automatyzacja w przemyśle stoczniowym: wpływ i opłacalność

Automatyzacja w przemyśle stoczniowym radykalnie zmienia sposób projektowania, produkcji i konserwacji statków – od maszyn CNC, przez roboty spawalnicze, aż po cyfrowe bliźniaki i Przemysł 4.0. Jeśli jako stocznia lub dostawca chcieliby Państwo dowiedzieć się, jak ta transformacja wpływa na ekonomię i jakich specjalistów wymaga, niniejszy artykuł przedstawia zarówno przegląd technologii, jak i skutków ekonomicznych.

W jaki sposób przemysł stoczniowy ewoluował od rzemiosła do automatyzacji?

Podobnie jak w całym sektorze produkcyjnym we wszystkich gałęziach przemysłu, automatyzacja spowodowała również głębokie zmiany w przemyśle stoczniowym. W związku z tym statki są dziś projektowane, budowane i konserwowane w inny sposób. Systemy cyfrowe, sztuczna inteligencja i roboty przejmują coraz więcej zadań na każdym etapie prac.

W szczególności w niemieckim przemyśle stoczniowym automatyzacja służy wzmocnieniu pozycji przedsiębiorstw w międzynarodowej konkurencji. Zmiana ta niesie ze sobą skutki gospodarcze i społeczne oraz już teraz wyznacza ważne trendy na przyszłość.

Budowa statków była i pozostaje branżą o charakterze rzemieślniczym. W związku z tym w przeszłości na stoczniach dominowały przede wszystkim ręczne procesy produkcyjne. Wszystkie statki były różne, elementy ogromne, a budowa często odbywała się na świeżym powietrzu. W związku z tym pierwsze maszyny nie miały zbyt wielu możliwości zastosowania w procesie produkcyjnym. Oznacza to, że to ludzie zajmowali się cięciem blach stalowych, spawaniem sekcji oraz całym wykończeniem wnętrz. Maszyny, o ile w ogóle były wykorzystywane, były sterowane ręcznie.

W jaki sposób cyfryzacja zmieniła proces projektowania statków?

Potem jednak nadeszła cyfryzacja, która zapoczątkowała automatyzację. Do tego momentu poszczególne statki i konstrukcje rysowano wyłącznie na papierze. Teraz konstruktorzy i inżynierowie mogli je modelować cyfrowo. Dzięki temu można je było lepiej testować i planować na komputerze, a rysunki projektowe tworzyć znacznie precyzyjniej.

Jaką rolę odgrywają maszyny CNC we współczesnym przemyśle stoczniowym?

Następnie wprowadzono maszyny CNC. Skrót CNC oznacza „Computerized Numerical Control“ (komputerowe sterowanie numeryczne). Maszyny te były w stanie wykonywać precyzyjne cięcia blach. Mogły one również pracować w zautomatyzowanych instalacjach spawalniczych. W ten sposób rozpoczął się proces uzupełniania czystej pracy ręcznej nowymi procesami oraz jej częściowego zastępowania.

Obecnie przemysł stoczniowy w Niemczech nadal przechodzi gwałtowne przemiany. W tej sytuacji zmiana jest obecnie jedyną stałą w przedsiębiorstwach. Pojawiają się nowe cyfrowe systemy produkcyjne, roboty, sterowanie oparte na sztucznej inteligencji i tym podobne rozwiązania, które obecnie wkraczają do wszystkich obszarów działalności.

Gdzie obecnie wykorzystuje się roboty w przemyśle stoczniowym?

Szeroki zakres zastosowań robotów obejmuje różne procesy spawania, cięcie płomieniowe i laserowe, nakładanie powłok lakierniczych oraz precyzyjny montaż części. Sprawdzają się one w tych zadaniach, ponieważ pozwalają częściowo odciążyć ludzi od tych niebezpiecznych prac i często wykonują je znacznie precyzyjniej. To ostatnie dotyczy nie tylko konkretnego momentu, ale także pracy trwającej wiele godzin i dni. Tam, gdzie ludzie ulegają zmęczeniu i popełniają błędy, robot spawalniczy może nadal wykonywać precyzyjne spoiny nawet po dwunastu godzinach pracy.

W jaki sposób roboty spawalnicze przynoszą korzyści okrętom marynarki wojennej i statkom wycieczkowym?

Właśnie na okrętach marynarki wojennej i dużych statkach wycieczkowych roboty z ramionami sprawdzają się szczególnie dobrze. Wykonują spoiny precyzyjnie i z zachowaniem wysokiej jakości. Przede wszystkim jednak mogą dowolnie powtarzać te czynności, zachowując przy tym ten sam poziom precyzji i jakości.

Czym są cyfrowe bliźniaki i w jaki sposób wykorzystuje je sztuczna inteligencja?

Cyfrowe bliźniaki to odwzorowania lub modele rzeczywistych statków, które istnieją w komputerze. Modele te są podobne do rzeczywistych statków, które odwzorowują, i służą do planowania budowy, konserwacji, modernizacji oraz eksploatacji.

Sztuczna inteligencja może teraz wykorzystywać te modele. W tym celu symuluje na przykład zachowanie przepływu, aby znaleźć lepsze kształty kadłuba lub śruby napędowej. Sztuczna inteligencja może również obliczać zużycie energii i określać obciążenia materiałowe. Dzięki temu można dokładniej zaplanować cyfrowe bliźniaki. Zamiast na przykład wzmacniać obszary krytyczne zbyt słabo, a obszary niekrytyczne zbyt mocno, inżynierowie mogą zaplanować wzmocnienia dokładnie tam, gdzie są one rzeczywiście potrzebne w trakcie eksploatacji statku.

W jaki sposób Przemysł 4.0 łączy ze sobą poszczególne etapy produkcji w stoczni?

Zasada Przemysłu 4.0 dociera również do stoczni. Polega to na pełnym połączeniu poszczególnych etapów produkcji i zadań w jedną sieć. Obejmuje to wszystko – od planowania, przez zaopatrzenie w materiały, aż po montaż końcowy i wyposażenie. Dzięki tej integracji wiele pojedynczych etapów przekształca się w jeden, ciągły proces.

Połączenie wszystkich etapów pozwala na wykrycie źródeł błędów, a przede wszystkim na uniknięcie wąskich gardeł już na samym początku lub takie ich zaplanowanie, aby nie miały one negatywnego wpływu na cały proces. Błędy, które faktycznie się pojawią, można wykryć bezpośrednio w czasie rzeczywistym i natychmiast skorygować. Poszczególne zadania w poszczególnych fazach przebiegają równolegle, dzięki czemu wzajemnie się wspierają, a nie utrudniają sobie pracy.

Na przykład, gdy segmenty trafiają z hali prefabrykacji, specjaliści wspólnie montują urządzenia i systemy zasilające jeszcze przed zamknięciem lub utrudnieniem dostępu w wyniku złożenia kadłuba. Zaplanowanie całego procesu jako jednej operacji pozwala w ten sposób bezpośrednio połączyć różne zespoły odpowiedzialne za różne zadania, które następnie współpracują ze sobą na miejscu.

Jakie skutki gospodarcze niesie ze sobą automatyzacja w przemyśle stoczniowym?

Automatyzacja w niemieckim przemyśle stoczniowym stanowi czynnik technologiczny, który ma również znaczący wpływ gospodarczy. Obejmuje on szerszy zakres korzyści – od większej efektywności kosztowej, przez wyższą wydajność, aż po przewagę konkurencyjną, łańcuch dostaw oraz różne programy wsparcia.

Jakie korzyści dla efektywności kosztowej i wydajności niesie ze sobą automatyzacja?

Automatyzacja jest jednym z najważniejszych czynników wpływających na wzrost wydajności, a tym samym również na efektywność kosztową. Dawniej pracownicy stoczni wykonywali wiele czynności ręcznie. Obejmowało to zarówno cięcie plazmowe poszczególnych blach stalowych, jak i spawanie różnych sekcji. Obecnie zadania te przejmują roboty, a także cyfrowe systemy sterowania i maszyny sterowane numerycznie (CNC). Wynikające z tego korzyści przekładają się na oszczędności kosztów i wyższą wydajność. Obejmują one:

• Większa precyzja i mniejszy wskaźnik błędów
• Skrócenie czasu realizacji i zwiększenie wydajności produkcji
• Optymalizacja wykorzystania materiałów
• Stała jakość przy niższych kosztach jednostkowych
• Lepsze planowanie i zapewnienie jakości
• Elastyczność nawet w przypadku złożonych procesów

Stocznie korzystające z tych zautomatyzowanych instalacji potrzebują do tego wykwalifikowanego personelu, który programuje, monitoruje i konserwuje te systemy. Właśnie takie połączenie tradycyjnych umiejętności rzemieślniczych i kompetencji w zakresie sterowania cyfrowego jest często rzadkością na rynku pracy i można je skutecznie uzupełnić, korzystając z usług wyspecjalizowanych agencji pracy tymczasowej.

Dlaczego powtarzalność poprawia jakość produkcji?

Zautomatyzowane procesy mają wiele zalet, ale jedna z najważniejszych jest często pomijana. Dzięki automatyzacji i precyzyjnemu sterowaniu można je powtarzać dowolną liczbę razy. Podczas gdy człowiek przy każdym powtórzeniu popełnia nieustannie nowe, niewielkie odchylenia, robot powtarza tę czynność z milimetrową dokładnością w kółko.

Roboty, na przykład podczas spawania, działają zgodnie z ustalonym planem. W razie wystąpienia błędów plan można dostosować. Trwa to do momentu, aż zostanie dopracowany do perfekcji, a następnie roboty powtarzają te czynności przy każdym przejściu. Odbywa się to bez zmęczenia i niezależnie od warunków zewnętrznych.

Wynikiem tego jest znacznie wyższa jakość. Dzięki temu spoiny prawie nie wymagają już dodatkowej obróbki, a ilość odpadów podczas produkcji części jest znacznie mniejsza. W praktyce pozwala to zmniejszyć liczbę błędów nawet o 70 %, co oczywiście znajduje również odzwierciedlenie w kosztach produkcji.

W jaki sposób automatyzacja skraca czas realizacji dużych projektów?

Gdy tylko systemy produkcyjne zostaną połączone w sieć cyfrową, będą mogły wykonywać różne etapy pracy równolegle. Dzięki temu wykonują tę samą pracę w znacznie krótszym czasie. O ile wcześniej ukończenie sekcji statku zajmowało tygodnie, obecnie czas ten można skrócić do kilku dni.

Jest to opłacalne zwłaszcza w przypadku dużych stoczni. Prowadzona tam produkcja, ze względu na skalę projektów i liczbę zamówień, przypomina produkcję seryjną. Dotyczy to przede wszystkim promów i okrętów wojskowych. Równoległe wykonywanie prac pozwala na oszczędność czasu, która szybko się sumuje.

Ponadto automatyzacja pozwala znacznie lepiej wykorzystać moce produkcyjne nawet tych najdroższych instalacji. Roboty mogą bez problemu pracować przez całą dobę, nie wpływając negatywnie na jakość.

Uwaga: Specjalistów zajmujących się programowaniem, nadzorem i konserwacją zautomatyzowanych systemów produkcyjnych można legalnie zatrudniać w ramach wypożyczania pracowników zgodnie z ustawą AÜG. Więcej na ten temat przeczytasz w naszym artykule na temat Ustawa o pracy tymczasowej (AÜG). O tym, jak cyfryzacja i doskonalenie zawodowe wzajemnie na siebie oddziałują, przeczytacie w naszym artykule na temat Cyfryzacja i doskonalenie zawodowe w przemyśle stoczniowym.

Wnioski

Automatyzacja przekształciła niemieckie przemysł stoczniowy z czysto rzemieślniczej branży w wysoce zintegrowany, sterowany cyfrowo sektor przemysłowy. Maszyny CNC, roboty spawalnicze, cyfrowe bliźniaki oraz sieciowość w ramach Przemysłu 4.0 w wymierny sposób zwiększają precyzję, jakość i wydajność – przy jednoczesnym skróceniu czasu realizacji i poprawie efektywności kosztowej. Dla stoczni oznacza to jednocześnie rosnące zapotrzebowanie na wykwalifikowanych pracowników, którzy łączą tradycyjne rzemiosło z kompetencjami w zakresie sterowania cyfrowego.

FAQ

W jaki sposób przemysł stoczniowy ewoluował od rzemiosła do automatyzacji?

Wcześniej dominowały ręczne procesy produkcyjne, aż do momentu, gdy cyfrowe modele konstrukcyjne, a później maszyny CNC, uzupełniły, a częściowo zastąpiły czystą pracę ręczną.

Jakie znaczenie mają maszyny CNC w przemyśle stoczniowym?

Skrót CNC oznacza „Computerized Numerical Control“ i umożliwia precyzyjne cięcie blach oraz obsługę zautomatyzowanych linii spawalniczych.

Gdzie obecnie najczęściej wykorzystuje się roboty w przemyśle stoczniowym?

Szczególnie podczas spawania, cięcia palnikowego i laserowego, lakierowania oraz precyzyjnego montażu części, zwłaszcza na okrętach wojennych i dużych statkach wycieczkowych.

Czym jest cyfrowy bliźniak w przemyśle stoczniowym?

Cyfrowy bliźniak to komputerowy model rzeczywistego statku, wykorzystywany do planowania, konserwacji, modernizacji oraz symulacji z wykorzystaniem sztucznej inteligencji.

Co oznacza Przemysł 4.0 dla stoczni?

Przemysł 4.0 łączy wszystkie etapy produkcji – od planowania po montaż końcowy – w jeden ciągły proces, co pozwala na wczesne wykrywanie źródeł błędów i wąskich gardeł.

W jakim stopniu automatyzacja zmniejsza liczbę błędów w przemyśle stoczniowym?

W praktyce dzięki zautomatyzowanym, powtarzalnym procesom można ograniczyć liczbę błędów nawet o 70 %, co również znacznie obniża koszty produkcji.

W jaki sposób automatyzacja wpływa na czas realizacji dużych projektów?

Cyfrowo połączone systemy produkcyjne mogą wykonywać poszczególne etapy pracy równolegle, co pozwala skrócić czas realizacji sekcji statków z tygodni do dni.

Jakich specjalistów potrzebują zautomatyzowane stocznie?

Poszukiwani są specjaliści, którzy łączą tradycyjne rzemiosło z umiejętnościami w zakresie sterowania cyfrowego, na przykład w zakresie programowania, monitorowania i konserwacji maszyn CNC oraz robotyki.