Automatizácia v lodnom priemysle: vplyv a hospodárnosť

Automatizácia v lodnom priemysle zásadným spôsobom mení spôsob, akým sa lode navrhujú, vyrábajú a udržiavajú – od CNC strojov cez zváracie roboty až po digitálne dvojčatá a Priemysel 4.0. Ak ste loděnicou alebo dodávateľskou firmou a chcete vedieť, aký ekonomický vplyv má táto zmena a akých odborníkov si vyžaduje, tento článok vám poskytne prehľad o technológiách aj o ekonomických dopadoch.

Ako sa lodné staviteľstvo vyvinulo z remesla k automatizácii?

Rovnako ako vo výrobe vo všetkých odvetviach priemyslu, aj v lodnom staviteľstve priniesla automatizácia zásadné zmeny. Vďaka tomu sa dnes lode projektujú, vyrábajú a udržiavajú inak. Digitálne systémy, umelá inteligencia a roboty pritom preberajú čoraz viac úloh v každej fáze práce.

Práve v nemeckom lodnom priemysle slúži automatizácia na posilnenie pozície podnikov v medzinárodnej konkurencii. Táto zmena so sebou prináša ekonomické a sociálne dôsledky a už teraz naznačuje dôležité trendy pre budúcnosť.

Lodné staviteľstvo bolo a je remeselným odvetvím. Preto v minulosti na lodeniciach prevládali predovšetkým ručné výrobné procesy. Všetky lode boli odlišné, súčiastky obrovské a stavba sa často uskutočňovala pod šírym nebom. Preto ani prvé stroje nemali vo výrobe nutne veľa priestoru na uplatnenie. To znamená, že ľudia sa starali o rezanie oceľových plechov, zváranie sekcií a celú vnútornú výbavu. Stroje, ak sa vôbec používali, boli ovládané ručne.

Ako digitalizácia zmenila konštrukciu lodí?

Potom však prišla digitalizácia, ktorá so sebou priniesla začiatok automatizácie. Jednotlivé lode a konštrukcie sa dovtedy kreslili výlučne na papieri. Teraz ich konštruktéri a inžinieri mohli modelovať digitálne. Vďaka tomu bolo možné ich lepšie testovať a plánovať v počítači a ich výkresy vytvárať oveľa presnejšie.

Akú úlohu zohrávajú CNC stroje v modernom lodnom staviteľstve?

Potom prišlo na rad nasadenie CNC strojov. Skratka CNC znamená „Computerized Numerical Control“ (počítačové numerické riadenie). Tieto stroje boli schopné vykonávať presné rezanie plechov. Mohli tiež pracovať v automatizovaných zváracích linkách. Tým sa začal proces, v ktorom sa čisto ručná práca dopĺňala novými postupmi a čiastočne aj nahrádzala.

V súčasnosti prechádza lodné staviteľstvo v Nemecku naďalej rýchlymi zmenami. Zmena je v súčasnosti jedinou konštantou v týchto podnikoch. Objavujú sa nové digitálne výrobné systémy, roboty, riadenie umelou inteligenciou a podobné technológie, ktoré sa teraz všade postupne zavádzajú.

Kde sa dnes v lodnom priemysle využívajú roboty?

Širokou oblasťou využitia robotov sú rôzne zváracie postupy, plameňové a laserové rezanie, nanášanie náterov a presná montáž dielov. Tu sa osvedčujú, pretože dokážu čiastočne uchrániť ľudí pred týmito nebezpečnými prácami a často ich dokážu vykonávať oveľa presnejšie. To platí nielen v konkrétnom okamihu, ale aj pri práci trvajúcej hodiny či dni. Tam, kde ľudia únavou robia chyby, dokáže zvárací robot vytvárať presné zvarové švy aj po dvanástich hodinách.

Aké výhody prinášajú zváracie roboty námorným plavidlám a výletným lodiam?

Práve na vojenských lodiach a veľkých výletných lodiach sa roboty s ich ramenami dajú dobre využiť. Vytvárajú zvarové švy presne a vo vysokej kvalite. Predovšetkým však dokážu tieto úkony ľubovoľne opakovať a pritom si zachovať úroveň presnosti a kvality.

Čo sú digitálni dvojčatá a ako ich využíva umelá inteligencia?

Digitálne dvojčatá sú obrazy, resp. modely skutočných lodí, ktoré existujú v počítači. Tieto modely sa podobajú skutočnej lodi, ktorú znázorňujú, a slúžia na plánovanie konštrukcie, údržby, modernizácií a prevádzky.

Umelá inteligencia teraz dokáže pracovať s týmito modelmi. Na tento účel napríklad simuluje správanie prúdenia, aby našla lepšie tvary trupu alebo vrtule. Umelá inteligencia dokáže tiež vypočítať spotrebu energie a určiť zaťaženie materiálov. Vďaka tomu je možné digitálne dvojčatá plánovať presnejšie. Namiesto toho, aby napríklad kritické oblasti posilnili príliš málo a nekritické oblasti príliš silno, môžu inžinieri naplánovať výstuhy presne tam, kde sú počas životnosti lode skutočne potrebné.

Ako prepojí Průmysl 4.0 jednotlivé fázy výroby v lodenici?

Princíp Priemyslu 4.0 sa dostáva aj do lodeníc. Jednotlivé výrobné kroky a úlohy sú v tomto prípade úplne prepojené. To sa týka všetkého od plánovania cez obstarávanie materiálu až po konečnú montáž a vybavenie. Vďaka tejto prepojiteľnosti sa z týchto mnohých jednotlivých krokov stáva jediný, plynulý proces.

Prepojenie všetkých krokov umožňuje odhaliť zdroje chýb a predovšetkým predísť úzkym miestam už vopred, resp. ich naplánovať tak, aby nemali negatívny vplyv na celkový proces. Chyby, ktoré sa potom skutočne vyskytnú, je možné zistiť priamo v reálnom čase a okamžite napraviť. Jednotlivé úlohy v príslušných fázach prebiehajú súbežne, takže sa navzájom podporujú a nebrzdia.

Keď napríklad segmenty dorazia z predvýroby, odborníci spoločne nainštalujú zariadenia a rozvody ešte predtým, ako sa prístupové otvory uzavrú alebo obmedzia zložením trupu. Plánovanie celého procesu ako jedného celku tak umožňuje priamo spojiť rôzne tímy zodpovedné za rôzne práce, ktoré potom na mieste vzájomne spolupracujú.

Aké ekonomické dôsledky má automatizácia v lodnom priemysle?

Automatizácia v nemeckom lodnom priemysle je technologický faktor, ktorý so sebou prináša aj značné ekonomické dopady. Tie siahajú od vyššej nákladovej efektívnosti cez vyššiu produktivitu až po konkurenčné výhody, dodávateľský reťazec a rôzne programy podpory.

Aké výhody prináša automatizácia z hľadiska nákladovej efektívnosti a produktivity?

Automatizácia je jedným z najdôležitejších faktorov z hľadiska zvyšovania produktivity a tým aj nákladovej efektívnosti. V minulosti zamestnanci v lodeníc vykonávali mnohé pracovné kroky ručne. Tieto úkony siahali od plazmového rezania jednotlivých oceľových plechov až po zváranie rôznych sekcií. Dnes tieto úlohy preberajú roboty, ako aj digitálne riadiace systémy a stroje riadené CNC. Výhody, ktoré z toho vyplývajú, vedú k úspore nákladov a vyššej produktivite. Patria medzi ne:

• Vyššia presnosť a nižšia miera chýb
• Rýchlejšie dodacie lehoty a efektívnejšia výroba
• Efektívnejšie využitie materiálov
• Stála kvalita pri nižších jednotkových nákladoch
• Lepšia plánovateľnosť a zabezpečenie kvality
• Flexibilita aj pri zložitých procesoch

Lodné stavby, ktoré prevádzkujú tieto automatizované zariadenia, potrebujú na tento účel kvalifikovaný personál, ktorý systémy programuje, monitoruje a udržiava. Práve táto kombinácia klasického remesla a znalostí v oblasti digitálneho riadenia je na trhu práce často nedostatková a dá sa cielene doplniť prostredníctvom špecializovaných agentúr dočasného zamestnávania.

Prečo presnosť opakovania zvyšuje kvalitu vo výrobe?

Automatizované procesy majú mnoho výhod, avšak jedna z najdôležitejších sa často prehliada. Vďaka automatizácii a presnému riadeniu sa dajú opakovať ľubovoľne často. Kým človek pri každom opakovaní neustále robí nové, drobné odchýlky, robot opakuje tento proces s milimetrovou presnosťou znova a znova.

Roboty, napríklad pri zváraní, postupujú podľa vopred stanoveného plánu. Ak sa objavia chyby, plán je možné upraviť. Tento proces prebieha dovtedy, kým nie je plán zdokonalený, a potom roboty pri každom cykle opakujú stanovené postupy. To prebieha bez únavy a nezávisle od vonkajších podmienok.

Výsledkom je oveľa vyššia kvalita. Zvarové švy tak už takmer nevyžadujú dodatočné úpravy a množstvo zmetkov pri výrobe dielov je výrazne nižšie. V praxi je možné znížiť počet chýb až o 70 %, čo sa samozrejme prejavuje aj na výrobných nákladoch.

Ako automatizácia skracuje dobu realizácie veľkých projektov?

Akonáhle sú výrobné systémy digitálne prepojené, môžu vykonávať rôzne pracovné kroky súbežne. Vďaka tomu zvládnu tú istú prácu za oveľa kratší čas. Kým v minulosti trvalo dokončenie častí lode týždne, teraz sa táto doba skrátila na dni.

To sa oplatí najmä veľkým lodným stavbám. Tu prebieha výroba, ktorá vzhľadom na rozsah projektov a počet objednávok pripomína sériovú výrobu. Platí to napríklad najmä v prípade trajektov a vojenských lodí. Paralelné vykonávanie prác pritom prináša úspory času, ktoré sa rýchlo sčítavajú.

Okrem toho automatizácia umožňuje oveľa lepšie využitie zariadení, ktoré boli samy osebe drahé. Roboty môžu bez problémov pracovať nepretržite, bez toho, aby to malo negatívny vplyv na kvalitu.

Poznámka: Odborní pracovníci, ktorí programujú, monitorujú a vykonávajú údržbu automatizovaných výrobných systémov, môžu byť v súlade s právnymi predpismi sprostredkovaní prostredníctvom poskytovania pracovníkov podľa zákona AÜG. Viac informácií nájdete v našom článku o Zákon o dočasnom zamestnávaní (AÜG). Ako spolu súvisia digitalizácia a ďalšie vzdelávanie, sa dočítate v našom článku o Digitalizácia a ďalšie vzdelávanie v lodnom priemysle.

Záver

Automatizácia premenila nemecké lodné staviteľstvo z čisto remeselného odvetvia na vysoko prepojený, digitálne riadený priemysel. Stroje s CNC riadením, zváracie roboty, digitálne dvojčatá a prepojenie v rámci priemyslu 4.0 merateľne zvyšujú presnosť, kvalitu a produktivitu – a zároveň skracujú výrobné časy a zvyšujú nákladovú efektívnosť. Pre lodenice to zároveň znamená rastúci dopyt po kvalifikovaných pracovníkoch, ktorí spájajú klasické remeselné zručnosti s kompetenciami v oblasti digitálneho riadenia.

ČASTO KLADENÉ OTÁZKY

Ako sa lodné staviteľstvo vyvinulo z remesla k automatizácii?

V minulosti prevládali ručné výrobné procesy, až kým digitálne konštrukčné modely a neskôr CNC stroje nedoplnili a čiastočne nenahradili čisto ručnú prácu.

Aký význam majú CNC stroje v lodnom priemysle?

Skratka CNC znamená „Computerized Numerical Control“ a umožňuje presné rezanie plechov, ako aj prevádzku automatizovaných zváracích zariadení.

Kde sa dnes v lodnom priemysle najčastejšie využívajú roboty?

Predovšetkým pri zváraní, plameňovom a laserovom rezaní, lakovaní a presnej montáži dielov, najmä na vojenských lodiach a veľkých výletných lodiach.

Čo je to digitálny dvojník v lodnom staviteľstve?

Digitálny dvojník je počítačový model skutočnej lode, ktorý sa využíva na plánovanie, údržbu, modernizáciu a simulácie s využitím umelej inteligencie.

Čo znamená Priemysel 4.0 pre lodenice?

Priemysel 4.0 prepojí všetky výrobné kroky od plánovania až po konečnú montáž do jedného súvislého procesu, čím sa včas odhalia zdroje chýb a úzke miesta.

Do akej miery automatizácia znižuje počet chýb v lodnom priemysle?

V praxi je možné vďaka automatizovaným procesom s vysokou opakovateľnosťou znížiť počet chýb až o 70 %, čo tiež výrazne znižuje výrobné náklady.

Ako automatizácia ovplyvňuje dĺžku realizácie veľkých projektov?

Digitálne prepojené výrobné systémy dokážu vykonávať pracovné kroky súbežne, čím sa dá skrátiť čas potrebný na dokončenie lodných sekcií z týždňov na dni.

Aké odborné pracovné sily sú potrebné pre automatizované lodenice?

Je dopyt po odborníkoch, ktorí spájajú klasické remeslo s digitálnymi riadiacimi zručnosťami, napríklad v oblasti programovania, monitorovania a údržby CNC strojov a robotiky.