Автоматизація в суднобудуванні: вплив та економічна ефективність

Автоматизація в суднобудуванні кардинально змінює підхід до проектування, виробництва та технічного обслуговування суден — від верстатів з ЧПУ та зварювальних роботів до цифрових двійників та Індустрії 4.0. Якщо ви, як суднобудівний завод або постачальник, хочете дізнатися, як ці зміни впливають на економіку та яких фахівців вони вимагають, ця стаття надасть вам огляд як технологій, так і економічних наслідків.

Як суднобудування еволюціонувало від ремесла до автоматизації?

Як і в усіх галузях промисловості, автоматизація спричинила глибокі зміни й у суднобудуванні. Сьогодні судна проектуються, будуються та обслуговуються по-іншому. При цьому цифрові системи, штучний інтелект та роботи беруть на себе дедалі більше завдань на кожному етапі робіт.

Саме в німецькому суднобудуванні автоматизація слугує для зміцнення позицій підприємств у міжнародній конкуренції. Ці зміни мають економічні та соціальні наслідки і вже окреслюють важливі тенденції на майбутнє.

Суднобудування було і залишається галуззю, що характеризується ремісничим характером. Тому раніше на верфях переважали переважно ручні виробничі процеси. Усі судна були різними, деталі — величезними, а будівництво часто відбувалося просто неба. Тому перші машини не завжди мали достатньо місця для застосування у виробництві. Тобто люди самостійно виконували розкрій сталевих листів, зварювання секцій та все внутрішнє оздоблення. Машини, якщо їх взагалі використовували, керувалися вручну.

Як цифровізація змінила процес проектування суден?

Але потім настала ера цифровізації, яка поклала початок автоматизації. До цього окремі судна та конструкції креслили виключно на папері. Тепер конструктори та інженери могли моделювати їх у цифровому форматі. Це дало змогу краще тестувати та планувати їх на комп’ютері, а також створювати креслення набагато точніше.

Яку роль відіграють верстати з ЧПУ в сучасному суднобудуванні?

Потім з’явилися верстати з ЧПУ. Абревіатура ЧПУ розшифровується як „Computerized Numerical Control“ (комп’ютерне числове управління). Ці верстати дозволяли виконувати точне різання металевих листів. Крім того, вони могли працювати на автоматизованих зварювальних лініях. Так розпочався процес доповнення та часткової заміни суто ручної праці новими технологічними процесами.

Наразі суднобудування в Німеччині продовжує зазнавати стрімких змін. При цьому саме ці зміни є єдиною постійною величиною в компаніях. З’являються нові цифрові системи виробництва, роботи, системи управління на основі штучного інтелекту тощо, які зараз широко впроваджуються в усіх галузях.

Де сьогодні застосовуються роботи в суднобудуванні?

Широкою сферою застосування роботів є різні методи зварювання, газове та лазерне різання, нанесення лакофарбових покриттів та точне складання деталей. У цих сферах вони добре себе зарекомендували, оскільки дозволяють частково уберегти людей від цих небезпечних робіт і часто виконують їх набагато точніше. Останнє стосується не лише окремого моменту, а й роботи, що триває годинами та днями. Там, де люди втомлюються та припускаються помилок, зварювальний робот може наносити точні зварювальні шви навіть після дванадцяти годин роботи.

Яку користь приносять зварювальні роботи військовим кораблям та круїзним лайнерам?

Саме на військових кораблях та великих круїзних суднах роботи з їхніми маніпуляторами можуть бути дуже корисними. Вони виконують зварювальні шви точно та з високою якістю. Але головне — вони можуть повторювати ці роботи скільки завгодно разів, зберігаючи при цьому рівень точності та якості.

Що таке цифрові двійники і як їх використовує штучний інтелект?

Цифрові двійники — це зображення або моделі реальних суден, що існують у комп’ютері. Ці моделі відповідають реальному судну, яке вони відтворюють, і використовуються для планування будівництва, технічного обслуговування, модернізації та експлуатації.

Штучний інтелект тепер може працювати з цими моделями. Для цього він, наприклад, моделює поведінку потоку, щоб знайти кращі форми корпусу та гвинта. ШІ також може розраховувати енергоспоживання та визначати навантаження на матеріали. Це дозволяє точніше проектувати цифрові двійники. Наприклад, замість того, щоб надто слабо зміцнювати критичні ділянки та надто сильно — некритичні, інженери можуть планувати підсилення саме там, де вони дійсно потрібні протягом усього терміну експлуатації судна.

Як «Індустрія 4.0» об’єднує етапи виробництва на суднобудівному заводі?

Принцип «Індустрії 4.0» також поширюється на суднобудівні верфі. При цьому окремі етапи виробництва та завдання повністю інтегруються між собою. Це охоплює весь процес — від планування та закупівлі матеріалів до кінцевого складання та оснащення. Завдяки такій інтеграції ці численні окремі етапи перетворюються на єдиний безперервний процес.

Поєднання всіх етапів дозволяє виявляти джерела помилок і, що найголовніше, уникнути вузьких місць з самого початку або спланувати їх таким чином, щоб вони не мали негативного впливу на загальний процес. Помилки, які все-таки виникають, можна виявити безпосередньо в режимі реального часу та негайно виправити. При цьому окремі роботи на відповідних етапах виконуються синхронно, завдяки чому вони підтримують одна одну, а не перешкоджають одна одній.

Наприклад, коли сегменти надходять із цеху попереднього виготовлення, фахівці спільно встановлюють обладнання та системи постачання безпосередньо перед тим, як доступ до них буде перекритий або ускладнений внаслідок складання корпусу. Планування всього процесу як єдиної операції дозволяє об’єднати різні бригади, що виконують різні роботи, які потім співпрацюють між собою безпосередньо на місці.

Які економічні наслідки має автоматизація у суднобудуванні?

Автоматизація в німецькому суднобудуванні є технологічним фактором, який також має значний економічний вплив. Він охоплює широкий спектр аспектів: від підвищення економічної ефективності та продуктивності до отримання конкурентних переваг, оптимізації ланцюга поставок та реалізації різних програм підтримки.

Які переваги дає автоматизація з точки зору економічної ефективності та продуктивності?

Автоматизація є одним із найважливіших факторів підвищення продуктивності, а отже, і економічної ефективності. Раніше працівники на верфях виконували багато робочих операцій вручну. Це охоплювало все: від плазмового різання окремих сталевих листів до зварювання різних секцій. Сьогодні ці завдання виконують роботи, а також цифрові системи управління та верстати з ЧПУ. Переваги, що з цього випливають, забезпечують економію витрат і підвищення продуктивності. До них належать:

• Більша точність і менший рівень помилок
• Скорочення термінів виконання замовлень та підвищення ефективності виробництва
• Оптимізоване використання матеріалів
• Стабільна якість при нижчих собівартостях одиниці продукції
• Покращення можливості планування та забезпечення якості
• Гнучкість навіть у складних процесах

Суднобудівні верфі, які експлуатують ці автоматизовані установки, потребують для цього кваліфікованого персоналу, який програмує, контролює та обслуговує ці системи. Саме такого поєднання традиційних ремісничих навичок та компетентності у сфері цифрового управління часто бракує на ринку праці, і цю нестачу можна цілеспрямовано заповнити за допомогою спеціалізованих агентств з тимчасового працевлаштування.

Чому точність повторюваності підвищує якість виробництва?

Автоматизовані процеси мають чимало переваг, але одну з найважливіших часто не беруть до уваги. Завдяки автоматизації та точному керуванню їх можна повторювати скільки завгодно разів. Якщо людина при кожному повторенні постійно допускає нові, незначні відхилення, то робот повторює процес із точністю до міліметра знову і знову.

Роботи, наприклад під час зварювання, дотримуються заданого плану. Якщо виявляються помилки, план можна скоригувати. Це триває доти, доки план не буде доведений до досконалості, після чого роботи повторюють ці дії під час кожного циклу. Це відбувається без втоми та незалежно від зовнішніх умов.

Результатом є значно вища якість. Завдяки цьому зварні шви майже не потребують подальшої обробки, а відбраковування під час виготовлення деталей значно зменшується. На практиці кількість дефектів можна зменшити на 70 %, що, звісно, також позначається на виробничих витратах.

Як автоматизація скорочує терміни реалізації великих проєктів?

Як тільки виробничі системи будуть об’єднані в цифрову мережу, вони зможуть виконувати різні етапи роботи паралельно. Таким чином, вони виконують ту саму роботу за набагато коротший час. Якщо раніше на виготовлення секцій судна йшли тижні, то тепер цей термін можна скоротити до кількох днів.

Це особливо вигідно для великих верфей. Тут ведеться виробництво, яке через масштаби проектів та кількість замовлень нагадує серійне виробництво. Це, наприклад, стосується насамперед поромів та військових кораблів. При цьому паралельне виконання робіт забезпечує економію часу, яка швидко накопичується.

Крім того, автоматизація дозволяє набагато ефективніше використовувати виробничі потужності, які самі по собі були дорогими. Роботи можуть без проблем працювати цілодобово, не погіршуючи при цьому якість продукції.

Примітка: Фахівців, які займаються програмуванням, контролем та технічним обслуговуванням автоматизованих виробничих систем, можна легально залучати через агентства з надання тимчасової робочої сили відповідно до Закону про надання тимчасової робочої сили (AÜG). Детальніше про це читайте в нашій статті про Закон про тимчасове працевлаштування (AÜG). Про взаємозв’язок між цифровізацією та підвищенням кваліфікації ви можете прочитати в нашій статті на тему Цифровізація та підвищення кваліфікації у суднобудуванні.

Висновок

Автоматизація перетворила німецьке суднобудування з суто ремісничого ремесла на високоінтегровану галузь з цифровим управлінням. Верстати з ЧПУ, зварювальні роботи, цифрові двійники та мережеві технології Індустрії 4.0 помітно підвищують точність, якість та продуктивність, одночасно скорочуючи терміни виконання замовлень і підвищуючи економічну ефективність. Для суднобудівних верфей це водночас означає зростаючу потребу у кваліфікованих кадрах, які поєднують класичне ремесло з компетентністю у сфері цифрового управління.

FAQ

Як суднобудування еволюціонувало від ремесла до автоматизації?

Раніше переважали ручні виробничі процеси, поки цифрові конструктивні моделі, а згодом і верстати з ЧПУ не доповнили і частково не замінили суто ручну працю.

Яку роль відіграють верстати з ЧПУ у суднобудуванні?

Абревіатура CNC розшифровується як „Computerized Numerical Control“ (комп’ютерне числове керування) і дозволяє виконувати точне різання металевих листів, а також забезпечує роботу автоматизованих зварювальних ліній.

Де сьогодні найчастіше застосовуються роботи у суднобудуванні?

Насамперед під час зварювання, газового та лазерного різання, фарбування та точного монтажу деталей, зокрема на військових кораблях та великих круїзних лайнерах.

Що таке цифровий двійник у суднобудуванні?

Цифровий двійник — це комп’ютерна модель реального судна, яка використовується для планування, технічного обслуговування, модернізації та моделювання з використанням штучного інтелекту.

Що означає «Індустрія 4.0» для суднобудівних заводів?

«Індустрія 4.0» об’єднує всі етапи виробництва — від планування до кінцевого складання — в єдиний безперервний процес, що дозволяє на ранніх етапах виявляти джерела помилок та вузькі місця.

Наскільки автоматизація знижує рівень помилок у суднобудуванні?

На практиці завдяки автоматизованим процесам із стабільною повторюваністю можна зменшити кількість помилок на 70 %, що також значно знижує виробничі витрати.

Як автоматизація впливає на терміни реалізації великих проєктів?

Цифрові мережеві виробничі системи можуть виконувати робочі операції паралельно, що дозволяє скоротити терміни виготовлення секцій суден з тижнів до днів.

Які фахівці потрібні для автоматизованих суднобудівних заводів?

Потрібні фахівці, які поєднують традиційні ремесла з навичками роботи з цифровими системами управління, зокрема для програмування, контролю та технічного обслуговування верстатів з ЧПУ та робототехніки.