Автоматизация в судостроении: влияние и экономическая эффективность

Автоматизация в судостроении коренным образом меняет подход к проектированию, производству и техническому обслуживанию судов — от станков с ЧПУ и сварочных роботов до цифровых двойников и «Промышленности 4.0». Если вы, как судостроительная верфь или предприятие-поставщик, хотите узнать, как эти изменения сказываются на экономике и каких специалистов они требуют, эта статья даст вам обзор как технологий, так и экономических последствий.

Как судостроение прошло путь от ремесла до автоматизации?

Как и во всех отраслях промышленности, автоматизация привела к коренным изменениям и в судостроении. Сегодня проектирование, строительство и техническое обслуживание судов осуществляются по-новому. При этом цифровые системы, искусственный интеллект и роботы берут на себя всё больше задач на каждом этапе работ.

Именно в немецком судостроении автоматизация служит для укрепления позиций предприятий в условиях международной конкуренции. Эти изменения влекут за собой экономические и социальные последствия и уже позволяют выделить важные тенденции на будущее.

Судостроение было и остается ремесленной отраслью. Поэтому раньше на верфях преобладали в основном ручные производственные процессы. Все суда были разными, детали — огромных размеров, а строительство часто велось под открытым небом. Поэтому первым машинам в производстве не всегда хватало места для применения. То есть люди сами занимались резкой стальных листов, сваркой секций и всей внутренней отделкой. Машины, если они вообще использовались, управлялись вручную.

Как цифровизация изменила процесс проектирования судов?

Но затем наступила эра цифровизации, которая положила начало автоматизации. До этого отдельные суда и конструкции чертились исключительно на бумаге. Теперь же конструкторы и инженеры могли моделировать их в цифровом формате. Это позволяло лучше тестировать и проектировать их на компьютере, а также создавать чертежи с гораздо большей точностью.

Какую роль играют станки с ЧПУ в современном судостроении?

Затем началось внедрение станков с ЧПУ. Аббревиатура ЧПУ означает „компьютеризированное числовое программное управление“. Эти станки позволяли выполнять точную распиловку металлических листов. Кроме того, они могли работать на автоматизированных сварочных линиях. Так начался процесс, в ходе которого ручной труд дополнялся новыми технологическими операциями и частично заменялся ими.

В настоящее время судостроение в Германии по-прежнему переживает стремительные изменения. При этом изменения на данный момент являются единственной постоянной величиной в деятельности предприятий. Появляются новые цифровые производственные системы, роботы, системы управления на базе искусственного интеллекта и тому подобное, которые теперь повсеместно находят применение.

Где сегодня используются роботы в судостроении?

Широкой областью применения роботов являются различные методы сварки, газовая и лазерная резка, нанесение лакокрасочных покрытий и точная сборка деталей. Здесь они отлично зарекомендовали себя, поскольку позволяют частично избавить людей от этих опасных работ и зачастую выполняют их гораздо точнее. Последнее относится не только к отдельным моментам, но и к многочасовой и многодневной работе. Там, где люди устают и допускают ошибки, сварочный робот способен наносить точные сварные швы даже после двенадцати часов работы.

Какую выгоду приносят сварочные роботы военно-морским кораблям и круизным лайнерам?

Именно на военно-морских кораблях и крупных круизных лайнерах роботы с манипуляторами находят широкое применение. Они выполняют сварные швы точно и с высоким качеством. Но главное — они могут повторять эти операции сколько угодно раз, сохраняя при этом уровень точности и качества.

Что такое цифровые двойники и как их использует искусственный интеллект?

Цифровые двойники — это изображения или модели реальных судов, существующие в компьютере. Эти модели соответствуют реальному судну, которое они отображают, и используются для планирования строительства, технического обслуживания, модернизации и эксплуатации.

Теперь искусственный интеллект может работать с этими моделями. Для этого он, например, моделирует поведение потока, чтобы найти более оптимальные формы корпуса и винта. ИИ также может рассчитывать энергопотребление и определять нагрузку на материалы. Это позволяет более точно проектировать цифровые двойники. Например, вместо того чтобы усиливать критические участки недостаточно, а некритические — чрезмерно, инженеры могут размещать укрепления именно там, где они действительно необходимы на протяжении всего срока службы судна.

Как «Индустрия 4.0» обеспечивает взаимосвязь между этапами производства на верфи?

Принцип «Промышленности 4.0» находит своё применение и на верфях. При этом отдельные этапы производства и задачи полностью интегрируются друг с другом. Это охватывает весь процесс — от планирования и закупки материалов до окончательной сборки и оснащения. Благодаря такой интеграции множество отдельных этапов превращается в единый непрерывный процесс.

Сочетание всех этапов позволяет выявлять источники ошибок и, прежде всего, с самого начала избегать узких мест или планировать их таким образом, чтобы они не оказывали негативного влияния на весь процесс в целом. Ошибки, которые всё же возникают, можно обнаружить непосредственно в режиме реального времени и немедленно исправить. При этом отдельные виды работ на соответствующих этапах выполняются параллельно, так что они взаимно поддерживают друг друга, а не мешают друг другу.

Например, когда сегменты поступают с завода-изготовителя, специалисты сразу же совместно монтируют оборудование и инженерные системы, прежде чем доступ к ним будет перекрыт или затруднен в результате сборки корпуса. Планирование всего процесса как единого цикла позволяет таким образом непосредственно объединить различные бригады, выполняющие разные виды работ, которые затем взаимодействуют друг с другом на объекте.

Какие экономические последствия влечет за собой автоматизация в судостроении?

Автоматизация в немецком судостроении — это технологический фактор, который также влечет за собой значительные экономические последствия. Они варьируются от повышения рентабельности и производительности до конкурентных преимуществ, оптимизации цепочки поставок и различных программ поддержки.

Какие преимущества дает автоматизация с точки зрения экономической эффективности и производительности?

Автоматизация является одним из важнейших факторов повышения производительности и, как следствие, экономической эффективности. Раньше сотрудники верфей выполняли многие рабочие операции вручную. Это касалось как плазменной резки отдельных стальных листов, так и сварки различных секций. Сегодня эти задачи берут на себя роботы, а также цифровые системы управления и станки с ЧПУ. Получаемые в результате преимущества приводят к экономии затрат и повышению производительности. К ним относятся:

• Более высокой точности и меньшей доле ошибок
• Сокращение сроков выполнения заказов и повышение эффективности производства
• Оптимизация использования материалов
• Стабильное качество при более низкой себестоимости единицы продукции
• Более точная планируемость и обеспечение качества
• Гибкость даже при выполнении сложных операций

Судостроительным верфям, эксплуатирующим эти автоматизированные установки, требуется квалифицированный персонал, который занимается программированием, мониторингом и техническим обслуживанием этих систем. Именно такое сочетание традиционных ремесленных навыков и компетенций в области цифрового управления зачастую является дефицитным на рынке труда, и его можно целенаправленно восполнить с помощью специализированных агентств по временному найму.

Почему повторяемость повышает качество производства?

Автоматизированные процессы обладают множеством преимуществ, однако одно из самых важных из них часто упускают из виду. Благодаря автоматизации и точному управлению их можно повторять столько раз, сколько угодно. В то время как человек при каждом повторении допускает небольшие отклонения, робот выполняет операцию с точностью до миллиметра снова и снова.

Роботы, например при сварке, следуют заранее заданному плану. Если обнаруживаются ошибки, план можно скорректировать. Это продолжается до тех пор, пока план не будет доведен до совершенства, после чего роботы повторяют заданные действия при каждом проходе. Это происходит без усталости и независимо от внешних условий.

Результатом является значительно более высокое качество. Так, сварные швы практически не требуют последующей обработки, а брак при изготовлении деталей значительно сокращается. На практике количество брака удается снизить на 70 %, что, разумеется, сказывается и на производственных затратах.

Как автоматизация сокращает сроки реализации крупных проектов?

Как только производственные системы будут объединены в цифровую сеть, они смогут выполнять различные этапы работы параллельно. Благодаря этому они будут выполнять ту же работу за гораздо более короткий срок. Если раньше на изготовление секций судна уходили недели, то теперь этот срок можно сократить до нескольких дней.

Это особенно выгодно для крупных верфей. Здесь ведется производство, которое в силу масштабов проектов и количества заказов напоминает серийное производство. В частности, это касается, прежде всего, паромов и военных кораблей. При этом параллельное выполнение работ позволяет сэкономить время, и эта экономия быстро накапливается.

Кроме того, автоматизация позволяет гораздо эффективнее использовать производственные мощности, которые изначально были дорогостоящими. Роботы могут без проблем работать круглосуточно, не снижая при этом качество продукции.

Примечание: Специалистов, занимающихся программированием, мониторингом и техническим обслуживанием автоматизированных производственных систем, можно нанимать с соблюдением всех правовых норм через агентства по предоставлению временного персонала в соответствии с Законом о предоставлении временного персонала (AÜG). Подробнее об этом вы можете прочитать в нашей статье, посвященной Закон о временном трудоустройстве (AÜG). О том, как цифровизация и повышение квалификации взаимосвязаны, вы можете прочитать в нашей статье, посвящённой Цифровизация и повышение квалификации в судостроении.

Заключение

Автоматизация превратила немецкое судостроение из чисто ремесленного промысла в высокоинтегрированную отрасль с цифровым управлением. Станки с ЧПУ, сварочные роботы, цифровые двойники и сетевые технологии «Промышленность 4.0» заметно повышают точность, качество и производительность, одновременно сокращая сроки выполнения заказов и повышая рентабельность. Для верфей это одновременно означает растущую потребность в квалифицированных специалистах, сочетающих навыки традиционного ремесла с компетенциями в области цифрового управления.

ЧЗВ

Как судостроение прошло путь от ремесла до автоматизации?

Раньше преобладали ручные производственные процессы, пока цифровые конструктивные модели, а затем и станки с ЧПУ не стали дополнять и частично заменять исключительно ручной труд.

Какую роль играют станки с ЧПУ в судостроении?

Аббревиатура CNC означает „Computerized Numerical Control“ (компьютеризированное числовое программное управление) и позволяет выполнять точную резку металлических листов, а также управлять автоматизированными сварочными установками.

Где сегодня чаще всего используются роботы в судостроении?

Прежде всего при сварке, газовой и лазерной резке, окраске и прецизионной сборке деталей, в частности на военных кораблях и крупных круизных лайнерах.

Что такое «цифровой двойник» в судостроении?

Цифровой двойник — это компьютерная модель реального судна, которая используется для планирования, технического обслуживания, модернизации и моделирования с применением искусственного интеллекта.

Что означает «Индустрия 4.0» для судостроительных верфей?

«Промышленность 4.0» объединяет все этапы производства — от планирования до окончательной сборки — в единый непрерывный процесс, что позволяет на раннем этапе выявлять источники ошибок и узкие места.

Насколько автоматизация снижает количество ошибок в судостроении?

На практике благодаря автоматизированным процессам, обеспечивающим стабильное качество, количество ошибок можно сократить на 70 %, что также значительно снижает производственные затраты.

Как автоматизация влияет на сроки реализации крупных проектов?

Цифровые сетевые производственные системы могут выполнять рабочие операции параллельно, что позволяет сократить сроки изготовления секций судов с нескольких недель до нескольких дней.

Какие специалисты нужны для автоматизированных верфей?

Востребованы специалисты, способные сочетать традиционные ремесленные навыки с компетенциями в области цифрового управления, например, в программировании, мониторинге и техническом обслуживании станков с ЧПУ и робототехники.